Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Sử dụng phương pháp chiết pha rắn để tách và làm giàu Pb, phục vụ cho việc xác định và xử lý chúng trong một số đối tượng môi trường

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:66

Thêm vào BST

Báo xấu

29
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn tập trung nghiên cứu xây dựng quy trình chiết pha rắn để tách và làm giàu kim loại chì trong một số đối tượng môi trường. Thực hiện phân tích mẫu đã làm giàu bằng thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa( F-AAS). Áp dụng kết quả của phương pháp đã xây dựng để tiến hành khảo sát, phân tích hàm lượng chì trong một số mẫu, ở một số khu vực có nguy cơ ô nhiễm trên địa bàn Thành phố Hà Nội. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Sử dụng phương pháp chiết pha rắn để tách và làm giàu Pb, phục vụ cho việc xác định và xử lý chúng trong một số đối tượng môi trường

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Ph¹M v¨n huÊn Sö dông ph¬ng ph¸p chiÕt pha r¾n ®Ó t¸ch vµ lµm giµu Pb, phôc vô cho viÖc x¸c ®Þnh vµ xö lý chóng trong mét sè ®èi tîng m«I trêng LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI - 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Ph¹M v¨n huÊn Sö dông ph¬ng ph¸p chiÕt pha r¾n ®Ó t¸ch vµ lµm giµu Pb, phôc vô cho viÖc x¸c ®Þnh vµ xö lý chóng trong mét sè ®èi tîng m«I trêng Chuyên ngành : Hoá vô cơ Mã số : 60440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS LÊ NHƯ THANH HÀ NỘI - 2014
Lời cảm ơn Em xin trân trọng gửi lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS. Lê Như Thanh đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, truyền đạt những kinh nghiệm quý báu và tạo điều kiện tốt nhất cho việc thực hiện và hoàn thành luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn: Các thầy cô giáo bộ môn Hoá vô cơ, cùng các thầy, cô giáo khoa Hoá học Trường Đại Học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội. Đã hỗ trợ và tạo điều kiện tốt cho em, trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Em xin cảm ơn ban Chủ nhiệm Khoa, các bạn đồng nghiệp, người thân luôn cổ vũ, động viên giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn. Hà Nội, ngày 10 tháng 12 năm 2014 Học viên: Phạm Văn Huấn
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU CÁC TỪ VIẾT TẮT Tên Tiếng Việt Tên Tiếng Anh Viết Tắt Chiết pha rắn Solid Phase Extraction SPE Chiết lỏng – lỏng Liquid-Liquid Extraction LLE Sắc ký lỏng Gas Chromatography GC High Pressure Liquid Sắc ký lỏng áp suất cao HPLC Chromatography Quang phổ hấp thụ nguyên tử Atomic Absorption spectrometry AAS Quang phổ hấp thụ nguyên tử Flame Atomic Absorption F-AAS ngọn lửa spectrometry Quang Phổ hấp thụ nguyên tử Graphite furnace Atomic GF-AAS lò đốt Graphit Absorption spectromety Phổ khối lượng Plasma cảm Inductively coupled plasma mass ICP-MS ứng spectrometry Nhựa vòng càng Chelex -100 Chelex-100 Chelating resine Chelex-100 Phần triệu 106 Parts per milion ppm Phần tỷ 109 Parts per billion ppb
Danh mục bảng Bảng 1.1: Một số hằng số vật lý quan trọng của chì .......................................2 Bảng 1.2: Giới hạn cho phép các kim loại Pb theo tiêu chuẩn Việt Nam........5 Bảng 1.3: Giới thiệu một số vật liệu pha tĩnh trong SPE.................................21 Bảng 3.1: Độ nhạy tương ứng với bước sóng của Pb......................................33 Bảng 3.2: Ảnh hưởng của chiều cao đèn NTH đến phép đo phổ F-AAS........34 Bảng 3.3: Ảnh hưởng của tốc độ khí cháy đến phép đo phổ F-AAS...............35 Bảng 3.4: Tổng kết các điều kiện đo phổ AAS xác định Pb ...........................35 Bảng 3.5: Khoảng tuyến tính của Pb................................................................36 Bảng 3.6: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp