NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ASEN TRONG NƯỚC THEO PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ SỬ DỤNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ
KHOA KỸ THUẬT PHÂN TÍCH

------------------- * *-------------------

BÁO CÁO NIÊN LUẬN
CHUYÊN ĐỀ: “NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ASEN TRONG
NƯỚC THEO PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ SỬ DỤNG
KĨ THUẬT HYDRUA HÓA”

Giáo viên hướng dẫn : T. S Nguyễn Minh Quý
Sinh viên
: Ngô Thị An
Nguyễn Thị Kiều Anh
Lớp
: PT1Đ15
Chuyên ngành : Hóa Phân Tích
Khóa học
: 2015 – 2019
Phú Thọ, năm 2019

1


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành niên luận này, chúng em đã nhận
được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô và các bạn. Với lòng kính
trọng và biết ơn sâu sắc chúng em xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới:
Ban giám hiệu, phòng đào tạo trường Đại học Công nghiệp Việt Trì, cùng các
thầy cô trong khoa Kỹ Thuật Phân Tích là những người đã trực tiếp giảng dạy, đã
truyền đạt cho em những kiến thức bổ ích. Và tạo điều kiện cho em trong suốt quá

trình học tập, rèn luyện tại trường.
Cô giáo T. S Nguyễn Minh Quý, người trực tiếp hướng dẫn đề tài, đã hết lòng
giúp đỡ, dạy bảo, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng em trong suốt
quá trình học tập và hoàn thành niên luận.
Bài niên luận bao gồm những kiến thức và tài liệu chúng em đã sưu tầm được
trong thời gian qua. Trong quá trình thực hiện bài niên luận do còn nhiều hạn chế
về mặt thời gian cũng như trình độ chuyên môn nên không thể tránh khỏi những
thiếu sót. Vì vậy chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của thầy cô, cũng
như các bạn để bài làm của chúng em được hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Phú Thọ, ngày……tháng…năm 2019
Sinh viên
Ngô Thị An
Nguyễn Thị Kiều Anh

2


MỤC LỤC

3


DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1: Mô hình cấu tạo nguyên tử Asen
Hình 1. 2: Triệu chứng bệnh nhiễm Asen
Hình 1. 3: Ảnh hưởng của Asen tới môi trường đất
Hình 3. 1: Đồ thị của phương pháp đường chuẩn
Hình 3. 2: Đồ thị của phương pháp đường thêm chuẩn

Hình 3. 3: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào bước sóng
Hình 3. 4: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào độ rộng khe đo
Hình 3. 5 :Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào cường độ đèn (A-I)
Hình 3. 6: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào chiều cao đèn nguyên
tử hóa
Hình 3. 7: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của đường chuẩn
Hình 3. 8: Đ ường chuẩn As theo phương pháp HVG-AAS

4


MỞ ĐẦU
Nước có vai trò quan trọng trong việc phục vụ cho sinh hoạt, nâng cao chất
lượng đời sống cho người dân. Nước là nhân tố quyết định sự sống trên trái đất, là
hợp phần chiếm tới 70% trọng lượng cơ thể con người và tới 90% ở một số thực
vật. Nước đóng vai trò quan trọng trong sản xuất công nghiệp. Đối với cây trồng
nước là nhu cầu thiết yếu có vai trò điều tiết các chế độ nhiệt ánh sáng, chất dinh
dưỡng. . .
Trong những năm gần đây của nước ta, do phát triển kinh tế và gia tăng dân số
nên môi trường nước ngày càng bị ô nhiễm bởi kim loại nặng mà nguồn gốc chủ
yếu từ công nghiệp và giao thông vận tải.
Các kim loại nặng nói chung hay asen nói riêng lại rất khó loại bỏ bằng các
biện pháp xử lý nước thải thông thường và nếu chúng xâm nhập vào các nguồn
nước sinh hoạt ở mức cao hơn mức cho phép sẽ là nguồn gốc của nhiều bệnh hiểm
nghèo, đe dọa sức khỏe và tính mạng của con người.
As cũng là nguyên tố cần chú ý vì cũng có độc tính cao. Asen là nguyên tố
khó định lượng vì độ nhạy các phản ứng dùng để xác định nó không cao. Đa số khi
phân tích asen cần phải loại bỏ nhiều nguyên tố gây cản trở. Hàm lượng asen trong
mẫu thường là ở nồng độ rất nhỏ nhất là ở trong nước.
Việc xác định chính xác hàm lượng Asen trong nước là vô cùng quan trọng.

Nó góp phần bảo vệ sức khỏe con người, đồng thời góp phần xây dựng quy trình
kiểm tra chất lượng nước.
Từ trước tới nay, việc phân tích xác định hàm lượng asen đã được nhiều nhà
khoa học trong và ngoài nước nghiên cứu và đề ra nhiều phương pháp xác định
khác nhau như: Phương pháp phân tích hóa học, phương pháp phân tích công cụ
tùy theo hàm lượng của chúng có trong mẫu. Trong các phương pháp phân tích
công cụ hiện đại, phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) là một trong những
phương pháp được ứng dụng phổ biến trên thế giới trong nhiều năm qua và ở Việt
Nam cũng đã có nhiều máy AAS được sử dụng để phân tích nhiều đối tượng.
Ở Việt Nam việc xác định hàm lượng asen đã và đang được quan tâm, nghiên
cứu một cách sâu rộng. Trong nhiều hội thảo và báo cáo khoa học đã đề cập tới
hiện trạng, tác động của asen tới sức khỏe con người và đề ra giải pháp phòng ngừa

5


Để đóng góp một phần nhỏ bé vào công việc này trong bài niên luận này
chúng em đi sâu tìm hiểu:” Xác định hàm lượng Asen trong nước bằng phương pháp
phổ hấp thụ nguyên tử theo kĩ thuật hidrua hóa ”.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về nước và môi trường nước
Nước là hợp chất hóa học của oxi và hidro, có công thức hóa học là H2O
Nước rất quan trọng trong khoa học và đời sống , là nguồn tài nguyên vô cùng
quý giá trên toàn thế giới, 70% diện tích của Trái Đất được che phủ bởi nước nhưng
chỉ có 0,3% tổng lượng nước trên Trái Đất nằm trong các nguồn có thể khai thác
dùng làm nước uống.
1.1.1. Thành phần và tính chất của mẫu nước [3]
Nước là một hợp chất hóa học có thành phần rất đa dạng và phức tạp. Sự phân
bố các chất hòa tan và thành phần khác trong nước quyết định bản chất của nước.

