Phương pháp xác định chì trong nước ngầm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
---------------o0o---------------

BÁO CÁO ĐỒ ÁN

TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHÌ
TRONG NƯỚC NGẦM

GVHD: Lê Thị Hồng Thúy
SVTH: Trần Lam Phương
LỚP: 05DHHH4
MSSV: 2004140202

Tp Hồ Chí Minh, Tháng 11/2016


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Nhóm sinh viên gồm :

TRẦN LAM PHƯƠNG MSSV: 2004140202

Nhận xét :
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................

.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
...............................................................................................................................
Điểm đánh giá:
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
Ngày . ……….tháng ………….năm 2016
( ký tên, ghi rõ họ và tên)


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU...................................................................................................................5
LỜI CẢM ƠN...................................................................................................................6
CHƯƠNG 1: MỘT SỐ TÍNH CHẤT VÀ HỢP CHẤT CỦA CHÌ.................................7
1.1. Tính chất hóa học của chì [4]................................................................................7
1.2. Một số hợp chất quan trọng của chì......................................................................8
1.2.1. Oxit chì................................................................................................................8
1.2.2. Hydroxit chì........................................................................................................8
1.2.3. Muối của Pb2+....................................................................................................8
CHƯƠNG 2: TÁC ĐỘNG CỦA KIM LOẠI CHÌ ĐỐI VỚI CON NGƯỜI VÀ MÔI

TRƯỜNG........................................................................................................................11
2.1. Ứng dụng của kim loại chì [5].............................................................................11
2.2. Vai trò sinh học của chì đối với con người và sinh vật [5].................................11
2.3. Tác hại ô nhiễm đối với con người [5]................................................................12
2.4. Tiêu chuẩn Việt nam về chất lượng nước ngầm [6]............................................14
CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHÌ................................................16
3.1.Phương pháp hóa học [3]......................................................................................16
3.1.1. Phương pháp chuẩn độ Complexon..................................................................16
3.1.1.1. Xác định trực tiếp Pb với chỉ thị Eriochcrom đen T.....................................16
3.1.1.2. Xác định trực tiếp Pb với chỉ thị xilenol da cam...........................................16
3.1.1.3. Xác định trực tiếp Pb với chỉ thị pyrogatlol đỏ.............................................16
3.1.1.4. Xác định Pb theo phương pháp thế...............................................................17
3.1.2. Phương pháp thể tích........................................................................................17
3.1.2.1. Phương pháp iot.............................................................................................17
3.1.2.2. Phương pháp đo màu.....................................................................................17
3.2. Phương pháp phân tích công cụ...........................................................................17
3.2.1. Các phương pháp điện hóa...............................................................................17
3.2.1.1. Phương pháp cực phổ cổ điển [1]..................................................................17
3.2.1.2. Phương pháp Vôn-Ampe hòa tan [1]............................................................18
3.2.2. Phương pháp phổ..............................................................................................18
3.2.2.1 Phương pháp phân tích trắc quang [3]...........................................................18
3.2.2.2. Phương pháp chiết trắc quang [3]..................................................................19


3.2.2.3. Phương pháp phổ phát xạ [2].........................................................................19
3.2.2.4. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử [2].......................................................20
CHƯƠNG 4: CHỌN PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH...................................................20
4.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp phân tích trắc quang......................................21
4.2. Phương pháp phân tích trắc quang bằng kỹ thuật đường chuẩn.........................23
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................26

LỜI MỞ ĐẦU
Nước ngầm là nguồn nước cung cấp sinh hoạt chủ yếu ở nhiều quốc gia trên thề
giới. Do vậy, ô nhiễm nước ngầm có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng môi
trường sống của con người.
Ngày nay, trạng thái ô nhiễm và suy thoái nước ngầm đang xảy ra ở các khu vực
đô thị và các thành phố lớn trên thế giới. Để hạn chế tác động ô nhiễm và suy
thoái nước ngầm cần phải tiến hành công tác điều tra, thăm dò trữ lượng và chất
lượng nước ngầm, xử lý nước thải và chống ô nhiễm các nguồn nước mặn, quan
trắc thường xuyên và trữ lượng nguồn nước ngầm.
Có thể nói nguồn nước bị ô nhiễm do nhiều nguyên nhân khác nhau. Nguyên
nhân chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng là quá trình đổ vào môi trường nước
thải công nghiệp, nước thải độc hại không được xử lý hoặc xử lý không đạt yêu
cầu. Ô nhiễm nước bởi kim loại nặng có tác dụng tiêu cực đến môi trường sống
của con người và sinh vật, kim loại nặng tích lũy theo chuỗi thức ăn xâm nhập
vào cơ thể người. Nước mặn bị ô nhiễm sẽ lan truyền các chất ô nhiễm vào nước
ngầm, vào đất và các thành phần môi trường.
Để xác định chì để đánh giá chất lượng nước ngầm, vì vậy đề tài của em là:
“Tìm hiểu phương pháp xác định chì trong nước ngầm”.
Để thực hiện đề tài này, em xin đưa ra các nội dung:
- Tính chất hóa học của chì.
- Tác động của kim loại chì đố với con người và môi trường.
- Các phương pháp xác định chì
- Kết luận chọn phương pháp phân tích.


LỜI CẢM ƠN
Sau đây, em cũng xin cảm ơn cô Lê Thị Hồng Thúy đã chỉ bảo và hướng dẫn em
tận tình để em có thể hoàn thành đề tài này. Em xin chân thành cảm ơn cô ạ!

