Nghiên cứu các phản ứng hấp thụ và xác định hàm lượng SO2CO trong môi trường khí

Luận văn tốt nghiệp Đại học

-

lời cảm ơn

Với tấm lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn:

Thầy giáo, TS. Nguyễn Hoa Du - ngời đã giao đề tài, hớng dẫn tận tình,
chu đáo, tạo điều kiện về mọi mặt để tôi thực hiện và hoàn thành đề tài;
Thầy giáo, TS. Nguyễn Quốc Thắng - ngời đã tạo mọi điều kiện, động
viên, giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành đề tài;
Các thầy cô trong khoa Hoá đã tạo mọi điều kiện có thể để giúp tôi hoàn
thành đề tài;
Và xin chân thành cảm ơn các bạn bè, ngời thân đã động viên tôi trong
quá trình thực hiện đề tài.

Phan Văn Hòa

Chuyên ngành Hoá vô cơ

1


Luận văn tốt nghiệp Đại học

Mục lục
Trang
Mở đầu.....................................................................................................................1
Phần 1: Tổng quan

1. Không khí và sự ô nhiễm không khí...............................................2
1.1. Cấu trúc và thành phần khí quyển...............................................2
1.2. Các chất gây ô nhiễm dạng khí...................................................3
1.2.1. Sunfuadioxit (SO2)........................................................3
1.2.2. Cacbon monoxit (CO)...................................................4
1.2.3. Một số chất gây ô nhiễm khác......................................5
1.3. Một số ảnh hởng toàn cầu của ô nhiễm không khí...................6
2. Tính chất hoá học của một số chất khí ô nhiễm điển hình ..........7
2.1. Khí sunfurơ................................................................................7
2.2. Khí cacbonoxit............................................................................9
3. Một số phơng pháp xác định hàm lợng một số chất
ô nhiễm dạng khí................................................................................10
3.1. Định lợng anhidritsunfurơ(SO2)..............................................10
3.2. Định lợng cacbonmonoxit(CO)...............................................11
3.3. Định lợng nitơdioxit(NO2)......................................................11
3.4. Định lợng cacbondioxit(CO2) ................................................13
3.5. Định lợng ozon(O3 )................................................................13
3.6. Định lợng amoniac(NH3)........................................................13
3.7. Định lợng clo (Cl2)..................................................................14
3.8. Định lợng hidrosunfua(H2S)....................................................14
Phần 2: Thực nghiệm .............................................................................15
1. Dụng cụ, hoá chất, thiết bị.............................................................15
1.1. Dụng cụ.....................................................................................15
1.2. Hoá chất....................................................................................15
1.3. Chuẩn bị các dung dịch thuốc thử.............................................15
1.4. Bộ dụng cụ thí nghiệm điều chế và hấp thụ SO2.......................16
1.5. Bộ dụng cụ thí nghiệm hấp thụ CO...........................................17
2. Kỹ thuật thực nghiệm....................................................................18
2.1. Điều chế, hấp thụ và xác định hàm lợng SO2.........................18
2.2. Điều chế, hấp thụ và xác định hàm lợng CO..........................19

3. Nghiên cứu khả năng hấp thụ và định lợng khí SO2 bằng
dung dịch phức của Fe(III) và 1,10- phenantrolin.........................20
3.1.Khảo sát ảnh hởng của glixerin đến sự hấp thụ khí SO2..........20
3.2. Khảo sát ảnh hởng của pH......................................................21
3.3. Khảo sát ảnh hởng của nồng độ F- trong dung dịch hấp thụ...23
3.4. Khảo sát ảnh hởng của lu tốc dòng khí đến khả năng
hấp thụ bởi dung dịch Fe (III)-1,10 - phenantrolin..........................24

Chuyên ngành Hoá vô cơ

2


Luận văn tốt nghiệp Đại học
3.5. Xác định hiệu suất hấp thụ........................................................25
3.6. Xây dựng đờng chuẩn.............................................................27
4. Nghiên cứu khả năng hấp thụ và định lợng CO bằng I2O5
phân tán trên silicagel.......................................................................29
4.1. Khảo sát ảnh hởng của lu tốc đến khả năng hấp thụ
CO bằng I2O5 phân tán trên silicagel...............................................29
4.2. Khảo sát ảnh hởng của nhiệt độ và lu tốc đến quá trình
thổi iod ra khỏi ốnh hấp thụ chữ U..................................................30
4.3. So sánh khả năng hấp thụ CO theo 2 phơng pháp: dùng
phân tán I2O5 trên silicagel và dùng I2O5 không phân tán................35
Phần 3. kết luận chung...........................................................................39
Tài liệu tham khảo..................................................................................41
Phụ lục .....................................................................................................43
Một số tiêu chuẩn Việt Nam về tiêu chuẩn không khí
1. Giá trị giới hạn các thông số cơ bản trong không khí xung
quanh (TCVN 5937-1995)................................................................43

2. Nồng độ tối đa cho phép của một số chất độc hại trong
không khí xung quanh khu vực dân c (TCVN 5938-1995) ...........43
3.Giới hạn tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong
khí thải công nghiệp.........................................................................44
4.Giới hạn tối đa cho phép ..............................................................44

mở đầu
Môi trờng không khí đã và đang bị ô nhiễm nặng nề bởi các chất gây ô
nhiễm dạng khí đợc thải ra từ các khu công nghiệp, giao thông vận tải, sinh
hoạt của loài ngời, thiên tai, đốt phá rừng bừa bãi, các quá trình sinh hoá Và
nó trở thành một hiểm hoạ của loài ngời: Làm xấu đi môi sinh mà con ngời
đang tồn tại, bên cạnh đó nó còn gây ra những ảnh hởng mang tính toàn cầu
nh ma axit, hiệu ứng nhà kính, thủng tầng ozon Do vậy việc xác định và

Chuyên ngành Hoá vô cơ

3


Luận văn tốt nghiệp Đại học
kiểm soát hàm lợng các chất ô nhiễm thải vào môi trờng cũng nh việc kiểm
định chất lợng môi trờng không khí là việc làm cần thiết và cấp bách.
Đã có một số phơng pháp xác định hàm lợng của một số chất gây ô
nhiễm dạng khí. Tuy nhiên các phơng pháp đó ngoài u điểm có những hạn chế
riêng. Vì vậy chúng tôi chọn đề tài: Nghiên cứu phản ứng hấp thụ và xác
định hàm lợng SO2 , CO trong môi trờng khí .
Trong đề tài này chúng tôi tập trung nghiên cứu hai phơng pháp xác định
hàm lợng SO2 và CO mà cha đợc đề cập cụ thể trong các tài liệu khác đó là:
1. Nghiên cứu khả năng hấp thụ và định lợng SO2 bằng dung dịch Fe(III)1,10-phenantrolin.
2. Nghiên cứu khả năng hấp thụ và định lợng CO bằng I2O5 phân tán trên

silicagel.

