Nghiên cứu phương pháp xác định các ion kim loại nặng asen(as), cadimi(cd), crôm(cr), chì(pb) trong nước thải công nghiệp của khu công nghiệp phú tài bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------

NGUYỄN QUANG HUY

NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC
ION KIM LOẠI NẶNG ASEN(As), CADIMI(Cd),
CRÔM(Cr), CHÌ(Pb) TRONG NƢỚC THẢI
CÔNG NGHIỆP CỦA KHU CÔNG NGHIỆP PHÚ
TÀI BẰNG PHƢƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP
THỤ NGUYÊN TỬ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGHÀNH: KỸ THUẬT HÓA HỌC
Ngƣời hƣớng dẫn: TS. Nguyễn Hàn Long

Hà Nội – năm 2016


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả
đưa ra trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ
một công trình nào khác.

Tác giả

Nguyễn Quang Huy


LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc của mình tới TS .Nguyễn Hàn
Long – Thầy đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình,
nghiên cứu và thực hiện luận văn.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiệm Viện Kĩ thuật Hóa học, cùng các
thầy cô giáo Viện Kĩ thuật Hóa học, trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã động viên và
giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này.
Bình Định, tháng 01 năm 2016
Tác giả

NGUYỄN QUANG HUY


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... 2
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 3
MỤC LỤC ...................................................................................................................... 4
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................................... 5
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................ 6
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .................................................................................. 8
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 9
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ......................................................................................... 10
1. 1.Kim loại nặng và tác động của chúng đến môi trƣờng .......................................... 10
1.1. 1. Các tính chất hóa lý của kim loại nặng ( As, Cd, Cr, Pb). ................................ 10
1.1.2.Tác động của các kim loại nặng ( As, Cd, Cr, Pb) đến môi trƣờng. ................... 17
1.2. Một số phƣơng pháp phân tích các kim loại nặng ( As, Cr, Cd, Pb) ở Việt Nam và
trên Thế giới. ................................................................................................................ 22
1.2.1. Phƣơng pháp phân tích hóa học ......................................................................... 22
1.2.2. Phƣơng pháp phân tích công cụ ........................................................................ 23
1.3. Giới thiệu sơ lƣợc về Khu công nghiệp Phú Tài và thực trạng tình hình xử lý nƣớc
thải công nghiệp tại Khu công nghiệp. ......................................................................... 30

1.3.1.Giới thiệu sơ lƣợc về Khu công nghiệp Phú Tài. ................................................ 30
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM.................................................................................... 34
2.1. Đối tƣợng và nội dung nghiên cứu ........................................................................ 34
2.2. Trang thiết bị và hóa chất: ..................................................................................... 34
2.3.3. Nội dung nghiên cứu thử nghiệm ....................................................................... 37
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 39
3.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng tới phép đo AAS ................................................. 39
3.1.1. Khảo sát chọn vạch đo ........................................................................................ 39
3.1.2. Khảo sát chọn khe đo ......................................................................................... 40
3.1.3. Khảo sát cƣờng độ dòng đèn catot rỗng (HCL) ................................................. 41
3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến điều kiện nguyên tử hóa ............................... 43
3.2.1. Khảo sát tỉ lệ khí cháy trong phép đo ngọn lửa .................................................. 43
3.2.2. Khảo sát tốc độ hút mẫu trong phép đo ngọn lửa ............................................... 44
3.2.3. Khảo sát điều kiện trong phép đo không ngọn lửa GF-AAS ............................. 45
3.3. Khảo sát điều kiện ảnh hƣởng đến phép đo........................................................... 47
3.3.1. Khảo sát các điều kiện ảnh hƣởng của nền đến phép đo F-AAS ........................ 47
3.3.2. Khảo sát các điều kiện ảnh hƣởng đến phép đo GF-AAS ................................... 50
3.4. Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đƣờng chuẩn để định lƣợng các kim loại
52
3.4.1. Khảo sát khoảng tuyến tính của Asen ................................................................ 52
3.4.2. Xây dựng đƣờng chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng ... 55
3.5. Phân tích các ion kim loại nặng trong nƣớc thải công nghiệp của Khu công nghiệp
Phú Tài. 63
KẾT LUẬN .................................................................................................................. 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 71


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Tên tiếng Anh

Tên tiếng Việt

AAS

Atomic Absorption Spectrometry

Phổ hấp thụ nguyên tử

Abs

Absorbance

Độ hấp thụ

AES

Atomic Emission Spectrometry

Phổ phát xạ nguyên tử

Graphite furnace – Atomic Absortion

Phổ hấp thụ nguyên tử

spectrometry

không ngọn lửa

Flame- Atomic Absorption

Phổ hấp thụ nguyên tử ngọn

Spectrometry

lửa

Hollow Cathode Lamp

Đèn catot rỗng

GF-AAS
F-AAS
HCL

Khu công nghiệp

KCN
LOD

Limit of Detection

Giới hạn phát hiện

LOQ

Limit of Quantitation

Giới hạn định lƣợng

ppb

Part per billion

Phần tỉ

ppm

Part per million

Phần triệu

RSD

Relative Standard Deviation

Độ lệch chuẩn tƣơng đối

Standard Deviation

Độ lệch chuẩn

SD
TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

XLNT

Xử lý nƣớc thải


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1: Vị trí lấy mẫu và kí hiệu mẫu.......................................................................... 35
Bảng 2: Khảo sát chọn vạch đo của Cadimi ................................................................. 39
Bảng 3: Khảo sát vạch đo của Cr ................................................................................. 40
Bảng 4: Khảo sát vạch đo của Pb ................................................................................. 40
Bảng 5: Kết quả khảo sát cƣờng độ dòng qua đèn của As ........................................... 41
Bảng 6: Khảo sát cƣờng độ dòng qua đèn đối với Cd .................................................. 41
Bảng 7: Khảo sát cƣờng độ dòng đèn đối với Cr ......................................................... 42
Bảng 8: Khảo sát cƣờng độ dòng qua đèn đối với Pb .................................................. 42
Bảng 9: Đo độ hấp thụ A của Cd thay đổi theo tỉ lệ cháy ............................................ 43
Bảng 10: Đo độ hấp thụ A của Cr thay đổi theo tỉ lệ cháy ........................................... 43
Bảng 11: Đo độ hấp thụ A của Chì thay đổi theo tỉ lệ cháy ......................................... 43
Bảng 12: Kết quả đo độ hấp thụ A của Cd thay đổi theo tốc độ hút mẫu .................... 44
Bảng 13: Kết quả đo độ hấp thụ A của Cr thay đổi theo tốc độ hút mẫu ..................... 44
Bảng 14: Kết quả đo độ hấp thụ A của Pb thay đổi theo tốc độ hút mẫu .................... 45
Bảng 15: Kết quả khảo sát nhiệt độ tro hóa của As ..................................................... 46
Bảng 16: Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hóa của As....................................................... 46
Bảng 17: Kết quả khảo sát nồng độ axít HNO3 đến phép đo F- AAS của Cd ............. 47
Bảng 18: Kết quả khảo sát nồng độ axít HNO3 đến phép đo F- AAS của Cr .............. 47
Bảng 19: Kết quả khảo sát nồng độ axít HNO3 đến phép đo F- AAS của Pb ............. 47
Bảng 20: Kết quả khảo sát nồng độ axít HCl đến phép đo F- AAS của Cd................. 48
Bảng 21: Kết quả khảo sát nồng độ axít HCl đến phép đo F- AAS của Cr ................. 48
Bảng 22: Kết quả khảo sát nồng độ axít HCl đến phép đo F- AAS của Pb ................ 48

Bảng 23: Kết quả khảo sát nồng độ axít HCl đến phép đo F- AAS của Pb ................ 49
Bảng 24: Kết quả khảo sát nền NH4Cl đến phép đo F- AAS của Cr ......................... 49
Bảng 25: Kết quả khảo sát nền NH4Cl đến phép đo F- AAS của Pb ......................... 49
Bảng 26: Kết quả khảo sát nền CH3COONH4 đến phép đo F- AAS của Cd ............. 49
Bảng 27: Kết quả khảo sát nền CH3COONH4 đến phép đo F- AAS của Cr ................ 49
Bảng 28: Kết quả khảo sát nền CH3COONH4 đến phép đo F- AAS của Pb ............... 50
Bảng 29: Khảo sát ảnh hƣởng của axit đối với As ....................................................... 51
Bảng 30: Khảo sát nồng độ chất cải biến nền Mg(NO3)2 ............................................. 52
Bảng 31: Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính của As, Cd, Cr, Pb ............................... 52
Bảng 32: Kết quả đƣờng chuẩn của As, Cd ................................................................. 55
Bảng 33: Kết quả đƣờng chuẩn của Cr, Pb .................................................................. 56
Bảng 34: Kết quả phân tích As 1ppb, Cd 1ppm ........................................................... 58
Bảng 35: Kết quả phân tích Cr 1ppm, Pb 1ppm ........................................................... 58
Bảng 36: Kết quả sai số và độ lặp lại của phép đo As ................................................. 61
Bảng 37: Kết quả sai số và độ lặp lại của phép đo Cd ................................................. 61
Bảng 38: Kết quả sai số và độ lặp lại của phép đo Cr .................................................. 62
Bảng 39: Kết quả sai số và độ lặp lại của phép đo Pb .................................................. 62
Bảng 40: Kết quả đo của các ion kim loại As, Cd trong tháng 7/2015 ........................ 63
Bảng 41: Kết quả đo của các ion kim loại Cr, Pb trong tháng 7/2015 ......................... 63
Bảng 42: Kết quả đo của các ion kim loại As, Cd trong tháng 8/2015 ........................ 63
Bảng 43: Kết quả đo của các ion kim loại Cr, Pb trong tháng 8/2015 ......................... 63
Bảng 44: Kết quả đo của các ion kim loại As, Cd trong tháng 9/2015 ........................ 63
Bảng 45: . Kết quả đo của các ion kim loại Cr, Pb trong tháng 9/2015 ....................... 64
Bảng 46: Kết quả đo của các ion kim loại As, Cd trong tháng 10/2015 ...................... 64


