Nghiên cứu xác định hàm lượng kim loại nặng (kẽm, camidi, chì, đồng) trong rau muống tại một số ruộng ở thị xã hồng lĩnh hà tĩnh bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử aas

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

TRƢỜNG ĐẠI HC VINH
KHOA HểA HC
=== ===

664

đồ án tốt nghiệp
Đề tài:

NGHIấN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG KIM LOẠI NẶNG
(KẼM, CAMIDI, CHÌ, ĐỒNG) TẠI MỘT SỐ RUỘNG
Ở THỊ XÃ HỒNG LĨNH, HÀ TĨNH BẰNG PHƢƠNG PHÁP
QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ AAS

Giảng viên hƣớng dẫn: TS. ĐINH THỊ TRƢỜNG GIANG
Sinh viên thực hiện:

PHAN THỊ CẨM VÂN

Lớp:

50K – CNTP

MSSV:

0952040431

VINH - 01/2014


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH

Độc lập -Tự do -Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên :

Phan Thị Cẩm Vân

Khóa

:

50K- Hóa Thực Phẩm

MSV

:

0952040431

Ngành

:

Cơng nghệ thực phẩm

1. Tên đề tài : “Xác định hàm lƣợng Zn, Cd, Pb, Cu trong cây rau muống tại một
số ruộng của thị xã Hồng Lĩnh-Hà Tĩnh bằng phƣơng pháp quang phổ hấp thụ
nguyên tử AAS”
2. Nội dung nghiên cứu, thiết kế tốt nghiệp
- Các phương pháp xác định hàm lượng 1 số kim loại nặng kẽm, cadimi, chì,
đồng trong rau muống.
- Bước đầu xác định hàm lượng 1 số kim loại nặng kẽm, cadimi, chì, đồng trong
rau muống bằng phương pháp AAS.
- Độ chính xác khi đo bằng máy hấp thụ nguyên tử AAS.
Cán bộ hướng dẫn

:

TS.ĐINH THỊ TRƢỜNG GIANG

Ngày giao nhiệm vụ đồ án :

Ngày

tháng

năm 2014

Ngày hoàn thành đồ án

Ngày

tháng

năm 2014

:

Ngày

tháng

năm 2014

Chủ nhiệm bộ môn

Cán bộ hƣớng dẫn

(Ký ghi rõ họ tên)

(Ký, ghi rõ họ tên)

Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án vào ngày

tháng

năm 2014

Ngƣời duyệt
(Ký, ghi rõ họ tên)


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH

Độc lập -Tự do -Hạnh phúc

BẢN NHẬN XÉT TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên :

Phan Thị Cẩm Vân

Khóa

:

50K- Hóa Thực Phẩm

MSV

:

0952040431

Ngành

:

Cơng nghệ thực phẩm

Cán bộ hướng dẫn :
Cán bộ duyệt

TS. Đinh Thị Trƣờng Giang

:

1. Nội dung nghiên cứu:
- Các phương pháp xác định hàm lượng 1 số kim loại nặng kẽm, cadimi, chì,
đồng trong rau muống.
- Bước đầu xác định hàm lượng 1 số kim loại nặng kẽm, cadimi, chì, đồng trong
rau muống bằng phương pháp AAS.
- Độ chính xác khi đo bằng máy hấp thụ nguyên tử AAS.
2. Nhận xét của cán bộ hƣớng dẫn:
..........................................................................................................
..........................................................................................................
..........................................................................................................
..........................................................................................................
............................................... ...........................................................
..........................................................................................................
......................................................................................... .................

Ngày

tháng

năm 2012

Cán bộ hƣớng dẫn
(Ký, ghi rõ họ tên)


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH

Độc lập -Tự do -Hạnh phúc

BẢN NHẬN XÉT TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên :

Phan Thị Cẩm Vân

Khóa

:

50K- Hóa Thực Phẩm

MSV

:

0952040431

Ngành

:

Cơng nghệ thực phẩm

Cán bộ hướng dẫn :
Cán bộ duyệt

TS. Đinh Thị Trƣờng Giang

:

1. Nội dung nghiên cứu:
- Các phương pháp xác định hàm lượng 1 số kim loại nặng kẽm, cadimi, chì,
đồng trong rau muống.
- Bước đầu xác định hàm lượng 1 số kim loại nặng kẽm, cadimi, chì, đồng trong
rau muống bằng phương pháp AAS.
- Độ chính xác khi đo bằng máy hấp thụ nguyên tử AAS.
2. Nhận xét của cán bộ duyệt:
..........................................................................................................

.......................................... ................................................................
..........................................................................................................
.................................................................................... ......................
..........................................................................................................
..........................................................................................................
..........................................................................................................
Ngày

tháng

năm 2012

Cán bộ duyệt
(Ký, ghi rõ họ tên)

SVTH: Phan Thị Cẩm Vân - Lớp: 50K - CNTP

3


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành được khố luận này em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giảng
viên Tiến sĩ Đinh Thị Trường Giang đã giao đề tài, hết lòng hướng dẫn, chỉ bảo,
truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt q trình hồn thành khóa
luận này.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong tổ bộ mơn hóa Phân tích, các

thầy giáo, cơ giáo hướng dẫn phịng thí nghiệm thuộc khoa Hóa học - trường Đại học
Vinh đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong q trình hồn thành khóa luận tốt nghiệp.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình và người thân đã cổ vũ
động viên em để em hoàn thành đồ án
Vinh, tháng 1 năm 2014
Sinh viên

Phan Thị Cẩm Vân

SVTH: Phan Thị Cẩm Vân - Lớp: 50K - CNTP

4


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ......................................................................................... 2
1.1. Giới thiệu về rau và rau muống [3,12,13] ............................................................... 2
1.1.1. Vai trò của rau xanh .............................................................................................. 2
1.1.2. Các yếu tố gây ô nhiễm cho rau ............................................................................2
1.1.3. Gới thiệu chung về rau muống ..............................................................................3
1.2. Kim loại nặng và tình hình ơ nhiễm kim loại nặng [6,9, 12] ...................................3
1.2.1. Nguồn gốc xuất hiện và sự di chuyển các kim loại nặng ......................................3
1.2.2. Vai trò và tác hại của kim loại nặng ......................................................................5
1.2.3. Tình hình ô nhiễm kim loại nặng [6, 9,12] ............................................................ 6

1.3. Giới thiệu chung về các nguyên tố Zn, Cd,Pb, Cu [6,9,12 , 19, 21] ........................ 8
1.3.1. Nguyên tố Kẽm (Zn) và các phương pháp xác định..............................................8
1.3.1.1. Giới thiệu về nguyên tố Kẽm (Zn) .....................................................................8
1.3.1.1.1. Vị trí cấu tạo và tính chất của kẽm .................................................................8
1.3.1.1.2. Ứng dụng của kẽm........................................................................................... 9
1.3.1.1.3. Độc tính của kẽm ......................................................................................... 10
1.3.1.2. Các phương pháp xác định Kẽm (Zn) .............................................................. 10
1.3.1.2.1. Phương pháp trắc quang ................................................................................10
1.3.1.2.2. Phương pháp cực phổ ....................................................................................12
1.3.1.2.3. Phương pháp AAS ......................................................................................... 13
1.3.2. Nguyên tố Cadimi (Cd) và các phương pháp xác định .......................................13
1.3.2.1. Giới thiệu về nguyên tố Cadimi (Cd) ............................................................... 13
1.3.2.1.1. Vị trí cấu tạo và tính chất của Cd ..................................................................13
1.3.2.1.2. Ứng dụng của Cd ........................................................................................... 14
1.3.2.1.3. Độc tính của Cd ............................................................................................ 14
1.3.2.2. Các phương pháp xác định Cadimi (Cd) .......................................................... 15
1.3.2.2.1. Phương pháp trắc quang ................................................................................15
1.3.2.2.2. Phương pháp chuẩn độ Complexon............................................................... 16
1.3.2.2.3 Phương pháp AAS .......................................................................................... 16
1.3.2.2.4. Phương pháp cực phổ ....................................................................................17
SVTH: Phan Thị Cẩm Vân - Lớp: 50K - CNTP

