Nghiên cứu xác định tại chỗ crom linh động trong môi trường nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-------- o0o -------

NGUYỄN PHI HÙNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH TẠI CHỖ CROM LINH ĐỘNG
TRONG MƠI TRƯỜNG NƯỚC

Chun ngành: Hóa học

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS TS. NGUYỄN HỒNG LIÊN

Hà Nội, 2013


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN

MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1
PHẦN I: TỔNG QUAN ...................................................................................... 3
1.1. Các dạng tồn tại của crôm trong môi trường nước.................................................3
1.1.1. Cr(III) ..........................................................................................................3
1.1.2. Cr(VI) ..........................................................................................................4
1.2. Sự phân bố crôm trong môi trường ...........................................................................5
1.3. Các nguồn phát thải crom vào môi trường ..............................................................7
1.4. Ngưỡng nồng độ crom cho phép trong môi trường ................................................8
1.5. Các phương pháp xác định crôm ...............................................................................9
1.5.1. Các phương pháp phân tích hóa học ...........................................................9
1.5.2. Các phương pháp phân tích hóa lý ............................................................10
1.6. Kỹ thuật trường khuếch tán qua màng mỏng (DGT) .........................................15
1.6.1. Giới thiệu về kỹ thuật DGT ........................................................................15
1.6.2. Nguyên lý kỹ thuật DGT .............................................................................15
1.6.3. Cấu trúc của hệ DGT .................................................................................20
1.7. Các nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật DGT................................................................25
1.7.1. Trên thế giới ...............................................................................................25
1.7.2. Tại Việt Nam ..............................................................................................26
1.8. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài .................................................................................27

I


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................... 28
2.1. Hóa chất và vật liệu.....................................................................................................28
2.2. Chuẩn bị dung dịch ....................................................................................................28

2.3. Chuẩn bị đầu dò DGT................................................................................................29
2.3.1. Chuẩn bị gel khuếch tán.............................................................................29
2.3.2. Chuẩn bị pha liên kết .................................................................................29
2.3.3. Lắp đặt đầu dò DGT ..................................................................................29
2.4. Đánh giá khả năng xác định crom linh động trong dung dịch chuẩn bằng đầu dị
DGT ......................................................................................................................................30
2.5. Phân tích hàm lượng kim loại bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử
dùng lò graphit (GF-AAS) ...............................................................................................32
2.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH dung dịch tới khả năng làm việc của DGT .....34
2.7. Xác định thời gian làm việc thích hợp của đầu dò DGT ......................................34
2.8. Đánh giá khả năng xác định các dạng Cr linh động trong nước sông bằng kỹ
thuật DGT ...........................................................................................................................34
2.8.1. Địa điểm lấy mẫu .......................................................................................35
2.8.2. Phân lập và xác định các dạng crom linh động tại hiện trường ...............36
2.8.3. Phân lập và xác định các dạng crom linh động tại phịng thí nghiệm ......36
2.8.4. Phương pháp xác định một số thơng số chính đánh giá chất lượng nước
sơng Hồng ............................................................................................................37

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................... 41
3.1. Kết quả chế tạo pha liên kết cho đầu dò DGT: ......................................................41
3.1.1. Màng Chelex 100 .......................................................................................41
3.1.2. Màng IRC 748 ............................................................................................41
3.1.3. Màng Lewatit 207 ......................................................................................42
3.1.4. Màng XAD7 ................................................................................................43
3.1.5. Màng P81 ...................................................................................................44
II


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

3.2. Đánh giá khả năng xác định các dạng Cr linh động bằng đầu dò DGT............45
3.2.1. Đánh giá khả năng xác định dạng Cr(III) .................................................45
3.2.2. Đánh giá khả năng xác định dạng Cr(VI)..................................................46
3.3. Ảnh hưởng của pH tới khả năng phân lập các dạng Cr linh động bằng
DGT .....................................................................................................................................47
3.3.1. Ảnh hưởng của pH đến khả năng định dạng Cr(III) linh động trong dung
dịch đơn ion ..........................................................................................................47
3.3.2. Ảnh hưởng của pH đến khả năng định dạng Cr(VI) linh động trong dung
dịch đơn ion ..........................................................................................................50
3.4. Đánh giá khả năng định dạng các dạng Cr linh động trong gel khuếch tán bằng
đầu dò DGT ........................................................................................................................51
3.4.1. Khả năng định dạng Cr(III) trong gel khuếch tán .....................................52
3.4.2. Khả năng định dạng Cr(VI) linh động bằng gel khuếch tán......................53
3.5. Đánh giá khả năng xác định Cr(III) và Cr(VI) linh động trong dung dịch chứa
đồng thời hai dạng crom ...................................................................................................54
3.6. Ảnh hưởng của thời gian nhúng đầu dò DGT tới khả năng phân lập Cr linh
động ......................................................................................................................................55
3.7. Đánh giá khả năng xác định hàm lượng kim loại linh động trong mẫu thực bằng
đầu dò DGT .........................................................................................................................56
3.7.1. Một số đặc trưng cơ bản về chất lượng nước sông Hồng..........................56
3.7.2. Xác định Cr linh động trong nước sông Hồng...........................................58
3.7.3. So sánh khả năng xác định Cr linh động tại hiện trường và trong phịng thí
nghiệm ..................................................................................................................62

KẾT LUẬN ........................................................................................................ 66

III

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

AAS : Atomic absorption spectroscopy - Phổ hấp thụ nguyên tử
F-AAS: Flame - Atomic absorption spectroscopy - Phổ hấp thụ nguyên tử chế độ
ngọn lửa
GF-AAS: Grafite- Atomic absorption spectroscopy - Phổ hấp thụ nguyên tử chế độ lò
graphit
HPLC: High performance liquid chromatography - Sắc ký lỏng hiệu năng cao
ICP-AES: Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrocopy - Phổ phát xạ
cảm ứng cao tần plasma
APS : Ammonium persulphate
DBL : diffusive boundary layer - Lớp danh giới khuếch tán
DET : Diffusive equilibrium in thin films - Khuếch tán cân bằng qua màng mỏng
DGT : Diffusive gradients in thin films - Kỹ thuật khuếch tán qua màng mỏng
ISE : Ion selective electrodes - Phương pháp điện cực chọn lọc
PLM : Permeation liquid membrane - Màng thẩm thấu lỏng
TEMED: tetramethylethylenediamine
ppm: Part per million - một phần triệu
ppb: Part per billion - một phần tỷ

