BÁO CÁO PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG

Thực tập phân tích môi trường

Bài 3: Xác định chất tẩy rửa trong nước bằng phương pháp
chiết - trắc quang với thuốc thử xanh metylen.
I. Tóm tắt lý thuyết, nguyên tắc và phương pháp xác định
I.1 Lý thuyết cơ bản
 Chất tẩy rửa tổng hợp là chất dùng trong sinh hoạt hằng ngày để làm sạch bề
mặt vật chất, thường là chất làm bằng nguyên liệu tổng hợp – chủ yếu được
sản xuất bằng phế thải dầu mỏ nên giá thành rẻ, được ưa chuộng rộng rãi.
Thành phần thực sự có tác dụng khử chất bẩn là một chất gọi là ‘chất hoạt
động bề mặt’.
 Ưu điểm vượt trội để chất tẩy rửa tổng hợp được ưa chuộng hơn so với xà
phòng là tính hòa tan mạnh trong nước kể cả với các ion kim loại, không tạo
kết lắng hay cặn bám trên vật dụng hay thành chậu thau. Do trong chất tẩy
rửa tổng hợp có gốc –SO3 dễ tạo phức tan trong nước nên dễ dàng rửa trôi.
 Tuy nhiên theo nghiên cứu từ những năm 1947 cho thấy chất tẩy rửa như
một tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước. Chỉ 1µg chất tẩy rửa/mL (1ppm) sẽ
tạo bọt ở sông suối nên dung sai được đặt ở 0,5 ppm.
 Có 2 dạng chất tẩy rửa: ABS và LAS
+ ABS là chất tẩy rửa dạng cũ, chứa

HO3S-C6H4-CH2-CH(CH3)- CH2-CH(CH3)- CH2-CH(CH3)-CH(CH3)2
(alkylbenzen sulphonat)
có mạch cacbon phân nhánh cao, các vi khuẩn không thể làm thoái biến
(phân hủy) sinh học nó hoàn toàn.
+ LAS được các nhà hóa học làm ra, tính chất tẩy rửa tương tự, tuy nhiên
mạch cacbon không còn phân nhánh, có khả năng thoái biến sinh học,
HO3S-C6H4-(CH2)11CH3
CTHH:

I.2 Mục đích thí nghiệm

GVHD: Nguyễn Thị Cúc

1


Thực tập phân tích môi trường

Xác định hàm lượng (nồng độ) chất tẩy rửa trong mẫu nước lấy từ nhiều nguồn
khác nhau. Từ đó xác định mức độ ô nhiễm của nguồn nước khảo sát để đưa
ra giải pháp xử lý.
I.3 Phương pháp xác định
 Phương pháp chuẩn để xác định các chất tẩy rửa trong nước là chiết - trắc
quang sau khi lên màu với thuốc thử xanh metylen.
 Ưu điểm: Phương pháp dễ làm, dễ nhận biết kết quả, dụng cụ thiết bị đơn giản,
độ nhạy cao ( xác định được dưới 0,1 ppm chất tẩy rửa).
 Về phản ứng, xanh metylen sẽ phản ứng với nhân benzene trong chất tẩy rửa
tạo thành liên hợp màu xanh, tan trong chloroform.

C16H18ClN3S + HO3S-C6H4-(CH2)11CH3  Complex xanh (1:1)
(xanh metylen ) (LAS)
 Chú ý về màu trong dung dịch sau phản ứng (sự tồn tại của các tạp chất):
 Nếu dung dịch có chứa các sulphat, sulphonat, carbocylat, photphat hữu cơ
và các phenol  cường độ màu của dung dịch tăng lên.
 Các amin lại làm giảm cường độ màu của phức do có sự cạnh tranh với
xanh metylen.
 Các ion vô cơ như Cl-, NO3-… lại không gây cản trở.
I.4 Nguyên tắc
 Về phương pháp chiết
 Chiết là quá trình chuyển chất tan từ pha này sang pha khác dựa trên tính tan

khác nhau của của chất đó trong 2 pha sử dụng trong quá trình chiết. Các
pha được sử dụng chủ yếu là pha nước và pha hữu cơ.
 Trong bài:
- Chiết để làm giàu mẫu- tức là làm tăng nồng độ chất tẩy rửa trong
nước, làm giảm tạp chất trong mẫu gây ảnh hưởng màu, để tạo màu và đo
quang chính xác hơn.
- Quá trình chiết thực hiện chiết từ pha nước sang pha hữu cơ. Vì pha hữu
cơ mà mẫu tan ít hòa tan các tạp chất, không bị lẫn các chất khác gây nên
sai số lúc thí nghiệm.
- Nếu không chiết sẽ không đo quang được do: nồng độ chất sẽ không chính
xác; lẫn tạp chất gây sai màu; tuy mẫu ở pha nào cũng có thể tạo phức được

GVHD: Nguyễn Thị Cúc

2


Thực tập phân tích môi trường

tuy nhiên dung dịch em đo sẽ không đồng nhất dẫn đến kết quả sai lệch
nhiều.
 Về phương pháp trắc quang so màu
 Phương pháp này dựa trên nguyên tắc đo sự hấp thụ của vùng bức xạ khả
kiến. Tức là chất cần xác định phải có khả năng hấp thụ bức xạ điện từ trong
vùng khả kiến, vì thế nên chất cần xác định X cần phải có màu.
- Nếu bản thân chất cần xác định có màu thì ta có thể đo ngay độ hấp thụ
bức xạ rồi xác định nồng độ hay hàm lượng của chất.
- Nếu bản thân chất cần xác định có màu thì ta có thể đo ngay độ hấp thụ
bức xạ rồi xác định nồng độ hay hàm lượng của chất.
- Nếu chất cần xác định không có màu, ta phải thực hiện phản ứng hóa học

(phản ứng oxy hóa khử hay phản ứng tạo phức) với điều kiện thích hợp
để chuyển chất từ không màu thành có màu và có khả năng hấp thụ bức
xạ khả kiến.
* Với dung dich cần xác định nồng độ chất tẩy rửa là dung dịch không màu
ta phải thực hiện phản ứng tạo phức màu (màu xanh) với dung dịch xanh
metylen.
 Dung dịch mang đi phân tích phải là dung dich đồng nhất (là chất cùng phapha lỏng, không chứa các chất lơ lửng, không tách lớp và không có bọt khí)
để đem đi đo bằng máy phân tích quang.
 Khi ánh sáng của máy trắc quang chiếu qua cuvet chứa mẫu cần phân tích
(trong máy phân tích quang) thì 1 phần năng lượng bị hấp thụ lại, máy đo
được cường độ ánh sáng sau khi hấp thụ là I, cường độ ánh sáng bán đầu là
Io và tính ra giá trị A- độ hấp thụ quang theo định luật Buonguer-LamberBeer.

