Luận văn Thạc sĩ Khoa học vật chất: Xác định đồng thời hàm lượng vết antimon và đồng trong mẫu nước xung quanh khu vực Núi Pháo - Đại Từ - Thái Nguyên bằng phương pháp Von - ampe hòa tan

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:67

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung của Luận văn là nghiên cứu các điều kiện tối ưu cho phép xác định đồng lượng vết Sb(III) và Cu(II) bằng phương pháp Von - Ampe hòa tan. Đánh giá độ đúng, độ chụm, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp thông qua mẫu chuẩn. Xác định hàm lượng Sb và Cu trong một số mẫu nước xung quanh khu vực Núi Pháo - Đại Từ - Thái Nguyên. 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 vật chất: Xác định đồng thời hàm lượng vết antimon và đồng trong mẫu nước xung quanh khu vực Núi Pháo - Đại Từ - Thái Nguyên bằng phương pháp Von - ampe hòa tan

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ––––––––––––––––––––––– SENGALOUN KHAMSING XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI HÀM LƯỢNG VẾT ANTIMON VÀ ĐỒNG TRONG MẪU NƯỚC XUNG QUANH KHU VỰC NÚI PHÁO - ĐẠI TỪ - THÁI NGUYÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON - AMPE HÒA TAN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT THÁI NGUYÊN - 2017
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ––––––––––––––––––––––– SENGALOUN KHAMSING XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI HÀM LƯỢNG VẾT ANTIMON VÀ ĐỒNG TRONG MẪU NƯỚC XUNG QUANH KHU VỰC NÚI PHÁO - ĐẠI TỪ - THÁI NGUYÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON - AMPE HÒA TAN Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Người hướng dẫn khoa học: TS. Dương Thị Tú Anh THÁI NGUYÊN - 2017
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đề tài: “Xác định đồng thời hàm lượng vết antimon và đồng trong mẫu nước xung quanh khu vực Núi Pháo - Đại Từ - Thái Nguyên bằng phương pháp Von - Ampe hòa tan” là do bản thân tôi thực hiện. Các số liệu, kết quả trong đề tài là trung thực. Nếu sai sự thật tôi xin chịu trách nhiệm. Thái Nguyên, tháng 4 năm 2017 Tác giả luận văn SENGALOUN KHAMSING i
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Cô giáo: TS. Dương Thị Tú Anh người đã tận tụy dành nhiều công sức, thời gian hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luận văn “Xác định đồng thời hàm lượng vết antimon và đồng trong mẫu nước xung quanh khu vực Núi Pháo - Đại Từ - Thái Nguyên bằng phương pháp Von-ampe hòa tan”. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, tạo điều kiện của các Thầy Cô giáo trong khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên; sự ủng hộ và giúp đỡ nhiệt tình của các anh chị và các bạn trong quá trình thực hiện luận văn. Do thời gian có hạn và các yếu tố khách quan khác, bản luận văn của em sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các Thầy Cô và các bạn để luận văn được hoàn thiện hơn. Thái Nguyên, tháng 4 năm 2017 Học viên SengaLoun KHAMSING ii
MỤC LỤC Trang Lời cam đoan ........................................................................................................ i Lời cảm ơn ........................................................................................................... ii Mục lục ............................................................................................................... iii Một số kí hiệu và viết tắt .................................................................................... iv Danh mục các bảng.............................................................................................. v Danh mục các hình ............................................................................................. vi MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1 Chương 1: TỔNG QUAN.................................................................................. 3 1.1. Giới thiệu nguyên tố đồng ............................................................................ 