intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Xác định lượng nhỏ thủy ngân trong một số mẫu địa chất bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:61

Thêm vào BST
Báo xấu
25
lượt xem 3
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu các căn cứ khoa học, xác lập những điều kiện tối ưu xây dựng qui trình phân tích xác định hàm lượng thủy ngân bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử hóa hơi lạnh (Cold vapour absorption atomic measure - CVAAS)với thiết bị chuyên dụng MVU – 1A theo máy Shimadzu AA.6501S, trên cơ sở đó tiến hành phân tích một số mẫu thực tế (mẫu quặng) để đánh giá tính khoa học của phương pháp.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Xác định lượng nhỏ thủy ngân trong một số mẫu địa chất bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

  1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ----------------------- Nguyễn Văn Toán XÁC ĐỊNH LƢỢNG NHỎ THỦY NGÂN TRONG MỘT SỐ MẪU ĐỊA CHẤT BẰNG PHƢƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2015
  2. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ----------------------- Nguyễn Văn Toán XÁC ĐỊNH LƢỢNG NHỎ THỦY NGÂN TRONG MỘT SỐ MẪU ĐỊA CHẤT BẰNG PHƢƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ Chuyên ngành : Hóa Phân Tích Mã số : 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. TS. Nguyễn Xuân Trung Hà Nội - 2015
  3. NGUYÔN V¡N TO¸N KHÓA LUËN TèT NGHIÖP 2015 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Xuân Trung đã giao đế tài tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện cho em hoàn thành khóa luận này. Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới anh chị em phòng Hóa Kim Loại Trung Tâm Phân Tích Thí Nghiệm đã tạo điều kiện cho em trong quá trình học tập và nghiên cứu. Cuối cùng em xin gửi lời biết ơn tới gia đình, các anh chị, bạn bè, các em sinh viên chuyên ngành hóa phân tích đã động viên giúp đỡ em rất nhiều trong suốt thời gian qua. Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày 13 tháng 07 năm 2015 Học viên cao học Nguyễn Văn Toán KHOA HÓA HỌC ĐHKHTN – ĐHQGHN
  4. NGUYÔN V¡N TO¸N KHÓA LUËN TèT NGHIÖP 2015 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG SỐ DANH MỤC HÌNH VẼ KÍ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 Chƣơng 1: TỔNG QUAN .........................................................................................3 1.1. Giới thiệu chung về thủy ngân (Hg) .................................................................3 1.1.1. Các tính chất hóa lý chủ yếu của Hg .................................................................3 1.1.2. Độc tính và nguồn phát thải của Hg ..................................................................4 1.1.2.1. Độc tính của Hg .............................................................................................4 1.1.2.2. Nguồn phát thải của Hg .................................................................................5 1.2. Các phƣơng pháp xác định lƣợng vết thủy ngân ............................................5 1.2.1. Các phương pháp phân tích điện hóa ................................................................5 1.2.1.1. Phương pháp đo điện thế dựa trên điện cực chọn lọc ion (ISE) ....................5 1.2.1.2. Phương pháp vôn – ampe hòa tan ..................................................................7 1.2.2. Phương pháp sắc ký ..........................................................................................8 1.2.2.1. Phương pháp sắc ký khí .................................................................................8 1.2.2.2. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) ..........................................9 1.2.3. Các phương pháp phân tích quang phổ ...........................................................11 1.2.3.1. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ...........................................................11 1.2.3.2. Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV – VIS ..............................................12 1.2.4. Phương pháp động học xúc tác .......................................................................13 1.2.5. Phương pháp kích hoạt notron ........................................................................14 CHƢƠNG 2 : THỰC NGHIỆM ............................................................................15 2.1. Mục tiêu và phƣơng pháp nghiên cứu ...........................................................15 2.1.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu ....................................................................15 2.1.2. Đối tượng nghiên cứu .....................................................................................15 KHOA HÓA HỌC ĐHKHTN – ĐHQGHN
  5. NGUYÔN V¡N TO¸N KHÓA LUËN TèT NGHIÖP 2015 2.1.3. Nguyên tắc của phương pháp xác định thủy ngân bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử - kỹ thuật hóa hơi lạnh .........................................................16 2.2. Hóa chất và thiết bị ..........................................................................................18 2.2.1. Thiết bị và dụng cụ ..........................................................................................18 2.2.2. Hóa chất ..........................................................................................................20 2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu ...............................................................................21 CHƢƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................22 3.1. Tối ƣu hóa điều kiện xác định thủy ngân bằng phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử hóa hơi lạnh (CV – AAS) .......................................................22 3.1.1. Chọn vạch đo phổ............................................................................................22 3.1.2. Khảo sát độ rộng khe đo .................................................................................22 3.1.3. Khảo sát cường độ dòng đèn ...........................................................................23 3.2. Ảnh hƣởng của loại chất khử SnCl2 ..............................................................25 3.3. Ảnh hƣởng của bản chất và nồng độ axit ......................................................26 3.4. Ảnh hƣởng chiều dài bình phản ứng ..............................................................27 3.5. Ảnh hƣởng của một số kim loại và phƣơng pháp loại trừ ...........................27 3.5.1. Ảnh hưởng của Au,Ag,Cu,Fe trong dung dịch mẫu .......................................27 3.5.2. Khả năng loại trừ ảnh hưởng của Au, Ag và Cu bằng cách đốt mẫu .............29 3.6. Ảnh hƣởng của hơi nƣớc tới quá trình đo phổ ..............................................30 3.7. Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đƣờng chuẩn xác định Hg2+ ......32 3.7.1. Kiểm tra sự sai khác có nghĩa giữa hệ số a và giá trị 0 ...................................34 3.7.2. Kiểm tra sự sai khác giữa b với b‟ ..................................................................35 3.8. Xác định giá trị giới hạn phát hiện(LOD) và giới hạn định lƣợng(LOQ) 3.8.1. Giới hạn phát hiện (LOD) ...............................................................................36 3.8.2. Giới hạn định lượng (LOQ) ............................................................................37 3.9. Khảo sát giai đoạn phân hủy mẫu ..................................................................38 3.9.1. Khảo sát quá trình hòa tan mẫu bằng các loại axit .........................................38 3.9.2. Khảo sát ảnh hưởng của các hợp chất sunfua và các chất hữu cơ có trong mẫu .... 39 3.10. Ảnh hƣởng thể tích mẫu ................................................................................41 KHOA HÓA HỌC ĐHKHTN – ĐHQGHN
