Nghiên cứu xác định dạng Crom trong nước và trầm tích bằng các phương pháp hóa lý hiện đại .pdf

S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn


I HC THI NGUYấN
TRNG I HC S PHM
===***===




NGễ TH TRANG








Nghiên cứu xác định dạng crôm trong
n-ớc và trầm tích bằng các ph-ơng pháp
hoá lí hiện đại





Lun vn thc s: Húa Phõn Tớch

Thái Nguyên - năm 2010

I HC THI NGUYấN
TRNG I HC S PHM





NGễ TH TRANG





Nghiên cứu xác định dạng crôm trong
n-ớc và trầm tích bằng các ph-ơng pháp
hoá lí hiện đại

Chuyờn ngnh: Húa phõn tớch
Mó s: 60.44.29


Luận văn thạc sĩ hóa học

Ngi hng dn: TS V c Li





Thái Nguyên - năm 2010
LỜI CẢM ƠN


Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn TS Vũ Đức Lợi đã tận
tình hƣớng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các cô chú, các anh chị thuộc phòng Khoa
học và Kỹ thuật Phân tích, Viện Hóa học đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện
luận văn.
Tôi cũng xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo khoa sau đại học, khoa hóa
học Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Thái Nguyên đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong
quá trình thực hiện luận văn.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi trong
quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn.

Thái Nguyên, ngày 17 tháng 10 năm 2010
Tác giả

Ngô Thị Trang







MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN .................................................................................... 3
1.1. Giới thiệu về nguyên tố crôm ............................................................................ 3
1.1.1.Tính chất vật lí, hóa học của crôm ................................................................................... 3
1.1.2. Công dụng của Crôm ..................................................................................... 4
1.1.3. Ảnh hƣởng của crôm ...................................................................................................... 4
1.2. Các trạng thái tồn tại của crôm ......................................................................... 6
1.2.1. Hợp chất Cr(II) ................................................................................................................. 6
1.2.2. Hợp chất Cr(III) ............................................................................................................... 7
1.2.3. Hợp chất Cr(VI) ............................................................................................................... 9
1.3. Sự hình thành crôm trong hệ thống đất và nƣớc ............................................... 9
1.3.1. Crôm trong hệ thống nƣớc .............................................................................................. 9
1.3.2. Crôm trong đất và trầm tích ........................................................................................ 11
1.4. Các phƣơng pháp xác định crôm .................................................................... 12
1.4.1. Các phƣơng pháp phân tích hóa học ............................................................................ 12
1.4.2. Các phƣơng pháp phân tích hóa lí hiện đại .................................................. 13
1.5 Các phƣơng pháp phân tích dạng crôm ............................................................ 15
1.5.1. Nguyên tắc của phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử .................................... 16
1.5.2. Phƣơng pháp đo quang xác định Cr(VI) ...................................................................... 19
1.6. Khái quát một số đặc điểm tự nhiên và kinh tế - xã hội lƣu vực sông Nhuệ -

sông Đáy .............................................................................................................. 20
1.6.1. Các nguồn thải gây ô nhiễm chủ yếu môi trƣờng nƣớc lƣu vực sông Nhuệ - sông
Đáy ........................................................................................................................................... 21
1.6.2. Hiện trạng chức năng môi trƣờng nƣớc lƣu vực sông Nhuệ- sông Đáy .................... 23
CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM ............................................................................ 26
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ..................................................................................... 26
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................ 26
2.2.1. Phƣơng pháp xác định crôm tổng số ............................................................................ 26
2.2.2. Phƣơng pháp xác định crôm (VI) ................................................................................. 26
2.2.3. Phƣơng pháp xử lý mẫu để phân tích T-Cr trong trầm tích ........................................ 26
2.2.4. Phƣơng pháp xử lý mẫu để phân tích Cr(VI) trong trầm tích ..................................... 26
2.3. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 26
2.3.1. Xây dựng quy trình phân tích dạng crôm trong mẫu nƣớc ......................................... 26
2.3.2. Xây dựng quy trình phân tích dạng crôm trong trầm tích ........................................... 27
2.3.3. Lấy mẫu và bảo quản mẫu ............................................................................................ 28
2.4. Trang thiết bị và hóa chất phục vụ nghiên cứu ................................................ 29
2.4.1. Trang thiết bị .................................................................................................................. 29
2.4.2. Hóa chất .......................................................................................................................... 29
CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN ......................................................... 31
3.1. Xây dựng quy trình phân tích dạng crôm trong mẫu nƣớc ............................... 31
3.1.1. Xây dựng quy trình phân tích Cr(VI) ........................................................................... 31
3.1.2. Phân tích hàm lƣợng crôm tổng trong mẫu nƣớc ........................................................ 41
3.2. Phân tích dạng crôm trong trầm tích ............................................................... 43
3.2.1. Phân tích dạng crôm(VI) trong trầm tích ..................................................................... 43
3.2.2. Phân tích hàm lƣợng crôm tổng số trong trầm tích ..................................................... 45
3.3. Đánh giá phƣơng pháp .................................................................................... 49
3.4. Phân tích dạng Cr trong mẫu nƣớc và trầm tích .............................................. 49
3.4.1. Vị trí lấy mẫu.................................................................................................................. 49
3.4.2. Dạng crôm trong trầm tích ............................................................................................ 50
3.4.3. Dạng crôm trong nƣớc .................................................................................................. 51

KẾT LUẬN ........................................................................................................... 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 55
.........................................................................................................................




















DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Một số hằng số vật lí của crom
Bảng 1.2. Các nguồn thải gây ô nhiễm chính
Bảng 1.3. Tỷ lệ các nguồn thải chính gây ô nhiễm môi trƣờng lƣu vực sông Nhuệ và
sông Đáy
Bảng 1.4. Lƣợng nƣớc thải đổ ra lƣu vực sông Nhuệ và sông Đáy
Bảng 1.5. Hiện trạng phân vùng chức năng môi trƣờng nƣớc trên toàn bộ lƣu vực

sông Nhuệ
Bảng 1.6. Hiện trạng phân vùng chức năng môi trƣờng nƣớc trên lƣu vực sông Đáy
Bảng 3.1. Ảnh hƣởng của axít đến độ hấp thụ
Bảng 3.2. Ảnh hƣởng của tỉ lệ thuốc thử đến độ hấp thụ
Bảng 3.3. Độ bền theo thời gian của phức
Bảng 3.4. Tƣơng quan độ hấp thụ quang của Cr(VI) và nồng độ Fe
3+
trong môi
trƣờng HNO
3