IV


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Nồng độ tối đa cho phép của các dạng crom trong nước ................................ 8
Bảng 2.1: Các điều kiện đo phổ GF-AAS của Cr .......................................................... 32
Bảng 2.2: Chương trình nhiệt độ cho lị graphit ............................................................ 33
Bảng 2.3. Mơ tả vị trí lấy mẫu ....................................................................................... 35
Bảng 3.1. Khả năng xác định Cr(III) linh động bằng đầu dò DGT ............................... 46
Bảng 3.2. Khả năng xác định Cr(VI) linh động bằng đầu dò DGT ............................... 47
Bảng 3.3. Nồng độ Cr(III) định vị trong pha liên kết khi pH của dung dịch thay đổi ........ 48
Bảng 3.4. Khả năng phân lập Cr(III) linh động bằng pha liên kết
khi pH của dung dịch thay đổi ....................................................................................... 48
Bảng 3.5. Nồng độ Cr(VI) trong pha liên kết khi pH của dung dịch thay đổi ............... 50
Bảng 3.6. Khả năng phân lập Cr(VI) bằng pha liên kết khi pH của dung dịch thay đổi50
Bảng 3.7. Nồng độ Cr(III) trong gel khuếch tán đầu dò DGT Chelex100 và P81 ........ 52
Bảng 3.8. Nồng độ Cr(VI) trong gel khuếch tán đầu dò DGT Chelex100 và P81 ........ 53
Bảng 3.9: Hiệu quả xác định các dạng Cr linh động trong môi trường
chứa cả 2 dạng ion.......................................................................................................... 54
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng phân lập Cr(III) linh động ............ 55
Bảng 3.11: Một số thông số cơ bản chất lượng nước sông Hồng .................................. 57
Bảng 3.12: Nồng độ Cr(III) linh động trong môi trường nước sông Hồng (Việt Trì) xác
định bằng kỹ thuật DGT tại chỗ sử dụng hai màng Chelex 100 và P81 ........................ 62
Bảng 3.13: Nồng độ Cr(VI) trong mơi trường nước sơng Hồng (Việt Trì) xác định bằng
kỹ thuật DGT tại chỗ sử dụng hai màng Chelex 100 và P81 ......................................... 64

V


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Các dạng tồn tại của Cr(III) trong dung dịch theo giá trị pH của dung dịch ... 3
Hình 1.2. Các dạng tồn tại của Cr(VI) trong dung dịch theo giá trị pH của dung dịch ... 5
Hình 1.3: Trạng thái ổn định về gradient nồng độ chất phân tích trong đầu dị DGT
nhúng trong dung dịch ................................................................................................... 16
Hình 1.4. Các bộ phận của thiết bị DGT dùng cho gel đĩa và gel tấm .......................... 20
Hình 1.5: Giản đồ miêu tả liên kết của các ion kim loại trong tự nhiên với các loại phức
chất .................................................................................................................................22
Hình 1.6: Thay đổi cấu trúc của nhựa Chelex 100 khi tăng pH..................................... 23
Hình 2.1: Sơ đồ lắp đặt hệ đầu dò DGT ......................................................................... 29
Hình 2.2: Hệ DGT trước và sau khi lắp hồn chỉnh ...................................................... 30
Hình 2.3. Sơ đồ lắp đặt hệ thí nghiệm đánh giá khả năng làm việc của 5 loại màng
DGT................................................................................................................................ 31
Hình 2.4. Thí nghiệm đánh giá khả năng làm việc của 5 loại màng DGT .................... 32
Hình 2.5. Đường chuẩn xác định crom bằng kỹ thuật GF-AAS ................................... 33
Hình 2.6. Vị trí lấy 03 mẫu (M1-M3) dọc theo sơng Hồng .......................................... 35
Hình 2.7. Ảnh chụp lấy tại hiện trường.......................................................................... 36
Hình 3.1. Màng Chelex 100 ........................................................................................... 41
Hình 3.2. Màng IRC 748 ................................................................................................ 42
Hình 3.3. Màng Lewatit 207 .......................................................................................... 43
Hình 3.4. Màng XAD7 ................................................................................................... 44
Hình 3.5. Màng P81 .................................................................................................... 45
Hình 3.6. Ảnh hưởng của pH tới khả năng định dạng Cr(III) trong pha liên kết của
đầu dò DGT với các dạng nhựa trao đổi ion khác nhau................................................. 48
Hình 3.7. Ảnh hưởng của pH tới khả năng định dạng Cr(VI) trong pha liên kết của đầu
dò DGT với các dạng nhựa trao đổi ion khác nhau ....................................................... 51
Hình 3.8: Nồng độ Cr(III) trong gel khếch tán của DGTC và DGTP ........................... 52
Hình 3.9: Nồng độ Cr(VI) trong gel khếch tán của DGTC và DGTP ........................... 53

VI


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

Hình 3.10: Khả năng xác định đồng thời Cr(III) linh động và Cr(VI) linh động bằng kỹ
thuật DGT....................................................................................................................... 54
Hình 3.11. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng phân lập Cr(III) linh động ............. 56
Hình 3.12. Khả năng xác định Cr(III) trong mẫu thực sử dụng màng Chelex 100 và P81 ... 58
Hình 3.13. Khả năng xác định Cr(VI) trong mẫu thực sử dụng màng Chelex 100 và P81... 59
Hình 3.14: Phân bố kim loại Cr (III) linh động và không linh động trong
nước sơng Hồng (Việt Trì) sử dụng màng P81 .............................................................. 60
Hình 3.15: Phân bố kim loại Cr (III) linh động và khơng linh động trong
nước sơng Hồng (Việt Trì) sử dụng màng Chelex 100 .................................................. 60
Hình 3.16: Phân bố kim loại Cr (VI) linh động và không linh động trong
nước sơng Hồng (Việt Trì) sử dụng màng P81 .............................................................. 61
Hình 3.17: Phân bố kim loại Cr (VI) linh động và khơng linh động trong
nước sơng Hồng (Việt Trì) sử dụng màng Chelex 100 .................................................. 61
Hình 3.18: Nồng độ Cr (III) linh động trong nước sông Hồng xác định tại chỗ và tại
phịng thí nghiệm xác định bằng kỹ thuật DGT sử dụng màng P81 .............................. 63
Hình 3.20: Nồng độ Cr (VI) linh động trong nước sông Hồng xác định tại chỗ và tại
phịng thí nghiệm xác định bằng kỹ thuật DGT sử dụng màng P81 ............................. 64
Hình 3.21: Nồng độ Cr (VI) linh động trong nước sông Hồng xác định tại chỗ và tại
phịng thí nghiệm xác định bằng kỹ thuật DGT sử dụng màng Chelex 100 ................. 65

