Luận văn thạc sĩ khoa học: Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật chiết điểm mù (cloud point extraction) và phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) xác định lượng vết một số ion kim loại
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.73 MB, 0 trang )
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành Hóa phân tích
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Lê Thị Hạnh
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT CHIẾT ĐIỂM MÙ (CLOUD
POINT EXTRACTION) VÀ PHƢƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ
NGUYÊN TỬ (AAS) XÁC ĐỊNH LƢỢNG VẾT MỘT SỐ ION KIM LOẠI
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – 2014
Lê Thị Hạnh
1
Cao học K22
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành Hóa phân tích
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Lê Thị Hạnh
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT CHIẾT ĐIỂM MÙ (CLOUD
POINT EXTRACTION) VÀ PHƢƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ
NGUYÊN TỬ (AAS) XÁC ĐỊNH LƢỢNG VẾT MỘT SỐ ION KIM LOẠI
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60440118
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN XUÂN TRUNG
Hà Nội – 2014
Lê Thị Hạnh
2
Cao học K22
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành Hóa phân tích
Lời cảm ơn
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn PGS.TS.
Nguyễn Xuân Trung đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt
quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo, Cô giáo trong bộ môn Hóa phân
tích – Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội, đã giúp đỡ
và tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn này.
Em xin cảm ơn gia đình, các anh chị và bạn bè đã luôn ủng hộ, động viên và
tạo điều kiện tốt nhất trong quá trình em thực hiện luận văn.
Hà Nội, năm 2014
Học viên
Lê Thị Hạnh
Lê Thị Hạnh
3
Cao học K22
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành Hóa phân tích
MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................................................
Danh mục chữ cái viết tắt .......................................................................................................................
Danh mục hình .........................................................................................................................................
Danh mục bảng ........................................................................................................................................
PHẦN MỞ ĐẦU……………………………..……………..……………………..…….............1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN…..…………………..…………………………..…...3
1.1. Vấn đề ô nhiễm nguồn nước…………………………………………………..……3
1.1.1. Tài nguyên nước………………………………………………..............…………3
1.1.2. Nguyên nhân và tác hại của ô nhiễm nguồn nước......................................….3
1.2. Tác hại của kim loại nặng ……………………........…………………………..5
1.3. Các phương pháp xác định chì, cadimi………………………………................…8
1.3.1. Phương pháp điện hoá………………………………………….............…….8
1.3.2. Phương pháp quang phổ…………………………………………............……9
1.4. Các phương pháp tách và làm giàu…………………………………............…12
1.4.1. Phương pháp chiết lỏng – lỏng…………………………………….......……12
1.4.2. Phương pháp chiết pha rắn………………………………………….........…12
1.4.4. Phương pháp chiết điểm mù (CPE)………............................………………………14
CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM…………………................................……………... ….19
2.1. Nội dung và phương pháp nghiên cứu………………............………………………..19
2.1.1. Nội dung nghiên cứu……………………………….....................………………….19
2.1.2. Phương pháp nghiên cứu………................................................................................19
2.2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị………………………………………………………....21
2.2.1. Hóa chất……………………......................................................................................21
2.2.2. Dụng cụ và thiết bị…………..........................................................………………...23
2.2.2.1. Dụng cụ……………………............................................................……………...23
2.2.2.2. Thiết bị thí nghiệm…………………………...............................………………...24
Lê Thị Hạnh
4
Cao học K22
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành Hóa phân tích
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN…………..…………….………...............25
3.1. Tối ưu hóa các điều kiện của phép đo phổ F-AAS xác định các nguyên tố chì, cadimi
……………………………………………………………..…….…..…………………….25
3.1.1. Khảo sát các điều kiện đo phổ…………………………………...…….……………25
3.1.1.1. Khảo sát chọn vạch đo phổ………………………………….……..……………...25
3.1.1.2. Khảo sát cường độ dòng đèn catot rỗng (HCL)………….………..……...............26
3.1.1.3. Khảo sát độ rộng khe đo…………………………………….……..……………..27
3.1.2. Khảo sát các điều kiện nguyên tử hóa mẫu……………………..…………………..29
3.1.2.1. Khảo sát chiều cao của đèn nguyên tử hóa mẫu (chiều cao Burner)…… …..……29
3.1.2.2. Khảo sát tốc độ dẫn khí…………………………………………………………...30
3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit…………….……..…………31
3.2. Phương pháp đường chuẩn đối với kỹ thuật F-AAS………………..…….…………..34
3.2.1. Xây dựng đường chuẩn định lượng nguyên tố chì………………………....…………35
3.2.2. Xây dựng đường chuẩn định lượng nguyên tố cadimi……………………..………….35
3.3. Khảo sát giới hạn phát hiện (GHPH) của phép đo trong ngọn lửa………...…………...…….36
3.3.1.Giới hạn phát hiện nguyên tố chì……………………………............................37
3.3.2. Giới hạn phát hiện nguyên tố cadimi…………………………………............38
3.4. Đánh giá sai số và độ lặp lại của phương pháp…………………………...............…..39
3.5. Khảo sát các điều kiện tách và làm giàu bằng kỹ thuật chiết điểm mù……..………...41
3.5.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH…………………………………………..…..………...42
3.5.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ Dithizone………………………….….…………44
3.5.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất hoạt động bề mặt Triton X-100…………….45
3.5.4. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ………………………………………..………….47
3.5.5. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian………………………………………...………...49
3.5.6. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ quay ly tâm……………………………..…………50
3.5.7. Khảo sát ảnh hưởng của các cation cản trở…...........……………….…..………….52
Lê Thị Hạnh
5
Cao học K22
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành Hóa phân tích
3.5.8. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đệm phôtphat........................................................53
3.5.9. Khảo sát ảnh hưởng của độ nhớt đến tín hiệu phân tích............................................56
3.5.10. Ứng dụng phương pháp CPE- FAAS xác định Pb, Cd trong mẫu nước .................58