  6. NGUYÔN V¡N TO¸N KHÓA LUËN TèT NGHIÖP 2015 3.11. Đánh giá độ chính xác của thiết bị đo ..........................................................42 3.12. Quy trình phá mẫu .........................................................................................43 3.13. Đánh giá độ lặp lại của phƣơng pháp xử lý mẫu ....................................... 44 3.14. Đánh giá hiệu suất thu hồi của phƣơng pháp ............................................. 45 3.15. Ứng dụng phân tích một số mẫu địa chất thực tế .......................................46 3.15.1. Mẫu quặng barit ............................................................................................46 3.15.2. Mẫu quặng Asen ...........................................................................................47 KẾT LUẬN ..............................................................................................................49 TÀI LIỆU THAM KHẢO KHOA HÓA HỌC ĐHKHTN – ĐHQGHN
  7. NGUYÔN V¡N TO¸N KHÓA LUËN TèT NGHIÖP 2015 DANH MỤC BẢNG SỐ Bảng 1.1: Các đặc trưng của biosensor dựa trên sự kìm hãm thủy ngân đối với ureaza ..........................................................................................................................7 Bảng 3.1: Các vạch phổ của thủy ngân .....................................................................22 Bảng 3.2: Độ hấp thụ quang ở các khe sáng khác nhau ............................................23 Bảng 3.3: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang A vào cường độ dòng của đèn ........24 catốt rỗng ...................................................................................................................24 Bảng 3.4: Các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử của thủy ngân ...........................24 Bảng 3.5: Ảnh hưởng của lượng chất khử SnCl2 ......................................................25 Bảng 3.6: Ảnh hưởng của các loại axit tới phổ hấp thụ nguyên tử của Hg ..............26 Bảng 3.7: Ảnh hưởng của Au, Ag, Cu, Fe trong các dung dịch tới việc xác định Hg ..... 28 Bảng 3.8: Khả năng loại trừ ảnh hưởng của Au, Ag, Cu bằng phương pháp đốt mẫu ....29 Bảng 3.9: Ảnh hưởng của hơi nước ..........................................................................31 Bảng 3.10: Kết quả sự phụ thuộc của Abs vào nồng độ Hg2+ ..................................32 Bảng 3.11: Bảng giá trị hệ số b‟ phương trình ∆y = b‟x ...........................................34 Bảng 3.12: Bảng giá trị phương sai phương trình hồi quy tuyến tính ......................35 Bảng 3.13: Khả năng hòa tan Hg bằng HNO3 ..........................................................39 Bảng 3.14: Ảnh hưởng của S và chất hữu cơ ............................................................40 Bảng 3.15: Ảnh hưởng của thể tích dung dịch mẫu ..................................................41 Bảng 3.16: Hàm lượng thuỷ ngân được đo lặp lại ở 3 nồng độ khác nhau ..............42 Bảng 3.17: Kết quả đánh giá độ lặp lại của phương pháp xác định Hg2+ .................43 Bảng 3.18: Độ lặp lại của phương pháp xử lý mẫu ..................................................45 Bảng 3.19: Độ thu hồi ...............................................................................................46 Bảng 3.20: Bảng kết quả hàm lượng Hg tìm được trong mẫu Barit .........................47 Bảng 3.21: Bảng kết quả hàm lượng Hg tìm được trong mẫu Asen .........................48 KHOA HÓA HỌC ĐHKHTN – ĐHQGHN
  8. NGUYÔN V¡N TO¸N KHÓA LUËN TèT NGHIÖP 2015 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1: Sơ đồ gia công mẫu quặng thủy ngân. ............................................ 16 Hình 2.2: Đo thủy ngân bằng hệ thống MVU - AAS sử dụng chất khử SnCl2 .. 17 Hình 2.3: Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Shimadzu AA – 6501S ........... 18 Hình 2.4: Ống thủy tinh để đốt thăng hoa thủy ngân ...................................... 19 Hình 3.1: Ảnh hưởng của lượng chất khử SnCl2 ............................................ 25 Hình 3.2: Ảnh hưởng của các loại axit tới phổ hấp thụ nguyên tử của Hg .... 26 Hình 3.3: Ảnh hưởng của Au, Ag, Cu, Fe trong các dung dịch tới việc xác định Hg ............................................................................................................ 28 Hình 3.4: Ảnh hưởng của hơi nước................................................................. 31 Hình 3.5: Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính xác định Hg2+ ........................ 32 Hình 3.6: Đường chuẩn xác định Hg2+............................................................ 33 Hình 3.7: Ảnh hưởng của thể tích dung dịch phản ứng .................................. 42 KHOA HÓA HỌC ĐHKHTN – ĐHQGHN