Bảng 3.5. Ảnh hƣởng của Fe
3+
đến mật độ quang của phức Cr(VI) trong môi
trƣờng H
3
PO
4
Bảng 3.6. Ảnh hƣởng của Vanadi đến mật độ quang của phức Cr(VI)
Bảng 3.7.Tƣơng quan độ hấp thụ quang của Cr(VI) và nồng độ Hg
2+
Bảng 3.8. Tƣơng quan giữa mật độ quang và nồng độ crôm(VI)
Bảng 3.9. Các điều kiện đo phổ GF-AAS của Cr
Bảng 3.10. Chƣơng trình nhiệt độ cho lò graphit
Bảng 3.11. Ảnh hƣởng của Na
2
CO
3
đến độ hấp thụ của crôm
Bảng 3.12. Ảnh hƣởng của Na

2
CO
3
hiệu suất chiết Cr (VI)
Bảng 3.13. Các điều kiện đo phổ F-AAS của crom
Bảng 3.14. Khảo sát ảnh hƣởng của tỉ lệ khí cháy
Bảng 3.15. Khảo sát tốc độ hút mẫu
Bảng 3.16. Kết quả phân tích mẫu chuẩn MESS-3
Bảng 3.17. Mô tả vị trí lấy mẫu
Bảng 3.18. Kết quả phân các dạng crôm trong trầm tích
Bảng 3.19. Kết quả phân các dạng crôm trong trầm tích





DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 3.1. Phổ hấp thụ UV-Vis của phức Cr(VI)-Diphenylcarbazit
Hình 3.2. Ảnh hƣởng nồng độ axít đến mật độ quang
Hình 3.3. Ảnh hƣởng của tỉ lệ thuốc thử tới độ hấp thụ
Hình 3.4. Ảnh hƣởng của Fe
3+
tới phép phân tích Cr(VI) trong môi trƣờng HNO
3

Hình 3.5. Ảnh hƣởng của Fe
3+
tới phép phân tích Cr(VI) trong môi trƣờng H
3

PO
4

Hình 3.6. Ảnh hƣởng V
5+
đến phép phân tích Cr(VI) trong môi trƣờng HNO
3

Hình 3.7. Ảnh hƣởng của Hg
2+
tới phép phân tích Cr(VI) trong môi trƣờng HNO
3

Hình 3.8. Đƣờng chuẩn xác định Cr(VI) bằng phƣơng pháp đo quang
Hình 3.9 .Đƣờng chuẩn khi xác định crom bằng kỹ thuật GF-AAS
Hình 3.10. Ảnh hƣởng của tỉ lệ khí cháy tới độ hấp thụ
Hình 3.11. Ảnh hƣởng của tốc độ hút mẫu đến độ hấp thụ
Hình 3.12. Đƣờng chuẩn khi xác định crom bằng kỹ thuật nguyên tử hóa ngọn lửa
Hình 3.5. Loại trừ ảnh hƣởng của Fe
3+
trong nền H
3
PO
4
Hình 3.6. Ảnh hƣởng V
5+
đến phép phân tích Cr(VI)
Hình 3.7. Ảnh hƣởng của Hg
2+
tới phép phân tích Cr(VI)

Hình 3.8. Đƣờng chuẩn khi phân tích bằng phƣơng pháp đo quang
Hình 3.9. Đƣờng chuẩn khi phân tích bằng phƣơng pháp đo quang
Hình 3.10. Ảnh hƣởng của tỉ lệ khí cháy tới độ hấp thụ
Hình 3.11. Ảnh hƣởng của tốc độ hút mẫu đến độ hấp thụ
Hình 3.12. Hàm lƣợng Crom (VI)ở một số địa điểm




DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AAS: Atomic absorption spectrometry
GC: Gas chromatography
CV: Cold Vapour
ECD: Electron Capture Detector
MS: Mass Spectrometry
AES: Atomic Emission Spectrometry
ICP-AES: Inductively Coupled Plasma - Atomic Emission Spectrometry
ICP- MS: Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry
DCP- AES: Direct Current Plasma - Atomic Emission Spectrometry
EPMA: Electron Probe Micro - Analysis
AFS: Atomic Fluorescence Spectrometry
NAA: Neutron Activation Analysis
CE: Capillary Electrophoresis

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

1
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, với tốc độ công nghiệp hóa và đô thị hóa nhanh
Việt Nam đang phải đối mặt với nguy cơ ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng, trong
đó ô nhiễm kim loại nặng thải ra từ các ngành công nghiệp là mối đe dọa đến sức
khỏe cộng đồng và sự an toàn của hệ sinh thái.
Là nƣớc có nền kinh tế nông nghiệp, nhƣng hoạt động công nghiệp đem lại
trên 20% GDP của cả nƣớc, nhịp độ phát triển công nghiệp nhanh đạt trên 10%
trung bình năm. Sự phát triển mạnh trong hoạt động công nghiệp không tƣơng xứng
với sự phát triển của cơ sở hạ tầng, hiện chƣa có các hệ thống xử lý chất thải công
nghiệp tập trung nên nhiều ngành công nghiệp đã đổ trực tiếp nƣớc thải chƣa xử lý
vào môi trƣờng. Đặc biệt là nƣớc thải công nghiệp của các ngành cơ khí, điện tử có
hàm lƣợng kim loại nặng lớn, vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép.Các kim loại nặng nhƣ
thủy ngân (Hg), asen (As), chì (Pb), Crôm (Cr)…đều gây độc cho cơ thể con ngƣời
và động thực vật dù chỉ ở hàm lƣợng vết. Tuy nhiên nguyên tố crôm (Cr) chỉ gây
độc khi tồn tại ở dạng crôm hóa trị VI, còn Crôm hóa trị III lại là một dạng vi lƣợng
cần thiết cho cơ thể.
Trong môi trƣờng, crôm thƣờng tồn tại ở dạng Cr (III) và Cr (VI), tùy thuộc
vào trạng thái oxi hóa khử của nƣớc mà crôm tồn tại ở dạng nào nhiều hơn. Crôm
thâm nhập vào cơ thể chủ yếu qua con đƣờng tiêu hóa và hấp thụ trực tiếp khi tiếp
xúc với da. Crôm (VI) đi vào cơ thể sẽ làm kết tủa các Protein, các xit nucleic và ức
chế hệ thống men cơ bản. Dù crôm thâm nhập vào cơ thể theo bất kỳ con đƣờng
nào, nó đều liên kết với các nhóm hoạt SH trong enzym làm mất hoạt tính của
enzym gây ra rất nhiều bệnh đối với con ngƣời. Khi nhiễm độc crôm trong thời gian
dài sẽ gây tác động lên tế bào và mô tạo ra sự phát triển tế bào không nhân và là