A  log

I0
  .l.C
I

Chú thích: A: Độ hấp thụ

 Hệ số hấp thụ màu
l: bề dày cuvet (=1)
C: nồng độ chất cần phân tích( theo thể tích)

GVHD: Nguyễn Thị Cúc

3

Thực tập phân tích môi trường

 Về phương pháp xây dựng đường chuẩn (tính nồng độ dung dịch phân tích)
 Quan hệ giữa 1 tính chất vật lý hoặc hóa lý được đo y nào đó của chất cần
định phân với hàm lượng x của nó trong mẫu thường là quan hệ tuyến tính:
y = a +bx
 Bằng phương pháp chiết- trắc quang sau khi lên màu với thuốc thử xanh
metylen ta sẽ xây dựng được đường chuẩn, từ phương trình đường chuẩn ta
xác định được hàm lượng chất tẩy rửa trong mẫu nước phân tích.
 Trong bài này:
- Ta chuẩn bị dãy mẫu chuẩn chứa chất cần xác định với nồng độ tăng dần
(biết rõ nồng độ - ứng với giá trị x).
- Sau đó chuyển dung dịch mẫu chuẩn thành dung dịch mẫu đồng nhất, có
màu và không lẫn tạp chất.
- Điều chỉnh bước sóng thích hợp với màu của mẫu định phân và đo độ hấp
thụ quang A (là tính chất hóa lý - ứng với giá trị y).
- Ta xây dựng được đường chuẩn là mối tương quang giữa độ hấp thụ quang
A và nồng độ của chất C).
 Bằng phương pháp bình phương tối thiểu, có thể xác định giá trị các hệ số
a và b trong quan hệ tuyến tính: y = a + bx theo công thức sau :
n

n
2
i

n

n

 x . y   x . x . y
a=

i 1

i

i 1

i

i 1

n

i

i

i 1

 n 
n. x    xi 
i 1
 i 1 

2

2
i

n

n

n

n. xi . y i   xi . y i
i 1

b=

i 1

n

i 1
2

 n 
n. x    xi 
i 1
 i 1 
2
i

Nếu gọi x* - hàm lượng chất định phân trong mẫu phân tích.
y* - giá trị y đo được ứng với mẫu phân tích trong cùng điều
kiện khi xây dựng đường chuẩn.
Ta có thể tính x* từ phương trình đường chuẩn đã xây dựng:

GVHD: Nguyễn Thị Cúc

=

4


Thực tập phân tích môi trường

II. Tính toán hóa chất – dụng cụ
1. Dung dịch chloroform CHCl3
2. Dung dịch NaH2PO4.2H2O
3. Dung dịch H2SO4 1N
.

=

Đ.

=

.

pha 100mL
.

=

.

.
Đ.

.

.

= . ( )

.

4. Dung dịch H2SO4 6N
=

=

=

.

pha 100mL
=

.

.

=

.

.

=

. ( )

.

Chú ý: Trong bài yêu cầu pha loãng acid H2SO4 1N và 6N từ acid H2SO4 đặc. đầu
tiên ta cho vào bình định mức 100ml 1 phần nước, sau đó cho từ từ acid đặc vào
bình với thể tích yêu cầu (1N- 2.8ml; 6N- 16.8ml) sau đó để nguội bình 1 lúc rồi tiếp
tục cho nước cất vào và định mức đến vạch.
5. Dung dịch NaOH 1N
=

.
Đ.

=

.

pha 100mL
=

.

.

.

.

=

( )

.

6. Dung dịch chỉ thị phenolphthalein
7. Dung dịch xanh metylen (1) 1mg/mL
1mg xanh metylen  1mL
X mg
 100mL
 X=

=

.

= 100 (

pha 100mL

) = 0.1 ( )

8. Dung dịch xanh metylen (2) 0.03mg/mL
pha 100mL
Ta lấy 15ml dung dịch xanh metylen (1) vào bình định mức 0.5L, them khoảng

250mL nước cất , 20ml dung dịch H2SO4 6N, 25g NaH2PO4.2H2O; lắc đều và
định mức đến vạch bằng nước cất.

GVHD: Nguyễn Thị Cúc

5


Thực tập phân tích môi trường

9. Dung dịch chuẩn DBS (1) dodecybenzene sulphonat- H3C(CH2)11C6H5SO3H
có hàm lượng 10ppm (10µg/ml)
pha 1L
10µg DBS  1ml
y
 1000ml
y=

.

