Nghiên cứu chế tạo KIT thử định lượng AMONI, NITRIT và NITRAT trong nước
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.48 MB, 115 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
ĐẶNG THỊ TRANG
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO KIT THỬ ĐỊNH LƯỢNG
AMONI, NITRIT VÀ NITRAT TRONG NƯỚC
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – 2015
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
ĐẶNG THỊ TRANG
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO KIT THỬ ĐỊNH LƯỢNG
AMONI, NITRIT VÀ NITRAT TRONG NƯỚC
Chuyên ngành: Hóa Phân Tích
Mã số: 60440118
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Nguyễn Thị Kim Thường
Hà Nội – 201
LỜI CẢM ƠN
Luận văn được hoàn thành tại phòng thí nghiệm Hóa Phân Tích, khoa Hóa
Học, trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội.
Với lòng biết ơn sâu sắc tôi xin gửi lời cảm ơn tới TS.Nguyễn Thị Kim
Thường và PGS.TS Tạ Thị Thảo đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện giúp
đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài và viết luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự hỗ trợ kinh phí của đề tài nghiên cứu khoa học
và phát triển công nghệ cấp thành phố Hà Nội: “Nghiên cứu chế tạo thiết bị đo
quang cầm tay kết hợp với kit thử để phân tích nhanh lượng vết amoni, nitrit và
nitrat trong nước tại hiện trường”, mã số: 01C- 02/05-2014-2.
Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giáo giảng dạy tại khoa Hoá
Học, trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội, đ ặc biệt là
các thầy cô trong bộ môn Hoá Phân tích đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện
thuận lợi để tôi hoàn thành bản luận văn này.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên,
chia sẻ trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Hà Nội, ngày tháng năm 2015
Học viên
Đặng Thị Trang
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN...............................................................................................................3
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT........................................................................21
MỞ ĐẦU......................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN........................................................................................3
1.1. Giới thiệu chung về nitrit, nitrat và amoni..............................................................................3
1.1.1. Tính chất lí, hóa học của nitrit, nitrat và amoni...............................................................3
1.1.1.1. Tính chất lí, hóa học của nitrit..............................................................................................3
1.1.2. Độc tính của nitrit và nitrat và amoni..............................................................................6
Bảng 1.1: Giới hạn cho phép hàm lượng amoni, nitrit và nitrat trong nước.......................................7
1.1.3. Chu trình sinh hóa của Nitơ trong môi trường.................................................................7
1.2. Các phương pháp phân tích nitrit, nitrat và amoni trong phòng thí nghiệm..........................8
1.2.1. Phương pháp phân tích thể tích và trọng lượng...............................................................8
1.2.1.1. Xác định nitrit.......................................................................................................................8
1.2.1.2. Xác định nitrat......................................................................................................................9
1.2.1.3. Xác định amoni...................................................................................................................10
1.2.2. Phương pháp trắc quang................................................................................................11
1.2.2.1. Xác định nitrit................................................................................................11
1.2.2.2. Xác định nitrat....................................................................................................................12
1.2.2.3. Xác định amoni...................................................................................................................16
1.2.3. Các phương pháp khác..................................................................................................19
1.2.3.1. Xác định nitrit.....................................................................................................................19
1.2.3.2. Xác định nitrat....................................................................................................................20
1.2.3.3. Xác định amoni...................................................................................................................21
1.3. Các phương pháp phân tích nhanh amoni, nitrit và nitrat....................................................22
1.3.1.Chế tạo thiết bị đo quang nhỏ gọn..................................................................................22
1.3.2. Các bộ test kit hiện có xác định amoni, nitrit và nitrat...................................................24
1.3.2.1. Xác định nitrit.....................................................................................................................24
1.3.2.2. Xác định nitrat....................................................................................................................24
1.3.2.3. Xác định amoni...................................................................................................................26
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM.................................................................................27
2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị................................................................................................27
2.1.1. Hóa chất.........................................................................................................................27
2.1.2. Dụng cụ, thiết bị............................................................................................................30
2.3. Phương pháp nghiên cứu.....................................................................................................30
2.3.1. Phương pháp trắc quang xác định nitrit bằng thuốc thử Griess......................................30
2.3.2. Phương pháp khử nitrat thành nitrit...............................................................................31
2.3.3. Phương pháp trắc quang xác định NH4+ bằng thuốc thử thymol..................................31
2.3.4. Phương pháp nghiên cứu chế tạo kit thử........................................................................32
2.3.5. Nghiên cứu ứng dụng kit thử phân tích tại hiện trường sử dụng máy đo quang cầm tay
................................................................................................................................................32
2.4. Phương pháp thí nghiệm và xử lý số liệu..............................................................................33
3.1. Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng nitrit........................................................................34
3.1.1. Nghiên cứu tìm điều kiện tối ưu xác định NO2- trong phòng thí nghiệm......................34
3.1.1.1. Phổ hấp thụ của phức màu.................................................................................................34
3.1.1.2. Ảnh hưởng của pH đến độ hấp thụ quang..........................................................................34
Bảng 3.1: Ảnh hưởng của pH đến độ hấp thụ quang của phức màu xác định nitrit.........................35
3.1.1.3. Ảnh hưởng của lượng thuốc thử Griees đến độ hấp thụ quang.........................................36
Bảng 3.2 : Ảnh hưởng của hàm lượng thuốc thử đến độ hấp thụ quang xác định nitrit...................36
3.1.1.4. Ảnh hưởng của thứ tự thêm thuốc thử đến độ hấp thụ quang..........................................36
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của thứ tự thêm thuốc thử đến độ hấp thụ quang xác định nitrit...................37
3.1.1.5. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tới độ ổn định màu của phức....................37
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tới độ hấp thụ quang xác định nitrit......................38
3.1.1.6. Khảo sát ảnh hưởng của các ion cản trở đến độ hấp thụ quang.........................................39
Bảng 3.5 :Ảnh hưởng của ion cản trở đến độ hấp thụ quang xác định nitrit............40
3.1.1.7. Khoảng tuyến tính và đường chuẩn xác định nitrit.............................................................40
Bảng 3.6: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ NO2-...........................41
Hình 3.6: Đường chuẩn xác định nitrit với thuốc thử Griess....................................41
3.1.2. Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng nitrit..................................................................42
3.1.2.1. Xây dựng thành phần kit thử nitrit.....................................................................................43
3.1.2.2. Khảo sát khả năng sử dụng axit oxalic làm môi trường phản ứng......................................43
Bảng 3.7: Khảo sát khả năng khử của axit oxalic đối với nitrat.......................................................43
3.1.2.3. Khảo sát thời gian ổn định màu của phức khi sử dụng kit thử...........................................43
Bảng 3.8: Ảnh hưởng của thời gian đến độ hấp thụ quang của phức màu azo.................................44
3.1.2.4. Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn xác định nitrit khi sử dụng kit thử 44
Bảng 3.9: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ NO2-..................................................45
Bảng 3.10: Độ hấp thụ quang của mẫu trắng khi xác định nitrit..............................................46
3.1.2.5. Nghiên cứu thay thế pipet và bình định mức bằng dụng cụ ngoài hiện trường (xy lanh, ống
fancol).............................................................................................................................................46
Bảng 3.11: Kết quả phân tích nitrit trong mẫu nước bằng dụng cụ PTN và dụng cụ hiện trường....47