- Nước ngọt, nước mặn, nước lợ.
- Nước giàu hoặc nghèo dinh dưỡng.
- Nước bị ô nhiễm nặng hoặc nhẹ.
Về mặt lý tính: nước là chất có khả năng tồn tại ở cả ba dạng: rắn, lỏng và khí.
Nước là một dung môi tốt nhờ vào tính lưỡng cực. Các hợp chất phân cực hoặc có
tính ion như axit, rượu và muối đều dễ tan trong nước. Tính hòa tan của nước đóng
vai trò rất quan trọng trong sinh học vì nhiều phản ứng hóa sinh chỉ xảy ra trong
dung dịch nước.
Nước tinh khiết không dẫn điện. Mặc dù vậy, do có tính hòa tan tốt, nước hay
có tạp chất pha lẫn, thường là các muối, tạo ra các ion tự do trong dung dịch nước
cho phép dòng điện chạy qua.
Về mặt hóa học: nước là một chất lưỡng tính, có thể phản ứng như một axit
hay bazo. Ở pH=7 (trung tính) hàm lượng các ion OH - cân bằng hàm lượng của
H2O+ khi phản ứng với một axit mạnh hơn, ví dụ như HCl nước phản ứng như một
bazo.
HCl + H2O = H3O+ + ClVới amoniac nước lại phản ứng mạnh như một axit:
NH3 + H2O = NH4 + OH6


1.1.2. Vai trò của nước đối với đời sống con người [3]
Nước là một tài nguyên vô cùng quan trọng đối với mỗi quốc gia, là thành
phần không thể thiếu đối với mỗi sinh vật.
Nước đồng nghĩa với cuộc sống của sinh vật, cần thiết không những đối với
con người, động vật mà cả đối với cây cỏ, chiếm một tỷ lệ lớn trong cơ thể sống.
Trong cơ thể con người, nước là chất lỏng chiếm 60% đến 70% thể trọng của
cơ thể, nước phân bố khắp nơi trong cơ thể như máu, cơ bắp, não bộ, phổi,xương
khớp. . . con người có thể không ăn trong vài tháng, nhưng thiếu nước trong hai ba
ngày là có nguy cơ tử vong, việc thường xuyên thiếu nước làm giảm sút tinh thần,
khả năng tập trung kém.
Nước tham gia vào việc hình thành các dịch tiêu hóa, giúp con người hấp thụ

chất dinh dưỡng, cũng như tạo thành các chất lỏng trong cơ thể, thúc đẩy quá trình
trao đổi chất. Nước giúp duy trì nhiệt độ trung bình của cơ thể, giúp cơ thể hấp thụ,
chuyển chở chất dinh dưỡng và oxy nuôi tất cả các chất tế bào, giúp chuyển hóa
thực phẩm ra năng lượng cần thiết cho các chức năng của cơ thể. Nước giúp bảo vệ
các khớp xương, tránh viêm sưng, đau nhức vì nước là chất nhờn làm cho khớp cử
động trơn tru, làm ấm không khí để sự hấp thụ dễ dàng, tránh dị ứng, ho khan,
phòng chống được sự đóng cục máu ở các động mạch của tim, não, giảm nguy cơ
tai bivến của tim não. Nước còn giúp sản xuất các chất dẫn truyền thần kinh, các
hocmon cần thiết cho các chức năng và phản ứng sinh học cho cơ thể. Uống nước
đủ làm cho hệ thống bài tiết hoạt động thường xuyên, bài thải những độc tố trong
cơ thể, có thể ngăn ngừa sự tồn đọng lâu dài của những độc tố gây bệnh ung thư.
Mỗi ngày cơ thể mất đi khoảng 1,5 lít nước qua đại tiểu tiện, đổ mồ hôi, hơi thở.
Khi làm việc, vận động, cơ thể sẽ mất nước. Vì vậy, để giữ lượng nước của cơ thể
bình thường, cần phải uống nước để thay thế phần mất đi.
Nước có vai trò rất lớn trong đời sống cũng như sinh hoạt hàng ngày của con
người như sử dụng trong sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp, y tế, giao thông,
dịch vụ. . . .
Hầu hết các hoạt động của con người đều sử dụng nước để ăn, uống, sinh hoạt
hàng ngày. . . .
7


Trong nông nghiệp, nước là một nhân tố hết sức quan trọng cho nền nông
nghiệp tồn tại và phát triển. Nước giúp cho quá trình sinh trưởng và phát triển của
cây trồng, tạo ra năng suất lớn, kích thích ngành nông nghiệp phát triển.
Trong công nghiệp, người ta dùng nước làm nguyên liệu ban đầu, dung môi,
chất rửa, chất làm lạnh. . . .
Trong y tế cũng cần sử dụng nhiều nước như trong dược phẩm, trong phòng
mổ, rửa sạch các vết thương, chạy thận nhân tạo. . .
Trong giao thông vận tải cũng cần đến nước, đặc biệt là ngành giao thông

đường thủy.
Như vậy, nước có vai trò rất lớn trong đời sống của con người cũng như các loại
sinh vật trên Trái Đất. Tuy nhiên hiện nay thì do nhu cầu sử dụng và ý thức của con
người đã và đang làm cho môi trường nước bị ô nhiễm nghiêm trọng gây ra những
hình ảnh không tốt cho con người và sinh vật trong khí quyển.
1.1.3. Vấn đề ô nhiễm nguồn nước [4]
Ngày nay nhu cầu của con người sử dụng nước ngày càng nhiều về số lượng
với nhiều mục đích khác nhau.
Nguồn nước mà con người sử dụng được thì hầu hết là nước ngọt từ nguồn
nước bề mặt và nước ngầm. Ngày nay nguồn nước này bị ô nhiễm bẩn và cạn kiệt
do việc xả thải và sử dụng thiếu ý thức của con người, áp lực của việc gia tăng dân
số cùng với tốc độ đô thị hóa.