Bảng 47: Kết quả đo của các ion kim loại Cr, Pb trong tháng 10/2015 ....................... 64
Bảng 48: Kết quả đo của các ion kim loại As, Cd trong tháng 12/2015 ...................... 64
Bảng 49: Kết quả đo của các ion kim loại Cr, Pb trong tháng 12/2015 ....................... 64

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1: Sơ đồ cấu tạo máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử ...................................... 27
Hình 2: Bộ phận nguyên tử hóa ngọn lửa và lò Graphite ............................................. 29
Hình 3: Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA-7000 .................................................. 30
Hình 4: Khu công nghiệp Phú Tài ................................................................................ 31
Hình 5: Sơ đồ công nghệ hệ thống XLNT của KCN Phú Tài ...................................... 33
Hình 6: Vị trí lấy mẫu của KCN Phú Tài ..................................................................... 37
Đồ thị 1: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của As..................................................... 53
Đồ thị 2: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Cd .................................................... 54
Đồ thị 3: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Cr ..................................................... 54
Đồ thị 4: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Pb ..................................................... 55
Đồ thị 5: Đƣờng chuẩn định lƣợng Asen ..................................................................... 56
Đồ thị 6: Đƣờng chuẩn định lƣợng Cadimi .................................................................. 56
Đồ thị 7: Đƣờng chuẩn định lƣợng Crôm .................................................................... 57
Đồ thị 8: Đƣờng chuẩn định lƣợng Chì ........................................................................ 58
Biểu đồ 1: Biểu đồ nồng độ As trƣớc qua hệ thống khi xử lý ...................................... 65
Biểu đồ 2: Biểu đồ nồng độ Cd trƣớc khi qua hệ thống xử lý...................................... 65
Biểu đồ 3: Biểu đồ nồng độ Cr trƣớc khi qua hệ thống xử lý ...................................... 66
Biểu đồ 4: Biểu đồ nồng độ Pb trƣớc khi qua hệ thống xử lý ...................................... 66
Biểu đồ 5: Biểu đồ nồng độ As sau qua hệ thống khi xử lý ......................................... 67
Biểu đồ 6: Biểu đồ nồng độ Cd sau khi qua hệ thống xử lý ......................................... 67
Biểu đồ 7: Biểu đồ biểu diễn nồng độ Cr sau khi qua hệ thống xử lý.......................... 68
Biểu đồ 8: Biểu đồ biểu diễn nồng độ Pb sau khi qua hệ thống xử lý ......................... 68


MỞ ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển của quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đang diễn
ra nhanh chóng trên thế giới thì vấn đề ô nhiễm môi trƣờng ngày càng nghiêm trọng và đƣợc
đặt ra hết sức cấp thiết. đòi hỏi các nhà khoa học, các nhà quản lý phải tìm ra các biện pháp

hữu hiệu để kiểm soát và giảm thiểu mức độ ô nhiễm. Tốc độ ô nhiễm ngày càng nhanh và
mức độ ô nhiễm ngày càng nghiêm trọng đã ảnh hƣởng đến hệ sinh thái toàn cầu, và vấn đề ô
nhiễm kim loại nặng nhƣ Asen (As), Cadimi(Cd), Crôm(Cr), Chì(Pb) trong các môi trƣờng
không khí, môi trƣờng nƣớc, môi trƣờng đất đã tác động rất lớn đến sức khỏe con ngƣời và
làm mất cân bằng hệ sinh thái do các độc tính và khả năng tích lũy của chúng. Những nguyên
tố này, khác với các nguyên tố gây ô nhiễm khác là chúng không phân hủy sinh học và
không trãi qua một chu kỳ sinh thái sinh học chung mà trong đó nƣớc tự nhiên là những con
đƣờng chính [24].
Nƣớc thải công nghiệp là một trong những vấn đề đang đƣợc xã hội quan tâm nhất vì
chúng là chất thải trong hoạt động sản xuất công nghiệp trực tiếp ảnh hƣởng đến nguồn nƣớc,
đến môi trƣờng sinh thái tự nhiên và làm ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời. Các kim loại
trong nƣớc thải công nghiệp sẽ trực tiếp hòa tan vào nguồn nƣớc tự nhiên gây ô nhiễm môi
trƣờng. Tùy thuộc vào điều kiện tự nhiên và thành phần cấu tạo mà kim loại nặng có thể
đƣợc phân chia thành các dạng hóa học khác nhau có liên quan với một loạt các pha hữu cơ
và vô cơ. Đã có nhiều công bố tập trung vào nghiên cứu hàm lƣợng các ion kim loại nặng
trong môi trƣờng nƣớc thải công nghiệp. Chính vì vậy việc nghiên cứu để tìm ra phƣơng
pháp phân tích các ion kim loại nặng trong môi trƣờng nƣớc thải công nghiệp nhằm kiểm
soát và tìm ra những biện pháp giảm thiểu vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong nƣớc thải
công nghiệp đang đƣợc xúc tiến.
Có nhiều phƣơng pháp đã đƣợc lựa chọn nhƣng xét về độ nhạy, độ chọn lọc, khả năng
phân tích một loạt mẫu ở các đối tƣợng khác nhau và về mặt kinh tế thì phƣơng pháp quang
phổ hấp thụ nguyên tử đƣợc đánh giá cao hơn cả.
Đứng trƣớc thực trạng ô nhiễm môi trƣờng ngày càng nghiêm trọng và việc giám sát
vấn đề ô nhiễm các ion kim loại nặng trong nƣớc thải công nghiệp để từ đó tìm ra các giảm
pháp kiểm soát, xử lý nhằm giảm thiểu vấn đề ô nhiễm môi trƣờng do chúng gây ra mà tôi đã
lựa chọn làm luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ kỹ thuật với đề tài “ Nghiên cứu phƣơng pháp xác
định các ion kim loại nặng trong nƣớc thải công nghiệp (Asen(As), Cadimi(Cd),
Crôm(Cr), Chì(Pb) ) của Khu công nghiệp Phú Tài bằng phƣơng pháp quang phổ hấp
thụ nguyên tử”.

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN
1. 1.Kim loại nặng và tác động của chúng đến môi trƣờng
1.1. 1. Các tính chất hóa lý của kim loại nặng ( As, Cd, Cr, Pb).
1.1.1. 1. Tính chất hóa lý của kim loại As.
Asen là một nguyên tố tồn tại khá phổ biến trong tự nhiên, nó đứng thứ 20 và
chiếm khoảng 1.10-4 % tổng nguyên tố trong vỏ trái đất. Hàm lƣợng trung bình của
Asen trong vỏ trái đất là 1,8 ppm [3],[5].
Trong nƣớc asen thƣờng tồn tại chủ yếu dƣới các dạng asenit, asenat,
monometylasonic axit, hay dimetylasinic axit, … nhƣng hàm lƣợng rất thấp, chủ yếu
asen bị thủy phân lắng xuống bùn. Môi trƣờng nƣớc có tính oxy hóa asen ở dạng
asenat, nhƣng dƣới điều kiện khử thì asenit là chủ yếu.
Về tính chất lí học asen có tính chất gần với các kim loại, nó có bốn dạng thù hình
bao gồm dạng kim loại, vàng, xám và nâu. Asen thƣờng gặp ở dạng kim loại có màu sáng
bạc. Asen kim loại có ánh kim, có cấu trúc tinh thể gần giống photpho đen. Asen có tỉ trọng =
5,7g/cm3, độ dẫn điện = 30 µΩ.cm, bán kính nguyên tử = 1,21Å, năng lƣợng ion hoá thứ
nhất = 9,81 eV, nhiệt độ nóng chảy là 8170C, nhiệt độ bay hơi của asen là 6150C, khi gặp
lạnh nó ngƣng lại thành tinh thể tà phƣơng, hơi asen có mùi tỏi rất độc[13],[23].
Asen là nguyên tố bán kim loại, có tính chất hóa học gần giống với á kim, cấu hình
lớp vỏ điện tử hóa trị của Asen là 4s24p3. Trong cấu hình điện tử của Asen có sự tham gia của
các obital d vì vậy có khả năng mở vỏ hóa trị, trong các hợp chất Asen có 3 giá trị số oxi hóa
là -3, +3 , +5. Số oxi hóa -3 rất đặc trƣng cho Asen [5].
Khi đun nóng trong không khí Asen cháy tạo thành oxit, ngọn lửa màu xanh là As2O3.
Asen đứng giữa hidro và đồng nên nó không tác dụng với axit không có tính oxi hóa, nhƣng
dễ dàng phản ứng với axit HNO3, H2SO4 đậm đặc,..