= 10 μ = 0.01( )

10.Dung dịch chuẩn DBS (2) có hàm lượng 1ppm
pha 250mL
Lấy 25ml dung dịch chuẩn DBS (1) cho vào bình định mức 250mL và định mức
đến vạch bằng nước cất ta sẽ thu được dung dịch DBS có ham lượng 1ppm.
11. Dụng cụ
- Máy đo quang (photometer)
- Bình định mức 25mL
- Phễu chiết quả lê, dung tích 125mL

- Các pipet có thể tích khác nhau
- Ống bóp, ..
III. Các bước tiến hành và giải thích quá trình xác định hàm lượng CTR
 Trước khi tiến hành thí nghiệm phải thực hiện đồng thời việc pha hóa chất và
sấy khô các bình định mức cùng 1 pipet 5ml (để đảm bảo không lẫn nước khi
lấy hóa chất- CH3Cl, và khi chiết hóa chất từ pha hữu cơ vào bình định mức).
 Lấy lần lượt vào 4 phễu chiết dung dịch chuẩn DBS (2) với các thể tích tương
ứng 2.0; 4.0; 6.0 và 8.0mL có nồng độ là 1ppm, thêm nước cất vào các phễu
chiết đến thể tích 50mL ( nồng độ tương ứng với các thể tích của dãy mẫu
chuẩn sau định mức là 0.04; 0.08; 0.12 và 0.16ppm- µgDBS/ 50mldd).
 Điều chỉnh pH: thêm 3-4 giọt phenolphthalein. Nếu dung dịch trong phễu chiết
không màu , hãy kiềm hóa dung dịch bằng vài giọt NaOH 1N, sau đó làm mất
màu phenolphthalein bằng vài giọt H2SO4 1N. (mục đích để tạo môi trường
trung tính do môi trường trung tính thì phức màu mới bền).
 Chiết lần 1: cho vào phễu chiết 3ml CHCl3, 7.5ml dung dịch xanh metylen (2)
 lúc này xanh metylen phản ứng với chất tẩy rửa (dung dịch)chứa nhân
benzene tạo thành một liên hợp ion màu xanh tan trong dung dịch chloroform
CH3Cl, đây là phản ứng lên màu cho dung dịch.

GVHD: Nguyễn Thị Cúc

6


Thực tập phân tích môi trường

 Sau đó đóng chặt nút, lắc phễu chiết trong 30s để tách pha (chú ý quan sát màu
pha hữu cơ). Nếu xuất hiện nhũ tương cần lắc mạnh phễu chiết hoặc thêm vài
giọt isopropyl ancol (để hoàn tan hoàn toàn các nhũ tương làm tăng hiệu quả
tách pha), trong quá trình lắc lưu ý nên mở nút phễu ra liên tục để khí thoát ra,

tránh tình trạng bật nút ra bất ngờ gây sai lệch kết quả.
 Sau khi đã tách 2 pha xong, mở khóa phễu chiết, cho phần pha hữu cơ vào bình
định mức 100ml đã làm khô ở trên. Do phần hữu cơ nằm dưới nên khi chiết
ra bình định mức nên chú ý vạch phân cách giữ 2 pha, tránh để pha nước lẫn
vào pha hữu cơ.
 Chiết thêm 2 lần nữa bằng cách thêm mỗi lần 3ml dd CH3Cl vào phần pha nước
còn lại trong phễu chiết, gom hết các phần chiết hữu cơ vào bình định mức,
định mức đến vạch bằng CH3Cl và lắc đều. Lúc này nồng độ của dãy mẫu
chuẩn thay đổi thành 0.2; 0.4; 0.6; 0.8ppm (µg DBS/ 10ml dd chiết)
 Sử dụng cuvet thạch anh để đo mật độ quang ( độ hấp thụ quang) của phần chiết
hữu cơ trên máy đo màu ở bước sóng 652nm. Dung dịch so sánh là CH3Cl.
 Đối với mẫu giả định có chứa hàm lượng chất tẩy rửa, ta lấy vào phễu chiết 2ml
dung dịch giả định, định mức đến thể tích 50ml bằng nước cất. sau đó tiến hành
các thao tác tương tự đối với mẫu chuẩn.
IV. Tính toán kết quả thí nghiệm, đánh giá, nhận xét và giải thích
a. Tổng hợp, xử lí số liệu thí nghiệm
Nhóm V-DBS(ml)

C-DBS(ppm)

A mẫu trắng

A mẫu chuẩn

A mẫu GĐ

1

2.00

0.2

0

1.112

0.254

2

4.00

0.4

0

1.360

0.305

3

6.00

0.6

0

1.596

0.310

4

8.00

0.8

0

1.701

0.226

GVHD: Nguyễn Thị Cúc

7


Thực tập phân tích môi trường

b. Phương trình đường chuẩn, xây dựng đường chuẩn
Với dãy mẫu chuẩn trên ta có bảng số liệu sau:
V-DBS (ml)

2.00

4.00

6.00

8.00

C (µg DBS/ml CH3Cl)

0.2

0.4

0.6

0.8

A

1.112

1.360

1.596

1.701

Từ bảng số liệu, ta lập được phương trình đường chuẩn dựa trên phương pháp bình
phương tối thiểu và các công thức tương ứng:
n

n
2
i

n

n

n

 x . y   x . x . y
a

i 1

i

i

i 1

i 1

n

i

n



n. xi2    xi 
i 1

 i 1 

 1.0015

2

n

n. xi . yi   xi . yi

i

i 1

n

i 1

b

i 1
n

n

i 1
2

 0.9415



n. xi2    xi 
i 1
 i 1 

 Ta có phương trình đường chuẩn: A= 1.0015C + 0.9415
 Ta dựng được đường chuẩn trên biểu đồ:
y = 1.0015x + 0.9415
R² = 0.9718

ĐƯỜNG CHUẨN DBS
2
1.8
1.6
1.4

ABS

1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

C (ppm)

 Nhận xét: Qua biểu đồ đường chuẩn ta thấy được sự sai khác trong số liệu,
đường chuẩn dựng tương đối, không làm ảnh hưởng nhiều đến sự sai số. Tuy nhiên
kết quả cũng không thực sự chính xác do vẫn xuất hiện sai số trong quá trình thực
hành.
GVHD: Nguyễn Thị Cúc

8


Thực tập phân tích môi trường

c. Tính toán kết quả ( hàm lượng chất tẩy rửa trong mẫu giả định)

 Ta có độ hấp thụ quang của mẫu giả định là A = 0.310, dựa vào phương trình
đường chuẩn ta có thể tính được hàm lượng chất định phân (hàm lượng chất
tẩy rửa) trong mẫu phân tích ( mẫu giả định).
 Hàm lượng (nồng độ) chất tẩy rửa trong dung dịch đo:

=

=

.

