Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Nghiên cứu phương pháp phân tích các kim loại: Bi , Cd, Cu, Ni, Pb, Zn trong nước thải một số làng nghề truyền thống và khu công nghiệp của huyện Yên Phong

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN VĂN KỶ NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CÁC KIM LOẠI:

Bi, Cd, Cu, Ni, Pb, Zn TRONG NƯỚC THẢI MỘT SỐ LÀNG NGHỀ

TRUYỀN THỐNG VÀ KHU CÔNG NGHIỆP

CỦA HUYỆN YÊN PHONG – TỈNH BẮC NINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn1

Thái Nguyên - Năm 2012

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN VĂN KỶ NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CÁC KIM LOẠI:

Bi, Cd, Cu, Ni, Pb, Zn TRONG NƯỚC THẢI MỘT SỐ LÀNG

NGHỀ TRUYỀN THỐNG VÀ KHU CÔNG NGHIỆP

CỦA HUYỆN YÊN PHONG – TỈNH BẮC NINH

Chuyên ngành: Hóa phân tích

Mã số: 60.44.29

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS. LÊ LAN ANH

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn2

Thái Nguyên - Năm 2012

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,

kết quả đưa ra trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai công bố

trong bất kỳ một công trình nào khác.

Tác giả luận văn

Xác nhận của Khoa Chuyên môn

Nguyễn Văn Kỷ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn3

LỜI CẢM ƠN

Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn PGS. TS. Lê

Lan Anh đã trực tiếp hướng dẫn tận tình và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên

cứu và thực hiện đề tài.

Tôi xin chân thành cảm ơn TS.Vũ Đức Lợi, thầy Bùi Đức Hưng cùng các cô,

chú, anh, chị cán bộ phòng Hoá Phân tích, Viện Hoá học – Viện Khoa học và công

nghệ Việt Nam đã động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong

quá trình hoàn thành luận văn này.

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm và các thầy cô Khoa Hoá học, Khoa

sau Đại học – Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên đã giúp đỡ và cho tôi những ý

kiến đóng góp quý báu.

Và tôi xin cảm ơn các anh, chị, các bạn học viên lớp cao học Hoá K18, gia đình,

người thân đã động viên, giúp đỡ tôi để tôi hoàn thành luận văn này.

Thái Nguyên, tháng 8 năm 2012

Tác giả

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn4

Nguyễn Văn Kỷ

iii

MỤC LỤC

Trang bìa phụ

Lời cam đoan .................................................................................................. i

Lời cảm ơn ..................................................................................................... ii

Mục lục ......................................................................................................... iii

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt.......................................................... vi

Danh mục các bảng ..................................................................................... vii

Danh mục các hình ....................................................................................... ix

Trang

MỞ ĐẦU....................................................................................................... 1

Chương 1. TỔNG QUAN............................................................................. 3

I.1. Nguồn gốc nước thải ............................................................................. 3

I.1.1. Nước thải sinh hoạt.......................................................................... 3

I.1.2. Nước thải công nghiệp..................................................................... 3

I.2. Thành phần nước thải ............................................................................ 3

I.3. Các chỉ tiêu đánh giá mức độ ô nhiễm nước [16, 26, 33, 37] ................. 7

I.3.1. Độ pH.............................................................................................. 7

I.3.2. Nhiệt độ........................................................................................... 7

I.3.3. Màu sắc ........................................................................................... 8

I.3.4. Mùi vị.............................................................................................. 9

I.3.5. Độ đục ............................................................................................. 9

I.3.6. Độ mặn............................................................................................ 9

I.3.7. Chất rắn trong nước ....................................................................... 10

I.3.8. Chất rắn bay hơi ............................................................................ 10

I.3.9. Chất rắn có thể lắng ....................................................................... 10

I.3.10. Độ kiềm toàn phần....................................................................... 10

I.3.11. Độ axit......................................................................................... 11

I.3.12. Độ cứng của nước........................................................................ 12

I.3.13. Hàm lượng oxi hòa tan trong nước (DO: dissolved oxygen) [16]. 14

1.3.14. Nhu cầu oxi sinh hóa (BOD: biochemical oxygen demand) ........ 15

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn5

I.3.15. Nhu cầu oxi hóa học (COD: chemical oxygen demand)............... 15

I.3.16. Hàm lượng sắt và mangan trong nước ......................................... 16

I.3.17. Hàm lượng photpho [16] ............................................................. 16

I.3.18. Hàm lượng sunfat [26]................................................................. 16

I.3.19. Hàm lượng nitơ [16] .................................................................... 17

I.3.20. Hàm lượng kim loại nặng: Pb, Cu, Ni, Cd… [16, 26] .................. 17

I.3.21. Hàm lượng chất dầu mỡ [26] ....................................................... 17

I.3.22. Các chỉ tiêu vi sinh [37]............................................................... 17

I.4. Tác động của nước thải chưa được xử lý [16, 26, 37] .......................... 17

I.5. Sự ô nhiễm trong nước thải khu công nghiệp và làng nghề ở huyện

Yên Phong – tỉnh Bắc Ninh [24]................................................................ 19

I.6. Kim loại nặng và tình trạng ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường.. 20

I.6.1. Giới thiệu về kim loại nặng [19, 25] .............................................. 20

I.6.2. Vai trò, chức năng của một số kim loại nặng ................................ 21

I.7. Phương pháp cực phổ và von-ampe hoà tan, Von-Ampe hoà tan hấp

phụ [5, 6, 31, 32] ....................................................................................... 28

I.7.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp cực phổ ..................................... 28

I.7.2. Nguyên tắc chung của phương pháp von-ampe hoà tan [6, 10] ...... 32

I.7.3. Phương pháp Von-Ampe hoà tan hấp phụ (AdSV) [36,37] ............ 33

I.7.4. Một số kỹ thuật ghi đường von-ampe hòa tan ................................ 35

I.7.5. Ưu điểm của phương pháp Von-ampe hòa tan ............................... 35

I.7.6. Giới thiệu về điện cực dùng trong phương pháp von-ampe hòa tan ...... 36

I.7.7. Ưu điểm của phương pháp Von-ampe hòa tan ............................... 38

Chương 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP ................................. 39

II.1. Thiết bị, dụng cụ và hoá chất ............................................................. 39

II.1.1. Thiết bị và dụng cụ....................................................................... 39

II.1.2. Hóa chất ....................................................................................... 40

II.2. Phương pháp nghiên cứu.................................................................... 40

II.2.1. Khảo sát xây dựng quy trình phân tích theo phương pháp von –

ampe hòa tan........................................................................................... 40

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn6

II.2.2. Khảo sát tìm các điều kiện tối ưu.................................................. 41

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.................................................. 42

III.1. Khảo sát các điều kiện tối ưu ............................................................ 42

III.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của môi trường phân tích cho các ion: Bi3+, Cd2+, Cu2+, Ni2+, Pb2+, Zn2+............................................................. 42 III.1.2. Khảo sát điều kiện phân tích cho ion Ni2+ [35, 38] ...................... 53 III.1.3 Khảo sát điều kiện phân tích cho ion Bi3+ [34] ............................. 61 III.2. Xây dựng đường chuẩn..................................................................... 68 III.2.1. Đường chuẩn xác định Zn2+ [5], [12] .......................................... 68 III.2.2. Đường chuẩn xác định hàm lượng Cd2+ [5], [16] ........................ 71 III.2.4. Đường chuẩn xác định hàm lượng Cu2+[5, 11, 12] ...................... 76 III.2.5. Đường chuẩn xác định hàm lượng Ni2+ ....................................... 78 III.2.6. Đường chuẩn xác định hàm lượng Bi3+[5, 34]............................. 81 III.3. Khảo sát độ lặp lại, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng.......... 82

III.3.1. Khảo sát độ lặp lại [5, 11, 12] ..................................................... 82

III.3.2. Khảo sát giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ)

[5, 7, 9, 11, 12, 18].................................................................................. 85

III.4. Xác định hàm lượng các kim loại Zn, Cd, Pb, Ni, Bi trong mẫu

nước thải ................................................................................................... 87

III.4.1. Chuẩn bị mẫu phân tích và quy trình xử lý mẫu [15, 16, 20, 26, 27]... 87

III.4.2. Ứng dụng phương pháp thêm chuẩn xác định hàm lượng Zn,

Cd, Pb, Cu, Ni, Bi trong mẫu nước thải .................................................. 88

III.5. Kết quả đo quang phổ phát xạ plasma (ICP – AES) của một số

mẫu nước thải.......................................................................................... 100

III.6. Tổng hợp kết quả phân tích xác định hàm lượng (Zn, Cd, Pb, Cu,

Ni, Bi) của một số mẫu nước thải ở Yên Phong và so sánh với TCVN. ... 101

KẾT LUẬN............................................................................................... 103

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................ 106

PHỤ LỤC.................................................................................................. 110

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn7

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Tiếng Anh Tiếng Việt

Điện cực phù trợ

Viết tắt AE ASV

Von – Ampe hòa tan catot CSV

CV DP

DPASV Auxililary Electrode Anodic Strinping Voltammetry Von – Ampe hòa tan anot Cathodic Strinpping Voltammetry Cyclic Voltammetry Differential Pulse Differential Pulse Anodic Strinpping Voltammetry

DPP Differential Pulse Polarography

Von – Ampe vòng Xung vi phân Von – Ampe hòa tan anot xung vi phân Phương pháp cực phổ xung vi phân Thế đỉnh pic Giới hạn định lượng Giới hạn phát hiện Ep GHĐL GHPH

HMDE Điên cực giọt thủy ngân treo

ICP-AES

Ip KĐLĐ KPHĐ MFE Peak potential Limit of quantification Limit of detection Hanging Mercury Drop Electrode Inductively Coupled Plasma - Atomic Emission Spectrometry Peak current Not Quantitative Not Detected Mercury Film Electrode

NPP Normal Pulse Polarography

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn8

quang phổ phát xạ nguyên tử plasma Dòng đỉnh pic Không định lượng được Không phát hiện được Điện cực màng thủy ngân Phương pháp cực phổ xung biến đổi đều Giới hạn phát hiện Giới hạn định lượng Phần tỷ Phần triệu Hệ số tương quan Điện cực đĩa quay Điên cực so sánh Điện cực rắn Điện cực làm việc LOD LOQ ppb ppm R RDE RE SSE WE limit of detection limit of quantitation Part per billion Part per million Coefficient of corelation Rotating Disk Electrode Reference Electrode Solid State Electrode Working Electrode

vii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.2. Các đặc điểm lý học, h/học và sinh học của nước thải và nguồn sinh ra nó .. 5

Bảng 1.3. Các chất ô nhiễm quan trọng cần chú ý đến trong quá trình xử lý nước thải.. 6

Bảng 1.4. Các loại chất thải và các nguồn thải chính ..................................................... 7

Bảng 1.5. Độ cứng của nước biểu thị bằng hàm lượng CaCO3 .................................... 14

Bảng 1.6. Chỉ số DO trong nước ở áp suất 1atm và các nhiệt độ khác nhau................. 15

Bảng 1.7. Ảnh hưởng của nước thải đến môi trường .................................................... 19 Bảng 1.8. Thế bán sóng của Cu2+,Zn2+,Cd2+,Pb2+ ,Ni2+,Bi3+ trong một số nền.............. 30

Bảng 3.1. Các thông số kỹ thuật ghi đo nền HCl........................................................... 43

Bảng 3.2. Các thông số kỹ thuật ghi đo nền NaAc + HAc ............................................ 44

Bảng 3.3. Kết quả đo khảo sát chọn nền điện li tối ưu .................................................. 45

Bảng 3.4. các thông số kỹ thuật ghi đo nền NaAc + HAc ............................................. 46

Bảng 3.5. Kết quả đo khảo sát nồng độ nền điện li tối ưu ............................................. 49

Bảng 3.6. Các thông số kỹ thuật ghi đo khảo sát thời gian điện phân. .......................... 50

Bảng 3.7. Kết quả đo khảo sát thời gian điện phân làm giàu......................................... 51

Bảng 3.8. Các thông số kỹ thuật ghi đo Khảo sát thế điện phân làm giàu..................... 52

Bảng 3.9. Kết quả đo khảo sát thế điện phân làm giàu ................................................. 53

Bảng 3.10. các thông số kỹ thuật ghi đo nền HCl + pyridin.......................................... 54

Bảng 3.11. Kết quả đo khảo sát tìm nồng độ nền HCl tối ưu ........................................ 55

Bảng 3.12. Kết quả đo khảo sát tìm nồng độ nền Pyridin tối ưu ................................... 57

Bảng 3.13. các thông số kỹ thuật ghi đo khảo sát thế điện phân làm giàu .................... 58

Bảng 3.14. Kết quả ghi đo khảo sát thế điện phân làm giàu.......................................... 59

Bảng 3.15. Các thông số kỹ thuật ghi đo khảo sát thời gian điện phân. ........................ 60

Bảng 3.16. Kết quả đo khảo sát thời gian điện phân làm giàu...................................... 61

Bảng 3.17. Các thông số kỹ thuật ghi đo khảo sát nồng độ nền. ................................... 62

Bảng 3.18. Kết quả đo khảo sát tìm nồng độ nền (NaAc + HAc) tối ưu ....................... 63

Bảng 3.19. Kết quả đo khảo sát tìm nồng độ nền Pyrogalic tối ưu ............................... 64

Bảng 3.20. Các thông số kỹ thuật ghi đo khảo sát thế điện phân làm giàu ................... 65

Bảng 3.21. Kết quả ghi đo khảo sát thế điện phân làm giàu.......................................... 66

Bảng 3.22. Các thông số kỹ thuật ghi đo khảo sát thời gian điện phân. ........................ 67

Bảng 3.23. Kết quả đo khảo sát thời gian điện phân làm giàu....................................... 68

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn9

Trang Bảng 1.1. Phân bố và dạng của nước trên Trái đất ......................................................... 4

Bảng 3.24. Các thông số kỹ thuật ghi đo xây dựng đường chuẩn của Zn2+................... 69 Bảng 3.25. Kết quả đo khảo sát đường chuẩn của Zn2+ Ip theo C(mg/l) ....................... 70 Bảng 3.26. Các thông số kỹ thuật ghi đo xây dựng đường chuẩn của Cd2+ .................. 71 Bảng 3.27. Kết quả đo khảo sát đường chuẩn của Cd2+ Ip theo C(mg/l)....................... 72

Bảng 3.28. Các thông số kỹ thuật ghi đo xây dựng đường chuẩn của Pb...................... 73 Bảng 3.29. Kết quả đo khảo sát đường chuẩn của Pb2+ Ip theo C(mg/l) ....................... 74 Bảng 3.30. Các thông số kỹ thuật ghi đo xây dựng đường chuẩn của Cu 2+ ................. 76 Bảng 3.31. Kết quả đo khảo sát đường chuẩn của Cu2+ Ip theo C(mg/l)....................... 77

Bảng 3.32. Các thông số kỹ thuật ghi đo xây dựng đường chuẩn của Ni...................... 78 Bảng 3.33. Kết quả đo khảo sát đường chuẩn của Ni2+ Ip theo C(mg/l) ....................... 79

Bảng 3.34. Các thông số kỹ thuật ghi đo xây dựng đường chuẩn của Bi ...................... 81 Bảng 3.35. Kết quả đo khảo sát đường chuẩn của Bi3+ Ip theo C(mg/l)........................ 82

Bảng 3.36. Kết quả đo khảo sát độ lặp lại ..................................................................... 84

Bảng 3.37. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) .......................... 86

Bảng 3.38. Bảng miêu tả vị trí lấy mẫu ......................................................................... 87

Bảng 3.39. Các thông số ghi đo xác định đồng thời hàm lượng Zn, Cd, Pb, Cu.......... 89

Bảng 3.40. Kết quả thêm chuẩn trung bình đối với Zn, Pb, Cu..................................... 91

Bảng 3.41. Hàm lượng Zn, Pb, Cu trong nước thải ....................................................... 93

Bảng 3.42. Các thông số kỹ thuật ghi đo ....................................................................... 94

Bảng 3.43. Kết quả thêm chuẩn trung bình đối với Cd ................................................. 94

Bảng 3.44. Hàm lượng Cd trong nước thải.................................................................... 95

Bảng 3.45. Các thông số số kỹ thuật ghi đo xác định hàm lượng Ni............................. 96

Bảng 3.46. Kết quả thêm chuẩn trung bình đối với Ni .................................................. 97

Bảng 3.47. Hàm lượng Ni trong mẫu nước thải............................................................ 97

Bảng 3.48. Các thông số số kỹ thuật ghi đo xác định hàm lượng Bi............................. 98

Bảng 3.49. Kết quả thêm chuẩn trung bình đối với Bi .................................................. 99

Bảng 3.50. Hàm lượng Bi trong mẫu nước thải............................................................ 99

Bảng 3.51. K/quả đo ICP-AES xác định Zn, Cd của một số mẫu so với DP-ASV...... 100

Bảng 3.52. K/quả đo ICP-AES xác định Pb,Cu,Ni của một số mẫu so với DP-ASV . 101

Bảng 3.53. Kết quả hàm lượng Zn, Cd, Pb, Cu, Ni, Bi trong 6 mẫu nước .................. 101

Bảng 3.54. Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ một số kim loại trong nước thải công nghiệp .................................................................................................................. 102

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn10

viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, PHỔ ĐỒ, ĐỒ THỊ

Hình 3.1. Phổ đồ khảo sát nền điện li HCl 0.05M ......................................................... 43

Hình 3.2. Phổ đồ khảo sát nền điện li NaAc + HAc (0,05M và pH = 4,5) .................... 44

Hình 3.3. Phổ đồ khảo sát nồng độ nền điện li (NaAc + HAc) 0,01M......................... 46

Hình 3.4. Phổ đồ khảo sát nồng độ nền điện li NaAc + HAc 0,02M............................ 47

Hình 3.5. Phổ đồ khảo sát nồng độ nền điện li NaAc + HAc 0.04 M........................... 47

Hình 3.6. Phổ đồ khảo sát nồng độ nền điện li NaAc + HAc 0.05M............................ 48

Hình 3.7. Phổ đồ khảo sát nồng độ nền điện li NaAc + HAc 0.1 M............................. 48

Hình 3.8. phổ đồ khảo sát thời gian điện phân .............................................................. 50

Hình 3.9. phổ đồ Khảo sát thế điện phân làm giàu ........................................................ 53

Hình 3.10. Phổ đồ khảo sát nồng độ của nền HCl ......................................................... 54

Hình 3.11. Phổ đồ khảo sát nồng độ của pyridin (0,025-0,40M) .................................. 56

Hình 3.12. Phổ đồ khảo sát nồng độ của pyridin (0,45-0,65M) .................................... 56

Hình 3.13. Phổ đồ ghi đo khảo sát thế điện phân làm giàu............................................ 59

Hình 3.14. Phổ đồ ghi đo khảo sát thời gian điện phân làm giàu .................................. 60

Hình 3.15. Phổ đồ khảo sát nồng độ của nền (NaAc + HAc) ........................................ 62

Hình 3.16. Phổ đồ khảo sát nồng độ của pyrogalic (0,5-1,3M)..................................... 64

Hình 3.17. Phổ đồ ghi đo khảo sát thế điện phân làm giàu............................................ 66

Hình 3.18. Phổ đồ ghi đo khảo sát thời gian điện phân làm giàu .................................. 67

Hình 3.19. Phổ đồ khảo sát xây dựng đường chuẩn của Zn .......................................... 69 Hình 3.20. Sự phụ thuộc của Ip vào nồng độ Zn2+ ......................................................... 70 Hình 3.21. Đường chuẩn xác định Zn2+ trong khoảng 0,015 ÷ 0,2 (mg/l). .................... 70 Hình 3.22. Phổ đồ khảo sát xây dựng đường chuẩn của Cd2+ ....................................... 72 Hình 3.23. Sự phụ thuộc của Ipic vào nồng độ Cd2+ ..................................................... 72 Hình 3.24. Đường chuẩn xác định Cd2+ trong khoảng 0,00125÷0,025 (mg/l) .............. 73

Hình 3.25. Phổ đồ khảo sát xây dựng đường chuẩn của Pb........................................... 74 Hình 3.26. Sự phụ thuộc của Ipic vào nồng độ Pb2+...................................................... 75 Hình 3.27. Đường chuẩn xác định Pb2+ trong khoảng 0,00125÷0,05 (mg/l)................. 75 Hình 3.28. Phổ đồ khảo sát xây dựng đường chuẩn của Cu2+ ....................................... 76 Hình 3.29. Sự phụ thuộc của Ip vào nồng độ Cu2+ ......................................................... 77 Hình 3.30. Đường chuẩn xác định Cu2+ trong khoảng 0,025 ÷ 0,3 (mg/l) .................... 78

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn11

Trang

Hình 3.31. Phổ đồ khảo sát xây dựng đường chuẩn của Ni2+ ........................................ 79 Hình 3.32. Sự phụ thuộc của Ip vào nồng độ Ni2+.......................................................... 80 Hình 3.33. Đường chuẩn xác định Ni2+ trong khoảng 0,025 ÷ 0,2 (mg/l) ..................... 80 Hình 3.34. Phổ đồ khảo sát xây dựng đường chuẩn của Bi3+ ........................................ 81 Hình 3.35. Sự phụ thuộc của Ip vào nồng độ Bi3+ .......................................................... 82 Hình 3.36. Phổ đồ khảo sát độ lặp lại của phép đo Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ .................... 83 Hình 3.37. Phổ đồ khảo sát độ lặp lại của phép đo Ni2+, Bi3+........................................ 84

Hình 3.38. Bản đồ vị trí lấy mẫu nước thải tại Yên Phong – Bắc Ninh......................... 87

Hình 3.39. Phổ đồ xác định đồng thời Zn, Cd, Pb, Cu mẫu L1 chưa làm giàu ............ 90

Hình 3.40. Phổ đồ thêm chuẩn xác định đồng thời Zn, Pb, Cu trong mẫu L1.............. 92

Hình 3.41. Phổ đồ thêm chuẩn xác định đồng thời Zn, Pb, Cu trong mẫu L2.............. 92

Hình 3.42. Đồ thị thêm chuẩn xác định Zn trong mẫu L1, L2....................................... 92

Hình 3.43. Đồ thị thêm chuẩn xác định Pb trong mẫu L1, L2....................................... 93

Hình 3.44. Đồ thị thêm chuẩn xác định Cu trong mẫu L1, L2 ...................................... 93

Hình 3.45. Phổ đồ thêm chuẩn xác dịnh Cd trong mẫu L1, L2 ..................................... 95

Hình 3.46. Đồ thị thêm chuẩn xác dịnh Cd trong mẫu L1, L2 ..................................... 95

Hình 3.47. Phổ đồ thêm chuẩn xác dịnh Ni mẫu L1, L2 ............................................... 96

Hình 3.48. Đồ thị thêm chuẩn xác dịnh Ni trong mẫu L1, L2 ...................................... 97

Hình 3.49. Phổ đồ thêm chuẩn xác dịnh Bi mẫu L1, L2................................................ 98

Hình 3.50. Đồ thị thêm chuẩn xác dịnh Bi trong mẫu L1, L2 ....................................... 99

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn12

MỞ ĐẦU

Ngày nay trong y học, người ta đã khẳng định được rằng nhiều nguyên tố kim

loại có vai trò cực kỳ quan trọng đối với cơ thể sống và con người. Sự thiếu hụt hay

mất cân bằng của nhiều kim loại vi lượng trong các bộ phận của cơ thể như gan, tóc,

máu, huyết thanh, ... là những nguyên nhân hay dấu hiệu của bệnh tật, ốm đau hay

suy dinh dưỡng, đặc biệt là sự có mặt của các kim loại nặng như Cu, Pb, Zn, Cd,

Mn, Fe,...trong máu và trong huyết thanh của người. [16, 26, 37].