3 1.1.1. Vị trí và một số đặc điểm của nguyên tố đồng .......................................... 3 1.1.2. Đồng trong tự nhiên ................................................................................... 3 1.1.3. Công dụng và độc tính của đồng ............................................................... 4 1.2. Giới thiệu về nguyên tố antimon .................................................................. 4 1.2.1. Vị trí và một số đặc điểm của antimon ...................................................... 4 1.2.2. Độc tính của antimon ................................................................................. 5 1.3. Giới thiệu phương pháp Von - Ampe hoà tan .............................................. 6 1.3.1. Nguyên tắc phương pháp von - Ampe hòa tan .......................................... 6 1.3.2. Ưu điểm của phương pháp Von-Ampe hòa tan......................................... 9 1.3.3. Nhược điểm của phương pháp Von - Ampe hòa tan ............................... 10 1.3.4. Các hướng ứng dụng và phát triển của phân tích Von-Ampe hoà tan .... 11 1.4. Tổng quan các nghiên cứu về đồng và antimon ở trong nước và trên thế giới ....................................................................................................... 11 1.4.1. Các nghiên cứu về đồng và antimon trong nước ..................................... 11 1.4.2. Các nghiên cứu về đồng và antimon trên thế giới ................................... 13 iii
Chương 2: THỰC NGHIỆM - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.............. 17 2.1. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất...................................................................... 17 2.1.1. Thiết bị, dụng cụ ...................................................................................... 17 2.1.2. Hóa chất ................................................................................................... 17 2.2. Nội dung - phương pháp nghiên cứu .......................................................... 18 2.2.1. Nghiên cứu lựa chọn các điều kiện tối ưu cho phép xác định đồng thời Sb(III) và Cu(II) bằng phương pháp Von-Ampe hoà tan .......................... 18 2.2.2. Đánh giá độ đúng, độ chụm của phép đo và giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của phương pháp ...................................................................... 21 2.3. Phân tích mẫu thực ..................................................................................... 24 2.3.1. Lấy, bảo quản và xử lý mẫu .................................................................... 24 2.4. Xử lý kết quả thực nghiệm ......................................................................... 25 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 26 3.1. Nghiên cứu điều kiện tối ưu xác định đồng thời Sb(III) và Cu(II) bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan anot (ASV) ................................................... 26 3.1.1. Nghiên cứu lựa chọn chất điện li nền ...................................................... 26 3.1.2. Thí nghiệm trắng ..................................................................................... 27 3.1.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH ................................................................ 28 3.1.