5


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

1.3.3. Nguyên tố chì (Pb) và các phương pháp xác định ...............................................18

1.3.3.1. Giới thiệu về ngun tố Chì (Pb)......................................................................18
1.3.3.1.1. Vị trí cấu tạo và tính chất của chì (Pb) .......................................................... 18
1.3.3.1.2. Ứng dụng của chì........................................................................................... 19
1.3.3.1.3. Độc tính của chì ............................................................................................. 19
1.3.3.2. Các phương pháp xác định Chì (Pb) ................................................................ 20
1.3.3.2.1. Phương pháp cực phổ ....................................................................................20
1.3.3.2.2. Phương pháp trắc quang ................................................................................21
1.3.3.2.3. Phương pháp AAS ......................................................................................... 22
1.3.3.2.4. Phương pháp chuẩn độ Complexon............................................................... 22
1.3.4. Nguyên tố Đồng (Cu) và các phương pháp xác định ..........................................23
1.3.4.1. Giới thiệu về nguyên tố Đồng (Cu) ..................................................................23
1.3.4.1.1 Vị trí cấu tạo và tính chất của đồng ................................................................ 23
1.3.4.1.2. Ứng dụng của đồng ....................................................................................... 24
1.3.4.1.3. Độc tính của đồng .......................................................................................... 24
1.3.4.2. Các phương pháp xác định Đồng (Cu) ............................................................ 25
1.3.4.2.1. Phương pháp trắc quang ................................................................................25
1.3.4.2.2. Phương pháp cực phổ ....................................................................................26
1.3.4.2.3. Phương pháp AAS ......................................................................................... 28
1.4. Giới thiệu chung về phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử [10,19,21] ...................28
1.4.1. Cơ sở và nguyên tắc của phương pháp ................................................................ 28
1.4.2. Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu ...............................................................................29
1.4.2.1. Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa (F AAS) .....................................29
1.4.2.2. Kỹ thuật ngun tử hóa khơng ngọn lửa .......................................................... 30
1.4.3. Ưu nhược điểm của phương pháp và phạm vi ứng dụng ....................................30
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM..................................................................................32
2.1. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất .....................................................................................32
2.1.1. Thiết bị, dụng cụ ..................................................................................................32
2.1.2. Hóa chất ...............................................................................................................32
2.2. Lấy mẫu và xử lý mẫu ............................................................................................ 33
2.2.1. Lấy mẫu ...............................................................................................................33

2.2.2. Xử lý Mẫu ............................................................................................................33

SVTH: Phan Thị Cẩm Vân - Lớp: 50K - CNTP

6


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................... 35
3.1. Khảo sát các điều kiện thực nghiệm để đo phổ hấp thụ nguyên tử AAS đối với
kèm, Cadimi, chì, đồng [10, 19, 20, 21] ........................................................................35
3.1.1. Khảo sát chọn vạch đo phổ ..................................................................................35
3.1.2. Khảo sát cường độ dòng đèn catot rỗng (HCl) ....................................................35
3.1.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo F-AAS ..........................................36
3.1.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit ....................................37
3.1.3.2. Khảo sát thành phần nền của mẫu ...................................................................38
3.1.4. Khảo sát các điều kiện đo ....................................................................................39
3.2. Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định
hượng (LOQ) của kẽm, cadimi, chì, đồng .....................................................................43
3.2.1. Xác định đường chuẩn và tính tốn giới hạn phát hiện, giới hạn đồ thị của kẽm ....43
3.2.1.1. Xây dựng đường chuẩn ....................................................................................43
3.2.1.2. Giới hạn phát hiện (LOD) của Zn ....................................................................44
3.2.1.3. Giới hạn định lượng (LOQ)của Zn ...................................................................44
3.2.2. Xác định đường chuẩn và tính tốn giới hạn phát hiện, giới hạn đồ thị của
Cadimi ........................................................................................................................... 44
3.2.2.2. Giới hạn phát hiện (LOD) của Cd ....................................................................45
3.2.2.3. Giới hạn định lượng (LOQ) của Cd .................................................................45

3.2.3. Xác định đường chuẩn và tính tốn giới hạn phát hiện, giới hạn đồ thị của Chì .....45
3.2.3.1. Đường chuẩn của chì ........................................................................................ 45
3.2.3.2. Giới hạn phát hiện (LOD) của Pb .....................................................................46
3.2.3.3. Giới hạn định lượng (LOQ) của Pb ..................................................................46
3.2.4. Xác định đường chuẩn và tính tốn giới hạn phát hiện, giới hạn đồ thị của Đồng .....47
3.2.4.1. Đường chuẩn của đồng .....................................................................................47
3.2.4.2. Giới hạn phát hiện (LOD) của Cu ....................................................................47
3.2.4.3. Giới hạn định lượng (LOQ) của Cu .................................................................47
3.4. Kết quả định lượng đồng thời hàm lượng kẽm, cadimi, chì, đồng trong rau muống
bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS ........................................................... 48
KẾT LUẬN ..................................................................................................................50
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 51

SVTH: Phan Thị Cẩm Vân - Lớp: 50K - CNTP

7


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

DANH MỤC BẢNG, HÌNH
Trang
Bảng 3.1: Kết quả khảo sát cường độ dịng đèn của Zn ................................................35
Bảng 3.2: Kết quả khảo sát cường độ dòng đèn của Cd................................................36
Bảng 3.3: Kết quả khảo sát cường độ dòng đèn của Pb ................................................36
Bảng 3.4: Kết quả khảo sát cường độ dòng đèn của Cu................................................36
Bảng 3.5: Ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit của phép đo Cd.....................37
Bảng 3.6: Ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit của phép đo Pb .....................38

Bảng 3.7: Những điều kiện cho phép đo tối ưu ............................................................. 39
Bảng 3.8: Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Cd....................................40
Bảng 3.9: Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Cu....................................41
Bảng 3.10: Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Pb ..................................41
Bảng 3.11 : Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Zn. ................................ 42
Hình 3.1: Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Cd ......................................40
Hình 3.2: Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Cu ......................................41
Hình 3.3 Đồ thị khảo sát nồng độ tuyến tính của Pb .................................................42
Hình 3.4: Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Zn .......................................42
Hình 3.5. Đồ thị đường chuẩn của kẽm .........................................................................43
Hình 3.6. Đồ thị đường chuẩn của cadimi .....................................................................44
Hình 3.7. Đồ thị đường chuẩn của chì ...........................................................................46
Hình 3.8. Đồ thị đường chuẩn của đồng........................................................................47

SVTH: Phan Thị Cẩm Vân - Lớp: 50K - CNTP

8


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

MỞ ĐẦU
Ngày nay con người tiếp xúc với kim loại nặng ở nhiều hình thức khác nhau.
Kim loại nặng đã đi vào cơ thể con người qua chuỗi thức ăn. Loài người tiếp xúc với
các kim loại độc hại trong môi trường với các liều lượng khác nhau. 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. Vấn đề này khơng chỉ bó hẹp trong từng quốc gia riêng rẽ mà
nó đã trở thành vấn đề tồn cầu.