Tuy nhiên, cùng với mức độ phát triển của công nghiệp và sự đô thị hoá, hiện

nay môi trường sống của chúng ta bị ô nhiễm trầm trọng. Các nguồn thải kim loại

nặng từ các khu công nghiệp vào không khí, vào nước, vào đất, vào thực phẩm rồi

xâm nhập vào cơ thể con người qua đường ăn uống, hít thở dẫn đến sự nhiễm độc.

Do đó việc nghiên cứu và phân tích các kim loại nặng trong môi trường sống, đặc

biệt là trong môi trường nước thải và tác động của chúng tới cơ thể con người nhằm

đề ra các biện pháp tối ưu bảo vệ và chăm sóc sức khoẻ cộng đồng là một việc vô

cùng cần thiết. [16, 26].

Để giải quyết nhiệm vụ đó, một loạt các phương pháp phân tích có tính đa

năng đã ra đời như: quang phổ hấp thụ nguyên tử, quang phổ phát xạ plasma, sắc kí

khí cột mao quản, sắc kí lỏng hiệu năng cao... và các phương pháp phân tích điện

hoá hiện đại mà điển hình là các phương pháp von-ampe hoà tan. Phương pháp này

có nhiều ưu điểm nổi bật như độ nhạy và độ chọn lọc cao, giới hạn phát hiện thấp và

đặc biệt chi phí thấp nên chúng được ứng dụng rộng rãi trong phân tích. [1, 2, 31, 32]

Chính vì vậy mà chúng tôi đã chọn đề tài: "Nghiên cứu phương pháp phân tích các kim loại: Bi , Cd, Cu, Ni, Pb, Zn

trong nước thải một số làng nghề truyền thống và khu công nghiệp của huyện

Yên Phong – tỉnh Bắc Ninh"

Để thực hiện đề tài này, chúng tôi đặt ra các nhiệm vụ chính:

1. Nghiên cứu, xây dựng quy trình phân tích xác định hàm lượng các kim loại

kẽm, cađimi, đồng, chì, niken, bitmut trong nước thải bằng phương pháp Von-

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn13

Ampe hòa tan trên điện cực màng thủy ngân.

2. Khảo sát chọn nền điện li tối ưu cho các kim loại phân tích.

3. Khảo sát chọn nồng độ nền điện li tối ưu.

4. Khảo sát các điều kiện tối ưu của máy đo.

5. Khảo sát sự ảnh hưởng của các cation lên phép đo.

6. Khảo sát khoảng tuyến tính, xây dựng đường chuẩn của kẽm, cacđimi, đồng,

chì niken, bitmut trong phương pháp phân tích Von – Ampe hòa tan.

7. Đánh giá độ lặp, tìm giới hạn phát hiện (GHPH) và giới hạn định lượng

(GHĐL) của phương pháp.

8. Phân tích mẫu thực bằng phương pháp đường chuẩn và phương pháp

thêm chuẩn.

9. Xác định hàm lượng của các kim loại kẽm, cađimi, đồng, chì, niken, bitmut

trong mẫu nước ở các làng nghề ở xã Văn môn và khu công nghiệp (KCN) huyện

Yên Phong tỉnh Bắc Ninh.

10. Đánh giá và so sánh kết quả thu được với những nghiên cứu trước đã được

tham khảo trong các tài liệu, các phương pháp phân tích hiện đại khác.

Luận văn được thực hiện bằng phương pháp thực nghiệm. Các nội dung chính

của luận văn được thực hiện tại Phòng Hóa Phân tích - Viện Hoá học - Viện khoa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn14

học và Công nghệ Việt Nam.

Chương 1

TỔNG QUAN

I.1. Nguồn gốc nước thải

Nước thải có nguồn gốc từ các nguồn nước sử dụng trong công nghiệp và sinh

hoạt. Nước mưa và nước thấm cũng là một nguồn nước thải khá lớn. Bản thân nước

mưa là nước sạch nhưng khi rơi xuống mặt đất sẽ bị pha trộn và nhiễm bẩn. [26, 29]

I.1.1. Nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt bao gồm nước thải đen và nước thải xám. Nước thải từ toilet

được gọi là nước thải đen. Nước thải đen chứa hàm lượng cao chất rắn và một lượng

đáng kể thức ăn cho vi khuẩn (nitơ và phốt pho). Nước thải đen có thể được tách thành

hai phần: phân và nước tiểu. Mỗi một người, hàng năm có thể thải ra trung bình 4 kg N

và 0,4 kg P trong nước tiểu và 0,55 kg N và 0,18 kg P trong phân. [16, 26]

Nước thải xám bao gồm nước giặt rũ quần áo, tắm rửa và nước sử dụng trong

nhà bếp. Nước từ trong nhà bếp có thể chứa lượng lớn chất rắn và dầu mỡ .

Cả hai loại nước thải đen và thải xám có thể chứa mầm bệnh của người đặc biệt

là nước thải đen. [26]

I.1.2. Nước thải công nghiệp

Rất khó phân loại nước thải từ tất cả các ngành công nghiệp. Mỗi một ngành

công nghiệp có nước thải đặc trưng của ngành đó. Ví dụ, nước thải của ngành công

nghiệp dệt nhuộm chứa các chất hữu cơ mang màu và một số hóa chất độc hại khó

phân hủy. Nước thải của các cơ sở mạ chứa hàm lượng kim loại nặng cao và có pH

thấp. Nước thải chế biến thực phẩm chủ yếu là chứa các hợp chất hữu cơ dễ phân

hủy bằng vi sinh. [26]

I.2. Thành phần nước thải

Trên b́ình diện toàn cầu, nước là một tài nguyên vô cùng phong phú nhưng nước

chỉ hữu dụng với con người khi nó ở đúng nơi, đúng chỗ, đúng dạng và đạt chất

lượng theo yêu cầu. Hơn 99% trữ lượng nước trên thế giới nằm ở dạng không hữu

dụng đối với đa số các mục đích của con người do độ mặn (nước biển), địa điểm,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn15

dạng (băng hà). [28]

Bảng 1.1. Phân bố và dạng của nước trên Trái đất [28]

% tổng Địa điểm Diện tích (km2) Tổng thể tích nước (km3) lượng nước

Các đại dương và biển (nước mặn) 361.000.000 1.230.000.000 97,2000

Khí quyển (hơi nước) 510.000.000 12.700 0,0010

Sông, rạch ------- 1.200 0,0001

Nước ngầm (đến độ sâu 0,8 km) 130.000.000 4.000.000 0,3100

Hồ nước ngọt 855.000 123.000 0,0090

Tảng băng và băng hà 28.200.000 28.600.000 2,1500

Con người khai thác các nguồn nước tự nhiên để cung cấp nước cho các nhu cầu

sinh hoạt và sản xuất. Sau khi sử dụng nước bị nhiễm bẩn do chứa nhiều vi trùng và

các chất thải khác. Nếu không được xử lý trước khi thải vào các nguồn nước công

cộng, chúng sẽ làm ô nhiễm môi trường. Vì vậy nước thải trước khi thải vào sông,

hồ (nguồn nước) cần phải được xử lý thích đáng. Mức độ xử lý phụ thuộc vào nồng

độ bẩn của nước thải; khả năng pha loãng giữa nước thải với nước nguồn và các yêu

cầu về mặt vệ sinh, khả năng "tự làm sạch của nguồn nước". [29]

Theo các qui định về bảo vệ môi trường của Việt Nam, ô nhiễm nước là việc

đưa vào các nguồn nước các tác nhân lý, hóa, sinh học và nhiệt không đặc trưng về

thành phần hoặc hàm lượng đối với môi trường ban đầu đến mức có khả năng gây

ảnh hưởng xấu đến sự phát triển bình thường của một loại sinh vật nào đó hoặc thay

đổi tính chất trong lành của môi trường ban đầu.

Theo một định nghĩa khác "Ô nhiễm nước mặt diễn ra khi đưa quá nhiều các tạp

chất, các chất không mong đợi, các tác nhân gây nguy hại vào các nguồn nước, vượt

khỏi khả năng tự làm sạch của các nguồn nước này".

Để thiết kế các công trình xử lý nước thải, trước tiên chúng ta phải biết đặc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn16

điểm, thành phần của các chất gây ô nhiễm. [28]

Bảng 1.2. Các đặc điểm lý học, hóa học và sinh học

của nước thải và nguồn sinh ra nó [21]

Đặc điểm Nguồn

Màu

Mùi

Chất rắn

Nhiệt

Lý học

Carbohydrate Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp Dầu, mỡ Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp Thuốc trừ sâu Nước thải nông nghiệp Phenol Nước thải công nghiệp Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp Protein Chất hữu cơ bay hơi Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp Các chất nguy hiểm Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp

Các chất khác

Tính kiềm Chlorua Kim loại nặng Nitrogen pH Phospho Lưu huỳnh H2S Methane

Oxygen

Nước thải sinh hoạt hay công nghiệp, thường do sự phân hủy của các chất thải hữu cơ. Nước thải công nghiệp, sự phân hủy của nước thải Nước cấp, nước thải sinh hoạt và công nghiệp, xói mòn đất. Nước thải sinh hoạt, công nghiệp Hóa học

Động vật Thực vật Eubacteria Archaebacteria Viruses

Do sự phân hủy của các chất hữu cơ trong nước thải trong tự nhiên Chất thải sinh hoạt, nước cấp, nước ngầm Nước cấp, nước ngầm Nước thải công nghiệp Nước thải sinh hoạt, công nghiệp Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp; rửa trôi Nước thải sinh hoạt, thương mại, công nghiệp; nước cấp Sự phân hủy của nước thải sinh hoạt Sự phân hủy của nước thải sinh hoạt Nước cấp, sự trao đổi qua bề mặt tiếp xúc không khí - nước

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn17

Sinh học Các ḍang chảy hở và hệ thống xử lý Các ḍng chảy hở và hệ thống xử lý Nước thải sinh hoạt, hệ thống xử lý Nước thải sinh hoạt, hệ thống xử lý Nước thải sinh hoạt, hệ thống xử lý

Bảng 1.3. Các chất ô nhiễm quan trọng cần chú ý

đến trong quá trình xử lý nước thải [21]

Chất gây ô nhiễm lơ Các chất rắn Nguyên nhân được xem là quan trọng Tạo nên bùn lắng và môi trường yếm khí khi nước thải chưa

lửng xử lư được thải vào môi trường. Biểu thị bằng đơn vị mg/l.

Các chất hữu cơ có Bao gồm chủ yếu là carbohydrate, protein và chất béo.

thể phân hủy bằng Thường được đo bằng chỉ tiêu BOD và COD. Nếu thải thẳng

con đường sinh vào nguồn nước, quá tŕnh phân hủy sinh học sẽ làm suy kiệt

học oxy ḥa tan của nguồn nước.

Các bệnh truyền nhiễm có thể lây nhiễm từ các vi sinh vật

Các mầm bệnh gây bệnh trong nước thải. Thông số quản lư là MPN (Most

Probable Number).

Các dưỡng chất

N và P cần thiết cho sự phát triển của các sinh vật. Khi được thải vào nguồn nước nó có thể làm gia tăng sự phát triển của các loài không mong đợi. Khi thải ra với số lượng lớn trên mặt đất nó có thể gây ô nhiễm nước ngầm.

Các chất ô nhiễm nguy hại Các hợp chất hữu cơ hay vô cơ có khả năng gây ung thư, biến dị, thai dị dạng hoặc gây độc cấp tính.

Các chất hữu cơ khó phân hủy Không thể xử lý được bằng các biện pháp thông thường. Ví dụ các nông dược, phenols...

Kim loại nặng

Có trong nước thải thương mại và công nghiệp và cần loại bỏ khi tái sử dụng nước thải. Một số ion kim loại ức chế các quá trình xử lý sinh học

Chất vô cơ hoà tan Hạn chế việc sử dụng nước cho các mục đích nông, công nghiệp

Làm giảm khả năng bão hoà oxy trong nước và thúc đẩy sự Nhiệt năng phát triển của thủy sinh vật

Ion hydrogen Có khả năng gây nguy hại cho TSV

Ở các thành phố có nhiều nhà máy, khu công nghiệp, nước thải công nghiệp ảnh

hưởng rất lớn đến thành phần nước thải chung của thành phố, thị trấn vì nó chứa

nhiều các chất gây ô nhiễm ở nồng độ cao và tùy theo từng nhà máy thành phần

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn18

chất gây ô nhiễm rất phức tạp. Do đó để giảm thiểu chi phí cho việc quản lý và xử

lý, mỗi nhà máy cần phải có các hệ thống xử lý riêng để nước thải thải vào các

nguồn nước công cộng phải đạt đến một tiêu chuẩn cho phép nào đó. [30, 37]

Bảng 1.4. Các loại chất thải và các nguồn thải chính [21]

Từ cống rănh, kênh thoát Từ các nguồn chảy tràn nước

Loại chất thải

Nước thải sinh hoạt Nước thải công nghiệp Chảy tràn từ khu sx nông nghiệp Chảy tràn ở khu vực thành thị Các chất thải cần     oxy để phân hủy

Dưỡng chất    

Các mầm bệnh    

    Chất rắn lơ lửng/cặn lắng

Muối   

Kim loại độc  

Chất hữu cơ độc  

Nhiệt 

I.3. Các chỉ tiêu đánh giá mức độ ô nhiễm nước [16, 26, 33, 37]

I.3.1. Độ pH

Độ pH là một trong những chỉ tiêu cần xác định đối với chất lượng nước. Giá trị

đo pH cho phép chúng ta quyết định xử lý nước theo phương pháp thích hợp hoặc

điều chỉnh lượng hóa chất trong quá trình xử lý nước. Sự thay đổi pH trong nước có

thể dẫn tới những thay đổi về thành phần các chất trong nước do quá trình hòa tan

hoặc kết tủa, hoặc thúc đẩy hoặc ngăn chặn những phản ứng hóa học, sinh học xảy

ra trong nước. [16]

Xác định pH bằng các máy đo pH. Các máy đo pH hiện nay đều là các máy hiện

số. Độ chính xác của các máy này thường là 1% đơn vị pH.

I.3.2. Nhiệt độ

Nhiệt độ của nước là một chỉ tiêu cần đo khi lấy mẫu nước.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn19

Nhiệt độ của nước ảnh hưởng đến độ pH, đến các quá trình sinh hóa xảy ra trong nước.

Nhiệt độ của nước phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thời tiết hay môi trường khu

vực. Riêng nhiệt độ của nước ngầm, các lớp nước tầng đáy sâu của hồ… ít phụ

thuộc vào môi trường hơn. Nhiệt độ nước thải công nghiệp đặc biệt là nước thải của nhà máy nhiệt điện, nhà máy điện hạt nhân thường cao hơn từ 10 – 25oC so với

nước thường.

Nước nóng có thể gây ô nhiễm hoặc có lợi tùy theo mùa và vị trí địa lý. Vùng có

khí hậu ôn đới nước nóng có tác dụng xúc tiến sự phát triển của vi sinh vật và các

quá trình phân hủy. Nhưng ở những vùng nhiệt đới, nhiệt độ cao của nước ở sông

hồ sẽ làm thay đổi quá trình sinh hóa và hóa lý bình thường của hệ sinh thái nước,

giảm lượng oxi hòa tan vào nước và tăng nhu cầu oxi của cá lên 2 lần. Một số loài

sinh vật không chịu được nhiệt độ cao sẽ chết hoặc phải di chuyển đi nơi khác,

nhưng có một số loài khác lại phát triển mạnh ở nhiệt độ thích hợp. [26]

Chỉ tiêu nhiệt độ cần đo ngay tại nơi lấy mẫu bằng nhiệt kế hay bằng các máy đo

nhiệt độ.

I.3.3. Màu sắc

Nước sạch trong suốt và không màu. Nếu bề mặt đáy của nước rất lớn ta có cảm

giác nước màu xanh nhẹ, đó là do sự hấp thụ chọn lọc các bước sóng nhất định của

ánh sáng mặt trời.

Nước bẩn là do các chất bẩn trong nước gây nên. Màu sắc của nước ảnh hưởng

đến thẩm mỹ khi sử dụng nước, ảnh hưởng đến chất lượng nước khi sử dụng trong

sản xuất. [16]

Màu của nước gây ra bởi:

+ Màu của các chất hữu cơ: màu này rất khó xử lý bằng các phương pháp đơn giản.

Nước có màu xanh đậm hoặc có váng trắng chứng tỏ trong nước có nhiều chất

phú dưỡng hoặc các thực vật nổi phát triển quá mức và sản phẩm phân hủy thực vật

đã chết.

Sự phân hủy các chất hữu cơ làm xuất hiện axit humic và fulvic hòa tan làm

nước có màu vàng.

+ Các chất vô cơ là những hạt rắn, gây ra màu sắc trong nước. Màu này xử lý

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn20

đơn giản hơn.

Các hợp chất của Fe3+ không tan làm cho nước có màu nâu đỏ. Nước thải sinh

hoạt hay nước thải công nghiệp có nhiều màu sắc khác nhau. Thường là màu xám

hay màu tối.

Khi nước bị ô nhiễm có màu sẽ cản trở sự truyền ánh sáng mặt trời vào nước,

làm ảnh hưởng tới hệ sinh thái nước. Nếu là màu do hóa chất gây nên sẽ rất độc đối

với sinh vật sống trong nước. [26]

I.3.4. Mùi vị

Nước sạch không có mùi, vị. Nước có mùi vị khó chịu là nước bị ô nhiễm.

Nguyên nhân của sự ô nhiễm là do sản phẩm phân hủy các chất hữu cơ trong nước

hoặc do nguồn nước thải có chứa những chất khác nhau, ví dụ: mùi phân

C8H5NHCH3, mùi trứng thối H2S, mùi hôi của mercaptan (CH3SH, CH3(CH2)3SH,

mùi cá ươn của amin (CH3NH2, (CH3)2NH, (CH3)3N), mùi thịt thối của diamin NH2

– (CH2)4 – NH2… [16, 26]

I.3.5. Độ đục

Nước tự nhiên sạch thường không chứa các chất rắn lơ lửng nên trong suốt và

không màu. Độ đục do các chất lơ lửng gây ra, chúng có kích thước rất khác nhau,

từ dạng những hạt keo đến những thể phân tán thô. Những hạt vật chất gây đục

thường hấp phụ những kim loại nặng, cùng các vi sinh vật gây bệnh. Nước đục còn

ngăn cản quá trình chiếu sáng của mặt trời xuống đáy thủy vực làm giảm quá trình

quang hợp và nồng độ oxi hòa tan trong nước.

Đơn vị chuẩn của độ đục là sự cản quang bởi 1 mg SiO2 hòa tan trong 1 lít nước

cất gây ra được gọi là 1 đơn vị độ đục. Đo độ đục của nước bằng các máy đo độ

đục. Độ đục càng lớn có nghĩa là độ nhiễm bẩn của nước càng cao và phải có biện

pháp xử lý thích hợp. [16, 26]

I.3.6. Độ mặn

Độ mặn của nước là tổng lượng các muối hòa tan trong nước. Mỗi quần thể sinh

vật trong nước sẽ thích nghi với một khoảng độ mặn nhất định của nước.

Độ mặn thường được ký hiệu là S‰. Độ mặn của nước có thể tính qua hàm

lượng Cl- có trong nước biển theo công thức:

S‰ = 0,030 + 1,805.[Cl-]

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn21

Đo độ mặn của nước bằng các máy đo độ mặn. [26, 36]

I.3.7. Chất rắn trong nước

Gồm hai loại là chất rắn lơ lửng và chất rắn hòa tan. Tổng hai loại chất rắn trên

gọi là tổng chất rắn trong nước.

Chất rắn lơ lửng: phần chất rắn không bị hòa tan có kích thước tử 0,01 – 0,1 μm

như khoáng sét, bùn, than, mùn… Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục, thay đổi

màu sắc và các tính chất khác. Hàm lượng chất rắn lơ lửng được xác định bằng

lượng khô của phần chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thủy tinh khi lọc 1 lít nước mẫu qua phễu lọc rồi sấy khô ở 103 – 105oC tới khi khối lượng không đổi. Đơn vị

tính là mg/l. Ngoài ra hàm lượng chất rắn lơ lửng có thể xác định bằng máy quang

phổ hấp thụ phân tử (so màu).

Chất rắn hòa tan: mắt thường không thể nhìn thấy được, làm cho nước có mùi,

vị khó chịu, đôi khi cũng làm cho nước có màu. Đó là chất khoáng vô cơ, hữu cơ

như các muối clorua, cacbonat, nitrat, photphat…

Nguồn nước có hàm lượng chất rắn cao không dùng được trong công nghiệp và

trong sinh hoạt. [26, 37]

I.3.8. Chất rắn bay hơi

Hàm lượng chất rắn bay hơi là lượng mất đi khi nung lượng chất rắn huyền phù

ở 550oC trong một khoảng thời gian nhất định. Thời gian này phụ thuộc vào loại

nước cần xác định (nước thải, bùn, nước uống…). Đơn vị tính là mg/l. Hàm lượng

chất rắn bay hơi trong nước thường biểu thị cho hàm lượng chất hữu cơ trong nước. [16]

I.3.9. Chất rắn có thể lắng

Chất rắn có thể lắng là thể tích phần chất rắn của một lít nước mẫu đã lắng

xuống đáy phễu sau một thời gian xác định (khoảng 1 giờ). Đơn vị đo là ml/l.

