bai tieu luan xac dinh ham luong chi va ham luong nhua trong san pham dau mo

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Công nghệ Hóa học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI



BÀI TIỂU LUẬN
XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHÌ VÀ HÀM LƯỢNG NHỰA
TRONG SẢN PHẨM DẦU MỎ
Môn học:
HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ

Giảng viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Thế Hữu
Học viên thực hiện
Mã học viên
Lớp
Khóa

: Nguyễn Thị Nga
: 0451120106
: Cao học Kỹ thuật hóa học
: K4 đợt 1

1

HV: Nguyễn Thị Nga

GVHD:TS.Nguyễn Thế Hữu

Hà Nội – 9/2015

TỔNG QUAN VỀ DẦU MỎ

Dầu mỏ và khí là những nguồn hydrocacbon phong phú nhất có trong thiên nhiên.
Dầu mỏ cũng như khí, ngày càng phát hiện được nhiều và hầu như ở đâu cũng thấy
dầu mỏ và khí không nhiều thì ít. Qua phân tích thành phần hoá học của các loại dầu mỏ
khác nhau người ta nhận thấy không có loại dầu mỏ nào trên thế giới lại có thành phần
giống nhau hoàn toàn cả, mà chúng rất khác nhau và thay đổi theo trong phạm vi rất rộng.
Sự khác nhau rất nhiều về thành
dầu mỏ đã là một vấn đề khoa học rất lớn. Có
phần
nhiều cách giải thích khác nhau nhưng nói chung, muốn làm sáng tỏ vấn đề này cần phải
trở về cuội nguồn của nó, nghĩa là phải xem xét quá trình hình thành và biến đổi của dầu
và khí trong lòng đất.
Tuy nhiên, cho đến nay cũng chưa có những ý kiến nhận định nhất trí về nguồn
gốc và sự biến đổi tạo thành dầu khí, thậm chí có nhiều nhà khoa học trong lĩnh vực này
còn cho rằng, cho đến khi con người sử dụng đến giọt dầu cuối cùng trên hành tinh này
thì vấn đề nguồn gốc của dầu khí có thể vẫn chưa được sáng tỏ hoàn toàn.
Tuy
nhiên,
ngày
nay
với nhiều
sự phát
triển
ngừng
của
khoa

học và
công
nghệcứu
connhư
người
đãdụng
chế
tạo
được
công
cụkhông
hiệnvật
đại
phục
vụ
cho
công
cuộc
nghiên
việc
ứng
các
phương
pháp
phân
tích
lý
hiện
đại
(sắc

ký
phổ
khối,
phổ
hồngvật
ngoại,
phổ tử(chưng
ngoại,cất
phổthường,
cộng hưởng
từcất
hạtphân
nhân...
) kết hợp
với
cácphí,
phương
pháp
lý
cổ
truyền
chưng
tử,
chưng
cất
đẳng
chưng
trích
ly,
kết

tinh,
trích
ly,
khuyếch
tán
nhiệt...)
đã
góp
phần
đáng
kể
vào
việc
hiểu
biết
thêm
nguồn gốc các vật liệu hữu cơ ban đầu tạo thành dầu khí và quá trình biến đổi chúng.
Nhờ
trình
nghiên
cứunghiên
này mà
những
thànhkết
dầuquả
khícủa
dầncác
dầncông
được
sáng

tỏ, việc
cứu
và nhận định về nguồn gốc tạo
giải thích sự khác nhau về thành phần của các loại dầu trên thế giới càng được thuận
tiện và rõ ràng hơn.
Vì vậy, vấn đề nghiên cứu thành phần của dầu và khí đã khai thác được và
vấn đề nguồn gốc, sự tạo thành và biến đổi của dầu khí trong lòng đất là hai vấn đề
liên quan vô cùng khăng khít.
* Nguồn gốc của dầu mỏ và khí
Khi xem xét về nguồn gốc của dầu mỏ và khí, người ta đã đưa ra nhiều giả
thiết khác nhau, thậm chí là trái ngược nhau, nhưng chủ yếu người ta quan tâm đến
hai
giả thiết
như sau: giả thiết
về nguồn gốc hữu


cơ và giả về nguồn gốc
thiết
hữu
cơ. trong phần này ta sẽ tìm hiểu hai giả thiết này.


+ Nguồn gốc vô cơ của dầu mỏ
Theo giả thiết về nguồn gốc vô cơ thì dầu mỏ được hình thành từ các hợp
chất vô cơ, cụ thể trong lòng đất có chứa các cacbua kim loại như Al C , CaC ... các
4 3
2
, Htheo các phương trình phản ứng
chất này bị phân huỷ bởi nước để tạo ra CH C

4 22
sau:
Al4C3 + 12 H2O
4 Al(OH)3 + 3 CH4
CaC2 + 2 H2O

Ca(OH)2 + C2H2

Các chất hữu cơ hình thành từ các phản ứng trên
tục biến đổi dưới tác
tiếp
động của các yếu tố như nhiệt độ, áp suất cao và xúc tác là các khoáng sét có sản trong
lòng đất để tạo nên dầu khí.
Để chứng minh cho giả thiết này thì vao năm 1866, Berthelot đã
hành
tiến
quá trình tổng hợp được các hợp chất hydrocacbon thơm từ axtylen ở nhiệt độ cao
với sự có mặt của xúc tác, năm 1901, Sabatier và Sendereus tiến hành phản ứng hydro
hoá axetylen trên xúc tác Niken và Sắt