Ơ nhiễm do kim loại nặng tích tụ trong rau xanh gây ra hiện tượng đang được
nhiều nhà nghiên cứu quan tâm . Ảnh hưởng đến sức khỏe con người khi nhiễm kim
loại nặng là rất nghiêm trọng. Vì vậy, việc xác định và kiểm sốt được hàm lượng các
kim loại nặng là việc làm cần thiết và cấp bách. Có nhiều cách xác định hàm lượng
kim loại trong đó phương pháp AAS là phương pháp có độ chính xác, độ chọn lọc, độ
nhạy và độ tin cậy cao, có thể xác định được hàm lượng các kim loại có nồng độ thấp.
Vì vậy việc phân tích để xác định hàm lượng các kim loại nặng trong rau xanh sẽ góp
phần đánh giá chất lượng rau sạch theo tiêu chuẩn rau sạch đang được áp dụng ở Việt
Nam. Đó chính là lý do chúng tơi chọn đề tài:
“Nghiên cứu xác định hàm lƣợng Zn, Cd, Pb , Cu trong cây rau muống tại
một số phƣờng của thị xã Hồng Lĩnh - Hà Tĩnh bằng phƣơng pháp quang phổ
hấp thụ nguyên tử AAS”.
Với đề tài này chúng tôi đề ra nhiệm vụ:
- Các phương pháp xác định hàm lượng một số kim loại nặng Cd , Pb, Cu, Zn
trong rau muống
- Bước đầu xác định hàm lượng một số kim loại nặng Cd , Pb, Cu, Zn trong
một số loại rau bằng phương pháp AAS
Chúng tôi hi vọng rằng khóa luận này sẽ góp phần bổ sung thêm các phương pháp
xác định lượng vết kim loại trong một số đối tượng khác nhau

SVTH: Phan Thị Cẩm Vân - Lớp: 50K - CNTP

1


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu về rau và rau muống [3,12,13]
1.1.1. Vai trị của rau xanh
+ Rau xanh có chứa nhiều sinh tố, khoáng chất, và chất xơ nên rau xanh rất cần
thiết cho cơ thể người. Rau xanh có thể ăn đươc dưới dạng lá, hoa, củ quả…
+ Những loại rau ăn lá phổ biến như: rau muống, rau cải, rau ngót…
+ Những loại rau ăn quả như: bầu, bí, củ cải, cà rốt…
+ Rau xanh không những là thực phẩm cần thiết hằng ngày mà nó cịn là các vị
thuốc chữa bệnh dễ tìm, dễ sử dụng như:
- Bắp cải: là thuốc làm dịu cho bệnh nhân thấp khớp đau dây thần kinh hơng,
thống phong… Đặc biệt nó là loại thuốc chữa bệnh mất ngủ dành cho người lo âu và
suy nhược thần kinh.
- Rau muống là rau mọc bị trong các ao hồ, ruộng nước. Rau có vị ngọt, mát,
có tác dụng thanh nhiệt giải độc lợi tiểu.
- Cải thìa có nhiều vitamin A, B, C, trong đó có nhiều vitamin C. Cải thìa có tác
dụng thanh nhiệt, lợi tiểu, ngăn ngừa bệnh ngồi da.
- Ngồi ra cịn có rất nhiều loại rau có nhiều cơng dụng khá nữa như rau lang,
nấm, trà xanh…
Tóm lại rau xanh giúp cải thiện tình trạng sức khỏe như tăng cường khả năng
miễn dịch của cơ thể để phòng chống các bệnh tật, chống stress và tăng cường minh
mẫn, vì vậy nên sử dụng nhiều rau quả tươi trong khẩu phần ăn hằng ngày.
1.1.2. Các yếu tố gây ơ nhiễm cho rau
Có nhiều yếu tố gây ô nhiễm cho rau chủ yếu là các yếu tố sau:
+ Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật
+ Dư lượng kim loại nặng
+ Do sinh vật gây bệnh…
Trong thuốc bảo vệ thực vật và phân bón chứa một số kim loại nặng, trong quá
trình sử dụng các kim loại này bị rửa trôi xuống ao hồ gây ơ nhiễm đất, nước từ đó
tưới lên rau gây ô nhiễm cho rau.
Nguồn nước thải của các khu công nghiệp chứa rất nhiều kim loại nặng sẽ
chuyển trực tiếp vào rau xanh

SVTH: Phan Thị Cẩm Vân - Lớp: 50K - CNTP

2


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

1.1.3. Gới thiệu chung về rau muống
Rau muống (tên khoa học Ipomoea aquatica) hay cịn có tên gọi khác là bìm
bìm nước, thuộc họ bìm bìm - cây thân thảo lưu niên, bị trên mặt nước hay trên mặt
đất, thân rỗng, có đốt, lá hình tam giác, mũi tên, hoa trắng hoặc tím nhạt, ống hoa màu
tím nhạt, hình cái phễu, quả hình cầu, hạt có lơng, màu hung. Đây là cây rau chính của
người dân miền Bắc.
Rau muống ngồi tác dụng làm rau ăn hàng ngày, quen thuộc của nhân dân ta,
Đơng y cịn dùng rau muống như một vị thuốc q để chữa bệnh, Theo Đơng y, rau
muống có tính mát, vị ngọt nhạt, có cơng dụng giải độc, sinh da thịt…Theo nghiên
cứu, trong Bảng thành phần dinh dưỡng thức ăn Việt Nam (năm 1990), rau muống
cung cấp nhiều chất dinh dưỡng quan trọng khơng thưa kém gì các loại sau khác. Có
thể so sánh, trong 100g rau ăn được, rau muốn ăn được cho 23Kcal, cải trắng cho
18Kcal, mồng tơi: 14Kcal, rau bí 18 Kcal, rau dền: 19 Kcal , rau đay: 24 Kcal , rau
ngót: 47Kcal , v.v... Về 10 chất dinh dưỡng quan trọng thì trong 100g ăn được, rau
muống có 92% là nước, 3,2% prơtít, 2,5% gluxit, 1% xenluloza, 1,3% tro, 0,4g lipit,
380mcg vitamin E, 0,1mg vitamin B1, 10mg canxi, 1,4 mg sắt, 0,09mg B2, 0,7mg
vitamin PP, 23mg vitamin C, hàm lượng muối khoáng cũng rất cao, chủ yếu là canxi,
sắt, và các vitamin C, B1, B2, PP,… Trong rau muống đỏ có chất giống như chất
insulin, người bị tiểu đường có thể ăn thường xuyên.
1.2. Kim loại nặng và tình hình ơ nhiễm kim loại nặng [6,9, 12]
1.2.1. Nguồn gốc xuất hiện và sự di chuyển các kim loại nặng

Các nguyên tố hóa học nói chung, các kim loại nặng nói riêng chịu các tác động
mạnh mẽ của tự nhiên, các hoạt động sản xuất, tập quán sinh sống của con người, nhu
cầu thiết yếu của cuộc sống, sự tiến bộ của khoa học - công nghệ là nguồn gốc xuất
hiện và di chuyển các nguyên tố hóa học đặc biệt là các kim loại nặng vào môi trường
sống của chúng ta.
Nguồn gốc tự nhiên: kim loại nặng được phát hiện ở khắp mọi nơi, trong nước,
trong đất, trong đá và xâm nhập vào trong các ao, hồ, sơng, suối… qua các q trình tự
nhiên, phong hóa, xói mịn, rửa trơi đất, đá.
Nguồn gốc nhân tạo: trong các q trình sản xuất cơng nghiệp (như khai thác
khoáng sản, chế biến quặng kim loại, mạ kim, luyện kim, chế biến sơn, thuốc nhuộm,

SVTH: Phan Thị Cẩm Vân - Lớp: 50K - CNTP

3


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

dược phẩm, mỹ phẩm, hóa chất, xăng, dầu…), nước thải sinh hoạt, hoạt động sản xuất
nơng nghiệp ( hóa chất bảo vệ thực vật), dược phẩm …đã đưa các kim loại nặng quay
trở lại môi trường.
- Kim loại đồng (Cu): kim loại đồng được dùng nhiều trong sơn chống thấm
nước trên các tàu, thuyền, các thiết bị điện tử, ống nước, dụng cụ sinh hoạt, trang trí
nội thất, hợp kim, mạ kim loại, thuốc bảo vệ thực vật, phân vi lượng bón lá... nước thải
sinh hoạt là nguồn chính đưa Cu vào nước. Cu tồn tại ở hai dạng là: dạng hòa tan và
các hạt nhỏ.
- Kim loại kẽm (Zn): nguồn ô nhiễm kẽm chính là cơng nghiệp luyện kim, cơng
nghiệp sản xuất pin, các nhà máy xử lý rác thải, các sản phẩm chống ăn mòn, sơn, nhựa,