I.3.10. Độ kiềm toàn phần

Được định nghĩa là hàm lượng các chất có trong nước có khả năng phản ứng với

axit mạnh.

Độ kiềm rất quan trọng trong việc xử lý nước và trong môi trường hóa sinh của

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn22

các loại nước tự nhiên. Thông thường người ta cần phải xác định được nồng độ

kiềm để tính toán khối lượng các hóa chất cần thêm vào khi xử lý nước. Nước có

tính kiềm cao thường có độ pH cao và chứa lượng chất rắn hòa tan cao. Tính chất

này của nước có thể có hại đối với các dụng cụ đun nước, việc sản xuất thức ăn và

các hệ thống nước ở thành phố. Độ kiềm có tác dụng như một dung dịch đệm và là

nguồn cung cacbon vô cơ, vì vậy góp phần quyết định khả năng của nước trong việc

trợ giúp cho sự phát triển của tảo và các loài sinh vật sống dưới nước khác. Các nhà

sinh học cũng sử dụng độ kiềm làm thước đo chất lượng của nước. Nhìn chung, các

khoáng chất chính quyết định tính kiềm trong nước là ion bicacbonat, ion cacbonat

và ion hidroxit. [16, 37]

Ngoài ra còn có các hóa chất khác ảnh hưởng đến độ kiềm của nước là

ammoniac và các base liên hợp của photphoric, silicic, boric và các axit vô cơ.

Cũng cần phải phân biệt giữa độ base cao, được xác định bằng độ pH tăng, và độ kiềm cao xác định bằng khả năng nhận H+. Trong khi pH chỉ cường độ thì độ kiềm

chỉ khả năng. Việc dùng phèn nhôm Al2(SO4)3.18H2O làm chất kết tụ là một ví dụ

cho tầm quan trọng của tính kiềm trong việc xử lý nước. Ion nhôm hidrat là một

axit khi có nước sẽ kết hợp với base tạo ra nhôm hidroxit kết tủa. Phản ứng này khử

kiềm trong nước. Đôi khi cũng cần bổ sung thêm kiềm để ngăn chặn việc nước trở

nên quá axit.

Độ kiềm có đơn vị là CaCO3 mg/l dựa theo phản ứng trung hòa axit. Trọng

lượng tương đương của canxi cacbonat bằng ½ trọng lượng theo công thức của nó vì chỉ cần ½ phân tử CaCO3 để trung hòa một ion H+. Tuy nhiên thể hiện độ kiềm

bằng mgCaCO3/l có thể dẫn đến nhầm lẫn với mđương lượng/l là đơn vị thường dùng

trong hóa học.

Đối với nước tự nhiên, độ kiềm của nước phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng các

muối cacbonat, hidrocacbonat của kim loại kiềm và kiềm thổ, trong trường hợp này

pH của nước thường >= 8,3. [16, 26]

I.3.11. Độ axit

Đối với các nguồn nước tự nhiên, độ axit được định nghĩa là hàm lượng của các

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn23

chất có trong nước có khả năng tham gia phản ứng với kiềm mạnh. Nước axit

thường rất ít gặp trừ trường hợp bị ô nhiễm nặng. Độ axit của nước thường do sự có -, CO2, H2S, các protein, các axit béo và các ion kim mặt của các axit như: H2PO4 loại có tính axit, đặc biệt là ion Fe3+. Độ axit khó xác định hơn độ kiềm, lý do là hai

hợp chất chủ yếu tác động đến tính axit là CO2 và H2S đều là chất tan dễ bay hơi và

biến mất trong mẫu thử. Cất và lưu giữ các mẫu nước đại diện để phân tích của khí

này thường rất khó. [16, 26]

Thuật ngữ axit vô cơ tự do được dùng cho các axit mạnh trong nước như H2SO4

và HCl. Nước axit trong các hầm mỏ có chứa nhiều axit vô cơ. Trong khi nồng độ

axit được xác định bằng việc chuẩn độ với bazơ đến điểm cuối của phenolphthalein

(pH = 8,3, khi cả axit mạnh và axit yếu đều được trung hòa), thì axit vô cơ tự do

được xác định bằng việc chuẩn độ với bazơ đến điểm cuối methyl da cam (pH =

4,3, khi chỉ có axit mạnh được trung hòa).

Độ axit của một số ion hydrat kim loại cũng có thể làm tăng tính axit của nước.

Để ngắn gọn, ion H3O+ được viết tắt đơn giản hơn thành H+.

Độ axit của nước có nguồn gốc khác nhau do quá trình thủy phân, oxi hóa

khoáng vật và chất hữu cơ, hoạt động vi sinh, lắng đọng từ khí quyển, nước thải từ

các hoạt động công nghiệp, sự hòa tan của khí CO2. Trong đó, khí CO2 hòa tan vào

nước là nguồn chính đóng góp vào độ axit của nước. [16, 26]

I.3.12. Độ cứng của nước

Trong các cation có trong hầu hết các hệ thống nước sạch, ion canxi thường có

nồng độ cao nhất và có ảnh hưởng lớn nhất đối với hóa học môi trường nước, cũng

như việc sử dụng và xử lý nước. Tính chất hóa học của canxi, mặc dù khá phức tạp,

nhưng vẫn đơn giản hơn tính chất hóa học của các ion kim loại chuyển tiếp trong

nước. Canxi là nguyên tố quan trọng trong các quá trình địa hóa. Các khoáng chất

tạo thành các nguồn ion canxi chủ yếu trong nước. Các khoáng chất chủ yếu góp

phần tạo ra ion canxi là thạch cao CaSO4.2H2O, CaSO4, dolomite CaMg(CO3)2,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn24

aragonite, vốn là các dạng khác nhau của CaCO3. [37]

Canxi xuất hiện trong nước là do sự cân bằng giữa canxi và các hợp chất magie

cacbonat cùng với CO2 tan trong nước, khí này từ không khí hay các chất hữu cơ bị

thối rữa trong các chất cặn. Nước chứa lượng lớn cacbon dioxit sẽ hòa tan nhanh

chóng canxi từ các hợp chất cacbonat.

Nồng độ CO2 trong nước quyết định độ hòa tan của canxi cacbonat. Lượng

cacbon dioxit mà nước có được nhờ vào sự cân bằng với không khí không đủ để tạo

ra canxi hòa tan trong nước tự nhiên, đặc biệt là nước ngầm. Thay vào đó, hoạt

động hô hấp của các vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ có trong nước, trong các

chất cặn và đất sẽ cung cấp lượng CO2 cần thiết để hòa tan CaCO3 trong nước. Đây

là một yếu tố hết sức quan trọng trong các chu trình hóa học môi trường nước và

các quá trình chuyển hóa địa hóa. [16]

Ion canxi, cùng với ion magie, đôi khi là ion sắt II, quyết định độ cứng của

nước. Minh họa điển hình nhất về độ cứng của nước là kết tủa vón cục của phản

ứng giữa xà phòng với ion canxi trong nước cứng. Nhiệt độ tăng có thể làm cho

phản ứng này xảy ra bằng cách giải phóng khí CO2 và chất kết tủa trắng của canxi

cacbonat có thể hình thành trong nước sôi có độ cứng tạm thời.

Do có sự có mặt của các muối, chủ yếu là các muối canxi và muối magie, nước

cứng không gọi là nước ô nhiễm vì không gây hại cho sức khỏe con người. Nhưng

độ cứng của nước lại có ảnh hưởng lớn đến sản xuất công nghiệp như đóng cặn trong nồi hơi do tạo kết tủa với các ion Ca2+, Mg2+; pha chè không ngấm, làm giảm

tác dụng của hợp chất tạo bọt của xà phòng. [16, 26]

Độ cứng của nước được chia làm thành hai loại:

+ Độ cứng tạm thời: do các muối hydrocacbonat của canxi và magie tạo nên,

khi đun nước sôi độ cứng tạm thời sẽ mất, do tạo kết tủa CaCO3 và MgCO3.

+ Độ cứng vĩnh cửu: do các muối sunfat, clorua của canxi và magie tạo nên. Ngoài ra một số các cation kim loại khác như: Al3+, Fe3+,… cũng làm tăng độ cứng

của nước, độ cứng vĩnh cửu thường rất khó loại trừ.

Độ cứng của nước được biểu thị bằng hàm lượng của CaCO3, đơn vị là mg/l. Có

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn25

thể phân loại độ cứng của nước như sau:

Bảng 1.5. Độ cứng của nước biểu thị bằng hàm lượng CaCO3 [26]

Độ cứng của nước Hàm lượng CaCO3 (mg/l)

Nước mềm < 50

Nước cứng trung bình ≈ 150

Nước quá cứng > 300

I.3.13. Hàm lượng oxi hòa tan trong nước (DO: dissolved oxygen) [16]

Cùng với trị số pH, khí oxi hòa tan là yếu tố thủy hóa quan trọng xác định cường

độ hàng loạt quá trình sinh hóa xảy ra trong môi trường nước. Với khả năng hoạt

động hóa học mạnh, oxi hòa tan trong nước là một hợp phần rất linh động, sự phân

bố theo không gian và biến đổi theo thời gian của nó chịu tác động của hàng loạt

hiện tượng và quá trình, trong đó đáng kể nhất là quá trình tương tác của nước, khí

quyển, hoạt động của thủy sinh vật, mức độ ô nhiễm của nước…Chính vì vậy oxi

hòa tan trong nước được xem là một trong những yếu tố chỉ thị cho khối nước, cho

nhiều quá trình lý hóa xảy ra trong đó, đồng thời nó còn được sử dụng như một chỉ

tiêu cơ bản để đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường, nhất là ô nhiễm chất hữu cơ.

Tất cả các sinh vật đều phụ thuộc vào oxi dưới dạng nào đó để duy trì quá trình

trao đổi chất đáp ứng sinh sản và phát triển. Lượng oxi hòa tan trong nước rất ít, với

nước sạch, độ hòa tan của oxi ở 0oC, 1atm là 14,6 ppm.

Chỉ số DO thấp có nghĩa là nước có nhiều chất hữu cơ, nhu cầu oxi hóa tăng nên

tiêu thụ nhiều oxi trong nước. Chỉ số DO cao chứng tỏ nước có nhiều rong tảo tham

gia quá trình quang hợp giải phóng oxi, thậm chí đạt trên mức bão hòa (nếu đạt giá

trị 200% được gọi là siêu bão hòa). [16]

Về mặt hóa học, oxi không tham gia phản ứng với nước, độ hòa tan oxi vào

nước phụ thuộc vào nhiệt độ. Ngoài ra còn phụ thuộc vào tiêu hao oxi do quá trình

phân hủy sinh học chất hữu cơ do vi khuẩn hiếu khí, sự bổ sung oxi do quá trình

quang hợp, hao hụt oxi do quá trình hô hấp của động vật trong nước và chiều sâu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn26

của nước.

Bảng 1.6. Chỉ số DO trong nước ở áp suất 1atm và các nhiệt độ khác nhau

Nhiệt độ o C 0 5 10 15 20 25 30

Nước ngọt (ppm) 14,6 12,8 11,3 10,2 9,2 8,4 7,6

Nước biển (ppm) 11,3 10,0 9,0 8,1 7,1 6,7 6,1

1.3.14. Nhu cầu oxi sinh hóa (BOD: biochemical oxygen demand)

Nhu cầu sinh hóa là lượng oxy mà sinh vật đã sử dụng trong quá trình oxi hóa

các chất hữu cơ trong nước. Đơn vị tính theo mg/l.

Chất hữu cơ + O2 vi khuẩn CO2 + H2O + tế bào mới

Oxi cần cho quá trình này là oxi hòa tan trong nước. Quá trình oxi hóa sinh học

xảy ra rất chậm và kéo dài.

Chỉ số BOD chỉ ra lượng oxi mà vi khuẩn tiêu thụ trong phản ứng oxi hóa các

chất hữu cơ trong nước ô nhiễm, chỉ số BOD càng cao chứng tỏ lượng chất hữu cơ

có khả năng phân hủy sinh học trong nước ô nhiễm càng nhiều.

Trong thực tế không thể xác định lượng oxi cần thiết để vi sinh vật oxi hóa hoàn

toàn chất hữu cơ có trong nước, chỉ xác định được lượng oxi cần thiết để vi sinh vật oxi hóa các hợp chất hữu cơ trong 5 ngày ở nhiệt độ 20oC trong buồng tối, kết quả

được biểu thị bằng BOD5. [16, 26]

I.3.15. Nhu cầu oxi hóa học (COD: chemical oxygen demand)

Trong nước thường tồn tại những hợp chất vô cơ, hữu cơ có khả năng tiêu thụ

oxi hòa tan bằng các phản ứng hóa học. Nguồn gốc và hàm lượng các hợp chất này

trong nước mặt và nước thải rất khác nhau, bản chất và tính chất hóa học của chúng

cũng rất khác nhau. Theo quan hệ hóa học giữa chúng với oxi hoặc với một số chất

khác thì đại đa số trong chúng có tính khử, một số lại có tính oxi hóa. Tuy nhiên, dù

mang đặc trưng nào thì những hợp chất này cũng vẫn có khả năng tiêu thụ một

lượng oxi hòa tan trong nước. Tập hợp những chất và hợp chất có khả năng tiêu thụ

oxi hòa tan trên tạo nên “nhu cầu oxi hóa hóa học” của nước (tức là khả năng tiêu

thụ oxi trong các phản ứng oxi hóa – khử xảy ra trong nước).

Những hợp phần có khả năng tiêu thụ oxi trong nước bằng con đường hóa học

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn27

như đã nêu trên, thường có nguồn gốc là các hợp chất hữu cơ, chủ yếu là các hợp

chất phức tạp và đa dạng của cacbon. Như vậy, nhu cầu oxi hóa học của nước được

tạo nên chủ yếu do hợp phần hữu cơ có trong nước. Do đó có thể dùng COD để đặc

trưng định lượng cho hàm lượng của hợp phần này.

Nguồn cung cấp các chất hữu cơ cho nước tự nhiên còn chủ yếu do sự phân hủy

tàn tích hữu cơ và các sản phẩm của quá trình hoạt động sống của động vật, các xác

động thực vật…Ngoài ra, chất hữu cơ còn được cung cấp từ các nguồn nước thải

công nghiệp và sinh hoạt. Chính vì vậy COD của nước còn được coi là một chỉ tiêu

của ô nhiễm môi trường.

Tóm lại, COD là nhu cầu oxi cần thiết cho quá trình oxi hóa toàn bộ các chất

hữu cơ trong mẫu nước thành CO2 và H2O bằng các tác nhân oxi hóa mạnh. [16, 26]

I.3.16. Hàm lượng sắt và mangan trong nước

Khi trong nước có chứa các ion sắt và mangan, chúng sẽ gây nên độ đục và màu

oxy hóa oxy hóa

trong nước: Fe2+ Mn2+ Fe3+ màu nâu đỏ Mn4+ màu đen

Các ion này có tính chất duy trì sự phát triển của một số vi khuẩn gây thối rữa

trong hệ thống phân phối nước.

Nước có hàm lượng sắt > 0,3 mg/l và mangan > 0,05 mg/l sẽ gây mùi tanh, khó

chịu, làm nước có màu. Khi bị oxi hóa chúng chuyển thành các hợp chất sắt và

mangan hóa trị cao gây keo hoặc kết tủa làm tắc các đường ống dẫn nước. [16, 26]

3-, các poly

I.3.17. Hàm lượng photpho [16]

-, HPO4

2-,PO4

Photpho có thể tồn tại trong nước dưới các dạng H2PO4

photphat như Na3(PO3)6 và phopho hữu cơ.

Đây là nguồn dinh dưỡng cho các thực vật dưới nước, chúng gây ô nhiễm và

góp phần thúc đẩy hiện tượng phì dinh dưỡng ở các ao, hồ.

I.3.18. Hàm lượng sunfat [26]

Hàm lượng sunfat trong nước cao sẽ ảnh hưởng tới việc hình thành H2S gây mùi

khó chịu, nhiễm độc với cá, ngoài ra còn gây hiện tượng đóng cặn cứng trong nồi

2- + hợp chất hữu cơ vi khuẩn

đun, gây hiện tượng xâm thực ăn mòn đường ống dẫn.

SO4 S2- + H2O + CO2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn28

S2- + 2H + yếm khí H2S

I.3.19. Hàm lượng nitơ [16]

-,…

Hợp chất nitơ trong nước tự nhiên là nguồn dinh dưỡng cho thực vật. Trong

-, NO2

nước nitơ tồn tại ở nhiều dạng khác nhau như: NO3

Hàm lượng các hợp chất chứa nitơ cũng là một chỉ tiêu đánh giá mức độ ô

-, NO3

nhiễm nước. Hàm lượng NH3 cao gây nhiễm độc cho các sinh vật sống trong nước; - cao sẽ kết hợp với hồng cầu tạo thành chất không vận hàm lượng NO2

chuyển oxi gây bệnh xanh xao thiếu máu.

I.3.20. Hàm lượng kim loại nặng: Pb, Cu, Ni, Cd… [16, 26]

Các kim loại nặng thường có trong nước thải đô thị hoặc nước thải công nghiệp.

Những kim loại này ở các pH khác nhau tồn tại ở các dạng khác nhau gây ô nhiễm

nước, độc hại với sinh vật.

I.3.21. Hàm lượng chất dầu mỡ [26]

Chất dầu mỡ trong nước có thể là chất béo, axit hữu cơ, dầu, sáp… Chúng có thể

gây khó khăn cho quá trình vận chuyển nước, ngăn cản oxy hòa tan trong nước và

tạo lớp phân cách bề mặt với khí quyển.

I.3.22. Các chỉ tiêu vi sinh [37]

Trong nước thiên nhiên có nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong, tảo và các đơn

bào. Chúng xâm nhập vào nước từ các môi trường xung quanh hoặc sống trong

nước. Có thể chia làm hai loại:

+ Loại vi sinh có hại là các vi khuẩn gây bệnh từ các nguồn rác thải, bệnh của

người và các động vật như tả, thương hàn, bại liệt…

Vi khuẩn E – coli là vi khuẩn đặc trưng cho mức độ nhiễm trùng nước.

+ Các loại rong tảo làm nước có màu xanh, khi thối rửa làm tăng hàm lượng

chất hữu cơ trong nước. Các chất hữu cơ này phân hủy sẽ tiêu thụ oxi, gây hiện

tượng thiếu oxi và làm ô nhiễm nước.

I.4. Tác động của nước thải chưa được xử lý [16, 26, 37]

Các chất bẩn trong nước thải là tác nhân tác động trực tiếp đối với môi trường và

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn29

sức khỏe con người. Đó là chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ phân hủy sinh học, vi

khuẩn gây bệnh, hợp chất hữu cơ khó phân hủy, chất dinh dưỡng (N, P), kim loại

nặng và các chất vô cơ hòa tan. Bảng 1.1. đưa ra sự tác động điển hình của các chất

ô nhiễm trong nước thải đối với môi trường và con người.

Chất rắn trong nước thải sinh hoạt có thể lắng đọng thành cặn, làm tắc hệ thống

ống thoát nước, lấp đầy kênh rạch và sông ngòi. Dầu mỡ tạo thành bọt trôi nổi gây

mất thẩm mỹ của nguồn nước tự nhiên.

Chất dinh dưỡng N và P gây ra sự phú dưỡng trong nước. Các hồ và nước sông

chảy với tốc độ chậm bị ảnh hưởng nhiều hơn so với nước sông chảy tốc độ nhanh

hơn. Trong các hồ và sông có dòng chảy chậm, tảo được nuôi dưỡng bằng các chất

dinh dưỡng, khi chúng bị phân hủy sẽ lắng xuống mặt đáy như trầm tích. Sau đó,

chất dinh dưỡng lại được giải phóng khỏi trầm tích trở lại pha nước. Đây là chu

trình sinh sản và chết của tảo trong môi trường nước. Trong giai đoạn đầu, sự sống

dưới nước phú dưỡng khá phong phú, tảo phát triển rất mạnh, một lượng lớn tảo bắt

đầu chết để cho một chu kỳ sinh sản mới. Sự phân hủy tảo chết làm cho BOD của

nước tăng lên, dẫn đến nước bị suy giảm lượng oxy. Một số loại tảo tiết ra chất độc

có thể làm nguy hại đến các loại chim ăn cá và làm gây bỏng lên da khi tiếp xúc với

nước. Nước bị phú dưỡng sẽ nâng giá thành xử lý, đặc biệt trong xử lý nước cho

mục đích sinh hoạt. [26]

Kim loại nặng và các chất độc hại khác được sử dụng trong nhà là những nguồn

ô nhiễm cho nguồn nước. Kim loại nặng bao gồm Cu, Zn, Cd, Ni, Cr và Pb có

nguồn gốc từ những vật liệu chế tạo đường ống cung cấp nước, các chất tẩy rửa, các

loại vật liệu sử dụng để lợp mái nhà, hệ thống thoát nước, v.v. Khi hàm lượng kim

loại nặng trong nước thải đủ cao, chúng sẽ đầu độc vi khuẩn, thực vật, động vật và

con người. Các nguồn khác của những vật liệu độc hại có trong nước thải gia đình

là thuốc chữa bệnh quá đát, chất diệt côn trùng và diệt cỏ, các dung môi hữu cơ, sơn

và các chất hóa học khác. Các chất này có thể ăn mòn đường ống dẫn nước thải và

làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến các hệ thống của nhà máy xử lý nước thải. Khi có

mặt với hàm lượng cao, kim loại nặng trong nước thải sẽ gây bất lợi cho quá trình

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn30

xử lý. [37]

Bảng 1.7. Ảnh hưởng của nước thải đến môi trường [29]

Chất ô nhiễm Nguồn gốc Nước sinh hoạt, nước thải Tác động đến môi trường Gây ra sự lắng đọng bùn và điều Chất rắn lơ lửng công nghiệp, xói mòn bởi kiện kỵ khí trong môi trường (SS) dòng chảy. nước.

Gây ra phân hủy sinh học dẫn

đến sử dụng quá lượng oxy mà Hợp chất hữu cơ Nước thải sinh hoạt và nguồn nước có thể tiếp nhận phân rã sinh học nước thải công nghiệp. dẫn đến các điều kiện không

thích hợp.

Vi khuẩn gây bệnh Nước thải sinh hoạt. Truyền bệnh cho cộng đồng. (Pathogens)

Chất dinh dưỡng Nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp. Có thể gây ra hiện tượng phú dưỡng

Nước thải công nghiệp. Các chất hữu cơ khó phân hủy Có thể gây ra mùi và vị, có thể là chất độc hoặc chất gây ung thư.