o
ở nhiệt độ trong khoảng 200 đến 300 C,
đã thu được một loạt các hydrocacbon tương ứng như thành phần của dầu mỏ
Cùng với nhiều phẩn ứng tương tự, giả thiết này đã thuyết phục được nhiều nhà khoa
học trong một thời gian dài. Tuy nhiên, trong những hoạt động thực tiễn thì giả thiết
này đã gặp phải khá nhiều vấn đề mà bản thân nó không thể giải thích được như:
Hàm lượng các hợp chất cacbua trong lòng đất thì khá hạn chế trong khi đó thì dầu mỏ
ngày càng tìm được với số lượng rất lớn và hầu như có mặt khắp nơi
Các phản ứng tạo hợp chất thơm và các hợp
có thành phần tương tự như

chất
thành phần của dầu mỏ từ CH và C H đòi hỏi có nhiệt độ cao trong khi đó thực
4
2 2
o
tế nhiệt độ đạt được trong các mỏ dầu thì ít khi vượt quá 150 đến 200 C
Bằng các phương pháp phân tích hiện đại, ngày nay người ta đã xác định được trong
dầu thô có chứa các porphyrin là hợp chất có nhiều trong xác đông thực vật.
Chính những khuyết điểm trên mà giả thiết này ngày càng có ít người quan tâm và thay
vào đó là giả thiết về nguồn gốc hữu cơ.
HV: Nguyễn Thị Nga

GVHD:TS.Nguyễn Thế Hữu


+ Nguồn gốc hữu cơ của dầu mỏ
Theo giả thiết này thì dầu mỏ được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc
hữu cơ, cụ thể là từ xác chết của động thực vật và trải qua một quá trình biến đổi
3

HV: Nguyễn Thị Nga

GVHD:TS.Nguyễn Thế Hữu


phức tạp trong một thời gian dài (hàng chục đến hàng trăm triệu măn) dưới tác động
của nhiều yếu tố khác nhau như vi khuẩn, nhiệt độ, áp suất và xúc tác có sản trong
lòng đất và đôi khi còn có sự tác động của các bức xạ do sự phóng xạ ở trong lòng
đất.

CHƯƠNG I : PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
1. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử
Phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử đã được sử dụng để xác định các kim
loại trong các mẫu quặng, đất, đá, nước khoáng, các mẫu của y học, sinh học, các sản
phẩm nông nghiệp, rau quả, thực phẩm, nước uống, các nguyên tố vi lượng trong
phân bón,
trong thức ăn gia súc, v.v... Ở nhiều nước trên thế giới, nhất là các nước phát triển,
phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử đã trở thành một phương pháp tiêu chuẩn
để định lượng nhiều kim loại.
Đồng và kẽm được xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên
trong
tử
ngọn lửa không khí – axetilen. Đồng được đo tại bước sóng 324,8 nm, kẽm được đo tại
bước sóng 213,9 nm.
Asen và Cacdimi được xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử không
ngọn lửa ( lò Graphit). Asen được đo tại bước sóng , Cadimi được đo tại bước sóng
1.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS
1.1.1 Nguyên tắc và trang bị của phép đo AAS
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). Cơ sở lí thuyết
của phép đo này là sự hấp thụ năng lượng (bức xạ đơn sắc) của nguyên tử tự do ở
trong trạng thái hơi (khí) khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi của nguyên tố ấy trong
môi trường hấp thụ. Vì thế muốn thực hiện được phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của
một nguyên tố cần thực hiện các quá trình sau đây:


a.1.

Chọn các điều kiện và một loại trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ trạng thái
ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do. Đó là quá

trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu. Những trang bị để thực hiện quá trình này


được gọi là hệ thống nguyên tử hóa mẫu (dụng cụ để nguyên tử hóa mẫu). Nhờ đó
chúng ta có được đám hơi của các nguyên tử tự do của các nguyên tố trong mẫu phân
tích. Đám hơi chính là môi trường hấp thụ bức xạ và sinh ra phổ hấp thụ nguyên tử.
a.2.

Chiếu chùm tia sáng bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi nguyên
tử vừa điều chế được ở trên. Các nguyên tử của nguyên tố cần xác định trong đám hơi
đó sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của nó. Ở đây, phần
cường độ của chùm tia sáng đã bị một loại nguyên tử hấp thụ là phụ thuộc vào
nồng độ của nó ở môi trường hấp thụ. Nguồn cung cấp chùm tia sáng phát xạ
của
nguyên tố cần nghiên cứu gọi là nguồn phát bức xạ đơn sắc hay bức xạ cộng hưởng.
3. Tiếp đó, nhờ một hệ thống máy quang phổ người ta thu toàn bộ chùm sáng, phân li
và chọn một vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần nghiên cứu để đo cường độ của nó.
Cường độ đó chính là tín hiệu hấp thụ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử.
Trang bị của phép đo
Dựa vào nguyên tắc của phép đo, ta có thể mô tả hệ thống trang bị của thiết bị đo
phổ AAS theo sơ đồ như sau:

Phầ
Phầnn 12

Phầ n 3

Phần 4

Phần 1

Phần 2
Phần 3
Phần4
Phần 1. Nguồn phát chùm tia bức xạ cộng hưởng của nguyên tố cần phân tích. Đó
có thể là đèn catốt rỗng (Hollow Cathode LampHCL), hay đèn phóng điện không điện
cực (Electrodeless Discharge LampEDL), hoặc nguồn phát bức xạ liên tục đã được biến
điệu.
Phần 2. Hệ thống nguyên tử hoá mẫu. Hệ thống này được chế tạo theo ba loại kỹ
thuật nguyên tử hoá mẫu. Đó là:
Kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu bằng ngọn lửa đèn khí (FAAS )
8