.
.

=

0.6306 (µg CTR/ 10ml dd đo)

 Trong quá trình thí nghiệm, ta lấy 2ml mẫu giả định đem định mức đến 50
ml bằng nước cất và sau đó đem chiết thành 10ml dd đo. Nên hàm lượng
chất tẩy rửa trong 2ml dd mẫu là:

=

×

=

.

×

=

3.153 (µg CTR/ 2ml dd mẫu)

(Khi ta đem định mức 2ml mẫu giả định thanh 50ml dd bằng nước cất nồng
độ dung dịch giảm 5 lần, rồi khi chiết dung dịch bằng CH3Cl nồng độ dung dịch tăng
5 lần so với khi đã định mức, Nên ta có thể bỏ qua bước trung gian tính nồng độ từ
bước chiết và định mức vì kết quả vẫn không đổi).
 Hàm lượng chất tẩy rửa trong mẫu giả định là:

=

.

=

1.5765 (µg CTR/ ml dd mẫu)

= -1.5765 (mg CTR/ L dd mẫu)
 Vậy hàm lượng chất tẩy rửa trong mẫu giả định xác định được là 1.5765 (mg/L) là con số âm, điều đó nói lên rằng hàm lượng chất tẩy rửa
trong mẫu xác định thấp, không gây ô nhiễm đến nguồn nước.
d. Nghi ngờ và đánh giá kết quả thí nghiệm
 Thứ nhất, về vấn đề đường chuẩn; tuy kết quả thí nghiệm của cả 4 nhóm
đều ra được, nhưng vấn đề đặt ra là độ hấp thụ quang A của dung dịch lại
quá lớn ( >1), gây ra sự nghi ngờ về sự sai lệch của kết quả.
 Từ sự nghi ngờ về kết quả thí nghiệm, mặc dù việc xây dựng đường chuẩn
và tính toán cũng được kết quả như mong đợi, tuy nhiên độ tin cậy và tính
chính xác của kết quả không cao.

GVHD: Nguyễn Thị Cúc

9


Thực tập phân tích môi trường

 Vì thế không nên kết luận vội vàng kết quả thí nghiệm. Trong thực nghiệm,
nên tiến hành thí nghiệm lại 1 lần nữa để kiểm tra tính đúng đắn của kết
quả thu thập được, tránh gây sai sót đáng tiếc.
e. Giải thích sai số thí nghiệm
 Do thao tác thực hành không đúng, làm lẫn nước vào các dụng cụ thục hiện
trong pha hữu cơ.
 Do hóa chất pha không đúng, cân đo hóa chất không kỹ càng.
 Dụng cụ để không đúng chỗ, lấy lẫn nước và hóa chất khác vào bình..
 Không chú ý đến các yếu tố ảnh hưởng kết quả ( pH, nồng độ dung dịch,
độ sạch cuvet..).
 Lý do đặc biết lưu ý là dung dịch chloroform để sẵn trong cuvet làm
mẫu rỗng, đó là dung dịch dễ bay hơi, khi để dung dịch trong đó lâu
mà không thay đổi thường xuyên, chloroform sẽ bay hơi làm sai lệch
kết quả khi đo trong máy đo quang.
 Còn 1 lý do lưu ý của bản thân đề ra đó là trong quá trình thực hiện
thao tác chiết, các sinh viên đã để lẫn nước vào phần hữu cơ được chiết
ra; nhưng lý do đó không có căn cứ do sự sai lệch xuất hiện ở cả 4
nhóm chứ không riêng cá nhân nào.
f. Ghi chú
1ppm = 1µg/ml, 1µg/ml = 1mg/L

HẾT

GVHD: Nguyễn Thị Cúc

10


Thực tập phân tích môi trường

BÀI 2: Tách Cu2+ và Ni2+ trên cột sắc ký trao đổi cation

I/ Cơ sở lí thuyết:
1/ Kỹ thuật sắc ký trao đổi ion:
-Sắc ký trao đổi ion được sử dụng rộng rãi để tách các ion vô cơ và những chất hữu
cơ có thể tồn tại ở trạng thái ion. Bài thực hành này minh họa khả năng tách hỗn hợp
hai ion Cu2+ và Ni2+ trên cột nhồi acid yếu dạng Na+
- Trong phòng thí nghiệm, cột sắc ký trao đổi ion là các cột làm bằng thủy tinh hoặc
thủy tinh hữu cơ, đáy cột có khóa điều chỉnh tốc độ dòng chảy của dung dịch (pha
dộng) qua cột. Nếu không có cột sắc ký chuyên dụng, có thể dung burette để thay
thế. Phần dưới cột (trên khóa), dưới lớp ionit, thường đặt một lớp bi thủy tinh hoặc
bong thủy tinh dày 3-10 mm làm lớp đỡ để tránh cho các hạt ionit rớt xuống làm tắt
lỗ khóa hoặc đầu ra cùa cột. Phần trên cột có thể để hở hoặc đóng bằng phễu nhỏ
giọt, hoặc nối với các bình chứa để dẫn dung dịch rửa, dung dịch giải hấp hoặc dung
dịch tái sinh ionit vào cột.
- Ionit sau khi ngâm đến trương trong nước được đổ vào cột cùng với nước để:
+ Tránh sự xuất hiện các bọt khí giữa các hạt ionit, các bọt khí này tạo ra hiện tượng
“nứt cột”- dung dịch dung làm pha động không tiếp xúc được với các ion chất cần
tách ở chỗ có các bọt khí này, từ đó làm biến dạng peak sắc ký và làm giảm hiệu quả
tách cột
+ Khi sa lắng trong cột xuống phía dưới, các hạt ionit có dung khối lượng và kích
thước rơi với tốc độ như nhau, tạo thành những lớp hạt đồng đều nhau trong một tiết
diện cắt ngang cột, nhờ đó làm giảm sự giãn vùng đo khuếch tán xoáy.