Phần 1

Tổng quan
1. Không khí và sự ô nhiễm môi trờng không khí [1,2,3,14,15]

1.1. Cấu trúc và thành phần của khí quyển

Chuyên ngành Hoá vô cơ

4


Luận văn tốt nghiệp Đại học
Khí quyển là một lớp khí bao quanh trái đất, cấu tạo bởi nhiều hợp chất
khác nhau. Trong khí quyển có khoảng 50 hợp chất hoá học đợc tạo nên bởi
hàng loạt phản ứng cân bằng với nhau. Thành phần và hàm lợng các chất này
tuỳ thuộc vào điều kiện địa lý, khí hậu và phân bố theo chiều cao kể từ mặt đất
trở lên. Càng lên cao áp suất càng giảm. ở độ cao 100km, áp suất chỉ bằng một
phần triệu áp suất ở bề mặt trái đất.
Cấu trúc của khí quyển đợc chia thành 2 phần:
Phần trong gồm: tầng đối lu, tầng bình lu, tầng trung gian, tầng nhiệt.
Phần ngoài: tầng điện ly
Tầng đối lu (troposphere): từ 0 50 km kể từ mặt đất, nhiệt độ giảm
theo chiều cao từ +40oC đến 50oC, tổng khối lợng các khí ở tầng này
khoảng 4.12.1015 tấn (thành phần chủ yếu là N2, O2, CO2.... và hơi nớc)
so với tổng khối lợng khí 5,15.1015tấn
Tầng bình lu (stratosphere): ở độ cao từ 11 đến 50km. Nhiệt độ thay
đổi từ -56 đến -20C, áp suất giảm theo độ cao. Thành phần chủ yếu là:

O3,N2,O2 và một số gốc hoá học khác. O 3 xuất hiện ở độ cao 18 đến
30km, nồng độ khoảng 10ppm, nó hoạt động nh một lớp bao bọc, bảo
vệ trái đất khỏi những tác hại của tia tử ngoại từ mặt trời chiếu đến.
Tầng trung gian (mesosphere): ở độ cao từ 50 đến 85km, nhiệt độ
thay đổi từ -2 đến -920C. Thành phần hoá học của tầng gồm O +2 , O+,
NO+ và N2.
Tầng nhiệt (thermosphere): ở độ cao từ 85 đến 100km. Nhiệt độ tăng
từ -92 đến 12000C, mật độ không khí loãng, áp suất thấp, thành phần
hoá học chủ yếu: O2+, O+, O, NO+, e, CO2+, NO2, NO3.
Tầng điện ly hay tầng ngoài (exosphere): bao quanh trái đất ở độ cao
lớn hơn 800km, nhiệt độ tăng nhanh tới 1700 0C. Các ion có mặt: ion
oxy O+ (<1500km), He+(<1500km), H+ (>1500km).

Thành phần của khí quyển
Tầng đối lu chiếm một tỷ trọng lớn trên tổng khối lợng không khí và có
ảnh hởng trực tiếp đến môi trờng khí của con ngời. Vì vậy, trong phần này

Chuyên ngành Hoá vô cơ

5


Luận văn tốt nghiệp Đại học
chúng ta chỉ quan tâm đến thành phần của tầng đối lu. Bên cạnh thành phần
chính chiếm thành phần % hầu nh không đổi nh: N2, O2, CO2, He, Ne là
hàng loạt thành phần vết chiếm khoảng 0,002% thể tích. Hàm lợng của hơi nớc thờng biến thiên mạnh theo nhiệt độ và vị trí địa lí.
Tuy nhiên, trong những thập niên gần đây, thành phần trên có thay đổi.
Ví dụ trong vòng 100 năm nay hàm lợng CO2 đã tăng từ 0,029% thể tích lên
0,035% và các chất khí khác nh SO2,CO cũng tơng tự. Sự tăng nồng độ các
chất gây ô nhiễm nh: SO2, CO2, CO do các hoạt động sản xuất của con ng ời,

do cháy rừng, hoạt động núi lửa, .... vợt quá khả năng tiếp nhận và tự làm sạch
của khí quyển, dẫn đến sự ô nhiễm không khí. Việc đánh giá mức độ ô nhiễm
đợc dựa trên các tiêu chuẩn về môi trờng (phụ lục 1).

1.2. Các chất gây ô nhiễm dạng khí
Các chất gây ô nhiễm dạng khí nh: SOx , NOx , COx các hợp chất hữu
cơ. Chúng có thể có nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo, chẳng hạn: do các hoạt
động sinh hoạt và sản xuất của con ngời, các quá trình tự nhiên...
Sau đây là một vài chất ô nhiễm điển hình.
1.2.1. Sunfuđioxit (SO2):
SO2 là chất khí không màu, có mùi hăng cay khi nồng độ là 1ppm và có
vị axit từ nồng độ 0,6mg/m3. Hàm lợng SO2 trong khí quyển chủ yếu đợc sinh
ra từ các quá trình đốt cháy nhiên liệu hoá thạch có chứa S ( nh than đá, xăng
dầu), các quá trình tinh chế dầu mỏ, luyện kim, sản xuất xi măng, giao
thông vận tải... Mỗi năm bầu khí quyển phải tiếp nhận đến 132 triệu tấn SO2.
SO2 là khí tơng đối nặng nên thờng ở gần mặt đất ngang tầm sinh hoạt
của con ngời. Nó lại có khả năng hoà tan cao hơn các chất khí gây ô nhiễm
khác nên dễ phản ứng với cơ quan hô hấp của ngời và động vật.
SO2 là một khí độc. Nó làm sng niêm mạc, khi hàm lợng cao (>0,5mg/m3
) SO2 gây tức thở, ho, viêm loét đờng hô hấp, ở nồng độ cao có thể dẫn đến
nguy hiểm chết ngời. Đối với thực vật, SO2 kìm hãm quá trình quang hợp và
những hoạt động trao đổi chất, gây bệnh úa vàng và rụng lá.