HV: Nguyễn Thị Nga

GVHD:TS.Nguyễn Thế Hữu


Kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu không ngọn lửa (ETAAAS )
Kỹ thuật hoá hơi lạnh (CVAAS )
Phần 3. Bộ phận đơn sắc (hệ quang học) có nhiệm vụ thu, phân ly và chọn tia sáng
(vạch phổ) cần đo hướng vào nhân quang điện để phát hiện và đo tín hiệu hấp thụ AAS
của vạch phổ.
Phần 4. Bộ phận khuyếch đại và chỉ thị tín hiệu AAS. Phần chỉ thị tín hiệu có thể
là:
Điện kế chỉ thị tín hiệu AAS
Bộ tự ghi để ghi các pic hấp thụ
Bộ chỉ thị hiện số
Bộ máy in
Máy tính với màn hình để hiển thị dữ liệu, phần mềm xử lý số liệu và điều

Trong ba kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu thì kĩ thuật FAAS ra đời sớm hơn. Theo kỹ
thuật này người ta dùng nhiệt ngọn lửa đèn khí để nguyên tử hóa mẫu. Do đó mọi quá
trình xảy ra trong khi nguyên tử hóa mẫu đều phụ thuộc vào đặc tính của ngọn lửa và
nhiệt độ là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hóa mẫu phân tích
* Kỹ thuật ngọn lửa
Theo kĩ thuật này người ta dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hóa hơi và
nguyên tử hóa mẫu phân tích. Vì thế mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên tử hóa mẫu
phụ thuộc vào các đặc trưng và tính chất của ngọn lửa đèn khí, nhưng chủ yếu là nhiệt
độ của ngọn lửa. Đó là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hóa mẫu phân tích, và
mọi yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ của ngọn lửa đèn khí đều ảnh hưởng đến kết quả.
+ Kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa
Về nguyên tắc, kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa là quá trình nguyên tử hóa tức
khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng của dòng điện công suất lớn và trong môi


trường khí trơ. Quá trình nguyên tử hóa xảy ra theo ba giai đoạn kế tiếp nhau: sấy khô,
tro hóa luyện mẫu, nguyên tử hóa để đo phổ hấp thụ và cuối cùng là làm sạch cuvet.
Trong đó hai giai đoạn đầu là chuẩn bị cho giai đoạn nguyên tử hóa để đạt kết quả tốt.
Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tố chính quyết định mọi sự diễn biến của quá trình
nguyên tử hóa mẫu.
Kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa hiện nay đang được ứng dụng rất phổ biến, vì kĩ
thuật này cung cấp cho phép đo AAS có độ nhạy rất cao (mức nanogam ppb); có khi gấp
hàng trăm đến hàng nghìn lần phép đo trong ngọn lửa.

Hình 1: Hệ thống quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS
1.2. Những ưu và nhược điểm của phép đo AAS
Cũng như các phương pháp phân tích khác, phương pháp phân tích phổ hấp thụ
nguyên
cũng có những ưu điểm và nhược điểm nhất định. Các ưu điểm và nhược

tử
điểm đó là:
hấp thụ nguyên tử có độ nhạy và độ chọn lọc tương đối cao. Gần 60
Phép đo
phổ
nguyên tố hóa học có thể được xác định bằng phương pháp này với độ nhạy từ 1.104
đến 1.105 %. Đặc biệt, nếu sử dụng kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa thì có thể đạt
đến độ nhạy n.107% . Chính vì có độ nhạy cao, nên phương pháp phân tích này đã được
sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực để xác định lượng vết các kim loại Đặc biệt là


trong phân tích các nguyên tố vi lượng trong các đối tượng mẫu y học, sinh học, nông
nghiệp, kiểm tra các hóa chất có độ tinh khiết cao.
2. Phổ huỳnh quang tia X


2.1. Cơ chế phát xạ

Khi một nguồn kích thích tia X sơ cấp từ một ống tia X hoặc từ nguồn đồng vị
phóng xạ chiếu vào mẫu, tia X có thể được hấp thụ bởi các nguyên tử hay phân tán
thông qua vật liệu. Quá trình trong đó một tia X được hấp thụ bởi các nguyên tử bằng
cách chuyển toàn bộ năng lượng của nó cho một electron trong cùng được gọi là " hiệu
ứng quang điện ". Khi electron ở các lớp K, L, M…. thoát ra ngoài, nguyên tử ở trạng
thái kích thích và các lỗ trống được lấp đầy bởi sự dịch chuyển electron ở các lớp ngoài
có mức năng lượng lớn hơn, mỗi sự chuyển mức đều có năng lượng kèm theo và năng
lượng này được sử dụng theo một trong hai cách:


Dùng cho photon tia X – nghĩa là bức xạ huỳnh quang tia X

Dùng cho electron Auger – nghĩa là năng lượng tia X hoàn toàn bị mất do hấp thụ trong
phạm vi nguyên tử với kết quả là
electron ở mức cao hơn ( lớp ngoài)
sẽ
thoát ra ngoài.