nguyên nhân chủ yếu gây ung thƣ.
Do vậy, trong nghiên cứu môi trƣờng nếu chỉ phân tích hàm lƣợng crôm tổng
số là chƣa đủ mà cần phải phân tích các dạng tồn tại khác nhau của chúng. Nghiên
cứu dạng Cr(VI) trong nƣớc và trầm tích vừa quan trọng vừa cần thiết.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2
Vì những lý do trên, chúng tôi đã chọn đề tài nghiên cứu xác định dạng crôm
trong nƣớc và trầm tích bằng các phƣơng pháp hóa lí hiện đại.
Mục tiêu của luận văn là:
-Nghiên cứu, khảo sát và thiết lập các điều kiện tối ƣu để xây dựng phƣơng
pháp định lƣợng crôm tổng số ,crôm (VI) trong nƣớc và trầm tích.
-Áp dụng các kết quả nghiên cứu để đánh giá khả năng ô nhiễm Crôm trong
nƣớc và trầm tích.
Ý nghĩa khoa học của đề tài là:
- Góp phần nghiên cứu phát triển, hoàn thiện và mở rộng phạm vi ứng dụng
của các phƣơng pháp hóa lí 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 trƣờng 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 trƣờng.
-Luận văn đƣợc thực hiện bằng phƣơng pháp thực nghiệm. Các nội dung chính
của luận án đƣợc thực hiện tại Viện Hóa học –Viện khoa học và Công nghệ Việt
Nam.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

3
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về nguyên tố crôm [1,3,4,5,6,12]
1.1.1.Tính chất vật lí, hóa học của crôm
Crôm là nguyên tố thuộc nhóm (VI B) trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên
tố hóa học, có số thứ tự là 24, cấu hình electron lớp ngoài cùng là [Ar]3d
5
4s
1
.
Bảng 1.1: Một số hằng số vật lí của crôm
Cấu hình electron [Ar]3d
5
4s
1

Năng lƣợng ion hóa,ev
I
1

I
2

I

3

6,76
16,49
30,95
Nhiệt độ nóng chảy ,
0
C 1875
Nhiệt độ sôi,
0
C 2197
Nhiệt thăng hoa, KJ/mol 368,2
Bán kính nguyên tử , A
0
1,27
Crôm lần đầu tiên đƣợc nhà bác học ngƣời Pháp Vocolanh điều chế vào
năm 1797. Tên gọi crôm(chrome) xuất phát từ tiếng Hi Lạp Chroma có nghĩa là ‛‛
màu sắc ’’ vì các hợp chất của crôm đều có màu.
Crôm là một nguyên tố tƣơng đối phổ biến trong thiên nhiên. Trong vỏ trái
đất, crôm chiếm 6.10
-3
% tổng số nguyên tử. Khoáng vật chính của crôm là sắt
Cromit[Fe(CrO
2
)
2
]. Crôm là một kim loại cứng, mặt bóng, màu xám thép với độ
bóng cao và nhiệt độ nóng chảy cao. Nó là chất không mùi, không vị và dễ rèn.
Crôm là nguyên tố thứ 21 phong phú nhất trong vỏ trái đất với nồng độ trung bình
là 100ppm. Hợp chất của crôm đƣợc tìm thấy trong môi trƣờng do sự xói mòn của

crôm và trong các loại đá,có thể xuất hiện do núi lửa phun trào. Nồng độ trong đất
là khoảng từ 1- 3.000 mg/kg, trong nƣớc biển từ 5- 800µg/l và trong các sông hồ là
26µg/l đến 5.2mg/l. Các trạng thái oxi hóa phổ biến của crôm là +2, +3 và +6, với
+3 là ổn định nhất. Các trạng thái +1,+4 và +5 là khá hiếm. Các hợp chất của crôm
với trạng thái oxi hóa +6 là những chất có tính oxi hóa mạnh. Trong không khí,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

4
crôm đƣợc oxi thụ động hóa tạo thành một lớp màng mỏng bảo vệ trên bề mặt, ngăn
chặn quá trình oxi hóa tiếp theo đối với kim loại ở phía dƣới.
1.1.2. Công dụng của Crôm
Crôm đƣợc sử dụng trong ngành luyện kim để tăng khả năng chống ăn mòn và
đánh bóng bề mặt. Nó có thể là một thành phần của hợp kim, chẳng hạn nhƣ thép
không gỉ để làm dao, kéo,dùng trong mạ crôm, trong quá trình anot hoá (dƣơng cực
hoá nhôm), theo nghĩa đen là chuyển bề mặt nhôm thành ruby.
Làm thuốc nhuộm và sơn: Oxit crôm( Cr
2
O
3
) là chất đánh bóng kim loại với tên
gọi phấn lục. Các muối crôm nhuộm màu cho thuỷ tinh thành màu xanh lục của
ngọc lục bảo. Crôm là thành phần tạo ra màu đỏ của hồng ngọc, vì thế nó đƣợc sử
dụng trong sản xuất hồng ngọc tổng hợp. Nó tạo ra màu vàng rực rỡ của thuốc
nhuộm và sơn.
Là một xúc tác cromit đƣợc sử dụng làm khuôn để nung gạch ngói, các muối
crôm đƣợc sử dụng trong quá trình thuộc da, kali dicomat( K
2
Cr
2

O
7
) là một thuốc
thử hoá học, đƣợc sử dụng trong quá trình làm vệ sinh các thiết bị bằng thuỷ tinh
trong phòng thí nghiệm cũng nhƣ trong vai trò một tác nhân chuẩn độ. Nó cũng
đƣợc sử dụng làm chất ổn định màu cho các thuốc nhuộm vải
Oxit crôm (hoá tri 4)(CrO
2
) đƣợc sử dụng sản xuất băng từ, tạo hiệu suất tốt hơn.
trong y học, crôm nhƣ là chất phụ trợ ăn kiêng để giảm cân, thông thƣờng dƣới
dạng Clorua crom (crôm hóa trị 3). Ngoài ra nó còn đƣợc dùng làm phụ gia cho vào
xăng, làm dây dẫn điện chịu nhiệt độ cao…
1.1.3. Ảnh hƣởng của crôm
Trong nƣớc crôm nằm ở hai dạng hóa trị: anion Cr(III) và anion Cr(VI) là
CrO
4
2-
và Cr
2
O
7
2-
. Hàm lƣợng crôm trong nƣớc sinh hoạt và nƣớc tự nhiên rất thấp
nên ngƣời ta thƣờng xác định tổng hàm lƣợng. Trong các nguồn nƣớc thải, tùy theo
mục đích phân tích, ta có thể định dạng riêng rẽ hàm lƣợng crôm ở dạng không tan
và dạng tan ở các dạng Cr(III) và Cr(VI).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