As + HNO3 +H2O

3H3AsO4 + 5NO

Khi phản ứng với các halogen, các halogenua Asen đƣợc tạo ra, hợp chất này trong
môi tƣrờng nƣớc dễ bị thuỷ phân tạo thành axit tƣơng ứng
2As + 5C l 2 + 8H2O
Các hợp chất của As 3 + rất p h ổ b i ế n nhƣ As2S3, H3AsO3, AsCl3, As2O3,.v. Chúng
đều tan tốt trong HNO3 đặc nóng, NaOH, NH4OH, (NH4)2S, (NH4)2CO3.
AsS3 + 8HNO3 +4H2O
Hay

AsS3 + (NH4)2S

2H3AsO4 + 3H2SO4 +8NO

(NH4)2AsS3

Khi cho khí H2S qua dung dịch AsCl3 có kết tủa màu vàng tƣơi đó là AsS3, asen


không tạo ra pentaclorua mà chỉ tạo ra triclorua asen, đây là một hợp chất quan trọng của
Asen, AsCl3 dễ bay hơi và dễ bị thủy phân trong môi trƣờng nƣớc [5].

Khi khử H3AsO3 ta thu đƣợc khí asin
H3AsO3 + 3Zn + 6HCl

3ZnCl2 + AsH3 + 3H2O

H3AsO3 thể hiện nhƣ một axit, khi tác dụng với muối tạo thành muối mới và axit mới
H3AsO3 + CuSO4

CuHAsO3 + H2SO4

CuHAsO3 có thể kết tủa màu vàng lục trong môi trƣờng kiềm, nó tan trong dung dịch
màu xanh.
CuHAsO3 + NaOH

CuNaAsO3 + H2O

Một số hợp chất quan trọng của As5+ nhƣ As2S5, H3AsO4, AgAsO4,… Trong đó As2S5
không tan trong nƣớc và axit HCl, chỉ tan trong NaOH, HNO3, NH4OH; vì vậy dựa vào tính
chất này có thể xác định asen bằng phƣơng pháp phổ khối lƣợng.
(NH4)3AsS4
As2S5 + (NH4)2S
Khi cho axit asenic tác dụng với molipdat amoni trong môi trƣờng axit HNO3 cho kết
tủa màu vàng, muối này dùng để định tính và định lƣợng Asen.
H3AsO4 +12(NH4)2MoO4 + 21HNO3

(NH4)3H4(As(Mo2O7)6 +
+ 21NH4NO3 + 10H2O

Trong hợp chất này As5+ có vai trò nhƣ P5+, nó làm ion trung tâm điển hình tạo phức dị
đa axit, và phức này cũng có thể khử về phức dị đa màu xanh
Trong hợp chất AsH3, asen thể hiện tính oxy hóa -3, liên kết trong asin là liên kết cộng
hóa trị, đây cũng là đặc điểm do cấu hình điện tử của asen. AsH3 thể hiện tính khử mạnh ví dụ
nhƣ tác dụng với H2SO4 loãng [3],[5],[23]:
AsH3 + 6H2SO4

6SO2 + As2O3 + 9H2O

Hay khi tác dụng với I2:
AsH3 + I2 + 4H2O

H3AsO4 + 8HI

1.1.1.2.Tính chất hóa lý của kim loại Cd.
Cadimi là một kim loại chuyển tiếp tƣơng đối hiếm, mềm, màu trắng ánh xanh và có
độc tính, cadimi tồn tại trong các quặng kẽm và đƣợc sử dụng chủ yếu trong các loại pin.
Cadimi là các kim loại màu trắng bạc nhƣng trong không khí ẩm, chúng dần dần bị bao phủ
bởi màng oxit nên mất ánh kim. Cadimi có 8 đồng vị, trong đó 112Cd chiếm 24.2%. Đặc biệt


113

Cd có thiết diện bắt notron rất lớn nên đƣợc dùng làm thanh điều chỉnh dòng notron trong

lò phản ứng hạt nhân [3],[5].
Cadimi tác dụng với phi kim: Halogen, lƣu huỳnh và các nguyên tố không kim loại
khác nhƣ phôt pho, selen…
Cd + X2

CdX2 (X = halogen)

Ở nhiệt độ thƣờng cadimi bền với nƣớc do có màng oxit bảo vệ .Nhƣng ở nhiệt độ
cao cadimi khử hơi nƣớc biến thành oxit
Cd + H2O

CdO + H2

Cadimi tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hóa, giải phóng khí hiđro
Cd + 2HCl

CdCl2 + H2

Trong dung dịch thì :
2Cd + 2H3O + +2 H2O

[Cd(H2O)2] 2+ + H2

2+

Ion Cd là một loại ion rất độc, trong tự nhiên tồn tại dƣới các dạng muối
halogenua CdX2 (với X là halogen) và Cd(NO3 )2.
CdO rất khó nóng chảy, có thể thăng hoa khi đun nóng. Hơi của nó rất độc. CdO
có các mầu từ vàng tới nâu tuỳ thuộc quá trình chế hoá nhiệt, nóng chảy ở 1813oC. CdO
không tan trong nƣớc và không tan trong dung dịch axit. CdO chỉ tan trong kiềm nóng
chảy
CdO + 2KOHnc

K2CdO2+ H

Có thể điều chế CdO bằng cách đốt cháy kim loại trong không khí hoặc nhiệt phân
hiđroxit hoặc muối cacbonat, nitrat.
2Cd + O2

Cd(OH)2
CdCO3

2CdO

CdO + H2O
CdO + CO2

Cd(OH)2 là kết tuả nhầy ít tan trong nƣớc và có màu trắng, Khi đun nóng chúng dễ
mất nƣớc biến thành oxit. Cd(OH)2 không thể hiện rõ tính lƣỡng tính, tan trong dung dịch
axit, không tan trong dung dịch kiềm mà chỉ tan trong kiềm nóng chảy. Khi tan trong axit, nó
tạo thành muối của cation Cd2+ :
Cd(OH)2 + 2HCl

CdCl2 + 2H2O

Các muối halogenua (trừ flourua), nitrat, sunphat, peclorat và axetat của Cd(II)
đều dễ tan trong nƣớc, còn các muối sunphua, cacbonat hay ortho photphat và muối bazơ


ít tan... Những muối tan khi kết tinh từ dung dịch nƣớc thƣờng ở dạng hiđrat.
Trong dung dịch nƣớc các muối Cd2+ bị thuỷ phân:
Cd(OH)2 +
Cd2+ + 2H2O
Cadimi(II): có khả năng tạo phức mạnh với nhiều thuốc thử hữu cơ cũng nhƣ vô cơ.
Các phức của Cd2+ với halogenua, SCN- , CN- , NH3…đều là các phức tan. Các phức của
cadimi(II) tạo với các thuốc thử hữu cơ có màu đặc trƣng ví dụ nhƣ phức với dithizon tạo ra
cadimi-dithizonnat có màu đỏ tím, với EDTA, Cd2+ tạo phức bền. Các đihalogenua của
cadimi là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao.
Đa số các muối đơn giản không có màu, CdS màu vàng, CdTe màu nâu
[3],[5],[13],23].

1.1.1.3. Tính chất hóa lý của kim loại Crôm (Cr).
Crôm là nguyên tố thuộc chu kỳ 4, nhóm VIB. Crôm có khối lƣợng nguyên tử là
51,996 đvC.
Crôm có hoá trị từ 1 đến 6. Khối lƣợng trung bình của Crôm trong vỏ trái đất là
122ppm, trong đất sự có mặt của Crôm dao động từ 11 - 22ppm, trong nƣớc mặt Crôm có
khoảng 1ppb và trong nƣớc ngầm có khoảng 100ppb.