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Công nghệ Hóa học

2.2. Ưu Điểm Và Nhược Điểm
Ưu điểm
Huỳnh quang tia X thích hợp cho việc phân tích có liên quan đến:
Phân tích được số lượng lớn các nguyên tố hóa học chính (Si, Ti, Al, Fe, Mn, Mg, Ca, Na,
K, P) trong đá và trầm tích.
Phân tích được số lượng lớn các nguyên tố vi lượng (> 1 ppm; Ba, Ce, Co, Cr, Cu, Ga,
La, Nb, Ni, Rb, Sc, Sr, Rh, U, V, Y, Zr, Zn, Pb) trong đá và trầm tích.
Nhược điểm
Trong lý thuyết XRF có khả năng phát hiện tia X phát ra từ hầu hết tất cả các yếu tố,
tùy thuộc vào bước sóng và cường độ của tia X. Tuy nhiên :
Trong thực tế, các phổ kế thương mại rất hạn chế trong khả năng đo chính xác các
nguyên tố có Z <11 ở hầu hết các vật liệu đất tự nhiên.
XRF phân tích không thể phân biệt các biến thể trong số các đồng vị của một nguyên tố,
do đó, các phân tích này thường xuyên được thực hiện với các dụng cụ khác.
XRF phân tích không thể phân biệt các ion của cùng một nguyên tố trong những trạng
thái hóa trị khác nhau, do đó, những phân tích của đá và khoáng sản được thực hiện với
kỹ thuật như phân tích hóa học ướt hoặc phổ Mossbauer.

quang

quang tia

Hình 2:
Máy phổ
huỳnh X

9

HV: Nguyễn Thị Nga

GVHD:TS.Nguyễn Thế Hữu


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Công nghệ Hóa học

CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH CHÌ VÀ NHỰA TRONG SẢN PHẨM DẦU MỎ
1. Chì
1.1. Tính chất vật lý
Chì có màu trắng bạc và sáng, bề mặt cắt còn tươi của nó xỉ nhanh trong không
khí tạo ra màu tối. Nó là kim loại màu trắng xanh, rất mềm, dễ uốn và nặng, và có tính
dẫn điện kém so với các kim loại khác. Chì có tính chống ăn mòn cao, và do thuộc tính
này, nó được sử dụng để chứa các chất ăn mòn (như axit sulfuric). Do tính dễ dát mỏng
và chống ăn mòn, nó được sử dụng trong các công trình xây dựng như trong các tấm
phủ bên ngoài các khới lợp. Chì kim loại có thể làm cứng bằng cách thêm vào một
lượng nhỏ antimony, hoặc một lượng nhỏ các kim loại khác như canxi.
Chì dạng bột cháy cho ngọn lửa màu trắng xanh. Giống như nhiều kim loại, bộ
chì rất mịn có khả năng tự cháy trong không khí. Khói độc phát ra khi chì cháy.
1.2. Tính chất hóa học

Các dạng ôxi hóa khác nhau của chì dễ dàng bị khử thành kim loại. Ví dụ như khi
nung PbO với các chất khử hữu cơ như glucose. Một hỗn hợp ôxít và sulfua chì nung
cùng nhau cũng tạo thành kim loại.
2 PbO + PbS → 3 Pb + SO2
Chì kim loại chỉ bị ôxi hóa ở bề ngoài trong không khí tạo thành một lớp chì ôxít mỏng,
chính lớp ôxít này lại là lớp bảo vệ chì không bị ôxi hóa tiếp. Chì kim loại không phản
ứng với các axit sulfuric hoặc clohydric. Nó hòa tan trong axit nitric giải phóng khí nitơ
ôxít và tạo thành dung dịch chứa Pb(NO3)2.
3 Pb + 8 H+ + 8 NO3 → 3 Pb2+ + 6 NO3 + 2 NO + 4 H2O
Khi nung với các nitrat của kim loại kiềm, chì bị ôxi hóa thành PbO, và kim loại kiềm
nitrat. PbO đặc trưng cho mức ôxi hóa +2 của chì. Nó hòa tan trong axit nitric và acetic
tạo
thành các dung
dịch
có
khả
năng kết
tủa
các muối
của
chì sulfat, cromat,cacbonat (PbCO3), và Pb3(OH)2(CO3)2. Chì sulfua cũng có thể được kết
tủa từ các dung dịch acetat. Các muối này đều rất kém hòa tan trong nước. Trong số các
muối halua, iodua là ít hòa tan hơn bromua, và bromua ít hòa tan hơn clorua.
Chì(II) ôxít cũng hòa tan trong các dung dịch hydroxit kim loại kiềm để
tạo thành
muối plumbit tương ứng.
PbO + 2 OH− + H2O → Pb(OH)42
Clo hóa các dung dịch muối trên sẽ tạo ra chì có trạng thái ôxi hóa +4.
Pb(OH)42 + Cl2 → PbO2 + 2 Cl− + 2 H2O
Chì diôxit là một chất ôxi hóa mạnh. Muối clo ở trạng thái ôxi hóa này khó được tạo ra

14


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Khoa Công nghệ Hóa học

và dễ bị phân hủy thành chì(II) clorua và khí clo. Muối iodua và bromua của chì(IV)

15

HV: Nguyễn Thị Nga

GVHD:TS.Nguyễn Thế Hữu


không tồn tại.Chì dioxit hòa tan trong các dung dịch hydroxit kim loại kiềm để tạo ra các
muối plumbat tương ứng.
PbO2 + 2 OH− + 2 H2O → Pb(OH)62
Chì cũng có trạng thái ôxi hóa trộn lẫn giữa +2 và +4, đó là chì đỏ (Pb3O4).
Chì dễ dàng tạo thành hợp kim đồng mol với kim loại natri, hợp kim này phản ứng với
các alkyl halua tạo thành các hợp chất hữu cơ kim loại của chì như tetraethyl chì.
Các phức chất với clo
Các hợp chất chì(II) tạo một loạt các phức chất với ion clorua, với sự hình thành
của chúng làm thay đổi sự ăn mòn hóa học của chì. Quá trình này sẽ hạn chế khả năng
hòa tan của chì trong môi trường mặn.
Hằng số cân bằng của các dung dịch phức chì clorua ở
25 °C
Pb2+ + Cl− → PbCl+