Chuyên ngành Hoá vô cơ

6


Luận văn tốt nghiệp Đại học
Trong không khí, SO2 tham gia các quá trình hoá học và quang hoá: dễ

dàng bị oxi hoá thành SO3 khi có mặt các bụi của oxit kim loại, bụi kim loại,
các oxit nitơ, các hyđrocacbon hoặc với một số gốc sinh ra từ các quá trình
quang hoá:
SO2 + 12 O2 + H2O H2SO4
SO2 + HO2*

OH + SO3

SO2+ RO2

RO + SO3( R: gốc ankyl )

SO2 + HO*+ M

HOSO2* + M +.(M: là bụi kim loại)

HOSO2* + O2

HOSO2O2*

HOSO2O2* + NO

HOSO2O* + NO2

SO2 + HO-

HOSO2-

HOSO2- + O2

SO3 + HO2-

SO2 + O3

SO3 + O2

SO2 +H2O2

H2SO4 + 1/2O2

SO2 + 1/2O2 xúc tác ôxit kim loại SO3
SO3 + H2O

H2SO4

Do các quá trình trên SO2 trong khí quyển chuyển thành axitsunfuric, gây
nên hiện tợng ma axit, làm tăng tốc độ ăn mòn các loại vật liệu, làm giảm độ
pH của đất, huỷ diệt rừng, mùa màng, gây nguy hại đối với sinh vật dới nớc,
đối với động vật Ngoài ra SO2 còn làm biến màu các tác phẩm nghệ thuật,
làm giảm độ bền của các vật liệu vô cơ và hữu cơ, các sản phẩm nilon, tơ nhân
tạo, đồ dùng da, giấy
1.2.2. Cacbon monoxit (CO)
Là khí không màu, không mùi, không vị, đợc tạo ra khi đốt cháy nhiên
liệu chứa cacbon ở điều kiện thiếu oxi, ở nhiệt độ cao. Mỗi năm có khoảng
250 triệu tấn CO thải vào không khí, trong đó một phần có nguồn gốc sinh
học, phần còn lại đợc thải ra từ trong lĩnh vực giao thông vận tải, nhà máy sản
xuất năng lợng dùng than, một số nghành công nghiệp và quá trình thiêu đốt
chất rắn

Chuyên ngành Hoá vô cơ

7


Luận văn tốt nghiệp Đại học
CO là loại khí rất độc. Ngời và động vật có thể chết đột ngột khi tiếp xúc,
hít thở khí CO, do nó có khả năng liên kết với hemoglobin (Hb) mạnh hơn oxy
khoảng 250 lần, làm mất khả năng vận chuyển oxy của máu, gây ngạt và làm
mất hoạt tính của một số enzym chứa kim loại:
Hb.O2 + CO

Hb.CO + O2

Ngời nhiễm độc CO thờng bị đau đầu, ù tai, chóng mặt buồn nôn, mệt
mỏi, co giật và bị hôn mê, có thể dẫn tới tử vong. Nhiễm độc CO để lại di
chứng hay quên, thiếu máu. Hàng năm trên thế giới có hàng trăm ngời chết do
nhiễm độc khí CO.
Thực vật khi tiếp xúc với CO ở nồng độ cao (100 đến 10000 ppm) sẽ bị
rụng lá, xoắn quăn, cây non bị chết, chậm phát triển.
1.2.3. Một số chất gây ô nhiễm khác
Cacbon dioxit (CO2)
Là chất khí không màu, không mùi, vị chua, sinh ra do quá trình đốt cháy
hoàn toàn nguyên liệu chứa cacbon, do quá trình hô hấp, do hoạt động của núi
lửa ở nồng độ cao là chất gây nguy hại, gây hiệu ứng nhà kính trên phạm
vi toàn cầu.
Nitơ oxit (NO): là chất khí không màu, không mùi, ít tan trong nớc, tạo
với hồng cầu trong máu thành chất không vận chuyển ôxy, dễ oxy hoá thành
NO2, và gây tác hại nh NO2.
Nitơđiôxit (NO2): là chất khí màu nâu, có mùi hắc khó thở từ nồng độ
0,2mg/m3, có tính axit, dễ hòa tan vào màng nhầy niêm mạc, gây bệnh đờng

hô hấp, gây ra hiện tợng ma axit, làm phai thuốc nhuộm vải, hỏng bông, ăn
mòn kim loại
Khí hidrosunfua (H2S): chất khí không màu, mùi trứng thối, độc tính cao.
Từ nồng độ 1,6-5mg/m3 gây khó thở, loét giác mạc, đờng hô hấp, ảnh hởng tới
thần kinh, mệt mỏi, nhức đầu, muốn ngủ, có thể làm chết ngời. Đối với thực
vật, H2S làm tổn hại lá cây, làm rụng lá và giảm sinh trởng.

Chuyên ngành Hoá vô cơ

8


Luận văn tốt nghiệp Đại học
Amoniac (NH3): là chất khí không màu, có mùi khó chịu và làm viêm đờng hô hấp cho ngời và động vật, gây loét giác mạc và thanh quản, khí quản,
gây nhiễm độc cấp tính.
Ozon (O3): là một khí không màu (nồng độ cao có màu xanh), có mùi từ
nồng độ 0,05mg/m3, có tính oxi hóa mạnh, ít tan trong nớc, ảnh hởng tới phổi
do oxi hoá các prôtêin, axit amin, men, mỡ, giảm khả năng miễn dịch, gây ho,
đau mắt, ôzon là thành phần chính của khói mù quang hoá.
Clo (Cl2) và hidro clorua (HCl): Clo là chất khí màu vàng lục, có mùi
từ nồng độ 0,15 đến 0,3mg/m3, có tính oxi hoá mạnh. Hidro clorua là khí
không màu, có tính axit mạnh. Các chất này có thể gây nhiễm độc đờng hô
hấp, đợc hấp thụ ở lớp niêm mạc trong mũi, phổi, miệng, mặt có thể gây
chết ngời ở nồng độ cao.
Ngoài ra còn có các hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm nh xeton, phenol,
mercaptan,PAH, fomadehit, benzen
1.3. Một số ảnh hởng toàn cầu của ô nhiễm không khí
Do sự xuất hiện và tăng quá mức nồng độ các khí gây ô nhiễm, gây ra
một số ảnh hởng toàn cầu nh: ma axit, hiệu ứng nhà kính, thủng tầng ôzôn.
Ma axit: Nguyên nhân của hiện tợng này là do các nguồn tự nhiên hay

nhân tạo đa vào khí quyển các khí có tính axit nh SO2,NOx HNO3,HClCác
chất khí này hoà tan vào nớc ma tạo thành axit hoặc kết hợp với một số sản
phẩm trong không khí sau đó kết hợp với nớc ma tạo axit tơng ứng, làm cho
độ pH của nớc ma giảm xuống. Ma axit ăn mòn và phá huỷ mạnh các công
trình lộ thiên, giảm độ pH của đất, huỷ diệt rừng, mùa màng, gây nguy hại đối
với sinh vật dới nớc, đối với con ngời và động vật.
Hiệu ứng nhà kính: đó là do sự có mặt của một số chất "khí nhà kính"
nh: CO2, hơi nớc, CH4, O3 Sự gia tăng quá mức hàm lợng của các chất khí
này (đặc biệt là CO2) đã gây ra một số tác động không nhỏ nh hiện tợng ấm
lên toàn cầu làm mực nớc biển dâng cao nhấn chìm một số vùng đất thầp ven
biển, nạn bão lũ, úng, làm thay đổi khí hậu toàn cầu.