thụ Pb..................................38 Bảng 3.7: Ảnh hưởng của tốc độ nạp mẫu ......................................................40 Bảng 3.8: Khảo sát các nồng độ HNO3 dùng để rửa giải.................................42 Bảng 3.9: Ảnh hưởng của thể tích dung dịch rửa giải đến hiệu suất thu hồi...43 Bảng 3.10: Ảnh hưởng của tốc độ rửa giải đến hiệu suất thu hồi....................44 Bảng 3.11: Hiệu suất thu hồi của mẫu giả.......................................................46 Bảng 3.12: Kết quả phân tích mẫu thực...........................................................49 Bảng 3.13: So sánh kết quả phân tích mẫu thực bằng phương pháp...............50
Danh mục hình Hình 1.1: Các loại thuốc đông y chứa hàm lượng chì cao..............................................8 Hình 2.1: Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA-6800..................................30 Hình 2.2: Hệ thống cột chiết pha rắn............................................................................32 Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc độ hấp thụ quang theo nồng độ chì...............37 Hình 3.2: Ảnh hưởng của pH tới hiệu suất hấp thụ Pb.................................................39 Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất thu hồi vào tốc độ nạp mẫu...41 Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc hiệu suất thu hồi vào nồng độ axit rửa giải..43 Hình 3.5: Ảnh hưởng của thể tích dung dịch rửa giải đến hiệu suất thu hồi.................44 Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất thu hồi vào tốc độ rửa giải...............45
MỤC LỤC CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................................... 2 1.1 Giới thiệu chung về chì....................................................................................... 2 1.1.1 Tính chất lý, hóa của chì .............................................................................. 2 1.1.1.1 Tính chất vật lý ......................................................................................... 2 1.1.1.2 Tính chất hóa học ..................................................................................... 2 1.1.2 Các hợp chất chính của chì .......................................................................... 3 1.1.2.1 Các oxit ..................................................................................................... 3 1.1.2.2 Các hidroxit .............................................................................................. 3 1.1.2.3 Các muối đặc trưng .................................................................................. 4 1.1.3 Tác hại của chì ............................................................................................. 4 1.2 Tình trạng ô nhiễm chì........................................................................................ 5 1.2.1 Nguy cơ ô nhiễm chì trong các đối tượng môi trường ................................ 5 1.2.2 Một số nguồn gây ô nhiễm chì .................................................................... 8 1.3 Các phương pháp xác định chì ........................................................................... 9 1.3.1 Các phương pháp hoá học............................................................................ 9 1.3.1.1 Phương pháp phân tích khối lượng .......................................................... 9 1.3.1.2 Phương pháp phân tích thể tích .............................................................. 10 1.3.2 Các phương pháp phân tích công cụ .......................................................... 10 1.3.2.1 Các phương pháp điện hoá ..................................................................... 10 1.3.2.2 Các phương pháp quang phổ .................................................................. 