3.1.2.6. So sánh sự sai khác 2 nồng độ trong dung dịch mẫu khi sử dụng quy trình phòng thí
nghiệm và phân tích hiện trường xác định nitrit.............................................................................47
Bảng 3.12: Kết quả đo mẫu xác định nitrit bằng quy trình PTN và hiện trường..............................47
3.1.2.7. Đánh giá độ chính xác của phép phân tích dùng kit thử nitrit............................................48
Bảng 3.13: Đánh giá độ lặp lại của phép đo với dung dịch chuẩn khi sử dụng kit thử nitrit............48
Bảng 3.14: Đánh giá độ lặp lại của phép đo với mẫu thực khi sử dụng kit thử nitrit.......................48
Bảng 3.15. Kết quả phân tích mẫu thực tế đánh giá độ đúng của phương pháp phân tích nitrit.......49
3.1.2.8. Khảo sát độ bền của kit thử nitrit.......................................................................................49
Bảng 3.16: Độ bền của hỗn hợp kit nitrit theo thời gian..................................................................50
3.2. Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng nitrat trên cơ sở kit nitrit........................................51
3.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng chất khử đến độ hấp thụ quang...........................................51
Bảng 3.17: Ảnh hưởng của hàm lượng chất khử đến độ hấp thụ quang xác định nitrat...................52
3.2.2. Ảnh hưởng của môi trường khử đến độ hấp thụ quang..................................................52
Bảng 3.18: Ảnh hưởng của nồng độ NH4Cl đến khả năng khử NO3- thành NO2-.........................53
3.2.3. Ảnh hưởng thời gian khử đến độ hấp thụ quang............................................................53
Bảng 3.19: Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất khử nitrat...............................................................54
3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của các ion cản trở đến độ hấp thụ quang......................................55
Bảng 3.20: Ảnh hưởng của ion cản trở đến độ hấp thụ quang xác định nitrat..................................56
3.2.5. Khoảng tuyến tính và đường chuẩn xác định nitrat khi không có nitrit..........................56
Bảng 3.21: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ nitrat.................................................57
3.2.6. Đường chuẩn NO2- khi có và không có mặt chất khử...................................................59
Bảng 3.22: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ nitrit trong môi trường khử...............59
3.2.7. Đánh giá độ chính xác của phép đo khi dung kit thử nitrat............................................61
Bảng 3.23. Đánh giá độ lặp lại của phép đo với dung dịch chuẩn dùng kit thử NO3-.....................61
Bảng 3.24. Đánh giá độ lặp lại của phép đo với mẫu thực dùng kit thử nitrat.................................62
Bảng 3.25. Kết quả phân tích mẫu thực tế đánh giá độ đúng của phương pháp phân tích nitrat......62
Bảng 3.26: Độ bền của hỗn hợp kit nitrat theo thời gian.................................................................63
Hình 3.17: Đồ thị đảm bảo chất lượng (QC) về độ bền của hỗn hợp kit nitrat theo thời gian..........63
3.3. Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng amoni......................................................................64
3.3.1. Nghiên cứu tìm điều kiện tối ưu xác định NH4+ trong phòng thí nghiệm.....................64
3.3.1.1. Phổ hấp thụ của hợp chất indothymol...............................................................................64
3.3.1.2. Khảo sát thời gian ổn định màu của phức..........................................................................65
Bảng 3.27: Ảnh hưởng của thời gian đến độ hấp thụ quang của phức màu indothymol..................65
3.3.1.3. Ảnh hưởng của pH đến độ hấp thụ quang.........................................................................66
Bảng 3.28: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào pH khi xác định amoni...................................66
3.3.1.4. Ảnh hưởng của lượng thuốc thử thymol 3% đến độ hấp thụ quang..................................67
Bảng 3.29: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang xác định amoni vào lượng thymol.........................67
3.3.1.5. Ảnh hưởng của xúc tác natri nitropussiat đến độ hấp thụ quang.......................................68
Bảng 3.30: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang xác định amoni vào natri nitroprussiat........................68
3.3.1.6. Ảnh hưởng của lượng NaClO tới độ hấp thụ quang...........................................................69
Bảng 3.31: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang xác định amoni vào lượng NaClO 0,5%..............69
3.3.1.7. Khảo sát ảnh hưởng của các ion cản trở đến độ hấp thụ quang.........................................70
Bảng 3.32: Ảnh hưởng của ion cản trở đến độ hấp thụ quang xác định amoni................................71
3.3.1.8. Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn xác định amoni.............................72
Bảng 3.33: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ NH4+-N...........................................72
3.3.2. Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng amoni................................................................73
3.3.2.1. Xây dựng thành phần kit thử amoni...................................................................................74
3.3.2.2. Khảo sát thời gian ổn định màu của phức khi sử dụng kit thử...........................................74
Bảng 3.34: Ảnh hưởng của thời gian đến độ hấp thụ quang của phức màu indothymol..................74
3.3.2.3. Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn xác định amoni khi sử dụng kit thử
........................................................................................................................................................75
Bảng 3.35: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào C NH4+-N khi dùng kit thử...........................75
Bảng 3.36: Kết quả phân tích amoni trong PTN và ngoài hiện trường....................................77
3.3.2.5. Đánh giá độ chính xác của phép đo khi dùng kit thử..........................................................77
Bảng 3.37: Đánh giá độ lặp lại với dung dịch tiêu chuẩn khi sử dụng kit thử amoni.......................78
Bảng 3.38: Đánh giá độ lặp lại với mẫu thực khi sử dụng kit thử amoni.........................................78
Bảng 3.39. Kết quả phân tích mẫu thực tế đánh giá độ đúng của phương pháp phân tích amoni....79
Để đánh giá độ bền của kit amoni chúng tôi tiến hành khảo sát sự tạo phức màu của
NH4+ 1,0 ppm với kit thử ở các thời gian khác nhau. Lấy vào bình định mức 10,00
ml: 1,00 ml dung dịch chuẩn NH4+ 10,00ppm,thêm 0,4 ml kit dung dịch A, 0,2 rắn
B lắc cho tan hết, định mức đến vạch bằng nước cất. Sau 5 phút đem đo độ hấp thụ
quang tại bước sóng 693 nm, với mẫu trắng làm dung dịch so sánh. Kết quả được
trình bày trong bảng 3.40 và được biểu diễn trên hình 3.29:.....................................79
Bảng 3.40: Độ bền của hỗn hợp kit amoni theo thời gian................................................................80
3.4. Quy trình sử dụng kit thử amoni, nitrit và nitrat..................................................................81
Hình 3.30: Kit thử nitrit và hướng dẫn sử dụng...............................................................................81
Hình 3.31: Kit thử nitrat và hướng dẫn sử dụng..............................................................................82
Hình 3.32: Kit thử amoni và hướng dẫn sử dụng.............................................................................82
3.5. Ứng dụng kit thử phân tích mẫu thực tế..............................................................................83
3.5.1. Nghiên cứu ứng dụng kit thử cho máy cầm tay thương mại..........................................83
Bảng 3.41: Xác định nitrit trong mẫu tự tạo trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM – MT..................83
Hình 3.33 : Xác định nitrit trong mẫu tự tạo trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM – MT............83
Bảng 3.42: Xác định nitrat trong mẫu tự tạo trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM – MT..................84
Hình 3.34: Xác định nitrat trong mẫu tự tạo bằng trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM – MT.....84
Bảng 3.43: Xác định nitrit trong mẫu tự tạo có mặt chất khử trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM –
MT...................................................................................................................................................84
Hình 3.35: Xác định nitrit trong mẫu tự tạo có mặt chất khử trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM
– MT................................................................................................................................................85
Bảng 3.44: Xác định amoni trong mẫu tự tạo trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM – MT............85
Hình 3.36 : Xác định amoni trong mẫu tự tạo trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM – MT................86
3.5.2. Ứng dụng phân tích.......................................................................................................86
3.5.2.1. Phân tích nitrit....................................................................................................................86
Bảng 3.45: Kết quả đo mẫu thực với kit thử nitrit...........................................................................87
3.5.2.2. Phân tích nitrat...................................................................................................................87
Bảng 3.46: Kết quả đo mẫu thực với kit thử nitrat...........................................................................88
Bảng 3.47: Kết quả đo amoni trong mẫu thực.................................................................................89
KẾT LUẬN................................................................................................................89
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................91
PHỤ LỤC: Quy trình sử dụng kit thử amoni, nitrit và nitrat.