KẾT LUẬN.........................................................................................................................62
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... ........ 64
Lê Thị Hạnh
6
Cao học K22
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành Hóa phân tích
Danh mục chữ cái viết tắt
Viết tắt
AAS
AES
Tiếng Anh
Atomic Absorption Spectrometry
Atomic Emission Spectrometry
Tiếng Việt
Phương pháp quang phổ hấp thụ
ngyên tử
Phương pháp quang phổ phát xạ
nguyên tử
Abs
Absortion
Độ hấp thụ quang
CMC
Critical Micellar Concentration
Nồng độ tới hạn điểm mù
CPE
Cloud Point Extraction
Chiết điểm mù
CP
Cloud Point
Điểm mù
EDTA
Ethylen Diamin Tetraacetic Acid
Axit etylen diamin tetra axetic
F-AAS
Flame Atomic Absorption
Spectrometry
Phương pháp quang phổ hấp thụ
nguyên tử kĩ thuật ngọn lửa
Graphite - Furnace Atomic
Absorption Spectrometry
Phương pháp quang phổ hấp thụ
nguyên tử lò graphit
HCL
Hollow Cathode Lamp
Đèn catốt rỗng
HPLC
High Performance Liquid
Chromatography
GFAAS
Sắc ký lỏng hiệu năng cao
ICP-MS
Inductively Couped Plasma- Atomic
Emission Spectrometry
Phương pháp khối phổ plasma cao
tần cảm ứng
ICPAES
Inductively Coupled PlasmaAtomic Emission Spectrometry
Phương pháp quang phổ phát xạ
nguyên tử cảm ứng cao tần Plasma
ICPOES
Inductively Coupled PlasmaOptical Emission Spectrometry
Phương pháp quang phổ quang phát
xạ cảm ứng cao tần Plasma
Limit of detection
Giới hạn phát hiện
Limit of quantitation
Giới hạn định lượng
Part per billion
Nồng độ phần tỷ (µg/l)
LOD
LOQ
ppb
Lê Thị Hạnh
7
Cao học K22
Luận văn tốt nghiệp
ppm
RSD
Chuyên ngành Hóa phân tích
Part per million
Nồng độ phần triệu (mg/l)
Relative standard deviation
Độ lệch chuẩn tương đối
Ultraviolet Visble Molecullar
UV-VIS Absorption Spectrometry
Lê Thị Hạnh
Phương pháp quang phổ hấp thụ
phân tử tử ngoại-khả kiến
8
Cao học K22
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành Hóa phân tích
Danh mục bảng
Bảng 1.1. Tính độc hại của các KLN đối với sinh vật...........................................................5
Bảng 2.1. Giá trị điểm mù của một số chất hoạt động bề mặt.............................................16
Bảng 2.2. Độ chọn lọc trong chiết khi dùng Dithizon……..………………..…………………....23
Bảng 2.3. Bảng ghi cách pha dung dịch đệm axetat có pH tương ứng…….............24
Bảng 3.1: Ảnh hưởng của vạch đo đến tín hiệu phổ F-AAS của Pb……………….26
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của vạch đo đến tín hiệu phổ F-AAS của Cd……................26
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của cường độ dòng đèn catot rỗng (HCL) đến tín hiệu phổ FAAS của Pb…………………………………………...............................................27
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của cường độ dòng đèn catot rỗng (HCL) đến tín hiệu phổ FAAS của Cd…………………………………………………………….………….27
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của độ rộng khe đo đến tín hiệu phổ F-AAS của Pb……................28
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của độ rộng khe đo đến tín hiệu phổ F-AAS của Cd……................28
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của chiều cao đèn nguyên tử hóa mẫu đến tín hiệu phổ F-AAS của
Pb………………………………………….………………………....…………………....29
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của chiều cao đèn nguyên tử hóa mẫu đến tín hiệu phổ F-AAS của
Cd…………………………………………………………….……...............................….29
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của tốc độ khí cháy đến tín hiệu phổ F-AAS của Pb………………30
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của tốc độ khí cháy đến tín hiệu phổ F-AAS của Cd….………….31
Bảng 3.11. Ảnh hưởng của một số loại axit đến tín hiệu phổ F-AAS của Pb…..…………32
Bảng 3.12. Ảnh hưởng của một số loại axit đến tín hiệu phổ F-AAS của Cd….………....33
Bảng 3.13. Tổng kết các điều kiện tối ưu cho phép đo phổ F-AAS của Pb, Cd…...34
Bảng 3.14. Kết quả phân tích mẫu chì 1ppm………………………………………38
Bảng 3.15. Kết quả phân tích mẫu cadimi 0,5ppm………………………………...39
Bảng 3.16. Kết quả nghiên cứu đánh giá độ lặp lại phép đo chì…………………..............40
Bảng 3.17. Kết quả nghiên cứu đánh giá độ lặp lại phép đo cadimi……………................41
Bảng 3.18. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất chiết của Pb, Cd………………........43
Lê Thị Hạnh
9
Cao học K22
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành Hóa phân tích
Bảng 3.19: Ảnh hưởng của nồng độ dithizone đến hiệu suất chiết của Pb và Cd………...44
Bảng 3.20: Ảnh hưởng của nồng độ Triton X-100 đến hiệu suất chiết Pb và Cd……...…………46
Bảng 3.21. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất chiết Pb và Cd……………………………….48
Bảng 3.22. Ảnh hưởng của thời giancân bằng đến hiệu suất chiết Pb và Cd………....…………..49
Bảng 3.23. Ảnh hưởng của tốc độ quay ly tâm đến hiệu suất chiết Pb và Cd…………..................51
Bảng 3.24. Ảnh hưởng của 1 số ion kim loại đến hiệu suất thu hồi của Pb2+ và Cd2+…....53
Bảng 3.25. Ảnh hưởng của nồng độ đệm phốt phat đến hiệu suất chiết Pb và Cd……......54
Bảng 3.26: Ảnh hưởng của độ nhớt đến hiệu suất chiết của Pb và Cd…………….56
Bảng 3.27. Kết quả đo hàm lượng chì và cadimi trong mẫu nước bằng ICP-MS................57
Bảng 3.28. Lượng chất các dung dịch khi chuẩn bị mẫu thêm chuẩn .....................58
Bảng 3.29. Kết quả xác định Pb, Cd trong mẫu nước HK và HT........................................59
Lê Thị Hạnh
K22
10
Cao học
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành Hóa phân tích
Danh mục hình
Hình 3.1. Đường chuẩn định lượng chì (Pb)………………………………….….…………..35
Hình 3.2. Đường chuẩn định lượng cadimi (Cd)…………………………….....…………….36
Hình 3.3. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất chiết Pb và Cd …………………..…..........................43
Hình 3.4: Sự phụ thuộc hiệu suất chiết của Pb và Cd vào nồng độ dithizone….....45
Hình 3.5. Sự phụ thuộc hiệu suất chiết của Pb và Cd vào nồng độ Triton X-100................47
Hình 3.6. Sự phụ thuộc hiệu suất chiết của Pb và Cd vào nhiệt độ (oC)…………….…..................48
Hình 3.7. Sự phụ thuộc của hiệu suất chiết Pb và Cd vào thời gian cân bằng (phút)……………..50
Hình 3.8. Sự phụ thuộc của hiệu suất chiết Pb và Cd vào tốc độ quay ly tâm (vòng/phút)…..........51
Hình 3.9. Sự phụ thuộc của hiệu suất chiết Pb và Cd vào nồng độ đệm phôtphat (M).....................56
Hình 3.10. Sự phụ thuộc hiệu suất chiết của Pb và Cd vào độ nhớt...........................57
Lê Thị Hạnh
K22
11
Cao học
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành Hóa phân tích
PHẦN MỞ ĐẦU
Xã hội càng phát triển, vấn đề ô nhiễm môi trường càng đặt lên hàng đầu. Ô
nhiễm môi trường từ nhiều nguồn khác nhau, vì vậy, đây là mối nguy cơ đe dọa sự
sống của muôn loài. Quá trình đô thị hóa nhanh, công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở
các nước phát triển là nguy cơ gây ô nhiễm kim loại nặng cho môi trường nước, đất
và không khí.