  9. NGUYÔN V¡N TO¸N KHÓA LUËN TèT NGHIÖP 2015 KÍ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT Abs ( Absorption ): Độ hấp thụ CV – AAS ( Cold Vapour – Atomatic Absorption Spectrometry ): Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử hóa hơi lạnh LOD ( Limit of Detection ): Giới hạn phát hiện LOQ ( Limit of Quanlity ): Giới hạn định lượng CVU ( Cold Vapour Unit ): Hệ thống hóa hơi lạnh KHOA HÓA HỌC ĐHKHTN – ĐHQGHN
  10. NGUYÔN V¡N TO¸N KHÓA LUËN TèT NGHIÖP 2015 MỞ ĐẦU Thuỷ ngân (Hg) là nguyên tố hóa học được phát hiện từ rất sớm và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, nhiều nghành công nghiệp như khai thác vàng, kĩ thuật điện tử, sản xuất xút bằng phương pháp điện phân với điện cực thủy ngân, sản xuất giấy , sản xuất nhiệt kế …Tuy nhiên thủy ngân và các hợp chất của nó có độc tính cao với con người và môi trường nên những năm gân đây việc sử dụng thủy ngân đã được hạn chế. Trên thế giới đã có nhiều trường hợp nhiễm độc thuỷ ngân xảy ra ở quy mô lớn . Đã có 2955 người nhiễm độc thủy ngân trong đo 45 người chết vi ăn phải cá nhiễm thủy ngân tại vịnh Minamata trong thảm họa xảy ra vào năm 1953 – 1960 tại thành phố M inamata t nh Kumamoto Nhật Bản . Những khuyết tật về gen đã được quan sát thấy ở trẻ em sơ sinh mà mẹ của chúng ăn hải sản được khai thác từ vịnh Minamata. Trong cá của vịnh người ta phát hiện thấy có chứa từ 27-102 ppm thuỷ ngân dưới dạng metyl thuỷ ngân, nguồn thuỷ ngân này được thải ra từ nhà máy hoá chất Chisso của thành phố .Tiếp đó năm 1972 tại Irac đã có 459 nông dân bị chết sau khi ăn phải lúa mạch nhiễm độc thuỷ ngân do thuốc trừ sâu. Bệnh Minamata và những bệnh tương tự do bị nhiễm độc thuỷ ngân, cũng xảy ra ở Trung Quốc, Canada, lưu vực sông Mekong hay ở sông, hồ vùng Amazon và Tanzania,… Tại Việt Nam, nguồn thủy ngân thải vào môi trường từ các nhà máy nhiệt điện, các khu công nghiệp và các hoạt động khai thác vàng trái phép... đã và đang gây ra tình trạng ô nhiêm thủy ngân trong môi trường, đặc biệt là môi trường nước. Thực tế đã ghi nhận nhiều trường hợp nhiễm độc thủy ngân , chủ yếu xảy ra tại các vùng khai thác vàng sử dụng công nghệ tạo hỗn hống với thủy ngân. Độc tính của thuỷ ngân phụ thuộc rất nhiều vào dạng hoá học của nó. Nhìn chung, thuỷ ngân ở dạng hợp chất hữu hữu cơ độc hơn thuỷ ngân vô cơ. Thuỷ ngân nguyên tố và thuỷ ngân sunfua là dạng ít độc nhất. Dạng độc nhất của thuỷ ngân là metyl thuỷ ngân, dạng này được tích luỹ trong tế bào cá và động vật. KHOA HÓA HỌC 1 ĐHKHTN – ĐHQGHN
  11. NGUYÔN V¡N TO¸N KHÓA LUËN TèT NGHIÖP 2015 Thuỷ ngân (Hg) là nguyên tố rất độc hại đối với cơ thể con người và môi trường. Có nhiều phương pháp phân tích hiện đại xác định hàm lượng kim loại này trong các mẫu địa chất và môi trường. Rất cần thiết có được phương pháp phân tích hợp lý đủ nhanh nhậy và chọn lọc để xác định thủy ngân trong các mẫu địa chất là nơi có mặt rất nhiều các nguyên tố cản trở với các nồng độ khác nhau nhằm phục vụ cho phân tích đại trà trong địa chất khoáng sản. Để đáp ứng yêu cầu nghiên cứu địa chất, chúng tôi thực hiện luận án với đề tài: “XÁC ĐỊNH LƢỢNG NHỎ THỦY NGÂN TRONG MỘT SỐ MẪU ĐỊA CHẤT BẰNG PHƢƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ” Mục tiêu của luận án là nghiên cứu các căn cứ khoa học, xác lập những điều kiện tối ưu xây dựng qui trình phân tích xác định hàm lượng thủy ngân bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử hóa hơi lạnh (Cold vapour absorption atomic measure - CVAAS)với thiết bị chuyên dụng MVU – 1A theo máy Shimadzu AA.6501S, trên cơ sở đó tiến hành phân tích một số mẫu thực tế ( mẫu quặng ) để đánh giá tính khoa học của phương pháp. KHOA HÓA HỌC 2 ĐHKHTN – ĐHQGHN