8


1.2. Giới thiệu về Asen
1.2.1. Trạng thái tự nhiên [5]
Asen hay còn gọi là thạch tín, một nguyên tố hóa học có kí hiệu As. Asen
trong tự nhiên tồn tại ở nhiều dạng và có cấu trúc tinh thể khác nhau, nhưng nói
chung nó hay tồn tại dưới dạng các hợp chất Asenua và Asenat. Vài trăm loại
khoáng vật như thế đã được biết tới. Asen và các hợp chất của nó được sử dụng như
là thuốc trừ dịch hại, thuốc trừ cỏ, thuốc trừ sâu và trong một loạt các hợp kim.
Asennopyrit còn gọi là mispickel (FeAsS) là khoáng vật chứa Asen phổ biến
nhất. Khi bị nung nóng trong không khí, Asen thăng hoa ở dạng oxit asen (III) để
loại các oxit sắt.
Các hợp chất quan trọng nhất của Asen là oxit Asen (III) As 2O3 (Asen trắng)
opimentsulfua vàng (hay thư hoàng) As2S3 và hùng hoàng đỏ As4S4, lục paris,
asenat canxi, asenat hidro chì. Ba hợp chất cuối cùng từng được sử dụng trong
nông nghiệp làm thuốc trừ sâu và thuốc độc. Thư hoàng và hùng hoàng trước đây

được làm thuốc màu trong hội họa, hiện nay đã bị bỏ do độc tính, khả năng phản
ứng của chúng. Mặc dù Asen đôi khi được tìm thấy như là Asen tự nhiên trong
thiên nhiên nhưng nguồn kinh tế chính của nó là khoáng vật Asenopyrit nói trên
đây; nó cũng tìm thấy trong các Asenua kim loại như bạc, coban (Cobaltit: CoAsS
và skutterudit: CoAs3) hay niken, hay như là các sunfua và oxi hóa như là các
khoáng vật Asenat như mimetit, Pb5(AsO4)3Cl và erythrit, Co3(AsO4)2. 8H2O và
hiếm hơn là các Asenit (Asenit =Asenat (III), AsO33- chứ không phải Asenat (V)
AsO43-)
Ngoài các dạng vô hình như trên Asen cũng tồn tại ở nhiều dạng hữu cơ trong
môi trường. Asen vô cơ và các hợp chất của nó, khi đi vào chuỗi thức ăn, được trao
đổi tích cực thành dạng ít độc hơn của Asen thông qua quá trình methyl hóa.
Ví dụ: scopulariopsis brevicaulis, một loài nấm mốc sinh ra một lượng đáng
kể Trimethylarsin nếu Asen vô cơ tồn tại. Hợp chất hữu cơ Asenobetain tìm thấy
trong một số hải sản như cá và tảo, cũng như trong nấm ăn với hàm lượng lớn. Nhu
cầu trung bình của người là khoảng 10-50/ngày. Giá trị khoảng 1,000 là việc tiêu
thụ không bình thường về cá và nấm. Nhưng ở đây có rất ít nguy hiểm trong việc
ăn cá do hợp chất Asen trong cá gần như không độc hại.
9


1.2.2. Cấu tạo [5]
Kí hiệu : As thuộc nhóm VA
Khối lượng : M =74,92
Số hiệu nguyên tử : 74,2916 g. mol1

Cấu hình electron: [Ar]3d104s24p3
Số hiệu nguyên tử :33
Bán kính nguyên tử: 1. 33Å
Đồng vị : 8

Hình 1. 1: Mô hình cấu tạo nguyên tử
Asen

1.2.3. Tính chất của Asen
1.2.3.1. Tính chất vật lí [5]
Về tính chất lý học, Asen có tính chất gần giống với các kim loại, nó có bốn
dạng thù hình: dạng kim loại, dạng alpha có màu vàng, dạng beta có màu đen, dạng
gamma có màu xám. Asen kim loại thường gặp có màu xám bạc. Asen kim loại có
ánh kim có cấu trúc tinh thể gần giống photpho đen.
Một số thông số vật lý của Asen:
Tỷ trọng
: 5,7 g. cm3 (ở 14oC)
Độ dẫn điện : 30. cm
Nhiệt độ nóng chảy : 817
Nhiệt độ sôi : 615
Khi Asen bay hơi gặp lạnh nó sẽ ngưng lại thành tinh thể tà phương, hơi Asen
có mùi tỏi rất độc.
Asen là chất bán dẫn, dễ nghiền thành bột, người ta có thể tạo hợp chất bán dẫn
của asen như GaAs, có tính chất bán dẫn như silic và Gecmani.
1.2.3.2. Tính chất hóa học [8,5]
Asen là nguyên tố bán kim loại, cấu hình lớp vỏ điện tử hóa trị của asen là
4s24p3. Trong cấu hình lớp vỏ điện tử của asen có sự tham gia của các obital d nên
có thể mở rộng vỏ hóa trị, số oxi hóa -3 là đặc trưng cho asen. Trong không khí ở
nhiệt độ thường Asen bị oxy hóa rất chậm, còn khi bị đốt nóng mạnh nó bị cháy tạo
thành oxit As2O3 có mùi tỏi đặc trưng:
4As + 3O2 " 2As2O3
10