-Lượng ionit đổ vào cột chỉ nên chiếm khoảng 2/3 thể tích cột. Trên lớp ionit nên để
them một lớp bong thủy tinh dày 3-5 mm vào một lớp bi thủy tinh và một lớp thủy
tinh dày 1-2 cm để giữ cho lớp ionit khỏi bị xáo trộn khi rót dung dịch vào.

* Một phép tách sắc ký trao đổi ion thường gồm các giai đoạn sau:
1. Hấp thụ hỗn hợp cần tách lên cột. Để giữ toàn bộ các ion trong dung dịch định
phân, cần dung một lượng ionit lớn hơn lượng tính toán để hỗn hợp phân tích chỉ
chiếm một phần rất nhỏ phía trên cột.

GVHD: Nguyễn Thị Cúc

11


Thực tập phân tích môi trường

2. Giải hấp các ion đã được hấp thu trên cột. Ở giai đoạn này, lần lượt các ion được
giải hấp ra khỏi cộ bằng các dung dịch thích hợp như acid có nồng độ khác nhau,
hoặc dung dịch một chất tạo được phức bền với ion cần tách. Tùy từng trường hợp
cụ thể mà bằng một dung dịch, có thể giải hấp lien tiếp một số ion; có trường hợp cụ
thể mà bằng một dung dịch giải hấp riêng; cũng có khi nồng độ hấp được làm gia
tăng dần dần trong quá trình giải hấp (giải hấp gradient).
3. Rửa ionit sau khi giải hấp. Dùng dung dịch thích hợp để đuổi hết dung dịch giải
hấp còn lưu lại trong cột, trong các khoảng trống giữa các hạt ionit.
4. Tái sinh ionit. Đưa ionit trở về dạng ban đầu, ví dụ đưa cationit trở về dạng H+
hoặc Na+ bằng cách cho dung dịch HCl hoặc NaCl có nồng độ 2-4% chảy qua cột;
hoặc đưa anionit trở về dạng OH- hoặc Cl- bằng cách cho qua cột dung dịch NaOH
hoặc HCl 2-4%.
5. Rưa ionit sau khi tái sinh. Rửa cột bằng nước cất để loại hết dung dịch tái sinh còn
trong cột. Sau giai đoạn này, có thể dung cột cho một phép tách mới.

2/ Tách Cu2+ và Ni2+ trên cột trao đổi cation :
Dùng cationit acid yếu dạng Na+ làm pha tĩnh. Như đã biết, cationit acid yếu có các
nhóm sinh ion là nhóm carbocylic là acid yếu, không phân ly được trong môi trường
acid. Cationit acid yếu dạng H+ được ký hiệu là R-COOH, dạng Na+ được lý hiệu là
R-COOONa, ở đây, R là nền polymer trơ của cationit.
Tách sắc ký hỗn hợp Cu2+ và Ni2+ trên cột nhồi cationit acid yếu dạng Na+ gồm các
giai đoạn sau:
1.Thay đổi dạng ion linh động của cationit từ H+ sang Na+: đầ tiên nhồi vào cột
cationit yếu dạng H+, sau đó cho qua cột một dung dịch hỗn hợp NaOH-NaCl. Phản
ứng trao đổi ion diễn ra như sau:
R-COOH + Na+(dd) + OHR-COONa + H2O
Rửa cột bằng nước cấ để đuổi hết dung dịch NaOH-NaCl. Kiểm tra bằng cách nhúng
giấy quỳ đỏ vào nước rửa chảy ra ở đáy cột.
2.Hấp thu hỗn hợp Cu2+ và Ni2+ lên cột. Cho hỗn hợp cần tách chứa Cu2+ và Ni2+
qua cột. Khi đó diễn ra các phản ứng trao đổi ion như sau:
2R-COONa + Cu2+(dd)
(R-COOH)2Cu + 2Na+(dd)
2R-COONa + Ni2+ (dd)
(R-COOH)2 Ni + 2Na+(dd)
3.Giai3 hấp.
GVHD: Nguyễn Thị Cúc

12


Thực tập phân tích môi trường

Trước hết, giải hấp Cu2+ bằng cách dội qua cột dung dịch glycerin-NaOH. Ion Cu2+
tạo phức mang điện âm màu xanh dương với glycerinat, khôn bị giữ bởi cationit ;
trong khi đó, Ni2+ không tạo phức, vẫn được giữ trên cationit :

(RCOO)2Cu + H2C CH CH2 + 2 Na2+(dd)
O- O-

2R-COONa + H2C CH CH2

O-

O O

O-

Cu

Sau đó, giải hấp Ni2+ bằng HCl 3M :
(R-COO)2Ni + 2H+

2R-COOH + Ni2+(dd)

Như vậy, mỗi ion khảo sát được giải hấp bằng một dung dịch khác nhau. Chất giải
hấp Cu2+ là một tác nhân tạo phức, Ni2+ được giải hấp đơn giản bằng cách làm chuyển
dịch cân bằng trao đổi ion.
4.Rửa cột sau khi giải hao61. Dùng nước cất rửa cationit để duổi hết HCl còn lại
trong cột.
5.Định lượng Cu2+ và Ni2+ trong các phân đoạn giải hấp. Xác định Cu2+ trong phân
đoạn giải hấp đầu tiên bằng phương pháp iod-thiosulphat ; lượng Ni2+ trong phân
đoạn giải hấp bằng HCl được xác định bằng phương pháp complexon.

II/ Tiến hành thí nghiệm:
-Cho nhựa cationit (đã được ngâm trương nở) cùng với nước vào cột đến 1/3 chiều
cao cột. Cho qua cột 100ml dung dịch NaOH 1M – NaCl 1M với tốc độ 2-3 ml/phút.