DANH MỤC BẢNG
LỜI CẢM ƠN...............................................................................................................3
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT........................................................................21
MỞ ĐẦU......................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN........................................................................................3
1.1. Giới thiệu chung về nitrit, nitrat và amoni..............................................................................3
1.1.1. Tính chất lí, hóa học của nitrit, nitrat và amoni...............................................................3
1.1.1.1. Tính chất lí, hóa học của nitrit..............................................................................................3
1.1.2. Độc tính của nitrit và nitrat và amoni..............................................................................6
Bảng 1.1: Giới hạn cho phép hàm lượng amoni, nitrit và nitrat trong nước.......................................7
1.1.3. Chu trình sinh hóa của Nitơ trong môi trường.................................................................7
1.2. Các phương pháp phân tích nitrit, nitrat và amoni trong phòng thí nghiệm..........................8
1.2.1. Phương pháp phân tích thể tích và trọng lượng...............................................................8
1.2.1.1. Xác định nitrit.......................................................................................................................8
1.2.1.2. Xác định nitrat......................................................................................................................9
1.2.1.3. Xác định amoni...................................................................................................................10
1.2.2. Phương pháp trắc quang................................................................................................11
1.2.2.1. Xác định nitrit................................................................................................11
1.2.2.2. Xác định nitrat....................................................................................................................12
1.2.2.3. Xác định amoni...................................................................................................................16
1.2.3. Các phương pháp khác..................................................................................................19
1.2.3.1. Xác định nitrit.....................................................................................................................19
1.2.3.2. Xác định nitrat....................................................................................................................20
1.2.3.3. Xác định amoni...................................................................................................................21
1.3. Các phương pháp phân tích nhanh amoni, nitrit và nitrat....................................................22
1.3.1.Chế tạo thiết bị đo quang nhỏ gọn..................................................................................22
1.3.2. Các bộ test kit hiện có xác định amoni, nitrit và nitrat...................................................24
1.3.2.1. Xác định nitrit.....................................................................................................................24
1.3.2.2. Xác định nitrat....................................................................................................................24
1.3.2.3. Xác định amoni...................................................................................................................26
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM.................................................................................27
2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị................................................................................................27
2.1.1. Hóa chất.........................................................................................................................27
2.1.2. Dụng cụ, thiết bị............................................................................................................30
2.3. Phương pháp nghiên cứu.....................................................................................................30
2.3.1. Phương pháp trắc quang xác định nitrit bằng thuốc thử Griess......................................30
2.3.2. Phương pháp khử nitrat thành nitrit...............................................................................31
2.3.3. Phương pháp trắc quang xác định NH4+ bằng thuốc thử thymol..................................31
2.3.4. Phương pháp nghiên cứu chế tạo kit thử........................................................................32
2.3.5. Nghiên cứu ứng dụng kit thử phân tích tại hiện trường sử dụng máy đo quang cầm tay
................................................................................................................................................32
2.4. Phương pháp thí nghiệm và xử lý số liệu..............................................................................33
3.1. Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng nitrit........................................................................34
3.1.1. Nghiên cứu tìm điều kiện tối ưu xác định NO2- trong phòng thí nghiệm......................34
3.1.1.1. Phổ hấp thụ của phức màu.................................................................................................34
Hình 3.1: Phổ hấp thụ của phức màu giữa nitrit và thuốc thử Griees.......................34
3.1.1.2. Ảnh hưởng của pH đến độ hấp thụ quang..........................................................................34
Bảng 3.1: Ảnh hưởng của pH đến độ hấp thụ quang của phức màu xác định nitrit.........................35
Hình 3.2 : Ảnh hưởng của pH đến độ hấp thụ quang của phức màu azo..................35
3.1.1.3. Ảnh hưởng của lượng thuốc thử Griees đến độ hấp thụ quang.........................................36
Bảng 3.2 : Ảnh hưởng của hàm lượng thuốc thử đến độ hấp thụ quang xác định nitrit...................36
Hình 3.3: Ảnh hưởng của hàm lượng thuốc thử đến độ hấp thụ quang xác định nitrit
.....................................................................................................................................36
3.1.1.4. Ảnh hưởng của thứ tự thêm thuốc thử đến độ hấp thụ quang..........................................36
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của thứ tự thêm thuốc thử đến độ hấp thụ quang xác định nitrit...................37
3.1.1.5. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tới độ ổn định màu của phức....................37
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tới độ hấp thụ quang xác định nitrit......................38
Hình 3.4: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tới độ hấp thụ quang xác định nitrit
.....................................................................................................................................38
3.1.1.6. Khảo sát ảnh hưởng của các ion cản trở đến độ hấp thụ quang.........................................39
Bảng 3.5 :Ảnh hưởng của ion cản trở đến độ hấp thụ quang xác định nitrit............40
3.1.1.7. Khoảng tuyến tính và đường chuẩn xác định nitrit.............................................................40
Bảng 3.6: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ NO2-...........................41
Hình 3.5: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ nitrit.............................41
Hình 3.6: Đường chuẩn xác định nitrit với thuốc thử Griess....................................41
3.1.2. Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng nitrit..................................................................42
3.1.2.1. Xây dựng thành phần kit thử nitrit.....................................................................................43
3.1.2.2. Khảo sát khả năng sử dụng axit oxalic làm môi trường phản ứng......................................43
Bảng 3.7: Khảo sát khả năng khử của axit oxalic đối với nitrat.......................................................43
3.1.2.3. Khảo sát thời gian ổn định màu của phức khi sử dụng kit thử...........................................43
Bảng 3.8: Ảnh hưởng của thời gian đến độ hấp thụ quang của phức màu azo.................................44
Hình 3.7 : Ảnh hưởng của thời gian đến độ hấp thụ quang của phức màu azo........44
3.1.2.4. Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn xác định nitrit khi sử dụng kit thử 44
Bảng 3.9: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ NO2-..................................................45
Hình 3.8: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ NO2-...........................45
Hình 3.9: Đường chuẩn xác định nitrit với kit thử....................................................45
