Sử dụng phương pháp chiết pha rắn để tách và làm giàu pb, trong một số đối tượng môi trường

I HC QUC GIA H NI
TRNG I HC KHOA HC T NHIấN

PhạM văn huấn

Sử dụng ph-ơng pháp chiết pha rắn
để tách và làm giàu Pb, phục vụ cho việc
xác định và xử lý chúng trong một số
đối t-ợng môI tr-ờng

LUN VN THC S KHOA HC

H NI - 2014


I HC QUC GIA H NI
TRNG I HC KHOA HC T NHIấN

PhạM văn huấn

Sử dụng ph-ơng pháp chiết pha rắn
để tách và làm giàu Pb, phục vụ cho việc
xác định và xử lý chúng trong một số
đối t-ợng môI tr-ờng

Chuyờn ngnh : Hoỏ vụ c
Mó s

: 60440113

LUN VN THC S KHOA HC

NGI HNG DN KHOA HC
PGS.TS Lấ NH THANH
H NI - 2014


Lời cảm ơn
Em xin trân trọng gửi lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS. Lê Như Thanh đã
tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, truyền đạt những kinh nghiệm quý báu và tạo điều kiện tốt
nhất cho việc thực hiện và hoàn thành luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn: Các thầy cô giáo bộ môn Hoá vô cơ, cùng các thầy,
cô giáo khoa Hoá học Trường Đại Học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội.
Đã hỗ trợ và tạo điều kiện tốt cho em, trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Em xin cảm ơn ban Chủ nhiệm Khoa, các bạn đồng nghiệp, người thân luôn cổ
vũ, động viên giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn.
Hà Nội, ngày 10 tháng 12 năm 2014
Học viên: Phạm Văn Huấn


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU CÁC TỪ VIẾT TẮT
Tên Tiếng Việt

Tên Tiếng Anh

Viết Tắt

Chiết pha rắn

Solid Phase Extraction

SPE

Chiết lỏng – lỏng

Liquid-Liquid Extraction

LLE

Sắc ký lỏng

Gas Chromatography

GC

Sắc ký lỏng áp suất cao
Quang phổ hấp thụ nguyên tử

High Pressure Liquid

HPLC

Chromatography
Atomic Absorption spectrometry

Quang phổ hấp thụ nguyên tử Flame Atomic Absorption
ngọn lửa
lò đốt Graphit

F-AAS

spectrometry

Quang Phổ hấp thụ nguyên tử Graphite

furnace

AAS

Atomic

Absorption spectromety

Phổ khối lượng Plasma cảm Inductively coupled plasma mass

GF-AAS

ICP-MS

ứng

spectrometry

Nhựa vòng càng Chelex -100

Chelex-100 Chelating resine

Chelex-100

Phần triệu 106

Parts per milion

ppm

Phần tỷ 109

Parts per billion

ppb


Danh mục bảng
Bảng 1.1: Một số hằng số vật lý quan trọng của chì .......................................2
Bảng 1.2: Giới hạn cho phép các kim loại Pb theo tiêu chuẩn Việt Nam........5
Bảng 1.3: Giới thiệu một số vật liệu pha tĩnh trong SPE.................................21
Bảng 3.1: Độ nhạy tương ứng với bước sóng của Pb......................................33
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của chiều cao đèn NTH đến phép đo phổ F-AAS........34
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của tốc độ khí cháy đến phép đo phổ F-AAS...............35
Bảng 3.4: Tổng kết các điều kiện đo phổ AAS xác định Pb ...........................35
Bảng 3.5: Khoảng tuyến tính của Pb................................................................36
Bảng 3.6: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp thụ Pb..................................38
Bảng 3.7: Ảnh hưởng của tốc độ nạp mẫu ......................................................40
Bảng 3.8: Khảo sát các nồng độ HNO3 dùng để rửa giải.................................42
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của thể tích dung dịch rửa giải đến hiệu suất thu hồi...43
Bảng 3.10: Ảnh hưởng của tốc độ rửa giải đến hiệu suất thu hồi....................44
Bảng 3.11: Hiệu suất thu hồi của mẫu giả.......................................................46
Bảng 3.12: Kết quả phân tích mẫu thực...........................................................49
Bảng 3.13: So sánh kết quả phân tích mẫu thực bằng phương pháp...............50