Sau đó rửa cột bằng nước cất đến khi hết phản ứng kiềm (thử nước chảy ra bằng giấy
quỳ đỏ).
-Cho qua cột 50ml hỗn hợp Cu2+ 1mg/ml – Ni2+ 1mg/ml ở tốc độ 2ml/phút. Sau
khi cho chảy hết, tiến hành giải hấp và định lượng Cu2+ và Ni2+:

GVHD: Nguyễn Thị Cúc

13


Thực tập phân tích môi trường

-Giải hấp Cu2+ : cho hỗn hợp Glycerin – NaOH chảy qua cột ở tốc độ 3-4ml/phút.
Quan sát hiện tượng trên cột, tránh hiện tượng nứt cột. Dùng cốc hứng dung dịch
chảy ra khỏi cột. Tiến hành giải hấp đến khi đến khi dung dịch màu xanh dương (của
phức glycerinat-đồng) ra hết khỏi cột thì dừng giải hấp. Lấy cốc đựng dung dịch
đựng dung dịch đồng được giải hấp ra ngoài, vừa thêm từ từ dung dịch HCl 3M vào
dung dịch vừa lắc đều đến khi phức glycerinat-đồng bị phá hủy (dung dịch mất màu
xanh dương). Ước lượng thể tích dung dịch rồi dùng bình định mức có thế tích lớn
hơn gần nhất, định mức đến vạch bằng nước cất.
-Giải hấp Ni2+: cho dung dịch HCl 3M chảy qua cột với tốc độ 3-4 ml/phút. Dùng
cốc đựng dung dịch chảy ra. Tiến hành giải hấp đến khi cột chuyển thành màu của
nhựa ban đầu. Tiến hành định mức bằng nước cất với bình có thể tích lớn hơn gần
nhất.
-Định lượng Cu2+ : hút từ dung dịch Cu2+ đã giải hấp ở trên 10ml cho vào bình nón.
Thêm 2,5ml CH3COOH 4N và 2,5ml KI 5%, lắc nhẹ, đậy bình nón và để yên trong
chỗ tối khoảng 10 phút. Từ burette nhỏ từng giọt dung dịch thiosulphat, lắc đều đến
khi dung dịch có màu vàng rơm. Tiếp tục thêm 0,5ml dung dịch hồ tinh bột và lại
chuẩn độ bằng dung dịch Na2S2O3 tới mất màu xanh tím. Thêm tiếp 2,5 ml dung
dịch KSCN 10% lắc kỹ và chuẩn độ đến hoàn toàn mất màu xanh.

-Định lượng Ni2+: lấy 10ml dung dịch Ni2+ đã được giải hấp ở trên cho vào bình
nón. Thêm chỉ thị Murexide. Vừa thêm từ từ từng giọt NH4OH 1M (Để trung hòa
HCl dùng làm chất giải hấp và tạo độ pH=8-9 thích hợp cho chuẩn độ Ni2+ )vừa lắc
đều đến khi xuất hiện màu vàng. Sau đó chuẩn độ bằng dung dịch EDTA 0,01M đến
khi dung dịch trong bình chuyển sang màu tím hồng.

III/ Chuẩn bị hóa chất:

GVHD: Nguyễn Thị Cúc

14


Thực tập phân tích môi trường

Dung dịch Cu2+ 1mg/mL – Ni2+ 1mg/mL : pha 250mL
M(CuSO4.5H2O)=249,685 g/mol

Cu= 63,546

M(NiSO4.7H2O)=280,880 g/mol

Ni= 58,71

250ml Cu2+ => 250mg Cu2+ => m(Cu2+)= 982,3 mg= 0,9823g
Tương tự =>m(Ni2+)= 1,196g
Dung dịch NaCl 1M –NaOH 1M :

pha 0,5L

Muối NaCl M= 58,443g/mol
NaCl= CM.M.V=1.58,443.0,5=29,22(g)
NaOH= CM.M.V=1.40.0,5=20(g)
Dung dịch NaOH 2M:

pha 0,5L

a= CM.M.V=2.40,0,5=40(g)
Dung dịch giải hấp Cu2+: pha 0,1L theo tỉ lệ 5ml glycerin +95ml NaOH 2M.
Dung dịch HCl 3M:

pha 0,1L

d=1,18 C%=36,46
CM=10.C%.d/M=10.36,46.1,18/36,5=11,79(M)
Theo định lượng =>V=3.0,5.11,79=0,1273(l)=127,3(ml)
*Chuẩn bị hóa chất cho phép đo iod-thiosulphat xác định Cu2+:
Dung dịch CH3COOH 4N:

pha 100ml

a=CN.M.V/1000.n=4.60.100/1000.1= 24(g)
Dung dịch KI 5%

pha 100ml

a= 5(g)

Dung dịch KSCN 10%

pha 100ml

a= 10(g)
Dung dịch hồ tinh bột 1%

GVHD: Nguyễn Thị Cúc

pha 100ml

15


Thực tập phân tích môi trường

a= 1(g)
Dung dịch Na2S2O3.5H2O≈0,01N
Muối Na2S2O3.5H2O: M=248,18 g/mol
a=CN.M.V/n=0,01.248,18/1=2,481(g)
*Chuấn bị hóa chất cho phương pháp complexon xác định Ni2+:
Dung dịch EDTA 0,01 M

pha 0,1L

a= CN.M.V= 0,01.372,24.1= 3,7224(g)
Chỉ thị murexide 1% trong NaCl
Dung dịch NH4OH 1M

pha 10g hỗn hợp chỉ thị

pha 250ml

a= CN.M.V/1000=1,35.250/1000=8,75(g)

GVHD: Nguyễn Thị Cúc

16


Thực tập phân tích môi trường

IV/ Kết quả thí nghiệm và tính toán
1. Kết quả thí nghiệm:

Cu2+ (

V Nas S sO3

tiêu tốn)

Ni2+ ( VEDTA tiêu tốn)

V1

V2

V3

V

5,7ml

5,7ml

5,6ml

5,63ml

15,2ml

15,25ml

15,25ml

15,23ml

2. Tính toán kết quả:
a. Định lượng Cu2+:
Ta có:
C N (Cu 2  ) 

(C N .V ) Na2 S2O3
VCu 2 



3
0,01* 5,63
 3,13.10 N
10  2,5  2,5  0,5  2,5

=> aCu  C N (Cu ) .ĐCu .VCu  3,13.10 3 * 32 * 0,01  1,002.10 3 ( g )  1,002(mg )
2

2

2

2

Vậy lượng Cu2+ thu được trong phân đoạn giải hấp thứ nhất là 1,002 mg
b. Định lượng Ni2+
Ta có:
C( Ni 2 ) 

(C..V ) EDTA 0,01*15,23

 0,015M
VNi 2
10

=> a Ni  C M ( Ni ) .M Ni .VNi  0,015 * 58,88 * 0,01  8,83.10 3 ( g )  8,83(mg )
2

2

2

2

Vậy lượng Ni2+ thu được trong phân đoạn giải hấp thứ hai là 8,83 mg.