VII

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn “ Nghiên cứu xác định tại chỗ Cr linh động trong
môi trường nước” là cơng trình nghiên cứu của bản thân. Tất cả những thông tin tham
khảo dùng trong luận văn lấy từ các cơng trình nghiên cứu có liên quan đều được nêu
rõ nguồn gốc trong danh mục tài liệu tham khảo. Các kết quả nghiên cứu đưa ra trong
luận văn là hoàn tồn trung thực và chưa được cơng bố trong bất kỳ cơng trình khoa
học nào khác.
Ngày 18 tháng 3 năm 2013
Tác giả

Nguyễn Phi Hùng

VIII


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

LỜI CẢM ƠN
Luận văn này được thực hiện tại Phịng thí nghiệm Cơng nghệ Lọc Hóa dầu &
Vật liệu xúc tác hấp phụ/Trường Đại học Bách khoa Hà Nội và Phịng thí nghiệm Viện
Hóa học-Mơi trường qn sự/Bộ Tư lệnh Hóa học.
Với lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS
Nguyễn Hồng Liên đã tin tưởng, giao đề tài, tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện
thuận lợi giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện bản luận văn này.

Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo chỉ huy Viện Hóa học - Mơi trường quân
sự đã tạo điều kiện cho tôi đi học và nhiệt tình giúp đỡ tơi trong thời gian thực hiện
luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các giáo viên Viện Kỹ thuật Hóa học, cán bộ Phịng
thí nghiệm Cơng nghệ Lọc Hóa dầu & Vật liệu xúc tác hấp phụ/Trường Đại học
Bách khoa Hà Nội đã hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong công việc
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã động viên và giúp đỡ tôi trong
suốt thời gian thực hiện luận văn này.
Hà Nội, ngày 18 tháng 3 năm 2013
Học viên

Nguyễn Phi Hùng

IX


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, với tốc độ cơng nghiệp hóa và đơ thị hóa nhanh Việt
Nam đang phải đối mặt với nguy cơ ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, trong đó ơ
nhiễm kim loại nặng thải ra từ các ngành công nghiệp là mối đe dọa lớn đến sức khỏe
cộng đồng và sự an toàn của hệ sinh thái.
Là nước có nền kinh tế nơng nghiệp, nhưng hoạt động cơng nghiệp đem lại cho
Việt Nam trên 20% GDP của cả nước, với tốc độ phát triển cơng nghiệp nhanh (trung
bình trên 10%/năm). Tuy nhiên, sự phát triển mạnh trong hoạt động công nghiệp không
tương xứng với sự phát triển của cơ sở hạ tầng. Vì vậy nhiều ngành cơng nghiệp đã xả
trực tiếp nước thải chưa xử lý vào môi trường do chưa có các hệ thống xử lý chất thải

công nghiệp phù hợp. Điều này gây ra những tác động ô nhiễm môi trường rất lớn, đặc
biệt là nước thải cơng nghiệp của các ngành cơ khí, điện tử chứa các kim loại nặng như
thủy ngân (Hg), asen (As), chì (Pb), Crơm (Cr)…, những ngun tố có khả năng gây
độc cho cơ thể con người và động thực vật dù chỉ ở hàm lượng vết. Tuy nhiên, với các
kim loại này, không phải dạng tồn tại nào của chúng cũng gây độc, ví dụ ngun tố
Crơm (Cr) chỉ gây độc khi tồn tại ở dạng crơm hóa trị VI, cịn Crơm hóa trị III lại là
một dạng vi lượng cần thiết cho cơ thể. Do đó, việc xác định dạng tồn tại của các kim
loại nặng trong môi trường là rất cần thiết để có thể đánh giá chính xác nguy cơ ô
nhiễm và khả năng tác động sinh học của chúng tới môi trường sinh thái.
Hiện nay việc phân tích nồng độ kim loại nặng trong nước hiện nay chủ yếu
lấy mẫu hiện trường về phân tích tại phịng thí nghiệm. Các phương pháp phân tích
Cr đang được sử dụng gồm có: trắc quang, hấp thụ nguyên tử, cực phổ. Tuy nhiên,
các phương pháp này khơng có khả năng phân tích tại hiện trường các dạng kim loại
linh động và dạng tồn tại của Cr (III) hay Cr (VI). Để xác định tại hiện trường các
dạng tồn tại của Cr linh động, hiện chưa có biện pháp hữu hiệu nào được áp dụng.

1


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

Kỹ thuật trường khuếch tán qua lớp mỏng (diffusive gradients in thin films
technique DGT) mới được phát triển gần đây thể hiện là một phương pháp triển vọng
trong định dạng tại chỗ các kim loại linh động trong mơi trường nước.
Vì những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu xác định tại chỗ Cr linh động trong
môi trường nước” đã được lựa chọn để thực hiện trong luận văn này.
Các nội dung nghiên cứu chính bao gồm:
- Chế tạo pha liên kết kim loại trên cơ sở các dạng vật liệu trao đổi ion khác

nhau dùng cho đầu dò DGT định vị tại chỗ Cr linh động trong môi trường nước.
- Thử nghiệm khả năng làm việc của kỹ thuật với dung dịch chuẩn Cr trong
phịng thí nghiệm.
- Thử nghiệm khả năng xác định từng dạng Cr(III) và Cr(VI) linh động trong
dung dịch chuẩn.
- Thử nghiệm khả năng làm việc của hệ với nước sơng Hồng trong phịng thí
nghiệm và tại hiện trường.
Các nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Cơng nghệ
Lọc Hóa dầu & Vật liệu xúc tác hấp phụ (Trường Đại học Bách khoa Hà Nội) và
Phịng thí nghiệm Viện Hóa học-Mơi trường qn sự (Bộ Tư lệnh Hóa học).