cao su. Cơ thể con người có thể tích tụ Zn và nếu Zn tích tụ với hàm lượng q cao thì
chỉ trong thời gian ngắn sẽ gây bệnh nôn mửa, đau dạ dày. Nước chứa hàm lượng Zn
cao rất độc đối sinh vật. Trai, ốc cũng tích tụ một lượng lớn Zn trong cơ thể chúng.
- Nguồn ô nhiễm Cadimi (Cd): xuất phát từ khai thác mỏ, quá trình sản xuất
pin Ni - Cd, nhà máy luyện kim, quá trình sản xuất chất dẻo, gốm, lò phản ứng hạt
nhân, điện tử, đèn huỳnh quang, màng chắn tia X... Nguồn chính thải Cd vào nước là
các điện cực dùng trên tàu thuyền. Cd tồn tại chủ yếu dưới dạng hịa tan trong nước.
- Chì là nguyên tố được con người sử dụng từ rất sớm ( trước cơng ngun). Hiện
nay chì được sử dụng rộng rãi với sản lượng khai thác hàng năm trên thế giới khoảng 9
triệu tấn. Ngồi sắt, chì là một trong những kim loại được sử dụng nhiều nhất. Chì có
nhiều cơng dụng: được dùng trong sản xuất ắc quy, đạn, dược, các sản phẩm kim loại
(hợp kim để hàn, các ống dẫn), các thiết bị chắn tia X - quang, các vật liệu chịu axít và
các chất ăn mịn trong xây dựng, gốm, sứ, thủy tinh, dược phẩm ( thuốc cam). Do chì
ảnh hưởng xấu tới sức khỏe, ở các nước phát triển việc sử dụng chì trong sơn, gốm sứ,
hàn vá tàu thuyền, hàn vá các loại ống đã giảm mạnh trong những năm gần đây.
Trong nước: kim loại nặng tồn tại trong môi trường nước từ nhiều nguồn khác
nhau như: nước thải từ các khu công nghiệp, nước thải sinh hoạt, từ giao thông vận tải,
y tế, sản xuất nơng nghiệp (phân bón, thuốc trừ sâu), khai thác khống sản, cơng nghệ
mạ kim loại, hàn cắt kim lại, viễn thông, xây dựng, sản xuất pin, luyện kim. Nguồn
nước mặt bị ô nhiễm kim loại nặng sẽ kéo theo ô nhiễm môi trường đất, ô nhiễm
nguồn nước ngầm, ô nhiễm không khí.

SVTH: Phan Thị Cẩm Vân - Lớp: 50K - CNTP

4


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

Trong đất: Nguồn gốc xuất hiện các kim loại nặng trong đất là do chất thải công
nghiệp, sản xuất pin, ăcquy, các hoạt hoạt động khai thác khống sản, cơ khí, giao
thơng, chất thải sinh hoạt, phân bón, thuốc trừ sâu, các hố chất dùng trong các ngành
cơng nghiệp. Ở Việt Nam tình hình ơ nhiễm đất, nước bởi kim loại nặng nhìn chung
khơng phổ biến. Tuy nhiên trường hợp cục bộ gần khu công nghiệp, đặc biệt ở những
làng nghề tái chế kim loại, tình trạng ơ nhiễm kim loại nặng diễn ra khá trầm trọng.
Trong khơng khí: kim loại nặng tồn dư trong khơng khí do các nguồn sau: cơng
nghiệp luyện kim, cơ khí thải ra nhiều khói bụi kim loại, khói thải do dùng nhiên liệu
hố thạch, hố chất độc hại trong quá trình luyện gang, thép, sơn, mạ kim loại, nhiệt
luyện kim loại.
1.2.2. Vai trò và tác hại của kim loại nặng
Trong các điều kiện tự nhiên có khoảng 90 nguyên tố kim loại được nhận thấy ở
các hàm lượng khác nhau, nhưng trong thành phần của các hệ sinh học chỉ có khoảng
18 nguyên tố hóa học tham gia vào các q trình sinh hóa. Trong đó có 10 nguyên tố
kim loại được gọi là kim loại của sự sống hay kim loại sinh học. Một số kim loại nặng
rất cần thiết cho cơ thể sống và con người. Chúng là các nguyên tố vi lượng thiết yếu
không thể thiếu, sự mất cân bằng các nguyên tố vi lượng này có ảnh hưởng trực tiếp
tới sức khỏe của con người. Sắt giúp ngăn ngừa bệnh thiếu máu, trong thành phần của
hemoglobin có chứa sắt. Ở đây hemoglobin có vai trị vận chuyển oxi đến các tế bào.
Kẽm là tác nhân quan trọng trong hơn 100 loại enzyme khác nhau, là tác nhân xúc tác
cho các quá trình biến đổi quan trọng trong cơ thể. Trên nhãn của các lọ thuốc vitamin,
thuốc bổ sung khống chất thường có Cr, Cu, Fe, Co, Mn, Mg, K, Zn, chúng có hàm
lượng thấp và được biết đến dưới dạng vết. Lượng nhỏ các kim loại này có trong khẩu
phần ăn của con người vì chúng là thành phần quan trọng trong các phân tử sinh học
như hemoglobin, hemoxiamin (có trong các loài nhuyễn thể, là một protein chứa Cu),
mioglobin, và các hợp chất sinh hóa cần thiết khác. Nhưng nếu cơ thể hấp thu một
lượng lớn các kim loại này, chúng có thể gây rối loạn q trình sinh lý, gây độc cho cơ
thể hoặc làm mất tính năng sinh học của các kim loại khác. Kim loại nặng có độc tính
là các kim loại có tỷ trọng lớn gấp 5 lần tỷ trọng của nước. Chúng là các kim loại bền

và có tính tích tụ sinh học. Những kim loại nặng có tính độc cao nguy hiểm là: Thuỷ
ngân (Hg), Cadimi (Cd), Chì (Pb), Niken (Ni). Các kim loại nặng có tính độc mạnh là

SVTH: Phan Thị Cẩm Vân - Lớp: 50K - CNTP

5


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

Crôm (Cr), Kẽm (Zn), Thiếc (Sn) và nguyên tố phi kim Arsen (As)... Các kim loại
nặng này khi xâm nhập vào cơ thể sinh vật sẽ gây độc tính . Các nghiên cứu đã chỉ ra
kim loại nặng gây độc cho các cơ quan trong cơ thể như máu, gan, thận, cơ quan sản
xuất hoocmon, cơ quan sinh sản, hệ thần kinh, gây rối loạn chức năng sinh hóa trong
cơ thể do đó làm tăng khả năng bị dị ứng, gây biến đổi gen. Các kim loại gây độc
thường là tương tác với các hệ enzyme trong cơ thể từ đó ức chế hoạt động của các
enzyme này và dẫn đến sự trao đổi chất của cơ thể sống bị rối loạn. Các kim loại nặng
khi tương tác với các phân tử chất hữu cơ có khả năng sản sinh ra các gốc tự do, là các
phần tử mất cân bằng năng lượng, chứa những điện tử không cặp đôi (khả năng phản
ứng rất cao). Chúng chiếm điện tử của các phân tử khác để lập lại sự cân bằng của
chúng. Các gốc tự do tồn tại trong cơ thể sinh ra do các phân tử của tế bào phản ứng
với oxy (bị oxy hóa), nhưng khi có mặt các kim loại nặng, tác nhân cản trở q trình
oxy hóa sẽ sinh ra các gốc tự do vô tổ chức không kiểm sốt được. Các gốc tự do này
phá hủy các mơ trong cơ thể gây nhiều bệnh tật. Các kim loại nặng nếu tồn tại dư
trong thực phẩm với hàm lượng quá cao sẽ gây tác hại cho sức khoẻ của người tiêu
dùng. Biểu hiện trước hết là ngộ độc mãn tính.
Đối với người: Gây độc hại cấp tính, thuỷ ngân, cadimi hay asen với liều cao
có thể gây ngộ độc chết người ngay. Gây độc hại mãn tính hoặc tích luỹ thí dụ chì với

liều lượng nhỏ hàng ngày, liên tục, sau một thời gian sẽ gây nhiễm độc chì, rất khó
chữa, các kim loại khác gây sỏi thận.
Đối với thức ăn: Làm hư hỏng thức ăn, chỉ cần cho vết đồng sẽ kích thích q
trình oxi hố và tự oxi hoá của dầu mỡ. Làm giảm giá trị dinh dưỡng của thực phẩm,
chỉ cần vết kim loại nặng cũng đủ để kích thích sự phân huỷ vitamin C, vitamin B1,…
1.2.3. Tình hình ơ nhiễm kim loại nặng [6, 9,12]
Hiện nay nhiều quốc gia trên thế giới bị ô nhiễm nặng, ơ nhiễm khơng khí do
hoạt động sản xuất nơng nghiệp, công nghiệp, ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt do các
nhà máy chế biến thủy sản, phân bón, thuốc bảo vệ thực vật …Ơ nhiễm nghiêm trọng
hơn hết là ơ nhiễm bởi các kim loại nặng, ô nhiễm kim loại nặng ảnh hưởng rất lớn
đến đời sống của con người. Tình trạng ơ nhiễm kim loại nặng thường gặp ở các khu
công nghiệp, các thành phố lớn, khu vực sản xuất nơng nghiệp và các khu vực khai
thác khống sản. Từ các nguồn rác thải, các kim loại nặng đi vào môi trường đất,