Trường ĐH CNTP – Khoa Công nghệ hóa học

CHƯƠNG 1: MỘT SỐ TÍNH CHẤT VÀ HỢP CHẤT CỦA CHÌ
1.1. Tính chất hóa học của chì [4]
Ở điểu kiện thường, Pb bị oxi hóa tạo thành lớp oxi màu xám xanh bao bọc trên
mặt, bảo vệ cho Pb không tiếp tục bị oxy hóa nữa.
Khi đun nóng Pb tương tác với oxy theo phản ứng:
2Pb + O2 → 2PbO
Kim loại Pb tương tác với halogen và nhiều kim loại khác:
PB + X2 → PbX2
Chì có thế điện cực âm, nên về nguyên tắc nó tan được trong các axit. Nhưng
thực tế Pb chỉ tương tác trên bề mặt với dung dịch HCl và H 2SO4 dưới 80% và
bị bao bọc bởi lớp muối khó tan (PbCl 2 và PbSO4) nhưng với dung dịch đậm
hơn của các axit đó, Pb có thể tan vì muối khó tan là lớp bảo vệ đã chuyển thành
hợp chất dễ tan:
PbCl2 + 2HCl → H2PbCl4
PbSO4 + H2SO4 → Pb(HSO4)2
Với axit nitric, ở bất kỳ nồng độ nào Pb tương tác như một kim loại:
3Pb + 8HNO3 (loãng) → 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Khi có mặt oxy, Pb có thể tương tác với nước:
2Pb + H2O + O2 → 2Pb(OH)2
Và có thể tan trong axit axetic và các chất hữu cơ khác:
2Pb + 4CH3COOH + O2 → 2Pb(CH3COO)2 + H2O
Với dung dịch kiềm, Pb có tương tác khi đun nóng, giải phóng H2:
Pb + 2KOH + 2H2O → K2[Pb(OH)4] + H2 ↑
Ion Pb2+ có khả năng tạo phức với một số thuốc thử hữu cơ như Đithizon
Điphênyl Cacbazit; 1-(2-Pyridylazo)-Naphtol; Amoni pyrilodyn đithiocacbamat
(APDC)…, nhưng điển hình là với Đithizon với pH = 8,5 – 9,5 tạp phức đặc

trưng màu đỏ gạch. Còn với EDTA, Pb2+ tạo phức bền ở pH = 10:
Pb2+ + H2Y2- → PbY2- + 2H+

LÊ THỊ HỒNG THÚY

7


Trường ĐH CNTP – Khoa Công nghệ hóa học
1.2. Một số hợp chất quan trọng của chì
1.2.1. Oxit chì
PbO là chất rắn tồn tại dưới hai dạng: PbO-α màu đỏ và PbO-β màu vàng.
PbO tan trong axit và kiềm mạnh, được điều chế bằng cách đốt Pb trong không
khí.
Trong các oxit, PbO2 là quan trọng hơn cả. Nó được dùng làm chất oxy hóa
mạnh. Ngoài PbO2 chì còn có oxit Pb2O3 và Pb3O4. Các oxit Pb2O3 và Pb3O4 đều
chứa Pb(II), Pb(IV), nên là oxit hỗn hợp. Pb 2O3 tồn tại ở hai dạng tinh thể: dạng
lập phương màu vàng – đỏ và dạng đơn là màu đen. Ở nhiệt độ 390 ÷ 420 0C
Pb2O3 mất bớt oxy Pb3O4. Pb2O3 không tan trong nước và tác dụng với dung dịch
kiềm nóng tạo nên PbO2:
Pb2O3 + 2KOH + H2O → K2[Pb(OH)4] + PbO2
Pb3O4 tồn tại ở dạng bột màu da cam, khi phản ứng với dung dịch loãng HNO 3
hay H2SO4:
Pb3O4 + 4HNO3 → 2Pb(NO3)2 + PbO2 + 2H2O
Pb3O4 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + PbO2 + H2O
1.2.2. Hydroxit chì
Một số phản ứng của hydroxit chì:
2NaOH + Pb(OH)2 → Na2[Pb(OH)4]
H2O2 + Pb(OH)2 → 2H2O + PbO2
Pb(OH)2 + 2HCl → 2H2O + PbCl2

2Pb + O2 + 2H2O → 2 Pb(OH)2
1.2.3. Muối của Pb2+
-Tác dụng của axit clohidric HCl và các clorua tan
Axit clohidric HCl và các muối clorua tan tạo được với Pb 2+ một kết tủa trắng
chì clorua PbCl2 ít tan trong nước lạnh (7,54g/l ở 25 0 C) nhưng tan nhiều trong
nước nóng (35,9 g/l ở 1000C). Sau khi kết tủa chì clorua nếu pha lại phải đun cho
tan hết kết tủa rồi làm lạnh dung dịch chì clorua nóng thì ta thu được những tinh