Bảng 3.10: Độ hấp thụ quang của mẫu trắng khi xác định nitrit..............................................46
3.1.2.5. Nghiên cứu thay thế pipet và bình định mức bằng dụng cụ ngoài hiện trường (xy lanh, ống
fancol).............................................................................................................................................46
Bảng 3.11: Kết quả phân tích nitrit trong mẫu nước bằng dụng cụ PTN và dụng cụ hiện trường....47
3.1.2.6. So sánh sự sai khác 2 nồng độ trong dung dịch mẫu khi sử dụng quy trình phòng thí
nghiệm và phân tích hiện trường xác định nitrit.............................................................................47
Bảng 3.12: Kết quả đo mẫu xác định nitrit bằng quy trình PTN và hiện trường..............................47
3.1.2.7. Đánh giá độ chính xác của phép phân tích dùng kit thử nitrit............................................48
Bảng 3.13: Đánh giá độ lặp lại của phép đo với dung dịch chuẩn khi sử dụng kit thử nitrit............48
Bảng 3.14: Đánh giá độ lặp lại của phép đo với mẫu thực khi sử dụng kit thử nitrit.......................48
Bảng 3.15. Kết quả phân tích mẫu thực tế đánh giá độ đúng của phương pháp phân tích nitrit.......49
3.1.2.8. Khảo sát độ bền của kit thử nitrit.......................................................................................49
Bảng 3.16: Độ bền của hỗn hợp kit nitrit theo thời gian..................................................................50
Hình 3.10: Đồ thị đảm bảo chất lượng (QC) về độ bền của hỗn hợp kit nitrit theo
thời gian......................................................................................................................50
3.2. Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng nitrat trên cơ sở kit nitrit........................................51
3.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng chất khử đến độ hấp thụ quang...........................................51
Bảng 3.17: Ảnh hưởng của hàm lượng chất khử đến độ hấp thụ quang xác định nitrat...................52
3.2.2. Ảnh hưởng của môi trường khử đến độ hấp thụ quang..................................................52
Bảng 3.18: Ảnh hưởng của nồng độ NH4Cl đến khả năng khử NO3- thành NO2-.........................53
Hình 3.11: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang xác định nitrat vào lượng NH4Cl.........53
3.2.3. Ảnh hưởng thời gian khử đến độ hấp thụ quang............................................................53
Bảng 3.19: Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất khử nitrat...............................................................54
Hình 3.12: Đồ thị sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào thời gian khử.................54
3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của các ion cản trở đến độ hấp thụ quang......................................55
Bảng 3.20: Ảnh hưởng của ion cản trở đến độ hấp thụ quang xác định nitrat..................................56
3.2.5. Khoảng tuyến tính và đường chuẩn xác định nitrat khi không có nitrit..........................56
Bảng 3.21: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ nitrat.................................................57
Hình 3.13: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ nitrat khi dùng kit thử
.....................................................................................................................................57
Hình 3.14: Đường chuẩn xác định nitrat với kit thử..................................................58
3.2.6. Đường chuẩn NO2- khi có và không có mặt chất khử...................................................59
Bảng 3.22: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ nitrit trong môi trường khử...............59
Hình 3.15: Đường chuần nitrit với kit thử khi có và không có mặt chất khử...........59
Hình 3.16: Mối tương quan độ hấp thụ quang xác định nitrit khi có và không có
chất khử.......................................................................................................................60
3.2.7. Đánh giá độ chính xác của phép đo khi dung kit thử nitrat............................................61
Bảng 3.23. Đánh giá độ lặp lại của phép đo với dung dịch chuẩn dùng kit thử NO3-.....................61
Bảng 3.24. Đánh giá độ lặp lại của phép đo với mẫu thực dùng kit thử nitrat.................................62
Bảng 3.25. Kết quả phân tích mẫu thực tế đánh giá độ đúng của phương pháp phân tích nitrat......62
Bảng 3.26: Độ bền của hỗn hợp kit nitrat theo thời gian.................................................................63
Hình 3.17: Đồ thị đảm bảo chất lượng (QC) về độ bền của hỗn hợp kit nitrat theo thời gian..........63
3.3. Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng amoni......................................................................64
3.3.1. Nghiên cứu tìm điều kiện tối ưu xác định NH4+ trong phòng thí nghiệm.....................64
3.3.1.1. Phổ hấp thụ của hợp chất indothymol...............................................................................64
3.3.1.2. Khảo sát thời gian ổn định màu của phức..........................................................................65
Bảng 3.27: Ảnh hưởng của thời gian đến độ hấp thụ quang của phức màu indothymol..................65
Hình 3.19: Ảnh hưởng của thời gian đến độ hấp thụ quang của phức màu..............65
3.3.1.3. Ảnh hưởng của pH đến độ hấp thụ quang.........................................................................66
Bảng 3.28: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào pH khi xác định amoni...................................66
3.3.1.4. Ảnh hưởng của lượng thuốc thử thymol 3% đến độ hấp thụ quang..................................67
Bảng 3.29: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang xác định amoni vào lượng thymol.........................67
3.3.1.5. Ảnh hưởng của xúc tác natri nitropussiat đến độ hấp thụ quang.......................................68
Bảng 3.30: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang xác định amoni vào natri nitroprussiat........................68
Hình 3.22: Đồ thị sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào lượng natri nitropussiat.......68
3.3.1.6. Ảnh hưởng của lượng NaClO tới độ hấp thụ quang...........................................................69
Bảng 3.31: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang xác định amoni vào lượng NaClO 0,5%..............69
Hình 3.23: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của lượng chất oxy hóa NaClO tới độ hấp
thụ quang.....................................................................................................................69
3.3.1.7. Khảo sát ảnh hưởng của các ion cản trở đến độ hấp thụ quang.........................................70
Bảng 3.32: Ảnh hưởng của ion cản trở đến độ hấp thụ quang xác định amoni................................71
3.3.1.8. Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn xác định amoni.............................72
Bảng 3.33: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ NH4+-N...........................................72
Hình 3.24: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ amoni.........................72
Hình 3.25: Đường chuẩn xác định amoni với thuốc thử indothymol........................73
3.3.2. Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng amoni................................................................73
3.3.2.1. Xây dựng thành phần kit thử amoni...................................................................................74
3.3.2.2. Khảo sát thời gian ổn định màu của phức khi sử dụng kit thử...........................................74
Bảng 3.34: Ảnh hưởng của thời gian đến độ hấp thụ quang của phức màu indothymol..................74
Hình 3.26: Ảnh hưởng của thời gian đến độ hấp thụ quang của phức màu
indothymol..................................................................................................................75
3.3.2.3. Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn xác định amoni khi sử dụng kit thử
........................................................................................................................................................75
Bảng 3.35: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào C NH4+-N khi dùng kit thử...........................75
Hình 3.27: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào CNH4+-N khi dùng kit thử.....76
Hình 3.28: Đường chuẩn xác định amoni với kit thử................................................76
Bảng 3.36: Kết quả phân tích amoni trong PTN và ngoài hiện trường....................................77
3.3.2.5. Đánh giá độ chính xác của phép đo khi dùng kit thử..........................................................77
Bảng 3.37: Đánh giá độ lặp lại với dung dịch tiêu chuẩn khi sử dụng kit thử amoni.......................78
Bảng 3.38: Đánh giá độ lặp lại với mẫu thực khi sử dụng kit thử amoni.........................................78
Bảng 3.39. Kết quả phân tích mẫu thực tế đánh giá độ đúng của phương pháp phân tích amoni....79