Chuyên ngành Hoá vô cơ

9


Luận văn tốt nghiệp Đại học
Thủng tầng ozôn: tầng ozôn nh chiếc áo giáp bảo vệ loài ngời và thế
giới động vật khỏi những tai hoạ do các tia bức xạ tử ngoại của mặt trời. Tuy
nhiên, trong những năm gần đây ngời ta phát hiện nồng độ ozôn ở một số nơi
suy giảm mà nguyên nhân là do thải vào khí quyển các chất nh: freon, dẫn
xuất halogen của mêtan, Cl2, HCl, CO, NOx, CH4đóng vai trò là chất xúc tác
cho quá trình phân huỷ ozon. Nếu tầng ozôn bị thủng thì một lợng lớn các tia
bức xạ tử ngoại của mặt trời sẽ tới mặt đất gây ra một số bệnh nh: ung th da,
huỷ hoại mắt, bệnh đờng hô hấp...
2. Tính chất của một số chất khí ô nhiễm điển hình [10,11,12,13,17]

2.1. Sunfuđioxit (SO2)
ở điều kiện thờng, SO2 là khí không màu, có mùi xốc, dễ hoá lỏng (t s

0

=100C), dễ hoá rắn (t nc = 750C), là phân tử có cực (à = 1,59D) nên tan nhiều
0

trong nớc (40lít SO2/lít H2O ở 200C).
Dung dịch SO2 trong nớc có tính axit yếu. Phần lớn khí SO2 đã tan vào
dung dịch ở dạng hidrat hoá SO2.xH2O :
SO2 + xH2O
SO2.xH2O

SO2.xH2O
H3O+ + HSO 3 + (x-2) H2O

SO2 là một oxit axit tác dụng với dung dịch kiềm tạo hai loại muối:
SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O
SO2 + NaOH = NaHSO3
bị hấp thụ bởi dung dịch [HgCl4]2- do sự tạo phức:
[HgCl4]2 + 2SO2 + 2H2O = [Hg(SO3)2]2 + 4H+ + 4Cl
SO2 làm mất màu một số chất hữu cơ: ví dụ phản ứng làm mất màu fucsin
H2N

C=

=NH2+ Cl

+ SO2 + H2O

H2N

CH3

Fucsin (màu hồng)

H2N

C
Chuyên
ngành Hoá vô cơSO H
HN
2

NHOSOH
10

3

CH

Fucsin sunfurơ (không màu)

+ HCl


Luận văn tốt nghiệp Đại học

Sơ đồ thế điện cực thể hiện khả năng oxi hoá khử của S(IV) trong môi trờng axit nh sau:

SO 24

+0,17V

SO2

+0,4V

+0,51V

S2O32

+0,5V

S

+0,14V

H2S

S4O62

SO2 cũng nh SO 32 thể hiện tính khử mạnh: tác dụng với các chất oxi hoá
nh H2O2, KClO3, I2, KMnO4, Fe[phen]33+...
Cl2 + Na2SO3 + H2O = Na2SO4 + 2HCl
3SO2 + KClO3 + 3H2O = 3H2SO4 + KCl
SO2 + I2 + 2H2O = H2SO4 + 2HI

(dùng để chuẩn độ dung dịch

SO2)
Fe[phen]32+ + 4H+ + SO 24

Fe[phen]33+ + SO2 + 2H2O
Kcb=1030,17
Các bán phản ứng :
SO 24
+ 4H+ + 2e

SO2 + 2H2O

E 10 = 0,17 (v)

Fe[phen]3+ + e
Fe[phen]32+
E20 = 1,06(v)
Khi gặp các chất khử mạnh hơn SO2, SO 32 , HSO 3 thể hiện tính oxi hoá:
SO2 + 2H2S = 3S + H2O

Chuyên ngành Hoá vô cơ

11


Luận văn tốt nghiệp Đại học
SO2 + 2H2 300
==0C S + 2H2O
Trong phòng thí nghiệm SO2 có thể điều chế bằng cách cho axit sunfuric
đậm đặc vào muối sunfit hoặc hidrosunfit:
NaHSO3 + H2SO4 = NaHSO4 + SO2 + H2O

2.2. Tính chất của cacbon monoxit (CO).

Là chất khí không màu, không mùi, khó hoá lỏng (t 0 sôi = 191,5 0C),
khó hoá rắn (t0 nóng chảy = 204 0C) và ít tan trong nớc, bền với nhiệt, kém
hoạt động ở nhiệt độ thờng nhng ở nhiệt độ cao khả năng khử tăng lên.
CO thể hiện tính khử khi tác dụng với O 2, Cl2, ôxit của một số kim loại,
I2O5...
Ví dụ:

2CO + O2 = 2CO2
Fe2O3 + 3CO

=

H0 = - 283 KJ/mol

2Fe + 3CO2

PdCl2 + CO + H2O = Pd + 2HCl + CO2
I2O5 + 5CO =

I2 + 5CO2.

Khi gặp chất khử mạnh CO thể hiện tính ôxi hoá nh: phản ứng với H2,...
Một tính chất quan trọng của CO là nó có khả năng tạo thành nhiều phức
chất với ion kim loại trong dung dịch cũng nh với kim loại ở bậc oxi hoá 0. Ví
dụ:
500C

Ni + 4CO

Ni(CO)4

[Cu(NH3)2]Cl + CO ==

[Cu(NH3)(CO)]Cl + NH3

hoặc kết hợp với hemoglobin (Hb) trong máu
Hb + CO == Hb.CO
Trong phòng thí nghiệm CO đợc điều chế bằng cách cho H 2SO4 đậm đặc
vào HCOOH 85%

H2SO4 đđ

HCOOH

CO + H2O

3. Một số phơng pháp xác định hàm lợng một số chất ô
nhiễm dạng khí [3,6,10,16,17]

3. Định lợng anhidrit sunfurơ
3.1.1. Phơng pháp trắc quang với thuốc thử fucsinfomalđehit .