Sự nhiễm độc bởi các kim loại nặng như Zn, Cd, Pb, Cu… gây ra những bệnh
âm ỉ và nguy hại đối với con người và động vật. Trong số các kim loại nặng thì
đồng và kẽm là những nguyên tố cần thiết cho cơ thể ở nồng độ thấp, ở nồng độ cao
chúng gây ra các vấn đề về tim mạch, tiêu hóa và thận có thể dẫn đến tử vong. Chì
và cadimi là các kim loại có độc tính cao với động vật và con người có thể gây ra
bệnh ung thư, bệnh về xương. Khi hàm lượng chì trong máu cao sẽ làm giảm hấp
thụ vi chất. Gây thiếu máu, kém ăn và suy dinh dưỡng, từ đó làm giảm trí tuệ của
trẻ em [9], [12],[14]. Vì vậy, việc xác định và kiểm soát được hàm lượng các kim
loại nặng là việc làm cần thiết và cấp bách. Trong trường hợp này, tách và làm giàu
các chất phân tích là rất cần thiết.
Nhiều năm trước, các ứng dụng của hệ thống micellar đã được công nhận và
khai thác trong các lĩnh vực khác nhau của hóa phân tích, chủ yếu là tập trung cải
thiện, đổi mới phương pháp phân tích đã có, đồng thời, phát triển các phương pháp
mới và trong đó có phương pháp chiết điểm mù (CPE). Với nhiều ưu điểm như: đơn
giản, giá rẻ, chất lượng cao, hiệu quả và ít độc hại so với việc sử dụng dung môi
hữu cơ. Cho đến nay, CPE đã được sử dụng để tách chiết, làm giàu các ion kim loại
sau khi hình thành tạo phức. Sau đó phức được xác định bằng các phương pháp phổ.
Phương pháp (CPE) đã cải thiện và khắc phục được độ nhạy và tính chọn lọc trước
khi dùng quang phổ nguyên tử. Vì vậy, CPE đang trở thành một ứng dụng quan
trọng và thiết thực trong hóa phân tích.
Lê Thị Hạnh
K22
12
Cao học
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành Hóa phân tích
Từ những yêu cầu thực tiễn trên, chúng tôi đã chọn nghiên cứu đề tài: “Nghiên
cứu ứng dụng kỹ thuật chiết điểm mù (cloud point extraction) và phương pháp
quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) xác định lượng vết một số ion kim loại”.
* Với mục tiêu nghiên cứu các nội dung sau:
1. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tách chiết lượng vết ion kim loại
bằng phương pháp chiết điểm mù như :
- Ảnh hưởng chất hoạt động bề mặt
- Ảnh hưởng pH
- Ảnh hưởng nhiệt độ, thời gian, tốc độ ly tâm tách pha
- Ảnh hưởng nồng độ thuốc thử
- Ảnh hưởng nồng độ dung dịch đệm
- Ảnh hưởng của độ nhớt
- Ảnh hưởng của các ion lạ có mặt trong mẫu phân tích
2. Thẩm định phương pháp phân tích độ lặp lại, độ đúng , hiệu suất thu hồi, khoảng
tuyến tính, LOD, LOQ và phân tích mẫu chuẩn.
3. Ứng dụng phân tích các mẫu thực tế
* Ý nghĩa khoa học của đề tài:
- Xây dựng quy trình phân tích lượng vết một số ion kim loại có trong các đối tượng
khác nhau bằng kỹ thuật chiết điểm mù và phương pháp phân tích quang phổ hấp
thụ nguyên tử.
- Góp phần nghiên cứu phát triển, hoàn thiện và mở rộng phạm vi ứng dụng của các
phương pháp chiết hiện đại trong việc phân tích dạng tồn tại của các nguyên tố kim
loại.
- Tạo cơ sở cho việc xây dựng các tiêu chuẩn môi trường dựa trên sự tồn tại các
dạng có độc tính và mức độ đáp ứng sinh học khác nhau của các nguyên tố kim loại
trong môi trường.
Lê Thị Hạnh
K22
13
Cao học
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành Hóa phân tích
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.3. Vấn đề ô nhiễm nguồn nƣớc
1.3.1. Tài nguyên nƣớc
Theo các tài liệu thống kê gần đây của một số tổ chức quốc tế (UNDP, FAO,
WB...) nước chiếm 3/4 bề mặt Trái Đất (khoảng 1,44.109 tỉ m3). Trong đó ,chỉ có
2,5% là nước ngọt, còn 97,5% là nước mặn. Trong 2,5% nước ngọt trên Trái Đất thì
có 97% nước ở thể băng, 20% ở dạng nước ngầm khó khai thác, chỉ còn 1% trên
bề mặt. Thực tế, nước có thể sử dụng chiếm khoảng 0,31%. Mặc dù lượng nước của
cả thế giới là 1,44.109 tỉ m3, nhưng nước phân bố không đều trên Trái Đất. Chẳng
hạn, ở sa mạc lượng mưa trung bình là dưới 100mm/năm, trong khi ở vùng nhiệt
đới lượng mưa có thể đạt 5.000mm/năm. Nước ngọt dùng cho sinh hoạ t chiếm 8%,
cho công nghiệp chiếm 23% và cho hoạt động nông nghiệp là 63% . Nước ngọt
được sử dụng trên phạm vi toàn cầu đã tăng gấp 6 lần trong giai đoạn 1990-1995,
lớn hơn gấp 2 lần tỉ lệ tăng dân số.