K1 = 12,59

PbCl+ + Cl− → PbCl2

K2 = 14,45

−

PbCl2 + Cl− → PbCl3
−

−

PbCl3 + Cl → PbCl4

2−

K3 = 3,98 ×10−1
K4 = 8,92 × 10−2

1.3. Nhiễm độc chì.
Sự nhiễm độc chì có thể thông qua nhiều con đường như:
Nuốt từ thức ăn hay thuốc nam
Bụi: bụi từ sơn chì cũ.
Đất: khu đất bị nhiễm sơn chì, ô nhiễm từ hoạt động công nghiệp có chì, đường xá có
nhiều phương tiện đi lại dùng xăng có chì.
Nước: từ đất ô nhiễm, hệ thống ống dẫn nước bằng chì (loại ống cũ), đồ nấu ăn bằng
chì.
Không khí: do xăng dầu có chì, ô nhiễm từ công nghiệp.

Chì là chất độc phức tạp, có nhiều tác dụng khác nhau trên hầu hết các cơ quan của cơ
thể.
Độc tính với thần kinh:
Với thần kinh trung ương, chì gây tổn thương tế bào, gây chết tế bào thần kinh, kích
thích thần kinh trung ương.
Gây hủy hoại, thoái hóa dây thần kinh.
Độc tính với máu:
Chì gây thiếu máu do ức chế tổng hợp hồng cầu, rút ngắn tuổi thọ của hồng cầu do làm
hồng cầu dễ bị vỡ.
Độc tính trên thận:
Gây tổn thương thận, làm giảm thải trừ a xít uric qua nước tiểu nên gây tăng a xít uric và
bệnh gout.
Độc tính trên tim mạch:
Thông qua nhiều cơ chế khác nhau chì gây tăng co bóp thành mạch máu dẫn tới tăng
huyết áp.
Trên khả năng sinh sản:
Ngộ độc chì gây giảm chức năng sinh sản ở cả nam và nữ giới.
2. Cách xác định chì trong xăng
Có thể sử dụng một trong số các phương pháp sau để xác định hàm lượng chì trong
xăng :
+ TCVN 7143:2010 Xăng – Phương pháp xác định chì bằng phương pháp quang phổ hấp
thụ nguyên tử.
+ TCVN 6704:2008 Xăng – Phương pháp xác định chì bằng phổ tia X
+ TCVN 6020: 2008 Xăng – Phương pháp iot monoclorua.
2.1. Xác định chì bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử.
TCVN 7143:2010 được xây dựng trên cơ sở hoàn toàn tương đương với ASTM D
3237 06 1 Standard test method for lead in gasoline by atomic absorption spectroscopy với
sự cho phép của ASTM quốc tế, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428,
USA. Tiêu chuẩn ASTM D 323706 1 thuộc bản quyền của ASTM quốc tế.

TCVN 7143:2010 do Tiểu ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC28/SC2 Nhiên liệu
lỏng Phương pháp thử biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị,
Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
1. Phạm vi áp dụng
1.1. Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định hàm lượng chì tổng trong xăng với
khoảng nồng độ từ 2,5 mg/L đến 25 mg/L (0,010 g Pb/U.S. gal đến 0,10 g Pb/U.S. gal).
Phương pháp này áp dụng cho các loại xăng có thành phần khác nhau và không phụ
thuộc vào loại chì alkyl.
1.2. Các giá trị tính theo hệ SI là giá trị tiêu chuẩn.
1.3. Tiêu chuẩn này không đề cập đến tất cả các vấn đề liên quan đến an toàn khi sử dụng.
Người sử dụng tiêu chuẩn này có trách nhiệm thiết lập các nguyên tắc về an toàn và
bảo vệ sức khỏe cũng như khả năng áp dụng phù hợp với các giới hạn quy định trước
khi đưa vào sử dụng.
2. Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu viện dẫn sau là rất cần thiết khi áp dụng tiêu chuẩn. Đối với các tài liệu
viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn
không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các bản sửa đổi,
(nếu có).
TCVN 2117 (ASTM D1193), Nước thuốc thử Yêu cầu kỹ thuật
TCVN 6777 (ASTM), Sản phẩm dầu mỏ Phương pháp lấy mẫu thủ công.
ASTM D1368, Test method for trace concentration of lead in primary reference fuels
(Phương pháp xác định nồng độ chì dạng vết trong nguyên liệu gốc)
ASTM D2550, Test method for water separation characteristics of aviation turbine Fuels
(Phương pháp xác định đặc tính tách nước của nhiên liệu tuốc bin hàng không)
ASTM D3116, Test method for trace amounts of lead in gasoline (Phương pháp xác định
hàm lượng chì dạng vết trong xăng)
ASTM D6299, Practice for applying statistical quality assurance techniques o evaluate
analytical measurement system pertormance (Phương pháp áp dụng kỹ thuật thống kê về