Để đánh giá độ bền của kit amoni chúng tôi tiến hành khảo sát sự tạo phức màu của
NH4+ 1,0 ppm với kit thử ở các thời gian khác nhau. Lấy vào bình định mức 10,00
ml: 1,00 ml dung dịch chuẩn NH4+ 10,00ppm,thêm 0,4 ml kit dung dịch A, 0,2 rắn
B lắc cho tan hết, định mức đến vạch bằng nước cất. Sau 5 phút đem đo độ hấp thụ
quang tại bước sóng 693 nm, với mẫu trắng làm dung dịch so sánh. Kết quả được
trình bày trong bảng 3.40 và được biểu diễn trên hình 3.29:.....................................79
Bảng 3.40: Độ bền của hỗn hợp kit amoni theo thời gian................................................................80
Hình 3.29: Đồ thị đảm bảo chất lượng (QC) về độ bền của hỗn hợp kit amonit theo
thời gian......................................................................................................................80
3.4. Quy trình sử dụng kit thử amoni, nitrit và nitrat..................................................................81
Hình 3.30: Kit thử nitrit và hướng dẫn sử dụng...............................................................................81
Hình 3.31: Kit thử nitrat và hướng dẫn sử dụng..............................................................................82
Hình 3.32: Kit thử amoni và hướng dẫn sử dụng.............................................................................82
3.5. Ứng dụng kit thử phân tích mẫu thực tế..............................................................................83
3.5.1. Nghiên cứu ứng dụng kit thử cho máy cầm tay thương mại..........................................83
Bảng 3.41: Xác định nitrit trong mẫu tự tạo trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM – MT..................83
Hình 3.33 : Xác định nitrit trong mẫu tự tạo trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM – MT............83
Bảng 3.42: Xác định nitrat trong mẫu tự tạo trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM – MT..................84
Hình 3.34: Xác định nitrat trong mẫu tự tạo bằng trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM – MT.....84
Bảng 3.43: Xác định nitrit trong mẫu tự tạo có mặt chất khử trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM –
MT...................................................................................................................................................84
Hình 3.35: Xác định nitrit trong mẫu tự tạo có mặt chất khử trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM
– MT................................................................................................................................................85
Bảng 3.44: Xác định amoni trong mẫu tự tạo trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM – MT............85
Hình 3.36 : Xác định amoni trong mẫu tự tạo trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM – MT................86
3.5.2. Ứng dụng phân tích.......................................................................................................86
3.5.2.1. Phân tích nitrit....................................................................................................................86
Bảng 3.45: Kết quả đo mẫu thực với kit thử nitrit...........................................................................87
3.5.2.2. Phân tích nitrat...................................................................................................................87
Bảng 3.46: Kết quả đo mẫu thực với kit thử nitrat...........................................................................88
Bảng 3.47: Kết quả đo amoni trong mẫu thực.................................................................................89
KẾT LUẬN................................................................................................................89
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................91
DANH MỤC HÌNH
LỜI CẢM ƠN...............................................................................................................3
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT........................................................................21
MỞ ĐẦU......................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN........................................................................................3
1.1. Giới thiệu chung về nitrit, nitrat và amoni..............................................................................3
1.1.1. Tính chất lí, hóa học của nitrit, nitrat và amoni...............................................................3
1.1.1.1. Tính chất lí, hóa học của nitrit..............................................................................................3
1.1.2. Độc tính của nitrit và nitrat và amoni..............................................................................6
Bảng 1.1: Giới hạn cho phép hàm lượng amoni, nitrit và nitrat trong nước.......................................7
1.1.3. Chu trình sinh hóa của Nitơ trong môi trường.................................................................7
1.2. Các phương pháp phân tích nitrit, nitrat và amoni trong phòng thí nghiệm..........................8
1.2.1. Phương pháp phân tích thể tích và trọng lượng...............................................................8
1.2.1.1. Xác định nitrit.......................................................................................................................8
1.2.1.2. Xác định nitrat......................................................................................................................9
1.2.1.3. Xác định amoni...................................................................................................................10
1.2.2. Phương pháp trắc quang................................................................................................11
1.2.2.1. Xác định nitrit................................................................................................11
1.2.2.2. Xác định nitrat....................................................................................................................12
1.2.2.3. Xác định amoni...................................................................................................................16
1.2.3. Các phương pháp khác..................................................................................................19
1.2.3.1. Xác định nitrit.....................................................................................................................19
1.2.3.2. Xác định nitrat....................................................................................................................20
1.2.3.3. Xác định amoni...................................................................................................................21
1.3. Các phương pháp phân tích nhanh amoni, nitrit và nitrat....................................................22
1.3.1.Chế tạo thiết bị đo quang nhỏ gọn..................................................................................22
1.3.2. Các bộ test kit hiện có xác định amoni, nitrit và nitrat...................................................24
1.3.2.1. Xác định nitrit.....................................................................................................................24
1.3.2.2. Xác định nitrat....................................................................................................................24
1.3.2.3. Xác định amoni...................................................................................................................26
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM.................................................................................27
2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị................................................................................................27
2.1.1. Hóa chất.........................................................................................................................27
2.1.2. Dụng cụ, thiết bị............................................................................................................30
2.3. Phương pháp nghiên cứu.....................................................................................................30
2.3.1. Phương pháp trắc quang xác định nitrit bằng thuốc thử Griess......................................30
2.3.2. Phương pháp khử nitrat thành nitrit...............................................................................31
2.3.3. Phương pháp trắc quang xác định NH4+ bằng thuốc thử thymol..................................31
2.3.4. Phương pháp nghiên cứu chế tạo kit thử........................................................................32
2.3.5. Nghiên cứu ứng dụng kit thử phân tích tại hiện trường sử dụng máy đo quang cầm tay
................................................................................................................................................32