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của thế điện phân ............................................... 30 3.1.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian điện phân ...................................... 32 3.1.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian sục khí .......................................... 34 3.1.7. Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ khuấy dung dịch ............................... 36 3.1.8. Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ quét thế ............................................. 38 3.2. Đánh giá độ đúng, độ chụm của phép đo, ảnh hưởng qua lại giữa Sb(III) và Cu(II), giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của phương pháp .................. 40 3.2.1. Đánh giá độ đúng của phép đo ................................................................ 40 3.2.2. Đánh giá độ chụm của phép đo ............................................................... 41 3.2.3. Giới hạn phát hiện (Limit of Detection - LOD) ...................................... 43 iv
3.2.4. Giới hạn định lượng (Limit Of Quantity - LOQ) .................................... 44 3.3. Xác định hàm lượng Sb và Cu trong một số mẫu nước khu vực Núi pháo - Đại Từ - Thái Nguyên ............................................................................ 44 3.3.1. Vị trí lấy mẫu ........................................................................................... 44 3.3.2. Lấy mẫu và xử lý mẫu ............................................................................. 48 3.3.3. Kết quả phân tích ..................................................................................... 49 KẾT LUẬN....................................................................................................... 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 54 v
MỘT SỐ KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký STT Tiếng Việt Tiếng Anh hiệu 1 Ip Dòng pic Peak Current 2 CSV Von-ampe hòa tan catot Catthodic stripping voltammetry 3 ASV Von-ampe hòa tan anot Anodic stripping voltametry 4 Eđp Thế điện phân làm giàu Deposition potential 5 Ep Thế đỉnh pic Peak potential 6 LOD Giới hạn phát hiện Limit of detection 7 DP Xung vi phân Differential pulse 8 LOQ Giới hạn định lượng Limit of quantity 9 ĐKTN Điều kiện thí nghiệm Experimental contitions 10 tđp Thời gian điện phân Diposition time 11 ppb Nồng độ phầ n tỷ Part per billion 12 ppm Nồng độ phầ n triêụ Part per million iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1. Một số hằng số vật lí của đồng ........................................................... 3 Bảng 1.2. Một số hằng số vật lí của antimon ...................................................... 5 Bảng 3.1. Các giá trị Ip của Sb(III) và Cu(II) tương ứng với pH khác nhau .... 29 Bảng 3.2. Giá trị Ip của Sb(III) và Cu(II) ở các giá trị thế điện phân (Eđp) khác nhau ........................................................................................... 31 Bảng 3.3. Các giá trị Ip của Sb(III) và Cu(II) ở các thời gian điện phân làm giàu khác nhau ................................................................................... 33 Bảng 3.4. Các giá trị Ip của Sb(III) và Cu(II) tương ứng với thời gian sục khí (tsk) khác nhau.............................................................................. 35 Bảng 3.5. Các giá trị Ip của Sb(III) và Cu(II) ở các giá trị tốc độ khuấy dung dịch khác nhau ................................................................................... 37 Bảng 3.6. Các giá trị Ip của Sb(III) và Cu(II) ở các giá trị tốc độ quét thế khác nhau ........................................................................................... 