Crôm đƣợc tìm thấy trƣớc tiên ở dạng quặng Crôm sắt (FeO.Cr2O3). Nó đƣợc sử dụng
trong luyện kim, mạ điện hoặc trong các chất nhuộm màu và thuộc da...[3],[5],[27].
Trong nƣớc tự nhiên Crôm tồn tại ở dạng là Cr(III) và Cr(VI)
- Cr(III) thƣờng tồn tại ở dạng Cr(OH)2+, Cr(OH)2+ và Cr(OH)4-.
- Cr(VI) thƣờng tồn tại ở dạng CrO42- và Cr2O72-.
Crôm là nguyên tố vi lƣợng không cần thiết lắm cho cây trồng nhƣng nó lại là nguyên
tố cần thiết cho động vật ở một giới hạn nhất định, nếu hàm lƣợng của nó vƣợt quá giới hạn
nhất định nó sẽ gây độc hại.
Crôm là chất khử giống của Nhôm nên trên bề mặt đƣợc bao phủ bởi lớp màng ôxit
mỏng, lớp ôxit này bền với ôxi. Nhƣng khi đốt cháy trong không khí nó tạo thành Cr2O3:
4Cr(r) + 3O2

2 Cr2O3

Tuy nhiên ở nhiệt độ cao Crôm còn phản ứng với các halogen.
Crôm khử đƣợc H+ trong các dung dịch HCl, H2SO4 loãng giải phóng ra H2 và cho
muối Cr(II):
Cr + 2H+

Cr2+ + H2

Crôm bị thụ động trong axit HNO3 đặc nguội, H2SO4 đặc nguội và không tác dụng với
nƣớc vì nó có lớp ôxit bảo vệ.
Crôm tan đƣợc trong dung dịch kiềm nóng:
Cr + NaOH + H2O

NaCrO2 + 3/2H2


Crôm tác dụng với muối của kim loại có thế tiêu chuẩn cao hơn tạo thành muối Cr(II):

Cr2+ + Cu
Cr + Cu2+
Hợp chất Cr(II) mới chỉ đƣợc biết đến một ít dẫn xuất CrO màu đen, Cr(OH)2 màu
vàng, CrS màu đen, CrCl2 không màu. Các muối Cr(II) là chất khử mạnh, dễ bị oxi hoá bởi
oxi không khí:
4[Cr(H2O)6]2+ + O2 + 4H+

4[Cr(H2O)6]3+ + 2H2O

Hợp chất Cr(II) thƣờng thể hiện tính bazơ nhƣ CrO, Cr(OH)2 chỉ tƣơng tác với các axit:
CrO + 2H3O+ + 3H2O

[Cr(H2O)6]2+

Hợp chất Cr(III) thƣờng ngƣời ta biết đến là các loại muối của nó, các muối này độc
với nguời. Có nhiều muối Cr(III) có tính chất và cấu tạo giống muối của Al(III). Bởi vì kích
thƣớc của chúng gần giống nhau. Cr(OH)3 có tính chất giống nhƣ Al(OH)3, nó kết tủa dạng
keo, màu lục nhạt, không tan trong nƣớc và là chất lƣỡng tính [13].
Khi mới điều chế Cr(III) hiđroxit tan dễ dàng trong axit và dung dịch kiềm:
Cr(OH)3 + 3H3O+

[Cr(H2O)6]3

Các ion tạo thành này gọi chung là hiđroxo crômit, nó kém bền, khi đun nóng trong
dung dịch thì phân hủy tạo thành kết tủa Cr(OH)3. Nhƣ vậy là vì Cr(OH)3 có tính axit yếu
hơn Al(OH)3.
Cr(OH)3 +OH- + 2H2O
[Cr(OH)4(H2O)2]Cr2O3 khó nóng chảy (t0nc = 22650C) và sôi ở 30270C. Cr2O3 tƣơng đối trơ về mặt hóa
học, nhất là sau khi đã nung nóng, nó không tan trong nƣớc, dung dịch axit và kiềm, tính
lƣỡng tính của Cr2O3 chỉ thể hiện khi nấu chảy với kiềm hay Kalidisunphat [13]:

Cr2O3 + 3K2S2O7

Cr2(SO4)3 + 3K2SO4

Cr2O3 + 2KOH
2KCrO2 + H2O
3+
Vì ở trạng thái trung gian, ion Cr vừa có tính oxi hóa (trong môi trƣờng axit) vừa có
tính khử (trong môi trƣờng bazơ). Ngƣời ta đã biết nhiều các phức với số phối trí hai, ba, bốn
nhân của Cr(III), trong đó có các phân tử trung hòa nhƣ: NH3, -NH2- , -CH2-CH2-NH2 hoặc
gốc axit SO42-, C2O42-, SeO42-, CH3COO-…
Các hợp chất Cr(VI) có tính oxi hóa mạnh, đó cũng là nguyên nhân và tác hại gây
bệnh của Crôm với cơ thể ngƣời và sinh vật. Crom(VI) oxit (CrO3) là chất oxi hóa mạnh, nó
oxi hóa đƣợc I2, S, P, C, CO, HBr… và nhiều chất hữu cơ khác. Là anhidrit axit, CrO3 dễ tan
trong nƣớc và kết hợp với nƣớc tạo thành axit, là axit Crômic (H2CrO4) và axit poli Crômic
(H2Cr2O7, H2Cr3O10, H2Cr4O13). Axit Cromic và axit poli Crômic là những axit rất độc với
ngƣời, không bền, chỉ tồn tại trong dung dịch. Dung dịch axit Crômic (H2CrO4) có màu vàng,
dung dịch axit đicromic (H2Cr2O7) có màu da cam, màu của axit đậm dần tới màu đỏ khi số


phân tử Crôm trong phân tử tăng. Do vậy khi các dung dịch axit trên tác dụng với dung dịch
kiềm nó có thể tạo nên các muối Crômat, đicrômat, tricrômat…[3],[5],[13].
Trong dung dịch tồn tại cân bằng giữa hai dạng Crômat và đicrômat:
Cr2O72- + H2O

2CrO42- + 2H+

Muối Crômat có màu vàng, còn muối đicrômat có màu da cam. Các muối này là
những chất oxi hóa mạnh, tính chất này thể hiện rất rõ trong môi trƣờng axit:
2Cr2O42- + 16H+ + 6e

4Cr3+ + 8H2O

Những muối Crômat và đicrômat thƣờng gặp là: Na2CrO4, K2CrO4, PbCrO4, NiCrO4,
ZnCrO4; K2CrO7, Na2CrO7 và (NH4)2Cr2O7. Trong đó các muối PbCrO4, ZnCrO4, NiCrO4
đƣợc dùng nhiều trong công nghệ chất màu, sơn, mạ…
Trong nƣớc thải mạ điện Cr(VI) có mặt ở dạng anion nhƣ Crômat (CrO42-); đicrômat
(Cr2O72-) và bicrômat (HCrO4-). Tuỳ thuộc vào pH và nồng độ Crom mà Cr(VI) tồn tại với hằng
số cân bằng sau:
HCrO4H2CrO4
2HCrO4-

H+ + CrO42H+ + HCrO4Cr2O7 + H2O

1.1.1.4. Tính chất hóa lý của kim loại Pb.
Chì là một nguyên tố hóa học trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa
học, viết tắt là Pb và có số nguyên tử là 82. Chì có 2 trạng thái oxy hóa bền là Pb(II)
và Pb(IV) và có 4 đồng vị là 204Pb, 206Pb, 207Pb và 208Pb. Trong môi trƣờng nó tồn tại
dƣới dạng ion Pb2+ trong hợp chất hữu cơ và vô cơ [3],[5].
Chì có trong tự nhiên dƣới dạng khoáng Sunfua Galen, khoáng CacbonateCerussite và Sunfat Anglessite. Ở điều kiện thƣờng, chì bị oxi hóa tạo thành lớp oxit
màu xám xanh bao bọc trên bề mặt bảo vệ cho chì không tiếp tục bị oxi hóa nữa. Chì
là kim loại màu xám thẫm, rất mềm, dễ lát mỏng, có cấu trúc kiểu lập phƣơng tâm
diện
Ở nhiêt độ thƣờng chì bị oxi hóa không khí tạo thành lớp oxit bền, mỏng bao
phủ bên ngoài kim loại.
2Pb + O2

2PbO

Chì tác dụng với phi kim: Halogen, lƣu huỳnh và các nguyên tố không kim loại khác

nhƣ phôt pho, selen
Pb + X2

PbX2 (X = halogen)

Ở nhiệt độ thƣờng Pb bền với nƣớc do có màng oxit bảo vệ. Nhƣng ở nhiệt độ cao và
còn khi có mặt oxi, chì có thể tƣơng tác với nƣớc tạo thành hyđroxit:
2Pb + O2 + 2H2O

2Pb(OH)2


Chì có thế điện cực âm nên về nguyên tắc chì tan đƣợc trong HCl loãng và
H2SO4 dƣới 80% nhƣng thực tế chì chỉ tƣơng tác trên bề mặt với dung dịch axit HCl
loãng và axit H2SO4 dƣới 80% vì bị bao bọc bởi lớp muối khó tan (PbCl2 và PbSO4).
Với dung dịch đậm đặc hơn của các axit đó thì chì có khả năng tạo phức tan.
PbSO4 + H2SO4

Pb(HSO4)2

PbCl2

H2PbCl4

+ 2HCl

Chì tác dụng với HNO3 ở bất kì nồng độ nào
3Pb + 8HNO3

3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Chì có thể tan trong axit axetic khi có mặt oxi và các axit hữu cơ khác:
2Pb + 4CH3COOH + O2

2Pb(CH3COO)2 + 2H2O

Với dung dịch kiềm chì có thể tƣơng tác khi đun nóng giải phóng hiđrô
Pb + 2KOH + 2H2O