Kim loại nặng Độc Nước thải công nghiệp, nước hầm mỏ…

Các chất vô cơ hòa tan Nước sử dụng cho sinh hoạt và công nghiệp. Ảnh hưởng đến việc sử dụng lại nguồn nước thải.

Để ngăn cản sự hủy hoại môi trường, nước thải cần phải được xử lý. Xử lý nước

thải là loại bỏ các chất rắn và BOD của nước thải. Trên cơ sở đó, cần phải đưa ra

mức độ xử lý nước thải để đạt được nồng độ tới hạn của chất bẩn trước khi thải ra

môi trường. Mức độ xử lý nước thải sẽ phụ thuộc vào các tiêu chuẩn cho phép của

từng quốc gia.

I.5. Sự ô nhiễm trong nước thải khu công nghiệp và làng nghề ở huyện Yên

Phong – tỉnh Bắc Ninh [24]

Huyện Yên Phong - Bắc Ninh có diện tích tự nhiên là 112,5 km2 là huyện có

diện tích lớn nhất tỉnh Bắc Ninh, dân số là 134.600 người (năm 2004), tập trung các

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn31

làng nghề truyền thống từ lâu đời như Văn Môn, Phong Khê, Đồng Kỵ… và các

nhà máy, xí nghiệp thuộc ngành công nghiệp nhẹ: cơ khí, lắp ráp, chế biến nông

lâm hải sản, vật liệu xây dựng cao cấp, may mặc, điện tử, nấu rượu, chế biến và sản

xuất giấy, nấu lại một một số kim loại như nhôm, kẽm. Khó có thể thống kê được

về sự phân loại rạch ròi về thành phần hóa học của nước thải công nghiệp. Tuy

nhiên sự nhiễm bẩn bởi các chất độc hại và kim loại nặng trong nước thải ở các Khu

công nghiệp Yên Phong và ở các làng nghề truyền thống trong huyện là điều không

thể tránh khỏi. Sự ô nhiễm này đã tồn tại nhiều năm nay và có xu hướng ngày càng

nghiêm trọng hơn ở địa phương, gây ra nhiều căn bệnh nguy hiểm cho người dân và

đang là vấn đề nhức nhối cho đời sống của nhân dân trong vùng. Do đó để giải

quyết một phần về giảm thiểu ô nhiễm môi trường của nhân loại nói chung và của

quê hương Yên Phong nói riêng mà chúng tôi thực hiện đề tài: "Nghiên cứu phương pháp phân tích các kim loại: Bi3+ , Cd2+, Cu2+, Ni2+, Pb2+, Zn2+ trong nước thải một số làng nghề truyền thống và khu công nghiệp của

huyện Yên Phong – tỉnh Bắc Ninh".

Với mẫu nước lấy để phân tích ở các làng nghề xã Văn Môn và khu công

nghiệp của huyện Yên Phong tỉnh Bắc Ninh.

I.6. Kim loại nặng và tình trạng ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường

I.6.1. Giới thiệu về kim loại nặng [19, 25]

Kim loại nặng phân bố rộng rãi trên vỏ trái đất. Chúng được phong hóa từ các

dạng đất đá tự nhiên, tồn tại trong môi trường dưới dạng bụi bay hòa tan trong sông

hồ, nước biển, sa lắng trầm tích.

Trong vòng hai thập kỉ qua, kim loại nặng được thải từ các hoạt động sản xuất

của con người đóng góp thêm vào lượng tồn tại sẵn có của chúng trong tự nhiên.

Các công trình khai thác mỏ, giao thông, sản xuất tinh chế đều thải các kim loại

nặng vào môi trường, chủ yếu dưới dạng bụi khói hay nước thải. Ví dụ như chì (Pb)

được cho vào xăng để tăng hiệu xuất động cơ, kim loại có độc tính cao này đi cùng

khí thải vào môi trường. Các kim loại được thải vào môi trường theo nhiều nguồn

khác nhau và ngày càng trở nên nguy hiểm cho con người và môi trường sống. [19]

Một số kim loại luôn tồn tại trong cơ thể của con người và cần thiết cho sức

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn32

khỏe con người. Sắt giúp ngăn ngừa việc thiếu máu, kẽm là tác nhân quan trọng

trong 100 phản ứng enzym. Trên nhãn của các lọ thuốc vitamin hay thuốc bổ xung

khoáng chất thường có Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Mo, K, Se và Zn. Chúng thường có

hàm lượng thấp và được biết đến như lượng vết. Lượng nhỏ của kim loại này cần có

trong khẩu phần ăn của con người vì chúng không thể thiếu được trong các phần tử

sinh học như hemoglobin và các hợp chất sinh hóa cần thiết cho sự sống. Nhưng

nếu cơ thể hấp thụ lượng lớn các kim loại này thì có thể gây rối loạn các quá trình

sinh lý, trở nên độc hại cho cơ thể hoặc làm mất tính năng của các kim loại vết

khác. Ví dụ như lượng Zn cao có thể làm mất tác dụng của Cu bằng một kim loại

cần thiết cho cơ thể. [25, 26]

Các kim loại nặng là những kim loại có tỉ trọng gấp 5 lần tỷ trọng của nước.

Chúng bền và thường không tham gia vào các quá trình sinh hóa của cơ thể. Chúng

thường tích tụ sinh học (chuyển tiêp trong chuỗi thức ăn và đi vào cơ thể con người)

chúng gồm: Hg, Cr, As, Cu, Cd, Al, Pb, Se, Sb.. chúng xâm nhập vào cơ thể con

người theo các đường hô hấp, tiếp xúc hoặc do ăn uống.

Ngày nay sự nhiễm độc kim loại nặng mãn tính có thể xuất phát từ việc sử

dụng kim loại trong các loại sơn, mực, trong nước máy, các hóa chất chế biến thực

phẩm, các sản phẩm chăm sóc sắc đẹp (mỹ phẩm, dồi gội đầu, thuốc nhuộm tóc...)

trong xã hội công nghiệp hiện nay con người không thể tránh khỏi việc nhiễm các

hóa chất độc và các kim loại.

Các nghiên cứu cho thấy rằng các kim loại nặng có thể gây rối loạn hành vi

của thần kinh, khả năng tư duy, gây độc đến máu, gan, da, cơ quan sản xuất

hoocmoon... [19, 23, 25]

I.6.2. Vai trò, chức năng của một số kim loại nặng

I.6.2.1. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc chì

Chì là một kim loại nặng có độc tính cao và cũng được sử dụng khá phổ biến

trong sản xuất và tiêu dùng. Trong công nghiệp chì được sử dụng trong ắc quy, dây

cáp điện, đầu đạn và ống dẫn trong công nghiệp hóa học. Nhưng lượng lớn thiếc và

chì được sử dụng để điều chế hợp kim quan trọng, ngoài ra chì hấp thụ tốt các tia

phóng xạ và tia Rơnghen nên chì được sử dụng làm tấm bảo vệ khi làm việc với các

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn33

tia này. [23]

Chì gây độc hại đến cơ thể, tác động lên thần kinh, tổng hợp hemoglobin và sự

chuyển hóa vitamin D. Trẻ em đặc biệt rất nhạy cảm với những độc tính này do một

số nguyên nhân:

- Các hoạt động từ tay đến miệng (do tiếp xúc hay ăn phải sơn và bụi chì).

- Hệ thần kinh đang phát triển dễ bị tổn thương khi tiếp xúc với chì

- Tỉ lệ hấp thụ chì của trẻ em cao hơn so với người trưởng thành.

Chì là một thành phần không cần thiết của khẩu phần ăn, nó xâm nhập vào cơ

thể con người qua đường hô hấp, thức ăn đồ uống hàng ngày được tích lũy trong cơ

tăng dần theo thời gian. Theo tính toán liều lượng chì tối đa có thể chấp nhận hàng

ngày cho người do thức ăn tạm thời quy định là 0,005mg/Kg thể trọng. Bình thường

con người tiếp nhận hàng ngày từ 0,05 đến 0,1mg Pb không hại từ các nguồn như:

không khí, nước và thực phẩm nhiễm nhẹ chì, nhưng tiếp nhận lâu dài 1mg/1ngày

sẽ bị nhiễm độc mãn tính, nếu như hấp thụ 1mg Pb trong một lần có thể sẽ gây tử vong.

Các hợp chất của Pb đều độc đối với động vật. Mặc dù, Pb không gây hại

nhiều cho thực vật nhưng lượng Pb tích tụ trong cây trồng sẽ chuyển qua động vật

qua đường tiêu hóa. Do vậy, Pb không được sử dụng làm thuốc trừ sâu. Pb kim loại

và muối sulphua của nó được coi như không gây độc do chúng không bị cơ thể hấp

thụ. Tuy nhiên, các muối Pb tan trong nước như PbCl2, Pb(NO3)2, Pb(CH3COO)2 rất

độc. Khi xâm nhập vào cơ thể chì tập trung ở xương và tại đây chì tác tụng với

Photphat trong xương rồi truyền vào các mô mền của cơ thể và thực hiện độc tính

của nó. Ngoài ra Chì còn ngưng đọng ở gan, lá lách, thận ... chì phá hủy quá trình

tổng hợp hemoglobin và các sắc tố cần thiết khác trong máu như cytochrom, cản trỏ

sự tổng hợp nhân hemo và tích trong các tế bào hồng cầu, làm giảm thời gian sống

của hồng cầu. Do đó sẽ dẫn tới việc thiếu máu và dẫn tới việc đau bụng ở người lớn

ở người lớn và viêm não ở trẻ em.

Chì còn gây ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe do hợp chất ankyl – chì

được cho vào xăng ôtô, xe máy với vai trò làm chất kích nổ mà tính độc hại cao của

nó với con người gần đây mới được phát hiện vì thế trên thế giới bây giờ người ta

không dùng xăng pha chì nữa.

+ Ngộ độc cấp tính: Ngộ độc xảy ra do thức ăn có chứa hàm lượng chì, tuy ít

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn34

nhưng liên tục hàng ngày. Chỉ cần hàng ngày cơ thể hấp thụ 1mg Pb trở lên sau một

vài năm các triệu chứng như sưng lợi, da vàng, đau khớp xương, bại liệt tay, phụ nứ

dễ bị sẩy thai.

+ Khi bị nhiễm Chì trong máu với nồng độ cao hơn 800mg/L. Có thể gây ra

các bệnh tổn thương về tiểu động mạch, mao dẫn đến bệnh phù, thoái hóa các nơron

thần kinh…giảm chỉ số IQ ở trẻ em đang lớn.

Các thành phần của thực phẩm có khả năng làm giảm ảnh hưởng của chì:

+ Canxi: vì canxi có một vài tính chất giống chì nên trong một số trường hợp có

thể cạnh tranh với chì trong sự kết hợp với một số protein của màng nhầy ruột vốn

có vai trò tích cực trong hấp thụ chì, do đó làm giảm sự nhiễm độc bởi chì .

+ Ion photphat cũng làm giảm ảnh hưởng của chì nhờ tính chất không hòa tan

của nó.

Một số thành phẩm của chì làm tăng khả năng hấp thu chì như: vitamin D,

rượu etylic, axit citric... vì thế tốt nhất là tránh những nơi có chì ở bất kì dạng nào

trong dinh dưỡng, chú ý dùng các thực phẩm có hàm lượng chì dưới mức cho phép,

có đủ Ca, Mg để hạn chế ảnh hưởng của Pb.

I.6.2.2. Vai trò, độc tính của Cd

Cadmi là một nguyên tố rất độc đối với môi trường sống cũng như đối với con

người. Nguồn ô nhiễm cadimi xuất phát từ ô nhiễm không khí khai thác mỏ, nhà

máy luyện kim, hải sản. Nguồn chính của cadimi thải vào nước là các điện cực dùng

trên tàu và nước thải. Cd tồn tại chủ yếu ở dạng hòa tan trong nước, quá trình tích

lũy nhiều trong các động vật nguyên thể như trai, ốc, sò, ngao.... [19]

Đối với các thực vật sống dưới nước, tính độc hại của Cd ngang với độc tính

của Ni và Cr(III)...và có phần kém độc hơn so với Hg(CH3)2 và Cu. Tất nhiên điều

này còn phụ thuộc vào từng loài, từng điều kiện của sự ảnh hưởng của Cd. Ở hàm

lượng 0,02-1 mg/l Cd sẽ kìm hãm quá trình quang hợp và phát triển của thực vật.

Hàm lượng cho phép của Cd trong nước là 5 μg/l.

Đối với con người Cd có thể xâm nhập vào cơ thể bằng nhiều cách khác nhau

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn35

ví dụ như tiếp xúc với bụi Cd, ăn uống các nguồn có sự ô nhiễm Cd...Cadimi

thường được tích luỹ dần trong thận, gây triệu chứng độc mãn tính. Nếu để lâu có

thể gây mất chức năng thận và sự mất cân bằng các thành phần khoáng trong xương.

Liều lượng 30 mg cũng đủ dẫn đến tử vong. Cũng có nhiều giả thiết cho rằng cho rằng

Cd có thể thay thế Zn trong cơ thể làm giảm khả năng sản sinh tế bào. [25, 26]

Chính vì mức độ độc hại của các kim loại Cd và Pb cho nên đã có nhiều tiêu

chuẩn về chất lượng môi trường.

I.6.2.3. Vai trò và độc tính của Zn

Trong sản xuất, kẽm chủ yếu dùng để làm lớp phủ bảo vệ sắt, thép và chế tạo hợp

kim, sản suất pin, tấm in, chất khử trong tinh chế vàng, bạc. Hợp chất của kẽm được

dùng trong y học như thuốc gây nôn, giảm đau, chữa ngứa, thuốc sát trùng. [25]

Kẽm là nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu và nó sẽ gây ra các chứng bệnh nếu

thiếu hụt cũng như dư thừa. Trong cơ thể con người, Zn thường tích tụ trong gan, là

bộ phận tích tụ chính của các nguyên tố vi lượng trong cơ thể. Trong máu, 2/3 Zn

được kết nối với Albumin và hầu hết các phần còn lại được tạo phức với λ –

macroglobin. Zn còn khả năng gây ung thư đột biến, gây ngộ độc hệ thần kinh, sự

nhạy cảm, sự sinh sản, gây độc đến hệ miễn dịch. Sự thiếu hụt Zn trong cơ thể gây

ra các triệu chứng như bệnh liệt dương, teo tinh hoàn, mù màu, viêm da, bệnh về

gan và một số triệu chứng khác. [37]

Có khoảng 100 loại enzim cần có kẽm để hình thành các phản ứng hóa học

trong tế bào. Trong cơ thể con người có khoảng 2 gam đến 3 gam kẽm, hiện diện

trong hầu hết các loại tế bào và các bộ phận của cơ thể, nhưng nhiều nhất tại gan,

thận, lách, xương, ngọc hành, tinh hoàn, da, tóc, móng. Mất đi một lượng nhỏ kẽm

có thể làm đàn ông sụt cân, và có thể mắc bệnh vô sinh. Phụ nữ có thai nếu thiếu

kẽm có thể sinh con thiếu cân, thậm chí có thể bị lưu thai, dễ bị bệnh ngoài da, giảm

khả năng đề kháng của cơ thể. Nhiều nghiên cứu cũng cho thấy kẽm có thuộc tính

chống oxi hóa, do vậy nó được sử dụng như là nguyên tố vi lượng để chống lại sự

lão hóa của cơ thể, đặc biệt là da. Một số người có vị giác hay khứu giác bất thường

do thiếu kẽm, điều này giải thích tại sao một số các loại thuốc chống kém ăn, điều

trị biếng ăn có thành phần chứa kẽm. Kẽm cần thiết cho thị lực, kích thích tổng hợp

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn36

protein, giúp tế bào hấp thu chất đạm để tổng hợp tế bào mới, nhanh liền sẹo. Bạch

cầu cần có kẽm để chống lại nhiễm trùng và ung thư. Nhu cầu kẽm hàng ngày của

một người khoảng 10mg đến 15mg. Nguồn thức ăn nhiều kẽm là từ động vật như

sò, thịt, sữa, trứng, thịt gà, cá, tôm, cua, nước máy,… Người ta chưa thấy sự ngộ

độc do kẽm qua thức ăn và nước uống, mà chỉ thấy sự gây độc do hơi kẽm với người

đúc và nấu kẽm, hàn xì… Lượng kẽm lớn qua đường miệng gây hại dạ dày. [19, 37]

I.6.2.4. Vai trò sinh học, độc tính của Cu và hợp chất của nó

Đồng là một nguyên tố rất đặc biệt về mặt sinh vật học. Có lẽ nó là chất xúc

tác của những quá trình oxi hoá nội bào. Người ta đã nhận xét rằng, rất nhiều cây

muốn phát triển bình thường, đều cần phải có một ít đồng và nếu dùng những hợp

chất của đồng để bón cho đất (đặc biệt là đất bùn lầy) thì thu hoạch thường tăng lên

rất cao. Các cơ thể thực vật có độ bền rất khác nhau đối với lượng đồng dư. [19, 25]

Đối với thực vật thì đồng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sinh trưởng và

phát triển sản lượng của cây. Đồng có tác dụng kích thích các loại men, tạo điều

kiện cho cây sử dụng protein và hình thành clorofin. Thiếu đồng thì cây không phát

triển được. Đồng có tác dụng giúp cây chống hạn, chịu rét, làm tăng khả năng giữ

nước của mô, bảo vệ diệp lục khỏi bị phá huỷ đồng thời còn có tác dụng làm tăng

quang hợp.

Các nguyên tố vi lượng ảnh hưởng không những đến quá trình phát triển

của thực vật mà còn có tầm quan trọng đối với hoạt động sống của động vật và

con người.

Trong các động vật thì một số loài nhuyễn thể (bạch tuộc) có chứa đồng nhiều

nhất. Trong các động vật cao đẳng, đồng tập trung chủ yếu ở gan và ở các hạch tế

bào của những mô khác. Ngược lại các tế bào tại các chỗ sưng chứa rất ít đồng. Nếu

sinh vật bị thiếu đồng (mỗi ngày cần đến 5mg) thì việc tái tạo hemoglobin sẽ giảm

dần và sinh ra bệnh thiếu máu. Muốn chữa bệnh này nguời ta cho hợp chất của đồng

vào đồ ăn.

Nguồn các nguyên tố vi lượng trong cơ thể con người thường xuyên được bổ

sung từ rau, quả, các loại lương thực thực phẩm có trong thức ăn hàng ngày. Trong

thành phần các loại lương thực thực phẩm, sự có mặt của các nguyên tố vi lượng,

đặc biệt là các kim loại nặng trong đó có đồng với hàm lượng không thích hợp sẽ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn37

gây ra ảnh hưởng tiêu cực đối với con người.

Thiếu hoặc mất cân bằng nguyên tố kim loại vi lượng trong các bộ phận cơ thể

như máu, huyết thanh, tóc, gan, mật… là nguyên nhân hay triệu chứng của ốm đau,

bệnh tật hoặc suy dinh dưỡng. Hàm lượng đồng trong toàn bộ cơ thể xấp xỉ 0,1g và

nhu cầu hàng ngày của một người đàn ông có sức khỏe trung bình là 2mg. Ở trẻ sơ

sinh và đang bú mẹ, thiếu đồng dẫn đến thiếu máu nặng và thiếu bạch cầu trung

tính. Ở trẻ em mắc bệnh suy nhược nhiệt đới gọi là Kawashiskor thì biểu hiện thiếu

đồng là mất sắc tố ở lông tóc. Qua phân tích người ta thấy ở những trẻ mất khả năng

đọc và đánh vần hoặc đọc và đánh vần khó nhọc thì hàm lượng đồng và magie trong

tóc cao hơn nhiều so với các trẻ đối chứng (bình thường). [37]

Nếu hàm lượng đồng trong tóc tăng nhiều (quá giới hạn) thì bệnh kéo theo bao

gồm cả thiếu máu, viêm gan, viêm tuyến giáp trạng và suy thận. Nếu ở mô não,

nồng độ Cu tăng và nồng độ Zn giảm thì sẽ xuất hiện chứng sớm mất trí. Một bệnh

gọi là bệnh wilson sinh ra bởi các cơ thể mà đồng bị giữ lại, mà không tiết ra bởi

gan vào trong mật. Căn bệnh này nếu không được điều trị có thể dẫn tới các tổn

thương não và gan.

Trong số các đồ ăn thì sữa và men có chứa nhiều đồng nhất. Một điều đáng

chú ý là trong máu nguời mẹ có thai, người ta thấy lượng đồng tăng gấp đôi so với

lúc bình thường.

Vì vậy xác định chính xác hàm lượng nguyên tố đồng trong các thực phẩm và

trong cơ thể người bình thường để xây dựng các chỉ tiêu sinh học và dinh dưỡng là

vô cùng cần thiết để chăm sóc và bảo vệ cộng đồng.

I.6.2.5. Nguồn gốc phát sinh, độc tính và nồng độ giới hạn của Niken [19, 25, 37]

 Nguồn gốc tự nhiên:

* Nguồn gốc phát sinh.

Trong tự nhiên niken thường phát sinh từ các nguồn như sau:

+ Từ các nham thạch của núi lửa

+ Từ các muối ở biển

 Nguồn gốc nhân tạo:

+ Từ các vụ cháy rừng

Nước thải chứa niken chủ yếu có nguồn gốc từ nước thải mạ điện, trong công

nghiệp mạ điện niken thường tồn tại chủ yếu dưới dạng muối niken sunfat, clorua,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn38

hay citrat. Ngoài ra niken còn có trong một số các nghành công nghiệp sau:

+ Công nghiệp sản xuất pin, acquy

+ Công nghiệp luyện kim

+ Công nghiệp dầu mỏ và các sản phẩm từ dầu mỏ

Đặc biệt trong các công nghiệp sản xuất các hợp kim có chứa niken, theo thống kê

trên thế giới thì có tới 75% niken được sản xuất là từ các sản phẩm hợp kim như

hợp kim thép, hợp kim niken, đồng-niken, niken kim loại và các hợp kim khác.

* Độc tính.

Độ hoà tan của các muối niken là khá cao, niken là kim loại có tính năng

động cao trong môi trường nước, có khả năng tạo phức với các chất hữu cơ tự nhiên

và tổng hợp. Nó được tích tụ trong các chất sa lắng, trong cơ thể thực vật bậc cao và

một số loại vi sinh.

Niken có độc tính cao với cá, nồng độ niken trên 0,03mg/l gây tác hại cho cơ

thể sống bậc thấp trong nước.

Đối với một số gia súc, thực vật, vi sinh vật niken được xem như là nguyên

tố vi lượng, còn với cơ thể người điều đó chưa rõ ràng. Nó có tác dụng hoạt hoá một

số enzym. Hiện nay người ta vẫn chưa quan sát thấy hiện tượng ngộ độc niken qua

đường miệng từ thức ăn và nước uống.