Danh mục hình
Hình 1.1: Các loại thuốc đông y chứa hàm lượng chì cao..............................................8
Hình 2.1: Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA-6800..................................30
Hình 2.2: Hệ thống cột chiết pha rắn............................................................................32
Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc độ hấp thụ quang theo nồng độ chì...............37
Hình 3.2: Ảnh hưởng của pH tới hiệu suất hấp thụ Pb.................................................39
Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất thu hồi vào tốc độ nạp mẫu...41
Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất thu hồi vào nồng độ axit rửa giải..43
Hình 3.5: Ảnh hưởng của thể tích dung dịch rửa giải đến hiệu suất thu hồi.................44
Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất thu hồi vào tốc độ rửa giải...............45


MỤC LỤC
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................ Error! Bookmark not defined.
1.1

Giới thiệu chung về chì..................................... Error! Bookmark not defined.

1.1.1

Tính chất lý, hóa của chì ............................ Error! Bookmark not defined.

1.1.1.1 Tính chất vật lý ....................................... Error! Bookmark not defined.
1.1.1.2 Tính chất hóa học ................................... Error! Bookmark not defined.
1.1.2

Các hợp chất chính của chì ........................ Error! Bookmark not defined.

1.1.2.1 Các oxit ................................................... Error! Bookmark not defined.
1.1.2.2 Các hidroxit ............................................ Error! Bookmark not defined.

1.1.2.3 Các muối đặc trưng ................................ Error! Bookmark not defined.
1.1.3
1.2

Tác hại của chì ........................................... Error! Bookmark not defined.

Tình trạng ô nhiễm chì...................................... Error! Bookmark not defined.

1.2.1

Nguy cơ ô nhiễm chì trong các đối tượng môi trườngError!

Bookmark

not defined.
1.2.2
1.3

Một số nguồn gây ô nhiễm chì .................. Error! Bookmark not defined.

Các phương pháp xác định chì ......................... Error! Bookmark not defined.

1.3.1

Các phương pháp hoá học.......................... Error! Bookmark not defined.

1.3.1.1 Phương pháp phân tích khối lượng ........ Error! Bookmark not defined.
1.3.1.2 Phương pháp phân tích thể tích .............. Error! Bookmark not defined.
1.3.2

Các phương pháp phân tích công cụ .......... Error! Bookmark not defined.

1.3.2.1 Các phương pháp điện hoá ..................... Error! Bookmark not defined.
1.3.2.2 Các phương pháp quang phổ .................. Error! Bookmark not defined.
1.4

Một số phương pháp tách và làm giàu lượng vết ion kim loại nặng ........ Error!

Bookmark not defined.
1.4.1

Phương pháp cộng kết ............................... Error! Bookmark not defined.

1.4.2

Phương pháp chiết lỏng- lỏng .................... Error! Bookmark not defined.

1.4.3

Phương pháp chiết pha rắn (SPE) .............. Error! Bookmark not defined.


1.4.3.1 Định nghĩa về chiết pha rắn .................... Error! Bookmark not defined.
1.4.3.2 Các cơ chế chiết pha rắn [21] ................. Error! Bookmark not defined.
1.4.3.3 Các kỹ thuật trong SPE .......................... Error! Bookmark not defined.
1.4.3.4 Phương pháp chiết pha rắn bằng nhựa vòng càngError! Bookmark not
defined.
1.4.3.5 Ưu điểm của phương pháp chiết pha rắn so với chiết lỏng- lỏng .. Error!
Bookmark not defined.
1.5

Một số phương pháp xử lý mẫu ........................ Error! Bookmark not defined.

1.5.1

Phương pháp vô cơ hóa ướt ....................... Error! Bookmark not defined.

1.5.2

Phương pháp vô cơ hóa khô ...................... Error! Bookmark not defined.

1.5.3

Phương pháp vô cơ hóa khô - ướt kết hợp . Error! Bookmark not defined.

1.5.4

Phương pháp vô cơ hóa ướt trong lò vi sóngError!

Bookmark

not

defined.
CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM ...................................... Error! Bookmark not defined.
2.1

Đối tượng và nội dung nghiên cứu ................... Error! Bookmark not defined.

2.1.1

Đối tượng ................................................... Error! Bookmark not defined.

2.1.2

Nội dung nghiên cứu .................................. Error! Bookmark not defined.