11 1.4 Một số phương pháp tách và làm giàu lượng vết ion kim loại nặng ................ 16 1.4.1 Phương pháp cộng kết ............................................................................... 16 1.4.2 Phương pháp chiết lỏng- lỏng .................................................................... 17 1.4.3 Phương pháp chiết pha rắn (SPE) .............................................................. 18 1.4.3.1 Định nghĩa về chiết pha rắn .................................................................... 18 1.4.3.2 Các cơ chế chiết pha rắn [21] ................................................................. 18
1.4.3.3 Các kỹ thuật trong SPE .......................................................................... 20 1.4.3.4 Phương pháp chiết pha rắn bằng nhựa vòng càng .................................. 22 1.4.3.5 Ưu điểm của phương pháp chiết pha rắn so với chiết lỏng- lỏng .......... 23 1.5 Một số phương pháp xử lý mẫu ........................................................................ 24 1.5.1 Phương pháp vô cơ hóa ướt ....................................................................... 25 1.5.2 Phương pháp vô cơ hóa khô ...................................................................... 25 1.5.3 Phương pháp vô cơ hóa khô - ướt kết hợp ................................................. 26 1.5.4 Phương pháp vô cơ hóa ướt trong lò vi sóng ............................................. 26 CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM .................................................................................. 27 2.1 Đối tượng và nội dung nghiên cứu ................................................................... 27 2.1.1 Đối tượng ................................................................................................... 27 2.1.2 Nội dung nghiên cứu .................................................................................. 27 2.2 Dụng cụ và hóa chất ......................................................................................... 29 2.2.1 Dụng cụ ...................................................................................................... 29 2.2.2 Hóa chất ..................................................................................................... 30 2.2.3 Chuẩn bị cột chiết ...................................................................................... 31 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 33 3.1 Khảo sát các điều kiện tối ưu của phép đo phổ F-AAS.................................... 33 3.1.1 Khảo sát các điều kiện đo phổ ................................................................... 33 3.1.1.1 Chọn vạch đo .......................................................................................... 33 3.1.1.2 Khe đo .................................................................................................... 33 3.1.1.3 Cường độ đèn catot rỗng (đèn HCL) ...................................................... 34 3.1.2 Khảo sát các điều kiện nguyên tử hóa mẫu ............................................... 34 3.1.2.1 Chiều cao đèn nguyên tử hóa ................................................................. 34 3.1.2.2 Khảo sát thành phần và tốc độ khí cháy ................................................. 35 3.1.3 Đánh giá chung về phương pháp phổ F-AAS............................................ 36 3.1.3.1 Khoảng tuyến tính của Pb và phương trình đường chuẩn ...................... 36