LÊ THỊ HỒNG THÚY

8


Trường ĐH CNTP – Khoa Công nghệ hóa học
thể chì clorua hình kim dễ nhận. Chì clorua tan được mtrong axut clohidric,natri
clorua, kali clorua đặc tạo thành ion phức:
PbCl2 + 2Cl- → [PbCl4]2Khi pha loãng phức này kết tủa PbCl2 lại tách ra
-Tác dụng của Kaliodua KI: Kaliodua làm kết tủa được chì
Pb2+ + 2I- → PbI2↓
PbI2 + 2I- →[ PbI4]3Chì clorua tan nhiều trong nước sôi và dễ tan trong dung dịch axit acetic nóng
-Tác dụng của axit sunfuric H2SO4 và các sunfat khác: Các ion SO42- tạo được
với Pb2+ một kết tủa tinh thể màu trắng:
Pb2+ + SO42- → PbSO4↓
-Chì sunfat ít tan trong nước và trong các axit nhưng tan trong H 2SO4 đặc tạo
thành muối sunfat axit:
PbSO4 + H2SO4 → Pb(HSO4)2
-Chì sunfat cũng tan được trong các dung dịch nóng của aminoaxetat hoặc
aminotactrat:
PbSO4 + 4CH3COONH4 → (NH4)2[Pb(CH3COO)4] + (NH4)2SO4
-Và trong dung dịch kiềm. Tác dụng với kalicromat hay kalibicromat K2Cr2O7.

Pb2+ + CrO42- → PbCrO4↓
2Pb2+ + Cr2O72- + H2O → 2PbCrO4↓ + 2H+
-Chì cromat không tan trong axit acetic 2N nhưng tan trong axit nitric 3N, dễ tan
trong kiềm (khác với BaSO4)
2PbCrO4 + 2H+ → 2Pb2+ + Cr2O72- + H2O
PbCrO4 + 4OH- → PbO22- + CrO42- + 2H2O
-Tác dụng của hidro sunfua H2S và các sunfua tan loại thuốc thử này tạo được
với ion Pb2+ một kết tủa chì sunfat màu đen:
Pb2+ +S2- → PbS↓
-Do độ tan chì sunfat rất bé (T=10-17) nên khi cho muối sunfat tan tác dụng với
dung dịch chì trong môi trường kiềm ta vẫn đuoicự kết tủa PbS

LÊ THỊ HỒNG THÚY

9


Trường ĐH CNTP – Khoa Công nghệ hóa học
PbO22- + 2H2O + S2- → PbS↓ + 4OHPhản ứng này dùng để xác định chì khi có mặt Ba2+
-Tác dụng với amoni hidroxit NH4OH: Dung dịch NH4 tác dụng với Pb2+ tạo
được kết tủa chì hidroxit
2NH4OH + Pb2+ → Pb(OH)2 + 2NH4+

LÊ THỊ HỒNG THÚY

10


Trường ĐH CNTP – Khoa Công nghệ hóa học

CHƯƠNG 2: TÁC ĐỘNG CỦA KIM LOẠI CHÌ ĐỐI VỚI CON
NGƯỜI VÀ MÔI TRƯỜNG
2.1. Ứng dụng của kim loại chì [5]
- Chì là thành phần chính tạo nên pin, ắc quy chì – axit, hợp kim. Hợp chất
hữu cơ Pb(CH3)4; Pb(C2H5)4 được sử dụng khá lớn làm chất phụ gia cho
xăng và dầu bôi trơn, mặc dù xu hướng hiện nay là hạn chế và loại bỏ.
- Chì được sử dụng như chất nhuộm trắng trong sơn.
- Chì sử dụng như thành phần màu trong tráng men đặc biệt là tạo màu đỏ
và vàng.
- Chì dùng làm các tấm ngăn để chống phóng xạ hạt nhân.
- Chì thường được sử dụng trong nhựa PVC.
2.2. Vai trò sinh học của chì đối với con người và sinh vật [5]
Chì là nguyên tố phổ biến trong vỏ trái đất. Trong tự nhiên tồn tại các loại quặng
galenit (PbS), cesurit (PbCO3) và anglesit (PbSO4).
Trong môi trường nước, tính năng của hợp chất chì được xác định chủ yếu thông
qua độ tan của nó. Độ tan của chì phụ thuộc và pH, pH tăng thì độ tan giảm và
phụ thuộc vào các yếu tố khác như độ tan của muối (hàm lượng ion khác nhau)
của nước, điều kiện oxy hóa khử. Chì trong nước có nguồn gốc tự nhiên chiếm
tỷ lệ khiêm tốn, chủ yếu là từ đường ống dẫn các thiết bị tiếp xúc có chứa chì.
Trong khí quyển, chì tương đối giàu hơn so với kim loại nặng khác. Nguồn
chính của chì phân tán trong không khí là do sự đốt cháy các nhiên liệu, dung
hợp chất của chì là tang tỷ số octan thêm vào với dạng Pb(CH 3)4 và Pb(C2H5)4.
Cùng với các chất gây ô nhiễm khác, chì được loại khỏi khí quyển do quá trình
sa lắng khô và ướt. Kết quả là bụi thành phố và đất ngày càng giàu chì với nồng
độ điển hình cỡ vào khoảng 1000 ÷ 4000 mg/kg.
Tác dụng sinh hóa của chì chủ yếu là tác động của nó tới sự tổng hợp máu dẫn
đến phá vỡ hồng cầu. Chì ức chế một số enzyme quan trọng của quá trình tổng
hợp máu do sự tích lũy các hợp chất trung gian của quá trình trao đổi chất. Hợp
chất trung gian là delta – amino levunilicaxit (ALA – dehyratase). Một pha quan
LÊ THỊ HỒNG THÚY