39 Bảng 3.7. Các điều kiện thí nghiệm thích hợp cho phép ghi đo xác định đồng thời Sb (III) và Cu(II) ............................................................... 40 Bảng 3.8. Kết quả phân tích xác định đồng thời Sb(III) và Cu(II) trong mẫu dung dịch chuẩn................................................................................. 41 Bảng 3.9. Các giá trị Ip của Sb(III) và Cu(II) trong 10 lần đo lặp lại ................ 43 Bảng 3.10. Địa điểm, thời gian lấy mẫu và ký hiệu mẫu ................................. 45 Bảng 3.11. Hàm lượng đồng và antimon trong một số mẫu nước khu vực Núi pháo - Đại Từ - Thái Nguyên ..................................................... 49 v
DANH CÁC MỤC HÌNH Trang Hình 3.1. Đường ASV của Sb(III) và Cu(II) trong các nền đệm khác nhau ..... 26 Hình 3.2. Phổ đồ Von-Ampe hoà tan anot của mẫu trắng ................................ 27 Hình 3.3. Các đường ASV của Sb(III) và Cu(II) trong dung dịch các giá trị pH khác nhau ................................................................................ 28 Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Ip của Sb(III) và Cu(II) vào giá trị pH dung dịch ................................................................................. 29 Hình 3.5. Các đường ASV của Sb(III) và Cu(II) ở các thế điện phân làm giàu khác nhau ................................................................................... 30 Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn Sự phụ thuộc Ip của Sb(III) và Cu(II) vào thế điện phân làm giàu ............................................................................ 31 Hình 3.7. Các đường ASV của Sb(III) và Cu(II) ở các thời gian điện phân làm giàu khác nhau ............................................................................ 32 Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn Sự phụ thuộc Ip của Sb(III) và Cu(II) vào thời gian điện phân ................................................................................... 33 Hình 3.9. Các đường ASV của Sb(III) và Cu(II) ở các thời gian sục khí khác nhau ........................................................................................... 34 Hình 3.10. Sự phụ thuộc Ip của Sb(III) và Cu(II) vào thời gian sục khí ........... 35 Hình 3.11. Các đường ASV khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy dung dịch đến dòng đỉnh hòa tan Ip của Sb(III) và Cu(II) ................................. 36 Hình 3.12. Sự phụ thuộc Ip của Sb(III) và Cu(II) vào tốc độ khuấy dung dịch ....... 37 Hình 3.13. Các đường ASV khảo sát ảnh hưởng tốc độ quét thế đến dòng đỉnh hòa tan Ip của Sb(III) và Cu(II) ................................................. 38 Hình 3.14. Sự phụ thuộc Ip của Sb(III) và Cu(II) vào tốc độ quét thế .............. 39 Hình 3.15. Các đường Von-Ampe hòa tan của Sb(III) và Cu(II) trong mẫu dung dịch chuẩn................................................................................. 41 Hình 3.16. Các đường ASV của Sb(III) và Cu(II) trong 10 lần đo lặp lại ........ 42 vi
Hình 3.17. Địa điểm lấy mẫu nước tại cầu suối Cát, xóm 4, xã Hà Thượng, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên ...................................................... 47 Hình 3.18. Địa điểm lấy mẫu nước tại khu vực nước thải thuộc Khu công nghiệp Núi Pháo, xóm 4, xã Hà Thượng, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên ............................................................................. 47 Hình 3.19. Hàm lượng Cu(II) trong một số mẫu nước khu vực Núi pháo - Đại Từ - Thái Nguyên ....................................................................... 50 Hình 3.20. Hàm lượng Sb(III) trong một số mẫu nước khu vực Núi pháo- Đại Từ - Thái Nguyên ....................................................................... 50 vii