3.2 Khảo sát các điều kiện làm tách và làm giàu Pb2+ bằng nhựa Chelex-100 ...... 37 3.2.1 Khảo sát khả năng hấp thụ của nhựa ......................................................... 38 3.2.1.1 Khảo sát ảnh hưởng của pH ................................................................... 38 3.2.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ nạp mẫu ................................................ 40 3.2.2 Khảo sát khả năng rửa giải ........................................................................ 41 3.2.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit rửa giải ....................................... 42 3.2.2.2 Khảo sát thể tích rửa giải ........................................................................ 43 3.2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ rửa giải ................................................. 44 3.3 Phân tích mẫu giả ............................................................................................. 45 3.4 Phân tích mẫu thực ........................................................................................... 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………….………………………….53 PHỤ LỤC ……………………………………………………………………………..57
MỞ ĐẦU Tình trạng môi trường bị ô nhiểm bởi các hóa chất độc hại nói chung và ô nhiễm kim loại nặng nói riêng là vấn đề cấp thiết hiện nay. Trong đó ô nhiễm chì đang là mối lo ngại lớn của xã hội. Chì có khả năng xâm nhập, tích lũy vào trong cơ thể con người qua nhiều con đường khác nhau như thông qua hô hấp, ăn uống. Chì khi thâm nhập vào cơ thể với một lượng rất nhỏ cũng gây ra ảnh hưởng lớn tới sức khỏe con người. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), việc sử dụng nguồn nước nhiễm một lượng chì lớn và trong thời gian dài có thể khiến một người bị nhiễm độc, thậm chí tử vong nếu không được cứu chữa kịp thời. Một trong những vấn đề nữa là các thực phẩm, mỹ phẩm không rõ nguồn gốc xuất xứ, hàng nhái, hàng giả đang bày bán tràn lan trên thị trường ở nước ta, ngay cả ở những thành phố lớn. Những mặt hàng này có nguy cơ nhiễm chì cao. Người tiêu dùng rất khó kiểm soát về chất lượng, nên cần có sự tham gia của các nhà chuyên môn để cung cấp thông tin cho người tiêu dùng. Để có thông tin chính xác về nồng độ của chúng, hiện nay có nhiều công cụ phân tích như: Sắc kí khí (GC), các phương pháp phân tích quang phổ nguyên tử (HG- AAS, GF-AAS), phương pháp cảm ứng cao tần plasma kết hợp với phổ phát xạ (ICP- AES) hay phổ khối (ICP-MS). Khó khăn lớn trong việc phân tích hàm lượng vết là ảnh hưởng của thành phần nền dung dịch mẫu. Để có kết quả chính xác người ta cần phải tách chất cần phân tích ra khỏi các ion gây cản trở trước khi xác định. Trong khi đó hầu hết các phòng thí nghiệm của Việt Nam còn thiếu thốn, các thiết bị phân tích chủ yếu có độ nhạy thấp. Do đó cần phải tách và làm giàu chất phân tích lên khoảng giới hạn phát hiện của thiết bị đo. Vì vậy việc tách và làm giàu chì trong một số đối tượng môi trường là rất cần thiết. 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung về Chì Trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học. Nguyên tố chì có số thứ tự 82, thuộc nhóm IVA, chu kỳ VI. Cấu hình electron của Chì (Z = 82): [Xe]4f145d106s26p2. Chì trong tự nhiên chiếm khoảng 0,0016% khối lượng vỏ Trái đất, phân bố trong 170 khoáng vật khác nhau nhưng quan trọng nhất là galena (PbS), anglesite (PbSO4) và cerussite (PbCO3), hàm lượng Chì trong các khoáng lần lượt là 88%, 68% và 77%. 1.1.1 Tính chất lý, hóa của Chì 1.1.1.1 Tính chất vật lý Chì kim loại có mầu xám xanh, mềm, bề mặt chì thường mờ đục do bị oxi hóa. Bảng 1.1: Một số hằng số vật lý quan trọng của Chì Hằng số vật lý Pb Khối lượng nguyên tử (đvC) 207,21 Nhiệt độ nóng chảy (0C) 327,4 Nhiệt độ sôi (0C) 1737 Tỉ khối (250C) (kg.m-3) 11,34 Độ dẫn điện (250C) (Ohm-1.m-1) 4,84.106 Bán kính nguyên tử o 1,74 ( A) 1.1.1.2 Tính chất hóa học Ở điều kiện thường, chì bị oxi hóa bởi oxi không khí tạo thành lớp oxit bền, mỏng bao phủ bên ngoài kim loại. 2Pb + O2 = 2PbO Khi ở nhiệt độ cao, chúng phản ứng được với các phi kim như lưu huỳnh, Halogen (X2)... o t Pb + X2 = PbX2 2