11


Trường ĐH CNTP – Khoa Công nghệ hóa học
trọng của tổng hợp máu là sự chuyển hóa delta – amino levunilicaxit thành
porphobilinogen. Chì ức chế ALA – dehyratase enzym, do đó giai đoạn tiếp theo
tạo thành porphobilinogen không thể xảy ra. Kết quả là phá hủy quá trình tổng
hợp hemoglobin cũng như các sắc tố hô hấp khác cần thiết trong máu như
cytochromes.
Cuối cùng chì cản trở việc sử dụng oxy và glucoza để sản sinh năng lượng trong
quá trình sống. Sự cản trở này có thể tìm thấy khi nồng độ cồn trong máu nằm
khoảng 0,3 ppm. Ở các nồng độ cao hơn (>0,3 ppm) có thể gây hiện tượng thiếu
máu (thiếu hemoglobin), nếu hàm lượng chì trong máu nằm khoảng 0,5 – 0,8
ppm gây ra sự rối loạn chức năng của thận và phá hủy não.
Dạng tồn tại của chì trong nước là dạng có hóa trị II, có nồng độ 0,1 mg/lít nó
kìm hãm các hợp chất oxy hóa vi sinh, các hợp chất hữu cơ và đầu độc các vi
sinh vật bậc thấp trong nước, còn với nồng độ đạt tới 0,5 mg/lít thì kìm hãm quá
trình oxy hóa amoniac thành nitrat cũng như phần lớn các kim loại nặng, chì
được tích tụ lại trong cơ thể thực vật sống trong nước. Với các loại thực vật bậc
cao hệ số làm giàu có thể lên đến 100 lần và ở loại béo có thể đạt tới trên 46
nghìn lần. Các vi sinh vật bật thấp bị ảnh hưởng xấu ngay cả ở nồng độ 1 – 30
αg/lít.
Đối với người, xương là nơi tàng trữ tích tụ chì của cơ thể. Sau đó phần chì này
có thể tương tác cùng với photphat trong xương và thể hiện tính độc hại khi
truyền vào các mô mềm của cơ thể. Chì nhiễm vào cơ thể qua da, dường tiêu
hóa, hô hấp. Người bị nhiễm độc chì sẽ mắc một số bệnh như thiếu máu, đau
đầu, sưng khớp, chóng mặt,..
Chính vì tác hại nguy hiểm của chì đối với con người vì vậy nên các nước trên
thế giới đều có quy định chặt chẽ về hàm lượng chì tối đa cho phép có trong

nước không vượt quá 0,01 mg/lít (QCVN 09 : 2008/BTNMT).
2.3. Tác hại ô nhiễm đối với con người [5]
Nguồn nước bị ô nhiễm các kim loại nặng, đặc biệt là Chì (Pb) có ảnh hưởng rất
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 và thậm chí tử vong nếu không được cứu chữa kịp thời.
LÊ THỊ HỒNG THÚY

12


Trường ĐH CNTP – Khoa Công nghệ hóa học
Chúng ta cùng phân tích một số tác hại không thể không kể đến của chì đối với
sức khỏe:
1.
Đối với trẻ em có mức hấp thụ chì cao gấp 3-4 lần người lớn. Chì tích tụ ở
xương, cản trở chuyển hóa Canxi bằng cách kìm hãm sự chuyển hóa vitamin D,
gây độc cả cơ quan thần kinh trung ương lẫn thần kinh ngoại biên. Đặc biệt, Chì
gây tác động mãn tính tới phát triển trí tuệ. Ngộ độc Chì còn gây ra biến chứng
viêm não ở trẻ em.
2.
Chì tác động lên hệ thống enzyme vận chuyển hiđro gây nên một số rối
loạn cơ thể, trong đó chủ yếu là rối loạn bộ phận tạo huyết (tủy xương). Tùy
theo mức độ nhiễm độc có thể gây ra những tai biến, nếu nặng có thể gây tử
vong.
3.
Với những phụ nữ có thai thường xuyên tiếp xúc với chì khả năng sẩy thai
hoặc thai nhi chết sau khi sinh là rất lớn
4.
Chì có tác dụng rất độc hại cho cơ thể con người và có thể gây ra một số

bệnh kinh niên, mãn tính, ví dụ như bệnh thận hay bệnh thần kinh

Chì là nguyên tố tồn tại trong tự nhiên và có những công dụng nhất định trong
đời sống, nhưng đối với con người thì chì có những tác hại và gây ảnh hưởng
đến sức khỏe.

LÊ THỊ HỒNG THÚY

13


Trường ĐH CNTP – Khoa Công nghệ hóa học
2.4. Tiêu chuẩn Việt nam về chất lượng nước ngầm [6]
Giá trị giới hạn của các thông số chất lượng nước ngầm được quy định tại bảng
sau đây:
Bảng 2.1. Tiêu chuẩn Việt Nam về chất lượng nước ngầm
TT

Thông số

Đơn vị

Giá trị giới hạn

1

pH

-

5,5 – 8,5

2

Độ cứng (tính theo CaCO3)

mg/l

500

3

Chất rắn tổng số

mg/l

1500

4

COD (KMnO4)

mg/l

4

5

Amoni (tính theo N)

mg/l

0,1

6

Clorua (Cl-)

mg/l

250

7

Florua (F-)

mg/l

1,0

8

Nitrit (NO2 ) (tính theo N)