Chuyên ngành Hoá vô cơ

12


Luận văn tốt nghiệp Đại học
Nguyên tắc:
Khi anhiđrit sunfurơ tác dụng với fucsinfomalđehit, phản ứng cho một

chất màu tím đỏ có cực đại hấp thụ ở bớc sóng = 590nm, thuận lợi cho phơng pháp trắc quang. Độ nhạy của phơng pháp: 0,1àg/3ml. Chất cản trở: nitơ
đioxit.
3.1.2. Phơng pháp đo độ đục.
Nguyên tắc:
Anhiđrit sunfurơ khi tác dụng với kaliclorat sẽ bị ôxi hoá thành axit
sunfuric.
3SO2 + KClO3 + 3H2O = 3H2SO4 + KCl
Kết tủa sunfat bằng dung dịch BaCl2 tạo thành huyền phù.
H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2HCl
Đo độ đục của dung dịch huyền phù thu đợc ở = 670nm.
Độ nhạy của phơng pháp: 0,0010 mg/ 7ml. Các chất cản trở: SO3, H2SO4.
3.1.3. Phơng pháp West và Gaeke[3].
SO2 đợc hấp thụ bởi dung dịch Na2[HgCl4] tạo thành [Hg(SO3)2]2 hấp thụ
ở = 560 nm theo phản ứng:
[HgCl4]2 + 2SO2 + 2H2O ==

[Hg(SO3)2]2 + 4H+ + 4Cl

Dùng phơng pháp so màu để định lợng [Hg(SO3)2]2. Chất cản trở: NO2.
Phơng pháp này có thể xác định nồng độ SO2 trong khoảng: 0,002 ữ 5 ppm.
3.1.4. Phơng pháp hiđropeoxit [3].
Ngời ta hấp thụ SO2 bằng dung dịch H2O2 3%.
SO2 + H2O2

=

H2SO4

Sau đó chuẩn độ axít thu đợc bằng dung dịch NaOH 0,002M; với chỉ thị là
hỗn hợp bromcrezol xanh và metyl đỏ.

3.2. Định lợng cacbon monoxit
3.2.1. Phơng pháp hấp thụ hồng ngoại [3].
CO hấp thụ các bức xạ hồng ngoại rất mạnh. Trên cơ sở đó ngời ta chế
tạo máy phân tích CO dựa trên sự chênh lệch về cờng độ chùm bức xạ hồng
ngoại trớc và sau khi bị hấp thụ bởi khí CO.

Chuyên ngành Hoá vô cơ

13


Luận văn tốt nghiệp Đại học
3.2.2. Phơng pháp ôxi hoá CO thành CO2 bằng I2O5 không phân tán [3].
CO đợc ôxi hoá bởi I2O5 ở nhiệt độ: 110 ữ 120 0C.
1101200C

I2O5 + 5CO

==

I2 + 5CO2

Xác định hàm lợng I2 hoặc CO2 sinh ra, trên cơ sở đó xác định hàm lợng
CO.
3.2.3. Phơng pháp hấp thụ bằng dung dịch PdCl2.
Nguyên tắc phản ứng
CO + PdCl2 + H2O == CO2 + Pd + 2HCl
Dùng thuốc thử Folinxiocantơ.
2H3PO4.10MoO3 + 2Pd + 4HCl == 2PdCl2 + 2[(MoO3)4(MoO2).H3PO4] + 2H2O

màu vàng

màu xanh

Dùng phơng pháp so màu dung dịch thu đợc để tính hàm lợng CO.
3.3.

Định lợng nitơđioxit (NO2).

3.3.1. Xác định nồng độ NO2 bằng hiện tợng phát quang hoá học [3].
Nguyên tắc:
Khí NO tác dụng với O3 sẽ tạo ra một số phân tử NO 2 kích thích (NO2*).
Phân tử này phát ra bức xạ có bớc sóng từ 600 ữ 3000nm và trở về trạng thái
thờng.
NO + O3 = N O*2 + O2
NO + O3 = NO2+ O2
N O*2 = NO + h
Đo cờng độ của bức xạ sẽ xác định đợc nồng độ NO ban đầu. Để xác
0

định nồng độ NO2, trớc hết chuyển NO2 về NO: NO2 732 C
xác định hàm lợng NO đợc sinh ra.
3.3.2. Phơng pháp chuẩn độ axit [3].
Nguyên tắc: hấp thụ NO2 bằng dung dịch H2O2 loãng.
2NO2 + H2O2 == 2HNO3
O2 + 2NO + H2O2 == 2HNO3

Chuyên ngành Hoá vô cơ

14

NO +

1/2O2

và


Luận văn tốt nghiệp Đại học
Chuẩn độ HNO3 sinh ra bằng dung dịch NaOH 0,01M với chỉ thị metyl
đỏ.
NaOH + HNO3 == NaNO3 + H2O
3.3.3. Phơng pháp dùng thuốc thử Griess Ilesvay.
Nguyên tắc: hấp thụ NO2 bằng NaOH.
2NaOH + 2NO2 ==

NaNO2 + NaNO3 + H2O.

Thêm CH3COOH, axit sunfanilic, naphtylamin xảy ra các phản ứng.
SO3H
C6H4

+ CH3COOH + NaNO2
NH2
SO3Na +
CH3COO + 2H2O

C6H4
N2

SO3Na +
CH3COO + C10H7 NH2

C6H4
N2

-Naphtylamin

SO3Na
C6H4

+ CH3COOH
N = N C10H6 NH2
Hợp chất màu hồng

Xác định hàm lợng sản phẩm sau cùng theo phơng pháp so màu. Từ đó
suy ra hàm lợng của NO2. Độ nhạy của phơng pháp: 0,0005 mg NO 2 hay
0,001 mg NO2.
3.4.

Cacbon điôxit. (CO2).

3.4.1. Phơng pháp hấp thụ bằng bary hiđroxit.
Khí CO2 đợc tiếp thụ bằng dung dịch Ba(OH)2 d.
Ba(OH)2 + CO2 == BaCO3 + H2O.
Chuẩn độ Ba(OH)2 (d) bằng axit oxalic, chỉ thị phenolphtalein.

Chuyên ngành Hoá vô cơ

15

Luận văn tốt nghiệp Đại học
Ba(OH)2 + HOOCCOOH == Ba(COO)2 + 2 H2O
Độ chính xác của phơng pháp: 0,1%. Sai số cho phép trong phạm vi
5%.
Ngoài ra còn có phơng pháp hấp thụ bằng dung dịch bari sacharats.
3.5.

Ozon (O3).

3.5.1. Phơng pháp phản ứng phát quang hoá học.
Nguyên tắc: Ozon tác dụng với etylen tạo ra các phản ứng bị kích thích
và phát quang ở bớc sóng vùng khả kiến. Cờng độ bức xạ tỉ lệ thuận với nồng
độ của ozon. Trên cơ sở đo cờng độ bức xạ suy ra đợc nồng độ của ozon trong
khí thải.
3.5.2. Phơng pháp kali iodua.
Nguyên tắc: ozon đợc hấp thụ bởi KI. Phản ứng xảy ra là:
O3 + 3KI + H2O = 2KOH + KI3 + O2
Xác định hàm lợng O3 dựa vào lợng iod giải phóng.

3.6. Amoniắc(NH3).
Nguyên tắc: NH3 bị hấp thụ bởi dung dịch thuốc thử Nessler tạo hợp chất
màu vàng đến nâu đục.
Hg
2K2[HgI4] +3KOH + NH4OH

O

NH2I + 7KI + 3H2O

Hg

Đo mật độ quang của dung dịch màu thu đợc để xác định hàm lợng NH3.
Độ nhạy của phơng pháp : 0,001 mg NH3/10ml dung dịch. Chất gây trở ngại
H2S, HCHO.
3.7.