MỞ ĐẦU Xã hội càng phát triển, vấn đề ô nhiễm môi trường càng được đặt lên hàng đầu, ô nhiễm môi trường từ nhiều nguồn khác nhau là mối nguy cơ đe dọa sự sống của muôn loài. Tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa, hiện đại hóa rất nhanh chóng ở các nước phát triển là nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng cho nước, đất và không khí. Sự nhiễm độc bởi các kim loại nặng nói chung cũng như antimon (Sb) và đồng (Cu) nói riêng góp phần không nhỏ trong việc gây ra những bệnh nan y và nguy hại đối với con người và động vật. Kết quả tham khảo các tài liệu, các luận chứng khoa học cho thấy Sb và đồng Cu là nguyên tố cần thiết cho cơ thể ở nồng độ thấp, tuy nhiên ở nồng độ cao chúng gây ra các vấn đề về tim mạch, tiêu hóa, thận,… và có thể dẫn đến tử vong; Sb và Cu là những nguyên tố có tính độc cao với con người và động vật, chúng là mầm mống có thể gây ra các bệnh ung thư, bệnh về xương… Trong những năm gần đây Thái Nguyên thực hiện dự án khai thác khoáng sản khu Núi Pháo thuộc huyện Đại Từ. Trải qua hơn 10 năm tồn tại và hoạt động, dự án đã góp phần rất lớn vào sự phát triển của nhà máy khai thác chế biến khoáng sản Núi Pháo nói riêng và sự phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Thái Nguyên nói chung. Bên cạnh những hiệu quả tích cực thì đồng thời nó cũng làm phát sinh rất nhiều tác động đến môi trường. Trong đó ô nhiễm do hoạt động khai thác và chế biến khoáng sản là một trong những vấn đề nóng hổi nhất. Sự hoạt động của nhà máy khai thác và chế biến quặng đa kim Núi Pháo có ảnh hưởng như thế nào đến môi trường, đặc biệt là môi trường nước đã và đang là vấn đề cần được quan tâm. Chính vì vậy, việc xác định và kiểm soát được hàm lượng vết các kim loại nặng nói chung, Sb và Cu nói riêng là việc làm rất cần thiết và cấp bách. 1
Trên thực tế để có thể định lượng Sb và Cu bằng các phương pháp phân tích khác nhau, như: quang phổ hấp thụ ngyên tử (AAS), quang phổ phát xạ nguyên tử (AES), khối phổ - plasma cảm ứng cao tần (ICP-MS), Von - Ampe hòa tan... Trong đó phương pháp Von - Ampe hòa tan là phương pháp có độ chính xác, độ nhạy, độ chọn lọc cao, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng thấp, đặc biệt có thể xác định đồng thời hàm lượng vết các kim loại khác nhau trong cùng mẫu phân tích. Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi lựa chọn và thực hiện đề tài: “Xác định đồng thời hàm lượng vết antimon và đồng trong mẫu nước xung quanh khu vực Núi Pháo - Đại Từ - Thái Nguyên bằng phương pháp Von - ampe hòa tan”. Trong luận văn này chúng tôi tập trung nghiên cứu các nội dung sau: 1. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu cho phép xác định đồng lượng vết Sb(III) và Cu(II) bằng phương pháp Von - Ampe hòa tan, cụ thể: - Nghiên cứu lựa chọn chất điện li làm nền. - Nghiên cứu lựa chọn pH tối ưu. - Nghiên cứu lựa chọn thời gian sục khí. - Nghiên cứu lựa chọn thời gian điện phân làm giàu. - Nghiên cứu ảnh hưởng của thế điện phân làm giàu. - Nghiên cứu ảnh hưởng của kích cỡ giọt thủy ngân. - Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ khuấy dung dịch. 2. Đánh giá độ đúng, độ chụm, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp thông qua mẫu chuẩn. 3. Xác định hàm lượng Sb và Cu trong một số mẫu nước xung quanh khu vực Núi Pháo - Đại Từ - Thái Nguyên. 2
Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu nguyên tố đồng 1.1.1. Vị trí và một số đặc điểm của nguyên tố đồng Đồng là nguyên tố hóa học trong bảng hệ thống tuần hoàn có kí hiệu là Cu và số hiêụ nguyên tử bằng 29, thuộc nhóm IB. Đồng là kim loại nặng, mềm, có ánh kim, có độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao, có màu đỏ, dễ dát mỏng và dễ kéo sợi [9]. Bảng 1.1. Một số hằng số vật lí của đồng Số thứ tự 29 Khối lượng nguyên tử (đvC) 63,56 Bán kính nguyên tử (nm) 0,128 Độ âm điện 1,9 Khối lượng riêng (g/cm3) 8,94 I1 I2 I3 Năng lượng ion hóa (KJ.mol-1 ) 745,5 1957,9 3555 1.1.2. Đồng trong tự nhiên Đồng tương đối phổ biến trong tự nhiên. Trữ lượng ở trong vỏ trái đất của Cu là 0,003%. Nó có thể tồn tại ở trạng thái tự do. Tên La tinh (Cuprum) của đồng có lẽ xuất phát từ chữ Cuprus là tên của hòn đỏ Kipr, nơi ngày xưa người Cổ La Mã đã khai thác quặng đồng và chế tác đồ đồng [9]. Trong tự nhiên đồng có thể tìm thấy như là đồng tự nhiên hoặc trong dạng khoáng chất. Những khoáng vật chính của đồng là cancosin (Cu2S: 79,8% Cu), cuprit (Cu2O: 88,8% Cu), corelin (CuS: 66,5% Cu), cancoprit (CuFeS2: 34,57% Cu) và malachite (CuCO3.Cu(OH)2) [9]. 3
1.1.3. Công dụng và độc tính của đồng Đồng có một lượng nhỏ trong thực vật và động vật. Trong cơ thể người đồng có trong thành phần của một số protein, enzym và tập chung chủ yếu ở gan. Khi cơ thể bị nhiễm độc đồng có thể gây một số bệnh về thần kinh, gan, thận, lượng lớn hấp thụ qua đường tiêu hóa có thể gây tử vong. Đối với thực vật, đồng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây, thiếu đồng thì cây không phát triển được. Đồng là kim loại màu quan trọng đối với công nghiệp và kĩ thuật, khoảng trên 50% lượng đồng khai thác hàng năm được dùng sản xuất dây dẫn điện, trên 30% được dùng chế tạo hợp kim. Ngoài ra, do có khả năng dẫn nhiệt tốt và chịu ăn mòn, đồng kim loại còn được dùng chế tạo thiết bị trao đổi nhiệt, sinh hàn và chân không, chế tạo nồi hơi, ống dẫn dầu và dẫn nhiên liệu. Một số hợp chất của đồng được sử dụng làm chất màu trang trí mỹ thuật, chất liệu trừ nấm mốc và cả thuốc trừ sâu trong nông nghiệp. Đồng là nguyên tố vi lượng cần thiết trong cơ thể người, có nhiều vai trò sinh lí, nó tham gia vào quá trình tạo hồng cầu, bạch cầu và là thành phần của nhiều enzyme [1]. Đồng tham gia tạo sắc tố hô hấp hemoglobin. Các nghiên cứu y học cho thấy khi nồng độ đồng cao hơn mức cho phép một số người có dấu hiệu mắc bệnh do đồng lắng đọng trong gan, thận, não như bệnh về thần kinh schizophrenia. Ngược lại khi nồng độ đồng quá thấp, cơ thể phát triển không bình thường đặc biết với trẻ em. Mọi hợp chất của đồng đều là những chất độc, khoảng 30g CuSO4 có khả năng gây chết người. Nồng độ an toàn của Cu trong nước uống với con người dao động theo từng nguồn, khoảng 1,5-2 mg/L. Lượng Cu đi vào cơ thể con người theo đường thức ăn khoảng 2-4 mg/L [1]. 1.2. Giới thiệu về nguyên tố antimon 1.2.1. Vị trí và một số đặc điểm của antimon Antimon có số hiệu nguyên tử là 51, là một á kim, nằm ở nhóm VA, chu kì 5 trong hệ thống tuần hoàn. 4
Trong tự nhiên antimon không tồn tại ở dạng đơn chất mà tồn tại ở dạng hợp chất. Các khoáng chất phổ biến nhất của antimon là stibnite, tetrahedrite… Bảng 1.2. Một số hằng số vật lí của antimon Số thứ tự 51 Khối lượng nguyên tử (đvC) 121,76 Bán kính nguyên tử (nm) 0,14 Độ âm điện 2,05 Khối lượng riêng (g/cm3) 6,69 I1 I2 I3 Năng lượng ion hóa (KJ.mol-1 ) 834 1594,9 2440 Trong hầu hết các khoáng chất antimon kết hợp với lưu huỳnh để tạo ra sunfua antimon (Sb2S3). Dạng ổn định nhất của antimon là dạng á kim màu trắng-lam. Antimon có khoảng 20 đồng vị phóng xạ được biết đến và 4 dạng thù hình bền: Sb vàng, Sb đen, Sb kim loại, Sb nổ. Antimon ở dạng nguyên tố là một