5

Nhìn chung, sự hấp thụ của crôm vào cơ thể con ngƣời tuỳ thuộc vào trạng thái
oxi hoá của nó. Crôm(III) là trạng thái oxi hóa ổn định nhất. Có thể thu đƣợc
crôm(III) bằng cách hòa tan nguyên tố crom trong các axit nhƣ axit clohiđric hay
axit sulfuric. Crôm(III) là một chất dinh dƣỡng thiết yếu giúp cơ thể sử dụng các
đƣờng , protein và chất béo và sự thiếu hụt nó có thể sinh ra bệnh gọi là thiếu hụt
crôm. Ngƣợc lại, crôm hóa trị sáu lại rất độc. Cr(VI) hấp thụ qua dạ dày, ruột nhiều
hơn Cr(III) ( mức độ hấp thụ qua đƣờng ruột tuỳ thuộc vào dạng hợp chất mà nó sẽ
hấp thụ) và còn có thể thấm qua màng tế bào. Nếu crôm (III) chỉ hấp thụ 1% thì
lƣợng hấp thụ của Cr(VI) lên tới 50%. Tỷ lệ hấp thụ qua phổi không xác định đƣợc,
mặc dù một lƣợng đáng kể đọng lại trong phổi và phổi là một trong những bộ phận
chứa nhiều crôm nhất. Crôm xâm nhập vào cơ thể theo ba con đƣờng: hô hấp, tiêu
hoá và khi tiếp xúc trực tiếp với da. Con đƣờng xâm nhập, đào thải crôm ở cơ thể
ngƣời chủ yếu qua con đƣờng thức ăn. Cr(VI) đi vào cơ thể dễ gây biến chứng , tác
động lên tế bào, lên mô tạo ra sự phát triển tế bào không nhân, gây ung thƣ, tuy
nhiên với hàm lƣợng cao crôm làm kết tủa các prôtêin, các axit nuclêic và ức chế hệ
thống men cơ bản. Dù xâm nhập vào cơ thể theo bất kỳ con đƣờng nào crôm cũng
đƣợc hoà tan vào trong máu ở nồng độ 0,001mg/l, sau đó chúng chuyển vào hồng
cầu và hoà tan trong hồng cầu nhanh gấp 10 ÷ 20 lần. Từ hồng cầu crôm chuyển
vào các tổ chức phủ tạng , đƣợc giữ lại ở phổi, xƣơng, thận, gan, phần còn lại
chuyển qua nƣớc tiểu. Từ các cơ quan phủ tạng crôm hoà tan dần vào máu, rồi đào
thải qua nƣớc tiểu từ vài tháng đến vài năm. Các nghiên cứu cho thấy con ngƣời hấp
thụ Cr
6+
nhiều hơn Cr
3+
nhƣng độc tính của Cr
6+
lại cao hơn Cr
3+
khoảng 100 lần.

Nƣớc thải sinh hoạt có thể chứa lƣợng crôm tới 0,7µg/ml mà chủ yếu ở dạng
Cr(VI), có độc tính với nhiều loại động vật có vú. Crôm(VI) dù chỉ một lƣợng nhỏ
cũng có thể gây độc đối với con ngƣời. Nếu crôm có nồng độ lớn hơn giá trị
0,1mg/l gây rối loạn sức khoẻ nhƣ nôn mửa…Khi thâm nhập vào cơ thể nó liên kết
với các nhóm –SH trong enzim và làm
mất hoạt tính của enzim gây ra rất nhiều
bệnh cho con ngƣời
.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

6
Crôm và các hợp chất của crom chủ yếu gây các bệnh ngoài da. Bề mặt da là
bộ phận dễ bị ảnh hƣởng, niêm mạc mũi dễ bị loét. Phần sụn của vách mũi dễ bị
thủng. Khi da tiếp xúc trực tiếp vào dung dịch Cr(VI), chỗ tiếp xúc dễ bị nổi phồng
và loét sâu, có thể bị loét đến xƣơng. Khi Cr(VI) xâm nhập vào cơ thể qua da, nó
kết hợp với prôtêin tạo thành phản ứng kháng nguyên. Kháng thể gây hiện tƣợng dị
ứng, bệnh tái phát. Khi tiếp xúc trở lại, bệnh sẽ tiến triển nếu không đƣợc cách ly và
sẽ trở thành tràm hóa
Khi crôm xâm nhập theo đƣờng hô hấp dễ dẫn tới bệnh viêm yết hầu, viêm phế
quản, viêm thanh quản do niêm mạc bị kích thích (sinh ngứa mũi, hắt hơi, chảy
nƣớc mũi).
Nhiễm độc crôm có thể bị ung thƣ phổi, ung thƣ gan, loét da, viêm da tiếp xúc,
xuất hiện mụn cơm, viêm gan, thủng vách ngăn giữa hai lá mía, ung thƣ phổi, viêm
thận, đau răng, tiêu hoá kém, gây độc cho hệ thần kinh và tim.
1.2. Các trạng thái tồn tại của crôm [1,3,4,14,15,21]
1.2.1. Hợp chất Cr(II)
٭Crôm (II) oxit
Crôm(II) oxit là chất bột màu đen,có tính tự cháy, trên 100
0

C ở trong không
khí biến thành Cr
2
O
3
, trên 700
0
C ở trong chân không phân hủy thành Cr
2
O
3
và
crôm. Có tính bazơ,oxit này tan trong dung dịch axit loãng. Ở 1000
0
C nó bị khí
hidro khử thành crôm kim loại. Oxit này rất khó điều chế, đƣợc tạo nên khi dùng
không khí hay axit nitric oxi hóa hỗn hợp crôm.
٭Crôm (II) hidroxit
Crôm (II) hidroxit ( Cr(OH)
2
) là chất ở dạng kết tủa vàng nhƣng thƣờng lẫn tạp
chất nên có màu hung. Nó không có tính chất lƣỡng tính, tan trong dung dịch axit
nhƣng không tan trong dung dịch kiềm. Thể hiện tính khử mạnh hơn dạng oxit,
hidroxit của Cr(II) dễ dàng tác dụng với oxi không khí tạo thành Cr(OH)
3
. Khi đun
nóng ở trong không khí nó phân hủy thành Cr
2
O
3

.


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

7
٭Muối Crôm(II)
Ngƣời ta đã tách ra đƣợc và nghiên cứu kĩ các muối crom(II) sau đây:
CrCl
2
.4H
2
O, CrBr
2
.6H
2
O, CrSO
4
.H
2
O( ít tan) và [Cr(CH
3
COO)
2
.H
2
O]
2
(kết tủa).
Các muối tan đƣợc trong nƣớc cho ion hidrat hóa [Cr(H

2
O)
6
]
2+
có màu xanh lam.
Muối crôm(II) ít bị thủy phân. Cũng nhƣ oxit và hidroxit, muối crôm(II) có tính khử
mạnh, E
0
Cr
3+
/
Cr
2+
= -0.41V. Ion Cr
2+
có thể tạo nên những phức chất nhƣ [Cr(NH
3-
)
6
]Cl
2 ,
[Cr(CN)
6
]…
1.2.2. Hợp chất Cr(III)
Sự có mặt và nồng độ của crôm trong môi trƣờng phụ thuộc vào thành phần
hóa học khác nhau và tính chất vật lý nhƣ sự thủy phân, quá trình hình thành, phản
ứng oxi hóa khử và sự hấp phụ. Trong dung dịch crôm(III) tồn tại nhƣ là một
hexaaquachromium(3+) và nó là sản phẩm thủy phân của.