  12. NGUYÔN V¡N TO¸N KHÓA LUËN TèT NGHIÖP 2015 Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về thủy ngân (Hg) 1.1.1. Các tính chất hóa lý chủ yếu của Hg Thủy ngân là kim loại màu trắng bạc trong không khí ẩm nó dần dần bị bao 200 phủ bởi màng oxit nên mất ánh kim. Thuỷ ngân có 7 đồng vị bền, trong đó Hg 202 chiếm 23,3% và Hg chiếm 29,6%. Thuỷ ngân đông đặc ở -400C; sôi ở 3570C; tỷ trọng 13,6; trọng lượng phân tử 200,61. Là kim loại duy nhất tồn tại ở dạng lỏng trong điều kiện thường nên thủy ngân được dùng trong nhiệt kế, áp kế, phù kế và bơm chân không… Trong tự nhiên, thủy ngân có mặt ở dạng vết của nhiều loại khoáng, đá. Các loại khoáng này trung bình chứa khoảng 80 phần tỷ thủy ngân. Quặng chứa thủy ngân chủ yếu là Cinnabarit (HgS). Các loại nguyên liệu, than đá và than nâu chứa vào khoảng 100 phần tỷ thủy ngân. Hàm lượng trung bình tự nhiên trong đất trồng là 0,1 phần triệu. Thủy ngân là nguyên tố tương đối trơ về mặt hoá học so với các nguyên tố trong nhóm IIB, có khả năng tạo hỗn hống với các kim loại. Sự tạo thành hỗn hống có thể đơn giản là quá trình hoà tan kim loại vào trong thủy ngân lỏng hoặc là sự tương tác mãnh liệt giữa kim loại và thủy ngân. Tuỳ thuộc vào tỷ lệ của kim loại tan trong thủy ngân mà hỗn hống ở dạng lỏng hoặc rắn. Một công dụng rất lớn của thủy ngân được con người sử dụng từ xa xưa đó là tạo hỗn hống với vàng, bạc để tách nguyên tố này khỏi đất, đá, quặng. Ở nhiệt độ thường, thủy ngân không phản ứng với oxi, nhưng phản ứng mãnh liệt ở 3000C tạo thành HgO và ở 4000C oxit này lại phân huỷ thành nguyên tố. Ngoài ra, thủy ngân còn tác dụng với halogen, lưu huỳnh và các nguyên tố không kim loại khác như phốt pho, selen v.v... Đặc biệt tương tác của thủy ngân với lưu huỳnh và iot xảy ra dễ dàng ở nhiệt độ thường do ái lực liên kết của nó với lưu huỳnh và iot rất cao.[5] KHOA HÓA HỌC 3 ĐHKHTN – ĐHQGHN
  13. NGUYÔN V¡N TO¸N KHÓA LUËN TèT NGHIÖP 2015 1.1.2. Độc tính và nguồn phát thải của Hg 1.1.2.1. Độc tính của Hg Thuỷ ngân độc tính cao. Thủy ngân thường xuyên xâm nhập và gây độc cơ thể qua đường hô hấp, qua da hoặc có thể qua miệng. Trong không khí nồng độ bão hòa hơi thủy ngân là 15mg/m3 ở 250C, 68 mg/m3 ở 400C. Khi thủy ngân bị rơi vãi, nó sẽ phân tán thành nhiều giọt, các giọt đó bám vào bụi lại phân tán nhỏ hơn nữa, mắt thường không nhìn thấy được, làm cho diện tích tiếp xúc thủy ngân với không khí tăng lên vô tận, tạo điều kiện cho nó bốc hơi và xâm nhập vào cơ thể, rất nguy hiểm. Thủy ngân chôn sâu trong lòng đất hoặc dưới hồ và đại dương không xuất hiện để gây hiểm hoạ đối với môi trường hay sức khỏe con người. Tuy nhiên, thủy ngân tích tụ trong nước có thể được biến đổi thành nhiều chất hữu cơ độc hại và có thể tích lũy sinh học trong các loại động vật thủy sinh.[13] Tính độc của thủy ngân phụ thuộc vào dạng hóa học của nó. Thủy ngân nguyên tố tương đối trơ không độc. Nếu nuốt phải thủy ngân kim loại thì sau đó lại được thải ra ngoài mà không gây hậu quả nghiêm trọng. Nhưng thủy ngân dễ bay hơi ở nhiệt độ thường, nên hít phải hơi thủy ngân trong thời gian dài sẽ rất độc. Thủy ngân ở dạng ion rất độc, gây thoái hóa tổ chức, tạo thành các hợp chất protein rất dễ tan làm tê liệt các chức năng của nhóm (-SH), các hệ thống men cơ bản và oxi hóa – khử tế bào. Nồng độ tối đa cho phép của WHO đối với thủy ngân trong nước uống là 1g/l, nước nuôi thủy sản là 0,5g/l. Trong các hợp chất của thủy ngân, metyl thủy ngân là dạng độc nhất. Chất này hòa tan mỡ và thành phần chất béo của mạng não tủy. Thủy ngân có khả năng phản ứng với các axit amin chứa lưu huỳnh, các hemoglobin, abumin. Thủy ngân có khả năng liên kết màng tế bào, làm thay đổi hàm lượng kali, thay đổi cân bằng axit bazơ của các mô, làm thiếu hụt năng lượng cung cấp cho tế bào thần kinh. Metyl thủy ngân có khả năng hòa tan trong chất béo, qua màng tế bào, tới não, phá hủy hệ thần kinh trung ương. Metyl thủy ngân làm phân liệt nhiễm sắc thể và ngăn cản quá trình phân chia tế bào.[1] KHOA HÓA HỌC 4 ĐHKHTN – ĐHQGHN