Tiếp xúc lâu dài với niken gây hiện tượng viêm da và có thể xuất hiện dị ứng

ở một số người. Ngộ độc niken qua đường hô hấp gây khó chịu và buồn nôn, đau

đầu, nếu kéo dài sẽ ảnh hưởng tới phổi, hệ thần kinh trung ương, gan và thận. Chất

hữu cơ Niken cacbonyl có độc tính cao gây ung thư.

* Nồng độ giới hạn:

Nồng độ giới hạn của niken trong nước sinh hoạt được WHO qui định là

20µg/l. còn của Việt Nam thì nồng độ Ni tối đa có trong nước sinh hoạt là 0,2 mg/l.

I.6.2.6. Sơ lược về Bitmut

Bitmut có kí hiệu: Bi, nằm ở ô 83 trong hệ thống tuần hoàn, có cấu hình electron [Xn]5d106s26p3, khối lượng nguyên tử: 208,98. Bán kính nguyên tử :1,82 A0, bán kính ion Bi3+: 1,20 A0. Nhiệt độ nóng chảy tương tối thấp (2710C), nhiệt độ sôi: 1564oC. Bitmut là một kim loại nặng có khối lượng riêng: 9,8 g/cm3, độ âm

0, 23

điện 1,9. Bitmut là một kim loại có tính khử yếu, có thế điện cực dương

o Bi

. [19, 25]

E  

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn39

Bitmut là một nguyên tố đã được biết từ thế kỷ thứ 15 nhưng mãi đến thế kỷ

thứ 18 mới đuợc phân biệt như một kim loại độc lập. Mặc dù được phát hiện muộn

so với những kim loại thông dụng khác nhưng tốc độ ứng dụng bitmut ngày càng

nhanh. Bitmut và các hợp chất của nó ngày càng được sử dụng rộng rãi đặc biệt là

trong y học, dược phẩm, chế tạo điện cực, chất bán dẫn, vật liệu composit, hợp kim

dễ nóng chảy và trong vật liệu siêu dẫn. Trong y học, dược phẩm bitmut có trong

các loại thuốc chữa bệnh viêm loét dạ dày, ung thư dạ dày, thực quản (trong thuốc

Colloidal Bismut Subcitrate, thuốc Gastrostat), nhiều hợp chất của bitmut được

dùng để chữa bệnh ngoài da, nhiễm khuẩn, bitmut được còn nghiên cứu kết hợp với

CD4-2 và CD4-IgG2 trong việc điều trị HIV. Bitmut là một kim loại dễ nóng chảy,

ở trạng thái lỏng nó tồn tại trong khoảng nhiệt độ rất rộng nên nó được ứng dụng

làm chất mang nhiệt. Bitmut lỏng có thể kết hợp với nhiều kim loại thành hợp kim,

đặc biệt là các hợp kim dễ nóng chảy như hợp kim Woods có thành phần 50% Bi,

25% Pb, 12,5% Sn, 12,5% Cd có nhiệt độ nóng chảy 68 - 720C được sử dụng làm

cầu chì, van xả nước cứu hoả, nút an toàn cho các xilanh khí,...Bitmut kết hợp với

nhiều kim loại khác tạo nhiều loại gốm có tính chất quý báu được dùng làm các bộ

phận như chân, tay giả. Bitmut làm chất xúc tác trong quá trình hoá học và chất ức

chế ăn mòn cũng như chế tạo lớp phủ dẫn điện cho các loại phi kim. Bitmut được

làm điện cực trong phương pháp von ampe hoà tan cho phép xác định nhiều kim

loại khác có độ chính xác cao. [19, 37]

I.7. Phương pháp cực phổ và von-ampe hoà tan, Von-Ampe hoà tan hấp

phụ [5, 6, 31, 32]

I.7.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp cực phổ

Phương pháp phân tích cực phổ hay phương pháp phân tích vôn-ampe là

phương pháp dựa vào việc nghiên cứu đường cong vôn – ampe (đường cong phân

cực) biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào điện thế khi điện phân đặc

biệt, trong đó có một điện cực có diện tích bề mặt bé. Quá trình khử (hay oxi hóa)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn40

các ion chủ yếu xảy ra trên vi điện cực. Xây dựng đồ thị I = f(E) (I là cường độ

dòng điện chạy qua mạch, E là điện thế đặt vào 2 cực của bình điện phân). Đây là

đường cong vôn – ampe. [5]

Khi nghiên cứu quá trình điện phân trên catot là điện cực giọt thủy ngân còn

anot là điện cực có diện tích bề mặt lớn hơn rất nhiều so với diện tích giọt thủy ngân

thì quá trình điện cực chủ yếu xảy ra trên điện cực giọt thủy ngân (anot), nếu điện

thế đặt vào hai cực của bình điện phân đạt đến giá trị phân hủy của ion nghiên cứu

thì xảy ra quá trình: Mn+ + Hg + ne →M(Hg) (1.1)

Kết quả của quá trình này làm cho cường độ dòng điện tăng lên, khi đó nồng độ

ion kim loại ở lớp dung dịch sát bề mặt giọt thủy ngân giảm dần, tuy nhiên do hiện

tượng khuếch tán, các ion ở sâu trong dung dịch sẽ tiến đến lớp dung dịch ở sát bề

mặt điện cực vì vậy cường độ dòng điện phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán, mà tốc độ

khuếch tán ion lại phụ thuộc vào hiệu số nồng độ chất điện hoạt ở sâu trong lòng

chất lỏng với nồng độ chất điện hoạt ở lớp dung dịch sát bề mặt điện cực. Khi biến

thiên điện thế đến một giá trị đủ lớn thì vận tốc quá trình khử ion kim loại sẽ bằng

vận tốc khuếch tán và nồng độ chất điện hoạt ở lớp dung dịch sát bề mặt điện cực

bằng không. Quá trình điện phân thường xảy ra với cường độ dòng điện bé, nên

nồng độ ion kim loại ở sâu bên trong khối dung dịch thực tế là không đổi. Và cường

độ dòng điện chạy qua bình điện phân khi đó đạt tới giá trị không đổi cho dù có tiếp

tục tăng điện thế đặt vào bình điện phân, dòng điện khi đó được gọi là dòng khuếch

tán giới hạn với nồng độ các ion kim loại được biểu diễn bằng phương trình

Inkovich: [6, 32] Id = 605.Z.D1/2.m2/3.t1/6.C (1.2)

Id : Cường độ dòng khuếch tán giới hạn.

Z : Điện tích ion kim loại.

D : Hệ số khếch tán (cm2/s).

m : Khối lượng giọt Hg chảy ra từ mao quản (mg/s).

t : thời gian tạo giọt Hg (s).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn41

C : Nồng độ ion kim loại.

Trong thực tế D,m,t được duy trì không thay đổi trong điều kiện thực nghiệm nên

(1.2) có thể viết dưới dạng:

Id = K.C (1.3)

Từ (1.3) ta thấy cường độ dòng giới hạn Id phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ

chất điện hoạt trong dung dịch. Phương trình (1.3) là cơ sở của phương pháp phân

tích cực phổ định lượng.

Điện thế mà ở đó cường độ dòng điện bằng một nửa giá trị của dòng giới hạn

khuếch tán được gọi là thế bán sóng (E1/2). Thế bán sóng có mối quan hệ với thế tiêu chuẩn (E0) của chất điện hoạt qua phương trình:

RT nF

E1/2 = E0 + log(DR/D0)1/2 (1.4)

Trong đó DR, D0 lần lượt là hệ số khuếch tán của dạng khử và dạng oxi hóa

của chất điện hoạt. Do đó thế bán sóng của mỗi chất điện hoạt trong một dung

dịch điện li cho trước không phụ thuộc vào nồng độ của chất điện hoạt. Như

vậy vị trí thế bán sóng có thể cho ta biết sự tồn tại của chất điện hoạt trong

dung dịch khi xem xét một sóng cực phổ. Đây chính là cơ sở của phép phân

tích định tính trong phân tích cực phổ.

Bảng 1.8. Thế bán sóng của Cu2+,Zn2+,Cd2+,Pb2+ ,Ni2+,Bi3+ trong một số nền

Thế bán sóng (E1/2) (V) Nền Cd2+ Pb2+ Cu2+ Zn2+

KCl 0,05M -0,77 -0,66 -0,29 -1,2

HCl 0,05M -0,75 -0,54 -0,2 -1,1

NaAc + HAc 0,05M -0,74 -0,56 -0,095 -1,19

-0,75 -0,56 -0,087 -1,17 NH4Ac + HAc 0,05M

E

0,1

 

0, 05

   )

1/ 2(

HCl + pyridin

0, 089

 

0, 0335

   )

1/ 2(

NaAc + HAc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn42

+ Pyrogalic

Từ bảng số liệu trên ta thấy thế bán sóng của Cu2+, Zn2+, Cd2+, Pb2+ trong một số

nền tương đối cách xa nhau. Mặt khác các kim loại này đều tạo hỗn hống với thủy

ngân. Ta thấy các đặc tính trên thuận lợi cho việc phân tích định lượng đồng thời cả

4 nguyên tố bằng điện cực màng thủy ngân.

Đối với Ni là kim loại không tạo hỗn hống với Hg; Ni, Bi có thế bán sóng gần

với Cu nên việc phân tích 2 kim loại này phải dựa vào phương pháp Von-Ampe hoà tan hấp phụ, bằng cách cho cho Ni2+ và Bi3+ tạo phức chọn lọc với chất hữu cơ

tương ứng là: pyridin nền HCl và pryrogalic nền NaAc + HAc.

Trong quá trình điện phân xảy ra trong bình phân tích cực phổ thì cường độ

dòng điện đo được ngoài thành phần là dòng khuếch tán liên quan đến quá trình oxi

hóa – khử của chất điện hoạt, còn có các thành phần khác không liên quan đến quá

trình điện cực được gọi là dòng không Faraday. Dòng không Faraday có thể sinh ra

bởi các nguyên nhân:

Khi nhúng điện cực vào dung dịch, trên bề mặt điện cực sẽ suất hiện lớp điện

kép. Lớp điện kép có thể coi như một tụ điện, khi tăng điện thế đặt vào hai cực, điện

dung của tụ này sẽ tăng lên, sự phóng điện của tụ điện này tạo nên một thành phần

của dòng không Faraday gọi là dòng tụ điện.

Dưới tác dụng của lực điện trường làm phát sinh dòng dịch chuyển của các ion

về các điện cực trái dấu cho dù các ion này có thể không tham gia vào phản ứng

điện cực. Dòng điện chuyển gây cản trở cho việc đo dòng khuếch tán giới hạn, tuy

nhiên dòng điện chuyển có thể được loại bỏ bằng cách thêm vào dung dịch phân

tích một chất điện li trơ (không tham gia phản ứng điện cực) có nồng độ lớn hơn

nồng độ ion nghiên cứu nhiều lần. Người ta gọi đây là chất điện li nền. Cation của

chất điện li nền sẽ chắn tác dụng của điện trường với các ion làm giảm sự dịch

chuyển của các ion bởi điện trường và dòng điện chuyển.

Khi nồng độ chất phân tích ở khoảng 10-4 M ÷ 10-2 M thì cường độ dòng điện

đo được chủ yếu là dòng Faraday, sóng cực phổ khi đó đảm bảo tốt cho kết quả

phân tích. Tuy nhiên khi chất phân tích có nồng độ thấp thì tín hiệu dòng Faraday

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn43

và dòng tụ điện có giá trị chênh lệch không đủ lớn nên gây sự ảnh hưởng tới kết quả

phân tích. Dòng tụ điện làm cho giới hạn phát hiện của cực phổ cổ điển không có khả năng vượt qua giới hạn nồng độ 10-5 M. Mặt khác trong phương pháp cực phổ

cổ điển thì độ chọn lọc không cao do các đường cong cực phổ của các chất điện

hoạt có mặt trong dung dịch cộng lên nhau làm cho phổ đồ có dạng bậc thang, do đó

khó có thể xác định được hai sóng cực phổ khi thế bán sóng của chúng cách nhau ít

hơn 200 mA. Vì hạn chế này nên trong nhiều năm gần đây người ta đã đề ra nhiều

con đường khác nhau để tăng độ nhạy và độ chọn lọc của phương pháp, chủ yếu là

các hướng sau:

Tận dụng tối đa kỹ thuật điện tử, tin học và tự động hóa để loại trừ giá trị của

dòng tụ điện trong phép đo. Như vậy sẽ nâng cao được tỉ số giữa tín hiệu đo và tín

hiệu nhiễu. Bằng cách này có thể tăng được độ nhạy và độ chọn lọc của phương pháp.

Làm tăng nồng độ chất điện hoạt trong lớp phản ứng điện cực bằng các phản

ứng xúc tác hoặc hấp phụ.

Làm giàu chất phân tích trên bề mặt điện cực bằng phản ứng khử hoặc oxi hóa

kết tủa chất, sau đó hòa tan sản phẩm và ghi tín hiệu hòa tan đó. [5, 31, 32]

I.7.2. Nguyên tắc chung của phương pháp von-ampe hoà tan [6, 10]

Quá trình phân tích theo phương pháp von-ampe hoà tan gồm 2 giai đoạn: giai

đoạn làm giàu và giai đoạn hoà tan:

-Giai đoạn làm giàu: Chất phân tích được tập trung lên bề mặt điện cực. Điện

cực làm việc thường là điện cực giọt thuỷ ngân treo (HMDE), cực đĩa quay bằng vật

liệu trơ (than thuỷ tinh, than nhão tinh khiết) hoặc cực màng thuỷ ngân trên bề mặt

cực rắn trơ (MFE), hoặc điện cực màng Bismut trên điện cực paste cacbon....

-Giai đoạn hoà tan: Hoà tan chất phân tích khỏi bề mặt điện cực làm việc bằng

cách quét thế theo một chiều ngược lại (anot hoặc catot) đồng thời ghi đường von-

ampe hoà tan bằng một kĩ thuật điện hoá nào đó. Nếu quá trình hoà tan là quá trình

anot, thì lúc này phương pháp được gọi là von-ampe hoà tan anot (ASV) và ngược

lại nếu quá trình hoà tan là quá trình catot thì phương pháp được gọi là von-ampe

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn44

hoà tan catot (CSV).

Đường von-ampe hoà tan thu được có dạng pic. Thế đỉnh (Ep) và cường độ

dòng hoà tan (Ip) phụ thuộc vào các yếu tố như: nền điện ly, pH, chất tạo phức, bản

chất điện cực làm việc, kỹ thuật ghi đường von-ampe hoà tan. [6, 10]

Trong những điều kiện xác định, Ep đặc trưng cho bản chất điện hoá của chất

phân tích và do đó dựa vào Ep có thể phân tích định tính. Ip tỷ lệ thuận với nồng độ

chất phân tích trong dung dịch theo phương trình:

(1.5) Ip = k.C

Trong đó k là hệ số tỷ lệ.

Như vậy qua việc đo cường độ dòng hòa tan ta có thể xác định được nồng độ

chất phân tích. [5]

I.7.3. Phương pháp Von-Ampe hoà tan hấp phụ (AdSV) [36,37]

Trong phương pháp Von-Ampe hoà tan anot và catot phương pháp làm giàu

bằng điện phân đã được sử dụng tuy nhiên có nhiều quá trình làm giàu mà điện

phân kết tủa không thể thực hiện được như với Ni và Co không tan trong thuỷ ngân.

Khi đó người ta chuyển chất cần phân tích vào dạng một phức chất có thể hấp phụ

tốt trên điện cực. Hiện nay đây là hướng làm giàu chủ yếu, đặc biệt với các hợp chất

hữu cơ. Có 3 trường hợp hấp phụ xảy ra:

+ Trường hợp 1:

Thêm vào dung dịch một thuốc thử hữu cơ có khả năng hấp phụ tốt lên bề mặt

điện cực tại một thế xác định. Sau khi bị hấp phụ nó sẽ tạo phức với chất cần xác

định để tập trung nó lên bề mặt điện cực.

Bước 1:

n+)h.phụ

Rdd  Rh.phụ Rh.phụ + Mn+  (MRn

Trong trường hợp này quá trình hấp phụ xảy ra trước phản ứng hoá học. Khi xác

định tiến hành quá trình hoà tan điện hoá chất đã được làm giàu bằng hấp phụ.

Bước 2:

n+)h.phụ + ne  M + nRh.phụ

(MRn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn45

+ Trường hợp 2:

Chất cần xác định tham gia phản ứng hoá học tạo phức với thuốc thử thích hợp

có trong dung dịch rồi phức đó bị hấp phụ lên bề mặt điện cực (thường xảy ra với Ni, Bi3+).

Cơ chế của quá trình:

Bước 1:

n+ + nRdd  MRndd

Mdd

MRndd  (MRn)h.phụ

Bước 2:

(MRn)h.phụ + ne  Mdd + Rdd

+ Trường hợp 3:

Sự tạo phức sau khi có sự thay đổi số oxi hoá của chất phân tích:

Bước 1: Mm+  ne  M(m  n)+ M(m  n)+ + (m  n)Rdd(h.phụ)  MR(m  n)h.phụ

Bước 2: Quá trình xảy ra ở trường hợp này tương tự như trường hợp 1.

Đường Von-Ampe hoà tan hấp phụ có dạng một đỉnh pic. Epic và Ipic cũng phụ

thuộc vào nhiều yếu tố: nền điện li, chất tạo phức, bản chất điện cực làm việc, kỹ

thuật ghi đo đường Von-Ampe hoà tan,…

Tacc .



2 (

 ).

tacc

]

Dòng của pic trong phương pháp Von-Ampe hoà tan hấp phụ:

D R

(1.6) Ip = K.A.=K.CA[

Trong đó:

: lượng chất hấp phụ

A: Diện tích bề mặt điện cực

D: hệ số hấp phụ

K: hằng số

R: bán kính giọt

taac: thời gian làm giàu (tích lũy)

axm  CA.taac2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn46

(1.7) Ipmax = K.A.

Một kiểu hấp phụ mới xuất hiện gần đây là điện phân làm giàu ở thế E1, sau thời

gian điện phân đột ngột chuyển về thế E2 để hoà tan chất, ngay lập tức quét thế

ngược trở lại. Ion kim loại vừa bị hoà tan chưa khuếch tán khỏi bề mặt hấp phụ bị

hấp phụ lên bề mặt dưới dạng phức và bị khử về kim loại. Nếu sử dụng phương

pháp này có thể nâng độ nhạy lên 10-100 lần so với phương pháp Von-Ampe hoà

tan anot thông thường.

Ngoài làm giàu bằng hấp phụ người ta còn kết hợp với xúc tác. Vòng lặp được

lặp đi lặp lại (có thế nâng độ nhạy lên tới 10-12M).

I.7.4. Một số kỹ thuật ghi đường von-ampe hòa tan

Để ghi đường von – ampe hoà tan người ta thường dùng kỹ thuật von-ampe

xung vi phân (DDP) và kỹ thuật von-ampe sóng vuông (SWV), đây là hai kỹ thuật

được dùng phổ biến hiện nay. [6, 31]

I.7.5. Ưu điểm của phương pháp Von-ampe hòa tan

So sánh với các phương pháp phân tích khác, phương pháp von-ampe hoà tan

có các ưu điểm sau:

- Phương pháp von-ampe hoà tan có khả năng xác định đồng thời nhiều kim

loại ở những nồng độ cỡ vết và siêu vết.

- Thiết bị của phương pháp von-ampe hoà tan không đắt, nhỏ gọn. So với các

phương pháp khác, phương pháp von-ampe hoà tan rẻ nhất về chi phí đầu tư cho

thiết bị. Mặt khác thiết bị của phương pháp von-ampe hoà tan dễ thiết kết để phân

tích tự động, phân tích tại hiện trường và ghép nối làm detectơ cho các phương pháp

phân tích khác.

- Phương pháp von-ampe hoà tan có quy trình phân tích đơn giản trong nhiều

trường hợp: không có giai đoạn tách, chiết hoặc trao đổi ion nên tránh được sự

nhiễm bẩn mẫu hoặc mất chất phân tích do vậy giảm thiểu được sai số. Mặt khác,

có thể giảm thiểu được ảnh hưởng của các nguyên tố cản bằng cách chọn được các

điều kiện thí nghiệm thích hợp như: thế điện phân làm giàu, thời gian làm giàu,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn47

thành phần nền, pH.

- Khi phân tích theo phương pháp von-ampe hoà tan anot không cần đốt mẫu

nên phương pháp von-ampe hoà tan thường được dùng để kiểm tra chéo các phương

pháp AAS và ICP-AES khi có những đòi hỏi cao về tính pháp lý của kết quả

phân tích.

- Trong những nghiên cứu về động học và môi trường, phương pháp von-ampe

hoà tan có thể xác định các dạng tồn tại của các chất trong môi trường trong khi đó

các phương pháp khác như AAS, ICP-AES, NAA không làm được điều đó.

I.7.6. Giới thiệu về điện cực dùng trong phương pháp von-ampe hòa tan

Điện cực được sử dụng trong phương pháp von - ampe hòa tan phải đảm bảo

những điều kiện rất khắt khe, đúng kĩ thuật như sau:

+ Tính đồng nhất: Nghĩa là bề mặt điện cực phải đồng đều, diện tích bề mặt nhỏ (≤

3 mm), phẳng. Kích thước của điện cực trong các lần đo phải bằng nhau. Như vậy

mới đảm bảo khả năng các chất phân bố đều và giống nhau trên bề mặt điện cực

trong các lần đo. [1, 2, 5]

+ Tính bền và ổn định: Nghĩa là điện cực không bị hỏng hoặc biến dạng trong môi

trường phân tích, để đảm bảo kết quả đo có lặp lại tốt.

Đó là hai điều kiện cơ bản nhất của điện cực trong phương pháp von –ampe

hòa tan.