SVTH: Phan Thị Cẩm Vân - Lớp: 50K - CNTP

6


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

nước, không khí gây ơ nhiễm mơi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe, đời sống sinh vật
trên trái đất và tốn kém nhiều chi phí để khắc phục, xử lý.
Hiện nay, tình trạng ô nhiễm Pb, Cd, Zn, Cu, As cũng như các kim loại nặng
khác diễn ra ở nhiều nơi, nhiều nước trên thế giới, từ các nước phát triển đến các nước
đang phát triển, cũng như các nước chưa phát triển, tuy nhiên mức độ ô nhiễm trầm
trọng thường xảy ra cục bộ tại một số khu vực nhất định. Hoạt động công nghiệp đặc
biệt là công nghiệp khai thác khoáng sản, sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, sử dụng phân

bón, giao thơng, luyện kim, sản xuất sơn, ống nhựa, từ các quá trình tự nhiên … đã
đưa vào mơi trường một lượng lớn kim loại nặng. Đã có nhiều nơi trên thế giới bị ô
nhiễm kim loại nặng và đã để lại một hệ lụy to lớn cho xã hội. Việt Nam là nước chủ
yếu là sản xuất nông nghiệp nhưng hoạt động công nghiệp đem lại khoảng 20%
GDP/năm. Q trình phát triển cơng nghiệp hố hiện đại hố gắn liền với tình trạng ơ
nhiễm mơi trường ngày càng gia tăng, nhất là ở các trung tâm công nghiệp và các
thành phố lớn. Ô nhiễm do kim loại nặng thải ra từ các ngành công nghiệp là một nguy
cơ, đe doạ đối với sức khoẻ người dân và mơi trường sinh thái, tình trạng ơ nhiễm kim
loại nặng gia tăng nhanh chóng, mức độ ơ nhiễm nghiêm trọng nhất vẫn là các thành
phố lớn, các khu dân cư, khu công nghiệp, các làng nghề truyền thống… Theo Lê Huy
Bá [2] tại huyện Tân Trụ (Long An), hàm lượng Cd trong nước từ 2 – 8 mg/l gấp 40 –
60 lần tiêu chuẩn cho phép, Pb từ 0,7 – 2,7 mg/l gấp 7-27 lần tiêu chuẩn cho phép.
Tình trạng khai thác thiếc ồ ạt ở Quỳ Hợp tỉnh Nghệ An cùng đã làm ô nhiễm nguồn
nước do nhiễm độc kim loại nặng. Hậu quả làm cho cá chết hàng loạt, hơn 100 con
trâu, bò, ngựa ở xã Châu Cường cũng đã chết do uống nước nhiễm độc. Nhiều người
dân địa phương bị mắc bệnh tâm thần, viêm da, tay chân tê cứng, nhức mỏi khớp
xương. Đất ở khu vực xung quanh nhà máy Pin Văn Điển và nhà máy phân lân Văn
Điển (Hà Nội) có hàm lượng kim loại nặng là: Pb 17,44 – 2047 ppm; Cu 12,85 – 49,69
ppm; Mn 172,78 – 2018,05 ppm; Zn 25,190 – 243,477 ppm.
Một số khu vực biển đã có biểu hiện ơ nhiễm kim loại nặng, Theo số liệu năm
2000 của các trạm quan trắc biển, các trầm tích chủ yếu bị ô nhiễm bởi các kim loại
nặng như: Zn, Cu, Cd, As và Hg Vấn đề ô nhiễm kim loại nặng trong thực phẩm là
vấn đề cần được quan tâm vì kim loại nặng chủ yếu xâm nhập vào cơ thể con người
qua con đường tích luỹ sinh học. Theo kết quả phân tích 4/2004 tại thơn Bằng B, xã

SVTH: Phan Thị Cẩm Vân - Lớp: 50K - CNTP

7

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

Hoàng Liệt, huyện Thanh Trì, Hà Nội qua các mẫu rau dùng để phân tích như: mồng
tơi, hành, cải xanh, muống cạn, ngải cứu, muống nước thì hàm lượng các kim loại
nặng như Cu, Zn, Pb, Cd, Hg, As là cao so với tiêu chuẩn của WHO. Ở thành phố Hồ
Chí Minh nhiều hệ thống kênh rạch, ao mương đã phải hứng chịu một cách lâu dài các
chất thải độc hại từ hàng ngàn nhà máy, cơ sở sản xuất trên địa bàn. Ví dụ như năm
2008, Nhà máy bột ngọt Vedan đã bị phát hiện việc đổ nước thải chưa xử lí ra sơng
Thị Vải đã gây ơ nhiễm nghiêm trọng nguồn nước và thiệt hại nặng nề cho người dân
trong khu vực đã bị cơ quan nhà nước xử lý. Những cơng trình nghiên cứu gần đây của
một số nhà khoa học cho thấy rau bán ở các chợ trong thành phố Hồ Chí Minh, nhiều
loại nhiễm kim loại nặng đặc biệt chì có hàm lượng cao hơn mức cho phép 30 lần.
Theo nghiên cứu của Phó giáo sư tiến sĩ Bùi Cách Tuyến [41], hàm lượng kẽm trong
các mẫu rau muống ở quận Bình Chánh cao gấp 30 lần mức cho phép.
Các dẫn liệu trên cho thấy tình hình ô nhiễm kim loại nặng trên thế giới và Việt
Nam đã và đang gây ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ, chất lượng cuộc sống và con
người Mặc dù tình trạng ô nhiễm kim loại nặng ở nước ta tuy chưa ở mức phổ biến và
trầm trọng, song một số vùng nhất là các vùng gần khu công nghiệp đã có dấu hiệu ơ
nhiễm kim loại nặng cục bộ. Vì vậy việc nghiên cứu công cụ nhằm nâng cao hiệu quả
đánh giá ô nhiễm kim loại nặng là vấn đề có ý nghĩa thực tiễn nhằm quan trắc và kiểm
sốt các ảnh hưởng của nó đến đời sống con người và môi trường
1.3. Giới thiệu chung về các nguyên tố Zn, Cd,Pb, Cu [6,9,12 , 19, 21]
1.3.1. Nguyên tố Kẽm (Zn) và các phƣơng pháp xác định
1.3.1.1. Giới thiệu về nguyên tố Kẽm (Zn)
1.3.1.1.1. Vị trí cấu tạo và tính chất của kẽm
Kẽm là tên gọi của một nguyên tố hóa học trong trong bảng hệ thống tuần hồn
có ký hiệu Zn và số hiệu nguyên tử bằng 30.
Đặc điểm của ngun tố Zn

Khối lƣợng

Cấu hình

Bán kính

Năng lƣợng ion

ngun tử

electron

ngun tử (Ao)

hoá ( eV)

65,37

[Ar]3d104s2

1,39

SVTH: Phan Thị Cẩm Vân - Lớp: 50K - CNTP

I1

I2

Thế điện cực
tiêu chuẩn (V)