Việt Nam là quốc gia nằm trong vành đai khí hậu nhiệt đới gió mùa nên có tài
nguyên nước dồi dào so với các nước trên thế giới, lượng mưa trung bình khoảng
2000mm/năm, gấp 2,6 lần lượng mưa trung bình của các vùng lục địa trên thế giới.
Nguồn tài nguyên nước của Việt Nam tương đối phong phú nhưng phân bố không
đều và dao động rất phức tạp theo thời gian, nhất là các mạch nước ngầm.
1.3.2. Nguyên nhân và tác hại của ô nhiễm nguồn nƣớc
a) Nguyên nhân ô nhiễm nguồn nƣớc
Tốc độ công nghiệp hoá, đô thị hoá khá nhanh và sự gia tăng dân số đã gây áp
lực nặng nề đối với tài nguyên nước trong vùng lãnh thổ. Môi trường nước ở nhiều
khu đô thị, khu công nghiệp và làng nghề ngày càng bị ô nhiễm. Ô nhiễm nước do
sản xuất công nghiệp là rất nặng. Ví dụ, ở các ngành công nghiệp dệt may, ngành
công nghiệp giấy và bột giấy, nước thải thường có độ pH trung bình từ 9-11, chỉ số
Lê Thị Hạnh
K22
14
Cao học
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành Hóa phân tích
nhu cầu ôxy sinh hoá (BOD) lên đến 700mg/1, nhu cầu ôxy hoá học (COD) là
2.500mg/1, hàm lượng chất rắn lơ lửng... cao gấp nhiều lần giới hạn cho phép. Hàm
lượng nước thải của các ngành này có chứa xyanua (CN-) vượt đến 84 lần, H2S vượt
4,2 lần, hàm lượng NH3 vượt 84 lần tiêu chuẩn cho phép nên đã gây ô nhiễm nặng
nề các nguồn nước bề mặt trong vùng dân cư. Tình trạng ô nhiễm nước ở các đô thị,
không có hệ thống xử lý tập trung mà tự do thải nước và rác sinh hoạt ra nguồn tiếp
nhận (sông, hồ, kênh, mương). Mặt khác, còn rất nhiều cơ sở sản xuất không xử lý
nước thải, phần lớn các bệnh viện và cơ sở y tế lớn chưa có hệ thống xử lý nước
thải, một lượng rác thải rắn lớn trong thành phố không thu gom hết được…là những
nguồn quan trọng gây ra ô nhiễm nguồn nước.
Ở nước ta hiện nay, khu vực nông thôn và sản xuất nông nghiệp có gần 76%
dân số đang sinh sống với cơ sở hạ tầng còn lạc hậu, phần lớn các chất thải của con
người và gia súc không được xử lý thấm xuống đất hoặc bị rửa trôi, gây ra tình
trạng ô nhiễm nguồn nước về mặt hữu cơ và vi sinh vật ngày càng cao.
b) Tác hại ô nhiễm nguồn nƣớc
Các hợp chất hữu cơ, thuốc trừ sâu, thuốc diệt côn trùng, diệt cỏ, thuốc kích
thích tăng trưởng, thuốc bảo quản thực phẩm, phốt pho... gây ngộ độc, viêm gan,
nôn mửa. Tiếp xúc lâu dài sẽ gây ung thư nghiêm trọng các cơ quan nội tạng. Các
kim loại nặng như: titan, sắt, chì, cadimi, asen, thuỷ ngân, kẽm,… gây đau thần
kinh, thận, hệ bài tiết, viêm xương, thiếu máu, ung thư,…
Khi nước bị nhiễm kim loại nặng và các hợp chất độc hại thì các loài động vật,
thực vật sống trong nước đó sẽ nhiễm độc. Con người bị nhiễm độc qua thức ăn,
gây ra các bệnh về hệ thống tiêu hóa, bệnh đường ruột, kiết, thương hàn, tả,... Mặt
khác, ô nhiễm nguồn nước gây tổn thất lớn cho các ngành sản xuất công nghiệp, du
lịch - dịch vụ, sản xuất nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản.
Theo thống kê, có khoảng 1/3 dân số trên thế giới đang sống ở những vùng
thiếu nước, nơi mà nhu cầu sử dụng nước cao hơn 10% nguồn nước có thể tái tạo
được, khoảng 20% dân số thế giới sẽ không có nước sạch để uống và khoảng 50%
dân số không đủ điều kiện vệ sinh.
Lê Thị Hạnh
K22
15
Cao học
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành Hóa phân tích
Tình trạng ô nhiễm nguồn nước nói chung và ô nhiễm kim loại nặng nói riêng
đã và đang là vấn đề cấp bách mang tính toàn cầu, nó không là vấn đề của riêng
quốc gia nào trên thế giới.
1.4. Tác hại của kim loại nặng
Kim loại nặng (KLN): là những kim loại có khối lượng riêng > 5g/cm3, ví dụ:
crôm (7,15g/cm3), chì (11,34 g/cm3), thủy ngân (15,534 g/cm3), cadimi (8,65
g/cm3), asen (5,73 g/cm3), mangan (7,21 g/cm3),...
Việc nhận biết nước bị ô nhiễm có thể căn cứ vào trạng thái hoá học,vật lý,
sinh học của nước. Ví dụ: khi nước bị ô nhiễm sẽ có mùi khó chịu, vị không bình
thường, màu không trong suốt, số lượng cá và các thuỷ sinh vật khác giảm, nhiều
bùn, có váng dầu mỡ trên mặt nước…
Kim loại nặng không độc khi ở dạng nguyên tố tự do nhưng độc ở dạng ion vì
nó có thể gắn kết các chuỗi cacbon ngắn khó đào thải và gây ngộ độc. Hậu quả
chung của ô nhiễm kim loại nặng là tỉ lệ người mắc các bệnh cấp và mãn tính như:
tác động lên hệ thống enzim trong cơ thể gây rối loạn sinh hóa, gây ung thư, bệnh
gan, các bệnh về da, thận, đột biến trên tất cả bộ phận của cơ thể, bệnh về thần kinh,
kém phát triển tư duy, các bệnh ung thư, bệnh phổi, giảm khả năng miễn dịch.…và
nặng có thể dẫn đến tử vong.