2.4. Phương pháp thí nghiệm và xử lý số liệu..............................................................................33
3.1. Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng nitrit........................................................................34
3.1.1. Nghiên cứu tìm điều kiện tối ưu xác định NO2- trong phòng thí nghiệm......................34
3.1.1.1. Phổ hấp thụ của phức màu.................................................................................................34
Hình 3.1: Phổ hấp thụ của phức màu giữa nitrit và thuốc thử Griees.......................34
3.1.1.2. Ảnh hưởng của pH đến độ hấp thụ quang..........................................................................34
Bảng 3.1: Ảnh hưởng của pH đến độ hấp thụ quang của phức màu xác định nitrit.........................35
Hình 3.2 : Ảnh hưởng của pH đến độ hấp thụ quang của phức màu azo..................35
3.1.1.3. Ảnh hưởng của lượng thuốc thử Griees đến độ hấp thụ quang.........................................36
Bảng 3.2 : Ảnh hưởng của hàm lượng thuốc thử đến độ hấp thụ quang xác định nitrit...................36
Hình 3.3: Ảnh hưởng của hàm lượng thuốc thử đến độ hấp thụ quang xác định nitrit
.....................................................................................................................................36
3.1.1.4. Ảnh hưởng của thứ tự thêm thuốc thử đến độ hấp thụ quang..........................................36
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của thứ tự thêm thuốc thử đến độ hấp thụ quang xác định nitrit...................37
3.1.1.5. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tới độ ổn định màu của phức....................37
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tới độ hấp thụ quang xác định nitrit......................38
Hình 3.4: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tới độ hấp thụ quang xác định nitrit
.....................................................................................................................................38
3.1.1.6. Khảo sát ảnh hưởng của các ion cản trở đến độ hấp thụ quang.........................................39
Bảng 3.5 :Ảnh hưởng của ion cản trở đến độ hấp thụ quang xác định nitrit............40
3.1.1.7. Khoảng tuyến tính và đường chuẩn xác định nitrit.............................................................40
Bảng 3.6: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ NO2-...........................41
Hình 3.5: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ nitrit.............................41
Hình 3.6: Đường chuẩn xác định nitrit với thuốc thử Griess....................................41
3.1.2. Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng nitrit..................................................................42
3.1.2.1. Xây dựng thành phần kit thử nitrit.....................................................................................43
3.1.2.2. Khảo sát khả năng sử dụng axit oxalic làm môi trường phản ứng......................................43
Bảng 3.7: Khảo sát khả năng khử của axit oxalic đối với nitrat.......................................................43
3.1.2.3. Khảo sát thời gian ổn định màu của phức khi sử dụng kit thử...........................................43
Bảng 3.8: Ảnh hưởng của thời gian đến độ hấp thụ quang của phức màu azo.................................44
Hình 3.7 : Ảnh hưởng của thời gian đến độ hấp thụ quang của phức màu azo........44
3.1.2.4. Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn xác định nitrit khi sử dụng kit thử 44
Bảng 3.9: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ NO2-..................................................45
Hình 3.8: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ NO2-...........................45
Hình 3.9: Đường chuẩn xác định nitrit với kit thử....................................................45
Bảng 3.10: Độ hấp thụ quang của mẫu trắng khi xác định nitrit..............................................46
3.1.2.5. Nghiên cứu thay thế pipet và bình định mức bằng dụng cụ ngoài hiện trường (xy lanh, ống
fancol).............................................................................................................................................46
Bảng 3.11: Kết quả phân tích nitrit trong mẫu nước bằng dụng cụ PTN và dụng cụ hiện trường....47
3.1.2.6. So sánh sự sai khác 2 nồng độ trong dung dịch mẫu khi sử dụng quy trình phòng thí
nghiệm và phân tích hiện trường xác định nitrit.............................................................................47
Bảng 3.12: Kết quả đo mẫu xác định nitrit bằng quy trình PTN và hiện trường..............................47
3.1.2.7. Đánh giá độ chính xác của phép phân tích dùng kit thử nitrit............................................48
Bảng 3.13: Đánh giá độ lặp lại của phép đo với dung dịch chuẩn khi sử dụng kit thử nitrit............48
Bảng 3.14: Đánh giá độ lặp lại của phép đo với mẫu thực khi sử dụng kit thử nitrit.......................48
Bảng 3.15. Kết quả phân tích mẫu thực tế đánh giá độ đúng của phương pháp phân tích nitrit.......49
3.1.2.8. Khảo sát độ bền của kit thử nitrit.......................................................................................49
Bảng 3.16: Độ bền của hỗn hợp kit nitrit theo thời gian..................................................................50
Hình 3.10: Đồ thị đảm bảo chất lượng (QC) về độ bền của hỗn hợp kit nitrit theo
thời gian......................................................................................................................50
3.2. Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng nitrat trên cơ sở kit nitrit........................................51
3.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng chất khử đến độ hấp thụ quang...........................................51
Bảng 3.17: Ảnh hưởng của hàm lượng chất khử đến độ hấp thụ quang xác định nitrat...................52
3.2.2. Ảnh hưởng của môi trường khử đến độ hấp thụ quang..................................................52
Bảng 3.18: Ảnh hưởng của nồng độ NH4Cl đến khả năng khử NO3- thành NO2-.........................53
Hình 3.11: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang xác định nitrat vào lượng NH4Cl.........53
3.2.3. Ảnh hưởng thời gian khử đến độ hấp thụ quang............................................................53
Bảng 3.19: Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất khử nitrat...............................................................54
Hình 3.12: Đồ thị sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào thời gian khử.................54
3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của các ion cản trở đến độ hấp thụ quang......................................55
Bảng 3.20: Ảnh hưởng của ion cản trở đến độ hấp thụ quang xác định nitrat..................................56
3.2.5. Khoảng tuyến tính và đường chuẩn xác định nitrat khi không có nitrit..........................56
Bảng 3.21: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ nitrat.................................................57
Hình 3.13: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ nitrat khi dùng kit thử
.....................................................................................................................................57
Hình 3.14: Đường chuẩn xác định nitrat với kit thử..................................................58
3.2.6. Đường chuẩn NO2- khi có và không có mặt chất khử...................................................59
Bảng 3.22: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ nitrit trong môi trường khử...............59
Hình 3.15: Đường chuần nitrit với kit thử khi có và không có mặt chất khử...........59
Hình 3.16: Mối tương quan độ hấp thụ quang xác định nitrit khi có và không có
chất khử.......................................................................................................................60
3.2.7. Đánh giá độ chính xác của phép đo khi dung kit thử nitrat............................................61
Bảng 3.23. Đánh giá độ lặp lại của phép đo với dung dịch chuẩn dùng kit thử NO3-.....................61
Bảng 3.24. Đánh giá độ lặp lại của phép đo với mẫu thực dùng kit thử nitrat.................................62
Bảng 3.25. Kết quả phân tích mẫu thực tế đánh giá độ đúng của phương pháp phân tích nitrat......62
Bảng 3.26: Độ bền của hỗn hợp kit nitrat theo thời gian.................................................................63
Hình 3.17: Đồ thị đảm bảo chất lượng (QC) về độ bền của hỗn hợp kit nitrat theo thời gian..........63
3.3. Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng amoni......................................................................64
3.3.1. Nghiên cứu tìm điều kiện tối ưu xác định NH4+ trong phòng thí nghiệm.....................64
3.3.1.1. Phổ hấp thụ của hợp chất indothymol...............................................................................64
3.3.1.2. Khảo sát thời gian ổn định màu của phức..........................................................................65