GVHD: Nguyễn Thị Cúc

17


Thực tập phân tích môi trường

BÀI 1: Xác định dung lượng trao đổi của cationit và hệ số
phân bố của một số ion kim loại trên cationit.
TÓM TẮT LÝ THUYẾT:
1. Khái niệm dung lượng trao đổi của ionit:
Dung lượng trao đổi của là đại lượng đo khả năng hấp thụ các ion từ dung
dịch của ionit. Dung lượng trao đổi toàn phần của ionit được xác định bởi số
mili đương lượng gam (meq) cực đại của các ion có thể được hấp thụ trên 1g
ionit khô ở dạng H+ (đối với cationit) hoặc ở dạng Cl- (đối với anionit).
2. Các hệ số phân bố:
Nếu gọi: QR: lượng ion Mn+ đã đi vào pha ionit.
QS: lượng ion Mn+ còn lại trong dung dịch.
d : khối lượng riêng của ionit.
VM : thể tích pha động.
VS : thể tích pha tĩnh.
Ta có các hệ số phân bố:
=

 Hệ số phân bố khối lượng Dm (hệ số dung lượng):
=

 Hệ số phân bố trao đổi ion Dg :

.

=

 Hệ số phân bố trao đổi ion nồng độ Dc :
 Hệ số phân bố thể tích DV :
I.
1.
2.
3.
4.

=

.

=

.
.

CHUẨN BỊ HÓA CHẤT:
Cationit acid mạnh R-SO3H
Dung dịch NaOH 0,1N, 1L
Dung dịch HCl 0,1N, 1L
Dung dịch CaCl2 0,1N pha 0,5L.

GVHD: Nguyễn Thị Cúc

18

Thực tập phân tích môi trường

CaCl2 khan, M = 110,99 g/mol.
Đ

Tính lượng cân:
Ta có:

=

=

=>

Đ.

=

,

=
. Đ.

= 55,495

= 0,1.55,495.0,5 = 2,77

5. Dung dịch metyl da cam 0,1%
6. Dung dịch Zn2+ 1mg/ml pha 0,5L
ZnCl2 khan, M = 136,30 g/mol

Tính lượng cân:
1 mg/ml = 1g/l
65,35g Zn2+ → 136,30g muối ZnCl2
,

1g Zn2+ →

,

= 2,085g muối ZnCl2

Ta có: 1L dd Zn2+ → 2,085g muối ZnCl2
0,5L dd Zn2+ → 0,5.2,085 =1,04g muối ZnCl2+
7. Dung dịch Cd2+ 1mg/ml pha 0,5L
CdSO4.8H2O, M = 769,52 g/mol
Tính lượng cân:
1 mg/ml = 1g/l
112,4g Cd2+ → 769,52g muối CdSO4
1g Cd2+

→

,
,

= 6,846g muối CdSO4

Ta có: 1L dd Cd2+ → 6,846 g muối CdSO4
0,5L dd Cd2+ → 0,5.6,846 =3,423g muối CdSO4
8. Dung dịch HCl 2N, 0,5L

9. Dung dịch EDTA 0,01M, 1L
10. Eriocrom T đen 1%
11. Đệm NH4Cl – NH4OH, pH 10, 0,5L
12. Dung dịch NH4OH 6N
II. CÁCH TIẾN HÀNH:
1. Xác định độ ẩm của cationit:
Lấy chính xác vào chén nung (đã nung tới khối lượng không đổi) 2,0g
cationit. Sau đó sấy chén nung đựng cationit và nắp chén trong tủ sấy ở nhiệt
độ 90 – 95oC trong 4 tiếng. Lấy chén khỏi tủ sấy, đậy nắp chén và cho vào bình

GVHD: Nguyễn Thị Cúc

19


Thực tập phân tích môi trường

hút ẩm. Sau khi chén nguội,, cân chén có nắp đậy. Làm như trên đến khi kết
quả 2 lần cân liên tiếp không thay đổi.
2. Xác định dung lượng trao đổi của cationit:
Cho vào mối bình nón I và II 1,0000g cationit đã biết độ ẩm. Thêm vào bình
I 100ml dung dịch NaOH 0,1N; cho vào bình nón II 100ml dung dịch CaCl2
0,1N. Đậy chặt nắp bình và lắc liên tục trong 3 giờ. Sau đó hút từ mỗi bình
25mml dung dịch và chuẩn độ, dùng chỉ thị metyl da cam. Chuẩn độ 3 lần để
lấy kết quả trung bình.
Bình I: chuẩn độ NaOH dư bằng HCl 0,1N
Bình II: chuẩn độ HCl sinh ra trong quá trình trao đổi bằng NaOH 0,1N
3. Xác định hệ số phân bố của Cd2+ và Zn2+ trên cationit trong các
dung dịch HCl có nồng độ khác nhau:
Lấy 4 bình nón, ký hiệu Cd,1; Cd,2; Cd,3; Cd,4. Lấy 4 bình nón khác, ký

hiệu Zn,1; Zn,2; Zn,3; Zn,4.
Cho vào mỗi bình 1,00g cationit đã biết độ ẩm, 20ml dung dịch Cd2+ hoặc
Zn2+; thêm dung dịch HCl 2N vào mỗi bình sao cho khi pha thành 50ml nồng
độ HCl trong 4 bình có giá trị 0,05; 0,20; 0,50 và 1,00N (V tương ứng: 1,25; 5;
12,5; 25ml). Đậy chặt nắp bình và lắc liên tục trong 3 giờ. Sau đó dùng pipette
hút từ mỗi bình 10ml dung dịch để xác định Cd2+ hoặc Zn2+ bằng phương pháp
chuẩn độ complexon với dung dịch EDTA 0,01M trong môi trường đệm amoni
có pH =10, dùng chỉ thị Eriocrom T đen.
TÍNH TOÁN KẾT QUẢ:
1.