-

mg/l

1,0

9

Nitrat (NO3 ) (tính theo N)

-

mg/l

15

10

Sunfat (SO42-)

mg/l

400

11

Xianua (CN-)

mg/l

0,01

12

Phenol

mg/l

0,001

13

Asen (As)

mg/l

0,05

14

Cadimi (Cd)

mg/l

0,005

15

Chì (Pb)

mg/l

0,01

16

Ctom VI (Cr6+)

mg/l

0,05

17

Đồng (Cu)

mg/l

1,0

18

Kẽm (Zn)

mg/l

3,0

19

Mangan (Mn)

mg/l

0,5

20

Thủy ngân (Hg)

mg/l

0,001

21

Sắt (Fe)

mg/l

5,0

22

Selen (Se)

mg/l

0,01

23

Tổng hoạt độ phóng xạ α

Bq/l

0,1

LÊ THỊ HỒNG THÚY

14


Trường ĐH CNTP – Khoa Công nghệ hóa học
24

Tổng hoạt độ phóng xạ β

Bq/l

1,0

25

E – Coli

MPN/100ml

Không phát hiện
thấy

26

Coliform

MPN/100ml

3

LÊ THỊ HỒNG THÚY

15


Trường ĐH CNTP – Khoa Công nghệ hóa học

CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHÌ
3.1.Phương pháp hóa học [3]
3.1.1. Phương pháp chuẩn độ Complexon
Khi chọn chất chỉ thị cho sự chuẩn độ một ion kim loại nào đó ban82ng phương
pháp Complexon người ta phải chọn pH thích hợp để phản ứng tạo phức
Complexon kim loại xảy ra hoàn toàn. Chất chỉ thị tự do và phức của nó với ion
kim loại có màu khác nhau và sự đổi màu của chất chỉ thị xảy ra gần điểm tương
đương để đảm bảo tính chính xác của phép phân tích. Sau dây là một số phương
pháp xác định Pb bằng phương pháp Complexon (dùng EDTA).
3.1.1.1. Xác định trực tiếp Pb với chỉ thị Eriochcrom đen T
Hàm lượng Pb trong mẫu phân tích khoảng 20 mg Pb trong 100 ml thì người ta
dùng 5 ml dung dịch tactrat (1 : 4 ) hoặc trietranolamin (TEA) để làm tạo phức
che các ion kim loại gây cản trở cho phép xác định Pb. Sau đó, trung hòa một
lượng tương đương dung dịch NaOH. Trong một số trường hợp cụ thêm các chất
che nh7 KCN. Sau đó thêm 2 ml dung dịch đệm pH = 10 và chất chỉ thị
Eriochcrom đen T, tiến hành chuẩn độ đến khi dung dịch chuyển màu đỏ sang
xanh.
3.1.1.2. Xác định trực tiếp Pb với chỉ thị xilenol da cam
Trong hàm lượng phân tích thượng không quá 50 mg Pb trong 100 ml, nếu cần
thiết trung hòa dung dịch bằng NaOH đến pH = 2 ÷ 3, sau đó thêm lượng thích

hợp dung dịch đệm axetat, lúc đó pH của dung dịch cần phải bằng 5, thêm chất
chỉ thị và chuẩn độ bằng dung dịch (EDTA) từ màu tím sang màu vàng hoàn
toàn.
3.1.1.3. Xác định trực tiếp Pb với chỉ thị pyrogatlol đỏ
Xác định Pb bằng phương pháp chuẩn độ trực tiếp với EDTA người ta dùng chất
chỉ thị pyrogatlol đỏ trong môi trường axit yếu. Phép chuẩn độ kết thúc khi dung
dịch chỉ thị màu tím sang màu đỏ sáng. Nếu cần thiết phải sử dụng chất che
thích hợp.
LÊ THỊ HỒNG THÚY

16


Trường ĐH CNTP – Khoa Công nghệ hóa học
3.1.1.4. Xác định Pb theo phương pháp thế
Dung dịch phân tích không quá 30 mg Pb trong 100 ml, thêm một lượng thích
hợp MgY2- trung hòa bằng NaOH. Nếu cần thiết thì thêm chất che KCN, thêm
dung dịch đệm pH = 10 và tiến hành chuẩn độ EDTA đến khi dung dịch chuyển
từ đỏ sang xanh.
3.1.2. Phương pháp thể tích
3.1.2.1. Phương pháp iot
Dùng dung dịch K2Cr2O7 với lượng dư cho tác dụng với Pb tạo ra PbCrO 4, còn
lại cho tác dụng với dung dịch KI trong môi trường axit, chuẩn độ I 2 giải phóng
ra bằng dung dịch Na2S2O3 từ đó tính lượng chì trong mẫu phân tích.
3.1.2.2. Phương pháp đo màu
Phương pháp này dựa vào phản ứng tạo thành chì sunfua (PbS) màu xám đục,
đem so sánh với các ống đựng dung dịch PbS tiêu chuẩn đã biết từ nồng độ. Từ
đó suy ra nồng độ chì trong mẫu phân tích.
Phương pháp này đơn giản nhưng chỉ dung trong những trường hợp có nồng độ
tương đối lớn, dễ mắc phải sai số lớn.