2


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

PHẦN I: TỔNG QUAN
1.1. Các dạng tồn tại của crôm trong môi trường nước
1.1.1. Cr(III) [3]
Cr(III) là trạng thái oxy hóa bền nhất của crôm. Nồng độ và các dạng của Cr(III)
trong dung dịch phụ thuộc vào các q trình hóa học và vật lý khác nhau như sự thủy
phân, các quá trình oxy hóa khử, tạo phức và các q trình hấp phụ trong dung dịch.
Khi khơng có mặt của các chất tạo phức, Cr(III) thường tồn tại ở dạng phức hiđroxo:
[Cr(H 2 O) 6 ]3+ + H 2 O

[Cr(OH)(H 2 O) 5 ]2+ + H 3 O+

[Cr(OH)(H 2 O) 5 ]2+ + H 2 O

(1.1)

[Cr(OH) 2 (H 2 O) 4 ]+ + H 3 O+

(1.2)
[Cr(OH) 2 (H 2 O) 4 ]+ + H 2 O

Cr(OH) 3 + H 3 O+

(1.3)

Tùy thuộc vào giá trị pH trong dung dịch mà các cân bằng trên sẽ chuyển dịch và
quy định những dạng Cr(III) chiếm ưu thế.

Hình 1.1. Các dạng tồn tại của Cr(III) trong dung dịch theo giá trị pH của dung dịch

Vì ở trạng thái trung gian, ion Cr3+ vừa có tính oxi hóa (trong mơi trường axit)
vừa có tính khử (trong mơi trường bazơ). Cr(OH) 3 có tính chất giống như Al(OH) 3 , nó
kết tủa dạng keo, màu lục nhạt, khơng tan trong nước và là chất lưỡng tính.
Khi mới điều chế Cr(III) hiđroxit tan dễ dàng trong axit và dung dịch kiềm:
Cr(OH) 3 + 3H 3 O+ = [Cr(H 2 O) 6 ]3+
3

(1.4)


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

Cr(OH) 3 +OH- + 2H 2 O = [Cr(OH) 4 (H 2 O) 2 ] –

(1.5)

Các ion tạo thành này gọi chung là hiđroxocromit màu lục nhạt, nó kém bền, khi
đun nóng trong dung dịch thì phân hủy tạo thành kết tủa Cr(OH) 3 .
Dung dịch muối Cr(III) thường có màu tím đỏ ở nhiệt độ thường, nhưng có màu
lục khi đun nóng (Màu tím đỏ là màu đặc trưng của ion [Cr(H 2 O) 6 ]3+). Muối Cr(III) có
tính thuận từ, rất bền trong khơng khí khơ và thủy phân mạnh hơn muối Cr(II). Trong
mơi trường axit, ion Cr3+ có thể bị khử đến Cr2+ bởi kẽm. Nhưng trong môi trường
kiềm nó có thể bị H 2 O 2 , PbO 2 , nước clo, nước brom ơxi hóa đến cromat:
2CrCl 3 + 10KOH +3H 2 O 2 = 2K 2 CrO 4 + 6KCl +8H 2 O

(1.6)

Do có bán kính bé và điện tích lớn, ion Cr3+ là một trong những chất tạo phức
mạnh, nó có thể tạo phức chất với hầu hết phối tử đã biết. Tuy nhiên, độ bền của các
phức của Cr(III) còn tùy thuộc vào bản chất của phối tử và cấu hình của phức chất.
Người ta đã biết nhiều các phức với số phối trí hai, ba, bốn nhân của Cr(III), trong đó
có các phân tử trung hòa như: NH 3 , -NH 2 - , -CH 2 -CH 2 -NH 2 hoặc gốc axit SO 4 2-,
C 2 O 4 2-, SeO 4 2–, CH 3 COO–…
1.1.2. Cr(VI) [3]
Cr(VI) có thể tồn tại ở nhiều dạng anion khác nhau như cromat (CrO 42–); đicromat
(Cr2O 72–) hoặc bicromat (HCrO 4–) phụ thuộc vào độ pH của môi trường và nồng độ
Cr(VI) trong dung dịch.
H 2 CrO 4

H+ + HCrO 4 −

pK 1 = 6,15

(1.7)

HCrO 4 −

H+ + CrO 4 2−

pK 2 = 5,65

(1.8)

2HCrO 4 -

Cr 2 O 7 + H 2 O

pK 3 = 14,56

(1.9)

Các muối Cr(VI) thường gặp như Na 2 CrO 4 , K 2 CrO 4 , PbCrO 4 , NiCrO 4 , ZnCrO 4 ;
K 2 CrO 7 , Na 2 CrO 7 và (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 là những hợp chất dễ tan, do đó chúng rất linh
động trong môi trường. Đồng thời, các hợp chất Cr(VI) lại có tính oxi hóa mạnh, đó
chính là ngun nhân và tác hại gây bệnh của crom với cơ thể người và sinh vật. Tuy

4


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

nhiên, các oxyanion này dễ bị khử về dạng Cr(III) bởi các hợp chất hữu cơ hoặc các
chất khử vô cơ tồn tại trong mơi trường.

Hình 1.2. Các dạng tồn tại của Cr(VI) trong dung dịch theo giá trị pH của dung dịch

1.2. Sự phân bố crơm trong mơi trường
Crom được tìm thấy trong mơi trường do sự xói mịn của đá có chứa crom và
có thể được phát sinh bởi các vụ phun trào núi lửa. Nồng độ trong đất là khoảng từ
1÷3000mg/kg, trong nước biển 5 đến 800 μg/l, và trong sơng và hồ từ 26 μg/lít
đến 5,2 mg/lít.
Mặc dù là nguyên tố phổ biến trong 21 nguyên tố có trong vỏ trái đất, nhưng các
trầm tích crơm tự nhiên (crom nguyên chất) là khá hiếm, ta chỉ phát hiện được một vài
mỏ crôm kim loại tự nhiên, tiêu biểu là mỏ Udachnaya tại Nga có chứa các mẫu của
crom kim loại tự nhiên. Trong vỏ quả đất, khoáng vật chủ yếu của crôm là quặng sắt
cromit [FeCr 2 O 4 hay FeO.Cr 2 O 3 ; Fe(CrO 2 ) 2 ] và quặng croisit hay chì cromat
(PbCrO 4 ). Gần một nửa quặng cromit trên thế giới được khai thác tại Nam Phi, bên
cạnh đó, Kazakhstan, Ấn Độ và Thổ Nhĩ Kỳ cũng là các khu vực sản xuất đáng kể. Ở
Việt Nam có khống sản cromit ở Cổ Định (Thanh Hóa). Ngồi ra, crom cịn có trong
lượng lớn các khống và các loại đá có màu sắc điển hình của crơm, chẳng hạn như
trong ngọc lục bảo, đá granit, crisoblie, khống silicat và pyroxen. Trong các mẫu trầm
tích đáy, crôm thường tồn tại dưới dạng Cr(III) do dạng Cr(VI) dễ bị khử về dạng