Zn2+/Zn

I3

9,39 17,96 39,70

O,763

8


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

Kẽm là một kim loại màu trắng xanh nhạt, ở nhiệt độ thường nhưng khi nấu đến
100 ÷ 150oC nó trở nên mềm, dẻo, dễ dát mỏng, dễ kéo dài.Trong khơng khí nó bị phủ
bởi một lớp oxit nên mất tính ánh kim. Kẽm có khối lượng riêng là 7,13 (g/cm3), nhiệt
độ nóng chảy 419oC, nhiệt độ sơi 907oC. Kẽm là một kim loại hoạt động trung bình có
thể kết hợp với ôxy và các á kim khác, có phản ứng với axít lỗng để giải phóng
hidrơ.Trạng thái ơxi hóa phổ biến của kẽm là +2.
Kẽm là nguyên tố phổ biến thứ 23 trong vỏ Trái đất.Các loại khống chất nặng
nhất có xu hướng chứa khoảng 10% sắt và 40-50% kẽm. Các loại khoáng chất để tách
kẽm chủ yếu là sphalerit, blenđơ, smíthonit, calamine, franklinite.
Kẽm trong tự nhiên là hỗn hợp của 4 đồng vị ổn định Zn64, Zn66, Zn67, and Zn68
với đồng vị 64 là phổ biến nhất (48,6% trong tự nhiên). 22 đồng vị phóng xạ được viết
đến với phổ biến hay ổn định nhất là Zn65 với chu kỳ bán rã 244,26 ngày, và Zn72 với
chu kỳ bán rã 46,5 giờ. Các đồng vị phóng xạ khác có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 14 giờ và
phần lớn có chu kỳ bán rã nhỏ hơn 1 giây. Nguyên tố này cũng có 4 trạng thái đồng
phân nguyên tử.

1.3.1.1.2. Ứng dụng của kẽm
Kẽm là kim loại được sử dụng phổ biến hàng thứ tư sau sắt, nhơm, đồng tính
theo lượng sản xuất hàng năm.
+ Kẽm được sử dụng để mạ kim loại, chẳng hạn như thép để chống ăn rỉ.
+ Kẽm được sử dụng trong các hợp kim như đồng thanh, niken trắng, các loại
que hàn, bạc Đức v.v… Đồng thanh có ứng dụng rộng rãi nhờ độ cứng và sức kháng
rỉ cao.
+ Kẽm được sử dụng trong dập khuôn, đặc biệt là trong công nghiệp ôtô. Kẽm
dạng cuộn được sử dụng để làm vỏ pin.
+ Ôxit kẽm được sử dụng như chất liệu có màu trắng trong màu nước và sơn
cũng như chất hoạt hóa trongcơng nghiệp ơtơ. Sử dụng trong thuốc mỡ, nó có khả
năng chống cháy nắng cho các khu vực da trần. Sử dụng như lớp bột mỏng trong các
khu vực ẩm ướt của cơ thể (bộ phận sinh dục) của trẻ em để chống hăm.
+ Clorua kẽm được sử dụng làm chất khử mùi và bảo quản gỗ. Sunfua kẽm
được sử dụng làm chất lân quang, được sử dụng để phủ lên kim đồng hồ hay các đồ
vật khác cần phát sáng trong bóng tối.

SVTH: Phan Thị Cẩm Vân - Lớp: 50K - CNTP

9


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

+ Methyl kẽm (Zn(CH3)2) được sử dụng trong một số phản ứng tổng hợp chất
hữu cơ.
+ Stearat kẽm được sử dụng làm chất độn trong sản xuất chất dẻo (plastic) từ
dầu mỏ.

+ Các loại nước thơm sản xuất từ calamin, là hỗn hợp của(hydroxy-cacbonat
kẽm và silicat, được sử dụng để chống bỏng da.
+ Trong thực đơn hàng ngày, kẽm có trong thành phần của các loại khoáng chất
và vitamin. Người ta cho rằng kẽm có thuộc tính chống ơxi hóa, do vậy nó được sử
dụng như là nguyên tố vi lượng để chống sự chết yểu của da và cơ trong cơ thể (lão
hóa). Trong các biệt dược chứa một lượng lớn kẽm, người ta cho rằng nó có tác dụng
làm nhanh lành vết thương.
+ Gluconat glycin kẽm trong các viên nang hình thoi có tác dụng chống cảm.
1.3.1.1.3. Độc tính của kẽm
Kẽm là một trong những nguyên tố vi lượng cần thiết cho thực vật và con người.
Chúng có trong thành phần của nhiều loại thức ăn một khẩu phần mẫu cung cấp hàng
ngày từ 0,17 – 0,25 mg Zn/kg thể trọng.
Do có giới hạn đảm bảo chắc chắn giữa nồng độ Zn có trong khẩu phần ăn hàng
ngày, với liều lượng Zn gây ngộ độc do tích lũy, cho nên với hàm lượng Zn được giới hạn
trong thức ăn từ 5 – 10ppm không gây ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng.Ngộ độc
do Zn cũng là ngộ độc cấp tính, do ăn nhầm phải một lượng lớn Zn, 3 -5g ZnCl2, hoặc 5 –
10g ZnSO4 có thể gây chết người với triệu chứng như có vị kim loại khó chịu và dai dẳng
trong miệng, nôn, mồ hôi lạnh, mạch đập khẽ, chết sau 10 – 48 giây.
1.3.1.2. Các phƣơng pháp xác định Kẽm (Zn)
1.3.1.2.1. Phƣơng pháp trắc quang
Phương pháp trắc quang là phương pháp đơn giản nhanh và nhạy, được dùng
phổ biến để xác định các kim loại.
Kẽm tạo được nhiều phức vòng càng với các thuốc thử hữu cơ có khả năng tạo
phức màu với ion Zn2+ được sử dụng trong phương pháp trắc quang như sau:
Kẽm tạo phức với 2-(5-nitro-2-piridylazo)-5-(N-propyl-N-sunfupropilamino) phenol (nitroPADS) ở pH = 8 ÷ 9, có bước sóng hấp thụ cực đại ở λmax = 565nm. Phương pháp này có thể sử
dụng để xác định Kẽm khi có mặt đồng thời ion Fe2+ và Cu2+. Do đó các ion Zn2+, Fe2+ và Cu2+ có

SVTH: Phan Thị Cẩm Vân - Lớp: 50K - CNTP

10

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

khả năng tạo phức với Nitro-PADS ở các pH cũng như các bước sóng khác nhau. Fe(II) tạo phức ở
pH = 3,4 ÷ 9, λmax= 582nm, Cu (II) tạo phức 1:1 ở pH = 2,5 ÷ 4,5
Ngồi ra có thể sử dụng thuốc thử hữu cơ 1-(2thiazolylazo)-2-naphtol (TAN) để
tạo phức màu với Zn2+, Fe2+ và Ni2+ ở pH = 6,4.
Zn2+ tạo phức với 2-(5-bromo-2-pyridylazo)-5-đietylaminophenol (5-Br-PADAP).
Phức Zn2+-(5 Br-PADAP) đã được hoà tan bởi rượu etylic, phức có bước sóng
hấp thụ cực đại λmax = 555nm, hệ số hấp thụ phân tử gam là 1,09.105l.mol-1.cm-1.
Khoảng tuân theo định luật Bia 0,1 ÷ 0,5mg Zn2+/5ml.Phương pháp này có thể áp
dụng để xác định trong nước và trong thức ăn.
Mặt khác có thể sử dụng phương pháp trắc quang để xác định Zn2+, phức tạo
thành Zn2+-(5-Br-PADAP) ở pH= 9,5 (duy trì bởi đệm borax) được hồ tan trong rượu
etylic rồi được chiết bởi naphtalen. Bước sóng hấp thụ cực đại λmax= 555 nm, hệ số
hấp thụ phân tử gam là 1,23.105l.mol.cm-1 .Khoảng tuân theo định luật Bia 0 ÷ 5,0 mg
Zn2+/ml. Có thể sử dụng Natrixitrat, thioue,calgon và điaxetylđioxim làm chất che.
Kẽm tạo phức được với 2,3,7-trihydroxyl-9-đibromo hydroxyl phenyl florua (DBHPF) khi có mặt CPB và trixon X-100. Phức này có màu đỏ tía pH = 11,4, sử dụng dung
dịch đệm Na2HPO4-/ NaOH. Bước sóng hấp thụ cực đại 610 nm, hệ số hấp thụ phân tử
gam là 1,78.105 l.mol-1.cm-1. Khoảng tuân theo định luật Bia: 0 ÷ 326 mg Zn2+/l. Để
tăng độ nhạy và độ chọn lọc của phương pháp có thể thêm Natri metaphotphat.
Phương pháp này được ứng dụng để xác định Zn2+ trong quặng pirit. Độ chính xác từ
0,02 ÷ 0,4%.
Sử dụng thuốc thử N- hydroxyl- N, N-điphenylbenzamidin (HDPBA) và
điphenylcacbazon (DPCZO) để xác định Zn2+ trong khơng khí. Chiết phức Zn2+ với
HDPBA trong CHCl3 ở pH = 8,2 ÷ 10,3 với sự có mặt của DPCZO và NH4SO4. Có sự
chuyển màu từ hồng sang vàng, bước sóng hấp thụ cực đại λmax = 525 nm, hệ số hấp