K2(Pb(OH)4 + H2

- Chì có hai oxit là PbO, PbO2 và hai oxit hỗn hợp là chì metaplombat Pb2O3
(hay PbO.PbO2), chì orthoplombat Pb3O4 (2PbO.PbO2).
- Monooxit PbO là chất rắn có hai dạng thù hình gồm α–PbO màu đỏ và βPbO màu vàng, PbO tan chút ít trong nƣớc nên chì có thể tƣơng tác với nƣớc khi có
mặt oxi. PbO tan trong axit và tan trong kiềm mạnh, khi đun nóng trong không khí bị
oxi hoá thành Pb3O4 [5],[13],[27].
Đioxit PbO2 là chất rắn màu nâu đen, có tính lƣỡng tính nhƣng tan trong kiềm dễ hơn
trong axit. Khi đun nóng PbO2 mất dần oxi biến thành các oxit trong đó chì có số oxi hoá
thấp hơn:

PbO2
(Nâu đen)

290 - 320oC

Pb2O3
(Vàng đỏ)

390 - 420oC

Pb3O4
(Đỏ)

530 – 5500C

PbO

(Vàng)

Chì orthoplombat (Pb3O4) hay còn gọi là minium, là hợp chất của Pb có các số
oxi hoá +2, +4. Nó là chất bột màu đỏ da cam, đƣợc dùng chủ yếu là để sản xuất thuỷ
tinh pha lê, men đồ sứ và đồ sắt, làm chất màu cho sơn (sơn trang trí và sơn bảo vệ
cho kim loại không bị rỉ).
Pb(OH)2 là chất kết tủa màu trắng không tan trong nƣớc. Khi đun nóng dễ mất nƣớc
biến thành oxit. Pb(OH)2 là chất lƣỡng tính. Tác dụng với axit, tan trong dung dịch kiềm
mạnh tạo thành muối hiđroxoplombit.


Pb(OH)2 + 2HCl
Pb(OH)2 + 2KOH

PbCl2 + 2H2O
K2Pb(OH)4

Muối hiđroxoplombit dễ tan trong nƣớc và bị thuỷ phân mạnh nên chỉ bền trong
dung dịch kiềm dƣ.
Các muối Pb(II) thƣờng là tinh thể có cấu trúc phức tạp, không tan trong nƣớc trừ
Pb(NO3)2, Pb(CH3COO)2. Các đihalogenua chì đều là chất rắn không màu, trừ PbI2 màu
vàng, tan ít trong nƣớc lạnh nhƣng tan nhiều hơn trong nƣớc nóng.
Tất cả các đihalogenua có thể kết hợp với halogenua kim loại kiềm MX tạo thành

hợp chất phức kiểu M2PbX4. Sự tạo phức này giải thích khả năng dễ hoà tan của chì
đihalogenua trong dung dịch đậm đặc của axit halogenhiđric và muối của chúng
PbI2+ 2KI
K2PbI4
PbCl2 + 2HCl

H2PbCl4

1.1.2.Tác động của các kim loại nặng ( As, Cd, Cr, Pb) đến môi trƣờng.
1.1.2.1.Tác động của kim loại Asen (As).
Asen thƣờng di chuyển trong đất, trong tầm tích, trong nƣớc, trong động thực
vật và trong các vùng có hoạt động trong đại dƣơng. Trong nƣớc asen thƣờng tồn tại
chủ yếu dƣới các dạng asenit, asenat …nhƣng có hàm lƣợng thấp, tuy nhiên hàm
lƣợng asen có thể cao hơn do ảnh hƣởng của thuốc diệt cỏ, chất thải công nghiệp, của
các hoạt động khai thác khoáng sản, …
Trong các mỏ khai khoáng tập trung, trong các nƣớc thải của quá trình sản xuất
công nghiệp, asen bị phong hóa cùng các kim loại khác và sau đó đƣợc vận chuyển đi
phân tán trong môi trƣờng. Một phần lớn asenat đƣợc kết tủa trở lại hoặc hấp phụ trên
các hạt kiểu phù sa và đƣợc các dòng sông, suối mang từ trên núi xuống bồi đắp các
đồng bằng châu thổ của các con sông. Trong điều kiện yếm khí, các vi sinh vật phân
hủy các chất hữu cơ nói trên tạo ra môi trƣờng khử CO2. Tiếp đó là quá trình khử, hòa
tan sắt, và giải phóng asen đã bị hấp thụ trên đó. Đồng thời với quá trình giải phóng
asen là quá trình khử As(V) về As(III) và chúng đi vào nƣớc ngầm. Ngoài việc giải
phóng asen tự nhiên, thì con ngƣời cũng góp phần vào làm nhiễm asen. Việc sử dụng
các hóa chất có chứa asen trong nông nghiệp, lâm nghiệp, dƣới dạng thuốc trừ sâu,
thuốc chống nấm diệt tảo. Hóa chất sử dụng trong sản xuất công nghiệp nhƣ bảo quản
gỗ, hóa chất trong sản xuất mực in, luyện kim,..[2],[11].
 Ảnh hưởng của Asen đối với con người
Nhƣ đã nói Asen rất độc, chỉ cần 1 lƣợng nhỏ vào cơ thể con ngƣời sẽ dẫn đến
từ vong nhanh chóng. Biểu hiện của ngộ độc cấp tính Asen đó là : khát nƣớc dữ dội,

đau bụng, nôn mửa, tiêu chảy, mạch đập yếu, mặt nhợt nhạt rồi thâm tím, bí tiểu và tử
vong nhanh.
Về mặt sinh học, Asen có vai trò quan trọng đối với sinh vật, ở hàm lƣợng nhỏ
asen có khả năng kích thích sự phát triển của sinh vật. Tuy nhiên, với nồng độ cao,
asen có thể gây chết ngƣời. Nếu bị nhiễm độc cấp tính, asen có thể gây tử vong cho
ngƣời và động vật trong vòng vài giờ. Trong môi trƣờng tiếp xúc với thƣờng xuyên
với asen ở nồng độ vƣợt ngƣỡng an toàn nhƣng chƣa có thể gây ngộ độc cấp tính, thì
asen gây nhiễm độc mãn tính và thƣờng có biểu hiện các triệu chứng lâm sàng nhƣ
mệt mỏi, chán ăn, xuất hiện các bệnh về dạ dày, bệnh ngoài da và gây ung thƣ. Môi
trƣờng nào bị nhiễm độc Arsen thì số lƣợng loài ở đó suy giảm mạnh.
Ảnh hƣởng độc hại đáng lo ngại nhất của asen tới sức khoẻ con ngƣời là khả
năng gây đột biến gen, ung thƣ, thiếu máu, các bệnh tim mạch (cao huyết áp, rối loạn
tuần hoàn máu, viêm tắc mạch ngoại vi, bệnh mạch vành, thiếu máu cục bộ cơ tim và
não), các loại bệnh ngoài da (biến đổi sắc tố, sạm da, sừng hoá, ung thƣ da…), tiểu
đƣờng, bệnh gan và các vấn đề liên quan tới hệ tiêu hoá, các rối loạn ở hệ thần kinh –
ngứa hoặc mất cảm giác ở chi và khó nghe. Sau 15 – 20 năm kể từ khi phát hiện,
ngƣời nhiễm độc thạch tín sẽ chuyển sang ung thƣ và chết [2],[11].
1.1.2.2. Kim loại Cr
Crôm có đặc tính lý học (bền ở nhiệt độ cao, khó oxi hoá, cứng và tạo màu tốt…) nên
nó ngày đƣợc sử dụng rộng rãi. Đồng thời, Crôm là một nguyên tố vi lƣợng rất cần thiết cho
cơ thể con ngƣời và sinh vật. Vì vậy mà tác hại của nó gây ra ngày càng nhiều. Trong quá
trình phát triển công nghiệp, một lƣợng lớn nƣớc thải có chứa Crôm đặc biệt Crôm(VI) có
nồng độ cao chƣa đƣợc xử lý hoặc xử lý chƣa đạt theo tiêu chuẩn cho phép của dòng thải đã
thải vào môi trƣờng gây ô nhiễm môi trƣờng và gây ô nhiễm nguồn nƣớc, đặc biệt ảnh hƣởng
đến sức khỏe con ngƣời [2].
Những công việc có thể gây nhiễm độc Crôm nhƣ: luyện kim, sản xuất nến, sáp,
thuốc nhuộm, chất tẩy rửa, thuốc nổ, pháo, diêm, xi măng, đồ gốm, bột màu, thuỷ tinh, chế
tạo ắc quy, mạ kẽm, mạ điện và mạ Crôm….

Kết quả nghiên cứu cho thấy Cr(VI) dù chỉ với một lƣợng nhỏ cũng là nguyên nhân
chính gây tác hại nghề nghiệp. Crom là nguyên tố đƣợc xếp vào nhóm gây bệnh ung thƣ.
Crôm thƣờng tồn tại ở hai dạng ion chính là Cr hoá trị +3 và +6. Trong đó Cr(VI) độc hơn
Cr(III). Nồng độ Crôm trong nƣớc uống thƣờng phải thấp hơn 0,02ppm [2],[11].