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  Cr(OH)
2
(H
2
O)
4

+
+ H
3
O
+

Cr(OH)
2
(H
2
O)
4
+
+ H
2
O  Cr(OH)
3
.H
2
O + H
3
O
+

Tuy nhiên tạp chất trihydroxochromium tan ít trong khoảng pH = 5.5-12, tuy
nhiên Cr(OH)
3
.H
2
O là một hydroxit lƣỡng tính, ở pH cao hơn nó dễ dàng chuyển

hóa thành tetra-hydroxo ( Cr(OH)
4
-
, pK = 15.4).
Cr(OH)
3
+ 2H
2
O  Cr(OH)
4
-
+ H
3
O
+
Khi dung dịch crôm(III) có nồng độ lớn hơn 10
-6
M thì sẽ tồn tại các sản phẩm
thủy phân nhƣ là Cr
2
(OH)
2
4+
, Cr
3
(OH)
4
5+
, Cr
4

(OH
6
)

6+
.
٭Crôm(III) oxit
Crôm(III) oxit dạng tinh thể có màu đen ánh kim và có cấu tạo giống - Al
2
O
3
.
Là hợp chất bền nhất của crôm, nó nóng chảy ở 2265
0
C và sôi ở 3027
0
C. Vì có độ
cứng tƣơng đƣơng - Al
2
O
3
nên nó thƣờng đƣợc dùng làm bột mài bóng kim loại.
Dạng vô định hình là chất bột màu lục thẫm thƣờng dùng làm bột màu cho sơn và

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

8
thuốc vẽ. Crôm(III) oxit trơ về mặt hóa học nhất là sau khi đã nung, nó không tan
trong nƣớc, trong dung dịch axit hay dung dịch kiềm. Nó chỉ thể hiện tính lƣỡng
tính khi nấu chảy với kiềm hay kali hidrosunfat

Cr
2
O
3
+ 2KOH  2KCrO
2
+ H
2
O
Cr
2
O
3
+ 6KHSO
4
 Cr
2
(SO
4
)
3
+ 3K
2
SO
4
+ 3H
2
O
Công dụng lớn nhất của Cr
2

O
3
là làm nguyên liệu để điều chế kim loại crôm
٭Crôm(III) hidroxit
Crôm(III) hidroxit Cr(OH)
3
có cấu tạo và tính chất giống nhôm hidroxit. Nó là
kết tủa nhầy, màu lục nhạt, không tan trong nƣớc và có thành phần biến đổi. Là hợp
chất lƣỡng tính điển hình, khi mới điều chế hidroxit tan dễ dàng trong axit và dung
dịch kiềm.
Cr(OH)
3
+ 3H
2
O  [ Cr(H
2
O)
6
]
3+

Cr(OH)
3
+ OH
-
+2H
2
O  [ Cr(OH)
4
(H

2
O)]
-

Ion [Cr(OH)
4
(H
2
O)]
-
thƣờng viết gọn là [Cr(OH)
4
]
-
, có thể kết hợp thêm ion OH
-

tạo thành [Cr(OH)
5
]
2-
và [Cr(OH)
6
]
3-
. Tất cả những ion này đƣợc gọi chung là
hidroxocromit. Hidroxocromit có màu lục nhạt, khi đun nóng trong dung dịch đã
thủy phân tạo thành kết tủa Cr(OH)
3
.

٭Muối Crôm(III)
Crôm(III) là trạng thái oxi hóa bền nhất của crôm, muối crôm(III) có tính
thuận từ, rất bền trong không khí khô và bị thủy phân mạnh hơn muối crôm(II).
Phản ứng thủy phân nấc thứ nhất của muối crôm(III) có thể coi nhƣ phản ứng tạo
phức chất hidroxit:
[Cr(H
2
O)
6
]
3+
+ H
2
O  [ Cr(OH)(OH)
5
]
2+
+ H
3
O
+

Và xa hơn nữa là các phức chất có thể trùng hợp lại. Có bán kính bé và điện
tích lớn, ion Cr
3+
là một trong những chất tạo phức mạnh nhất, nó có thể tạo nên
những phức chất với hầu hết các phối tử đã biết. Tuy nhiên, độ bền của các phức

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

9
chất crôm(III) biến đổi trong khoảng giới hạn rộng dãi tùy theo bản chất của phối tử
và cấu hình của phức chất. Một số phức chất bền là [Cr(NH
3
)
6
]
3+
, [CrX
6
]
3-
(X là F
-
,
Cl
-
, SCN
-
, CN
-
), [Cr(C
2
O
4
)
2
]
-
và những phức chất vòng càng với axetylaxeton, với

hidroxi- 8- quinolin chẳng hạn.
1.2.3. Hợp chất Cr(VI)[16,22]
Crôm hình thành một vài hợp chất, mối quan hệ tỉ lệ của nó phụ thuộc vào độ
pH và tổng nồng độ Cr(VI), H
2
CrO
4
là một axit mạnh
H
2
CrO
4
 H
+
+ HCrO
4
-
K
1
= 10
-0.75

HCrO
4
-
 H
+
+ CrO
4
2-

K
2
= 10
-6.45

Và ở pH >1 nó tạo thành các hợp chất phổ biến, ở pH > 7 chỉ có ion CrO
4
2-
tồn
tại trong dung dịch với nhiều nồng độ khác nhau. Ở pH =1-6, HCrO
4
-
ƣu tiên tạo
thành Cr(VI) nồng độ 10
-2
khi nó bắt đầu ngƣng tụ sản phẩm ion dicromat, màu đỏ
cam.
2HCrO
4
-
 Cr
2
O
7
2-
+ H
2
O K = 10
2.2

Trong phạm vi pH bình thƣờng ở các vùng nƣớc tự nhiên các ion CrO
4
2-
,
HCrO
4
-
và Cr
2
O
7
2-
cũng đƣợc tạo thành. Chúng tạo thành nhiều hợp chất của Cr(VI)
hòa tan hoàn toàn và linh động trong môi trƣờng. Tuy nhiên, các hợp chất Cr(VI)
thƣờng đƣợc chuyển về Cr(III) bởi các chất cho electron nhƣ các vật chất hữu cơ
hoặc các chất khử vô cơ.
1.3. Sự hình thành crôm trong hệ thống đất và nƣớc [2, 6,22,24]
1.3.1. Crôm trong hệ thống nƣớc
Crôm đƣợc tạo thành trong nƣớc từ các nguồn tự nhiên nhƣ sự phong hóa của
các thành phần đá, sự xói mòn của crôm và các bụi khóng xạ khô trong bầu khí
quyển. Nồng độ của crôm tại các con sông và hồ trong giới hạn khoảng 0.5-100nM,
trong khi ở vùng nƣớc biển khoảng 0.1-16nM. Nồng độ của crôm ở những vùng bị
ô nhiễm nặng có thể cao hơn rất nhiều. Nồng độ của crôm trong nƣớc tăng ở các nơi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