Xác định độ ẩm của cationit:

Cố không có nhựa:
Khối lượng cốc khi nung lần 1: 32,43g và 38,21g
Khối lượng cốc khi nung lần 2: 32,44g và 38,22g
Vì 2 lần nung có khối lượng gần như nhau nên ta cho là đã nung tới khối
lượng không đổi
Cố có nhựa:
Khối lượng cốc và nhựa trước khi nung:
GVHD: Nguyễn Thị Cúc

20


Thực tập phân tích môi trường

34,44g và 40,22g
Sau khi nung đến khối lượng không đổi:
33,11g và 38,93g

Khối lượng mất đi của cationit sau khi sấy: g = 34,44-33,11= 1.33g
=

Độ ẩm X (%) của cationit:
2.

,
,

. 100 =

,

,
,

. 100 = 66,5%

Xác định dung lượng trao đổi của cationit:

Bình I: chuẩn NaOH bằng HCl. Số ml HCl 0,1N tiêu tốn:
V1 = 19,80ml
V2 = 19,75ml
V3 = 19,50ml
Vtb=19,68
Dung lượng trao đổi Q (meq/g) của cationit:
QNaOH =

.

.

.

. ,

=

.

.

.

, . ,

= 5.95 (meq/g)

Bình II: chuẩn HCl bằng NaOH. Số ml NaOH 0,1N tiêu tốn:
V1 = 3,10ml
V2 = 3,05ml
V3 = 3,00ml
Vtb=3,05ml

Dung lượng trao đổi Q (meq/g) của cationit:
QCaCl2 =

.
.(

GVHD: Nguyễn Thị Cúc

.
)

=

. ,
.(

. ,
)

= 2,67(meq/g)

21


Thực tập phân tích môi trường

3. Xác định hệ số phân bố của Cd2+ và Zn2+ trên cationit trong các
dung dịch HCl có nồng độ khác nhau:

GVHD: Nguyễn Thị Cúc

22


Thực tập phân tích môi trường

Cd2+
VEDTA

Cd3

tiêu tốn

Cd3

Cd1

Cd4

V1

4,30ml

6,80ml

9,30ml

9,80ml

V2

4,10ml

6,70ml

9,20ml

9,70ml

V3

4,00ml

6,50ml

9,20ml

9,65ml

Vtb

4,13ml

6,67ml

9,23ml

9,72ml

Zn2+
VEDTA tiêu tốn

Zn1

Zn2

Zn3

Zn4

V1

4,00ml

7,00ml

10,40ml

11,30ml

V2

3,95ml

6,85ml

10,35ml

11,20ml

V3

3,80ml

6,80ml

10,30ml

10,95ml

Vtb

3,92ml

6,88ml

10,35ml

11,15ml

III. TRẢ LỜI CÂU HỎI:
 Tính các hệ số phân bố và thể tích lưu:
Lượng Cd2+ ban đầu =
Lượng Zn2+ ban đẩu =

, .

,

.

= 1,779.10-4 mol = 0,1779 mmol.
= 3,06.10-4 mol = 0,306 mmol.

Số đương lượng gam Cd2+(Zn2+) dư:
(CN.V)Cd2+(Zn)2+ =

GVHD: Nguyễn Thị Cúc

.2.(CN. )EDTA = 5.2.(CN. )EDTA

23


Thực tập phân tích môi trường

Mà: (CN. ) Cd2+(Zn)2+ =
(



)

(

)
Đ

,Đ=

= 5.2.(CN. )EDTA => a(mg) = 10.(CN. )EDTA.

Đ

Lượng Cd2+(Zn2+) còn lại trong dung dịch:
QS =

(
.

)

. 10 =

.(

)

.

.

.

. 10 =

.(

. )
.

.103 (mmol)

Lượng Cd2+(Zn2+) đã đi vào pha ionit:
QR = lượng Cd2+(Zn2+) ban đầu – lượng Cd2+(Zn2+) còn lại trong dung dịch
= QR - QS (mmol)
Vậy: Hệ số phân bố khối lượng: Dm =

Hệ số phân bố trao đổi ion: Dg = Dm.
Hệ số trao đổi ion nồng độ: Dc = Dg.d
Hệ số trao đổi ion thể tích: DV = Dg.
Thể tích lưu : VR = VM.(Dm+1)
Trong đó: Vdd = 50 ml
,

VM = .R2.h = 3,14.( ) .25 = 12,56 cm3 =12,56 ml

GVHD: Nguyễn Thị Cúc

24


Thực tập phân tích môi trường

Đối với Cd2+



Nồng độ HCl(N)

0,05

0,20

0,50

1,00

0,6

1,13

1,3

1,6

QS(mmol)

0,03

0,0565

0,065

0,08

QR(mmol)

0,1479

0,1214

0,1129

0,0979

Dm

4,93

2,15

1,74

1.22

Dg

246,5

107,5

87

61

Dc

167,62

73,1

59,16

41,48

Dv

110,925

48,375

26,622

18,666

VR

74,48

39,56

34,41

27,88

0,05

0,20

0,50

1,00

EDTA (ml)

0

0,2

0,3

0,3

QS(mmol)

0

0,02

0,03

0,03

QR(mmol)

0,306

0,286

0,276

0,276

Dm

0

14,3

9,2

9,2

Dg

0

715

460

460

Dc

0

486,2

312,8

312,8

Dv

0

321,75

207

207

EDTA (ml)



Đối với Zn2+:

Nồng độ HCl(N)

GVHD: Nguyễn Thị Cúc

25