  14. NGUYÔN V¡N TO¸N KHÓA LUËN TèT NGHIÖP 2015 1.1.2.2. Nguồn phát thải của Hg Lượng thủy ngân phát thải ra sinh quyển ngày càng tăng là nguyên nhân gây ô nhiễm. Thủy ngân được công nhận là một trong những chất gây ô nhiễm độc hại nhất, phát thải vào bầu khí quyển là một mối đe dọa nghiêm trọng đến sức khỏe con người và môi trường. Tổng lượng thủy ngân phát thải từ các hoạt động công nghiệp liên tục tăng, đạt giá trị khoảng 3,500 tấn/năm, lượng thủy ngân phát thải vào môi trường từ các hoạt động của tự nhiên (chủ yếu là hoạt động của núi lửa) vào khoảng 2,5 tấn/năm.[14] Hiện nay, phát thải thủy ngân từ hoạt động của con người chiếm khoảng 30- 35% tổng lượng thủy ngân phát thải vào khí quyển trên toàn cầu. Theo bài báo “Adsorbents for capturing mercury in coal-fired boiler flue gas” của các tác giả Hongqun Yang, Zhenghe Xu, Maohong Fan, Alan E. Bland, Roddie R. Judkins đã thống kê được tại Hoa Kỳ vào năm 2004, lượng thủy ngân phát thải ra do con người ước tính là 158 tấn/năm. Trong đó, các nhà máy đốt than nhiệt điện phát ra khoảng 42,2 tấn thủy ngân vào không khí. Cũng theo bài báo này, tại Canada, tổng lượng thủy ngân được phát thải ra do con người được ước tính là 7,84 tấn/năm. Trong đó, các nhà máy đốt than phát ra khoảng 1,96 tấn thủy ngân vào không khí, chiếm khoảng 25% tổng lượng phát thải. Sự phát thải thủy ngân vào khí quyển sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của con người. Trong đời sống, các loại đèn huỳnh quang (đèn ống hay thường gọi đèn túyp, đèn cao áp, đèn compact) cũng là nguồn phát thải thuỷ ngân đáng lo ngại nếu chúng bị đập vỡ. 1.2. Các phƣơng pháp xác định lƣợng vết thủy ngân 1.2.1. Các phương pháp phân tích điện hóa 1.2.1.1. Phương pháp đo điện thế dựa trên điện cực chọn lọc ion (ISE) Tác giả Kakesh Kumar Mahaja và cộng sự [19] đã chế tạo thành công điện cực chọn lọc ion Hg2+ sử dụng p-tert-butyl Calix[6] crown . Điện cực này có độ đáp ứng nhanh (khoảng 20 s) với nồng độ Hg2+ trong khoảng 5.10-5-1.10-1M . Giới hạn phát KHOA HÓA HỌC 5 ĐHKHTN – ĐHQGHN
  15. NGUYÔN V¡N TO¸N KHÓA LUËN TèT NGHIÖP 2015 hiện của điện cực là 2,24.10-5M trong khoảng pH làm việc từ 1,3 - 4,0. Độ chọn lọc của điện cực được kiểm tra cho thấy các ion kim loại kiềm và ion kim loại kiềm thổ ít gây ảnh hưởng tới phép đo. Điện cực này đã được ứng dụng để xác định Hg2+ bằng đicromat ch thị dung dịch KI. Một công trình khác công bố trên tạp chí của hiệp hội hoá phân tích Nhật bản [12] đã thành công trong việc chế tạo điện cực màng lỏng dựa trên phản ứng tạo phức chất giữa Hg2+ với N,N dimetylformamit salicilat acylhydrazon (DMFAS): O N N N N N C Hg2+ Hg C H O N OH DMAS được mang trên nền nhựa PVC và hệ điện hoá được ghép nối như sau: Ag,AgNO3 / Hg(NO3)21,0.10-2M / màng PVC / dung dịch phân tích/ Hg,Hg2Cl2,KClbão hoà Khoảng tuyến tính của điện cực này là 6,2.10-7M - 8,0.10-2M với độ dốc phương trình Nerst là 29,6mV/ 10 đơn vị nồng độ, giới hạn phát hiện là 5.10-7M. Thời gian đáp ứng của điện cực khoảng 30 s, tuổi thọ trung bình khoảng hai tháng, khoảng pH làm việc rộng (1,0 - 4,4). Sử dụng điện cực để xác định Hg trong mẫu thực vật cho kết quả tốt. Chế tạo điện cực chọn lọc ion thông qua hiệu ứng kìm hãm của thuỷ ngân tới các phản ứng enzym (biosensor). Hướng này được phát triển mạnh mẽ nhờ tính chọn lọc của các phản ứng xúc tác enzym. Do đó phép phân tích có độ chọn lọc và độ nhạy cao. Nó cho cho phép xác định thủy ngân trong các đối tượng mẫu khác nhau với độ chính xác và độ chọn lọc thỏa mãn yêu cầu của phân tích lượng vết. Một điện cực chọn lọc thủy ngân dựa trên sự kìm hãm phản ứng xúc tác enzym ureaza đã được giới thiệu chi tiết trong [20] Điện cực điện chế tạo bằng cách phủ một màng PVC có chứa ureaza lên trên một điện cực irioxit dùng để đo pH. Nguyên lý chính của điện cực này là xác định pH của dung dịch không chứa ion kim loại KHOA HÓA HỌC 6 ĐHKHTN – ĐHQGHN