Chì chỉ tương tác trên bề mặt với dung dịch H2SO4 dưới 80% và HCl loãng do bị bao phủ bởi lớp muối khó tan (PbCl2, PbSO4). Nhưng nó tan được trong dung dịch đặc hơn của các axit đó (do lớp muối bao bọc tan ra) và trong axit HNO3 tại mọi nồng độ. PbCl2 + 2HCl = H2[PbCl4] PbSO4 + H2SO4(đn) = Pb(HSO4)2 3Pb + 8HNO3 = 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O Chì còn có khả năng phản ứng với dung dịch kiềm (KOH, NaOH) đặc, nóng giải phóng Hidro. to Pb + 2KOH + 2H2O = K2[Pb(OH)4] + H2 1.1.2 Các hợp chất chính của chì 1.1.2.1 Các oxit Chì có hai oxit là PbO và PbO2, tương ứng với các số oxi hóa +2, +4. PbO tan ít trong nước, khi nung nóng trong không khí bị oxi hóa thành Pb3O4. PbO2 mầu nâu đen, khi nung nóng mất dần oxi chuyển thành các oxit khác, đồng thời chuyển mầu dần sang vàng. PbO2 là oxit lưỡng tính, không tan trong nước, tan trong kiềm dễ hơn trong axit. PbO2 + 2KOH + 2H2O = K2[Pb(OH)6] PbO2 là một trong những chất oxi hóa mạnh, nó có thể oxi hóa Mn(II) thành Mn(VII) trong môi trường axit, oxi hóa Cr(III) lên Cr(VI) trong môi trường kiềm, do vậy nó được dùng để làm ắc quy chì. 1.1.2.2 Các hidroxit Pb(OH)2 thể hiện tính lưỡng tính, tan được trong cả axit và kiềm. Cả hai hydroxit trên đều không tan trong nước, chúng dễ mất nước khi nung nóng trở thành oxit. Me(OH)2  MeO + H2O o 3
Chì(IV) hydroxit kết tủa nhầy, mầu xám nâu, không tồn tại dạng Pb(OH)4 mà ở dạng PbO2.xH2O với thành phần biến đổi. Nó là hydroxit lưỡng tính nhưng tính axit mạnh hơn tính bazơ. 1.1.2.3 Các muối đặc trưng Các muối Pb(II) thường là tinh thể có cấu trúc phức tạp, không tan trong nước, trừ Pb(NO3)2, Pb(CH3COO)2, PbSiF6.Các muối của Pb(II) như Pb(NO3)2, PbCl2… đều bền và độc với con người và động vật. 1.1.3 Tác hại của chì Các hợp chất của chì đều độc đối với động vật. Mặc dù, chì không gây hại nhiều cho thực vật nhưng lượng chì tích tụ trong cây trồng sẽ chuyển qua động vật qua đường tiêu hóa. Do vậy, chì không được sử dụng làm thuốc trừ sâu. Chì kim loại và muối sunfua của nó được coi như không gây độc do chúng không bị cơ thể hấp thụ. Tuy nhiên, các muối chì tan trong nước như PbCl2, Pb(NO3)2, Pb(CH3COO)2 rất độc. Khi xâm nhập vào cơ thể động vật, chì gây rối loạn tổng hợp hemoglobin, giảm thời gian sống của hồng cầu, thay đổi hình dạng tế bào, xơ vữa động mạch, làm con nguời bị ngu đần, mất cảm giác. Khi bị ngộ độc chì sẽ có triệu chứng đau bụng, tiêu chảy, ăn không ngon miệng, buồn nôn và co cơ. Ở người trưởng thành, chất độc chì có liên quan tới bệnh cao huyết áp, đau khớp, giảm trí nhớ và các vấn đề về tập trung. Đặc biệt ở trẻ em, nguy cơ độc hại của chì ảnh hưởng đến thần kinh, theo đó ảnh hưởng tới sự phát triển trí não và nhận thức của trẻ. Sự nhiễm độc chì thường không biểu hiện bằng các dấu hiệu lâm sàng rõ rệt. Chì ảnh hưởng tới sự tổng hợp hemoglobin trong máu, làm cản trở sự vận chuyển oxi trong máu và có thể dẫn đến sự thiếu máu. Nó cũng gây ảnh hưởng đến sự chuyển hoá của tế bào, sự dẫn truyền thần kinh cũng như khả năng khử độc của gan, làm suy giảm trí tuệ người lớn. Điều ít được biết là chì làm tăng huyết áp ở phụ nữ mang thai. Chì ở liều lượng thấp cũng ngăn cản sự phát triển sinh lý và trí tuệ của trẻ sơ sinh và trẻ em. 4