2.2

Dụng cụ và hóa chất ......................................... Error! Bookmark not defined.

2.2.1

Dụng cụ ...................................................... Error! Bookmark not defined.

2.2.2

Hóa chất ..................................................... Error! Bookmark not defined.

2.2.3

Chuẩn bị cột chiết ...................................... Error! Bookmark not defined.

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................. Error! Bookmark not defined.
3.1

Khảo sát các điều kiện tối ưu của phép đo phổ F-AASError! Bookmark not

defined.
3.1.1

Khảo sát các điều kiện đo phổ ................... Error! Bookmark not defined.

3.1.1.1 Chọn vạch đo .......................................... Error! Bookmark not defined.
3.1.1.2 Khe đo .................................................... Error! Bookmark not defined.


3.1.1.3 Cường độ đèn catot rỗng (đèn HCL) ...... Error! Bookmark not defined.
3.1.2

Khảo sát các điều kiện nguyên tử hóa mẫu Error! Bookmark not defined.

3.1.2.1 Chiều cao đèn nguyên tử hóa ................. Error! Bookmark not defined.
3.1.2.2 Khảo sát thành phần và tốc độ khí cháy . Error! Bookmark not defined.
3.1.3

Đánh giá chung về phương pháp phổ F-AASError!

Bookmark

not

defined.
3.1.3.1 Khoảng tuyến tính của Pb và phương trình đường chuẩn .............. Error!
Bookmark not defined.
3.2

Khảo sát các điều kiện làm tách và làm giàu Pb2+ bằng nhựa Chelex-100
Error! Bookmark not defined.

3.2.1

Khảo sát khả năng hấp thụ của nhựa ......... Error! Bookmark not defined.

3.2.1.1 Khảo sát ảnh hưởng của pH ................... Error! Bookmark not defined.
3.2.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ nạp mẫu Error! Bookmark not defined.
3.2.2

Khảo sát khả năng rửa giải ........................ Error! Bookmark not defined.

3.2.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit rửa giảiError!

Bookmark

not

defined.
3.2.2.2 Khảo sát thể tích rửa giải ........................ Error! Bookmark not defined.
3.2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ rửa giải . Error! Bookmark not defined.
3.3

Phân tích mẫu giả ............................................. Error! Bookmark not defined.

3.4

Phân tích mẫu thực ........................................... Error! Bookmark not defined.

TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………….………………………….53
PHỤ LỤC ……………………………………………………………………………..57

MỞ ĐẦU
Tình trạng môi trường bị ô nhiểm bởi các hóa chất độc hại nói chung và ô nhiễm
kim loại nặng nói riêng là vấn đề cấp thiết hiện nay. Trong đó ô nhiễm chì đang là mối
lo ngại lớn của xã hội. Chì có khả năng xâm nhập, tích lũy vào trong cơ thể con người
qua nhiều con đường khác nhau như thông qua hô hấp, ăn uống. Chì khi thâm nhập vào
cơ thể với một lượng rất nhỏ cũng gây ra ảnh hưởng lớn tới sức khỏe con người. Theo
Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), việc sử dụng nguồn nước nhiễm một lượng chì lớn và
trong thời gian dài có thể khiến một người bị nhiễm độc, thậm chí tử vong nếu không
được cứu chữa kịp thời.
Một trong những vấn đề nữa là các thực phẩm, mỹ phẩm không rõ nguồn gốc
xuất xứ, hàng nhái, hàng giả đang bày bán tràn lan trên thị trường ở nước ta, ngay cả ở
những thành phố lớn. Những mặt hàng này có nguy cơ nhiễm chì cao. Người tiêu dùng
rất khó kiểm soát về chất lượng, nên cần có sự tham gia của các nhà chuyên môn để
cung cấp thông tin cho người tiêu dùng.
Để có thông tin chính xác về nồng độ của chúng, hiện nay có nhiều công cụ
phân tích như: Sắc kí khí (GC), các phương pháp phân tích quang phổ nguyên tử (HGAAS, GF-AAS), phương pháp cảm ứng cao tần plasma kết hợp với phổ phát xạ (ICPAES) hay phổ khối (ICP-MS). Khó khăn lớn trong việc phân tích hàm lượng vết là ảnh
hưởng của thành phần nền dung dịch mẫu. Để có kết quả chính xác người ta cần phải
tách chất cần phân tích ra khỏi các ion gây cản trở trước khi xác định. Trong khi đó hầu
hết các phòng thí nghiệm của Việt Nam còn thiếu thốn, các thiết bị phân tích chủ yếu
có độ nhạy thấp. Do đó cần phải tách và làm giàu chất phân tích lên khoảng giới hạn
phát hiện của thiết bị đo. Vì vậy việc tách và làm giàu chì trong một số đối tượng môi
trường là rất cần thiết.