  16. NGUYÔN V¡N TO¸N KHÓA LUËN TèT NGHIÖP 2015 nặng (tất cả các ion có thể gây ra hiệu ứng kìm hãm) và sự suy giảm điện thế đo được ở các nồng độ khác nhau. Nhược điểm chính của điện cực này là thời gian đáp ứng lâu (khoảng 30 phút vì phản ứng kìm hãm xảy ra chậm) và không đặc trưng cho thủy ngân. Ảnh hưởng chủ yếu tới phép xác định thủy ngân là ion Ag(I) với khoảng nồng độ giống như nồng độ Hg(II). Nồng độ Cu(II) và Cr(III) lớn hơn 10 lần là bắt đầu có hiệu ứng gây ảnh hưởng tới phép xác định thủy ngân. Các ion khác thì nồng độ lớn hơn 1000 lần mới gây ảnh hưởng. Do đó điện cực này chủ yếu ứng dụng để xác định tổng lượng kim loại nặng có hiệu ứng kìm hãm enzym ureaza trong mẫu nước. Ứng dụng điện cực này để xác định dạng tồn tại của thủy ngân với các đặc trưng cho trong bảng 1.1: Bảng 1.1: Các đặc trƣng của biosensor dựa trên sự kìm hãm thủy ngân đối với ureaza Các hằng số về đường chuẩn Dạng Hg Độ dốc (mV) Khoảng tuyến Hệ số tương Nồng độ kìm tính (M) quan (R) hãm 50% (M) Hg(NO3)2 56,9 0,05 - 1,0 0,982 0,2 HgCl2 53,2 0,05 - 1,0 0,991 0,2 Hg2(NO3)2 43,6 0,05 - 1,0 0,990 0,1 PhHgCl 33,8 0,1 - 5,0 0,998 0,5 1.2.1.2. Phương pháp vôn – ampe hòa tan Phương pháp này thường được sử dụng để xác định dạng thủy ngân trong dung dịch nước. Thế oxi hoá khử của mỗi dạng thủy ngân là khác nhau do vậy việc xác định dạng thủy ngân theo phương pháp này là tương đối dễ dàng KHOA HÓA HỌC 7 ĐHKHTN – ĐHQGHN
  17. NGUYÔN V¡N TO¸N KHÓA LUËN TèT NGHIÖP 2015 Metyl thủy ngân được xác định trong môi trường không tạo phức bằng Von - Ampe hoà tan anot xung vi phân, sử dụng điện cực vàng, thời gian kết tủa 5 giây cho giới hạn phát hiện lên tới 2. 10-8 mol/l[21]. Các tác giả đã nghiên cứu [10] và đưa ra quy trình xác định lượng vết thủy ngân trong mẫu nước tự nhiên và nước thải hoặc trong máu và nước tiểu bằng phương pháp Vôn - Ampe hòa tan với các điều kiện như sau: pH dung dich 6 - 7 Nồng độ SCN- trong dung dịch : 0,5M. Điện cực làm giàu thủy ngân ở -0,6V (SCE) Trong thời gian điện phân dung dịch luôn được khuấy ở tốc độ không đổi. Ghi đường cong Von – Ampe hòa tan nằm trong khoảng -0,6V đến +0,2V. Thế ghi Ep của đường cong Von - Ampe hòa tan nằm trong khoảng - 0,1V. Hàm lượng thủy ngân trong hồ Tây và hồ Trúc Bạch cũng đã dược xác định bằng phương pahps Von - Ampe với điện cực vàng khi điện phân ở thế điện phân 500 Mv, thời gian điện phân là 180 giây . Các nhà khoa học Asraen [7] đã công bố công trình xác định thủy ngân trong mẫu nước tiểu bằng phương pahps Von Ampe hòa tan anot trên điện cực đĩa quay bằng vàng cho thấy đây là phương pháp có độ nhạy cao, thời gian điện phân làm giàu là 180 giây, tốc độ khuấy là 5000 vòng/phút và khoảng tuyến tính rộng (0,2 - 400 nM). 1.2.2. Phương pháp sắc ký 1.2.2.1. Phương pháp sắc ký khí Phương pháp sắc ký khí với detector bắt giữ điện tử (GC/ECD) là phương pháp thường được sử dụng để xác định dạng tồn tại của thủy ngân đặc biệt là các loại thủy ngân hữu cơ trong mẫu như metyl thủy ngân, dimetyl thủy ngân... Các tác giả trong tài liệu [7] đã xác định hàm lượng metyl thủy ngân trong một số mẫu cá nước ngọt và nước biển bằng phương pháp sắc ký khí, với các điều kiện làm việc: KHOA HÓA HỌC 8 ĐHKHTN – ĐHQGHN
  18. NGUYÔN V¡N TO¸N KHÓA LUËN TèT NGHIÖP 2015 - Cột mao quản: DB - 5, chiều dài:30 cm, đường kính trong: 0,25 mm, lớp phim mỏng 0, 25 cm (metyl phenyl cycloxan, Cột tách tỷ lệ 95% metyl - 5 % phenyl) Cột nhồi 5% DEGS - PS trên Supelcoport 100 - 200 mesh Nhiệt độ bơm mẫu 200 0C Nhiệt độ cột 155 0C Nhiệt độ detector 300 0C Tốc độ dòng 30 ml/phút Detector Bắt giữ điện tử (ECD) 1.2.2.2. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) Nhờ khả năng tách và làm giầu đồng thời trên hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao Qiufen Hu và cộng sự [2] đã tách và xác định đồng thời lượng vết Pb, Hg và Cd sau khi làm giàu trên cột, các ion kim loại trên với thuốc thử là tetra(4- bromophenyl)-porphyrrin (T4BPP) trên cột chiết pha rắn XterraTM RP18 (cột 5m, 3,9x20mm). Sau đó phân tích lượng vết các phức chất tạo thành trên cột phân tích XterraTM RP18 (cột 5m, 3,9x150mm) với chương trình như sau: A: Dung dịch đệm pH = 10,0 pyrolidin - axit photphoric có tổng nồng độ 0,05M Thành phần pha động (có chứa 10% THF) B: THF (có chứa dung dich đệm pH = 10,0 pyrolidin - axit photphoric có tổng nồng độ 0,05M) Chương trình pha động 0 phút: 60% A, 40%B 15phút: 20%A, 80%B tăng tuyến tính Tốc độ pha động 1,0 ml/phút Detector PAD 350 - 600 nm Bước sóng định lượng Hg - T4BPP: 449 nm, Pb - T4BPP: 462 nm, Cd - T4BPP: 436 nm KHOA HÓA HỌC 9 ĐHKHTN – ĐHQGHN