 Ảnh hưởng của Cr đến sức khỏe con người
Sự hấp phụ của Crôm vào cơ thể con ngƣời tuỳ thuộc vào trạng thái ôxi hoá của nó.
Cr(VI) hấp phụ qua dạ dày, ruột nhiều hơn Cr(III) và có thể thấm qua màng tế bào, Cr(VI) dễ gây
viêm loét da, xuất hiện mụn cơm, viêm gan, ung thƣ phổi [2],[11].


Crôm xâm nhập vào cơ thể theo ba con đƣờng: hô hấp, tiêu hoá và khi tiếp xúc trực
tiếp. Qua nghiên cứu, ngƣời ta thấy Crôm có vai trò sinh học nhƣ chuyển hoá glucozơ, tuy
nhiên với hàm lƣợng cao Crôm làm kết tủa protein, các axít nucleic gây ức chế hệ thống men
cơ bản. Dù xâm nhập vào cơ thể theo bất kì con đƣờng nào Crôm cũng đƣợc hoà tan vào
trong máu ở nồng độ 0,001 ppm, sau đó chúng đƣợc chuyển vào hồng cầu và hoà tan trong
hồng cầu nhanh 10 - 20 lần, từ hồng cầu Crôm chuyển vào các tổ chức phụ tạng, đƣợc giữ lại
ở phổi, xƣơng, thận, gan, phần còn lại đƣợc chuyển qua nƣớc tiểu. Crôm chủ yếu gây ra các
bệnh ngoài da, ở tất cả các ngành nghề mà các công việc phải tiếp xúc nhƣ hít thở phải Crôm
hoặc hợp chất của Crôm [2],[11].
Crôm kích thích niêm mạc sinh ngứa mũi, hắt hơi, chảy nƣớc mũi, nƣớc mắt. Niêm
mạc mũi bị sƣng đỏ và có tia máu. Về sau có thể thủng vành mũi.
Crôm có thể gây mụn cơm, viêm gan, viêm thận, ung thƣ phổi, đau răng, tiêu hoá
kém.
Khi Crôm xâm nhập theo đƣờng hô hấp dễ dẫn tới bệnh viêm yết hầu, viêm phế quản,
viêm thanh quản do niêm mạc bị kích thích. Khi da tiếp xúc trực tiếp vào dung dịch Cr(VI),
chỗ tiếp xúc dễ bị nổi phồng và loét sâu, có thể bị loét đến xƣơng. Nhiễm độc Crôm lâu năm
có thể bị ung thƣ phổi và ung thƣ gan.
1.1.2.3.Tác động của kim loại Cd.
Cadimi đƣợc mạ lên bề mặt chất điện phân hoặc máy móc để tạo ra bề mặt sáng bóng

và chống ăn mòn. Cadimi sunfua (CdS) cho màu từ vàng tới cam và cadimisunfoselenit cho
màu từ hồng tới đỏ và nâu sẫm. Tất cả các chất màu này đều đƣợc dùng trong công nghiệp
nhựa, gốm sứ, sơn và các chất phủ ngoài[2],[11].

Cadimi stearat đƣợc sử dụng nhƣ một chất ổn định trong quá trình sản xuất nhựa
polyvinyl clorua (PVC). Chúng ổn định các liên kết đôi trong polime bằng cách thế
chỗ các nhóm allyl đƣợc đánh dấu trên nguyên tử clorua không bền. Thêm các muối
bari (hoặc các muối kẽm), các hợp chất epoxy, các este photphat hữu cơ để bảo vệ
polime khỏi clo thừa hoặc các lớp clorua. Tuy nhiên, các chất ổn định dựa trên nền Cd
không đƣợc sử dụng trong sản xuất PVC dẻo để chứa thực phẩm.
Cd đƣợc sử dụng rộng rãi trong sản xuất pin, có tác dụng đảo ngƣợc hoàn toàn
các phản ứng điện hóa trong một khoảng rộng nhiệt độ, tốc độ thải hồi thấp, và dễ thu
hồi từ các pin chết. Ngƣời tiêu dùng sử dụng các pin này trong các hoạt động nhƣ:
máy đánh răng, cạo râu, khoan và cƣa tay, các thiết bị y học, thiết bị điều khiển thông
tin, các dụng cụ chiếu sáng khẩn cấp, máy bay, vệ tinh nhân tạo và tên lửa, và các
trang bị cơ bản cho các vùng địa cực.
Bên cạnh những tác dụng trên, cadimi là một nguyên tố rất độc. Cadimi thƣờng
đƣợc tìm thấy trong các khoáng vật có chứa kẽm, còn trong khí quyển và nƣớc cadimi
xâm nhập qua nguồn tự nhiên (nhƣ bụi núi lửa, bụi đại dƣơng, lửa rừng và các đá bị


phong hóa, đặc biệt là núi lửa) và nguồn nhân tạo (nhƣ công nghiệp luyện kim, lọc
dầu), từ nƣớc thải công nghiệp [17].
 Ảnh hưởng của Cd đến sức khỏe con người
Cadimi xâm nhập vào cơ thể con ngƣời chủ yếu qua thức ăn thực vật, đƣợc trồng
trên đất giầu cadimi hoặc tƣới bằng nƣớc có chứa nhiều cadimi, nhƣng hít thở bụi
cadimi thƣờng xuyên có thể làm hại phổi, trong phổi cadimi sẽ thấm vào máu và đƣợc
phân phối đi khắp nơi. Phần lớn cadimi xâm nhập vào cơ thể con ngƣời đƣợc giữ lại ở
thận và đƣợc đào thải, còn một phần ít (khoảng 1%) đƣợc giữ lại trong thận, do
cadimi liên kết với protein tạo thành metallotionein có ở thận [7]. Phần còn lại đƣợc

giữ lại trong cơ thể và dần dần đƣợc tích lũy cùng với tuổi tác. Khi lƣợng cadimi đƣợc
tích trữ lớn, nó có thể thế Zn2+ trong các enzim quan trọng và gây rối loạn tiêu hóa và
các chứng bệnh rối loạn chức năng thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá hủy tủy sống,
gây ung thƣ[2],[17].
Cadimi đƣợc biết gây tổn hại đối thận và xƣơng ở liều lƣợng cao. Nghiên cứu 1021
ngƣời đàn ông và phụ nữ bị nhiễm độc cadimi ở Thụy Điển cho thấy nhiễm độc kim loại này
có liên quan đến gia tăng nguy cơ gãy xƣơng ở độ tuổi trên 50.Bệnh Itai-itai, một loại bệnh
nghiêm trọng liên quan tới xƣơng ở lƣu vực sông Jinzu tại Nhật Bản, lần đầu tiên gợi ý rằng
cadimi có thể gây mất xƣơng nghiêm trọng. Itai-itai là kết quả của việc ngộ độc cadimi lâu
dài do các sản phẩm phụ của quá trình khai thác mỏ đƣợc thải xuống ở thƣợng nguồn sông
Jinzu. Xƣơng của các bệnh nhân này bị mất khoáng chất ở mức cao. Những bệnh nhân với
bệnh này điều bị tổn hại thận, xƣơng đau nhức trở nên giòn và dễ gãy[17].
Hàm lƣợng 30mg/l trong nƣớc đủ dẫn đến cái chết. Tiêu chuẩn WHO quy định nồng
độ Cd cho nƣớc uống ≤ 0,003 mg/l.

1.1.2.4. Tác động của kim loại Pb.
Chì tồn tại trong môi trƣờng bao gồm chì tự nhiên có trong các khoáng của vỏ Trái
Đất và chì phát thải từ các hoạt động của con ngƣời. Chì không bị phân hủy trong môi
trƣờng, chì chuyển hóa từ dạng hợp chất này sang dạng hợp chất khác và đƣợc vận chuyển
giữa các thành phần trong môi trƣờng theo một chu trình khép kín.

Hiện nay trong cuộc sống con ngƣời đã sử dụng chì trong pin, các dụng cụ bán
dẫn, làm vỏ bọc dây cáp rất bền chắc và dẻo dai. Một lƣợng chì khá lớn đƣợc dùng
làm que hàn… Để bảo vệ thiết bị khỏi sự ăn mòn, ngƣời ta mạ chì lên bề mặt bên
trong các buồng và các tháp sản xuất axit sunfuric, các ống dẫn, các bể tẩy rửa và các
bể điện phân,… Công nghiệp nhiên liệu là một ngành tiêu thụ rất nhiều chì. Một số
hợp chất chì đƣợc thêm vào trong sơn, thủy tinh, đồ gốm nhƣ chất tạo màu, chất ổn
định, chất kết gắn. Chì đƣợc sử dụng rất phổ biến, ngƣời ta đã thống kê thấy có tới
150 nghề và hơn 400 quá trình công nghệ khác nhau sử dụng đến chì và các hợp chât
của chúng [2],[11],[17].