+ Crôm (Cr) gây ra các bệnh ngoài da, các bệnh hô hấp như: viêm phế quản, viêm
thanh quản, ngứa mũi, hắt hơi, chảy nước mũi, niêm mạc mũi bị sưng đỏ và có tia
máu, tiêu hóa kém, gây mụn cơm ở da. Và nếu mức độ nhiễm độc nặng thì crôm
gây ra viêm thận, ung thư gan, ung thư phổi,… Hàm lượng crôm cho phép trong
nước uống đóng chai là 50µg/L (QCVN 6-1:2010/BYT), trong nước ngầm là
50µg/L (QCVN 09:2008/BTNMT).
+ Thủy ngân (Hg): dễ bay hơi ở nhiệt độ thường, rất độc cho hệ thần kinh, gây ra
bệnh tiêu hóa, phổi, thận và có thể dẫn đến tử vong. Trẻ em khi bị ngộ độc thủy
ngân sẽ bị co giật, phân liệt… Hàm lượng thủy ngân cho phép trong nước uống
đóng chai là 6µg/L (QCVN 6-1:2010/BYT), trong nước ngầm là 1µg/L (QCVN
09:2008/BTNMT).
Lê Thị Hạnh
K22
16
Cao học
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành Hóa phân tích
+ Asen (As): nguyên tố xếp vào chất độc bảng A. Nhiễm độc asen gây ra các bệnh
tim mạch, rối loạn hệ thần kinh, rối loạn tuần hoàn máu, rối loạn chức năng gan,
thận. Ngộ độc asen cấp tính có thể gây buồn nôn, khô miệng, khô họng, rút cơ, đau
bụng, ngứa tay, ngứa chân, suy nhược thần kinh,… Hàm lượng As cho phép trong
nước uống đóng chai là 10µg/L (QCVN 6-1:2010/BYT), trong nước ngầm là
50µg/L (QCVN 09:2008/BTNMT).
+ Đồng (Cu): không tích lũy trong cơ thể nhiều đến mức gây ngộ độc nhưng nếu ăn
phải 1 lượng lớn muối đồng sẽ gây ngộ độc cấp tính, thiểu năng tuyến thượng thận,
viêm khớp, ung thư, bệnh tâm thần phân liệt, tiểu đường, loãng xương, rối loạn
chức năng tình dục, đột quỵ,...Tiêu chuẩn hàm lượng Cu trong nước uống và nước
sạch đều nhỏ hơn 2mg/L.
+ Chì (Pb): có nguồn gốc từ việc xả khí thải của các phương tiện giao thông vào
trong khí quyển, hoạt động sản xuất pin, khai thác quặng... Chì là nguyên tố có độc
tính cao đối với con người và động vật. Nó xâm nhập vào cơ thể sống chủ yếu qua
con đường tiêu hóa, hô hấp... Tác động đến tủy xương và quá trình hình thành
huyết cầu tố, thay thế canxi trong xương [12], sau khi vào cơ thể, Pb khó bị đào
thải hoặc nếu bị đào thải thì rất chậm, chủ yếu qua nước tiểu. Chu kỳ bán rã của chì
trong máu khoảng 1 tháng, trong xương từ 20-30 năm (WHO.1995, trích trong
Lars Jarup. 2003).
Những biểu hiện của ngộ độc chì như: nhức đầu, dễ bị kích thích và nhiều biểu
hiện khác nhau liên quan đến hệ thần kinh (giảm trí nhớ, động kinh, hôn mê, chậm
hiểu, kém thông minh), thiếu máu, thấp khớp, xơ vữa động mạch, ung thư phổi, dạ
dày, u thần kinh đệm, gây sẩy thai, ức chế enzim tổng hợp máu gây ra bệnh thiếu
máu,… Hàm lượng cho phép của Pb trong nước uống đóng chai là 10µg/L (QCVN
6-1:2010/BYT), trong nước ngầm là 10µg/L (QCVN 09:2008/BTNMT).
+ Cadimi (Cd): là kim loại mềm, màu trắng xanh, dễ nóng chảy.
Cadimi xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu qua thức ăn, từ thực vật trồng
trên đất giàu cadimi hoặc tưới bằng nước có chứa nhiều cadimi. Hít bụi cadimi
Lê Thị Hạnh
K22
17
Cao học
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành Hóa phân tích
thường xuyên sẽ làm hại phổi, khi vào phổi cadimi sẽ thấm vào máu và phân
phối đi khắp nơi. Cadimi có hoạt động sinh hóa học mạnh hơn kẽm nên đẩy kẽm ra
khỏi hệ thống sinh - hóa học mà kẽm tham gia, khi Cd đã chiếm chỗ của Zn thì rất
khó loại ra, dẫn đến rối loạn hệ thống hoạt động sinh - hóa học kẽm, rối loạn tiêu
hoá, rối loạn chức năng thận, bệnh thiếu máu, tăng huyết áp, phá huỷ tuỷ sống,
gây ung thư [12], [14]. Ngoài ra, Cd còn gây đau thắt ngực, khó thở, tím tái, sốt cao,
nhịp tim chậm, buồn nôn, nôn, gây vàng men răng, rối loạn chức năng gan (tăng
enzyme), dị dạng thai, xương chậm phát triển, còi xương (khi trẻ), loãng xương (khi
già), gây ung thư tiền liệt tuyến, phổi, vú.
Nghiên cứu ở 1021 người đàn ông và phụ nữ bị nhiễm độc cadimi ở Thụy
Điển cho thấy nhiễm độc cadimi liên quan đến gia tăng nguy cơ gãy xương ở độ
tuổi trên 50. Bệnh Itai-itai là một loại bệnh liên quan tới xương của dân cư ở lưu
vực sông Jinzu tại Nhật Bản [12]. Xương của các bệnh nhân này bị mất khoáng
chất ở mức độ cao và những bệnh nhân đó điều bị tổn hại thận, xương đau nhức và
trở nên giòn, dễ gãy.
Giới hạn Cd trong nước ngọt < 1,1 mg/l và ở nước lợ, nước mặn < 9,3 mg/l.
Hàm lượng cho phép của Cd trong nước uống đóng chai là 3µg/l (QCVN 61:2010/BYT), trong nước ngầm là 5µg/l (QCVN 09:2008/BTNMT).
Bảng 1.1. Tính độc hại của các KLN đối với sinh vật (Richardson và Nieboer,1980).