10
(chủ yếu là các con sông) đƣợc gây ra bởi một lƣợng nƣớc thải lớn thải ra từ các
hoạt động công nghiệp nhƣ ngành công nghiệp luyện kim, mạ điện, công nghiệp
thuộc da, từ các bãi rác vệ sinh, nƣớc tháp làm mát và các ngành công nghiệp hóa

chất khác. Hàm lƣợng và trạng thái của crôm trong nƣớc thải phụ thuộc vào các tính
chất mà quá trình công nghiệp sử dụng crôm.
Trong các vùng nƣớc tự nhiên, crôm tồn tại ở hai dạng trạng thái oxi hóa ổn
định là Cr(III) và Cr(VI). Sự có mặt và tỉ lệ giữa hai trạng thái này phụ thuộc vào
các quá trình khác nhau bao gồm sự biến đổi hóa học và phản ứng quang hóa, quá
trình kết tủa, sự thủy phân, hấp phụ.
Dƣới điều kiện thiếu oxi, Cr(III) là trạng thái duy nhất. Ở pH >7 ion CrO
4
2-

chiếm ƣu thế. Tại giá tri pH trung bình, tỉ lệ Cr(III)/Cr(VI) phụ thuộc vào nồng độ
oxi, nồng độ của chất khử, chất oxi hóa trung gian và các tác nhân tạo phức khác.
Sự hình thành crôm trong vùng nƣớc bề mặt cho thấy H
2
O/phức hydroxo
chiếm ƣu thế trong điều kiện phổ biến ở các vùng nƣớc tự nhiên, mặc dù Cr(III)
hình thành các phức hợp khác nhau với nguồn gốc từ các chất hữu cơ tự nhiên nhƣ
axit amin, axit humic và các axit khác. Quá trình hình thành làm giảm kết tủa
Cr(OH)
3
.H
2
O, phổ biến trong điều kiện pH ở các vùng nƣớc tự nhiên nhƣng hầu
hết là trong các khu phức hợp. Crom(III) đƣợc cố định bởi các hợp chất phân tử lớn
.Hơn nữa, các phức Cr(III) có xu hấp thụ bởi các chất rắn có nguồn gốc tự nhiên, nó
góp phần làm giảm sự linh động của Cr(III) và xúc tác sinh học trong các vùng
nƣớc.
Bản chất và tính chất của các trạng thái crôm khác nhau trong nƣớc thải có
thể là rất khác nhau tại các vùng nƣớc tự nhiên. Bởi vì trong điều kiện hóa lý thay
đổi, nƣớc thải có nguồn gốc từ nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Sự có mặt của

crôm và nồng độ của nó trong các hình thức xả thải phụ thuộc chủ hiếu vào các hợp
chất crôm đƣợc sử dụng trong công nghiệp, vào độ pH và chất thải hữu cơ hay chất
thải vô cơ đến từ nguyên liệu chế biến. Vì vậy. Cr(VI) sẽ có mặt chủ yếu trong nƣớc
thải từ các ngành công nghiêp nhƣ ngành luyện kim, công nghiệp chế biến kim loại,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

11
phóng xạ và trong chất nhuộm. Cr(III) có trong nƣớc thải trong ngành thuộc da, dệt
may, và trong nƣớc thải công nghiệp mạ trang trí. Sự có mặt của các vật chất hữu cơ
hay vô cơ khác nhau cũng nhƣ giá trị pH trong các hình thức thải crôm bị ảnh
hƣởng bởi tính hòa tan, sự hút thấm và các phản ứng oxi hóa khử.
1.3.2. Crôm trong đất và trầm tích [2,6,16,22,24]
Các nguồn chính của crôm trong đất là do sự phong hóa của đất, sự xói mòn
của crôm…Khối lƣợng trung bình của nguyên tố này trong đất dao động khoảng
0.02-58 µmol/g. Nồng độ của crôm trong đất tăng bắt nguồn từ đất bỏ hoang và các
hạt bụi phóng xạ cũng nhƣ từ các crôm mang bùn và phế thải của các hoạt động
công nghiệp.
Trong đất, crôm có mặt chủ yếu dƣới dạng không hòa tan Cr(OH)
3
.H
2
O hoặc
Cr(III) hút bám các hợp phần của đất, nó đi vào các mạch nƣớc ngầm hoặc nó đƣợc
hấp thụ bởi thực vật. Ảnh hƣởng của crôm phụ thuộc mạnh mẽ vào độ pH: Trong
đất chua(pH<4), nó ở dạng Cr(H
2
O)
6
3+

. Trong khi ở pH <5.5 nó là sản phẩm của sự
thủy phân, chủ yếu là CrOH
2+
.H
2
O. Cả hai dạng này đều dễ dàng hút bám bởi các
hợp chất phân tử lớn đất sét. Qúa trình này tăng lên cao nhờ tăng pH. Ở đây axit
humic đƣợc công nhận là yếu tố có chứa các nhóm chất cho để hình thành trạng thái
Cr(III) phức hợp. Crôm(III) hấp thụ axit humic trả lại nó dƣới dạng không tan, đứng
yên và không ảnh hƣởng. Quá trình này ảnh hƣởng mạnh nhất trong khoảng pH =
2.7-4.5, Ngƣợc lại các cấu tử linh động nhƣ axit citric, axit diethylene-
triaminepentaacetic và axit fuvic là những hình thức hòa tan, đóng vai trò là chất
trung gian của quá trình oxi hóa và di chuyển thành Cr(VI) trong đất.
Trong loại đất từ trung tính đến kiềm, Cr(VI) tồn tại chủ yếu ở dạng tan( ví dụ
Na
2
CrO
4
) cũng nhƣ tan vừa phải đến tan ít crômat( ví dụ CaCrO
4
, BaCrO
4
, PbCrO
4

). Trong nhiều loại đất chua(pH<6) HCrO
4
-
là hình thức chủ yếu. Các ion CrO
4

2-
,
HCrO
4
-
là hình thức linh động nhất của crom trong đất. Chúng có thể đƣợc đƣa lên
nhờ thực vật hay dễ dàng lọc qua, thấm vào lớp đất sâu gây ô nhiễm đất và nƣớc
mặt. Một lƣợng lớn Cr(VI) đƣợc giữa lại trong đất. Ràng buộc này phụ thuộc vào

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

12
thành phần khoáng và độ pH của đất. Ion CrO
4
2-
có thể đƣợc hút bám bởi FeO(OH),
nhôm oxit hay các chất keo trong đất. Khi thêm một proton vào, HCrO
4
-
đƣợc tìm
thấy trong nhiều loại đất chua, một phần có thể giữa lại trong đất, một phần đƣợc
hòa tan
1.4. Các phƣơng pháp xác định crôm [1,3,4,7,22,25,26]
Hiện nay, có rất nhiều phƣơng pháp khác nhau để xác định crôm nhƣ phƣơng
pháp phân tích khối lƣợng, phân tích thể tích, trắc quang, điện hoá, phổ phát xạ
nguyên tử (AES), phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), quang phổ phát xạ plasma (ICP)…
1.4.1. Các phƣơng pháp phân tích hóa học
Nhóm các phƣơng pháp này dùng để xác định hàm lƣợng lớn (thông thƣờng
lớn hơn 0.05%). Các trang thiết bị và dụng cụ cho phƣơng pháp này là đơn giản và
không đắt tiền.