đảm bảo chất lượng để đánh giá hệ thống thiết bị đo lường phân tích)
3. Tóm tắt phương pháp
Pha loãng mẫu xăng với metyl isobutyl keton và các thành phần chì alkyl được giữ ổn
định bằng phản ứng với iot và muối amoni bậc bốn. Xác định hàm lượng chì trong mẫu
bằng quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa tại bước sóng 283,3 nm, sử dụng các chuẩn
được chuẩn bị từ chì clorua cấp thuốc thử. Bằng cách xử lý này, tất cả các hợp chất chì
alkyl sẽ cho kết quả như nhau.
4. Ý nghĩa và ứng dụng
HV: Nguyễn Thị Nga

GVHD:TS.Nguyễn Thế Hữu


13

HV: Nguyễn Thị Nga

GVHD:TS.Nguyễn Thế Hữu


Sử dụng phương pháp này để xác định hàm lượng chì dạng vết đối với xăng không chì.
5. Thiết bị và dụng cụ
5.1. Thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử, có khả năng mở rộng thang đo và điều
chỉnh tốc độ phun mẫu, được trang bị khe đốt và khoang trộn để dùng với ngọn lửa
không khíaxetylen.
5.2. Bình định mức, dung tích 50 mL, 100 mL, 250 mL và 1 L.
5.3. Pipet, dung tích 2 mL, 5 mL, 10 mL, 20 mL và 50 mL.
5.4. Micropipet, dung tích 100

L, loại Eppendorf hoặc tương đương.

6. Hóa chất, thuốc thử
6.1. Độ tinh khiết của thuốc thử
Trong tất cả các phép thử, sử dụng hóa chất cấp thuốc thử. Nếu không có quy định riêng,
thì sử dụng các hóa chất có độ tinh khiết tương đương nhưng không được làm giảm độ
chính xác của phép thử.
6.2. Độ tinh khiết của nước
Nếu không có quy định riêng thì nước dùng trong phép thử này được hiểu là nước cất
loại II hoặc loại III, theo TCVN 2117 (ASTM D 1193).
6.3. Aliquat 336 (tricapryl metyl amoni clorua).
6.4. Dung dịch Aliquat 336/MIBK (10 % v/v)
Hòa tan và pha loãng 100 mL (88,0 g) Aliquat 336 bằng MIBK đến 1 L (MIBK: Metyl
Isobutyl Keton).
6.5. Dung dịch Aliquat 336/MIBK (1 % v/v)
Hòa tan và pha loãng 10 mL (8,8 g) Aliquat 336 bằng MIBK đến 1 L.
6.6. Dung dịch iot
Hòa tan và pha loãng 3,0 g tinh thể iot bằng toluen đến 100 mL. (CẢNH BÁO: Dễ cháy.
Hơi có tính độc).
6.7. Chì clorua (PbCI2).
6.8. Xăng tinh khiếtkhông chì (LeadSterile Gasoline)
Xăng có hàm lượng chì nhỏ hơn 1,32 mg Pb/L (0,005 g Pb/gal). (CẢNH BÁO: Rất dễ
cháy. Độc khi hít phải. Hơi có thể gây cháy).
CHÚ THÍCH 1: Để khẳng định hàm lượng chì nhỏ hơn 1,32 mg Pb/L (0,005 g Pb/gal), áp
dụng ASTM D 1368 và ASTM D 3116. Quy trình tinh chế nhiên liệu tuốcbin khí nêu trong
Phụ lục A.4 của ASTM D 2550 có thể sử dụng để giảm nồng độ chì của xăng trong xăngtinh khiết không chì.


6.9. Chì, dung dịch tiêu chuẩn (1,32 g Pb/L (5,0 g Pb/gal))
Hòa tan 0,4433 g chì clorua (PbCI2), đã sấy khô trong 3 h ở 105 °C trong khoảng 200
mL dung dịch Aliquat 336/MIBK 10 % trong bình định mức dung tích 250 mL. Pha loãng

đến vạch mức bằng dung dịch aliquat 10 %, lắc đều và bảo quản trong chai màu nâu có
nút
polyetylen. Dung dịch này chứa 1321 g Pb/mL, tương đương 5,0 g Pb/gal.
6.10.

Chì, dung dịch tiêu chuẩn (264 mg Pb/L (1,0 g Pb/gal))

Dùng pipet lấy chính xác 50,0 mL dung dịch 1,32 g Pb/L (5,0 g Pb/gal) cho vào bình định
mức dung tích 250 ml, dùng dung dịch Aliquat/MIBK 1 % pha loãng đến vạch mức. Bảo
quản trong chai màu nâu có nút polyetylen.
6.11.
Chì, dung dịch tiêu chuẩn (5,3 mg Pb/L; 13,2 mg Pb/L và 26,4 mg Pb/L (0,02 g
Pb/gal; 0,05 g Pb/gal và 0,10 g Pb/gal)) Dùng pipét lấy chính xác 2,0 mL; 5,0 mL và
10,0 mL dung dịch 264 mg Pb/L (1,0 g Pb/gal), cho vào các bình định mức dung tích 100
mL; cho thêm 5,0 mL dung dịch Aliquat 336 loại 1 % vào từng bình; dùng MIBK pha
loãng đến vạch mức. Trộn đều và bảo quản trong các chai có nút polyetylen.
6.12.

Metyl isobutyl keton (MIBK), (4 metyl 2 pentanon).