chất rắn kết tinh dễ nóng chảy, cứng màu trắng bạc dẫn điện, dẫn nhiệt kém và bay hơi ở nhiệt độ thấp [11]. Antimon là một nguyên tố á kim khá hoạt động vừa có tính kim loại vừa có tính phi kim. Antimon không phản ứng với oxi trong không khí ở nhiệt độ phòng, không phản ứng với nước lạnh hay hầu hết các axit lạnh và tan trong một số axit nóng và nước cường toan. Antimon không phản ứng với axit clohidric, axit flohidric, axit sunfuric loãng, kiềm, dung dịch ammoniac, nitơ, cacbon. Có phản ứng với axit có tính oxi hóa mạnh, nước cường thủy, chất oxi hóa điển hình halogen, canogen…Ở nhiệt độ cao có sự chuyển hóa giữa antimon ở thể rắn, lỏng và hơi [11]. 1.2.2. Độc tính của antimon Trong tự nhiên, antimon thường được tìm thấy ở hai dạng là Sb(III) và Sb(V) trong các mẫu môi trường, sinh học và địa hoá, trong đó Sb (III) có độc tính cao hơn Sb (V) 10 lần. Nếu tiếp xúc quá nhiều với Sb qua đường ăn uống 5
và hô hấp có thể gây ra tác hại sức khỏe ở người và động vật có vú khác [16]. Antimon đi vào cơ thể có thể qua nguồn nước, thực phẩm hoặc qua không khí theo đường hô hấp gây ảnh hưởng lớn đến sức khỏe lớn của con người. Antimon ở dạng vô cơ độc hại hơn antimon hữu cơ. Antimon xâm nhập vào cơ thể người qua đường hô hấp, khu trú ở các cơ quan của hệ hô hấp, hệ tim mạch, da và mắt. Khi nhiễm độc antimon ở mức độ thấp, chúng có thể gây kích ứng mắt và phổi, mất ngủ, đau đầu, hoa mắt, trầm cảm, kích ứng khí quản gây ho, kích ứng da gây ban ngứa. Với liều lượng lớn hơn chúng có thể gây đau bụng, tiêu chảy, nôn, loét dạ dày, gây xung huyết phổi, loạn nhịp tim, gây tổn thương gan, cơ tim với điện tâm đồ bất thường, gây giảm khả năng sinh sản ở nữ. Ở liều cao hơn, antimon và các hợp chất của nó có thể gây ra ung thư phổi, tim, gan, và tổn thương thận. Ở liều rất cao, chúng có thể gây tử vong [11], [18]. 1.3. Giới thiệu phương pháp Von - Ampe hoà tan 1.3.1. Nguyên tắc phương pháp von - Ampe hòa tan Phương pháp Von-Ampe hòa tan được tiến hành theo ba giai đoạn: Chất phân tích được làm giàu lên bề mặt điện cực. Trong quá trình làm giàu trước đây chỉ tách một phần chất xác định, do vậy để nhận được các kết quả phân tích có độ chính xác cao, không chỉ kiểm tra thế điện cực mà còn phải lặp lại cẩn thận kích thước của điện cực, thời gian điện phân và tốc độ khuấy trộn cả dung dịch phân tích và dung dịch chuẩn dùng để chuẩn hóa. Khi điện phân làm giàu, người ta chọn thế điện phân thích hợp và giữ không đổi trong suốt quá trình điện phân. Dung dịch được khuấy trộn trong suốt quá trình điện phân. Nếu dùng điện cực rắn đĩa quay thì cho cực quay với tốc độ không đổi. * Giai đoạn làm giàu Nếu dùng điện cực rắn tĩnh điện hoặc điện cực thủy ngân tĩnh thì dùng máy khuấy từ và cũng giữ tốc độ không đổi trong suốt quá trình điện phân. 6
Thời gian điện phân được chọn tùy thuộc vào nồng độ chất cần xác định trong dung dịch phân tích và kích thước của điện cực làm việc. Sau khi điện phân thường ngừng khuấy dung dịch (hoặc ngừng quay điện cực). Nếu dùng điện cực giọt thủy ngân tĩnh hoặc điện cực màng thủy ngân điều chế tại chỗ trên bề mặt điện cực đĩa thì cần có “thời gian nghỉ” tức là để yên hệ thống trong một khoảng thời gian ngắn để lượng kim loại phân bố đều trong hỗn hợp trên toàn điện cực. * Giai đoạn dừng Giai đoạn này ngắn thường từ 10s tới 60s. Dung dịch được ngừng khuấy hoặc nếu dùng điện cực quay thì ngừng quay. Thế điện phân vẫn được giữ nguyên, giai đoạn này cần thiết để kết tủa phân bố đều trên bề mặt điện cực. * Giai đoạn hòa tan Sau khi điện phân làm giàu ta tiến hành hòa tan kết tủa làm giàu trên điện cực bằng cách phân cực ngược và ghi đường Von-Ampe hòa tan. Nếu điện