Ở nhiệt độ cao Asen có khả năng tác dụng với nhiều nguyên tố khác như Fe,

S,. . . Asen nguyên tố hay các hợp chất của nó đều rất độc.
Asen không phản ứng với nước trong điều kiện thiếu không khí hoặc các điều
kiện thường.
Ở dạng bột nhỏ, Asen bốc cháy trong khí clo tạo thành triclorua:
2As + 3Cl2 " 2AsCl3
Không tác dụng với axit không có tính oxi hóa, nhưng dễ dàng phản ứng với
các axit HNO3, H2SO4 đặc:
3As + 5HNO3 + 2 H2O " 3H2SO4 + 5NO
Các halogenua được tạo ra khi Asen phản ứng với halogen, các hợp chất này
dễ bị thủy phân tạo axit tương ứng trong môi trường nước:
3As + 5Cl2 + 2H2O " 2H3AsO4 + 10HC1
Các hợp chất của Asen
• Các hợp chất vô cơ
- Một số phản ứng đặc trưng của As+3
Các hợp chất As+3 phổ biến như As3S4, H3AsO3, AsCl3, As2O3,. . . đều tan tốt
trong axit HNO3 đặc nóng, NaOH, NH4OH, (NH4)2S và (NH4)2CO3.
As2O3 + 8HNO3 + 4H2O " 2H3AsO3 + 3H2SO4 + 8NO
As2O3 + 3(NH4)2S " 2(NH4)3AsS3
Cho khí H2S qua dung dịch AsCl3 có kết tủa màu vàng tươi là As 2S3. AsCl3 là
một hợp chất quan trọng của Asen, nó dễ bay hơi, dễ bị thủy phân trong môi trường
nước.
AsCl3 + 3H2O " H3AsO3 + 3HCl
Khi khử H3AsO3 ta thu được khí Asin, có mùi tỏi rất độc.
H3AsO3 + 3Zn + 6HCl " 3ZnCl2 + AsH3 + 3H2O
H3AsO3 + CuSO4 " CuHAsO3 + H2SO4
CuHAsO3 có kết tủa màu vàng lục trong môi trường kiềm, nó tan trong dung
dịch cho màu xanh.
CuHAsO3 + NaOH " CuNaAsO3 + H2O
- Các phản ứng đặc trưng của As+5
Một số hợp chất quan trọng của As+5 như : As2S5, H3AsO4, Ag3AsO4. . . . Trong

đó As2S5 không tan trong nước và dung dịch HCl, nó chỉ tan trong NaOH,
11


HNO3 và NH4OH vì vậy dựa vào tính chất này có thể xác định Asen bằng
phương pháp khối lượng.
As2S5 + 3(NH4)2S " 2(NH4)3AsS4
Khi cho axit asenic tác dụng amoni molipdat (NH4)2MoO4 trong môi trường
axit HNO3 sẽ cho kết tủa màu vàng, muối này dùng để định tính và định lượng
Asen:
H3AsO4 + 12(NH4)2MoO4 + 21HNO3 "(NH4)3H4[As(Mo2O7)6] +21NH4NO3 + 10H2O
Trong hợp chất này As+5 có vai trò ion trung tâm điển hình tạo phức dị đa axit
và phức dị đa axit này cũng có thể bị khử về phức dị đa màu xanh.
- Một số phản ứng đặc trưng của AsH3:
Trong hợp chất AsH3, Asen thể hiện số oxi hóa -3, liên kết trong Asin là liên
kết cộng hóa trị, đây cũng là đặc điểm do cấu hình điện tử của Asen. Asin là một
khí độc, không màu, dễ bị phân hủy thành Asen nguyên tố trong môi trường không
khí. Asin có nhiệt độ nóng chảy là -1170 oC, nhiệt độ sôi là -620 oC. AsH3 thể hiện
tính khử mạnh.
Tác dụng với H2SO4 loãng:
2AsH3 + 6H2SO4 " 6SO2 + As2O3 + 9H2O
Tác dụng với I2:
AsH3 + 4I2 + 4H2O

" H3AsO4 + 8HI

Một số phản ứng đặc trưng được dùng trong phương pháp trắc quang là phản
ứng tạo phức asin với đietyl đithiocacbamat bạc.
• Các hợp chất hữu cơ
Hóa học hữu cơ của Asen khá rộng do liên kết C - As bền dưới các điều kiện

thay đổi của môi trường, của pH và thế oxi hóa khử. Đa số các hợp chất hữu cơ của
As xuất hiện trong tự nhiên là kết quả hoạt động sinh học của các loại nấm và vi
khuẩn. Một số hợp chất của asin như monometylasin (CH 3AsH2), dimetylasin
(CH3)2AsH, trimetylasin (CH3)3As,. . .
Ví dụ: trimetylasin được tạo thành do sự phát triển của nấm mốc trên giấy dán
tường với chất màu As. Sự metyl hóa được coi như là một quá trình giải độc As của
các vi sinh vật.

12


1.2.4. Vai trò của asen
Như chúng ta đã biết asen là nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho sự sinh
trưởng và phát triển của con người và sinh vật. Asen có vai trò quan trọng trong
trao đổi chất nuclein, tổng hợp protit và hemoglobin.
Asen là nguyên tố có mặt trong nhiều loại hóa chất sử dụng trong nhiều ngành
công nghiệp khác nhau như: hóa chất, phân bón, thuốc bảo vệ thực phẩm…
1.2.5. Độc tính của Asen [6,7]
Asen là nguyên tố vi lượng, rất cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của
con người và sinh vật. Ở hàm lượng nhất định, Asen có vai trò quan trọng trong
trao đổi chất nuclein, tổng hợp protit và hemoglobin. Tuy nhiên ở hàm lượng cao
hơn, Asen và các hợp chất của nó là tác nhân gây 19 bệnh ung thư, đột biến và dị
thai trong tự nhiên.
Asen đi vào cơ thể bằng tất cả các con đường như: hít thở, ăn uống, thẩm thấu
qua da.
Asen(III) tấn công lên nhóm –SH của enzim, làm cản trở hoạt động của enzim
sẽ ngăn cản sự sản sinh ra của ATP.
Asen(III) ở nồng độ cao làm đông tụ các protein.
Asen(V) và Asen hữu cơ được đào thải qua thận rất nhanh và hầu như toàn bộ.
Asen vô cơ thì được tích lũy ở da, xương, cơ bắp.