Liều độc của axetat chì là 1mg và của cacbonat chì là 2 - 4g đối với người lớn. Việc điều trị nhiễm độc chì rất phức tạp, tỷ lệ khỏi bệnh rất thấp. Dưới đây là một vài số liệu được nêu từ tiêu chuẩn Việt Nam: Bảng 1.2: Giới hạn cho phép các kim loại Pb theo tiêu chuẩn Việt Nam[20] Pb Giới hạn cho phép A B Nước cấp sinh hoạt 0,05(ppm) Nước bề mặt 0,05(ppm) 0,1(ppm) Nước ngầm 0,05(ppm) Nước thải công nghiệp 0,1(ppm) 0,5(ppm) Gạo 0,2(ppm) Mỹ phẩm 20(ppm) Nước uống đóng chai 0,05(ppm) A: Nước mặt có thể dùng làm nước cấp sinh hoạt B: Nước dùng cho các mục đích khác 1.2 Tình trạng ô nhiễm chì 1.2.1 Nguy cơ ô nhiễm chì trong các đối tượng môi trường Kim loại nặng chì ở dạng muối như axetat chì, cacbonat chì… rất nguy hiểm bởi độc tính của chúng rất cao. Ngoài việc dùng các muối chì để tạo ra các màu đẹp trong pha sơn, pha xăng dầu, dùng làm chất màu trong công nghiệp sứ, nhuộm giấy màu, chì còn được dùng để hàn các lon đựng đồ hộp. Chì khác các kim loại khác ở chỗ nó có mặt trong tất cả các đại dương trên thế giới với hàm lượng cao. Từ 1961, người ta nhận thấy hàm lượng chì trong nước biển đã đạt tới mức độ cao do hoạt động công nghiệp, giao thông vận tải của con người và gây ô nhiễm cho hệ động - thực vật biển. Chẳng hạn năm 1986, khi tiến hành phân tích các loại hàu, tôm, ốc, sò ở biển Hồng Kông, Trung Quốc đã phát hiện thấy chì, thuỷ ngân, 5
thiếc, antimon tăng lên liên tục trong các loài hải sản đó (hàm lượng chì cao nhất ở tôm cua, cá đối và vẹm). Điều đó khiến người ta lo ngại khả năng gây nhiễm độc cho người bởi các hải sản này chiếm vị trí quan trọng trong món ăn hàng ngày của người dân địa phương. Ở vùng Địa Trung Hải thuộc Tây Ban Nha cũng đã phát hiện 31 loài cá, nhuyễn thể, giáp xác có chứa hàm lượng chì, tăng lên 30 lần từ mùa hè năm 1994 và có thể gây nhiễm độc cho người qua dây chuyền thực phẩm. Tác động gây nhiễm độc của chì qua nước uống đã được biết rõ. Ở Lyon (Pháp), trong năm 1989, nhiều ca nhiễm độc chì đã được chẩn đoán ở những ngôi nhà vẫn còn sử dụng hệ thống ống dẫn nước bằng chì. Nhiều ca nhiễm độc chì như vậy cũng đã xảy ra ở Anh, nhất là ở đô thị Glasgow. Năm 1991, ở nước Mỹ vẫn còn 32 triệu người được cấp phát nước bởi 130 - 660 hệ thống dẫn nước mà hàm lượng chì trong nước uống vượt tiêu chuẩn cho phép là 15ppb gây ra nhiều trường hợp nhiễm độc. Ở nước ta, hầu hết các thành phố vẫn còn sử dụng một phần hệ thống dẫn nước bằng chì. Gần đây một số loại gạo, mỹ phẩm, thực phẩm từ Trung Quốc nhập khẩu theo đường tiểu ngạch có nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng như chì, cadimi. Đặc biệt là những sản phẩm son môi, thuốc nhuộm tóc, xuất xứ từ Trung Quốc nhái theo các hãng nổi tiếng có khả năng chứa hàm lượng chì cao. Song nhiều sản phẩm đó đang được bày bán tràn lan trên các đường phố tại nhiều khu vực thành phố Hà Nội. Nguồn chất thải của công nghiệp sản xuất chì đã làm ô nhiễm đất, nước và không khí, rồi gây nhiễm độc cho người qua dây chuyền lương thực và thực phẩm. Khí thải công nghiệp, khói thải giao thông chứa chì phát thải vào môi trường không khí ở dạng các hợp chất vô cơ như oxit, nitrat, sulfat. Chì tetraetyl trong xăng qua quá trình đốt cháy ở các động cơ đốt trong bị chuyển một phần thành các muối vô cơ như các halide, hidroxit, oxit và một phần nhỏ cacbonat, sulfat. Ngoài ra, tetraetyl được phát thải ra ngoài không khí sẽ bị phân hủy dần dần, trước tiên tạo thành các ion chì hữu cơ, cuối cùng tạo thành các hợp chất chì vô cơ. Như vậy, chì trong không khí tồn tại chủ yếu dưới dạng các hợp chất vô cơ, còn gọi là các hạt bụi chì vô cơ. 6
Trong điều kiện tự nhiên, hàm lượng chì trong khí quyển thường trong khoảng 5.10-5mg/m3, trong khi đó hàm lượng chì trung bình tại các đô thị có mật độ giao thông lớn thường trong khoảng 3.10-3mg/m3. Trong môi trường nước, chì tồn tại ở rất nhiều dạng hợp chất hóa học, tùy thuộc vào nguồn phát sinh. Chì phát thải từ các điểm khai khoáng và nghiền quặng, xâm nhập vào môi trường nước dưới dạng PbS, các oxit chì và các cacbonat chì. Ngoài ra, PbSO4 và Pb3(PO4)2 cũng tồn tại trong thủy quyển với lượng nhỏ. Các hợp chất này ít tan trong nước, có xu hướng lắng đọng xuống lớp bùn đáy. Chì trong nước thiên nhiên, chì chiếm khoảng 0,001- 0,02mg/l. Nguồn nước máy có dấu vết của chì là do đường ống