5


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

Cr(III) khi có mặt các chất hữu cơ. Sự ơ nhiễm crơm trong các trầm tích chủ yếu do
hoạt động của con người, đặc biệt là các q trình sản xuất cơng nghiệp gây ra [55].
Trong môi trường nước tự nhiên, crôm tồn tại ở hai trạng thái oxi hóa bền là
Cr(III) và Cr(VI). Sự có mặt và tỷ lệ giữa hai dạng này phụ thuộc vào sự biến đổi oxi
hóa khử quang hóa và hóa học, sự kết tủa/sự hịa tan và các phản ứng hấp thu/giải hấp.
Các dạng Cr(III) bền ở các dung dịch có độ pH≤6, trong khi đó ở độ pH≥7, các ion
Cr 2 O 4 2– có thể chiếm ưu thế. Ở các giá trị pH trung gian, tỷ lệ Cr(III)/Cr(VI) phụ thuộc
vào nồng độ O 2 . Trong môi trường nước mặt, tỷ lệ của Cr(III)/Cr(VI) là rất khác nhau,
thậm chí có thể tìm thấy chúng với tỷ lệ khác biệt lớn do ảnh hưởng của độ pH, nồng
độ của các chất khử và các chất tạo phức. Trong môi trường nước thải, do các điều kiện
hóa lý của các loại nước khác nhau về các nguồn gốc công nghiệp dẫn đến các dạng Cr
trong nước thải có bản chất và đặc tính tương đối khác so với các dạng xuất hiện trong
các loại nước tự nhiên. Sự có mặt và nồng độ của các dạng Cr chủ yếu phụ thuộc vào
các hợp chất Cr trong quá trình kỹ thuật, vào độ pH và vào các loại rác thải vô cơ hoặc
hữu cơ từ các quá trình xử lý vật liệu và quá trình sản xuất [55].
Nồng độ của crom trong nước tăng ở các nơi (chủ yếu là các con sông) tiếp nhận
một lượng lớn nước thải ra từ các hoạt động công nghiệp như ngành công nghiệp luyện
kim, mạ điện, công nghiệp thuộc da, từ các bãi rác vệ sinh và các ngành công nghiệp
hóa chất khác. Hàm lượng và trạng thái của crơm trong nước thải phụ thuộc vào tính
chất mà q trình cơng nghiệp sử dụng crơm.
Trong mơi trường khơng khí, crom có mặt ở dạng các aerosol. Nó có thể được
loại bỏ bằng cách lắng đọng ướt hoặc khô. Cả hai dạng hóa trị ba và sáu của crom đều
có thể phát tán vào khơng khí qua các hoạt động của con người trong các ngành luyện
kim, mạ crom... hoặc do các hoạt động của tự nhiên như sự phun trào núi lửa và sự xói
mịn đất đá. Do việc phân tích cịn gặp nhiều khó khăn, các dữ liệu về sự phân lập định
dạng crom trong mơi trường khơng khí là rất ít. Tỷ lệ tồn tại của dạng crom (VI) trong
khơng khí đã được ước tính trong khoảng 0,01÷0,03%.
6

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

Trong cơ thể sống, chủ yếu là thực vật có chứa khoảng 0,4÷1,0% crom (theo khối
lượng). Trong cơ thể con người crom cũng tồn tại như một vi lượng cần thiết cho quá
trình trao đổi chất.
1.3. Các nguồn phát thải crom vào môi trường
Crom phát thải vào môi trường chủ yếu từ các ngành công nghiệp luyện kim, dệt
nhuộm, da giày, bảo quản gỗ, vật liệu chịu lửa.
- Ngành luyện kim: Trong công nghiệp luyện kim crom được sử dụng nhằm
chống khả năng ăn mòn cho các kim loại. Thành phần crom trong hợp kim được sử
dụng khoảng từ 3-5% [41].
Ở Việt Nam, theo thống kê của Bộ Tài nguyên và Môi trường, crom sử dụng
trong công nghiệp luyện kim với lượng lớn, khoảng 85.000 tấn/năm và thải ra môi
trường 900 tấn/năm [23].
- Dệt nhuộm: Do khả năng tạo màu và độ bền cao của các phức chất crom mà các
hóa chất của nguyên tố này còn được sử dụng làm thuốc nhuộm. Lượng crom sử dụng
trong công nghiệp nhuộm khoảng 8.000 tấn/năm và thải ra môi trường 550 tấn/năm [23]..
- Thuộc da
Muối crom (III), đặc biệt là phèn crom và sulfate crom (III), thường được sử dụng
trong thuộc da. Nhu cầu muối crom (III) trong công nghiệp thuộc da khoảng 2.800
tấn/năm và thải ra môi trường 750 tấn/năm [23].
- Bảo quản gỗ:
Do có độc tính nên muối crom (VI) được sử dụng cho việc bảo quản gỗ. Ví dụ,
chromat đồng asenat được sử dụng trong xử lý gỗ để bảo vệ gỗ tránh nấm sâu, côn
trùng. Crom được sử dụng trong công nghiệp chế biến gỗ của Việt Nam với nhu cầu
1.200 tấn/năm và thải ra môi trường 50 tấn/năm [23].
- Vật liệu chịu lửa:

Do đặc điểm của crom, đặc biệt là crom (III) có nhiệt độ nóng chảy cao nên crom
đã được ứng dụng nhiều trong công nghiệp sản xuất vật liệu chịu lửa như cơng nghệ lị
7