Chì phát thải vào môi trƣờng không khí từ công nghiệp ở dạng các hợp chất vô cơ
nhƣ oxit, nitrat, sulfat. Chì tetraetyl trong xăng qua quá trình đốt cháy ở các động cơ đốt
trong bị chuyển một phần thành các muối vô cơ nhƣ các halide, hidroxit, oxit và một phần
nhỏ cacbonat, sulfat. Ngoài ra, tetraetyl đƣợc phát thải ra ngoài không khí sẽ bị phân hủy dần
dần, trƣớc tiên tạo thành các ion chì hữu cơ, cuối cùng tạo thành các hợp chất chì vô cơ. Nhƣ
vậy, chì trong không khí tồn tại chủ yếu dƣới dạng các hợp chất vô cơ, còn gọi là các hạt bụi
chì vô cơ. Trong điều kiện tự nhiên, hàm lƣợng chì trong khí quyển thƣờng trong khoảng
5.10-5mg/m3, trong khi đó hàm lƣợng chì trung bình tại các đô thị có mật độ giao thông lớn
thƣờng trong khoảng 3.10-3mg/m3.
Bụi chì trong không khí đƣợc gió phát tán đi rất xa khu vực phát thải. Do đó, ô nhiễm
chì trong không khí có tầm ảnh hƣởng rộng. Bụi chì sau đó đƣợc lắng xuống dƣới tác dụng
của trọng lực hoặc do đƣợc kéo theo các hạt mƣa hoặc tuyết, tham gia vào khí quyển và địa
quyển.
Trong môi trƣờng nƣớc, chì tồn tại ở rất nhiều dạng hợp chất hóa học, tùy thuộc vào
nguồn phát sinh. Chì phát thải từ các điểm khai khoáng và nghiền quạng, xâm nhập vào môi
trƣờng nƣớc dƣới dạng PbS, các oxit chì và các cacbonat chì. Ngoài ra, PbSO4 và Pb3(PO4)2
cũng tồn tại trong thủy quyển với lƣợng nhỏ. Các hợp chất này ít tan trong nƣớc, có xu hƣớng
lắng đọng xuống lớp bùn đáy. Nhƣ vậy, trong thủy quyển, chì thƣờng tồn tại dƣới dạng Pb 2+
hòa tan, đƣợc hydrat hóa hoặc ở dạng huyền phù [2],[11],[17]

 Tác hại của chì đối với sức khỏe con người:
Chì là nguyên tố có độc tính cao đối với con ngƣời và động vật. Nó xâm nhập vào cơ
thể sống chủ yếu qua con đƣờng tiêu hóa, hô hấp,… Tác động đến tủy xƣơng và quá trình
hình thành huyết cầu tố, nó thay thế canxi trong xƣơng.
Đặc tính nổi bật của chì là sau khi xâm nhập vào cơ thể sống nó ít bị đào thải mà
tích tụ theo thời gian. Khả năng loại bỏ chì ra khỏi cơ thể rất chậm, chủ yếu qua nƣớc tiểu.
Sau khi chì xâm nhập vào cơ thể ngƣời qua đƣờng nƣớc uống nó tích tụ lại rồi đến một mức
độ nào đó mới gây độc. Khi nồng độ chì trong nƣớc uống là 0,042 - 1,000 mg/l sẽ xuất hiện

triệu chứng bị ngộ độc kinh niên ở ngƣời. Các hợp chất hữu cơ chứa chì có độc tính cao
gấp hàng trăm lần so với các hợp chất vô cơ. Khi bị nhiễm độc chì, nó sẽ gây ra nhiều
bệnh nhƣ: Giảm trí thông minh; Các bệnh về máu, thận, tiêu hóa, ung thƣ,… Sự nhiễm độc
chì có thể dẫn đến tử vong [2],[11],[17],[25].
Những biểu hiện của ngộ độc chì cấp tính nhƣ nhức đầu, tính dễ cáu, dễ bị kích
thích, và nhiều biểu hiện khác nhau liên quan đến hệ thần kinh.
Con ngƣời bị nhiễm độc lâu dài đối với chì có thể bị giảm trí nhớ, giảm khả năng hiểu,
giảm chỉ số IQ, xáo trộn khả năng tổng hợp hemoglobin có thể dẫn đến bệnh thiếu máu.
Chì cũng đƣợc biết là tác nhân gây ung thƣ phổi, dạ dày và u thần kinh đệm.
Nhiễm độc chì có thể gây tác hại đối với khả năng sinh sản, gây sẩy thai, làm suy thoái nòi
giống[17],[27].


1.2. Một số phƣơng pháp phân tích các kim loại nặng ( As, Cr, Cd, Pb) ở Việt
Nam và trên Thế giới.
1.2.1. Phƣơng pháp phân tích hóa học
Nhóm các phƣơng pháp này dùng để xác định hàm lƣợng lớn (đa lƣợng) của các chất,
thông thƣờng lớn hơn 0.05%, tức là mức độ miligam. Các trang thiết bị và dụng cụ cho các
phƣơng pháp này đơn giản và không đắt tiền .

1.2.1.1. Phƣơng pháp phân tích khối lƣợng
Nguyên tắc: Đây là phƣơng pháp dựa trên sự kết tủa chất cần phân tích với
thuốc thử phù hợp, sau đó lọc, rửa, sấy hoặc nung rồi cân chính xác sản phẩm và từ đó
xác định đƣợc hàm lƣợng chất phân tích [3].
Ví dụ: Kết tủa chúng dƣới dạng MSO4 (M=Cd, Pb, Cr, As).
Phƣơng pháp này đơn giản không đòi hỏi máy móc hiện đại, đắt tiền, có độ
chính xác cao, tuy nhiên đòi hỏi nhiều thời gian, thao tác phức tạp và chỉ phân tích
hàm lƣợng lớn, nên không dùng để phân tích lƣợng vết [3].
1.2.1.2. Phƣơng pháp phân tích thể tích
Nguyên tắc: Dựa trên sự đo thể tích dung dịch thuốc thử đã biết nồng độ chính

xác (dung dịch chuẩn) đƣợc thêm vào dung dịch chất định phân để tác dụng đủ toàn
bộ lƣợng chất định phân đó. Thời điểm thêm lƣợng thuốc thử tác dụng vừa đủ với chất
định phân gọi là điểm tƣơng đƣơng. Để nhận biết điểm tƣơng đƣơng, ngƣời ta dùng
các chất gây ra hiện tƣợng đổi màu hay kết tủa có thể quan sát bằng mắt gọi là các
chất chỉ thị . Tuỳ thuộc vào loại phản ứng chính đƣợc dùng mà ngƣời ta chia phƣơng
pháp phân tích thể tích thành các nhóm phƣơng pháp trung hoà, phƣơng pháp oxi hoá
khử, phƣơng pháp kết tủa, phƣơng pháp complexon
- Xác định As: dựa trên phản ứng oxi hoá khử:
AsO32- + I2 + H2O

AsO43- + 2I- + 2H+

phản ứng phụ thuộc vào nồng độ H+ , vì vậy để phản ứng xảy ra theo chiều thuận phải
thực hiện trong điều kiện dƣ NaHCO3 (dung dịch có pH 8). Chất chỉ thị là hồ tinh
bột. Bằng phƣơng pháp này cho phép xác định đƣợc hàm lƣợng As từ 0,1% đến vài
chục phần trăm. Ngoài ra còn có thể chuẩn độ trực tiếp As3+ bằng dung dịch bromat
- Xác định Cd: Ngƣời ta có thể chuẩn độ cadimi trong dung dịch kiềm thƣờng
dùng chỉ thị Eriocrom đen T hoặc chỉ thị xylen da cam. Với hai chỉ thị này sự thay đổi
màu sắc đều rất rõ ràng. Trong phép chuẩn độ complexon dùng dung dịch chuẩn độ
EDTA 0.01M, chỉ thị Eriocrom đen T ở pH=10 (dùng dung dịch NH4Cl + NH3),
cadimi có thể đƣợc xác định với lƣợng 25mg/100ml dung dịch. Trong phép chuẩn độ


complexon thì dung dịch EDTA có nồng độ có 0,1- 0,01M, chỉ thị xylen ở pH=6,
cadimi có thể đƣợc xác định với lƣợng 100mg/100ml dung dịch.
- Xác định Pb: Đối với Pb, ta có thể chuẩn độ trực tiếp bằng EDTA hay chuẩn
độ ngƣợc bằng Zn2+ hoặc chuẩn độ thay thế với ZnY2- , chỉ thị ET-00
Phƣơng pháp thể tích cromat Kết tủa cromat chì trong dung dịch axetat amoni đã
đƣợc axit hoá bằng CH3COOH rồi hoà tan nó bằng hỗn hợp clorua (NaCl + HCl) sau
đó thêm một lƣợng KI (không cho quá dƣ KI vì sẽ tạo nên kết tủa PbI 2 có màu vàng