3.2. Phương pháp phân tích công cụ
3.2.1. Các phương pháp điện hóa
3.2.1.1. Phương pháp cực phổ cổ điển [1]
Nguyên tắc: Đo cường độ dòng trong quá trình điện phân:
Cường độ dòng phụ thuộc vào:
-Nồng độ chất điện ly (bị điện phân) trong dung dịch
-Thế điện cực
 Tiến hành điện phân và đo cường độ dòng của 1 dãy dung dịch chuẩn.
Dựa vào đồ thị cường độ dòng – nồng độ => xác định được nồng độ chất
cần định phân có trong dung dịch => Phương pháp này gọi là phương
pháp cực phổ.

LÊ THỊ HỒNG THÚY

17


Trường ĐH CNTP – Khoa Công nghệ hóa học
 Phương pháp cực phổ thường sử dụng điện cực giọt Hg
3.2.1.2. Phương pháp Vôn-Ampe hòa tan [1]
Nguyên tắc: Đo cường độ dòng trong quá trình điện phân:
Cường độ dòng phụ thuộc vào:
-Nồng độ chất điện ly (bị điện phân) trong dung dịch
-Thế điện cực
Dựa vào đồ thị cường độ dòng – nồng độ => theo dõi được sự biến thiên cường
độ dòng so với sự thay đổi nồng độ chất trong phản ứng hóa học hoặc phản ứng
điện hóa. Ứng dụng trong quá trình chuẩn độ => gọi là phương pháp chuẩn độ
ampe.
Phương pháp Volt – Ampere (VA) thuộc nhóm các phương pháp phân tích dựa
vào việc nghiên cứu đường cong Volt – Ampere (đường cong phân cực, đường

cong I – E) trong chế độ dừng hoặc không dừng.
3.2.2. Phương pháp phổ
3.2.2.1 Phương pháp phân tích trắc quang [3]
Phương pháp phân tích trắc quang là nhóm các phương pháp phân tích quang
học. Phương pháp này dựa vào việc chuyển chất phân tích thành những hợp chất
có khả năng hấp thụ ánh sáng và đo độ hấp thụ năng lượng ánh sáng để suy ra
lượng chất cần phân tích.
Pb(II) là cation kim loại có khả năng tạo được phức màu với nhiều thuốc thử
hữu cơ khác nhau. Vì vậy có thể áp dụng phương pháp trắc quang với đithizon
là phương pháp truyền thống và phổ biến bởi tính ưu việt của nó.
Phép phân tích trắc quang gắn liền với các hợp chất màu, dùng màu sắc để phân
tích đối tượng nghiên cứu và được tiến hành theo các bước sau:
-

Lấy các đối tượng nghiên cứu vào dung dịch.
Tạo hợp chất màu với các thuốc thử hữu cơ thích hợp.
Đo mật độ quang (xác định cường độ màu chất nghiên cưu).
So sánh cường độ màu (hoặc độ hấp thụ quang) của dung dịch nghiên cứu
với dung dịch chuẩn.

LÊ THỊ HỒNG THÚY

18


Trường ĐH CNTP – Khoa Công nghệ hóa học
3.2.2.2. Phương pháp chiết trắc quang [3]
Phương pháp triết trắc quang cho phép ta nâng cao độ chọn lọc, độ nhạy và cô
đặc nguyên tố. Trong khi không phải là nguyên tố đều được chiết ở các điều
kiện khác nhau, do đó khi chiết sẽ loại bỏ bớt các yếu tố cản trở, do vậy tăng đọ

chọn lọc cho phép phân tích
Khi chiết thường từ một thể tích lớn pha nước, phức màu được chuyển vào một
thể tích nhỏ dung môi hữu cơ, do vậy ở đây vừa cô đặc vừa tăng đọ nhạy của
phép phân tích trắc quang. Ngoài ra pha hữu cơ vừa có hằng số điện môi và độ
phân cực nhỏ hơn đáng kể so với pha nước, do vậy phức bền hơn, việc chuyển
ion được xác định. Thông thường phức chiết được vaò dung môi hữu cơ có hệ
số hấp thụ phân tử gam lớn hơn đáng kể so với đại lượng này trong pha nước
Trong tự nhiên pha nước để có thể áp dụng một phức trong hữu cơ và phép xác
định chiết – trắc quang ta cần nghiên cứu các điều kiện tối ưu về bước sóng, thời
gian, pH, nhiệt độ, nồng độ, thuốc thử và ion kim loại, khoảng nồng độ tuân
theo định luật Beer, ion cản, dòng chuẩn để xác định dòng nhân tạo và mẫu thật.
Các bước tiến hành tương tự trong pha nước. Trong phép chiết trắc quang thì
chọn dung môi chiết (hoặc dung môi hỗn hợp) có ý nghĩa quyết định.
3.2.2.3. Phương pháp phổ phát xạ [2]
Phép đo phổ phát xạ nguyên tử là một phương pháp phân tích vật lý dựa trên
tính chất phát xạ của nguyên tử ở trạng thái hơi để xác định thành phần hóa học
của các nguyên tố, các chất trong mẫu phân tích. Vì vậy nó còn có tên là phân
tích quang phổ hóa học. Phương pháp này được sử dụng để phân tích định tính
và định lượng các nguyên tố hóa học, chủ yếu là các kim loại trong đối tượng
mẫu khác nhau, như địa chất, hóa học, luyện kim, hóa dầu, nông nghiệp, thực
phẩm, y dược, môi trường… thuộc các loại mẫu rắn, mẫu dung dịch, mẫu bột,
mẫu quặng, mẫu khí. Tuy phân tích nhiều đối tượng, nhưng thực chất là xác
định các kim loại là chính, nghĩa là các nguyên tố có phổ phát xạ nhạy khi được
kích thích bằng một nguồn năng lượng thích hợp. Vì vậy, đối tượng chính của
phương pháp phân tích dựa theo phép đo phổ phát xạ của nguyên tử là các kim
loại nồng độ nhỏ trong các loại mẫu khác nhau.