Nếu bị nhiễm độc cấp tính, Asen có thể gây tử vong trong vòng vài giờ đến
một ngày. Trong môi trường tiếp xúc thường xuyên với Asen ở nồng độ vượt quá
an toàn nhưng chưa thể gây độc cấp tính, Asen sẽ gây độc mãn tính và thường biểu
hiện ở các triệu chứng lâm sàng như: Mệt mỏi, chán ăn, giảm trọng lượng cơ thể,
xuất hiện các bệnh về dạ dày, về da,. . .
Việc phát hiện người nhiễm Asen rất khó do những triệu chứng của bệnh từ 5
đến 15 năm sau mới được phát hiện. Asen còn được gọi là “Sát thủ vô hình”.

13


Hình 1. 2: Triệu chứng bệnh nhiễm Asen

1.2.6. Ảnh hưởng của Asen đối với môi trường [1]
• Ảnh hưởng của Asen đến môi trường nước
Dạng tồn tại tự nhiên của Asen là nằm ở lớp vỏ trái đất, chính bởi lẽ đó quá trình
tự nhiên , mưa - nước ngấm qua đất - nước ngầm cũng chịu tác động này. Đặc tính
của Asen rất dễ tan trong nước, vì không tan một lượng nhỏ sẽ không có màu,
không vị, không mùi nên khi được thau trôi qua nước bề mặt xuống nước ngầm
Asen hoàn toàn không thể nhận biết bằng mắt thường. Rất có thể chúng ta đang sử
dụng nguồn nước nhiễm Asen hàng ngày.
Không dừng lại ở nước ngầm, trong nước biển cũng có chứa hàm lượng Asen
nhất định, và lượng Asen không giống nhau ở vùng biển, chính bởi vậy các loài
cá,rong biển cũng có thể nhiễn Asen. Việc săn bắt hải sản phục vụ nhu cầu ăn uống
hàng ngày của con người cũng chính là đang nạp Asen vào cơ thể.
• Ảnh hưởng của Asen đến môi trường đất
Asen nằm ở lớp vỏ trái đất nên các hoạt động gieo trồng cây cối từ cây lương thực,
thực phẩm đến cây ăn quả đều có thể hấp thụ Asen và chuyển hóa qua các loại củ
quả, qua quá trình chế biến, ăn uống, Asen đã và đang đi vào cơ thể chúng ta.
14

Hình 1. 3: Ảnh hưởng của Asen tới môi trường đất

• Ảnh hưởng của Asen đến môi trường không khí
Lớp Asen tồn tại trong địa khí quyển ở dạng thể rắn nhưng các quá trình
phong hóa núi lửa phun trào hoặc các hoạt động khai thác, luyện kim, đốt nhiên
liệu hóa thạch, …đã bán dẫn Asen ra môi trường không khí. Trong không khí tồn
tại cả 2 dạng Asen hữu cơ và vô cơ.
1.2.7. Ảnh hưởng của Asen đối với sức khỏe con người [2]
Thống kê của Cục Y tế dự phòng - Bộ Y tế cho thấy, trong số 10 trên 26 bệnh
truyền nhiễm gây dịch được giám sát có tỷ lệ mắc trên 100. 000 dân, cao nhất là
cúm, tiêu chảy, sốt rét, sốt xuất huyết, ly trực khuẩn, quoai bị, viêm gan virut, thủy
đậu. . . có liên quan đến nguồn nước bị nhiễm asen và nhiều chất hữu cơ khác.
Các nghiên cứu khoa học cũng cho thấy, khi sử dụng nước nhiễm asen để ăn
uống, con người có thể bị mắc bệnh ung thư, trong đó thường gặp là ung thư da.
Ngoài ra, asen còn đầu độc hệ tuần hoàn khi uống phải nguồn nước có hàm lượng
asen 0,1mg/l. Vì vậy, cần phải xử lý nước nhiễm asen trước khi dùng cho sinh hoạt
và ăn uống.
15


Tại Hà Nam, nghiên cứu của Viện YHLĐ&VSMT (Bộ Y tế) đã phát hiện 8 ca
bị nhiễm độc asen ở giai đoạn sớm sau 5 - 10 năm sử dụng nước nhiễm độc ở các
xã Hòa Hậu, Bồ Đề và Vĩnh Trụ. Cũng tại đây, 94,4% giếng khoan được nghiên
cứu có hàm lượng asen trong nước cao hơn tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn uống. Năm
2003, khi tiến hành kiểm tra sức khỏe cho 400 người sống trong khu vực ô nhiễm
asen nặng, Viện đã phát hiện có ít nhất 7 trường hợp mắc các chứng bệnh do ăn
uống với nguồn nước nhiễm asen và 50 trường hợp có hàm lượng asen cao hơn
bình thường.