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

cao, lò nung xi măng, khuôn đúc gạch... Các vật liệu chịu lửa này được làm từ hỗn hợp
cromit và magnesit. Việc sử dụng crom làm vật liệu chịu lửa hiện đang giảm đáng kể vì
các quy định mơi trường do khả năng hình thành crom (VI) [41]. Ở Việt Nam, cơng
nghệ sản xuất vật liệu chịu lửa hầu như không sử dụng crom (III) [23].
1.4. Ngưỡng nồng độ crom cho phép trong mơi trường
Chính bởi độc tính của crom phụ thuộc nhiều vào các dạng oxy hóa của chúng
nên nồng độ tối đa cho phép của crom trong các mẫu nước là rất thấp và có sự phân
biệt rõ giữa hai dạng tồn tại của crom.
Bảng 1.1. Nồng độ tối đa cho phép của các dạng crom trong nước
STT

Đơn vị

Tên tiêu chuẩn

Nồng độ tối đa cho phép
Cr(III)

Cr(VI)

1

QCVN 08:2008/BTNMT

mg/l

0,1

0,02

2

QCVN 09:2008/BTNMT

mg/l

-

0,05

3

QCVN 10:2008/BTNMT

mg/l

0,1

0,05

4

QCVN 40:2011/BTNMT

mg/l

1

0,1

Trong đó: QCVN 08:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước
mặt; QCVN 09:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm;
QCVN 10:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước biển ven bờ;
QCVN 40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp.

Hiện nay, nồng độ crom trong một số nước sơng và nước biển ở Việt Nam cịn thấp,
nói chung cịn thấp hơn 0,05 mg/l trong nước các sơng Mê Kơng, Sài Gịn, Đồng Nai và
nhỏ hơn 0,02 mg/l trong nước biển ven bờ [10]. Nhưng với tốc độ phát triển cơng nghiệp
ngày càng nhanh như hiện nay thì nguy cơ tiềm ẩn của việc ô nhiễm crom đối với mơi
trường vẫn là đáng báo động nếu khơng có các biện pháp sẵn sàng đối phó và xử lý các
nguồn phát thải crom.

8


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

1.5. Các phương pháp xác định crơm
Để xác định Crơm có rất nhiều các phương pháp khác nhau như phương pháp

phân tích thể tích, phương pháp trắc quang, phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử, các
phương pháp điện hoá… Các phương pháp xác định crơm có thể được chia thành 2
nhóm: Phương pháp phân tích hóa học và phương pháp phân tích hóa lý.
1.5.1. Các phương pháp phân tích hóa học
1.5.1.1. Phương pháp phân tích khối lượng [36]
Nguyên tắc của phương pháp: Dựa trên phản ứng tạo kết tủa chất cần phân tích với
thuốc thử phù hợp, lọc, rửa, sấy hoặc nung kết tủa rồi cân và từ đó xác định được hàm lượng
chất cần phân tích.
Crơm có thể được xác định dưới dạng kết tủa chì cromat, thuỷ ngân cromat và
crom oxit. Tuy nhiên phần lớn quá trình chia tách hình thành bari cromat, cromat được
hình thành từ dung dịch axit axetic yếu hay trung bình của cromat kiềm bằng cách cho
thêm bari axetat hay bari clorua. Phương pháp này phải tránh sự có mặt của ion sunfat
để ngăn ngừa sự hình thành kết tủa bari sunfat.
Theo phương pháp này, crơm được oxi hóa thành dạng Cr hóa trị (VI) và xác định
dưới dạng kết tủa cromat chì, cromat thủy ngân, cromat bari. Trong thực tế người ta
thường dùng cromat bari (BaCrO 4 ). Kết tủa này được tạo thành bằng cách thêm
Ba(CH 3 COOH) 2 hay BaCl 2 vào dung dịch cromat trong môi trường kiềm yếu.
Ba2+ + CrO 4 2- → BaCrO 4 ↓
Phương pháp phân tích khối lượng là một trong những phương pháp xác định có
độ chính xác rất cao, có khả năng đạt 0.01%. Tuy nhiên phương pháp này có nhược
điểm là có nhiều thao tác với thời gian dài, phức tạp, nhiều giai đoạn tách do đó ít được
sử dụng trong phân tích mơi trường.
1.5.1.2. Phương pháp phân tích thể tích [23]
Nguyên tắc của phương pháp dựa trên việc xác định thể tích dung dịch thuốc thử đã
biết nồng độ chính xác (dung dịch chuẩn) được thêm vào dung dịch của chất định phân,
9


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

tác dụng vừa đủ tồn bộ lượng chất định phân đó. Thời điểm đã thêm lượng thuốc thử tác
dụng với toàn bộ chất định phân gọi là điểm tương đương. Để nhận biết điểm tương
đương, người ta dùng những chất gây ra những hiện tượng có thể quan sát được bằng mắt
gọi là chất chỉ thị.
Xác định crom dựa trên phản ứng chuẩn độ oxi hóa - khử Cr2O72- với:
- Dung dịch Na2S2O3 (dùng chỉ thị hồ tinh bột):
Cr2O72- + 6I- + 14H+ → 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O
I2 + 2S2O32- → 2I- + S4O62- Dung dịch Fe(II) (dùng chỉ thị điphenylamin E0 = +0.76V)
Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ → 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O
Các phương pháp chuẩn độ đảm bảo độ chính xác cao và xác định nhanh.
Tuy nhiên phương pháp này có độ nhạy thấp, sai số lớn do dụng cụ đo, thể tích
dung dịch chuẩn, chỉ thị đổi màu và chỉ dùng phân tích với hàm lượng lớn, khơng phù
hợp với phân tích lượng vết.
1.5.2. Các phương pháp phân tích hóa lý
1.5.2.1. Phương pháp trắc quang [8, 19]
Ngun 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 mơi trường thích hợp khi được chiếu bởi chùm sáng.
Phương trình định lượng của phép đo theo định luật Lamber-Beer:
D = ε.l.C
Trong đó:

D: Độ hấp thụ quang
ε: Độ hấp thụ phân tử
l: Chiều dài cuvet
C: Nồng độ nguyên tố phân tích