1.4.1.1. Phƣơng pháp phân tích khối lƣợng
Nguyên tắc: 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 đƣợc hàm lƣợng
chất cần phân tích.
Theo phƣơng pháp này, crôm đƣợc oxi hóa nên dạng Cr hóa tri (VI) và xác
định dƣới dạng kết tủa cromat chì, cromat thủy ngân, cromat bari nhƣng trong thực
tế ngƣời ta thƣờng dùng bari cromat (BaCrO
4
). Kết tủa này đƣợc tạo thành bằng
cách thêm Ba(CH
3
COOH)
2
hay BaCl
2
vào dung dịch cromat trong môi trƣờng kiềm
yếu.
Ba
2+
+ CrO
2-
4
 BaCrO
4

Phƣơng pháp phân tích khối lƣợng là một trong những phƣơng pháp xác định
có độ chính xác rất cao, có khả năng đạt 0.01%, thậm chí cao hơn nữa nên thƣờng
đƣợc sử dụng là phƣơng pháp trọng tài. Tuy nhiên phƣơng pháp này có nhƣợc điểm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

13
là có nhiều thao tác lâu và phức tạp, nhiều giai đoạn tách và ít đƣợc sử dụng trong
phân tích môi trƣờng.
1.4.1.2. Các phƣơng pháp thể tích
Nguyên tắc: Dựa trên sự đo thể tích dung dịch thuốc thử đã biết nồng độ
chính xác (dung dịch chuẩn) đƣợc thêm vào dung dịch của chất định phân, tác dụng
vừa đủ toàn bộ lƣợng chất định phân đó. Thời điểm đã thêm lƣợng thuốc thử tác
dụng với toàn bộ chất định phân gọi là điểm tƣơng đƣơng. Để nhận biết điểm tƣơng
đƣơng, ngƣời ta dựng những chất gây ra những hiện tƣợng có thể quan sát đƣợc
bằng mắt gọi là chất chỉ thị.
Xác định crom dựa trên phản ứng chuẩn độ oxi hóa – khử Cr
2
O
7
2-
với:
-Dung dịch Na
2
S
2
O
3
(dùng chỉ thị hồ tinh bột)
Cr
2
O
7
2-
+ 6I

-
+ 14H
+
→ 2Cr
3+
+ 3I
2
+ 7H
2
O
I
2
+ 2S
2
O
3
2-
→ 2I
-
+ S
4
O
6
2-
-Dung dịch Fe(II) (dùng chỉ thị điphenylamin E
0
= +0.76V)
Cr
2
O

7
2-
+ 6Fe
2+
+14H
+
→ 2Cr
3+
+ 6Fe
3+
+ 7H
2
O
Các phƣơng pháp chuẩn độ đảm bảo độ chính xác cao và xác định nhanh.
Tuy nhiên phƣơng pháp này có độ nhạy thấp, sai số lớn do dụng cụ đo, thế tích
dung dịch chuẩn, chỉ thị đổi màu và chỉ dùng xác định nguyên tố khi có hàm lƣợng
lớn, không phù hợp với phân tích lƣợng vết.
1.4.2. Các phƣơng pháp phân tích hóa lí hiện đại [1,4,7,16,22]
1.4.2.1 . Phƣơng pháp quang phổ phát xạ nguyên tử
Trong lịch sử, phƣơng pháp quang phổ phát xạ đƣợc các nhà địa chất sử
dụng rất phổ biến, phƣơng pháp này đã đƣợc phát triển mạnh trong ba thập kỷ qua
bằng việc thay thế nguồn phát xạ ngọn lửa bằng các nguồn khác nhƣ laser, cảm ứng
cao tần plasma (ICP-AES) và tạo dòng plasma trực tiếp (DCP-AES).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

14
Crôm trong nƣớc và trầm tích đã đƣợc nhiều tác giả phân tích bằng phƣơng
pháp quang phổ phát xạ sử dụng nguồn cảm ứng cao tần plasma (ICP-AES) [22],
phƣơng pháp này có độ nhạy cao và giới hạn phát hiện thấp ( 1g/l). Tuy nhiên ảnh

hƣởng của Be, Mo và Ni do sự chèn lấn vạch phổ là rất lớn. Do vậy phƣơng pháp
này ít đƣợc sử dụng hơn so với phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử.
1.4.2.2. Phƣơng pháp phổ khối lƣợng sử dụng nguồn cảm ứng cao tần plasma
ICP-MS)
Hiện nay phƣơng pháp ICP-MS là phƣơng pháp đƣợc sử dụng nhiều để phân
tích crôm cũng nhƣ các dạng của crôm trong các mẫu môi trƣờng [16,22,24,25,26],
phƣơng pháp này có nhiều ƣu điểm vƣợt trội nhƣ độ nhạy cao và có thể kết hợp với
phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) để phân tích liên tục các dạng của
crôm. Do giá thành của thiết bị rất cao và vấn đề vận hành rất phức tạp, nên phƣơng
pháp này chủ yếu đƣợc sử dụng ở các quốc gia phát triển.
1.4.2.3. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử là phƣơng pháp phổ biến nhất
đƣợc áp dụng để phân tích crôm trong các mẫu môi trƣờng, số lƣợng bài báo công
bố về phân tích crôm trên các tạp chí quốc tế sử dụng phƣơng pháp này chiếm tới
68% [19,22] . Phƣơng pháp này có ƣu điểm là độ nhạy và độ chọn lọc cao, quy
trình vận hành đơn giản. Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng phƣơng pháp
quang phổ hấp thụ nguyên tử để phân tích các dạng crôm trong các mẫu môi trƣờng.
1.4.2.4. Phƣơng pháp đo quang
Phƣơng pháp đo quang là phƣơng pháp phổ biến nhất để xác định crôm vào
những năm 1960, bằng cách sử dụng chất tạo phức là diphenylcarbazit trong môi
trƣờng axit. Phƣơng pháp này dựa trên phép đo quang của phức màu đƣợc tạo thành
từ ion crôm (VI) với thuốc thử, các dạng của crôm đƣợc oxi hóa về dạng crôm hóa
trị (VI) trƣớc khi phản ứng. Tuy nhiên phƣơng pháp này vẫn tồn tại một số nhƣợc
điểm là độ chọn lọc thấp do ảnh hƣởng của các nguyên tố đi kèm. Trong các đối
tƣợng mẫu phức tạp, các tác giả thƣờng sử dụng cuferron để tạo phức với các
nguyên nguyên tố đi kèm ảnh hƣởng đến phép phân tích nhƣ V, Hg.. và chiết bằng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