thụ phân tử gam là 1,27.105l.mol-1.cm-1. Khoảng tuân theo định luật Bia: 0÷0,8 mg/ml
trong pha hữu cơ.
Để định lượng Zn người ta còn sử dụng phương pháp chuẩn độ trắc quang. Đây
là phương pháp tương đối phổ biến trong việc định lượng kẽm. Sử dụng chuẩn độ trắc
quang để xác định Zn2+ thường dùng EDTA với chỉ thị XO. Phức giữa Zn2+-XO được
duy trì ở pH = 5,4 ÷ 5,9 bởi dung dịch đệm axetat, khoảng tuyến tính là 50 ÷ 160 g/l,

SVTH: Phan Thị Cẩm Vân - Lớp: 50K - CNTP

11


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

độ lệch chuẩn tương đối 0,31%.Phương pháp được áp dụng để xác định Zn (II) trong
dung dịch kẽm tinh chế với độ thu hồi 99,0 ÷ 101,4%, sai số 0,76%.
Để xác định Zn (II) trong đồng thau, người ta hoà tan mẫu trong axit HNO3, sau
đó oxi hố bởi KClO3, chuẩn độ bằng EDTA với chỉ thị XO và xanhbromocrezol ở pH
= 5,5. Sử dụng KF, thioure, BaCl2 làm chất che, thứ tự cho các chất che: KF rồi sau đó
là thioure và dung dịch oxi hố được đun sơi ít nhất trong 2 phút để kết tủa hoàn toàn
MnO2. Sai số tương đối là 0,12 ÷ 1,0%.
Ngồi ra có thể sử dụng 2,2-bipyridin như một thuốc thử che chọn lọc để gián
tiếp xác định Zn. Zn (II) trong dung dịch mẫu ban đầu được tạo phức với lượng dư
EDTA, lượng EDTA dư được chuẩn độ bởi Pb(NO3)2 ở pH = 5,0 ÷ 6,0 dùng XO làm
chỉ thị. Lượng dư 2,2- bipyridin đựoc thêm vào, lắc kỹ hỗn hợp, EDTA trong phức bị
đẩy ra được chuẩn độ với dung dịch Pb(NO3)2.
1.3.1.2.2. Phƣơng pháp cực phổ
Để xác định kẽm bằng phương pháp cực phổ, người ta dùng nền NH3 1M +

NH4Cl 1M . Trong nền này thế nửa sóng của kẽm ứng với sự trao đổi 2 electron là 1,35V so với cực Calomen bão hoà. Phương pháp cực phổ cho khả năng xác định được
kẽm với hàm lượng nhỏ nhất là 0,01mg/l. Sai số lớn nhất khoảng 5 %.
Nếu trong mẫu nước còn chứa đồng thời đồng, Cadimi và Niken với hàm lượng
xấp xỉ hàm lượng Kẽm thì dùng nền này ta có thể xác định được các ngun tố đó, vì
sóng của chúng trong trường hợp này hoàn toàn tách khỏi nhau. Nếu ghi cực phổ từ 0,2V thì các sóng thu được trên cực phổ đồ lần lượt là Cu, Cd, Ni, Zn.
Oxi hoà tan trong dung dịch được khử bằng Natrisunfit. Nếu các nguyên tố
đồng, Cadimi, Niken và Coban có trong nước với hàm lượng lớn hơn hàm lượng của
Kẽm nhiều thì chúng sẽ cản trở việc xác định Kẽm vì sóng cực phổ của chúng ở thế
dương hơn sóng Kẽm. Nếu trong máy cực phổ có bộ phận chỉnh dịng khuếch tán ta sử
dụng nó để bổ chính dịng cực phổ của các kim loại cản trở đó. Khi hàm lượng của
chúng khơng q cao thì có thể bổ chính được và thu được sóng của Kẽm khi ghi cực
phổ từ -0,8V. Nếu việc bổ chính khơng thực hiện được, thì cần tách Kẽm ra khỏi mẫu
bằng phương pháp chiết, giải chiết Kẽm lại tướng nước và xác định nó bằng phương
pháp cực phổ. Trong trường hợp khơng cần phải tách Kẽm thì nên xác định nó bằng
phương pháp thêm. Sau khi ghi cực phổ dung dịch cần phân tích, thêm lượng nhỏ

SVTH: Phan Thị Cẩm Vân - Lớp: 50K - CNTP

12


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

dung dịch chuẩn có nồng độ thích hợp vào dung dịch phân tích và ghi cực phổ lần nữa.
lượng Kẽm được thêm vào như thế nào để sóng thứ hai có chiều cao gấp rưỡi hoặc gấp
đơi của chiều cao sóng thứ nhất.
1.3.1.2.3. Phƣơng pháp AAS
Phương pháp AAS dựa trên nguyên tắc tất cả các nguyên tố khi ở trạng thái

nguyên tử đều được hấp thụ bởi một bước sóng nhất định, cường độ hấp thụ thể hiện
nồng độ của câc nguyên tố đó có trong mẫu.
Nếu ta chiếu một chùm tia sáng có bước sóng xác định vào đám hơi nguyên tử
thì các nguyên tử tự do sẽ hấp thụ các bức xạ có bước song ứng đúng với những tia
bức xạ mà nó có thể phát ra được trong quá trình phát xạ. Phổ sinh ra trong quá trình
này gọi là phổ hấp thụ nguyên tử.
Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử hóa hơi được áp dụng với một số
nguyên tố có khả năng nguyên tử hóa như: Hg, As, Se, Zn…
Ph-¬ng pháp AAS là phương pháp hiện đại có độ chính xác cao, có thể xác định
lượng vết các kim loại trong các hợp chất vô cơ và hữu cơ với các đối tượng nghiên
cứu khác nhau.
Với phép đo AAS có độ nhạy và độ chọn lọc cao. Gần 60 nguyên tố hóa học có
thể xác định bằng phương pháp này với độ nhạy 10-4 - 10-5%.
1.3.2. Nguyên tố Cadimi (Cd) và các phƣơng pháp xác định
1.3.2.1. Giới thiệu về nguyên tố Cadimi (Cd)
1.3.2.1.1. Vị trí cấu tạo và tính chất của Cd
Cadimi (Cd) là ngun tố hố học thuộc nhóm IIB, chu kỳ 5 trong bảng hệ thống
tuần hồn các ngun tố hố học, số thứ tự 48, ngun tử khối 112,41. Cd có cấu hình
lớp vỏ 18+2e là cấu hình tương đối bền. Do năng lượng ion hoá thứ 3 rất cao làm cho
năng lượng sonvat hoá hay năng lượng tạo thành mạng lưới tinh thể khơng đủ để làm
bền được cho trạng thái oxy hố +3. trạng thái oxy hoá cao nhất của Cd chỉ là +2.
Đặc điểm của nguyên tố Cd
Số thứ tự