LÊ THỊ HỒNG THÚY

19

Trường ĐH CNTP – Khoa Công nghệ hóa học
3.2.2.4. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử [2]
Phương pháp phân tích dựa trên cơ sở đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên
tố được gọi là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (phép đo AAS).
Máy AAS có thể phân tích các chỉ tiêu trong mẫu có nồng độ từ ppb - ppm. Mẫu
phải được vô cơ hóa thành dung dịch rồi phun vào hệ thống nguyên tử hóa mẫu
của máy AAS. Khi cần phân tích nguyên tố nào thì ta gắn đèn cathode lõm của
nguyên tố đó. Một dãy dung dịch chuẩn của nguyên tố cần đo đã biết chính xác
nồng độ được đo song song. Từ các số liệu đo được ta sẽ tính được nồng độ của
nguyên tố cần đo có trong dung dịch mẫu đem phân tích.

Hình 3.1: Hệ thống máy hấp thu nguyên tử AAS của hãng Varian

CHƯƠNG 4: CHỌN PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
Thông qua tổng quan về các phương pháp xác định lượng Pb, trong nước chúng
ta thấy khá nhiều phương pháp. Tuy nhiên việc nghiên cứu phải xuất phát từ yêu
cầu của việc phân tích và điều kiện thực nghiệm để chọn được phương pháp hợp
lí và đáp ứng được yêu cầu đề ra.

LÊ THỊ HỒNG THÚY

20


Trường ĐH CNTP – Khoa Công nghệ hóa học
Phương pháp chuẩn độ khá đơn giản, không đòi hỏi những thiết bị đắt tiền, song
phương pháp này có độ nhạy, độ chọn lọc không cao. Do đó phép phân tích mắc
phải sai số lớn đặc biệt khi phân tích các chất có hàm lượng ở dạng vết.

Phương pháp cực phổ là phương pháp Vôn – Ampe hòa tan có khả năng xác
định hỗn hợp các kim loại chứa trong các mẫu với hàm lượng khoảng 0,001%
với độ chính xác cao. Nhưng phương pháp này cũng khó khăn do hoàn cảnh
trang thiết bị thí nghiệm chưa đáp ứng.
Phương pháp phân tích trắc quang đặc biệt là chiết trắc quang cũng có độ chính
xác và chọn lọc cao nếu chúng ta biết quan tâm đến các điều kiện, độ tinh khiết
của thuốc thử, khả năng che các ion cản trở, biết làm giàu hàm lượng chất phân
tích theo một kỹ thuật thích hợp.
Hiện nay, phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử và phương pháp cực phổ
đang được sử dụng rộng rãi và chúng đáp ứng được yêu cầu của kết quả phân
tích đặt ra. Vì thế, người phân tích phải biết chọn được phương pháp phù hợp
tùy theo điều kiện và khả năng đáp ứng của nhu cầu.
Vì vậy, phương pháp phân tích trắc quang bằng kỹ thuật đường chuẩn là phương
pháp em sẽ trình bày dưới đây.
4.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp phân tích trắc quang
Phương pháp này dựa vào việc chuyển chất cần phân tích thành một hợp chất
màu có khả năng hấp thụ ánh sáng và đo độ hấp thụ ánh sáng để suy ra lượng
chất cần nghiên cứu trong dung dịch.
Xét sự suy yếu cường độ dòng sáng đơn sắc khi đi qua dung dịch màu có chiều
dài l (cm). Hai nhà bác học Bouguer và Lambert bằng thực nghiệm tính toán đã
đưa ra được công thức:
I0 = I1. 10-kl (1)
Trong đó:
I0: cường độ dòng sáng sau khi đi qua khỏi lớp dung dịch màu có chiều dài l
( cường độ sáng bị hấp thụ).
I1: cường độ dòng sáng tới.
LÊ THỊ HỒNG THÚY

21

Trường ĐH CNTP – Khoa Công nghệ hóa học
l: bề sày lớp dung dịch.
k: hệ số đặc trưng cho sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch và chỉ phụ thuộc vào
tính chất của dung dịch ấy.
Đây là biểu thức của định luật Bouguer – Lambert:
Từ (1) suy ra:



(2)

Đặt D =

= kl

Người ta gọi D là mật độ quang của dung dịch (có thể ký hiệu là A), như vậy nội
dung của định luật Bouguer – Lambert được phát biểu: “Lượng tương đối của
dòng bị hấp thụ bởi môi trường mà nó đi qua thì không phụ thuộc vào cường độ
ánh sáng tới. Mỗi một lớp bề dày dung dịch như nhau sẽ hấp thụ một cường độ
ánh sáng đơn sắc như nhau”.
Năm 1852, nhà bác học Beer đã thiết lập được định luật sự phụ thuộc ánh sáng
bị hấp thụ vào nồng độ của dung dịch chất màu.
Nội dung của định luật: Độ hấp thụ ánh sáng của dung dịch màu, mật độ quang
tỷ lệ bậc nhất với nồng độ của dung dịch màu và có biểu thức:
lg