Điện cực kinh điển nhất được sử dụng trong phương pháp von –ampe hòa tan

là điện cực thủy ngân. Các loại điện cực thủy ngân phổ biến trong phân tích điện

hóa hòa tan là:

+ Điện cực giọt thủy ngân treo (HMDE)

+ Điện cực giọt thủy ngân ngồi (SMDE)

+ Điện cực màng thủy ngân (MFE)

Trong ba loại điện cực Hg trên thì điện cực giọt treo thường dùng trong phân

tích von- ampe hoà tan nhất vì giọt Hg có kích thước nhỏ cỡ 0,1 – 0,3mm (có thể

thay đổi được tuỳ theo yêu cầu thực nghiệm). Giọt được hình thành rất nhanh và

được giữ ở đầu mao quản trong quá trình đo. Khoảng thế phân tích rộng, quá thế

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn48

hidro trên điện cực giọt thuỷ ngân lớn, vì vậy mở rộng khoảng thế phân tích đến -

1V (so với điện cực calomen bão hoà) trong môi trường axit và -2V đối với môi

trường bazơ. Bề mặt của giọt luôn được đổi mới và không bị làm bẩn bởi sản phẩm

của phản ứng điện cực. Với các điện cực hiện đại, giọt Hg được điều khiển bởi hệ

thống van khí, do vậy độ lặp lại của giọt cao, tăng độ lặp, độ đúng và độ chính xác

khi phân tích. Kích thước giọt nhỏ nên lượng chất phân tích tiêu tốn là nhỏ, do đó

sự giảm nồng độ trong quá trình phân tích là không xảy ra. Tuy nhiên, do có quá

trình oxi hoá của Hg lỏng nên điện cực chỉ được sử dụng đến –0,3 hoặc 0,4V tuỳ

thuộc vào môi trường, và nhược điểm lớn nhất của điện cực giọt Hg là nó rất độc vì

vậy gây ảnh hưởng đến người sử dụng và môi trường.

Điện cực màng thủy ngân: Là một màng thủy ngân bám trên bề mặt điện cực

rắn (thường là điện cực cacbon). Thông thường, người ta chế tạo điện cực bằng

cách mạ một lớp thủy ngân lên vật liệu đặc biệt hoặc dùng HgO và chất dẫn (thường

dùng than mềm làm chất dẫn và được gọi là điện cực than mềm biến tính bằng thủy

ngân oxit) được nhồi vào ống teflon có đường kính 3,2 mm, ép ở áp suất 1 atm. Khi

điện cực làm việc, HgO bị khử bằng dòng điện thành màng thủy ngân bám trên bề

mặt điện cực theo cách điều chế bên ngoài (exsitu) hoặc điều chế tại chỗ (insitu). HgO + 2e + H2O  Hg + 2OH- HgO + 2e + 2H+  Hg + H2O

Sau đó thủy ngân sinh ra tạo hỗn hống với nguyên tố cần xác định

Điện cực màng thủy ngân cho kết quả phân tích tốt, có độ tin cậy và độ lặp lại

cao. [2, 5, 23, 31]

Loại điện cực thứ hai được sử dụng trong phương pháp von –ampe hòa tan là

điện cực rắn. Điện cực là một mặt phẳng tròn làm bằng các vật liệu rắn trơ (như

vàng, platin hoặc các loại cacbon có độ tinh khiết cao) nó thường có kích thước bề

mặt lớn hơn điện cực giọt Hg. Các điện cực này cũng cho kết quả phân tích chính

xác, độ lặp tốt và khả năng phát hiện cao. Nó thường được làm mới trong quá trình

đo bằng cách mài bóng bề mặt hoặc hoạt hóa lại trước khi đo.

Để tăng khả năng phát hiện của điện cực, phương pháp tạo màng trên các điện

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn49

cực quay đã được nghiên cứu rất nhiều. Đó là tạo một lớp màng kim loại lên trên bề

mặt điện cực, lớp màng này thường khá dày, phẳng, đều. Qua nhiều nghiên cứu thì

ngoài điện cực màng thủy ngân như đã trình bày ở trên, hiện nay người ta còn dùng

màng bitmut để ứng dụng trong phân tích, có hai kĩ thuật tạo màng lên bề mặt điện

cực đó là tạo màng đồng thời và tạo màng trước.

I.7.7. Ưu điểm của phương pháp Von-ampe hòa tan

So sánh với các phương pháp phân tích khác, phương pháp von-ampe hoà tan

có các ưu điểm sau:

- Phương pháp von-ampe hoà tan có khả năng xác định đồng thời nhiều kim

loại ở những nồng độ cỡ vết và siêu vết.

- Thiết bị của phương pháp von-ampe hoà tan không đắt, nhỏ gọn. So với các

phương pháp khác, phương pháp von-ampe hoà tan rẻ nhất về chi phí đầu tư cho

thiết bị. Mặt khác thiết bị của phương pháp von-ampe hoà tan dễ thiết kết để phân

tích tự động, phân tích tại hiện trường và ghép nối làm detectơ cho các phương pháp

phân tích khác.

- Phương pháp von-ampe hoà tan có quy trình phân tích đơn giản trong nhiều

trường hợp: không có giai đoạn tách, chiết hoặc trao đổi ion nên tránh được sự

nhiễm bẩn mẫu hoặc mất chất phân tích do vậy giảm thiểu được sai số. Mặt khác,

có thể giảm thiểu được ảnh hưởng của các nguyên tố cản bằng cách chọn được các

điều kiện thí nghiệm thích hợp như: thế điện phân làm giàu, thời gian làm giàu,

thành phần nền, pH.

- Khi phân tích theo phương pháp von-ampe hoà tan anot không cần đốt mẫu

nên phương pháp von-ampe hoà tan thường được dùng để kiểm tra chéo các phương

pháp AAS và ICP-AES khi có những đòi hỏi cao về tính pháp lý của kết quả phân tích.

- Trong những nghiên cứu về động học và môi trường, phương pháp von-ampe

hoà tan có thể xác định các dạng tồn tại của các chất trong môi trường trong khi đó

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn50

các phương pháp khác như AAS, ICP-AES, NAA không làm được điều đó. [1, 5, 6]

Chương 2

THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP

II.1. Thiết bị, dụng cụ và hoá chất

II.1.1. Thiết bị và dụng cụ

Chúng tôi sử dụng máy cực phổ đa chức năng và các thiết bị đi kèm:

♦ Bộ điện cực:

+ Điện cực làm việc (WE) là điện cực màng thủy ngân (MFE)

+ Điện cực so sánh (RE) là điện cực calomen bão hòa Ag/AgCl/KCl (điện

cực luôn được bảo quản trong dung dịch KCl bão hoà)

+ Điện cực phụ trợ (AE) là điện cực Platin

♦ Bình điện phân bằng chất liệu thạch anh có dung tích <40ml, đáy bình điện

phân thu hẹp vừa với kích cỡ của các điện cực.

♦ Máy tính pentium IV do hãng HP sản xuất dùng để điều khiển thiết bị đo,

ghi và xử lý kết quả. Mọi thông số đo đều được nhập từ bàn phím và chuột.

♦ Máy in Canon LBP 1210 kết nối với máy tính để in các dữ liệu và kết quả

sau khi đo, ghi xong.

♦ Ổn áp LIOA dành riêng cho hệ thống máy tính và máy cực phổ nhằm duy

trì dòng điện ổn định cho hệ máy hoạt động.

♦ Máy lọc nước cất Halminton.

♦ Máy đo pH – Meter HM 16S do Nhật bản sản xuất.

♦ Máy sấy.

♦ Bếp điện.

♦ Cân điện tử.

♦ Bình định mức 10ml, 25 ml, 100 ml, 500 ml, 1000 ml, micropipet 50-

200µl, pipet 1ml, 2ml, 5ml, 10ml, ống đong 25ml, 250ml, cốc thủy tinh chịu nhiệt,

và các loại giấy lọc, giấy parafin ...

Các dụng cụ đều được rửa sạch bằng bột giặt tổng hợp sau đó ngâm trong

dung dịch hỗn hợp rửa K2Cr2O7 và H2SO4 đặc sau đó tráng lại nhiều lần bằng nước

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn51

cất 2 lần đồng thời để ráo nước rồi sấy khô trong tủ sấy với dụng cụ bằng thuỷ tinh.

II.1.2. Hóa chất

♦ Nước cất được sử dụng là nước được cất 2 lần (lần 1 trên máy cất nước

một lần, rồi cất lại trên máy cất nước Halminton).

Các hoá chất được sử dụng đều của hãng Merck như:

♦ Các dung dịch chuẩn các ion kim loại: Bi3+, Cd2+, Cu2+, Ni2+, Pb2+, Zn2+, Mn2+, Fe3+ (nồng độ 1000mg/l).

♦ Các dung dịch chuẩn HCl, H2SO4, HNO3, CH3COOH, Pyryđin của hãng

Merck sản xuất.

♦ Các hóa chất rắn chuẩn CH3COONa, Bi2O3, C6H3(OH)3 của hãng Merck

sản xuất.

II.2. Phương pháp nghiên cứu

II.2.1. Khảo sát xây dựng quy trình phân tích theo phương pháp von – ampe

hòa tan

Khi xây dựng một quy trình phân tích theo phương pháp von- ampe hòa tan để

phân tích hàm lượng các nguyên tố ở nồng độ thấp, vết và siêu vết thì trước hết ta

phải lựa chọn kiểu điện cực làm việc (thường dùng HMDE hoặc SMDE, ngoài ra

còn có thể dùng điện cực MFE hoặc điện cực than mềm biến tính) và kĩ thuật ghi đo

đường von-ampe hòa tan sao cho phù hợp với mục đích nghiên cứu và điều kiện của

phòng thí nghiệm. Tiếp theo ta khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến tín hiệu hòa

tan ghi được (E1/2 và Ip của chất phân tích) để tìm được các điều kiện tối ưu cho độ

nhạy và độ chính xác, độ chọn lọc, ổn định trong các phép đo và giảm thiểu được

các yếu tố phông nền.

Các yếu tố khảo sát bao gồm:

Thành phần nền, nồng độ nền, pH, thế điện phân. Đây là những yếu tố có quan

hệ chặt chẽ với nhau và chúng có yếu tố quyết định độ dẫn điện của nền, dạng tồn

tại của ion kim loại cần phân tích do đó ảnh hưởng tới yếu tố động học của quá trình

hoà tan, hay chính là ảnh hưởng tới độ lớn của Ip, E1/2.

Thời gian làm giàu, tốc độ khuấy, thời gian chờ, nhiệt độ là những yếu tố ảnh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn52

hưởng tới IP và E1/2.

Các thông số kỹ thuật ghi đường von-ampe hòa tan có ảnh hưởng tới tín hiệu ghi

đo dòng nên cũng cần được khảo sát chi tiết trong quy trình phân tích.

Các chất cản trở mạnh nhất khi phân tích theo phương pháp von-ampe hoà tan

bao gồm các ion kim loại có thế E1/2 lân cận hoặc trùng với thế E1/2 của chất cần

phân tích, các chất hoạt động bề mặt có thể bị hấp phụ lên bề mặt điện cực làm việc

gây cản trở quá trình làm giàu và quá trình hoà tan của chất cần phân tích.

Sau khi tìm được các điều kiện tối ưu ta cần tiến hành khảo sát các yếu tố đánh

giá độ tin cậy của phép đo như độ lặp lại, độ chính xác, độ nhạy,...

II.2.2. Khảo sát tìm các điều kiện tối ưu

Phương pháp khảo sát điều kiện tối ưu là ta tìm điều kiện thuận lợi nhất của các

yếu tố sao cho phép xác định đơn giản nhưng lại có độ nhạy và độ tin cậy cao. Khi

tiến hành khảo sát tìm điều kiện tối ưu tới đâu chúng tôi tiến hành cố định ngay điều

kiện tối ưu tìm được cho các phép đo tìm điều khiện tối ưu kế tiếp.

Chúng tôi tiến hành khảo sát các yếu tố cơ bản sau:

♦ Khảo sát tìm nền điện li và nồng độ nền điện li tối ưu.

♦ Khảo sát tìm pH tối ưu.

♦ Khảo sát thời gian điện phân làm giàu.

♦ Khảo sát thế điện phân.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn53

♦ Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn cho các ion phân tích.

Chương 3

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

III.1. Khảo sát các điều kiện tối ưu

III.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của môi trường phân tích cho các ion: Bi3+, Cd2+,

Cu2+, Ni2+, Pb2+, Zn2+

III.1.1.1. Khảo sát chọn nền điện li tối ưu cho bốn ion Cd2+, Cu2+, Pb2+, Zn2+ [1, 2,

3, 4, 7, 8, 13, 14, 17, 22]

Trong phương pháp phân tích von-ampe hòa tan xung vi phân nói riêng và

phương pháp cực phổ nói chung thì việc thêm nền điện li trơ vào dung dịch có tác

dụng chủ yếu là làm triệt tiêu dòng điện chuyển. Dung dịch các chất điện li trơ chứa

các cation có thế khử âm hơn thế khử của các ion kim loại cần xác định (thường

dùng là : KCl, KNO3, NaCl, HCl, H2SO4, NaOH, EDTA, đệm Axetat, đệm Amoni ...).

Trong phân tích cực phổ cổ điển dòng điện chuyển là một thành phần của dòng đo

do vậy nó ảnh hưởng tới phép phân tích và cần được loại bỏ.

Chất điện li trơ thêm vào gọi là chất nền. Khi thêm nền điện li trơ vào dung dịch

phân tích với nồng độ đủ lớn (gấp khoảng hơn 50 lần so với nồng độ chất nghiên

cứu), thì lực điện trường chủ yếu sẽ tác động lên cation của nền điện li, khi đó dòng

điện chuyển sẽ là dòng của các cation trơ của nền.

Với phương pháp von-ampe hoà tan trên nền điện li trơ có tác dụng đảm bảo

việc vận chuyển ion đến bề mặt điện cực chỉ do hiện tượng khuếch tán, mặt khác

một lượng lớn chất điện li trơ trong dung dịch không chỉ đóng vai trò làm nền dẫn

điện mà còn là chất che, là môi trường cho dung dịch phân tích, góp phần làm tăng

độ nhạy, độ chọn lọc của phương pháp.

Do vậy việc chọn nền điện li cần đảm bảo đảm bảo tính trơ, có độ ổn định cao

về độ dẫn điện, lực ion, và pH. Trên cơ sở kết quả của một số tác giả đã nghiên cứu

mà chúng tôi tiến hành khảo sát một số nền để nghiên cứu đồng thời các ion kim loại Cd2+, Cu2+, Pb2+, Zn2+ là:

▪ Nền HCl 0,05M.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn54

▪ Nền NaAc + HAc (nồng độ tổng là 0,05M).

♦ Nền HCl 0,05M

Khảo sát nền HCl 0,05M với các thông số máy như sau:

Bảng 3.1. Các thông số kỹ thuật ghi đo nền HCl

1 Điện cực làm việc MFE

2 Chế độ đo DPP

3 Thế điện phân -1,3(v)

4 Khoảng quét thế -1,3  -0,05(v)

5 Thời gian điện phân 120 s

6 Thời gian chờ 10 s

7 Bước biên độ 0,005

8 Bước thời gian 0,4 s

Pha dung dịch khảo sát:

Dùng pipet 2 ml hút chính xác 1ml dung dịch HCl 1M vào bình định mức 20ml, sau đó thêm vào bình 0,1 ml dung dịch Zn2+ và 0,05 ml dung dịch Cd2+, Pb2+, Cu2+

cùng nồng độ 20 mg/l. Định mức bằng nước cất 2 lần tới vạch định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo là 100 ppb Zn2+ và 50 ppb Cd2+, Pb2+, Cu2+ trong HCl 0,05 M.

Đây chính là dung dịch đưa vào bình điện phân để tiến hành khảo sát.

Chúng tôi tiến hành ghi đo khảo sát dòng Ip của 4 ion trong cùng một phép ghi

đo và thu được kết quả phổ đồ như sau:

Cu2+

Cd2+ Pb2+

Zn2+

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn55

Hình 3.1. Phổ đồ khảo sát nền điện li HCl 0.05M

♦ Nền NaAc + HAc (tổng nồng độ là 0,05M và pH = 4,5)

Khảo sát nền NaAc + HAc với các thông số máy như sau:

Bảng 3.2. Các thông số kỹ thuật ghi đo nền NaAc + HAc

1 Điện cực làm việc MFE

2 Chế độ đo DPP

3 Thế điện phân -1,3(v)

Khoảng quét thế 4 -1,3  -0,1(v)

5 Thời gian điện phân 120 s

6 Thời gian chờ 10 s

7 Bước biên độ 0,005

8 Bước thời gian 0,4 s

Dùng pipet 2 ml hút chính xác 0,5 ml dung dịch NaAc 1M và 0,5ml HAc 1M vào bình định mức 20ml, sau đó thêm vào bình 0,1 ml dung dịch Zn2+ và 0,05 ml dung dịch Cd2+, Pb2+, Cu2+ cùng nồng độ 20 mg/l. Định mức bằng nước cất 2 lần tới vạch định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo là 100 ppb Zn2+ và 50 ppb Cd2+, Pb2+, Cu2+ trong nền NaAc + HAc tổng nồng độ là 0,05 M. Đây chính là dung dịch

đưa vào bình điện phân để tiến hành khảo sát. Chúng tôi tiến hành ghi đo khảo sát

dòng Ip của 4 ion trong cùng một phép ghi đo và thu được kết quả phổ đồ như sau:

Cu2+ Zn2+

Cd2+

Pb2+

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn56

Hình 3.2. Phổ đồ khảo sát nền điện li NaAc + HAc (0,05M và pH = 4,5)

Với các thông số ở trên và ứng với mỗi dung dịch nền ta tiến hành ghi đo lặp 3

lần, tính trung bình các giá trị thu được số liệu trong bảng sau:

Bảng 3.3. Kết quả đo khảo sát chọn nền điện li tối ưu

Tín hiệu dòng Ip(µA) của các ion

Nền Cd2+ Cu2+ Pb2+ Zn2+ Eđp(v)

HCl -1,3 3,35 3,89 2,72 1,62

-1,3 6,29 9,68 4,50 7,56 NaAc + HAc

Nhận xét : Khi cố định các điều kiện máy đo, pH của dung dịch, nồng độ dung

dịch chuẩn, nồng độ nền thì phổ đồ dòng hòa tan của các ion kim loại sẽ phụ thuộc

vào bản chất của nền điện li. Từ phổ đồ thu được và qua bảng thống kê kết quả trên

ta thấy trong 2 nền điện li chúng ta khảo sát thì phổ đồ dòng Ip của cả bốn ion kim loại Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ đều cho giá trị Ip với tín hiệu rất rõ.

Tuy nhiên, từ phổ đồ của nền điện li HCl ta thấy thế bắt đầu điện phân của Zn2+ chân pic rất cao và không cân đối so với pic của Cd2+, Pb2+, Cu2+. Khoảng cách giữa chân pic của Cd2+ và Pb2+ trên nền HCl rất sát nhau.

Với nền NaAc + HAc cho tín hiệu dòng Ip và phổ đồ của các ion Zn2+, Cd2+,

Pb2+, Cu2+ là rất rõ nét và tách hoàn toàn ra khỏi nhau.

Như vậy, với việc sử dụng dung dịch đệm là hỗn hợp của NaAc + HAc làm nền

điện li trong quá trình phân tích thì nó có khả năng duy trì pH của dung dịch phân

tích ổn định, tránh được sai số về nồng độ cũng như pH trong quá trình thực nghiệm và đồng thời xác định được cả bốn ion Cd2+, Cu2+, Pb2+, Zn2+. Vì vậy trong luận văn

này chúng tôi chọn nền NaAc + HAc làm nền điện li trơ để nghiên cứu phân tích xác định hàm lượng các ion Cd2+, Cu2+, Pb2+, Zn2+ trong mẫu nước thải.

III.1.1.2. Khảo sát tìm nồng độ nền tối ưu

Để tìm nồng độ nền điện li tối ưu cho quá trình phân tích chúng tôi tiến hành

khảo sát sự phụ thuộc của cường độ dòng hoà tan vào nồng độ nền điện li trong điều

kiện cố định các thông số đo khác.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn57

Chuẩn bị 10 bình định mức 20ml, thêm vào mỗi bình 0,1 ml dung dịch Zn2+ và 0,05 ml dung dịch Cd2+, Pb2+, Cu2+ cùng nồng độ 20 mg/l. Sau đó thêm vào mỗi

bình lần lượt tổng thể tích dung dịch đệm NaAc+HAc (1M) là Vml (V=0,25 ÷

2,5ml), (lấy theo tỉ lệ VNaAc:VHAc=1:1). Định mức bằng nước cất 2 lần tới vạch định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo là 100 ppb Zn2+ và 50 ppb Cd2+, Pb2+, Cu2+

trong nền NaAc + HAc tổng nồng độ là (0,01 M – 0,1 M). Đây chính là dung dịch

đưa vào bình điện phân để tiến hành khảo sát. Khi khảo sát nồng độ nền

NaAc+HAc với các thông số máy như bảng 3.4. sau:

Bảng 3.4. các thông số kỹ thuật ghi đo nền NaAc + HAc

1 Điện cực làm việc MFE

2 Chế độ đo DPP

3 Thế điện phân -1,3(v)

4 Khoảng quét thế -1,3  -0,1(v)

5 Thời gian điện phân 120 s

6 Thời gian chờ 10 s

7 Bước biên độ 0,005

8 Bước thời gian 0,4 s

Chúng tôi tiến hành ghi đo thu được hình ảnh các phổ đồ ở các nồng độ nền

khác nhau như sau:

Cu2+

Cd2+

Pb2+ Zn2+

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn58

Hình 3.3. Phổ đồ khảo sát nồng độ nền điện li (NaAc + HAc) 0,01M

Cu2+

Zn2+ Cd2+

Pb2+

Hình 3.4. Phổ đồ khảo sát nồng độ nền điện li NaAc + HAc 0,02M

Cu2+

Zn2+

Cd2+

Pb2+

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn59

Hình 3.5. Phổ đồ khảo sát nồng độ nền điện li NaAc + HAc 0.04 M

Zn2+ Cu2+

Cd2+

Pb2+

Hình 3.6. Phổ đồ khảo sát nồng độ nền điện li NaAc + HAc 0.05M

Cu2+

Zn2+

Cd2+

Pb2+

Hình 3.7. Phổ đồ khảo sát nồng độ nền điện li NaAc + HAc 0.1 M

Tiến hành ghi đo các mẫu chuẩn từ 1÷10, mỗi mẫu lặp lại 3 lần, lấy kết quả

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn60

trung bình. Kết quả trung bình của các lần lặp đựơc thống kê trong bảng sau:

Bảng 3.5. Kết quả đo khảo sát nồng độ nền điện li tối ưu

Ip (µA) V(ml) dd Nồng độ

(NaAc+HAc) 1M Cd2+ Pb2+ Zn2+ Cu2+ nền CM

0,25 0,01 4,78 6,05 3,93 3,2

0,5 0,02 5,56 7,92 4,26 5,89

0,75 0,03 5,51 8,52 4,25 6,38

1 0,04 6,16 9,32 4,51 7,33

1,25 0,05 6,16 10,08 4,80 8,66

1,5 0,06 6,69 10,1 4,52 8,20

1,75 0,07 6,05 9,67 4,43 8,31

2 0,08 6,47 10,13 4,37 9,08

2,25 0,09 6,35 9,86 3,98 8,42

2,5 0,10 6,17 10,36 4,50 8,15

Nhận xét: Qua hình ảnh phổ đồ và bảng giá trị tín hiệu dòng Ip của các ion Cd2+, Cu2+, Pb2+, Zn2+ trên nền điện li NaAc + HAc ở các nồng độ khác nhau ta thấy, hình dạng

các pic và tín hiệu dòng Ip là rất rõ nét và ổn định. Tuy nhiên ở nồng độ nền

NaAc+HAc 0,05 M thì cho tín hiệu dòng Ip cao nhất và cân đối nhất.