nước bằng chì. Nguồn ô nhiểm chì trong nước chủ yếu từ nước thải của công nghệ sản xuất chì, sản xuất molypden, và vonfram. Trong nước thải chì có thể ở dạng hòa tan hoặc dạng khó tan lơ lững như nước muối cacbonat, sulfua, sulfat. Chì trong ống dẫn nước có chứa hàm lượng cacbonic khá cao. Cacbonic tác dụng với chì làm ống dẫn, trở thành cacbonat chì hòa tan trong nước. Nước mềm, nghèo canxi nên không tạo thành các lớp chì cacbonat ở mặt trong các ống nước bằng chì, vì thế chì tồn tại ở trạng thái hòa tan trong nước. Trong các bữa ăn hàng ngày, những thực phẩm ngoài việc cung cấp chất dinh dưỡng cao như gạo, thịt lợn, thịt bò, rau muống, tôm dảo, cam, quýt,.. còn có nguy cơ nhiễm chì cao. Trái cây khô cũng là thực phẩm dễ nhiễm chì. Theo quyết định 46 của Bộ Y tế về quy định giới hạn tối đa ô nhiễm sinh học và hóa học trong thực phẩm, hàm lượng chì trong trái cây là 0,1mg/kg, với quả loại nhỏ là 0,2mg/kg, nhưng giới hạn này áp dụng cho trái cây tươi. Do lượng nước mất đi trong trái cây khô nên so với giới đó thì hàm lượng chì trong 1kg trái cây khô chắc chắn sẽ cao hơn đáng kể. 7
Ngoài ra, một số loại thuốc nam không rõ nguồn gốc như mẫu đơn, chu sa là các loại trong thành phần có kim loại nặng hàm lượng cao. Hình 1.1. Các loại thuốc đông y chứa hàm lượng chì cao. Năm 2012, Việt Nam đã phát hiện một số trẻ em bị nhiễm chì do dùng thuốc cam, một loại thuốc được xem là thuốc gia truyền bổ tì và có rất nhiều lợi ích cho trẻ nhỏ, từ tưa lưỡi, tiêu chảy, táo bón đến khả năng kích thích ngon miệng. 1.2.2 Một số nguồn gây ô nhiễm chì Tốc độ công nghiệp hoá và đô thị hoá khá nhanh và sự gia tăng dân số gây áp lực ngày càng nặng nề dối với tài nguyên nước trong vùng lãnh thổ. Môi trường nước ở nhiều đô thị, khu công nghiệp và làng nghề ngày càng bị ô nhiễm bởi nước thải, khí thải và chất thải rắn. Ở các thành phố lớn, hàng trăm cơ sở sản xuất công nghiệp đang gây ô nhiễm môi trường nước do không có công trình và thiết bị xử lý chất thải. Ô nhiễm nước do sản xuất công nghiệp là rất nặng. Ở thành phố Hà Nội, tổng lượng nước thải của thành phố lên tới 300000-400000 m3/ngày; hiện mới chỉ có 5/31 bệnh viện có hệ thống xử lý nước thải, chiếm 25% lượng nước thải bệnh viện; 36/400 cơ sở sản xuất có xử lý nước thải, lượng rác thải sinh hoạt chưa được thu gom khoảng 1200m3/ngày đang xả vào các khu đất ven các hồ, kênh, mương trong nội thành 8
Chì có trong nước thải của các cơ sở sản xuất pin, ac qui, luyện kim, hóa dầu. Chì còn được đưa vào môi trường nước từ nguồn không khí bị ô nhiễm do khí thải giao thông. Chì có khả năng tích lũy trong cơ thể, gây độc thần kinh, gây chết nếu bị nhiễm độc nặng. Chì cũng rất độc đối với động vật thủy sinh. Các hợp chất chì hữu cơ độc gấp 10 -100 lần so với chì vô cơ đối với các loại cá. Do thải vào nước các chất nitrat, phosphat dùng trong nông nghiệp và các chất thải do luyện kim và các công nghệ khác. Chì được sử dụng làm chất phụ gia trong xăng và các chất kim loại khác như đồng, kẽm, chrom, nickel, cadnium rất độc đối với sinh vật thủy sinh. Riêng tại Hà Nội, có 400 xí nghiệp và khoảng 11 ngàn cơ sở sản xuất tiểu thủ công nghiệp thải hồi trung bình 20 triệu m3/năm. Hà Tây là nơi trọng điểm của làng nghề chiếm 120 làng trên tổng số 286 làng nghề trong khu vực. Hai hạ lưu bị ô nhiễm trầm trọng nhất là sông Nhuệ và sông Tô Lịch với hàm lượng DO hầu như triệt tiêu, nghĩa là không còn điều kiện để cho tôm cá sống được, và vào mùa khô nhiều đoạn sông trên hai sông nầy chỉ là những bãi bùn nằm trơ cùng trời đất. 1.3 Các phương pháp xác định chì Hiện nay, có rất nhiều phương pháp khác nhau để xác định chì như phương pháp phân tích khối lượng, phân tích thể tích, điện hoá, phổ phân tử UV-VIS, phổ phát xạ nguyên tử (AES), phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa và không ngọn lửa (F-AAS, ETA-AAS)... Sau đây là một số phương pháp xác định chì. 1.3.1 Các phương pháp hoá học 1.3.1.1 Phương pháp phân tích khối lượng Phương pháp phân tích khối lượng là phương pháp cổ điển, độ chính xác có thể đạt tới 0,1%. Cơ sở của phương pháp là sự kết tủa định lượng của chất phân tích với một thuốc thử thích hợp. 9