  19. NGUYÔN V¡N TO¸N KHÓA LUËN TèT NGHIÖP 2015 Bằng phương pháp này các tác giả đã xác định thủy ngân, chì và cadimi trong nước sinh hoạt cho kết quả rất đáng tin cậy. Thủy ngân có thể xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử cho độ nhạy rất cao nhưng không thể nhận dạng được các trạng thái tồn tại của thủy ngân. Nhờ sự ghép nối một bộ phận tách với máy quang phổ hấp thụ nguyên tử hóa hơi lạnh (HPLC-CVAAS) cho phép xác định đồng thời metyl-, etyl-, phenyl- và tổng lượng thủy ngân có trong mẫu cá. Quy trình được tiến hành như sau: Mẫu cá được xử lý bằng HCl 5M và đồng thể hóa bằng máy siêu âm trong cốc nhựa. Sau đó mẫu được li tâm loại bỏ phần cặn không tan và chiết hai lần bằng toluen. Dịch chiết toluen thu được cô đến 5ml bằng cất quay chân không. Phần dung dịch cặn còn lại được giải chiết bằng 1ml dung dịch natri thiosunphat 1mM có pH= 5,5 (điều ch nh bằng CH3COOH). Dung dịch nước thu được sau đó bơm lên máy HPLC- CV- AAS trong điều kiện sau: - Pha động: ACN/ H2O: 65/35, pH = 3,5 (sử dụng đệm axetic/axetat) có chứa 0,025 mmol natri pyrolidin dithiocacbamat. - Tốc độ: 1,0 ml/phút Sau khi đi qua cột tách dòng pha động có chứa thủy ngân được đưa vào vòng phản ứng được chiếu tia UV và sau đó là bộ tạo hydrua hóa với tác nhân khử là NaBH4 hơi thủy ngân được chuyển vào máy AAS qua bộ tách lỏng - khí bằng dòng khí N2 với tốc độ 200ml/phút. Giới hạn phát hiện tương ứng với metyl-, etyl- và pheny lthủy ngân là 1,2g/kg, 1,8g/kg và 5,3g/kg. Sau khi phân tích các mẫu cá khác nhau, các tác giả nhận thấy trong cá chủ yếu thủy ngân tồn tại dưới dạng metyl thủy ngân (trung bình chiếm khoảng 83% trong tổng hàm lượng thủy ngân). Các tác giả Susan C. Hight và John Cheng [2] đã xác định hàm lượng thủy ngân trong một số mẫu hải sản sử dụng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao và phổ plasma cao tần cảm ứng - khối phổ: KHOA HÓA HỌC 10 ĐHKHTN – ĐHQGHN
  20. NGUYÔN V¡N TO¸N KHÓA LUËN TèT NGHIÖP 2015 Hợp chất thủy ngân được chiết từ 0,5 g hải sản hoặc 0,2 g hải sản đã đông khô bằng cách thêm vào 50 ml dung dịch L-cysteine.HCl. H2O2 1% và đun nóng ở 600C trong 120 phút. Các hợp chất thủy ngân được tách bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao pha đảo sử dụng cột C-18, pha động là dung dịch L-cysteine.HCl. H2O2 0,1% 202 và L-cysteine 0,1%. Đồng vị Hg được sử dụng để xác định hàm lượng tổng thủy ngân trong ICP - MS. 1.2.3. Các phương pháp phân tích quang phổ 1.2.3.1. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử Thủy ngân cũng như nhiều vết kim loại khác như As,Cd, Co, Cu, Fe, Pb, Ni, Mn và Zn… trong nước cũng được định lượng bằng phương pháp này khi dùng kỹ thuật nguyên tử hóa trong lò graphit hoặc tách sơ bộ các nguyên tố cần định lượng bằng kỹ thuật chiết hoặc trao đổi ion trước khi định lượng chúng trên thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử với kỹ thuật nguyên tử hóa ngọn lửa hoặc không ngọn lửa. Các tác giả đã xác định hàm lượng thủy ngân trong máu của những sinh viên nha khoa và các cán bộ y tế có và không tiếp xúc với hỗn hống thủy ngân. sử dụng HNO3, HClO4 làm chất ôxi hoá trong phá mẫu, tác nhân khử là SnCl2, các tác giả đã đưa ra khoảng tuyến tính từ 5 - 40 g/l, hệ số tương quan luôn >0,99. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng tương ứng là 1,74 và 4,03 g/l. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử hóa hơi lạnh (CV-AAS) để xác định Hg trở thành một trong những thiết bị phân tích hiệu quả. Các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo của phương pháp hấp thụ nguyên tử hóa hơi lạnh không ch có những yếu tố ảnh hưởng đến phép đo phổ mà còn có yếu tố ảnh hưởng từ bản thân kỹ thuật tạo hơi của nguyên tố cần phân tích và có thể do các nguyên tố có mặt trong nền mẫu bị khử trong cùng điều kiện gây ra.Các yếu tố hóa học như nồng độ chất khử, nồng độ axit trong dung dịch mẫu, hay các yếu tố vật lý như tốc độ dòng khí mang, tốc độ bơm mẫu, thời gian phản ứng, thời gian đo tín hiệu…đều góp phần vào sai số của phép đo định lượng . KHOA HÓA HỌC 11 ĐHKHTN – ĐHQGHN
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2