Bảng 3.27: Ảnh hưởng của thời gian đến độ hấp thụ quang của phức màu indothymol..................65
Hình 3.19: Ảnh hưởng của thời gian đến độ hấp thụ quang của phức màu..............65
3.3.1.3. Ảnh hưởng của pH đến độ hấp thụ quang.........................................................................66
Bảng 3.28: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào pH khi xác định amoni...................................66
3.3.1.4. Ảnh hưởng của lượng thuốc thử thymol 3% đến độ hấp thụ quang..................................67
Bảng 3.29: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang xác định amoni vào lượng thymol.........................67
3.3.1.5. Ảnh hưởng của xúc tác natri nitropussiat đến độ hấp thụ quang.......................................68
Bảng 3.30: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang xác định amoni vào natri nitroprussiat........................68
Hình 3.22: Đồ thị sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào lượng natri nitropussiat.......68
3.3.1.6. Ảnh hưởng của lượng NaClO tới độ hấp thụ quang...........................................................69
Bảng 3.31: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang xác định amoni vào lượng NaClO 0,5%..............69
Hình 3.23: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của lượng chất oxy hóa NaClO tới độ hấp
thụ quang.....................................................................................................................69
3.3.1.7. Khảo sát ảnh hưởng của các ion cản trở đến độ hấp thụ quang.........................................70
Bảng 3.32: Ảnh hưởng của ion cản trở đến độ hấp thụ quang xác định amoni................................71
3.3.1.8. Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn xác định amoni.............................72
Bảng 3.33: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ NH4+-N...........................................72
Hình 3.24: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ amoni.........................72
Hình 3.25: Đường chuẩn xác định amoni với thuốc thử indothymol........................73
3.3.2. Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng amoni................................................................73
3.3.2.1. Xây dựng thành phần kit thử amoni...................................................................................74
3.3.2.2. Khảo sát thời gian ổn định màu của phức khi sử dụng kit thử...........................................74
Bảng 3.34: Ảnh hưởng của thời gian đến độ hấp thụ quang của phức màu indothymol..................74
Hình 3.26: Ảnh hưởng của thời gian đến độ hấp thụ quang của phức màu
indothymol..................................................................................................................75
3.3.2.3. Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn xác định amoni khi sử dụng kit thử
........................................................................................................................................................75
Bảng 3.35: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào C NH4+-N khi dùng kit thử...........................75
Hình 3.27: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào CNH4+-N khi dùng kit thử.....76
Hình 3.28: Đường chuẩn xác định amoni với kit thử................................................76
Bảng 3.36: Kết quả phân tích amoni trong PTN và ngoài hiện trường....................................77
3.3.2.5. Đánh giá độ chính xác của phép đo khi dùng kit thử..........................................................77
Bảng 3.37: Đánh giá độ lặp lại với dung dịch tiêu chuẩn khi sử dụng kit thử amoni.......................78
Bảng 3.38: Đánh giá độ lặp lại với mẫu thực khi sử dụng kit thử amoni.........................................78
Bảng 3.39. Kết quả phân tích mẫu thực tế đánh giá độ đúng của phương pháp phân tích amoni....79
Để đánh giá độ bền của kit amoni chúng tôi tiến hành khảo sát sự tạo phức màu của
NH4+ 1,0 ppm với kit thử ở các thời gian khác nhau. Lấy vào bình định mức 10,00
ml: 1,00 ml dung dịch chuẩn NH4+ 10,00ppm,thêm 0,4 ml kit dung dịch A, 0,2 rắn
B lắc cho tan hết, định mức đến vạch bằng nước cất. Sau 5 phút đem đo độ hấp thụ
quang tại bước sóng 693 nm, với mẫu trắng làm dung dịch so sánh. Kết quả được
trình bày trong bảng 3.40 và được biểu diễn trên hình 3.29:.....................................79
Bảng 3.40: Độ bền của hỗn hợp kit amoni theo thời gian................................................................80
Hình 3.29: Đồ thị đảm bảo chất lượng (QC) về độ bền của hỗn hợp kit amonit theo
thời gian......................................................................................................................80
3.4. Quy trình sử dụng kit thử amoni, nitrit và nitrat..................................................................81
Hình 3.30: Kit thử nitrit và hướng dẫn sử dụng...............................................................................81
Hình 3.31: Kit thử nitrat và hướng dẫn sử dụng..............................................................................82
Hình 3.32: Kit thử amoni và hướng dẫn sử dụng.............................................................................82
3.5. Ứng dụng kit thử phân tích mẫu thực tế..............................................................................83
3.5.1. Nghiên cứu ứng dụng kit thử cho máy cầm tay thương mại..........................................83
Bảng 3.41: Xác định nitrit trong mẫu tự tạo trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM – MT..................83
Hình 3.33 : Xác định nitrit trong mẫu tự tạo trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM – MT............83
Bảng 3.42: Xác định nitrat trong mẫu tự tạo trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM – MT..................84
Hình 3.34: Xác định nitrat trong mẫu tự tạo bằng trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM – MT.....84
Bảng 3.43: Xác định nitrit trong mẫu tự tạo có mặt chất khử trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM –
MT...................................................................................................................................................84
Hình 3.35: Xác định nitrit trong mẫu tự tạo có mặt chất khử trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM
– MT................................................................................................................................................85
Bảng 3.44: Xác định amoni trong mẫu tự tạo trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM – MT............85
Hình 3.36 : Xác định amoni trong mẫu tự tạo trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM – MT................86
3.5.2. Ứng dụng phân tích.......................................................................................................86
3.5.2.1. Phân tích nitrit....................................................................................................................86
Bảng 3.45: Kết quả đo mẫu thực với kit thử nitrit...........................................................................87
3.5.2.2. Phân tích nitrat...................................................................................................................87
Bảng 3.46: Kết quả đo mẫu thực với kit thử nitrat...........................................................................88
Bảng 3.47: Kết quả đo amoni trong mẫu thực.................................................................................89
KẾT LUẬN................................................................................................................89
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................91
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Tên viết tắt
% RSD
LOD
LOQ
Abs
Tên tiếng anh
% Relative standard deviation
Limit of Detection
Limit of Quantification
Absorbance
Tên Tiếng việt
% Độ lệch chuẩn tương đối
Giới hạn phát hiện
Giới hạn định lượng
Độ hấp thụ quang
MỞ ĐẦU
Trong môi trường nước nitơ tồn tại ở nhiều dạng hợp chất khác nhau nhưng
có thể chia thành hai nhóm lớn đó là nitơ vô cơ và nitơ hữu cơ. Nitơ vô cơ tồn tại ở
ba dạng chính đó là: amoni (NH4+); nitrat (NO3-) và nitrit (NO2-).
Amoni không gây độc trực tiếp cho con người nhưng sản phẩm chuyển hóa
từ amoni là nitrit và nitrat là yếu tố gây độc. Nitrat tạo chứng thiếu vitamin và có
thể kết hợp với các amin để tạo thành nitrosamin là nguyên nhân gây ung thư ở
người cao tuổi [6].
Trẻ sơ sinh đặc biệt nhạy cảm với nitrat lọt vào sữa mẹ, hoặc qua nước dùng
để pha sữa. Khi vào cơ thể, nitrat chuyển hóa thành nitrit nhờ vi khuẩn đường ruột.
Ion nitrit còn nguy hiểm hơn nitrat đối với sức khỏe con người. Khi tác dụng với
các amin hay ankyl cacbonat trong cơ thể người chúng có thể tạo thành các hợp
chất chứa nitơ gây ung thư [26].
Trong cơ thể nitrit có thể ôxi hóa sắt II ngăn cản quá trình hình thành
Hemoglobin làm giảm lượng ôxi trong máu có thể gây ngạt, nôn, khi nồng độ cao
có thể dẫn đến tử vong.