= K’C (3)

Trong đó:

C: nồng độ dung dịch màu.
K’: ý nghĩa như K.
Từ hai định luật Bouguer – Lambert và Beer, các nhà bác học đã đưa ra định
luật hợp nhất Bouguer – Lambert và Beer: Sự giảm cường độ dòng sáng khi đi
qua dung dịch phụ thuộc vào nồng độ và bề dày lớp dung dịch.
LÊ THỊ HỒNG THÚY

22


Trường ĐH CNTP – Khoa Công nghệ hóa học
Biểu thức định luật:
D =  . l . C (4)
Với là hệ số hấp thụ phân tử gam phụ thuộc vào bản chất của dung dịch màu.
Định luật Bouguer – Lambert – Beer là định luật làm cơ sở cho phương pháp
phân tích trắc quang và biểu thức (4) thường được sử dụng để tính toán kết quả
phân tích trắc quang.
Như vậy phép phân tích trắc quang gắn liền với các hợp chất màu, dùng màu sắc
để phân tích đối tượng nghiên cứu và được tiến hành theo các bước sau:
-

Lấy các đối tượng nghiên cứu vào dung dịch.
Tạo hợp chất màu với các thuốc thử hữu cơ thích hợp.
Đo mật độ quang (xác định cường độ màu chất nghiên cưu).
So sánh cường độ màu (hoặc độ hấp thụ quang) của dung dịch nghiên cứu
với dung dịch chuẩn.

Vì giá trị mất độ quang phụ thuộc vào nồng độ và bề dày của lớp dung dịch nên
khi thực hiện phương pháp trắc quang để xác định Pb sẽ liên quan đến các yếu
tố sau:

• Cuvet:
- Chọn lọc cuvet không tan được trong dung dịch cần đo (tức dung môi
phải phủ hợp).
- Các đặt cuvet: mỗi lần thay dung dịch để đo mật độ quang cần theo dõi
chính xác để đặt cuvet ở đúng vị trí như những lần đo trước.
- Sử dụng: Mỗi lần thay dung dịch trước khi đem vào máy đothật cẩn thận
lau khô, sạch mặt ngoài của thành cuvet và lượng dung dịch màu mỗi lần
lấy đo là tuần hoàn như nhau và bằng khoảng 3/2 chiều cao cuvet.
4.2. Phương pháp phân tích trắc quang bằng kỹ thuật đường chuẩn
Phương pháp đường chuẩn là phương pháp được dùng trong phân tích, hàng loạt
mẫu cho phép phân tích, tính toán, kết quả nhanh.
Nội dung phương pháp: Pha chế 1 dãy dung dịch chuẩn có nồng độ chất nghiên
cứu tăng dần, còn lượng thuốc thử, axit và các điều kiện hóa chất khác đều như
LÊ THỊ HỒNG THÚY

23


Trường ĐH CNTP – Khoa Công nghệ hóa học
nhau. Đo mật độ quang của dãy dung dịch và lập đồ thị D = f(C) gọi là đường
chuẩn. Khi sử dụng dung dịch so sánh là dung dịch trắng chứa tất cả các cấu tử
trong dung dịch chuẩn trừ cấu tử cần xác định. Để lượng chất xác định có trong
dung dịch phân tích ta pha chế các dung dịch cần phân tích trong điều kiện
giống nhau về đường chuẩn rồi đo mật độ quang Dx.
Dùng đồ thị chuẩn tính được các giá trị C x, phương pháp này có ưu điểm là xác
định được hàng loạt chất cần phân tích, máy đo chính xác thì kết quả càng tin
cậy. Song để dùng được phương pháp này, sự hấp thụ ánh sáng của các dung
dịch màu phải tuân theo định luật hấp thụ ánh sáng Bounge – Lamber – Beer tức
là có sự tuyến tính giữa D và C.
Hàm lượng chất nghiên cứu được xác định theo công thức:

(mg/mL)

(5)

Trong đó:
C: Hàm lượng kim loại tính theo đường chuẩn (mg).
V: Thể tích mẫu nước phân tích (mL).
Để xây dựng quy trình thực nghiệm xác định Pb
- Xây dựng đường chuẩn.
- Đo mật độ quang của dung dịch màu đó trên máy ở bước sóng từ 410 ÷ 710
nm. Từ đó suy ra nồng độ chì
Ứng dụng cho việc xác định chì trong nước ngầm. Trong trường hợp này, muốn
xác định Pb trước hết dùng NH 2OH để khử các chất không cần thiết vì NH 2OH
là chất khử mạnh trong môi trường kiềm.
Trong mẫu nước đem phân tích có thể có các ion khác như Hg 2+; Zn2+; Fe2+;
Cu2+; Ag+. Trong đó sẽ có các cation như Cu2+; Hg2+; Zn2+; Sn2+;…. Sẽ gây cản
trở cho việc xác định Pb bằng phương pháp trắc quang. Vì vậy khi thực hiện
nên sử dụng chất che KCN làm thuốc thử đithizon và dung môi là CCl 4 bởi
chúng có khả năng tạo phức màu với đithizon tương đồng với chì đithizonat.

LÊ THỊ HỒNG THÚY

24


Trường ĐH CNTP – Khoa Công nghệ hóa học

LÊ THỊ HỒNG THÚY

25