phân là quá trình khử chất phân tích ở thế điện phân (Eđp) không đổi thì khi hòa tan cho thế quét với tốc độ không đổi và đủ lớn từ gíá trị Eđp về phía các giá trị dương hơn. Khi đó, quá trình hòa tan là quá trình anot và phương pháp phân tích được gọi là Von - Ampe hòa tan anot (Anodic Stripping Voltammetry - ASV). Trường hợp ngược lại, nếu điện phân là quá trình oxi hóa chất phân tích để kết tủa nó lên bề mặt điện cực, thì quá trình phân cực hòa tan là quá trình catot (Cathodic Stripping Voltammetry - CSV) [1], [6]. Có 3 trường hợp hòa tan kết tủa đã được làm giàu trên điện cực làm việc thường gặp là: + Hòa tan kim loại đã kết tủa trên bề mặt điện cực rắn trơ. + Hòa tan kết tủa khó tan của các ion kim loại với thuốc thử được thêm vào dung dịch phân tích. + Hòa tan kết tủa khó tan được tạo thành bởi anion cần xác định với cation của chất làm điện cực. 7
Trong 3 trường hợp trên, trường hợp đầu là phổ biến nhất, phương pháp Von - Ampe hòa tan là phương pháp rất thích hợp để xác định lượng vết các kim loại. Các loại phản ứng được sử dụng để làm giàu chất phân tích lên bề mặt điện cực bao gồm những loại chính sau: * Làm giàu chất phân tích lên bề mặt điện cực dưới dạng kết tủa các kim loại: Giai đoạn hòa tan: Quét thế anot. Quá trình anot M(Hg) Mn+  Hg + ne Quá trình catot Hoặc M0 Mn+ + ne Như vậy trong trường hợp này áp dụng phương pháp Von-Ampe hòa tan anot. Trong phương pháp Von-Ampe hòa tan anot để chọn thế điện phân làm giàu (Eđp) người ta dựa vào phương trình Nenrst: 0,0592 [Oxh] Ở 25ºC: EOxh = E0Oxh + lg K K n [K] hoặc dựa vào giá trị thế bán sóng E1/2 trên sóng cực phổ của chất phân tích. Ở đây Eđp được chọn phải âm hơn với E1/2. * Làm giàu chất phân tích trên bề mặt điện cực dưới dạng hợp chất khó tan hoặc hợp chất với ion kim loại dùng làm điện cực hay một ion có trong dung dịch. Phương pháp này áp dụng cho cả cation và anion. Trong phương pháp này Eđp được chọn phải dương hơn so với E1/2, nếu phân tích kim loại mà hợp chất của nó với một thuốc thử nào đó có thể kết tủa trên bề mặt điện cực làm việc, chẳng hạn như điện cực rắn trơ thì các phản ứng xảy ra như sau: + Giai đoạn làm giàu : Eđp = const Quá trình anot Mn+  (nm) R MRn+m + me 8
+ Giai đoạn hòa tan: Quét thế catot Quá trình catot MRn+m  me Mn+  (nm) R (R có thể là chất hữu cơ hoặc OH- ) Phương pháp Von - Ampe hòa tan catot còn cho phép xác định các chất hữu cơ hoặc anion tạo được kết tủa với Hg22+ hoặc Hg2+ khi sử dụng điện cực làm việc là điện cực giọt thủy ngân treo (HMDE). Các phản ứng xảy ra như sau: + Giai đoạn làm giàu: Eđp = const Quá trình anot pHg (HMDE)  qX pHg (HMDE) + ne + Giai đoạn hòa tan: Quét thế catot Quá trình catot Hgp Xq (HMDE)  ne pHg (HMDE)  qX (X có thể là hợp chất hữu cơ hoặc ion vô cơ như S2-, PO43-). Trong phương pháp Von-Ampe hòa tan đường Von-Ampe hòa tan có dạng pic. Thế đỉnh pic Ep và dòng đỉnh hòa tan Ip phụ thuộc vào các yếu tố như: Nền điện li, pH, chất tạo phức, bản chất điện cực làm việc, kỹ thuật ghi đường Von-Ampe hòa tan... Trong những điều kiện xác định, có thể dựa vào thế đỉnh pic Ep để phân tích định tính và dòng đỉnh hòa tan để định lượng các chất vì Ip tỉ lệ thuận với nồng độ chất phân tích trong dung dịch theo phương trình: Ip = k.C Trong đó: k là hệ số tỉ lệ; C là nồng độ (mol/L) chất phân tích. Như vậy, qua việc ghi đo dòng đỉnh hòa tan Ip, dựa vào sự phụ thuộc giữa dòng đỉnh hòa tan Ip và nồng độ chất phân tích C ta có thể xác định được hàm lượng chất phân tích có trong mẫu nghiên cứu [1], [6], [8]. 1.3.2. Ưu điểm của phương pháp Von-Ampe hòa tan So với các phương pháp phân tích vết khác, phương pháp Von-Ampe hòa tan có các ưu điểm sau: 9