Chì thường được kết tủa dưới dạng PbSO4, sau đó được sấy ở 700oC đưa kết tủa về dạng cân (PbSO4) rồi đem cân xác định khối lượng. Phương pháp này không đòi hỏi dụng cụ đắt tiền nhưng quá trình phân tích lâu, nhiều giai đoạn phức tạp đặc biệt khi phân tích lượng vết các chất. Vì vậy, phương pháp này không được dùng phổ biến trong thực tế để xác định lượng vết các chất mà chỉ dùng trong phân tích hàm lượng lớn. 1.3.1.2 Phương pháp phân tích thể tích Phân tích thể tích là phương pháp phân tích định lượng dựa trên thể tích dung dịch chuẩn (đã biết chính xác nồng độ) cần dùng để phản ứng vừa đủ với chất cần xác định có trong dung dịch phân tích. Đây là phương pháp hóa học dùng để xác định nhanh, đơn giản tuy nhiên không cho phép xác định lượng vết các nguyên tố. Với Chì, ta có thể dùng các phép chuẩn độ như chuẩn độ phức chất, chuẩn độ ôxi hoá- khử, với các chỉ thị khác nhau. Đối với Chì, ta có thể chuẩn độ trực tiếp bằng EDTA hay chuẩn độ ngược bằng Zn2+ hoặc chuẩn độ thay thế với ZnY2-, chỉ thị ETOO. 1.3.2 Các phương pháp phân tích công cụ 1.3.2.1 Các phương pháp điện hoá + Phương pháp cực phổ Nguyên tắc: Người ta thay đổi liên tục và tuyến tính điện áp vào 2 cực để khử các ion kim loại, do mỗi kim loại có thế khử khác nhau. Trong đó người ta dùng điện cực Hg là điện cực làm việc và một điện cực có thế không đổi làm điện cực so sánh. Đường thu được là đường phụ thuộc cường độ dòng vào thế áp vào gọi là đường Von- Ampe hay sóng cực phổ. Sóng này có dạng bậc thang và dựa vào chiều cao của sóng có thể định lượng được ion kim loại cần xác định trong dung dịch. Vì dòng giới hạn Igh ở các điều kiện xác định tỉ lệ thuận với nồng độ ion trong dung dịch ghi cực phổ theo phương trình: I = k.C 10
Phương pháp này có khá nhiều ưu điểm: Nó cho phép xác định cả chất vô cơ và hữu cơ với nồng độ 10-5 - 10-6 M tuỳ thuộc vào cường độ và độ lặp lại của dòng dư. Sai số của phương pháp thường là 2-3% với nồng độ 10-3 - 10-4 M, là 5% với nồng độ 10-5 M (ở điều kiện nhiệt độ không đổi). Tuy nhiên, phương pháp này cũng có những hạn chế như ảnh hưởng của dòng tụ điện, dòng cực đại, của ôxi hòa tan, bề mặt điện cực... Để loại trừ các ảnh hưởng và làm tăng độ nhạy thì hiện nay đã có các phương pháp cực phổ hiện đại: cực phổ xung vi phân (DDP), cực phổ sóng vuông (SQWP)... chúng cho phép xác định nhiều lượng vết các nguyên tố. Các tác giả Từ Văn Mạc, Trần Thị Sáu đã sử dụng phương pháp cực phổ xung vi phân xoay chiều để xác định lượng vết các kim loại Cd, Cu, Pb trong bia ở khu vực Hà Nội cho độ nhạy cao tới 1ppb[14]. + Phương pháp Von-Ampe hoà tan Về bản chất, phương pháp Von-Ampe hoà tan cũng giống như phương pháp cực phổ là đều dựa trên độ lớn của cường độ dòng để xác định nồng độ các chất trong dung dịch. Nguyên tắc gồm 2 bước: - Điện phân làm giàu chất cần phân tích lên trên bề mặt điện cực làm việc trong một khoảng thời gian và ở thế điện cực xác định. - Hoà tan kết tủa đã được làm giàu bằng cách phân cực ngược, đo và ghi dòng hoà tan từ điện cực chỉ thị. Các tác giả Lê Lan Anh, Vũ Đức Lợi…dùng phương pháp Von-Ampe hoà tan trên điện cực màng Hg, giọt Hg treo đã xác dịnh hàm lượng Pb trong tóc, trong nước tiểu của người nhằm chuẩn đoán lâm sàng[2]. 1.3.2.2 Các phương pháp quang phổ + Phương pháp phổ hấp thụ phân tử (UV-VIS) [7] Ở điều kiện bình thường các phân tử, nhóm phân tử của các chất bền vững và nghèo năng lượng gọi là trạng thái cơ bản. Khi có một chùm sáng với năng lượng phù 11