6.13.
Các mẫu kiểm soát chất lượng (QC) là các phần của một hoặc nhiều loại nhiên
liệu dầu mỏ dạng lỏng có tính ổn định và đại diện cho mẫu đang xét. Dùng các mẫu
này để đánh giá quá trình thử nghiệm, như quy định ở Điều 11.
7. Lấy mẫu
7.1. Lấy mẫu xăng theo TCVN 6777 (ASTM D 4057).
7.2. Chứa mẫu trong các vật chứa bằng kim loại để đảm bảo độ kín, không rò rỉ và bảo
quản mẫu ở nhiệt độ thích hợp trước khi phân tích.
8. Hiệu chuẩn
8.1. Chuẩn bị các dung dịch tiêu chuẩn làm việc

Chuẩn bị ba dung dịch tiêu chuẩn làm việc và một mẫu trắng bằng cách dùng các dung
dịch chì tiêu chuẩn 5,3 mg Pb/L; 13,2 mg Pb/L và 26,4 mg Pb/L (0,02 g Pb/gal; 0,05 g
Pb/gal và 0,10 g Pb/gal), như đã chuẩn bị theo 6.11.
8.1.1. Cho 5,0 mL dung dịch chì tiêu chuẩn có hàm lượng thấp và 5,0 mL xăng không chì vào
bốn bình định mức dung tích 50 mL có chứa sẵn 30 mL MIBK. Đối với mẫu trắng, chì
cho 5,0 mL xăng không chì.
8.1.2. Dùng micropipet Eppendorf dung tích 100
L, thêm ngay 0,1 mL dung
dịch iot/toluen. Trộn đều và để phản ứng khoảng 1 min.
8.1.3. Thêm 5 mL dung dịch Aliquat 336 1 %. Dùng MIBK pha loãng đến vạch mức và lắc đều.
8.2. Chuẩn bị thiết bị
15

HV: Nguyễn Thị Nga

GVHD:TS.Nguyễn Thế Hữu


Tối ưu hóa thiết bị hấp thụ nguyên tử để xác định chì ở bước sóng 283,3 nm. Sử dụng
mẫu trắng, điều chỉnh hỗn hợp khí và tốc độ hút mẫu để có ngọn lửa oxy hóa nghèo
nhiên liệu và có màu xanh.
8.2.1. Hút dung dịch tiêu chuẩn làm việc 26,4 mg Pb/L (1,0 g Pb/gal) và điều chỉnh vị trí của đèn
đốt để có tín hiệu lớn nhất. Một số thiết bị yêu cầu sử dụng thang đo rộng để có số đo
hấp thụ từ 0,150 đến 0,170 đối với dung dịch chuẩn này.
8.2.2. Hút mẫu trắng để chỉnh thiết bị về chế độ “Zero” và kiểm tra độ hấp thụ của ba dung
dịch tiêu chuẩn làm việc để kiểm tra sự tuyến tính.
9. Cách tiến hành
9.1. Cho 5,0 mL mẫu xăng vào bình định mức dung tích 50 mL có chứa sẵn 30 mL MIBK và
lắc đều.
L) dung dịch iot/toluen và để cho hỗn hợp phản ứng khoảng 1

9.1.1. Cho 0,10 mL (100
min.

9.1.2. Cho thêm 5,0 mL dung dịch Aliquat 336/MIBK 1 % và lắc đều.
9.1.3. Dùng MIBK để pha loãng đến vạch mức và lắc đều.
9.2. Hút mẫu và các dung dịch tiêu chuẩn làm việc, ghi lại các giá trị độ hấp thụ và với
việc thường xuyên kiểm tra điểm zero.
10. Tính toán kết quả
Vẽ đồ thị của các giá trị đo độ hấp thụ theo nồng độ của các dung dịch tiêu chuẩn làm
việc và đọc các nồng độ của mẫu từ đồ thị.
2.2. Xác định hàm lượng chì bằng phổ tia X
TCVN 6704 : 2008 thay thế TCVN 6704 : 2000 (ASTM D 505992).
TCVN 6704 : 2008 được xây dựng trên cơ sở chấp nhận hoàn toàn tương đương với
ASTM D 505903e1 Standard Test Method for Lead in Gasoline by XRay Spectroscopy với sự
cho phép của ASTM quốc tế, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428, USA.
Tiêu chuẩn ASTM D 505903e1 thuộc bản quyền của ASTM quốc tế.
TCVN 6704 : 2008 do Tiểu ban kỹ thuật tiêu chuẩn TCVN/TC28/SC2 Nhiên liệu lỏng
Phương pháp thử biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ
Khoa học và Công nghệ công bố.
1. Phạm vi áp dụng
1.1. Tiêu chuẩn này qui định phương pháp xác định hàm lượng chì tổng trong xăng với
khoảng nồng độ sau:
từ

0,0026 g Pb/l

hoặc từ 0,010 g Pb/US gal

đế

n
đế

1,32 g Pb/l.
5,0 g Pb/US gal.


n
hoặc từ

0,012 g Pb/UK gal

6,0 g Pb/UK gal.