Clo (Cl2)
Nguyên tắc: clo oxi hoá o -tolidin cho một hỗn hợp màu vàng. Trên cơ sở

đó định lợng clo bằng phơng pháp so màu ở =620nm. Độ nhạy của phơng
pháp: 0,0003 mg Clo.
3.8.

Đihyđrosunfua (H2S).

Chuyên ngành Hoá vô cơ

16


Luận văn tốt nghiệp Đại học
Nguyên tắc: khí H2S đợc hấp thụ vào dung dịch CdSO4, cho tác dụng với
dung dịch p-amino đimetyl anilin với sự có mặt của FeCl3 trong môi trờng axit
cho màu xanh metylen.
H2S + 2[H2NC6H4N(CH3)2.HCl] + 6FeCl3
N
(CH3)2 NC6H3

C6H3N(CH3)2 + NH4Cl + 6FeCl2 + 6HCl

S

Xanh metylen

Xác định cờng độ màu dung dịch thu đợc suy ra hàm lợng của H2S.
Ngoài ra còn có các phơng pháp xác định hàm lợng của SO3, HCl(k),
H2SO4(hơi), HCN(k), hơi kiềm, benzen, phenol, fomaldehit, và các hợp chất hữu
cơ khác.

Phần 2

thực nghiệm
1.

Dụng cụ, hoá chất, thiết bị

1.1. Dụng cụ.
1. Máy hút khí.

2. ống hấp thụ hình trụ, hình chữ U.

3. Bình rửa khí.

4. Bình cầu 500ml.

5. Burét 25ml, pipét các loại.

6. Bình định mức các loại.

7. Cân phân tích ( 0,0001g)

8. Lò nung ( có điều khiển nhiệt độ)

9. Máy so màu Jenway 6300 (cuvet có l = 1cm).

Chuyên ngành Hoá vô cơ

17


Luận văn tốt nghiệp Đại học
10. Máy đo pH 744 Metrohm.
1.2. Hoá chất.
Các hoá chất dùng trong đề tài đều thuộc loại tkpt.
1. Natri hidroxit NaOH.

.

8. Axit iodic HIO3.

2. Axit sunfuric H2SO4.

9. Na2S2O3.5H2O.

3. 1,10 Phenantrolin (Phen).

10. Axit formic HCOOH 85%.

4. Glixerin.
5. Natri sunfit Na2SO3.

11. Silicagel, cỡ hạt 40ữ120 àm.
12. KI.

6. Natri florua NaF.

13. Nớc cất 2 lần.

7. Phèn sắt amoni: (NH4)Fe(SO4)2. 12H2O
1.3.

Chuẩn bị các dung dịch thuốc thử [6,7,8].
1. Dung dịch Fe(III) 0,01M
Hoà tan 0,4822 (g) NH4Fe(SO4)2.12H2O (tkpt) trong nớc cất, thêm 1ml

H2SO4 đậm đặc và thêm tiếp nớc cất đến 100ml.
2. Dung dịch NaF 0,1M.
Hoà tan 1,05 g NaF (tkpt) (đã đợc sấy khô trớc ở 1050C) bằng nớc cất
và định mức dung dịch đến 250ml, đợc dung dịch NaF 0,1M. Dung dịch NaF
0,01M đợc pha từ dung dịch trên.
3. Dung dịch glixerin 10%.
Hoà tan 20,0 g glixerin trong 180 ml nớc cất, lắc đều.
4. Dung dịch Na2SO3 0,01M.
Hoà tan 2,5216 g Na2SO3.H2O (tkpt) bằng nớc cất và địch mức dung dịch
đến 100ml. Chuẩn độ lại bằng dung dịch iod 0,1N (trong khí quyển CO 2).
Dung dịch Na2SO3 0,01M đợc pha chế từng dung dịch trên.
Các dung dịch Na2SO3 đợc đựng trong các bình thuỷ tinh có nút nhám.
5. Dung dịch SO2 chuẩn 0,01 mg/ml.
Cho H2SO4 1 3 M tác dụng với tinh thể Na2SO3. H2O xảy ra phản ứng:
2H2SO4 + Na2SO3 > H2O + SO2 + 2NaHSO4

Chuyên ngành Hoá vô cơ

18


Luận văn tốt nghiệp Đại học
Hấp thụ khí thu đợc bằng nớc cất. Sau đó tiến hành chuẩn độ nh sau.
Cho vào bình tam giác: 10 ml dung dịch iod 0,1N; 10ml dung dịch axit
sunfuric 0,2N; thêm 20 ml nớc cất.
Nhỏ từ từ dung dịch SO2 vào đến màu vàng nhạt, thêm vào bình tam giác
0,2ml hồ tinh bột 0,5%. Tiếp tục nhỏ dung dịch SO 2 đến mất màu. Ghi thể
tích, xác định nồng độ dung dịch SO2. Phản ứng chuẩn độ:
SO2 + I2 + 2H2O = H2SO4 + 2HI.
1 ml iod 0,1N tơng ứng 3,203 mg anhiđrit sunfurơ. Nếu dùng hết V ml dung
dịch SO2 thì nồng độ của SO2 là: 32,03/V (mg/ml)
Dung dịch tiêu chuẩn SO2 0,01 (mg/ml) đợc pha từ dung dịch trên .
1.4.

Bộ dụng cụ thí nghiệm điều chế và hấp thụ SO2
Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của hệ thống điều chế và hấp thụ SO 2 do

chúng tôi thiết kế đợc mô tả trong hình 1.
3

4

(1) các bình rửa không khí
(2) bình cầu tạo SO2

1

(3) buret đựng axit H2SO4
loãng
2
5

(4) máy hút khí
(5) các bình hấp thụ

Hình 1. Bộ dụng cụ thí nghiệm điều chế và hấp thụ SO2
Nguyên tắc hoạt động của bộ dụng cụ điều chế và hấp thụ SO2:
Máy bơm (4) hút không khí qua các bình rửa (1) lần lợt đựng dung dịch
NaOH (đ) và H2SO4 (đ) để giữ lại các cấu tử nh: SOx, CO2, NOx, NH3..., sau đó
không khí sạch đợc hút vào bình cầu (2).
Tại bình cầu (2) một lợng cần thiết SO2 đợc điều chế bằng phản ứng:
Na2SO3 + H2SO4 = SO2 + H2O + Na2SO4

Chuyên ngành Hoá vô cơ

19


Luận văn tốt nghiệp Đại học
SO2 cùng với không khí pha loãng đợc sục qua 2 bình hấp thụ (5) đựng
dung dịch hấp thụ. Khả năng hấp thụ của dung dịch nghiên cứu đợc khảo sát
bằng cách thay đổi thành phần dung dịch hấp thụ trong bình (5).
1.5. Bộ dụng cụ thí nghiệm hấp thụ CO
Để hấp thụ những lợng chính xác CO, chúng tôi thiết kế bộ dụng cụ thí
nghiệm nh mô tả ở hình 2.