10

Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

Phương pháp trắc quang dùng để xác định hàm lượng Crơm có nồng độ nhỏ
khoảng 10-6 đến 10-5M. Phương pháp dựa trên khả năng tạo phức màu của Cr(VI) với
một vài thuốc thử hữu cơ.
Có thể sử dụng phản ứng tạo phức màu đỏ tía của Cr(VI) với p-amino-N,N
dimetylamin để xác định crơm, có hấp thụ cực đại tại bước sóng 554 nm. Hoặc trong
môi trường axit, crômat và đicrômat phản ứng với thuốc thử diphenylcacbazit tạo thành
phức màu đỏ tím có hấp thụ cực đại tại bước sóng 540nm rất thuận lợi cho việc so
màu. Phản ứng này dùng để định lượng Crơm khi hàm lượng của nó là 0,005- 1,0 mg
trong 1lít nước [6].
Để xác định Cr(VI) người ta thường dùng thuốc thử điphenylcacbazide, phức có
màu tím tương đối bền và độ hấp thụ quang lớn nhất ở bước sóng λ = 540 nm trong
môi trường axit H2SO4 2M. Độ nhạy phương pháp là 0,03 µ g/ml [55].
H.D.Revansiddappa và T.N.Kirankidmar [35] đã xác định Cr(VI) bằng phương
pháp đo quang với thuốc thử trifluopezainehydrochloride trong mơi trường H3PO4.
Dung dịch có màu đỏ, độ hấp thụ quang cực đại ở bước sóng 505nm. Hệ số hấp thụ
mol là 1,08.104l.mol-1.cm-1. Giới hạn phát hiện 0,0033 µg/ml. Cr(III) được xác định sau
khi ơxi hố lên Cr(VI) bằng nước Brôm.
Theo B.Naragana and Tome cherian [27] Cr(VI) được xác định dựa vào phản ứng
của Cr(VI) với KI trong mơi 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 0,911.104 l.mol-1.cm-1. Giới hạn phát hiện là 0,02 µg/ml. Giới hạn
định lượng là 0,07 µg/ml. Cr(III) được xác định sau khi đã ơxi hố 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.

Sun Fu-Sheng và các cộng sự [48] đã xác định Cr(III) bằng cách cho tạo phức
Cr(III) với phenylarsenazo (PAA) 2-(2- arsonophenyl) azọ-7- (phenylazo)-1,8đihdroxynaphthalene-3,6-disunfonic acid), tạo thành phức màu xanh, tại pH=2,2, ở
11


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

1000C. Phức có độ hấp thụ quang cực đại ở bước sóng 635nm. Khoảng tuyến tính theo
định luật Beer trong khoảng nồng độ 0 đến 1,4 µg/ml. Hệ số hấp thụ mol là 3,3.104
l.mol-1.cm-1.
Theo Angeline M.Stoyanova [25], có thể xác định Cr(VI) bằng phương pháp
trắc quang xúc tác, dựa trên hiệu ứng xúc tác của Cr(VI) trong phản ứng ơxi hố
axit sunfanilic (SA) bằng H2O2 khi có mặt p-Aminobenzoic axit. Sau đó đo độ hấp
thụ quang tại bước sóng 360nm sau khi cho thuốc thử 15 phút. Tác giả đã đưa ra các
điều kiện tối ưu là nồng độ axit 4,0.10-3M, nồng độ H2O2 là 0,57M, thuốc thử 1.103

M, có mặt axit acetic-boric và axit-axit orthophosphoric 0,04M (pH=6,6), nhiệt độ

của phản ứng là 500C. Giới hạn phát hiện là 10ng/ml, độ lệch chuẩn tương đối là
2,9% đến 5,8%. Phương pháp này được dùng để xác định Crôm trong nước thải
công nghiệp.
1.5.2.2. Các phương pháp điện hố
Phân tích điện hố đang được phát triển và ứng dụng rộng rãi để phân tích xác
định các kim loại nặng cũng như xác định các chất hữu cơ. Phương pháp dựa trên quá
trình điện cực. Thường thì người ta sử dụng điện cực màng thuỷ ngân hoặc điện cực
giọt treo thuỷ ngân để xác định crom trong phương pháp von-ampe hoà tan, nhưng
thuỷ ngân được sử dụng hạn chế vì tính chất độc hại của nó. Vì vậy việc sử dụng màng
Bismut đang được ưu tiên vì nó ít độc hại hơn.

Nhóm Lin.L., Lawrence.N.S., Sompong.T., Wang.J., Lin.J [43] đã xác định
Cr(VI) trong nền đệm axetat 0,1M và KNO3 0,25 M ( pH=6) với sự có mặt của
dimetylglyoxim bằng kỹ thuật von-ampe hồ tan qt sóng vng, giới hạn phát hiện
của phương pháp là 0,3 nM, độ lệch chuẩn là 5,1%.
1.5.2.3. Kĩ thuật phân tích sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC)
J. Posta, H. Bemdt và cộng sự [38] đã tách, làm giàu Cr(III) và Cr(VI) trên cột
C18 sử dụng NH4CHCOO và H3PO4 để rửa giải, xác định bằng phép kết hợp HPLC và
F-AAS. Giới hạn phát hiện Cr(III) và Cr(VI) là 0,05 ng/l.

12


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

Các tác giả Joanna Shaofen Wang và Konghwa Chin [37] đã nghiên cứu tạo phức
đồng thời Cr(III) và Cr(VI) với amoni pyrrolidinedithiocarbamat để tách chúng bằng
phương pháp HPLC. Cr(III) và Cr(VI) phản ứng với amoni pyrrolidinedithiocarbamat
thành các phức có thành phần khác nhau. Các tác giả đã tìm được điều kiện thích hợp
để tách đồng thời phức Cr(III) và Cr(VI) với amonipyrrolidinedithiocarbamat, nồng độ
thuốc thử, chiết ở điều kiện đệm phtalate pH = 4, nhiệt độ là 500C. Sau đó xác định
Cr(III) và Cr(VI) bằng phương pháp HPLC với detector UV-VIS.
1.5.2.4. Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử cảm ứng cao tần plasma (ICP-AES)
Phương pháp này dựa vào khả năng phát ra các phổ vạch khi chuyển từ mức năng
lượng cao về mức năng lượng thấp. Có thể phân tích hàng loạt mẫu cùng một lúc, cho
độ nhạy cao, tốn ít mẫu đặc biệt là kĩ thuật ICP, độ nhạy lên tới 10-5% [12].
Takashi Sumida, Taniami Ikenoue cùng các các cộng sự [52] đã tách Cr(III) khỏi
Cr(VI) sử dụng cột tách tạo phức chelat, rửa giải bằng dung dịch NH4Cl 1M và HNO3
2M. Sau đó xác định bằng kĩ thuật ICP-AES. Giới hạn phát hiện đối với Cr(III) và