16


CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ASEN TRONG
NƯỚC
Từ trước tới nay đã có nhiều phương pháp xác định Asen được tìm ra và sử dụng
trong phân tích định lượng Asen trong các loại mẫu vật. Tùy theo hàm lượng Asen
có trong mẫu mà người ta sử dụng phương pháp định lượng thích hợp. Các phương
pháp định lượng Asen có thể phân thành nhóm phương pháp như sau:
• Phương pháp khối lượng
Mẫu được chuyển hóa vào dung dịch, dùng thuốc thử thích hợp làm kết tủa
hoàn toàn Asen dưới dạng hợp chất khó tan, lọc, rửa, sấy, nung cân và tính kết quả
% Asen. Phương pháp khối lượng chỉ áp dụng cho những mẫu vật có hàm lượng
Asen lớn. Dạng cân thường là sunfua Asen, anenat một số kim loại Cd3(As04)2,
BiAs2O4….
• Phương pháp thể tích
Mẫu có chứa Asen được chuyển vào dung dịch định mức. lấy một thể tích
chính xác dung dịch định mức đem chuẩn độ bằng phương pháp thích hợp, bằng
một dung dịch tiêu chuẩn thích hợp có nồng độ biết trước từ đó tính ra được hàm
lượng Asen. Phương pháp thể tích có ưu điểm nhanh, Nhưng nhược điểm như
phương pháp khối lượng là nó chỉ xác định được những mẫu vật có hàm lượng
Asen đủ lớn.
• Phương pháp phân tích công cụ
Các phương pháp phân tích công cụ sử dụng các tính chất quang học, tính chất
điện hóa…. của chất xác định có trong mẫu vật để làm cơ sở định lượng. Các
phương pháp này thường được sử dụng vì nó có độ chính xác cao, độ nhạy cao và
đặc biệt có thể định lượng thành phần có hàm lượng thấp trong mẫu mà phương
pháp khối lượng và phương pháp thể tích không xác định được. Thường Asen có
hàm lượng nhỏ nên để định lượng nó người ta sử dụng phương pháp trắc quang đo

màu, phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử, phương pháp điện hóa hòa tan…
2.1. Phương pháp khối lượng [11]
2.1.1. Phương pháp kết tủa bạc Asen Ag3AsO4
Mẫu được hòa tan chuyển vào dung dịch dưới dạng Asenit rồi oxi hóa thành
Asenat, dùng AgNO3 kết tủa hoàn toàn thành Asenat dưới dạng kết tủa Ag3AsO4.
17


Na3AsO3 + H2O = Na3AsO4 + H2O
Na3AsO4 + 3 AgNO3 = Ag3AsO4 + 3NaNO3
Lọc,rửa ,sấy,nung kết tủa ở 5000 C rồi cặn kết tủa nung ở dạng Ag 3AsO4 kết
quả được tính:
% As = . 100
f : là hệ số chuyển đổi
a : là khối lượng Ag3AsO4 sau nung
G : là khối lượng của mẫu
f=
2.1.2. Phương pháp kết rủa Asen (III) sunfua
Mẫu được chuyển vào dung dịch, được axit hóa bằng HCl, ở điều kiện dung
dịch nóng (800 C) sục khí H2S qua dung dịch làm kết tủa hoàn toàn Asenit.
2Na3AsO3 + H2S + 6HCl = As2S3+ 6 NaCl + 6 H2O
Lọc, rửa sạch kết tủa bằng nước bằng rượu, sấy 100-1100C rồi cân.
%As = . 100
f=
2.2. Phương pháp thể tích [11]
2.2.1. Phương pháp chuẩn độ Iot
Hòa tan 1,000g mẫu có thêm 1g K2CO3 trong ít nước, ra nhiệt và thêm vài giọt
H2SO4, Axit nhẹ thêm nước cất, định mước thành 100,00ml. Lấy 10,00ml dung
dịch mẫu thêm nước cất tới thể tích chung 150ml thêm 2g NaHCO 3 chuẩn độ bằng
dung dịch I2 tiêu chuẩn 0,1N với chỉ thị hồ tinh bột tới khi dung dịch xuất hiện màu

xanh.
AsO33- + I2 +2HCO3 - = AsO43- +2I- + 2CO2 + H2O
1ml I2 0,1N tương đương với 3,455mg As hoặc 4,9455 mg As2O3.
2.2.2. Phương pháp chuẩn độ Brom
Hòa tan mẫu chứa Asenic trong 10ml NaOH 1N thêm 15 ml HCl 1N để axit
hóa dung dịch, thêm nước cất tới thể tích chung 150ml đem chuẩn độ bằng dung
dịch Brom 0,1 N với chỉ thị Chinolin vàng tới khi mất màu.
1ml dung dịch Brom 0,1 N tương đương với 3,7455 mg Asen hoặc 4,9455
mg.
18


2.3. Phương pháp phân tích công cụ
2.3.1 Phương pháp quang phổ dùng bạc dietydithiocacbomat [12]
Oxi hóa các chất hữu cơ hoặc sunphít bằng cách đun nóng với kali pemanganat và
kali perodisunfat.
Khử asen hóa trị V sang hóa trị III.
Khử asen hóa trị III sang AsH3 (asin) bằng NaBH3 trong môi trường axit.
Hấp thụ asin trong dung dịch bạc dietyldithiocacbamat trong clorofom hoặc
pyridin và đo quang phổ (của phức chất màu đỏ - tím được tạo thành) ở bước sóng
510 nm hoặc 525 nm tương ứng với mỗi dung môi.
2.3.2. Phương pháp Von-ampe hòa tan [9, 16]
Do As(V) kém hoạt động điện hóa nên trước khi phân tích phải được khử về
As(III) bằng hidro nguyên tử hoặc hydrazin,
Hidro nguyên tử tạo ra từ Zn và HCl
Zn + HCl = ZnCl2 + H*
AsO42- + 2H* = AsO32- + H2O
Tiến hành điện phân kết tủa làm giàu Asen lên bề mặt điện cực thủy ngân giọt
treo trong môi trường axit HCl ở thế điện phân làm giàu và thời gian điện phân
thích hợp, phản ứng xảy ra trên catot

As3+ + 3e Aso (Hg)
Sau đó ghi đường hòa tan dưới dạng pic với tốc độ quét thế 20 – 50 mV/s,
khoảng thế quét -0,4 V đến -0,9V. Xác định hàm lượng As theo phương pháp thêm
chuẩn hoặc đường chuẩn.
mg/l As =
trong đó a: số µg As xác định được theo đường chuẩn
V: thể tích mẫu đem phân tích ( ml)
Theo tài liệu [16] đã khảo sát ở điều kiện HCl 2M, sục khí đuổi oxi trong thời
gian là 120s, điện phân làm giàu ở -0,30 trong thời gian 120s, tốc đọ quay điện cực
2000 vòng/phút, quét thế theo chiều dương -0. 30V ÷ +0. 65V, biên độ xung
19