(1) bình đựng không khí

5

thử

3
2

4

(2) máy hút khí
(3) ống hấp thụ CO

1

(4) ống hấp thụ I2
(5) các khoá điều chỉnh

Hình 2. Bộ dụng cụ thí nghiệm hấp thụ CO
Nguyên tắc hoạt động của bộ dụng cụ: một thể tích chính xác khí CO đợc nạp vào bình (1) từ dụng cụ điều chế, thêm không khí sạch bằng phơng
pháp đẩy nớc để pha loãng khí CO thành mẫu thử có thể tích 1 lít. Bằng cách
điều chỉnh các khoá (5) điều chỉnh tốc độ dòng khí đi vào ống hấp thụ chứa
I2O5 phân tán trên silicagel. Lợng I2 sinh ra đợc hấp thụ vào dung dịch KI
10% trong bình (4).

ống hấp thụ (3) chứa chất hấp thụ I2O5 gồm 2 loại:
ống chứa chất hấp thụ I2O5 phân tán trên silicagel:
Hoà tan 50 g HIO3 (tkpt) trong 50 ml nớc cất, thêm dần 15g bột SiO2, vừa
thêm vừa khuấy đều đến khi đợc hỗn hợp bột nhão. Cho hỗn hợp vào lò nung

ở 110 0C nung trong 1 giờ, sau 3 phút lại lấy ra đảo đều và tán nhỏ phần vón
cục để đợc dạng bột mịn. Sau đó nâng dần nhiệt độ lên 150 0C trong1 giờ và
2000C trong1 giờ cứ sau 20 phút lấy ra đảo đều.

Chuyên ngành Hoá vô cơ

20


Luận văn tốt nghiệp Đại học
Nạp chất hấp thụ dạng bột này vào ống chữ U, cứ 1 lớp bột dày 1cm đợc
đệm 1 lớp bông thuỷ tinh để tăng độ xốp. Bảo quản trong bình hút ẩm.
ống chứa chất hấp thụ I2O5 dạng không phân tán:
Lấy 30 ml nớc cất. Thêm tinh thể HIO3 (tkpt) và khuấy đều đến khi đợc
dung dịch quá bão hoà. Gạn lấy dung dịch thu đợc, sấy khô rồi nung ở các
nhiệt độ 1100C, 1500C, 2000C, nạp vào ống chữ U tơng tự phần trên. Bảo quản
trong bình hút ẩm.

2. Kĩ thuật thực nghiệm
2.1. Điều chế hấp thụ và xác định hàm lợng SO2
Lấy chính xác 0,15ml Na2SO3 0,01(N) vào bình (2). Dung dịch H2SO4 từ
buret (3) đợc nhỏ vào từng giọt với tốc độ 50 - 60 s/giọt vào bình cầu (2).
Hỗn hợp khí từ bình cầu (2) đợc hút qua các bình hấp thụ (5). Tổng thể
tích dung dịch hấp thụ trong 2 bình là 50 ml ( bình 1: 30 ml và bình 2: 20ml)
chứa 1ml dung dịch Fe(III) 0,01M, 4ml dung dịch phen 0,25% và cấu tử khác.
Tại đây xẩy ra phản ứng.
2[Fe(phen)3]3+ + SO2 + 2H2O 2[Fe(phen)3]2+ + 4H+ + SO42
xanh nhạt

đỏ

Máy bơm đợc đặt ở cùng chế độ và thời gian bơm của mỗi thí nghiệm là
30 phút. Sau khi kết thúc thí nghiệm thêm 1ml dung dịch NaF vào dung dịch
hấp thụ để loại ảnh hởng của Fe(III) d nh : Fe[Phen] 33 + ... theo phản ứng:
3+

Fe [ Phen]3 + 6 F [ FeF6 ]
xanh nh ạ t

3

+ 3 phen

kh ô ng màu

Điều chỉnh pH của dung dịch sau khi hấp thụ đến 3 ữ 4, thêm nớc cất
đến 100ml. Đo mật độ quang ở t = 510nm [16,17] để xác định hàm lợng của
phức màu đỏ [Fe(phen)3]2+, từ đó xác định đợc hàm lợng của SO2 ban đầu.
Hiệu suất hấp thụ SO2 đợc tính từ giá trị mật độ quang D đo đợc của dung dịch
sau khi hấp thụ so với mật độ quang của dung dịch đợc thêm một thể tích
chính xác dung dịch SO2 tiêu chuẩn.
2.2. Điều chế hấp thụ và xác định hàm lợng CO
2.2.1. Chuẩn bị mẫu khí thử

Chuyên ngành Hoá vô cơ

21


Luận văn tốt nghiệp Đại học

Nạp dung dịch HCOOH 85% vào bình cầu. Nhỏ từng giọt H 2SO4 đậm
đặc từ buret, tốc độ nhỏ giọt H2SO4 điều chỉnh lợng CO thoát ra theo phơng
trình
4d
HCOOH H2 SO

CO + H2O.

Thu khí CO thu đợc vào bình định mức 100 ml theo phơng pháp đẩy nớc.
Chuẩn bị mẫu khí
Chuyển CO từ bình 100 ml sang bình định mức 1000 ml. Thêm không
khí sạch (không khí sau khi qua các bình rửa) đến 1000 ml.
2.2.2. Hấp thụ và xác định hàm lợng CO

Thí nghiệm với I2O5 phân tán trên silicagel
Điều chỉnh các khoá (5), máy hút (2) để điều chỉnh lu tốc mẫu khí qua
ống hấp thụ (3). Tại (3) xẩy ra phản ứng hấp thụ:
I2O5 + 5CO = I2 + 5 CO2.
Hàm lợng CO đợc xác định nhờ vào lợng I2 thoát ra. Lợng iod này một
phần nhỏ đi vào dung dịch hấp thụ (4) (chứa 30ml dung dịch KI 10%), phần
còn lại vẫn nằm trong ống chữ U (3). Để thu hồi hoàn toàn iod, cho ống chữ U
vào lò nung ở nhiệt độ thích hợp và thổi không khí sạch đi qua.
Cho toàn bộ dung dịch hấp thụ (4) vào bình định mức 50ml, thêm nớc cất
đến vạch, lấy 10ml chuẩn độ bằng dung dịch Na 2S2O3 0,05N với chỉ thị hồ
tinh bột. Phản ứng chuẩn độ:
I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6.