Mặt khác nếu đưa vào dung dịch mẫu phân tích một lượng lớn chất điện li trơ thì

có thể sẽ gây nhiễm bẩn cho dung dịch mẫu phân tích. Vì vậy chúng tôi chọn nồng

độ nền điện li tối ưu là 0,05M (V=1,25ml) cho các phép phân tích sau này.

III.1.1.3. Khảo sát các điều kiện kỹ thuật đo tối ưu [12, 13, 14]

III.1.1.3.1. Khảo sát thời gian điện phân làm giàu

Chuẩn bị dung dịch khảo sát:

Pha dung dịch khảo sát:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn61

vạch định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo là 100 ppb Zn2+ và 50 ppb Cd2+, Pb2+, Cu2+ trong nền NaAc + HAc tổng nồng độ là 0,05 M. Đây chính là dung dịch

đưa vào bình điện phân để tiến hành khảo sát. Ta tiến hành ghi đo trong các khoảng

thời gian điện phân làm giàu khác nhau từ 60s ÷ 240s ở điều kiện ghi đo cố định sau:

Bảng 3.6. Các thông số kỹ thuật ghi đo khảo sát thời gian điện phân.

1 Điện cực làm việc MFE

2 Chế độ đo DPP

3 Thế điện phân -1,3(v)

4 Khoảng quét thế -1,3  -0,1(v)

5 Thời gian chờ 10 s

6 Bước biên độ 0,005

7 Bước thời gian 0,4 s

Chúng tôi tiến hành ghi đo ở điều kiện ở bảng trên và thu được các phổ đồ đơn,

chúng tôi tiến hành ghi số liệu và lưu phổ đồ, và ghép píc để so sánh được hình sau:

Cu2+

Cd2+

Pb2+

Zn2+

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn62

Hình 3.8. phổ đồ khảo sát thời gian điện phân

Bảng 3.7. Kết quả đo khảo sát thời gian điện phân làm giàu

Ip (µA)

tđiện phân

Cu2+ Pb2+ Zn2+ Cd2+ (s)

60 3,69 7,11 2,84 2,31

120 6,11 9,65 4,88 4,44

150 6,64 9,81 5,46 4,76

180 7,22 10,11 6,15 5,42

210 8,06 10,60 6,77 6,28

240 8,24 11,5 7,27 6,15

Nhận xét :

Từ thực nghiệm ta thấy Ip của cả 4 ion tỉ lệ thuận với sự biến thiên của thời gian

điện phân và tương đối phù hợp với cơ sở lý thuyết. Tuy nhiên nếu tiến hành điện

phân trong thời gian quá dài thì sẽ không duy trì được độ lặp lại và sự tuyến tính

của phép đo do có sự tạo hỗn hống sâu ảnh hưởng tới quá trình hoà tan sau này.

Chính vì vậy cần phải chọn thời gian điện phân thích hợp, phù hợp với lượng chất

cần xác định trong mẫu. Ở đây chúng tôi chọn thời gian điện phân tối ưu là 180s

cho các phép đo sau này.

III.1.1.3.2. Khảo sát thế điện phân làm giàu

Khi điện phân làm giàu, ta cần chọn thế điện phân thích hợp để đảm bảo chỉ có

kết tủa lên điện cực nguyên tố quan tâm. Hạn chế tối đa những kết tủa hoặc những

phản ứng điện cực khác gây ảnh hưởng tới độ nhạy và độ chính xác của phép phân

tích. Thế điện phân cần phải âm hơn (Eđp = E1/2 – 0,12/n (V)) hoặc bằng thế bắt đấu

khử của các nguyên tố cần xác định để khử được toàn bộ chúng trên bề mặt điên cực.

Trên cơ sở đó chúng tôi tiến hành khảo sát chọn thế điện phân làm giàu trong các

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn63

điều kiện được đưa ra trong bảng sau:

Bảng 3.8. Các thông số kỹ thuật ghi đo Khảo sát thế điện phân làm giàu

1 Điện cực làm việc MFE

2 Chế độ đo DPP

3 Khoảng quét thế -1,3  -0,1(v)

4 Thời gian điện phân 180 s

5 Thời gian chờ 10 s

6 Bước biên độ 0,005

7 Bước thời gian 0,4 s

Từ bảng 1.8 thế bán sóng (E1/2) của các ion Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ trên nền điện li NaAc+HAc 0,05M ta thấy, thế bán sóng của Zn2+ là -1,19(V), vì vậy tôi sẽ tiến hành khảo sát tìm thế điện phân tối ưu cho đồng thời 4 ion Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ ở

khoảng từ -1,2 ÷ -1,4 (V).

Pha dung dịch khảo sát:

Dùng pipet 2 ml hút chính xác 0,5ml dung dịch NaAc 1M và 0,5ml HAc 1M vào bình định mức 20ml, sau đó thêm vào bình 0,1 ml dung dịch Zn2+ và 0,05 ml dung dịch Cd2+, Pb2+, Cu2+ cùng nồng độ 20 mg/l. Định mức bằng nước cất 2 lần tới vạch định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo là 100 ppb Zn2+ và 50 ppb Cd2+, Pb2+, Cu2+ trong nền NaAc + HAc tổng nồng độ là 0,05 M. Đây chính là dung dịch

đưa vào bình điện phân để tiến hành khảo sát.

Chúng tôi tiến hành ghi đo ở điều kiện ở bảng trên và thu được các phổ đồ đơn,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn64

chúng tôi tiến hành ghi số liệu và lưu phổ đồ, và ghép píc để so sánh được hình sau:

Cu2+

Cd2+

Zn2+ Pb2+

Hình 3.9. phổ đồ Khảo sát thế điện phân làm giàu

Với 5 điểm thực nghiệm, tại mỗi điểm thực nghiệm ta tiến hành lặp 3 lần và lấy

kết quả trung bình được thống kê dưới bảng sau:

Bảng 3.9. Kết quả đo khảo sát thế điện phân làm giàu

Ip (µA)

Thế điện phân (v) Cu2+ Pb2+ Zn2+ Cd2+

-1,2 -1,25 -1,3 -1,35 -1,4 5,36 5,9 6,16 4,81 5,16 7,86 8,81 9,42 8,72 9,01 4,35 4,63 4,79 4,03 4,2 1,23 2,49 4,82 5,12 4,96

Nhận xét: Từ kết quả trên ta thấy thế điện phân tăng, Ipic luôn ổn định từ -1,20 ÷

-1,40 (V). Tuy nhiên để tránh các tạp chất và sự khử của các ion khác chúng tôi

chọn giá trị thế điện phân làm giàu là -1,3 (V). III.1.2. Khảo sát điều kiện phân tích cho ion Ni2+ [35, 38]

III.1.2.1. Khảo sát tìm nồng độ nền tối ưu

Để tìm nồng độ nền điện li tối ưu cho quá trình phân tích chúng tôi tiến hành

khảo sát sự phụ thuộc của cường độ dòng hoà tan vào nồng độ nền điện li trong điều

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn65

kiện cố định các thông số đo khác.

Khảo sát nền HCl + pyridin với các thông số máy như sau:

Bảng 3.10. các thông số kỹ thuật ghi đo nền HCl + pyridin

Chế độ đo Thế điện phân

1 Điện cực làm việc 2 3 4 Khoảng quét thế 5 6 7 8 Thời gian điện phân Thời gian chờ Bước biên độ Bước thời gian MFE DPP -1,0(v) -0,2  0,2(v) 120 s 10 s 0,005 0,4 s

♦ Nền HCl

Chuẩn bị dung dịch khảo sát:

Chuẩn bị 7 bình định mức 20ml, thêm vào mỗi bình 0,05 ml dung dịch Ni2+

nồng độ 20 mg/l, 1 ml pyridin (5M). Sau đó thêm vào mỗi bình lần lượt tổng thể

tích dung dịch HCl (3,6M) là (V = 0,1 ÷ 0,7 ml). Định mức bằng nước cất 2 lần tới vạch định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo là 50 ppb Ni2+, HCl nồng độ là

(0,018 M – 0,18 M). Đây chính là dung dịch đưa vào bình điện phân để tiến hành

khảo sát.

Chúng tôi tiến hành ghi đo thu được hình ảnh các phổ đồ của ion Ni2+ ở các

nồng độ nền khác nhau như sau:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn66

Hình 3.10. Phổ đồ khảo sát nồng độ của nền HCl

Dựa vào phổ đồ khảo sát chúng tôi tiến hành ghi kết quả thu được bảng số liệu

sau đây:

Bảng 3.11. Kết quả đo khảo sát tìm nồng độ nền HCl tối ưu

V(ml) dd Nồng độ nền

HCl (3.6M) Ip (µA) Ni2+ ( CM)

0,1 0,018 7,72

7,75 0,2 0,036

0,3 0,054 7,03

0,4 0,072 6,05

0,5 0,090 5,83

0,6 0,108 4,83

0,7 0,126 4,02

Nhận xét: Qua hình ảnh phổ đồ và bảng giá trị tín hiệu dòng Ip của các ion Ni2+, trên nền

điện li HCl ở các nồng độ khác nhau ta thấy, hình dạng các pic và tín hiệu dòng Ip là

rất rõ nét và ổn định. Tuy nhiên ở nồng độ nền HCl 0,036 M thì cho tín hiệu dòng

Ip cao nhất và cân đối nhất.

Mặt khác nếu đưa vào dung dịch mẫu phân tích một lượng lớn chất điện li trơ thì

có thể sẽ gây nhiễm bẩn cho dung dịch mẫu phân tích. Vì vậy chúng tôi chọn nồng

độ nền điện li tối ưu là HCl 0,036M ( V = 0.2 ml) cho các phép phân tích sau này.

♦ Pyridin

Chuẩn bị dung dịch khảo sát: Chuẩn bị 16 bình định mức 20ml, thêm vào mỗi bình 0,05 ml dung dịch Ni2+

nồng độ 20 mg/l, 0,2ml HCl (3,6M). Sau đó thêm vào mỗi bình lần lượt tổng thể

tích dung dịch pyridin (5M) là (V =0,1 ÷ 2,6 ml). Định mức bằng nước cất 2 lần tới vạch định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo là 50 ppb Ni2+, pyridin nồng độ là

(0,025 M – 0,65 M). Đây chính là dung dịch đưa vào bình điện phân để tiến hành

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn67

khảo sát.

Chúng tôi tiến hành ghi đo thu được hình ảnh các phổ đồ của ion Ni2+ ở các

nồng độ pyridin khác nhau như sau:

Hình 3.11. Phổ đồ khảo sát nồng độ của pyridin (0,025-0,40M)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn68

Hình 3.12. Phổ đồ khảo sát nồng độ của pyridin (0,45-0,65M)

Dựa vào Phổ đồ khảo sát chúng tôi tiến hành ghi kết quả thu được bảng số liệu

sau đây:

Bảng 3.12. Kết quả đo khảo sát tìm nồng độ nền Pyridin tối ưu

V(ml) dd Nồng độ nền

Pyridin (5M) Ip (µA) Ni2+ ( CM)

0,1 0,025 0

0,2 0,05 2,68

0,3 0,075 5,92

0,4 0,1 6,51

0,5 0,125 6,24

0,6 0,15 6,79

0,7 0,175 7,24

0,8 0,20 6,91

1,0 0,25 7,6

1,2 0,30 7,58

1,4 0,35 6,99

1,6 0,40 7,98

1,8 0,45 7,9

2,0 0,50 8,32

2,2 0,55 7,74

2,6 0,65 7,70

Nhận xét: Qua hình ảnh phổ đồ và bảng giá trị tín hiệu dòng Ip của các ion Ni2+, trên nền

tạo phức với Pyridin ở các nồng độ khác nhau ta thấy, hình dạng các pic và tín hiệu

dòng Ip là rất rõ nét và ổn định. Tuy nhiên ở nồng độ nền Pyridin 0,5 M thì cho tín

hiệu dòng Ip cao nhất và cân đối nhất.

Mặt khác nếu đưa vào dung dịch mẫu phân tích một lượng lớn chất hữu cơ thì có

thể sẽ gây nhiễm bẩn cho dung dịch mẫu phân tích. Vì vậy chúng tôi chọn nồng độ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn69

tối ưu Pyridin là 0,5 M (V=2 ml) cho các phép phân tích sau này.

III.1.2.2. Khảo sát thế điện phân làm giàu

Khi điện phân làm giàu, ta cần chọn thế điện phân thích hợp để đảm bảo chỉ có

kết tủa lên điện cực nguyên tố quan tâm. Hạn chế tối đa những kết tủa hoặc những

phản ứng điện cực khác gây ảnh hưởng tới độ nhạy và độ chính xác của phép phân

tích. Thế điện phân cần phải âm hơn (Eđp = E1/2 – 0,12/n (V)) hoặc bằng thế bắt đấu

khử của các nguyên tố cần xác định để khử được toàn bộ chúng trên bề mặt điên

cực.

Trên cơ sở đó chúng tôi tiến hành khảo sát chọn thế điện phân làm giàu trong các

điều kiện được đưa ra trong bảng sau:

Bảng 3.13. các thông số kỹ thuật ghi đo khảo sát thế điện phân làm giàu

1 Điện cực làm việc MFE

Chế độ đo 2 DPP

Khoảng quét thế 3 -0,2  0,2(v)

4 Thời gian điện phân 180 s

5 Thời gian chờ 10 s

6 Bước biên độ 0,005

7 Bước thời gian 0,4 s

Thế bán sóng (E1/2) của ion Ni2+ trên nền điện li HCl + pyridin là -0,1 ÷ -0,05

và qua tham khảo một số tài liệu, chúng tôi sẽ tiến hành khảo sát tìm thế điện phân tối ưu cho ion Ni2+ từ -0,6 ÷ -1,4 (V).

Chuẩn bị dung dịch khảo sát: Chuẩn bị 7 bình định mức 20ml, thêm vào mỗi bình 0,05 ml dung dịch Ni2+

nồng độ 20 mg/l, 0,2ml HCl (3,6M) và 2ml dung dịch pyridin (5M). Định mức bằng nước cất 2 lần tới vạch định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo là 50 ppb Ni2+.

Đây chính là dung dịch đưa vào bình điện phân để tiến hành khảo sát.

Chúng tôi tiến hành ghi đo thu được hình ảnh các phổ đồ của ion Ni2+ ở các

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn70

nồng độ nền khác nhau như sau:

Hình 3.13. Phổ đồ ghi đo khảo sát thế điện phân làm giàu

Dựa vào phổ đồ khảo sát chúng tôi tiến hành ghi kết quả thu được bảng số liệu

sau đây:

Bảng 3.14. Kết quả ghi đo khảo sát thế điện phân làm giàu

Thế điện phân (V) Ip (µA) của Ni2+

-0,6 0,52

-0,8 2,64

-0,9 7,32

-1,0 7,48

-1,2 6,00

-1,4 3,36

Nhận xét: Từ kết quả trên ta thấy thế điện phân tăng từ -0,6 đến -1,0 và Ipic đạt

giá trị lớn nhất ở giá trị -1,0 (v), sau đó giảm dần và để tránh các tạp chất và sự khử

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn71

của các ion khác chúng tôi chọn giá trị thế điện phân làm giàu là -1,0 (V).

III.1.2.3. Khảo sát thời gian điện phân

Chuẩn bị dung dịch khảo sát: Chuẩn bị 7 bình định mức 20 ml, thêm vào mỗi bình 0,05 ml dung dịch Ni2+

Đây chính là dung dịch đưa vào bình điện phân để tiến hành khảo sát. Ta tiến hành

ghi đo trong các khoảng thời gian điện phân làm giàu khác nhau từ 60s ÷ 240s ở

điều kiện ghi đo cố định sau:

Bảng 3.15. Các thông số kỹ thuật ghi đo khảo sát thời gian điện phân.

MFE 1 Điện cực làm việc

Chế độ đo DPP 2

Thế điện phân -1,0(v) 3

4 Khoảng quét thế -0,2  0,2(v)

Thời gian chờ 10 s 5

Bước biên độ 0,005 6

Bước thời gian 0,4 s 7

Chúng tôi tiến hành ghi đo thu được hình ảnh các phổ đồ của ion Ni2+ ở các thời

gian điện phân khác nhau như sau:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn72

Hình 3.14. Phổ đồ ghi đo khảo sát thời gian điện phân làm giàu

Dựa vào Phổ đồ khảo sát chúng tôi tiến hành ghi kết quả thu được bảng số liệu

sau đây:

Bảng 3.16. Kết quả đo khảo sát thời gian điện phân làm giàu

Ip (µA) của Ni2+ Thời gian điện phân t(s)

60 0,209

90 5,43

120 5,86

150 6,62

180 7,30

210 7,75

240 7,76

270 8,68

Nhận xét :

Từ thực nghiệm ta thấy Ip của ion tỉ lệ thuận với sự biến thiên của thời gian điện

phân và tương đối phù hợp với cơ sở lý thuyết. Tuy nhiên nếu tiến hành điện phân

trong thời gian quá dài thì sẽ không duy trì được độ lặp lại và sự tuyến tính của

phép đo do có sự phức hấp phụ sâu ảnh hưởng tới quá trình hoà tan sau này. Chính

vì vậy cần phải chọn thời gian điện phân thích hợp, phù hợp với lượng chất cần xác

định trong mẫu. Ở đây chúng tôi chọn thời gian điện phân tối ưu là 210s cho các

phép đo sau này.

III.1.3 Khảo sát điều kiện phân tích cho ion Bi3+ [34]

III.1.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ nền

Chúng tôi tiến hành khảo sát và tìm sự ảnh hưởng của nồng độ nền đến quá trình phân tích ion Bi3+. Nền nghiên cứu chúng tôi chọn ở đây là đệm (NaAc+HAc) có

pH=4,5 và pyrogalic.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn73

Khảo sát với các thông số máy như sau:

Bảng 3.17. Các thông số kỹ thuật ghi đo khảo sát nồng độ nền.

MFE 1 Điện cực làm việc

DPP 2 Chế độ đo

-1,3(v) 3 Thế điện phân

4 Khoảng quét thế -1,3  0,05(v)

10 s 5 Thời gian chờ

0,005 6 Bước biên độ

0,4 s 7 Bước thời gian

Chuẩn bị 8 bình định mức 20 ml, thêm vào mỗi bình 0,05 ml dung dịch Bi3+

nồng độ 20 mg/l, 1 ml pyrogalic (5M). Sau đó thêm vào mỗi bình lần lượt tổng thể

tích dung dịch (NaAc + HAc) 8M là (V =0,25 ÷ 1,25 ml). Định mức bằng nước cất 2 lần tới vạch định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo là 50 ppb Bi3+, (NaAc +

HAc) nồng độ là (0,1 M – 0,7 M). Đây chính là dung dịch đưa vào bình điện phân

để tiến hành khảo sát.

Chúng tôi tiến hành ghi đo thu được hình ảnh các phổ đồ của ion Bi3+ ở các

nồng độ nền khác nhau như sau:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn74

Hình 3.15. Phổ đồ khảo sát nồng độ của nền (NaAc + HAc)

Dựa vào Phổ đồ khảo sát chúng tôi tiến hành ghi kết quả thu được bảng số liệu

sau đây:

Bảng 3.18. Kết quả đo khảo sát tìm nồng độ nền (NaAc + HAc) tối ưu

Nồng độ nền V(ml) dd

(NaAc + HAc) 8M Ip (µA) Bi3+ ( CM)

0,25 0,1 4,4

0,5 0,2 4,8

0,75 0,3 5,1

1 0,4 5,2

1,25 0,5 5,3

1,5 0,6 5,2

1,75 0,7 4,8

2 0,8 4,5

Nhận xét: Qua hình ảnh phổ đồ và bảng giá trị tín hiệu dòng Ip của các ion Bi3+, trên nền

điện li (NaAc + HAc) ở các nồng độ khác nhau ta thấy, hình dạng các pic và tín

hiệu dòng Ip là rất rõ nét và ổn định. Tuy nhiên ở nồng độ nền (NaAc + HAc) 0,5 M

thì cho tín hiệu dòng Ip cao nhất và cân đối nhất.

Mặt khác nếu đưa vào dung dịch mẫu phân tích một lượng lớn chất điện li trơ thì

có thể sẽ gây nhiễm bẩn cho dung dịch mẫu phân tích. Vì vậy chúng tôi chọn nồng

độ nền điện li tối ưu là (NaAc + HAc) 0,5M (V = 1.25 ml) cho các phép phân tích

sau này.

♦ Pyrogalic

Chuẩn bị dung dịch khảo sát: Chuẩn bị 8 bình định mức 20ml, thêm vào mỗi bình 0,05 ml dung dịch Bi3+

nồng độ 20 mg/l ; 1,25 ml (NaAc + HAc) 8M. Sau đó thêm vào mỗi bình lần lượt

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn75

tổng thể tích dung dịch pyrogalic (10M) là (V =1 ÷ 2,6 ml). Định mức bằng nước cất 2 lần tới vạch định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo là 50 ppb Bi3+,

pyrogalic nồng độ là (0,5 M – 1,3 M). Đây chính là dung dịch đưa vào bình điện

phân để tiến hành khảo sát.

Chúng tôi tiến hành ghi đo thu được hình ảnh các phổ đồ của ion Bi3+ ở các

nồng độ nền khác nhau như sau:

Hình 3.16. Phổ đồ khảo sát nồng độ của pyrogalic (0,5-1,3M)

Dựa vào Phổ đồ khảo sát chúng tôi tiến hành ghi kết quả thu được bảng số liệu

sau đây:

Bảng 3.19. Kết quả đo khảo sát tìm nồng độ nền Pyrogalic tối ưu

V(ml) dd Nồng độ nền

Ip (µA) Bi3+ Pyrogalic (10M) ( CM)

4,6 1 0,5

5,2 1,2 0,6

5,5 1,4 0,7

6,2 1,6 0,8

6,5 1,8 0,9

7,1 2 1

6,7 2,2 1,2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn76

6,6 2,4 1,2

Nhận xét: Qua hình ảnh phổ đồ và bảng giá trị tín hiệu dòng Ip của các ion Bi3+, trên nền

điện li Pyrogalic ở các nồng độ khác nhau ta thấy, hình dạng các pic và tín hiệu

dòng Ip là rất rõ nét và ổn định. Tuy nhiên ở nồng độ Pyrogalic 1M thì cho tín hiệu

dòng Ip cao nhất và cân đối nhất.