+50mV, bề rộng xung 40ms, thời gian đo dòng 20s. thời gian nhảy thế 0. 1s, bước
nhảy thế 6mV, tốc độ quét thế 29,8 mV/s.
2.3.3. Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử ICP – AES [13]
• Nguyên tắc của phương pháp
Hóa hơi nguyên tử hóa mẫu để phân tử mẫu chuyển thành trạng thái hơi và
nguyên tử tự do, dùng nguồn năng lượng phù hợp kích thích nguyên tử ở trạng thái
đó để nguyên tử phát ra các vạch phổ đặc trưng cho từng nguyên tố. Thu toàn bộ
phổ, phân li thành các vạch riêng biệt và ghi toàn bộ phổ phát xạ nhờ máy quang
phổ. Có thể ghi lên kính ảnh hoặc phim ảnh hoặc ghi trực tiếp các tín hiệu cường
độ vạch phổ phát xạ dưới dạng các píc.
Từ bước sóng và cường độ vạch phổ phát xạ, đánh giá về mặt định tính và
định lượng tùy theo yêu cầu phân tích.
Dung dịch mẫu được phun ở dạng sol khí tới vùng plasma argon có nhiệt độ
từ 60000K đến 80000K, tại đó asen được nguyên tử hóa và phát xạ bước sóng đặc
trưng. Nồng độ asen trong mẫu được xác định dựa trên cường độ vạch phát xạ. Giới
hạn phát hiện của phương pháp là 35 – 50 ppb. Phương pháp này có thể xác định
nhiều nguyên tố cùng một lúc và được áp dụng đối với tất cả các loại nền màu khác

nhau. Tuy nhiên các mẫu lỏng và rắn chứa nhiều kết tủa cần phải xử lý trước khi
phân tích.
2.3.4. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao [15]
Lựa chọn cột sắc ký chứa chất nhồi có đặc tính trao đổi anion shin-pack ICA3 của hãng shimadzu. Để rửa giải các anion chọn pha động là dung dịch đệm
photphat (NaH2PO4 + H3PO4)
Pha các dung dịch NaH2PO4 có nồng độ 0,02M , điều chỉnh pH tới các giá trị
khác nhau: 4,5 ; 5,75 ; 6,5 ; 7,0
Bơm các pha động có độ pH khác nhau qua cộc sắc ký với điều kiện sau
- Tốc độ bơm pha động 0,5 ml/phút
- Mẫu chuẩn: As(III) 0,1ppm , As (V) 0,1ppm ,MMA 0,1ppm , vòng bơm
mẫu cơ 100l

20


2.3.5. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử kết hợp với thiết bị sinh khí hidrua
[15,10]
- Nguyên tắc
Asen vô cơ hòa tan trong nước có thể ở dạng As (III) và As (V) , hiệu suất tạo
khí hidrua của hai dạng này khác nhau nên tất cả các Asen trong mẫu phải được
khử về As (III) nhờ tác nhân khử Zn hoặc NaI. Sau đó As(III) phản ứng với hidro
mới sinh ( tạo thành khí tác nhân khử Zn hoặc NaBH4 gặp môi trường axit) tạo ra
hợp chất Asin – AsH3. Khí Asin sẽ được dẫn vào bộ phận nguyên tử hóa mẫu nhờ khí
Argon tạo ra các đám hơi nguyên tử tự do. Các nguyên tử này sẽ hấp thụ các tia sáng
có bước sóng đặc trưng và cho kết quả độ hấp thụ.
Quang phổ hấp thụ nguyên tử là một số kỹ thuật phân tích lượng vết các nguyên tố
phổ biến , được sử dụng nhiều trong các phòng thí nghiệm với độ chọn lọc độ lặp
lại cao, có thể phân tích hàng loạt mẫu trong thời gian ngắn, giá thành thiết bị
không quá đắt. Phương pháp này được áp dụng rộng rãi trong phân tích định lượng
Asen kết hợp với thiết vị tạo khí Hidrua. Vì thế chúng em sẽ chọn phương pháp phổ

hấp thụ nguyên tử để xác định Asen trong nước.

CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ASEN TRONG NƯỚC
BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ KĨ THUẬT
HIDRUA HÓA
3.1. Nguyên tắc xác định
Dựa vào tính chất dễ tạo hợp chất hidrua cộng hóa trị của As, hidrua này đều
dễ bay hơi, dễ bị phân hủy người ta chế tạo khí hidrua kết hợp phương pháp hấp
thụ nguyên tử, khí này được dẫn vào bộ phận nguyên tử hóa mẫu đo quang độ hấp
thụ của chúng. As tạo hợp chất hidrua cộng hóa trị có công thức AsH 3 trong hợp
21


chất này As có số oxi hóa +3. Trong các hợp chất As thường thể hiện số oxi hóa +3
và +5 vì vậy người ta phải tiến hành phản ứng khử về As -3, dùng chất khử là
NaBH4, trong môi trường axit NaBH4 có phản ứng:
NaBH4 + 3H2O + HCl → H3BO3 + 8H* + NaCl
H* là hidro mới sinh có tính khử mạnh nên khi có mặt các hợp chất của As,
Se nó thực hiện ngay quá trình khử.
As3+ + 6 H*
→
AsH3 + 3H+
Khí Asin giải phóng được mang vào buồng nguyên tử hóa bằng dòng khí trơ
(Ar) liên tục. Sau đó dùng năng lượng ngọn lửa C2H2-KK làm nguồn duy trì đám
hơi nguyên tử As chiếu chùm tia đơn sắc từ đèn catot rỗng của As vào đám hơi
nguyên tử, khi đó As sẽ hấp thụ những tia nhất định (193,7 nm là nhậy nhất). Sau
đó nhờ bộ phận thu và phân ly phổ hấp thụ ta chọn và đo cường độ vạch phổ phân
tích để phục vụ cho việc định lượng nó dựa theo định luật
Lambert – Beer.
A = K. N. L