đế
n

1.1.1. Phương pháp A và B áp dụng để xác định hàm lượng chì trong xăng từ 0,026 g Pb/l
đến 1,32 g Pb/l (từ 0,10 đến 5,0 g Pb/US gal). Phương pháp C dùng để xác định hàm
lượng chì trong xăng từ 0,0026 g Pb/l đến 0,132 g Pb/l (từ 0,010 đến 0,50 Pb/US gal).
1.1.2. Các phương pháp trên áp dụng cho các loại xăng thông dụng có thành phần khác
nhau và không phụ thuộc vào loại phụ gia alkyl chì.
1.2. Phương pháp A (trước đây là tiêu chuẩn ASTM D 2599): từ điều 5 đến điều 9.
Phương pháp B (trước đây là tiêu chuẩn ASTM D 2599): từ điều 10 đến điều 14.
Phương pháp C (trước đây là tiêu chuẩn ASTM D 3229): từ điều 15 đến điều 19.
1.3. Các giá trị tính theo hệ SI là giá trị tiêu chuẩn.
1.4. Tiêu chuẩn này không đề cập đến các qui tắc an toàn liên quan đến việc áp dụng tiêu
chuẩn. Người sử dụng tiêu chuẩn này phải có trách nhiệm lập ra các qui định thích hợp
về an toàn và sức khỏe, đồng thời phải xác định khả năng áp dụng các giới hạn qui định
trước khi sử dụng. Các qui định cụ thể về nguy hiểm xem các điều 5; 6; 11; và 18.

2. Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu viện dẫn sau đây là cần thiết khi áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài
liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn
không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các bản sửa đổi
(nếu có).
TCVN 6777:2007 (ASTM D 405706) Dầu mỏ và sản phẩm dầu mỏ Phương pháp lấy
mẫu thủ công.
ASTM D 2599 Test method for lead in gasoline by Xray spectrometry (Phương pháp xác
định hàm lượng chì trong xăng bằng phổ tia X)
ASTM D 3229 Test method for low levels of lead in gasoline by wavelength dispersive X
ray spectrometry (Phương pháp xác định hàm lượng chì thấp trong xăng bằng phổ
bước sóng tán xạ tia X.
ASTM D 3341 Test method for lead in gasolineiodine monochloride method (Xác định
hàm lượng chì trong xăng Phương pháp iot monoclorua.
3. Tóm tắt phương pháp
3.1. Có ba phương pháp thử sau


3.1.1. Phương pháp A (Dùng chất chuẩn nội bismut để xác định hàm lượng chì nồng độ cao)
Trộn kỹ một thể tích mẫu với thể tích tương đương của dung dịch chuẩn nội bismut.
Đặt hỗn hợp trong chùm tia X, đo cường độ bức xạ chì L 1 ở bước sóng 1,175
và bức xạ bismut L 1, ở bước sóng 1,144 . Xác định nồng độ chì trong mẫu bằng cách
17


so sánh tỷ lệ giữa tốc độ đếm gộp ở bước sóng 1,175 và tốc độ đếm gộp tại bước sóng
1.144 với đường chuẩn của nồng độ đã chuẩn bị trước theo chính những tỷ số trên.
3.1.2. Phương pháp B (Phương pháp bức xạ tán xạ Tungsten) Tỷ số thu được trên phần mẫu
của cường độ tia X thực của bức xạ chì L 1 với cường độ thực của bức xạ tán xạ không
kết hợp của tunsten L 1. Tính hàm lượng chì bằng cách nhân tỷ số này với hệ số hiệu

chuẩn thu được từ dung dịch chì tiêu chuẩn có nồng độ đã biết.
3.1.3. Phương pháp C (Dùng chất chuẩn nội bismut để xác định hàm lượng chì có nồng độ
thấp) Trộn kỹ 20 ml mẫu với 2 ml dung dịch chuẩn nội bismut. Đặt hỗn hợp trong chùm
tia X của máy quang phổ, đo cường độ bức xạ chì L , ở bước sóng 1,175 , bức xạ bismut
L 1 ở bước sóng 1,144 và cường độ nền tại bước sóng 1,194 . Chuẩn bị mẫu trắng bằng
isooctan và dung dịch chuẩn nội bismut rồi tiến hành theo đúng qui trình trên. Tính nồng
độ chì bằng cách xác định tỷ số giữa tốc độ đếm thực ở bước sóng 1,175 với tốc độ
đếm gộp lại bước sóng 1.144 của mẫu rồi trừ đi tỷ số đó của mẫu trắng, sau đó so sánh
với đường chuẩn của nồng độ chì đã chuẩn bị trước theo chính những tỷ số trên.
4. Ý nghĩa và sử dụng
4.1. Phương pháp trên xác định nồng độ của chì (từ việc cho thêm alkyl) có trong xăng.
Những phụ gia alkyl cải thiện đặc tính chống gô của xăng.
4.2. Áp dụng phương pháp: để xác định hàm lượng chì dạng vết có trong xăng không chì.
Phương pháp A (chất chuẩn nội bismut)
5. Thiết bị
Thiết bị quang phổ tia X, có khả năng đo được các bức xạ nêu ở điều 3.1.1 và được
vận hành dưới các điều kiện thiết bị sau đây, hoặc các điều kiện khác nhưng vẫn cho
kết quả tương đương
Điện thế ống
Cường độ dòng trong
ống
Tinh thể phân tích
Đường dẫn quang học
Máy đo

50 kV
20 mA đến 45mA
Lithi florua (LiF)
Không khí, heli (Cảnh báo Khí nén có áp suất cao)
Loại tỷ lệ hoặc nhấp nháy

CHÚ THÍCH 1: Quang phổ kế tia X và qui định sử dụng phải phù hợp với qui định về sử
dụng bức xạ ion hóa hoặc khuyến nghị của Ủy ban Quốc tế về ngăn ngừa bức xạ.
6. Hóa chất và vật liệu
6.1. Độ tinh khiết của hóa chất Sử dụng hóa chất loại tinh khiết hóa học hoặc các hóa chất
có độ tinh khiết tương đương nhưng không làm giảm độ chính xác của phép thử.
6.2. Bismut tan trong hydrocacbon