Cr(VI) lần lượt là 0,08 và 0,15 µg/l.
Theo Wu Y, Hu B, Peng T, Jiang Z [55] ứng dụng phương pháp bay hơi nhiệt phát xạ nguyên tử cảm ứng cao tần plasma (ETV-ICP- AES) xác định Cr(III) và
Cr(VI) dựa vào sự khác nhau giữa hai phản ứng tạo phức vòng càng của Cr(III) và
Cr(VI) với Acetylacetone. Cr(III) tạo phức vòng càng với Acetylacetone được tách ra
và sau đó được xác định bằng phương pháp bay hơi nhiệt – phát xạ nguyên tử cảm ứng
cao tần plasma (ETV-ICP- AES). Giới hạn phát hiện của Cr(III) và Cr(VI) lần lượt là
0,56 ng/ml và 1,4 ng/ml, độ lệch chuẩn tương đối là 2,5% và 4,8%.
1.5.2.5. Phương pháp phổ khối nguồn cảm ứng cao tần plasma (ICP-MS)
M.V.Balasama Krishna, K.Chandrasekoran [45] tiến hành tách các dạng Cr(III)
và Cr(VI), khi làm giàu sử dụng lưới polisilicat, Các tác giả đã tìm điều kiện pH, lượng
chất hấp thụ, tốc độ chảy để có thể tách định lượng Cr(III) và Cr(VI). Các tác giả cho
biết Cr(III) bị hấp thụ chọn lọc trên cột được cố định bởi lưới polisilicat. Hệ số làm

13


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

giàu Cr(III) là 20 lần. Sau khi tách, Cr(III) và Cr(VI) được xác định bằng phương pháp
quang phổ cảm ứng cao tần Plasma (ICP - MS).
1.5.2.6. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử
Marcuccar. R, Liang SX, Ha, Shen SG, Sun HW [43] đã sử dụng phương pháp FAAS để xác định Crôm sau khi đã làm giàu Cr(VI) trên nhôm ôxit hoạt hóa tại pH = 7
để phân tích nước biển. Giới hạn phát hiện của phương pháp là 0,5 ng/ml.
Xiao nan Dong, Yuzuru Naka Guchi và Kei Hiraki [50] đã xác định đồng
thời Cr, Cu, Fe, Mn và Pb trong tóc người bằng phương pháp GF - AAS. Nhóm
tác giả đã sử dụng Mg-Rh làm tác nhân cải biến nền, nhiệt độ tro hoá là 10000C,
nhiệt độ phun là 2800 0C. Giới hạn phát hiện Cr là 0,3 ng/g, độ lệch chuẩn tương
đối nhỏ là 8%.

Uede Joichi Satol và các cộng sự [6] đã nghiên cứu sử dụng phương pháp cộng
kết để phân tích Cr(III) và Cr(VI) trong nước bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử
không ngọn lửa (GF-AAS). Giới hạn định lượng của phương pháp là 0,02 ng/ml.
Nghiên cứu về khả năng xác định Crôm bằng phương pháp GF-AAS nhiều tác giả đã
chỉ ra rằng phương pháp này có thể xác định được Crơm có nồng độ 0,05 - 0,1 ppb.
Tiglea; Paulo; Litching; Jaim đã xác định lượng vết crom trong thức ăn thương
mại ở Saopaolo - Brazil, dùng dung môi chiết và phương pháp AAS. Mẫu thức ăn được
chuyển thành dạng dung dịch, oxi hoá Cr(III) bằng KMnO4 tạo thành Cr(VI) và phân
tích bằng F-AAS. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp là 4
mg/kg và 13 mg/kg [41].
- Nhận xét: Các phương pháp phân tích crom đề cập trên đây khơng cho
phép phân tích tại hiện trường đồng thời dạng Cr(III) và Cr(VI) linh động. Ngồi
ra, việc lấy mẫu về phịng thí nghiệm phân lập tách các dạng Cr cũng chịu ảnh
hưởng lớn bởi sự thay đổi mơi trường trong q trình vận chuyển nên kết quả
chưa thật chính xác.

14


Luận văn tốt nghiệp

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Hồng Liên

1.6. Kỹ thuật trường khuếch tán qua màng mỏng (DGT)
1.6.1. Giới thiệu về kỹ thuật DGT [31]:
Kỹ thuật trường khuếch tán qua màng mỏng (diffusive gradients in thin films
technique DGT) đã hình thành được gần 10 năm, do các nhà khoa học ở Đại học
Lancaster (Anh) sáng lập. Phương pháp này cho phép xác định tại chỗ các dạng kim
loại linh động trong mơi trường nước. Vì vậy, DGT có tiềm năng để trở thành một
công cụ quan trọng trong đánh giá độc tính và nguy cơ tác động sinh học của các dạng

kim loại linh động trong môi trường.
Kỹ thuật DGT có nhiều lợi thế hơn các phương pháp khác trong việc phân lập và
xác định hàm lượng vết kim loại, thể hiện ở những điểm sau:
- Dễ dàng sử dụng.
- Xác định được nồng độ kim loại tại hiện trường.
- Có thể đo đồng thời nhiều kim loại
- Đo nồng độ trung bình của kim loại nghiên cứu trong thời gian tiến hành đo.
- Có thể xác định được nồng độ rất thấp (lượng vết kim loại), thậm chí dưới mức
giới hạn phát hiện đo lường trực tiếp.
1.6.2. Nguyên lý kỹ thuật DGT
Nguyên tắc của kỹ thuật này là dòng vật chất sẽ khuếch tán từ nơi có nồng độ
cao đến nơi có nồng độ thấp. Cấu tạo của hệ thống này bao gồm màng lọc, hệ gel
khuếch tán và pha liên kết.
Màng lọc có tác dụng ngăn cản phần cặn, tạp chất lơ lửng trong môi trường đo.
Pha liên kết chính là màng chứa nhựa trao đổi ion có tính chọn lọc đối với các ion kim
loại cần phân tích. Pha liên kết này có tác dụng trao đổi các ion kim loại, lưu giữ trên
lớp màng trong suốt q trình đo.
Gel khuếch tán là mơi trường cho phép các dạng kim loại linh động khuếch tán
từ môi trường đến pha liên kết.

15