1


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
1. A.P Kreskov (1976), Cơ sở hóa học phân tích- T2, NXB ĐH và THCN Hà Nội, (Từ

Vọng Nghi, Trần tứ Hiếu dịch).
2. Lê Lan Anh, Vũ Đức Lợi, Ngô Thị Bích Hà(2002), “ Nghiên cứu xác định hàm
lượng Hg, Pb trong nước tiểu và máu”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh Học,
Tập 5, số 2.
3. PGS.TS. Đặng Đình Bạch, TS. Nguyễn Văn Hải (2006), Giáo trình hóa học môi
trường, NXB Khoa học và kĩ thuật.
4. Trần Thúc Bình, Trần Tứ Hiếu, Phạm Luận(1996), “ Xác định trắc quang Cu, Ni,
Mn, Zn, trong cùng hỗn hợp bằng Pryridin-azo-naphto (PAN)”, Tạp chí phân
tích Hóa, Lý và Sinh Học, Tập 1 số (3+4).
5. Lê Văn Cát (2003), Hấp phụ và trao đổi ion trong kỹ thuật xử lý nước và nước thải,
NXB Thống Kê.
6. Nguyễn Hữu Danh (2001), Tìm hiểu Trái Đất và loài người, NXB Giáo dục.
7. Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Xuân Trung, Nguyễn Văn Ri (2003), Hóa
học phân tích phần II-Các phương pháp phân tích công cụ, NXB Đại học Quốc
gia Hà Nội.
8. Phan Nguyên Hồng (2001), Hỏi đáp về sinh thái môi trường, NXB Giáo dục.
9. Lê Văn Khoa (1995), Môi trường và ô nhiễm, NXB Giáo dục.
10. Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB Đại học Quốc gia
Hà Nội.
11. Phạm Luận và cộng sự (1995), Xác định các kim loại trong mẫu nước ngọt bằng
phép đo phổ phát xạ nguyên tử, Trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học
Quốc Gia Hà Nội.

2


12. Phạm Luận (1994/2002), Vai trò của muối khoáng và các nguyên tố vi lượng đối
với sự sống của con người, Trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc
Gia Hà Nội.
13. Vũ Hoàng Minh, Nguyễn Tiến Lượng, Phạm Luận, Trần Tứ Hiếu(2000), “ Dùng

phương pháp phổ ICP-AAS, để xác định các nguyên tố đất hiếm trong mẫu địa
chất Việt Nam”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh Học, Tập 5, số 5/2000.
14. Từ Văn Mạc, Trần Thị Sáu (1999), “ Xác định lượng vết kim loại trong bia bằng
phương pháp cực phổ”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh Học, Tập 3, số
4/1999.
15. Hoàng Nhâm (2000), Hóa học vô cơ tập 2+ 3, NXB Giáo dục.
16. Từ Vọng Nghi, Trần Chương Huyến, Phạm Luận (1990), Một số phương pháp điện
hóa hiện đại, trường ĐHTH Hà Nội.
17. Nguyễn Thị Quyên (2006), Luận văn thạc sỹ khoa học, Trường Đại học Khoa học
tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội.
18. Nguyễn Văn Ri (2007), Các phương pháp tách sắc ký, Trường Đại học Khoa học
tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội.
19. Lê Ngọc Tú (2006), Độc tố và an toàn thực phẩm, NXB Khoa học và kỹ thuật.
20. Tiêu chuẩn Việt Nam về chất lượng môi trường, TCVN 5937- 1995.
21. Đỗ Quang Trung (2002), ứng dụng kỹ thuật chiết pha rắn để tách làm giàu và xác
định lượng vết Hg, As trong nước, Luận án tiến sĩ hóa học Trường Đại học
Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội.
Tài liệu tiếng Anh
22.