Có rất nhiều phương pháp để xác định amoni, nitrat và nitrit như phương
pháp trắc quang, phương pháp cực phổ, phương pháp điện cực chọn lọc ion,
phương pháp sắc kí, phương pháp phân tích bơm mẫu vào dòng chảy… trong các
đối tượng mẫu khác nhau. Các phương pháp này có độ nhạy tốt, nhưng cần thiết
phải có điều kiện phân tích nghiêm ngặt, máy móc và trang thiết bị hiện đại, cồng
kềnh, mất nhều thời gian. Bên cạnh đó, việc lấy mẫu, vận chuyển và bảo quản mẫu
ảnh hưởng đến sự tồn tại các dạng nitơ trong nước.
Hiện nay ở các nước như Mỹ, Đức, Nhật . . . người ta đã sản xuất ra các kit
thử xác định nhanh amoni, nitrat và nitrit dựa trên phản ứng tạo phức màu của chất
phân tích với thuốc thử, kết hợp thang đo màu để phân tích bán định lượng. Tuy
nhiên, khi về Việt Nam giá thành của các bộ kit tăng lên đáng kể và khó đặt mua.
1
Ở Việt Nam hiện nay cũng có bộ kit thử phân tích amoni, nitrat và nitrit của
Bộ Công An sản xuất, tuy nhiên bộ kit cũng chỉ dùng phân tích định bán định
lượng.
Với mục đích chế tạo kit thử amoni, nitrat và nitrit kết hợp máy đo quang
cầm tay để có thể xác định lượng vết amoni, nitrit và nitrat trong mẫu nước ngoài
hiện trường với thời gian phân tích ngắn, giảm hóa chất độc hại, giảm sai số do
chuyển hóa các dạng nitơ trong quá trình vận chuyển và bảo quản mẫu, đơn giản
hóa dụng cụ phòng thí nghiệm, giảm chi phí phân tích, tiện lợi, linh hoạt và phù hợp
với điều kiện phân tích ở nước ta, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên
cứu chế tạo kit thử định lượng amoni, nitrit và nitrat trong nước”.
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu chế tạo kit thử dạng bột, hạn chế tối đa
dung dịch, sử dụng dụng cụ phân tích đơn giản để xác định lượng vết amoni, nitrit
và nitrat trong nước ngay tại hiện trường bằng cách kết hợp với máy đo quang cầm
tay.
2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về nitrit, nitrat và amoni
1.1.1. Tính chất lí, hóa học của nitrit, nitrat và amoni
1.1.1.1. Tính chất lí, hóa học của nitrit
Trong muối nitrit nguyên tử N ở trạng thái lai hóa sp 2, hai obitan lai hóa
tham gia tạo thành liên kết σ với hai nguyên tử O và một obitan lai hoá có cặp
electron tự do. Một obitan 2p còn lại không lai hoá của nitơ có một electron độc
thân tạo nên liên kết π không định chỗ với hai nguyên tử oxy.
Nhờ có cặp electron tự do ở nitơ, ion NO2- có khả năng tạo liên kết cho nhận
với ion kim loại. Một phức chất thường gặp là natricobantinitrit Na 3[Co(NO2)6].
Đây là thuốc thử dùng để phát hiện ion K+ nhờ tạo thành kết tủa K3[Co(NO2)6] màu
vàng.
Nitrit kim loại kiềm bền với nhiệt, chúng không phân hủy khi nóng chảy mà
chỉ phân hủy ở trên 5000C. Nitrit của kim loại khác kém bền hơn, bị phân hủy khi
đun nóng, chẳng hạn như AgNO2 phân hủy ở 1400C, Hg(NO2)2 ở 750C [4, 10].
Axit nitrơ không bền, nhanh chóng bị phân hủy, nhất là khi đun nóng:
3 HNO2 → HNO3 +2NO + H2O
Bởi vậy khi khí NO2 tan trong nước thì thực tế tạo nên HNO 3 và NO theo
phản ứng:
3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO
Trong dung dịch nước, axit nitrơ là một axit yếu (K b= 4,5.10-4), hơi mạnh
hơn axit cacbonic. Do không bền, axit nitrơ rất hoạt động về mặt hóa học. Nó vừa
có tính oxi hóa vừa có tính khử.
Axit nitrơ oxi hóa được dung dịch HI đến I2, dung dịch SO2 đến H2SO4, ion
Fe2+ đến ion Fe3+… còn bản thân nó biến thành NO. Với những chất oxi hóa mạnh
như KMnO4, MnO2, PbO2, axit nitrơ bị oxi hóa đến axit nitric.
3
Các muối nitrit bền nhiệt hơn HNO 2 và có thể tồn tại độc lập. Phần lớn các
nitrit tan tốt trong nước, trừ AgNO 2. Nitrit của các kim loại kiềm nóng chảy không
phân hủy. Cũng như ion NO2-, đa số muối nitrit không có màu.
Trong môi trường axit, muối nitrit có tính oxi hóa và tính khử như axit nitrơ.
Muối NaNO2 được dùng rộng rãi trong công nghiệp hóa học, nhất là công
nghiệp nhuộm azo [4].
1.1.1.2. Tính chất lí, hóa học của nitrat
Trong muối nitrat, ion NO3- có cấu tạo hình đa giác đều với góc ONO bằng
1200 và độ dài liên kết N-O bằng 1,218 A0. Trong đó nguyên tử nitơ ở trạng thái lai
hóa sp2, ba obitan lai hóa tạo thành ba liên kết σ với ba nguyên tử oxi. Obitan 2p
còn lại ở nguyên tử nitơ tạo nên một liên kết π không định chỗ với nguyên tử oxi
[4, 10].
Muối nitrat khan của kim loại kiềm khá bền với nhiệt (chúng có thể thăng
hoa trong chân không ở 380 – 500oC). Còn các nitrat của kim loại khác dễ phân hủy
khi đun nóng.
Nitrat là muối của axit kém bền HNO 3. HNO3 bị thủy phân dưới tác dụng của
ánh sáng, dung dịch có màu vàng. Trong nước, HNO3 là axit mạnh nên phân li hoàn
toàn.
Tất cả các muối nitrat đều tan trong nước và là chất điện li mạnh. Trong dung
dịch, chúng phân li hoàn toàn thành các ion. Ion NO3- không có màu, nên màu của
một số muối nitrat là do màu của cation kim loại trong muối tạo nên.
Một số muối nitrat như NaNO3, NH4NO3, ... hấp thụ hơi nước trong không khí
nên dễ bị chảy rữa. Các muối nitrat dễ bị phân hủy. Độ bền nhiệt của muối nitrat
phụ thuộc vào bản chất của cation tạo muối.
Muối nitrat của các kim loại hoạt động mạnh (kali, natri,...) bị phân hủy
thành muối nitrit và oxi. Muối nitrat của magie, kẽm, sắt, chì, đồng,... bị phân hủy
thành oxit kim loại tương ứng, NO2 và O2. Muối nitrat của bạc, vàng, thủy ngân,...
bị phân hủy thành kim loại tương ứng, khí NO2 và O2 [4].
2 NaNO3 →2 NaNO2 + O2
4