Cấu hình

nguyên tử

electron

48

[Kr]4d105s2

Năng lƣợng ion hoá
I1

I2

I3

8,99

16,90

37,47

SVTH: Phan Thị Cẩm Vân - Lớp: 50K - CNTP

Bán kính

Thế điện cực

nguyên tử, Ao

chuẩn, V

1,56

-0,402

13


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

Cd là kim loại nặng, mềm, màu trắng xanh, dễ nóng chảy, khối lượng riêng 8,65
g/cm3, tnc = 32 oC, ts = 767 oC, nhiệt thăng hoa 112kJ/mol, trong khơng khí ẩm chúng
dần dần bị bao phủ bởi lớp oxit nên mất tính ánh kim và khơng bị gỉ.Khi đun nóng tác
dụng được với oxy và nước tạo thành oxit. Dễ tan trong axit HNO3. Là một nguyên tố
hiếm,chiếm khoảng 7,6.10-6- % tổng số nguyên tử tương ứng trong vỏ trái đất.
1.3.2.1.2. Ứng dụng của Cd
Trong thiên nhiên Cd thường tồn tại trong hợp kim cùng với Zn, Cu. Cd là một
kim loại độc hiện đại. Nó chỉ mới được phát hiện như một nguyên tố vào năm 1817 và
được sử dụng trong công nghiệp từ khoảng 50 năm trước. hiện nay Cd là một kim loại
rất quan trọng trong nhiều ứng dụng khác nhau, đặc biệt Cd được sử dụng chủ yếu
trong mạ điện, vì nó có đặc tính khơng ăn mịn. Ngồi ra Cd cịn được sử dụng làm
chất màu cho công nghệ sơn và công nghệ chất dẻo và là catot cho các nguồn pin
niken-cadimi; sản phẩm phụ của cơng nghệ luyện chì và kẽm.
1.3.2.1.3. Độc tính của Cd
Nguồn gây nhiễm độc Cd thường là do nước ngầm bị ô nhiễm, do công nghiệp
luyện kim, do sử dụng bùn nước thải đơ thị làm phân bón, sản xuất đồ chơi, sản xuất
nhựa, đốt chất thải.
Nhiễm độc Cd gây nên triệu chứng giòn xương, ở nhiệt độ cao gây đau thận,
thiếu máu và hủy tủy xương. Khi người nhiễm độc Cd, tùy theo mức độ nhiễm sẽ bị
ung thư phổi, thủng vách ngăn mũi, đặc biệt là tổn thương thận dẫn đến protein niệu.
Ngồi ra cịn ảnh hưởng đến nội tiết, máu và tim mạch.
Nhiễm độc Cd cấp tính gây ra đau rát ở vùng tiếp xúc, nhiễm độc Cd do ăn

uống thường gây buồn nôn, đau bụng, nhiễm độc Cd qua đường hơ hấp có thể dẫn đến
phù phổi và các bệnh về phổi. Cd đào thải khỏi cơ thể rất chậm, cho nên sự tích lũy Cd
trong cơ thể là rất nguy hiểm. Phần lớn Cd thâm nhập vào cơ thể được đào thải qua
thận, khoảng 1% được giữ lại trong thận dưới dạng liên kết với protein tạo thành
metalonionein có ở thận. Khi khối lượng Cd tích lũy đủ lớn nó có thể chiếm chỗ ion
Zn2+ trong các enzim quan trong gây rối loạn tiêu hóa, các chứng bệnh rối loạn chức
năng thận, thiếu máu, tăng huyết áp, gây giòn xương, phá hủy tủy xương, gây ung thư.
Nguồn gây nhiễm độc Cd thường là do nước ngầm bị ô nhiễm, do công nghiệp luyện
kim, do sử dụng bùn nước thải đơ thị làm phân bón, sản xuất đồ chơi, sản xuất nhựa,

SVTH: Phan Thị Cẩm Vân - Lớp: 50K - CNTP

14


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

đốt chất thải. Khi người nhiễm độc Cd, tùy theo mức độ nhiễm sẽ bị ung thư phổi,
thủng vách ngăn mũi, đặc biệt là tổn thương thận dẫn đến protein niệu. Ngoài ra còn
ảnh hưởng đến nội tiết, máu và tim mạch.Cd là kim loại rất độc, mức mà con người có
thể chịu đựng là 10-20 g Cd/ngày. Theo tiêu chuẩn Việt Nam ngưỡng hàm lượng Cd
trong nước uống là 0,004 mg/l; trong thực phẩm là < 1mg/kg .

1.3.2.2. Các phƣơng pháp xác định Cadimi (Cd)
Tuỳ theo hàm lượng Cadimi trong mẫu và u cầu của phép phân tích mà
chúng ta có các phương pháp xác định Cd phù hợp khác nhau. Sau đây là một số
phương pháp xác định Cadimi.
1.3.2.2.1. Phƣơng pháp trắc quang

Để xác định Cd bằng phương pháp trắc quang dùng dithizon, người ta chiết
bằng CCl4 từ môi trường kiềm mạnh chứa tactrat. Dung dịch dithizonat của dung dịch
Cd trong dung mơi hữu cơ có màu đỏ hấp phụ cực đại ở bước sóng λ= 515 nm. Bằng
phương pháp này có thể xác định hàm lượng từ phần trăm mg đến miligam Cd.

SVTH: Phan Thị Cẩm Vân - Lớp: 50K - CNTP

15


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Đinh Thị Trường Giang

Hàm lượng Cadimi khoảng 0,01÷ 0,5mg Cd/l có thể dùng phương pháp xác
định như sau:
Nếu như mẫu phân tích có chứa lượng lớn chất hữu cơ thì cần vơ cơ hố chúng
bằng cách thêm vào thể tích nước lấy phân tích 1÷2ml H2SO4 đặc, 3÷5ml HNO3 đặc
và làm bay hơi dung dịch trong tủ hút. Nếu dung dịch cịn có màu thì lại thêm 5ml
HNO3 đặc và lại làm bay hơi lần nữa, động tác này lặp đi lặp lại cho đến khi thu được
dung dịch khơng màu. Sau đó làm bay hơi dung dịch đến khô thêm tiếp vào bã 1ml
HCl đặc và làm bay hơi lần nữa. Phần bã sau khi để nguội được hoà tan bằng nước cất
2 lần, đun nóng để hồ tan hết muối tan, lọc qua phễu lọc khô bằng giấy lọc và giữ lấy
dung dịch để xác định Cd.
1.3.2.2.2. Phƣơng pháp chuẩn độ Complexon
Cd trong mối quan hệ với EDTA và với tất cả các chất chỉ thị đã được dùng để
nghiên cứu cho tới nay kể cả sự có mặt của kẽm thì phép xác định complexon ngun
tố này khơng gặp khó khăn gì cả lượng lớn và vi lượng Cd trong mẫu phân tích.
Trong số lớn các chất chỉ thị đã được đề nghị để xác định Cd có thể chọn những
chất sau:

Pyrocactesin tím, Naphtolic, metyltimol xanh, galleon. Những chất chỉ thị này
được sử dụng trong dung dịch có pH= 10. Trong mơi trường axit yếu có pH=5÷6 có
thể sử dụng PAN hoặc CuY hoặc CuY-PAN, azoxin.
Phép chuẩn độ Cd kém lựa chọn nhưng có thể nâng lựa chọn đến mức độ nhất
định nếu sử dụng những phương pháp cụ thể, phép tách sơ bộ cũng được sử dụng, ví
dụ chiết phức tioxyanat. Những phương pháp sử dụng các chất che hoặc các mẫu từng
phần được ứng dụng để xác định hỗn hợp nhiều cấu tử. Trong trường hợp này người ta
sử dụng khả năng che Cd bằng KCN và giải che nó bằng foocmanđêhit. Phương pháp
đó cho phép xác định Cd khi có mặt Pb, các kim loại kiềm thổ và các kim loại khác,
trước hết là sự có mặt đáng kể của sắt.
Để tránh phản ứng với EDTA có thể che Cd bằng kaliIôtdat (ở nồng độ cao) là
những chất che không cản trở cho việc xác định kẽm.
1.3.2.2.3 Phƣơng pháp AAS
Với phương pháp AAS sử dụng lò nhiệt điện, nguyên tắc của phương pháp là:
Mẫu được đưa vào lò, tại đây nó được sấy khơ, tiếp đến là tro hố và cuối cùng muối
của cadimi được phân ly dưới dạng cadimi nguyên tử.
SVTH: Phan Thị Cẩm Vân - Lớp: 50K - CNTP

16