Attinti

Ramesh,

Kurakalva

Rama

Mohan,

Kalluru

Seshaiah

(2002),

“Preconcentration of trace metals on Amberlite XAD-4 resin coated with
dithiocarbamates and determination by inductively coupled plasma-atomic
emission spectrometry in saline matrices”, Talanta, 57(2),pp. 243-252.

3


23. Azeredo, L. C.; Sturgeon, R. E.; Curtius, A.J (1993), Spectro Chimica Acta, 48b,
pp. 91.
24. Baris Ya, Spivakov, Galina I. Malofeeva and Oleg M. Petrukhin (2006), “ Solitphase extraction on Alkyl-bonded Silicagels in inorganic anlysic”, Analytical
Sciences Appril, 22, pp. 503-518.
25. Bortolli, A. Gerotto, M. Marchiori, M. Mariconti, F. Palonta, M. Troncon (1996),
Microchemical Journal, 54, pp. 402.
26. Celal Duran, Hasan Basri Senturk, , Latif Elci, Mustafa Soylak, Mehmet Tufekci
(2009), “Simultaneous preconcentration of Co(II), Ni(II), Cu(II), and Cd(II)
from

environmental

samples

on

Amberlite

XAD-2000

column

and

determination by FAAS,” Journal of Hazardous Materials, 162(1), pp. 292-299.
27. David Harvey ( DePauw Univesity) (2000), Modern Analytical Chemistry, The
McGraw- Hill, pp. 215- 221.
28. H. Tel, Y. Altas, M. S. Taner (2004), “ Adsorption characteristics and separation of
Cr(III) and Cr(VI) on hydros titanium (IV) oxide”, Journal of Hazardous
Materials, 112, pp. 225-231.
29. Hirotoshi Sato and Joichi UEDA (2001), “ Coprecipitation of trace metal ions in
water with Bismuth (III) Diethyldithiocarbamate for an Electrothermal atomic
adsorption spectrometric determination”, Analytical sciences, 17, pp. 461-463.
30. Latif Elci, Seval Isldar, Mehmet Dogan (1994), “Spectrophotometric determination
of gold and palladium in anode slimes after separation with Chelex-100 resin”,
Analytica Chimica Acta, 293(3), pp. 319-324.
31. Mustafa Tuzen, kadriye O. Saygi, Mustafa Soylak (2008), “Solid phase extraction
of heavy metal ions in environmental samples on multiwalled carbon
nanotubes”, Journal of Hazardous Materials, 152(2), pp. 632-639.

4


32. Pornlada Daorattanachai, Fuangfa Unob, Apichat Imyim (2005), “ Multi-element
preconcentration of heavy meat ions from aqueous solution by APDC
impregnated activated carbon”, Talanta, 67(1), pp. 59-64.
33. P. K. Tewari, Ajai k. Singh (2002), “Preconcentration of lead with Amberlite

XAD-2 and XAD-7 based chelating resins for its determination by flame atomic
absorption spectrometry”, Talanta 56(4), pp. 735-744.
34. P. A. M. Freitas, K. Iha, M. C. F. C. Felinto, M. E. V. Suarez-Iha (2008),
“Adsorption of di-2-pyridyl ketone salicyloylhydrazone on Amberlite XAD-2
and XAD-7 resins: Characteristics and isotherms”, Journal of Colloid and
Interface Science, 323(1), pp. 1-5.
35. Pilar Vinas, Ignacio lopez-Garcia, Marcos Lanzon and Manuel Hernandez-Cordoba
(1997), “ Direct determination of lead, cadmium, zinc and copper in honey by
Electrothermal Atomic Absorption Spectrometry using hydrogen peroxide as a
matrix modiffier”, American Chemical Society ,45(10), pp. 3952-3956.
36. Ibrahim Narin, Mustafa Soylak (2003), “Enrichment and determinations of
nickel(II) and lead(II) ions in natural water, table salts, tea and urine samples as
pyrrolydinedithiocarbamate chelates by membrane filtration-flame atomic
absorption spectrometry combination”, Analytica Chimica Acta, 493(2), pp.
205-212.
37. Serife Tokalioglu , Senol Kaetal and Latif Elci (2000), “ Speciation and
determination of heavy metals in lake water by atomic adsorption spectrometry
after sorption on Amberlite XAD-16 resin”, Analytical Sciences, 16, pp. 11691174.

5