Sinh vật
Tính độc hại
Động vật nguyên sinh (Protozoa)
Hg, Pb > Ag > Cu > Cd > Ni > Co > Mn > Zn
Giun đất (Annelida)
Hg > Cu > Zn > Pb > Cd
Động vật có xương sống
(Vertibrata)
Ag > Hg > Cu > Pb > Cd > Zn >Ni > Cr
Vi khuẩn khoáng hóa nitơ
Ag > Hg > Cu > Cd > Fe > Cr > Mn > Zn, Ni >
(N-minerlising bacteria)
Sn
Tảo (Algae)
Hg > Cu > Cd > Fe > Cr > Ni > Co > Mn
Nấm (Fungi)
Ag > Hg > Cu > Cd > Cr > Ni > Pb > Co > Zn
Lê Thị Hạnh
K22
18
Cao học
Luận văn tốt nghiệp
Thực vật bậc cao (Higher plants)
Chuyên ngành Hóa phân tích
Hg > Pb > Cu > Cd > Cr > Ni > Zn
1.3. Các phƣơng pháp xác định chì, cadimi
1.3.1. Phƣơng pháp điện hoá
Phƣơng pháp Von -Ampe hoà tan
Danh từ Von-Ampe được sử dụng để chỉ một nhóm các phương pháp phân
tích điện hóa.
Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là có độ nhạy cao từ 10 -6÷10-9 M và
xác định được nhiều kim loại.
Nguyên tắc chung: phương pháp Von - Ampe hòa tan (SV) gồm 2 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: điện phân làm giàu chất phân tích lên bề mặt điện cực làm việc.
+ Giai đoạn 2: hòa tan chất phân tích bằng quét thế ngược chiều và ghi dòng hòa
tan.
Tác giả Nguyễn Văn Hợp, Bùi Thị Ngọc Bích, Nguyễn Hải Phong, Võ Thị
Bích Vân [15] đã xác định Cu, Pb, Cd bằng phương pháp Von-ampe hòa tan anot
sử dụng điện cực màng thủy ngân trên nền paster cacbon. Ở thế điện phân làm
giàu -1100 mV, thời gian điện phân làm giàu 120 giây và các điều kiện thí nghiệm
khác thích hợp, phương pháp đạt được độ nhạy cao (tương ứng đối với Cd, Pb và
Cu là 1,7 ± 0,1; 1,4 ± 0,3 và 1,0 ± 0,1 μA/ppb), độ lặp lại tốt của Ip (RSD ≤ 3%, n =
8 đối với cả Cd, Pb và Cu), giới hạn phát hiện (3σ) thấp (tương ứng đối với Cd, Pb
và Cu là 0,3; 1,1 và 0,3 ppb); giữa Ip và nồng độ Cd(II), Pb(II), Cu(II) có tương
quan tuyến tính tốt trong khoảng 2÷60 ppb với R > 0,98. So sánh với điện cực
màng thủy ngân in-situ trên nền đĩa rắn glassy carbon (MFE/GC), điện cực
MFE/PC đạt được độ lặp lại cao hơn và độ nhạy không kém điện cực MFE/GC. Kết
quả kiểm tra chất lượng của phương pháp trên mẫu thực tế cho thấy: phương pháp
đạt được độ lặp lại tốt đối với Pb và Cu (RSD < 10%, n = 3), đạt được độ đúng tốt
với độ thu hồi tương ứng đối với Cd, Pb và Cu là 84÷96%, 86÷98% và 84÷95%.
Lê Thị Hạnh
K22
19
Cao học
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành Hóa phân tích
Tác giả Ngô Văn Tứ, Nguyễn Kim Quốc Việt [17] đã dùng phương pháp vônampe hòa tan anot, điện cực giọt thủy ngân treo để xác định Pb, Cd, Zn trong Vẹm
Xanh ở đầm Lăng Cô – Thừa Thiên Huế.
Phương pháp cho độ lặp lại 1,70 ÷ 3,83%, độ thu hồi đạt được từ 85,2 ÷ 104,8%,
giới hạn phát hiện thấp từ 0,31 ÷ 0,42 ppb. Hàm lượng trung bình (µg/g) của
Pb trong Vẹm Xanh Perna viridis là 0,22 ± 0,19 đến 0,67 ± 0,52 (µg/g tươi), đối với
Cd là 0,06 ± 0,04 đến 0,14 ± 0,10 (µg/g tươi), đối với Zn là 22,9 ± 10,6 đến
33,2 ± 16,9 (µg/g tươi).
1.3.2. Phƣơng pháp quang phổ
a. Phương pháp trắc quang
Nguyên tắc: Phương pháp xác định dựa trên việc đo độ hấp thụ ánh sáng
của một dung dịch phức tạo thành giữa ion cần xác định với một thuốc thử vô cơ
hay hữu cơ trong môi trường thích hợp khi được chiếu bởi chùm sáng. Phương
pháp định lượng phép đo:
A = K.C
Trong đó: A: độ hấp thụ quang
K: hằng số thực nghiệm
C: nồng độ nguyên tố phân tích
Phương pháp này cho phép xác định nồng độ chất ở khoảng 10 -5 → 10-7 M và là
một trong những phương pháp dùng phổ biến có độ nhạy, độ ổn định và độ chính
xác khá cao. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp là độ chọn lọc không cao,
vì một thuốc thử có thể tạo phức với nhiều ion.
Tác giả Bùi Thị Thư [13] xác định được cadimi và chì bằng phản ứng tạo
phức daligan với hai phối tử PAN và SCN trong dung môi hữu cơ là rượu
isoamylic.
Tác giả Nguyễn Đình Luyện, Nguyễn Minh Đạo, Nguyễn Hữu Hiền [18] đã
sử dụng phương pháp trắc quang để nghiên cứu sự tạo phức giữa Fe(III) với 4-(3metyl-2-pyridylazo) rezocxin (3-Me-PAR). Phức màu Fe(III)-(3-Me-PAR) có tỉ lệ
Lê Thị Hạnh
K22
20
Cao học
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành Hóa phân tích
là 1:2 với pH tối ưu từ 8,28 đến 10,20 và có cực đại hấp thụ ở bước sóng 498 nm,
trong khi đó, 3-Me-PAR có cực đại hấp thụ ở 418 nm. Phức bền theo thời gian, tuân
theo định luật Lambert – Beer.