ánh, làm cho việc phân biệt sự đổi màu của dung dịch trở nên rất khó khăn) vào dung
dịch và chuẩn độ lƣợng I2 thoát ra bằng Na2S2O3 [3].
1.2.2. Phƣơng pháp phân tích công cụ
1.2.2.1.Phƣơng pháp cực phổ
Nguyên tắc: Ngƣời ta thay đổi liên tục và tuyến tính điện áp đặt vào 2 cực để
khử các ion kim loại, do mỗi kim loại có thế khử khác nhau. Thông qua chiều cao của
đƣờng cong Von-Ampe có thể định lƣợng đƣợc ion kim loại trong dung dịch ghi cực
phổ. Vì dòng giới hạn Igh ở các điều kiện xác định tỉ lệ thuận với nồng độ ion trong
dung dịch ghi cực phổ theo phƣơng trình: I = k.C
Trong phƣơng pháp phân tích này ngƣời ta dùng điện cực giọt thuỷ ngân rơi là
cực làm việc, trong đó thế đƣợc quét tuyến tính rất chậm theo thời gian (thƣờng 15mV/s) đồng thời ghi dòng là hàm của thế trên cực giọt thuỷ ngân rơi. Sóng cực phổ
thu đƣợc có dạng bậc thang, dựa vào chiều cao có thể định lƣợng đƣợc chất phân
tích[3].
Phƣơng pháp này có khá nhiều ƣu điểm: Nó cho phép xác định cả chất vô cơ
và hữu cơ với nồng độ 10-5  10-6M tuỳ thuộc vào cƣờng độ và độ lặp lại của dòng dƣ.
Sai số của phƣơng pháp thƣờng là 2  3% với nồng độ 10-3  10-4M, là 5% với nồng
độ 10-5M (ở điều kiện nhiệt độ không đổi).
Ví dụ: Cadimi đƣợc xác định bằng phƣơng pháp phổ phát xạ nguyên tử hồ
quang với khoảng nồng độ 0,0005 0,002 %. Vạch cadimi 228,8 nm đƣợc sử dụng
cho khoảng nồng độ 0.00050.002%. Nồng độ cadimi 500 g/ml đƣợc xác định bằng
phƣơng pháp phát xạ ngọn lửa vì nguyên tố này có đặc tính phát xạ kém.
Tuy nhiên, phƣơng pháp này cũng có những hạn chế nhƣ ảnh hƣởng của dòng
tụ điện, dòng cực đại, của oxi hoà tan, bề mặt điện cực… Nhằm loại trừ ảnh hƣởng
trên đồng thời tăng độ nhạy, hiện nay đã có các phƣơng pháp cực phổ hiện đại: cực
phổ xung vi phân, cực phổ sóng vuông … chúng cho phép xác định lƣợng vết của
nhiều nguyên tố [9],[10].


1.2.2.2.Phƣơng pháp Von-ampe hoà tan
Về bản chất, phƣơng pháp Von-Ampe hoà tan cũng giống nhƣ phƣơng pháp

cực phổ là dựa trên việc đo cƣờng độ dòng để xác định nồng độ các chất trong dung
dịch. Nguyên tắc gồm hai bƣớc:
Bƣớc 1: Điện phân làm giàu chất cần phân tích trên bề mặt điện cực làm việc,
trong khoảng thời gian xác định, tại thế điện cực xác định.
Bƣớc 2: Hoà tan kết tủa đã đƣợc làm giàu bằng cách phân cực ngƣợc điện cực
làm việc, đo và ghi dòng hoà tan. Trên đƣờng Von-Ampe hoà tan cho pic của nguyên
tố cần phân tích. Chiều cao pic tỉ lệ thuận với nồng độ [3].
Ƣu điểm của phƣơng pháp: xác định đƣợc cả những chất không bị khử trên
điện cực với độ nhạy khá cao 10-6  10-8M.
Nhƣợc điểm của phƣơng pháp: độ nhạy bị hạn chế bởi dòng dƣ, nhiều yếu tố
ảnh hƣởng nhƣ: điện cực chỉ thị, chất nền…[20]
1.2.2.3. Phƣơng pháp trắc quang
Nguyên tắc: Dựa trên việc đo độ hấp thụ ánh sáng của một dung dịch phức tạo
thành giữa ion cần xác định với một thuốc thử vô cơ hoặc hữu cơ trong môi trƣờng
thích hợp khi đƣợc chiếu bởi chùm sáng. Phƣơng pháp định lƣợng theo phƣơng trình
cơ bản:
A = K.C
Trong đó:
A: độ hấp thụ quang của chất
K: hằng số thực nghiệm
C: nồng độ của chất phân tích
Phƣơng pháp này cho phép xác định nồng độ của chất ở khoảng 10-5 - 10-7M và
là một trong các phƣơng pháp đƣợc dùng khá phổ biến.
Có thể xác định As bằng thuốc thử bạc dietyldithiocacbamat, As trong dung dịch phân
tích sẽ đƣợc khử về asin bằng natri hydroborat ở môi trƣờng pH=6, khí asin đƣợc dẫn đi
trong dòng N2 qua bình thuỷ tinh đựng chì axetat, sau đó đƣợc dẫn vào bình chứa bạc
dietyldithiocacbamat, ở đó As sẽ tạo phức màu đỏ với bạc dietyl dithio cacbamat có bƣớc
sóng hấp thụ quang là 520nm [3].

Xác định Cd: Với cadimi để xác định hàm lƣợng cadimi bằng phƣơng pháp

chiết trắc quang dùng đithizon, ngƣời ta chiết bằng CCl4 từ môi trƣờng kiềm mạnh
chứa tactrat, dung dịch đithizonat của cadimi trong dung môi hữu cơ có mầu đỏ, hấp
thụ cực đại ở bƣớc sóng =515 nm (kính lọc sáng có màu xanh lá cây).
Xác định Pb: Để xác định chì ta chuyển nó về dạng chì - đithizonat trong môi
truờng pH = 5 – 6. Sau đó chiết phức này vào dung môi hữu cơ CCl 4 hoặc CHCl3 rồi


đem đo mật độ quang của nó tại  = 510nm. Giới hạn của phƣơng pháp này đối với
chì là 0,05ppm.
Ƣu điểm của phƣơng pháp: độ nhạy, độ ổn định và độ chính xác khá cao, đƣợc
sử dụng nhiều trong phân tích vi lƣợng.
Nhƣợc điểm của phƣơng pháp: không chọn lọc, một thuốc thử có thể tạo nhiều
phức với nhiều ion.
1.2.2.4. Phƣơng pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES)
Ở điều kiện bình thƣờng, nguyên tử không thu hay không phát xạ năng lƣợng,
nhƣng nếu bị kích thích thì các electron sẽ nhận năng lƣợng chuyển lên trạng thái có
năng lƣợng cao hơn. Trạng thái này không bền, chúng có xu hƣớng giải phóng năng
lƣợng để trở về trạng thái ban đầu bền vững dƣới dạng các bức xạ. Các bức xạ này gọi
là phổ phát xạ nguyên tử. Nguyên tắc của phƣơng pháp AES là dựa trên sự xuất hiện
phổ phát xạ của nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích ở trạng thái khi có sự tƣơng
tác với nguồn năng lƣợng phù hợp. Một số nguồn năng lƣợng thƣờng dùng để kích
thích phổ AES nhƣ: ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện, tia lửa điện…[7]
Đây là kỹ thuật phân tích đƣợc sử dụng rộng rãi trong phân tích, nó cho phép xác
định định tính và định lƣợng ở mức hàm lƣợng đa lƣợng hoặc vi lƣợng của rất nhiều nguyên
tố.
Ƣu điểm của phƣơng pháp này là phân tích nhanh hàng loạt mẫu. Phân tích cả những
đối tƣợng rất xa dựa vào ánh sáng phát xạ của chúng. Phƣơng pháp này cho độ nhạy và độ
chính xác cao. Độ nhạy cỡ 0,001%

Nhƣợc điểm của phƣơng pháp: chỉ cho biết thành phần nguyên tố trong mẫu

mà không chỉ ra đƣợc trạng thái liên kết của nó trong mẫu [14].
1.2.2.5. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS
Hấp thụ nguyên tử là một trong những phƣơng pháp hiện đại, đƣợc áp dụng phổ
biến trong các phòng thí nghiệm. Phƣơng pháp này xác định đƣợc hầu hết các kim loại
trong mẫu sau khi đã chuyển hóa chúng về dạng dung dịch. Phƣơng pháp phổ hấp thụ
nguyên tử (AAS) đƣợc ứng dụng với ba kĩ thuật là nguyên tử hoá bằng ngọn lửa (F - AAS)
nguyên tử hoá không ngọn lửa (GF-AAS) và kĩ thuật đặc biệt trong trƣờng hợp phân tích
các nguyên tố có nhiệt độ hóa hơi thấp: Hóa hơi lạnh (Hg), hydrua hóa ( Se, Sn…)
[7],[12],[17].
Phƣơng pháp này đƣợc phát triển rất nhanh và hiện nay đang đƣợc ứng dụng rất phổ
biến vì có độ nhạy rất cao (mức ppb) và độ chọn lọc cao (ứng với mỗi nguyên tố có
một đèn catod rỗng). Do đó, khi phân tích lƣợng chất vết kim loại trong trƣờng hợp
không cần thiết phải làm giàu sơ bộ các nguyên tố cần phân tích, tránh đƣợc sự nhiễm bẩn
mẫu khi xử lí qua các giai đoạn phức tạp. Đây là đặc tính rất ƣu việt của phƣơng pháp này.