Thí nghiệm với I2O5 không phân tán (phơng pháp chuẩn theo
USEPA).
Tiến hành tơng tự nh trên, chỉ thay ống hấp thụ (3) chứa I2O5 phân tán

trên silicagel bằng ống hấp thụ chứa I2O5 không phân tán và đợc đặt trong lò
nung ở nhiệt độ: 110 ữ 1200C. Không khí thử đợc hút qua với lu tốc 1 ữ 2 bọt
khí/s qua ống chữ U và qua dung dịch hấp thụ (4). Sau khi hút hết khí thử, thổi
thêm 200 ml không khí sạch (hoặc khí N 2) qua để toàn bộ lợng iod từ ống chữ
U chuyển hoàn toàn vào dung dịch KI 10%. Chuẩn độ dung dịch thu đợc bằng
dung dịch Na2S2O3 0,05N. Từ đó xác định hàm lợng CO.

Chuyên ngành Hoá vô cơ

22


Luận văn tốt nghiệp Đại học

3. Nghiên cứu khả năng hấp thụ khí SO2 trong môi trờng
khí bằng dung dịch Fe3+ 1,10phenantrolin
3.1. Khảo sát ảnh hởng của glixerin đến sự hấp thụ SO2.
Lấy các bình định mức 50 ml, cho vào mỗi bình 1 ml Fe (III) 0,01 M, 4
ml phen 0,25%, 2 ml H2SO4 0,01 N và thêm các thể tích glixirin 10% khác
nhau. Mỗi thí nghiệm tiến hành 3 lần trong các điều kiện hoàn toàn nh nhau.
Dung dịch sau khi hấp thụ đợc xử lý và đo mật độ quang D theo cách đã mô tả
ở phần kỹ thuật thực nghiệm. Kết quả thu đợc nêu trong bảng 1 và biểu diễn
trên đồ thị hình 3.
Bảng 1. Sự phụ thuộc của hiệu suất hấp thụ SO2 vào nồng độ glixerin.
TN

V glixerin 10% (ml)

Nớc cất vừa đủ

Lần
1

Di
0,125

D

1

0

50

2

0,126

0,126

3
1

0,126
0,233

2

0,232

3
1
2
3
1
2
3
1

0,232
0,279
0,278
0,277
0,288
0,288
0,290
0,288

2

0,287

3

0,289

2

5

50

3

10

50

4

15

50

5

20

50

Từ các kết quả trên chúng tôi xây dựng đợc đồ thị sau

Chuyên ngành Hoá vô cơ

23

0,232

0,278
0,288

0,288


Luận văn tốt nghiệp Đại học

2D Graph 1

D

0.300
0.280
0.260
0.240
0.220
0.200
0.180
0.160
0.140
0.120
0.100
0

5

Col 1 vs Col 2

10

15

20

25

V(glixerin),ml

Hình 3: Đồ thị phụ thuộc mật độ quang D vào V(glixerin).
Từ kết quả thực nghiệm thu đợc cho thấy glixerin trong dung dich hấp
thụ có ảnh hởng rõ rệt đến hiệu suất hấp thụ SO2 của dung dịch Fe(III)-1,10phenantrolin, nguyên nhân có thể là do glixerin làm tăng độ nhớt của dung
dịch hấp thụ tạo điều kiện về động học và nhiệt động học cho phản ứng hấp
thụ SO2 bằng dung dịch Fe(III) -1,10- phenantrolin.Thể tích glixerin 10% tối
u thêm vào 50 ml dung dịch hấp thụ là 15ml (hay nồng độ glixerin trong dung
dịch hấp thụ là 3%).
3.2. Khảo sát ảnh hởng của pH.
Lấy các bình định mức 50 ml, cho vào mỗi bình 1 ml Fe (III) 0,01M, 4
ml phen 0,25%, 15 ml glixerin 10%, thêm nớc cất gần đến vạch định mức,
điều chỉnh pH đến các giá trị cần khảo sát và tiến hành các thí nghiệm hấp
thụ. Dung dịch sau khi hấp thụ đợc xử lý và đo mật độ quang nh phần kỹ thuật
thực nghiệm. Kết quả đợc nêu trong bảng 2 và hình 4.
Các kết quả thực nghiệm cho thấy, pH của dung dịch hấp thụ có ảnh hởng rõ rệt đến khả năng hấp thụ SO 2 bằng dung dịch Fe(III) - 1,10phenantrolin, hiệu suất hấp thụ cực đại khi pH của dung dịch hấp thụ là 3,5.
Bảng 2. Sự phụ thuộc của khả năng hấp thụ SO2 vào pH dung dịch hấp thụ

Chuyên ngành Hoá vô cơ

24


Luận văn tốt nghiệp Đại học
TN

PH

D

1

4,5

2

4,0

3

3,5

4

3,0

0,222
0,223
0,223
0,274
0,272
0,273
0,290
0,290
0,289

0,273
0,276
0,276

D
0,223

TN

pH

D

5

2,5

0,273

6

2,0

0,290

7

1,0

0,190

0,192
0,191
0,139
0,139
0,139
0,044
0,043
0,043

D
0,191
0,139
0,043

0,275

Điều này có thể giải thích nh sau: phản ứng hấp thụ:
Fe(phen)33+ + SO2 + 2H2O == Fe(phen)32+ + SO42 + 4H+
Khi giảm pH (tăng nồng độ H +) một mặt nó làm cân bằng chuyển dịch
sang trái giảm hiệu suất hấp thụ SO 2, mặt khác xảy ra quá trình proton hoá
1,10- phenantrolin làm giảm nồng độ của Fe(phen) 33+, Fe(phen)32+... Nhng khi
tăng pH lại xảy ra các quá trình tạo phức hidroxo của Fe(III), làm giảm nồng
độ của Fe(phen)33+ dẫn đến giảm khả năng oxi hoá của cặp Fe(phen) 33+/
Fe(phen)32+và có thể xảy ra sự oxi hoá Fe(II) thành Fe(III) bởi oxi không khí.
3.3. Khảo sát ảnh hởng của nồng độ F trong dung dịch sau khi hấp thụ.
Lấy toàn bộ dung dịch thu đợc sau khi đã hấp thụ SO2 ở các điều kiện tối
u về nồng độ glixerin và pH ( có thể tích là 50 ml ), thêm nớc cất để đợc 100
ml dung dịch A (dung dịch này có pH từ 3 đến 4 phù hợp để đo nồng độ của
Fe(phen)32+ theo phơng pháp trắc quang). Lấy 10 cốc và tiến hành pha dung
dịch thí nghiệm có thành phần theo bảng 3. Kết quả đợc chỉ ra ở bảng 3, hình

5.

Hình 4: Đồ thị phụ thuộc mật độ quang D vào pH

Bảng 3: Sự phụ thuộc mật độ quang D vào thể tích NaF 0,01M
Cốc số

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Vdd A (ml)

10

10

10

10

10

10

10

10

10

10

Vdd NaF 0,01M(ml)

0,0

0,1

0,2

0,4

0,6

0,8

1

2

3

4

5

4,9

4,8

4,6

4,4

4,2

4

3

2

1

Vnớc cất

Chuyên ngành Hoá vô cơ

25