Trong đó: A : là cường độ hấp thụ của vạch phổ
K : là hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường hấp thụ,
bề dày môi trường hấp thụ và hệ s ố hấp thụ nguyên tử của nguyên tố.
L : là bề dày lớp hấp thụ (cm)
N: là nồng độ nguyên tử của nguyên tố trong đám hơi nguyên tử
Nếu gọi C là nồng độ của nguyên tố phân tích có trong mẫu đem đo
phổ thì mối quan hệ giữa N và C được biểu diễn
b
N = k. C
Trong đó N : là nồng độ nguyên tử của nguyên tố trong đám hơi nguyên tử
K : là hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường hấp thụ, bề
dày môi trường hấp thụ và hệ số hấp thụ nguyên tử của nguyên tố.
b : là hệ số bản chất phụ thuộc
Từ đó xây dựng đường chuẩn hoặc đường thêm chuẩn ta xác định được
nồng độ As cần phân tích
Công thức tính hàm lượng As :
22


Trong đó a : là khối lượng As xác định được trên đường chuẩn
G : là khối lượng mẫu đem phân tích
3.2. Cách xác định nồng độ
3.2.1. Cách xác định nồng độ (Cx) theo phương pháp đường chuẩn
Pha một dãy dung dịch tiêu chuẩn có nồng độ chính xác, chuyển chất phân tích
vào buồng nguyên tử hóa mẫu trong điều kiện thích hợp từ đó vẽ đường chuẩn AC. Độ hấp thụ của dung dịch xác định trong cùng điều kiện với quá trình đo dãy
buồng tiêu chuẩn được giá trị Ax, dựa vào đường chuẩn tìm được Cx.
s Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang (A) với nồng độ (C) có
trong mẫu đo, đường chuẩn A-C
A

Ax

C1 C2 Cx C3 C4

C5

C6

C (mg/l)

Hình 3. 1: Đồ thị của phương pháp đường chuẩn

3.2.2. Cách xác định nồng độ (Cx) theo phương pháp đường thêm chuẩn
Nguyên tắc của phương pháp này là người ta dùng ngay mẫu phân tích làm
nền để chuẩn bị một dãy mẫu dung dịch chuẩn, bằng cách lấy một lượng mẫu phân
tích nhất định và cho thêm vào đó những lượng xác định của nguyên tố cần xác
định theo từng bậc nồng độ.
Ví dụ: Lượng thêm vào là ΔC1, ΔC2, ΔC3,…. như thế chúng ta sẽ có một dãy
mẫu chuẩn là:
Co = Cx
C1= Cx + C1
C2 = Cx + C2
23


C3 = Cx + C3
Trong đó CX là nồng độ của nguyên tố cần xác định trong mẫu phân tích. Tiếp
đó chọn các điều kiện thí nghiệm phù hợp và một vạch phổ của nguyên tố phân
tích, tiến hành ghi cường độ hấp thụ của vạch phổ đó theo tất cả dãy mẫu đầu,
chúng ta thu được các giá trị tương ứng là D0, D1, D2…

Hình 3. 2: Đồ thị của phương pháp đường thêm chuẩn

3.3. Khảo sát các điều kiện xác định tối ưu
3.3.1. Tìm hiểu khảo sát chọn bước sóng
Mỗi nguyên tố có khả năng hấp thụ những bức xạ mà bản thân nó phát ra
trong quá trình phát xạ. Vì vậy, những bức xạ này là yếu tố đặc trưng của mỗi
nguyên tố. Các nguyên tố thường có vài vạch phổ với độ nhạy khác nhau, do đó ta
phải tiến hành đo dung dịch chuẩn ở các bước sóng khác nhau. Dung dich mẫu sử
dụng là dung dịch As3+ 10 ppb cố định các điều kiện khảo sát chỉ thay đổi bước
sóng, làm lặp lại 3 lần lấy kết quả trung bình.
Bảng 3. 1: Khảo sát chọn vạch phổ đo tới độ hấp thụ

Vạch phổ

1

2

3

Bước sóng
189,0 nm
193,7 nm
197,2 nm
Abs tb
Abs1
Abs2
Abs3
Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào bước sóng. Dựa vào đồ

thị ta xác định được giá trị

λ

max

mà tại độ hấp thụ đạt giá trị cực đại.

24


S
Hình 3. 3: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào bước sóng

Tham khảo tài liệu [14] tại vạch phổ 193,7 nm thì độ hấp thụ của asen đạt giá
trị Absmax khi đó nguyên tố asen đạt được độ chính xác và độ lặp cao nhất.
3.3.2. Tìm hiểu khảo sát độ rộng khe đo
Độ rộng của khe sáng ảnh hưởng đến tín hiệu phổ hấp thụ. Trước hệ chuẩn
trực là khe vào của chùm sáng đa sắc, chùm sáng đa sắc này sau khi qua hệ chuẩn
trực sẽ vào bộ phận tán sắc. Để vạch phổ đo không bị quấy rối, chen lẫn bởi vạch
phổ khác nằm ở hai bên khe sáng phải không được quá rộng, mặt khác nếu độ rộng
khe sáng quá hẹp tín hiệu phổ không ổn định, độ lặp lại kém. Tiến hành khảo sát ở
các độ rộng như sau: 0,1 nm; 0,2 nm; 0,5 nm; 1,0 nm và 2,0 nm cố định các điều
kiện khảo sát chỉ thay đổi độ rộng khe, mỗi giá trị tiến hành đo lặp lại 3 lần, lấy
giá trị trung bình.
Bảng 3. 2:Khảo sát ảnh hưởng độ rộng khe đo tới độ hấp thụ

Độ rộng khe đo

0,1

0,2

0. 5

1,0

2,0

Abs tb

A1

A2

A3

A4

A5

(nm)

Xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào độ rộng khe đo
(A-l). Từ đồ thị xác định được giá trị khe đo mà tại đó có giá trị độ hấp thụ đạt cực
đại.

25