Tác giả B.Naragana and Tome cherian [45] đã xác định Cr(VI) dựa vào phản
ứng của Cr(VI) với KI trong môi trường axit, lượng Iot giải phóng tác dụng với
Variamine xanh tạo thành dung dịch có màu tím. Độ hấp thụ quang cực đại ở bước
sóng là 556nm. Hệ số hấp thụ mol 0,911.104l.mol-1.cm-1. Giới hạn phát hiện là
0,02µg/ml. Giới hạn định lượng là 0,07µg/ml. Cr(III) đượcxác định sau khi đã ôxi
hoá lên Cr(VI) bằng nước Brôm, loại bỏ Brôm dư bằng axit sunfosalisilic 5% và
axit sunfuric 2,5M. Phương pháp này được ứng dụng xác định Crom trong thép,
nước tự nhiên.
b. Phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
Nguyên tắc: dựa trên sự hấp thụ chọn lọc các bức xạ cộng hưởng của
nguyên tử ở trạng thái tự do của nguyên tố cần phân tích để đo cường độ
của nó. Cường độ đó chính là tín hiệu hấp thụ, giá trị cường độ này phụ
thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên tố trong mẫu phân tích theo
phương trình:
A = k.Cb (*)
Trong đó: A : Cường độ của vạch phổ hấp thụ.
k: Hằng số thực nghiệm.
C: Nồng độ của nguyên tố cần xác định trong mẫu đo phổ
b: Hằng số bản chất (0< b ≤ 1).
Hằng số thực nghiệm k phụ thuộc vào tất cả các điều kiện hoá hơi và nguyên tử
hoá mẫu nhất định đối với một hệ thống máy AAS và với các điều kiện đã chọn.
cho mỗi phép đo; b là hằng số bản chất, phụ thuộc vào từng vạch phổ của từng
nguyên tố.Giá trị b = 1 khi nồng độ C nhỏ, khi C tăng thì b xa dần giá trị 1.
Như vậy, mối quan hệ giữa A và C là tuyến tính trong một khoảng nồng độ nhất
định. Khoảng nồng độ này được gọi là khoảng tuyến tính của phép đo. Trong
Lê Thị Hạnh
K22
21
Cao học
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành Hóa phân tích
phép đo AAS, phương trình (*) ở trên chính là phương trình cơ sở để định lượng
một nguyên tố.
Phương pháp (AAS) được ứng dụng với kĩ thuật nguyên tử hoá ngọn lửa
(F-AAS) và nguyên tử hoá không ngọn lửa (GF-AAS).
Hấp thụ nguyên tử là một trong những phương pháp hiện đại, được áp dụng phổ
biến, cho độ nhạy cao (ppb) và độ chọn lọc cao, khả năng phân tích được gần 60
nguyên tố hoá học. Ngoài các nguyên tố kim loại còn có thể phân tích được một số
á kim (lưu huỳnh, clo…) và một số chất hữu cơ bằng phép đo gián tiếp; Lượng
mẫu tiêu tốn ít; Thời gian tiến hành phân tích nhanh, đơn giản…
Tác giả Trần Thị Ái Mỹ, Nguyễn Văn Hợp [19] sử dụng pháp quang phổ hấp
thụ nguyên tử để xác định hàm lượng các kim loại nặng trong các đối tượng mẫu
khác nhau. Trong điều kiện phòng thí nghiệm không có thiết bị phá mẫu bằng lò vi
sóng, các hỗn hợp axit khác nhau đã được khảo sát để phân hủy mẫu trong bom
Teflon (đặt trong tủ sấy ở nhiệt độ 1100C), hỗn hợp axit được chọn là HNO3, HCl
và HF với tỉ lệ thể tích (ml) tương ứng 1:3:1. Phương pháp cho độ lặp lại tốt (RSD
< 5%, n = 5). Độ đúng của phương pháp đã được kiểm tra thông qua mẫu CRM
GBW07301a (do Viện Nghiên cứu Thăm dò Địa vật lý và Địa hóa Trung Quốc chế
tạo), kết quả cho thấy khi so sánh giá trị xTB của phương pháp đã chọn với giá trị
thực µ của mẫu CRM thì không có sự sai khác về mặt thống kê.
Tác giả George A. Zachariadis và các cộng sự [46] đã sử dụng phương pháp
F-AAS để xác định Co(II), Ni(II) và Pd(II). Khoảng tuyến tính của Co(II) từ
0,0÷0,5 mg/l, của Ni(II) là 0,0÷1,5 mg/l và Pd(II) là 0,0÷2,0 mg/l. Độ lặp lại là
sr,Co(II) = 2,0%, sr,Ni(II) = 1,0% và sr,Pd(II) = 1,3%. Giới hạn phát hiện của Co(II),
Ni(II), Pd(II) lần lượt là 0,004 mg/l; 0,009 mg/l và 0,012 mg/l.
Tác giả Cle´sia C. Nascentes, Marco Aure´lio Z. Arruda [28] đã dùng phương
pháp (FAAS) để xác định coban (Co). Giới hạn phát hiện đối với coban là 1,1 và
1,6 mg/l khi dùng HCl và NaCl. Cả hai phương pháp được đề xuất cho hiệu suất thu
hồi tốt ( 98% - 102% ) khi sử dụng NaCl.
Lê Thị Hạnh
K22
22
Cao học
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành Hóa phân tích
Tác giả Sayed Zia Mohammadi và cộng sự [26] đã dùng phương pháp FAAS
để xác định Pb trong môi trường và mẫu sinh học. Đường chuẩn tuyến tính trong
khoảng 7,5 ng/ml ÷ 3,5 µg/ml. Hệ số tương quan R2 = 0,9998 (n = 10 ). Giới hạn
phát hiện là 5,27 ng/ml. Độ lặp lại sau 8 lần đo là 1,0 lµg/ml. Độ hấp thụ quang có
nghĩa là 0,275 và độ lệch chuẩn tương đối là 1,6%. Sau đó, họ lấy kết quả thu được
để so sánh giữa phương pháp báo cáo với phương pháp đề xuất.
Kết quả so sánh được biểu diễn ở bảng dưới đây:
PP làm giàu
PP phát hiện
Khoảng tuyến tính (ng/mL)
CPE
GF-AAS
0,1-30
2,8
0,08
CPE
FAAS
1,1–160
3,5
1,1
CPE
FAAS
2–12
≤ 6,0
7,2
CPE
FI-FAAS
50–250
1,6-3,2
4,5
CPE
FAAS
20–300
2,7
8,0
CPE
FAAS
7,5–3500
1,6
5,27
RSD% LOD (ng/mL)
1.4. Các phƣơng pháp tách và làm giàu
1.4.1. Phƣơng pháp chiết lỏng – lỏng
* Nguyên tắc: phương pháp dựa trên sự phân bố chất tan khi được tạo thành ở dạng
phức liên hợp hay ion phức vòng càng không mang điện tích giữa hai pha không
trộn lẫn, thường là các dung môi hữu cơ và nước.