15

cloform. Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng phƣơng pháp này để phân tích
dạng Cr(VI) trong mẫu nƣớc.
1.4.2.5. Phƣơng pháp điện hóa
Phƣơng pháp điện hóa đã đƣợc nhiều tác giả sử dụng để phân tích Cr(III)
cũng nhƣ Cr(VI) trong các mẫu môi trƣờng. Tác giả Marc Boussemart (1992) đã sử
dụng phƣơng pháp von-ampe hòa tan hấp phụ xúc tác để phân tích các dạng crôm
trong nƣớc biển với tác nhân tạo phức là diethylenetriammine pentaacetic acid
(DTPA) trong nền natri nitrat. Phƣơng pháp này có độ nhạy cao, tuy nhiên các chất
hoạt động bề mặt, cũng nhƣ các tác nhân tạo phức hữu cơ khác có trong nƣớc tự
nhiên sẽ ảnh hƣởng đến phép xác định crôm. Do vậy phƣơng pháp này không đƣợc
sử dụng nhiều trong phân tích môi trƣờng.
1.5 . Các phƣơng pháp phân tích dạng crôm
Hiện nay chƣa có phƣơng pháp nào hoàn thiện để phân tích các dạng crôm trong
các mẫu môi trƣờng, mà thƣờng phải kết hợp giữa các phƣơng pháp hóa lý khác
nhau để phân tích dạng tồn tại của chúng. Các phƣơng pháp đƣợc áp dụng nhƣ
phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao ghép nối hấp thụ nguyên tử (HPLC-AAS),
phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao ghép nối phổ phổ khối lƣợng sử dụng
nguồn cảm ứng cao tần plasma (HPLC-ICP-MS), hoặc sử dụng phƣơng pháp đo
quang để xác định dạng crôm hóa trị (VI) kết hợp phƣơng pháp quang phổ hấp thụ
nguyên tử để xác định hàm lƣợng tổng.
Đối với các mẫu trầm tích, các tác giả thƣờng sử dụng các phƣơng pháp chiết
chọn lọc để tách riêng dạng Cr(VI) sau đó xác định bằng các phƣơng pháp phù hợp
nhƣ quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) hoặc phổ khối lƣợng sử dụng nguồn cảm
ứng cao tần Plasma (ICP-MS) [19,22 ]. Dạng Cr(III) đƣợc xác định nhờ vào hàm
lƣợng crôm tổng số và dạng crôm (IV).
Trong nghiên cứu này, chúng tôi kết hợp giữa phƣơng pháp đo quang và phƣơng
pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử để xác định dạng crôm trong mẫu nƣớc, còn các
dạng crôm trong trầm tích đƣợc sử dụng kỹ thuật chiết chọn lọc và xác định bằng
phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

16
1.5.1. Nguyên tắc của phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử [1,7,14,15,21
Phƣơng pháp phân tích dựa trên cơ sở đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên
tố đƣợc gọi là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (phép đo AAS).
Cơ sở lí thuyết của phép đo:
Đo sự hấp thụ năng lƣợng (bức xạ đơn sắc) của nguyên tử tự do ở trong trạng
thái hơi (khí) khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi của nguyên tố đó trong môi
trƣờng hấp thụ.
Muốn thực hiện phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên tố cần phải
thực hiện các quá trình sau:
1. Chọn các điều kiện và một loại trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ
trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do.
Đó chính là quá trình hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu.
2. Chiếu chùm tia bức xạ đặc trƣng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi
nguyên tử tự do vừa đƣợc tạo ra ở trên. Các nguyên tử của nguyên tố cần xác định
trong đám hơi sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của nó.
3. Tiếp đó, nhờ một hệ thống máy quang phổ ngƣời ta thu toàn bộ chùm sáng,
phân ly và chọn một vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần phân tích để đo cƣờng độ
của nó. Cƣờng độ đó chính là tín hiệu hấp thụ. Trong một giới hạn nồng độ nhất
định của nồng độ C, giá trị cƣờng độ này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của
nguyên tố ở trong mẫu phân tích theo phƣơng trình:
A

= k.C
b
(*)
Trong đó:
A


: Cƣờng 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

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

17
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 nhỏ xa dần giá trị 1.
Nhƣ vậy, mối quan hệ giữa A

và C là tuyến tính trong một khoảng nồng độ
nhất định. Khoảng nồng độ này đƣợc gọi là khoảng tuyến tính của phép đo. Trong
phép đo AAS, phƣơng trình (*) ở trên chính là phƣơng trình cơ sở để định lƣợng
một nguyên tố.
Trang bị của phép đo
Dựa vào nguyên tắc của phép đo, ta có thể mô tả hệ thống trang bị của thiết bị
đo phổ AAS theo sơ đồ nhƣ sau:


Phần1 Phần2 Phần 3 Phần 4
Phần 1. Nguồn phát chùm tia bức xạ cộng hƣởng của nguyên tố cần phân
tích. Đó có thể là đèn catốt rỗng (Hollow Cathode Lamp-HCL), hay đèn phóng điện
không điện cực (Electrodeless Discharge Lamp-EDL), hoặc nguồn phát bức xạ liên
tục đã đƣợc biến điệu.
Phần 2. Hệ thống nguyên tử hoá mẫu. Hệ thống này đƣợc chế tạo theo ba

loại kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu. Đó là:
- Kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu bằng ngọn lửa đèn khí (F-AAS)
- Kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu không ngọn lửa (ETA-AAS)
- Kỹ thuật hoá hơi lạnh (CV-AAS)
Phần 3. Bộ phận đơn sắc (hệ quang học) có nhiệm vụ thu, phân ly và chọn
tia sáng (vạch phổ) cần đo hƣớng vào nhân quang điện để phát hiện và đo tín hiệu
hấp thụ AAS của vạch phổ.
Phần 4. Bộ phận khuyếch đại và chỉ thị tín hiệu AAS. Phần chỉ thị tín hiệu
có thể là:
- Điện kế chỉ thị tín hiệu AAS
- Bộ tự ghi để ghi các pic hấp thụ
PhaP
hần 1
Phần
2
Phần
3
Phần
4