Một số hệ chiết thường dùng :
- Hệ chiết lượng Pb – Cd - dithinonat trong CCl4 hoặc CHCl3. Sau đó, xác
định bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử UV-VIS.
- Chiết phức halogenua hoặc thioxianat cadimi bằng các dung môi hữu cơ như:
metyl isobutyl ketone (MIBK), xiclo hexano, dietyl ete,…
- Tạo phức chelat với NaDDC (natridietyldithiocacbamat) từ dung dịch đệm
amoni xitrat ở pH= 9,5 và dung môi chiết là MIBK.
1.4.2. Phƣơng pháp chiết pha rắn
Lê Thị Hạnh
K22
23
Cao học
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành Hóa phân tích
Chiết pha rắn là một kỹ thuật tách và làm giàu các chất phân tích lượng vết
ra khỏi mẫu ban đầu bằng cách hấp thu chúng vào chất hấp thu được nhồi vào cột
chiết pha rắn, sau đó rửa giải bằng dung môi thích hợp. Ưu điểm của phương pháp
chiết pha rắn là hiệu suất thu hồi cao, làm sạch tạp chất dễ dàng, phương pháp đơn
giản, giảm lượng dung môi hữu cơ sử dụng, hệ số làm giàu cao, dễ tự động hóa…
Một số kiểu chiết pha rắn:
-
Kiểu chiết pha thường (NP-SPE)
Kiểu chiết này thường được áp dụng cho các chất hữu cơ không phân cực hoặc ít
phân cực và chúng tan tốt trong các dung môi hữu cơ (các dung môi không phân
cực, ít phân cực hoặc kị nước,…)
-
Kiểu chiết pha ngược (RP-SPE)
Chất chiết pha rắn là các chất ít hấp thu không phân cực hoặc ít phân cực.
Các chất chiết pha rắn thuộc nhóm này là các loại silica trung tính đã ankyl với
mạch cacbon nhóm C18 hay C8.
Các dung môi để rửa giải chất phân tích ra khỏi pha tĩnh là các dung môi hữu cơ tan
tốt trong nước hoặc 2 dung môi đó với nhau theo tỉ lệ thích hợp.
Các tác giả Nguyễn Xuân Trung, Phạm Hồng Quân , Vũ Thị Trang [15] đã
nghiên cứu khả năng hấp phụ của Cr(III) và Cr(VI) trên vật liệu chitosan biến tính.
Kết quả đã cho thấy, có khả năng sử dụng chitosan biến tính để tách loại Cr(III) và
Cr(VI) ra khỏi nguồn nước thải và sử dụng dung dịch HCl 3M rửa giải để tái sử
dụng vật liệu hấp phụ. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ như: pH, thời
gian tiếp xúc, nồng độ Cr(III) và Cr(VI) ban đầu, nồng độ chất điện ly đã được tác
giả khảo sát. Dựa vào đường hấp đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir, dung lượng hấp
phụ cực đại của Cr(III) là 17,09mg/g và Cr(VI) là 172,4mg/g.
Tác giả Werefridus W. van Berkel và cộng sự [39] đã đưa ra quy trình xác
định hàm lượng các nguyên tố vi lượng trong nước biển như: Cd, Co, Cu, Mn, Pb
và Zn sau khi đã làm giàu bằng chelex-100. Trong điều kiện tối ưu, hiệu suất thu
hồi cho tất cả các kim loại đều trên 86% (trừ Mn).
Lê Thị Hạnh
K22
24
Cao học
Luận văn tốt nghiệp
Chuyên ngành Hóa phân tích
Tác giả H. Tel, Y. Alta, M.S. Taner [44] đã tách và làm giàu Cr(III) dựa vào
nhựa AmberliteXAD-2 với 5-palmitoyl-8-hydnoxyquinoline (oxim). Tác giả đã chỉ
ra rằng Cr(III) hấp thụ ở pH từ 4,5 – 7,0 còn Cr(VI) thì không hấp thụ và Cr(III)
được giải hấp bằng H2O2 ở pH từ 8 – 10 trong môi trường đệm NH3-NH4Cl. Hệ số
làm giàu là 60. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng là 9,30 và 30,1 mmol/l.
1.4.3. Phƣơng pháp cộng kết
Đây là phương pháp kết tủa chất phân tích bằng cách đưa thêm chất kết tủa
đồng hành, thường gọi là chất góp (hữu cơ hay vô cơ) vào đối tượng phân tích để
cộng kết các nguyên tố cần phân tích. Người ta có thể sử dụng các chất như: các
hidroxit Fe(OH)3, Al(OH)3…hoặc một số sunfua hay một số chất hữu cơ như axit
naftalin-β-sunforic, metyl da cam…làm chất góp.
Nhìn chung phương pháp cộng kết có nhiều ưu điểm: đơn giản, hiệu quả cao,
tuy nhiên, nhược điểm chính của phương pháp là mất nhiều thời gian và phạm vi
ứng dụng hạn chế.
Tác giả Tomoharu Minami và cộng sự [41] đã tiến hành xác định lượng vết
các ion kim loại Co2+, Ni2+ trong nước sông bằng phép đo phổ hấp thụ nguyên tử
sau khi làm giàu chúng nhờ cộng kết bởi scandi hidroxit ở pH=8-10.
Tác giả Hirotoshi Sato và Joichi Ueda [42] đã tiến hành cộng kết vi lượng các
ion kim loại: Cu2+, Pb2+, Cd2+, Co2+, Ni2+, Mn2+…trong nước bằng bismuth(III)
diethyldithiocarbamate ở pH = 9, sau đó xác định bằng phương pháp quang phổ hấp
thụ nguyên tử ngọn lửa.
1.4.4. Phƣơng pháp chiết điểm mù (CPE)
a) Nguyên tắc và đặc điểm:
Kỹ thuật chiết điểm mù (CPE) là kỹ thuật chiết dựa trên cơ chế tách pha có chất
hoạt động bề mặt. Khi đun nóng dung dịch nước có chứa chất hoạt động bề mặt đến
một nhiệt độ nhất định (nhiệt độ điểm mù – the cloud point temperature) dung dịch
sẽ bị đục, độ tan của chất hoạt động bề mặt trong nước bị giảm và kết tụ xuống.
Hiện tượng này gọi là hiện tượng điểm mù. Sau khi hai pha được hình thành, người
Lê Thị Hạnh
K22
25
Cao học