Mặt khác nếu đưa vào dung dịch mẫu phân tích một lượng lớn chất hữu cơ thì có

thể sẽ gây nhiễm bẩn cho dung dịch mẫu phân tích. Vì vậy chúng tôi chọn nồng độ

nền điện li tối ưu là Pyrogalic 1M (V=2 ml) cho các phép phân tích sau này.

III.1.3.2. Khảo sát thế điện phân làm giàu

Khi điện phân làm giầu, ta cần chọn thế điện phân thích hợp để đảm bảo chỉ có

kết tủa lên điện cực nguyên tố quan tâm. Hạn chế tối đa những kết tủa hoặc những

phản ứng điện cực khác gây ảnh hưởng tới độ nhạy và độ chính xác của phép phân

tích. Thế điện phân cần phải âm hơn (Eđp = E1/2 – 0,12/n (V)) hoặc bằng thế bắt

đấu khử của các nguyên tố cần xác định để khử được toàn bộ chúng trên bề mặt

điên cực.

Trên cơ sở đó chúng tôi tiến hành khảo sát chọn thế điện phân làm giàu trong các

điều kiện được đưa ra trong bảng sau :

Bảng 3.20. Các thông số kỹ thuật ghi đo khảo sát thế điện phân làm giàu

MFE 1 Điện cực làm việc

DPP 2 Chế độ đo

3 Khoảng quét thế -1,3  0,05(v)

10 s 4 Thời gian chờ

0,005 5 Bước biên độ

0,4 s 6 Bước thời gian

Thế bán sóng (E1/2) của ion Bi3+ trên nền điện li (NaAc + HAc) và pyrogalic là -

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn77

0,89 ÷ -0.0335 (V), và qua tham khảo một số tài liệu chúng tôi tiến hành khảo sát tìm thế điện phân tối ưu cho ion Bi3+ từ -0,6 ÷ -2 (V).

Chuẩn bị dung dịch khảo sát:

Chuẩn bị 8 bình định mức 20ml, thêm vào mỗi bình 0,05 ml dung dịch Bi3+ nồng

độ 20 mg/l, 1.25ml (NaAc + HAc) 0,5M và 2ml dung dịch pyrogalic 10M. Định

mức bằng nước cất 2 lần tới vạch định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo là 50 ppb Bi3+. Đây chính là dung dịch đưa vào bình điện phân để tiến hành khảo sát. Chúng tôi tiến hành ghi đo thu được hình ảnh các phổ đồ của ion Bi3+ ở các nồng độ

nền khác nhau như sau:

Hình 3.17. Phổ đồ ghi đo khảo sát thế điện phân làm giàu

Dựa vào Phổ đồ khảo sát chúng tôi tiến hành ghi kết quả thu được bảng số liệu

sau đây:

Bảng 3.21. Kết quả ghi đo khảo sát thế điện phân làm giàu

Thế điện phân (v) Ip (µA) của Bi3+

-0,6 3,5

-0,8 4,5

-1,2 5,3

6,2 -1,3

-1,4 5,5

-1,5 5,4

-1,6 5,1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn78

-2 4,8

Nhận xét: Từ kết quả trên ta thấy thế điện phân tăng từ -0,6 đến -2 và Ipic đạt giá

trị lớn nhất ở giá trị -1,3 (V), sau đó giảm dần và để tránh các tạp chất và sự khử của

các ion khác chúng tôi chọn giá trị thế điện phân làm giàu là -1,3 (V).

III.1.3.3. Khảo sát thời gian điện phân

Chuẩn bị dung dịch khảo sát: Chuẩn bị 8 bình định mức 20ml, thêm vào mỗi bình 0,05 ml dung dịch Bi3+ nồng

độ 20 mg/l, 1,25ml (NaAc + HAc) 0,5M và 2ml dung dịch pyrogalic 10M. Định

mức bằng nước cất 2 lần tới vạch định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo là 50 ppb Bi3+. Đây chính là dung dịch đưa vào bình điện phân để tiến hành khảo sát. Ta

tiến hành ghi đo trong các khoảng thời gian điện phân làm giàu khác nhau từ 60s ÷

240s ở điều kiện ghi đo cố định sau:

Bảng 3.22. Các thông số kỹ thuật ghi đo khảo sát thời gian điện phân.

MFE DPP -1,3(v) -1,3  0,05(v) 10 s 0,005 0,4 s 1 Điện cực làm việc 2 Chế độ đo 3 Thế điện phân 4 Khoảng quét thế 5 Thời gian chờ 6 Bước biên độ 7 Bước thời gian

Chúng tôi tiến hành ghi đo thu được hình ảnh các phổ đồ của ion Bi3+ ở các thời

gian điện phân khác nhau như sau:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn79

Hình 3.18. Phổ đồ ghi đo khảo sát thời gian điện phân làm giàu

Dựa vào Phổ đồ khảo sát chúng tôi tiến hành ghi kết quả thu được bảng số liệu

sau đây:

Bảng 3.23. Kết quả đo khảo sát thời gian điện phân làm giàu

Thời gian điện phân t(s) Ip (µA) của Bi3+

60 1,2

90 2,5

120 3,8

150 5,1

180 5,2

210 5,6

240 5,65

270 6,2

Nhận xét:

Từ thực nghiệm ta thấy Ip của ion tỉ lệ thuận với sự biến thiên của thời gian điện

phân và tương đối phù hợp với cơ sở lý thuyết. Tuy nhiên nếu tiến hành điện phân

trong thời gian quá dài thì sẽ không duy trì được độ lặp lại và sự tuyến tính của

phép đo. Chính vì vậy cần phải chọn thời gian điện phân thích hợp, phù hợp với

lượng chất cần xác định trong mẫu. Ở đây chúng tôi chọn thời gian điện phân tối ưu

là 210s cho các phép đo sau này.

III.2. Xây dựng đường chuẩn

Việc định lượng các ion nghiên cứu dựa trên phương trình:

Ip = K.C (3.1)

Trên cơ sở điều kiện tối ưu đã khảo sát, chúng tôi tiến hành xây dựng đường chuẩn cho các ion nghiên cứu (Zn2+, Cd2+, Pb2+ Cu2+, Ni2+, Bi3+) trong khoảng nồng độ (n.10-9 ÷ 10-6 M). III.2.1. Đường chuẩn xác định Zn2+ [5], [12]

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn80

Các điều kiện tối ưu xây dựng đường chuẩn trong bảng sau:

Bảng 3.24. Các thông số kỹ thuật ghi đo xây dựng đường chuẩn của Zn2+

1 Điện cực làm việc MFE

2 Chế độ đo DPP

3 Thời gian điện phân 120s

4 Thời gian chờ 10s

5 Bước biên độ 0,005

6 Bước thời gian 0,4s

7 Thế điện phân -1,3 (V)

8 Khoảng quét thế -1,3 ÷ -0,9 (V)

Chuẩn bị 8 bình định mức 20 ml, thêm vào mỗi bình lần lượt 1,25 ml dung

dịch (NaAc + HAc) 1M. Sau đó thêm vào mỗi bình lần lượt các thể tích dung dịch Zn2+ nồng độ 20 mg/l. Định mức bằng nước cất 2 lần tới vạch định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo chứa ion Zn2+ với nồng độ như bảng 3.25 trong nền (NaAc +

HAc) 1M (pH=4,5). Đây chính là các dung dịch đưa vào bình điện phân để tiến

hành khảo sát.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn81

Hình 3.19. Phổ đồ khảo sát xây dựng đường chuẩn của Zn

Bảng 3.25. Kết quả đo khảo sát đường chuẩn của Zn2+ Ip theo C(mg/l)

Zn2+(mg/l) Ip( A) Zn2+(mg/l) Ip( A) 0,015 0,045 0,075 0,100 9,106 10,75 11,691 12,234 3,985 5,184 6,288 7,352 0,150 0,200 0,250 0,300

Từ bảng số liệu trên, chúng tôi tiến hành lập đường chuẩn xác định hàm lượng

Zn2+ thu được đường chuẩn như hình sau:

)

A o r c i m

( p

I

0.1

0.2

0.3

Zn2+ (mg/l)

Hình 3.20. Sự phụ thuộc của Ip vào nồng độ Zn2+

Từ kết quả trên đồ thị ta thấy khoảng nồng độ tuyến tính xác định Zn2+ là

0,015÷ 0,2 (mg/l). Vì vậy chúng tôi xây dựng trong khoảng nồng độ của Kẽm là

0,015 ÷ 0,2 (mg/l).

)

A o r c i m

y = 37.711x + 3.473 R2 = 0.9995

( p

I

0.1

0.2

0.3

Zn2+ (mg/l)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn82

Hình 3.21. Đường chuẩn xác định Zn2+ trong khoảng 0,015 ÷ 0,2 (mg/l).

Phương trình đường chuẩn có dạng:

I = 3,473 + 37,711.C (3.2)

Như vậy, trong quá trình phân tích việc xác định Kẽm trong khoảng nồng độ

0,015÷ 0,2 (mg/l) sẽ cho độ chính xác cao nhất. Do đó, quá trình sử lý mẫu ta cần

tính toán sao cho lượng Kẽm có trong mẫu nằm trong khoảng tuyến tính bằng cách

pha loãng hoặc làm giàu mẫu phân tích trước khi đo. III.2.2. Đường chuẩn xác định hàm lượng Cd2+ [5], [16]

Các điều kiện tối ưu xây dựng đường chuẩn trong bảng sau:

Bảng 3.26. Các thông số kỹ thuật ghi đo xây dựng đường chuẩn của Cd2+

MFE 1 Điện cực làm việc

Chế độ đo 2 DPP

Thời gian điện phân 120s 3

4 Thời gian chờ 10s

5 Bước biên độ 0,005

6 Bước thời gian 0,4s

7 Thế điện phân -1 (V)

8 Khoảng quét thế -0,9 ÷ -0,55 (V)

Chuẩn bị 8 bình định mức 20 ml, thêm vào mỗi bình lần lượt 1,25 ml dung

dịch (NaAc + HAc) 1M. Sau đó thêm vào mỗi bình lần lượt các thể tích dung dịch Cd2+ nồng độ 20 mg/l. Định mức bằng nước cất 2 lần tới vạch định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo chứa ion Cd2+ với nồng độ như bảng 3.27 trong nền (NaAc +

HAc) 1M (pH = 4,5). Đây chính là các dung dịch đưa vào bình điện phân để tiến

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn83

hành khảo sát.

Hình 3.22. Phổ đồ khảo sát xây dựng đường chuẩn của Cd2+

Chúng tôi tiến hành lập bảng số liệu kết quả khảo sát với Cd2+thu được bảng số

liệu và đường chuẩn tương ứng dưới đây:

Bảng 3.27. Kết quả đo khảo sát đường chuẩn của Cd2+ Ip theo C(mg/l)

Ip( A) Cd2+(µg/l) Ip( A) Cd2+(µg/l)

1,25 1,863 15,0 6,215

2,5 2,364 25,0 9,55

6,0 3,662 32,5 10,691

10,0 5,233 50,0 12,992

Từ bảng số liệu trên, chúng tôi tiến hành lập đường chuẩn xác định hàm lượng

Cd2+ thu được đường chuẩn như hình sau:

)

A o r c i m

( p

I

0.02

0.04

0.06

Cd2+ (mg/l)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn84

Hình 3.23. Sự phụ thuộc của Ipic vào nồng độ Cd2+

Từ kết quả trên đồ thị ta thấy khoảng nồng độ tuyến tính xác định Cadimi

trong điều kiện khảo sát là 1,25 ÷ 25 (µg/l). Vì vậy chúng tôi xây dựng trong

y = 323.12x + 1.6467 R2 = 0.9962

khoảng nồng độ của Cadimi là 1,25 ÷ 25 (µg/l).

)

i

A o r c m

( p

I

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

Cd2+ (mg/l)

Hình 3.24. Đường chuẩn xác định Cd2+ trong khoảng 0,00125÷0,025 (mg/l)

Phương trình đường chuẩn có dạng : I = 1,6467 + 323,12C (3.3)

Như vậy, trong quá trình phân tích việc xác định Cacđimi trong khoảng nồng

độ 1,25 ÷ 25 (µg/l). sẽ cho độ chính xác cao nhất. III.2.3. Đường chuẩn xác định hàm lượng Pb2+ [5], [12]

Các điều kiện tối ưu xây dựng đường chuẩn trong bảng sau:

Bảng 3.28. Các thông số kỹ thuật ghi đo xây dựng đường chuẩn của Pb

1 Điện cực làm việc MFE

Chế độ đo 2 DPP

Thời gian điện phân 3 120s

Thời gian chờ 4 10s

Bước biên độ 5 0,005

Bước thời gian 6 0,4s

7 Thế điện phân -0,8 (V)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn85

8 Khoảng quét thế -0,75÷ -0,45 (V)

Chuẩn bị 10 bình định mức 20 ml, thêm vào mỗi bình lần lượt 1,25 ml dung

dịch (NaAc + HAc) 1M. Sau đó thêm vào mỗi bình lần lượt các thể tích dung dịch Pb2+ nồng độ 20 mg/l. Định mức bằng nước cất 2 lần tới vạch định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo chứa ion Pb2+ với nồng độ như bảng 3.29 trong nền (NaAc +

HAc) 1M (pH = 4,5). Đây chính là các dung dịch đưa vào bình điện phân để tiến

hành khảo sát.

Hình 3.25. Phổ đồ khảo sát xây dựng đường chuẩn của Pb Chúng tôi tiến hành lập bảng số liệu kết quả khảo sát với Pb2+ thu được bảng

số liệu và đường chuẩn tương ứng dưới đây:

Bảng 3.29. Kết quả đo khảo sát đường chuẩn của Pb2+ Ip theo C(mg/l)

Ip( A) Ip( A) Pb2+(µg/l) Pb2+(µg/l)

1,25 1,760 22,5 6,211

2,5 2,122 37,5 9,174

5,0 2,765 50,0 11,289

7,5 3,525 75,0 13,347

12,5 4,422 80,0 14,012

Từ bảng số liệu trên, chúng tôi tiến hành lập đường chuẩn xác định hàm lượng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn86

Pb2+ thu được đường chuẩn như hình sau:

)

A o r c i m

( p

I

0.1

0.05 Pb2+ (m g/l)

Hình 3.26. Sự phụ thuộc của Ipic vào nồng độ Pb2+

Từ kết quả trên đồ thị ta thấy khoảng nồng độ tuyến tính xác định Chì là

1,25÷50,0 (µg/l). Vì vậy chúng tôi xây dựng trong khoảng nồng độ của Chì là

y = 193.89x + 1.7833 R2 = 0.9973

1,25÷50,0 (µg/l).

)

A o r c i m

(

p

I

0.02

0.04

0.06

Pb2+ (mg/l)

Hình 3.27. Đường chuẩn xác định Pb2+ trong khoảng 0,00125÷0,05 (mg/l)

Phương trình đường chuẩn có dạng: I = 1,7833+ 193,89C (3.4)

Như vậy, trong quá trình phân tích việc xác định Chì trong khoảng nồng độ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn87

0,00125÷ 0,05 (mg/l) sẽ cho độ chính xác cao nhất.

III.2.4. Đường chuẩn xác định hàm lượng Cu2+[5, 11, 12]

Các điều kiện tối ưu xây dựng đường chuẩn trong bảng sau:

Bảng 3.30. Các thông số kỹ thuật ghi đo xây dựng đường chuẩn của Cu 2+

1 Điện cực làm việc MFE

Chế độ đo 2 DPP

Thời gian điện phân 3 120s

Thời gian chờ 4 10s

Bước biên độ 5 0,005

Bước thời gian 6 0,4s

7 Thế điện phân -0,5 (V)

8 Khoảng quét thế -0,5÷0,1 (V)

Chuẩn bị 8 bình định mức 20 ml, thêm vào mỗi bình lần lượt 1,25 ml dung

dịch (NaAc + HAc)1M. Sau đó thêm vào mỗi bình lần lượt các thể tích dung dịch Cu2+ nồng độ 20 mg/l. Định mức bằng nước cất 2 lần tới vạch định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo chứa ion Cu2+ với nồng độ như bảng 3.31 trong nền (NaAc +

HAc) 1M ( pH = 4,5). Đây chính là các dung dịch đưa vào bình điện phân để tiến

hành khảo sát.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn88

Hình 3.28. Phổ đồ khảo sát xây dựng đường chuẩn của Cu2+

Chúng tôi tiến hành lập bảng số liệu kết quả khảo sát với Cu2+ thu được bảng

số liệu và đường chuẩn tương ứng dưới đây:

Bảng 3.31. Kết quả đo khảo sát đường chuẩn của Cu2+ Ip theo C(mg/l)

Ip( A) Cu2+(mg/l) Ip( A) Cu2+(mg/l)

0,025 4,012 0,2 12,328

0,075 5,122 0,3 15,731

0,1 7,134 0,4 18,101

0,15 9,725 0,5 18,566

Từ bảng số liệu trên, chúng tôi tiến hành lập đường chuẩn xác định hàm lượng

Cu2+ thu được đường chuẩn như hình sau:

)

i

A o r c m

(

p

I

18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

0.2

0.4

0.6

Cu2+ (mg/l)

Hình 3.29. Sự phụ thuộc của Ip vào nồng độ Cu2+

Từ kết quả trên đồ thị ta thấy khoảng nồng độ tuyến tính xác định đồng là

0,025÷0,3 (mg/l). Vì vậy chúng tôi xây dựng trong khoảng nồng độ của đồng là

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn89

0,025 ÷ 0,3 (mg/l).

)

y = 44.086x + 2.8966 R2 = 0.9928

A o r c i m

( p

I

0.1

0.2

0.3

0.4

Cu2+ (mg/l)

Hình 3.30. Đường chuẩn xác định Cu2+ trong khoảng 0,025 ÷ 0,3 (mg/l)

Phương trình đường chuẩn có dạng : I = 2,8966+ 44,086C (3.5)

Như vậy, trong quá trình phân tích việc xác định đồng trong khoảng nồng độ

0,025 ÷ 0,3 (mg/l) sẽ cho độ chính xác cao nhất. III.2.5. Đường chuẩn xác định hàm lượng Ni2+

Các điều kiện tối ưu xây dựng đường chuẩn trong bảng sau:

Bảng 3.32. Các thông số kỹ thuật ghi đo xây dựng đường chuẩn của Ni

1 Điện cực làm việc MFE

Chế độ đo 2 DPP

Thời gian điện phân 3 210s

Thời gian chờ 4 10s

Bước biên độ 5 0,005

Bước thời gian 6 0,4s

7 Thế điện phân -1,0(v)

8 Khoảng quét thế -0,2  0,2(v)

Chuẩn bị dung dịch khảo sát:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn90

Chuẩn bị 6 bình định mức 20 ml, thêm vào mỗi bình 0,2ml HCl (3,6M), 2,0 ml pyridin (5M). Sau đó thêm vào mỗi bình lần lượt các thể tích dung dịch Ni2+ nồng

độ 20mg/l. Định mức bằng nước cất 2 lần tới vạch định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo chứa ion Ni2+ với nồng độ như bảng 3.33 trong nền pyridin (0,25M).

Đây chính là các dung dịch đưa vào bình điện phân để tiến hành khảo sát.

Hình 3.31. Phổ đồ khảo sát xây dựng đường chuẩn của Ni2+ Chúng tôi tiến hành lập bảng số liệu kết quả khảo sát với Ni2+ thu được bảng số liệu

và đường chuẩn tương ứng dưới đây:

Bảng 3.33. Kết quả đo khảo sát đường chuẩn của Ni2+ Ip theo C(mg/l)

Ip( A) Ni2+(mg/l) Ip( A) Ni2+(mg/l)

0,025 4,002 0,15 12,725

0,05 7,86 0,2 14,862

0,1 9,21 0,3 15,724

Từ bản số liệu trên, chúng tôi tiến hành lập đường chuẩn xác định hàm lượng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn91

Ni2+ thu được đường như hình sau:

)

A o r c i m

( p

I

0.1

0.3

0.4

0.2 Ni2+ (mg/l)

Hình 3.32. Sự phụ thuộc của Ip vào nồng độ Ni2+

Từ kết quả trên đồ thị ta thấy khoảng nồng độ tuyến tính xác định niken là

0,025 ÷ 0,2 (mg/l). Vì vậy chúng tôi xây dựng trong khoảng nồng độ của niken là

0,025 ÷ 0,2 (mg/l).

)

y = 56.488x + 3.9206 R2 = 0.9937

A o r c i m

(

p

I

0.05

0.2

0.25

0.1 0.15 Ni2+ (mg/l)

Hình 3.33. Đường chuẩn xác định Ni2+ trong khoảng 0,025 ÷ 0,2 (mg/l)

Phương trình đường chuẩn có dạng : I = 3,9206+ 56,488C (3.6)

Như vậy, trong quá trình phân tích việc xác định niken trong khoảng nồng độ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn92

0,025 ÷ 0,2 (mg/l) sẽ cho độ chính xác cao nhất.

III.2.6. Đường chuẩn xác định hàm lượng Bi3+[5, 34]

Các điều kiện tối ưu xây dựng đường chuẩn trong bảng sau:

Bảng 3.34. Các thông số kỹ thuật ghi đo xây dựng đường chuẩn của Bi

1 Điện cực làm việc 2 Chế độ đo 3 Thời gian điện phân 4 Thời gian chờ 5 Bước biên độ 6 Bước thời gian 7 Thế điện phân 8 Khoảng quét thế MFE DPP 210s 10s 0,005 0,4s -1,3(v) -1,3  -0,05(v)

Chuẩn bị dung dịch khảo sát:

Chuẩn bị 6 bình định mức 20 ml, thêm vào mỗi bình 1,25ml (NaAc + HAc)

0,5M và 2ml dung dịch pyrogalic 10M. Sau đó thêm vào mỗi bình lần lượt các thể tích dung dịch Bi3+ nồng độ 20 mg/l. Định mức bằng nước cất 2 lần tới vạch định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo chứa ion Bi3+ với nồng độ như bảng 3.35

trong nền pyrogalic (0,25M). Đây chính là các dung dịch đưa vào bình điện phân để

tiến hành khảo sát.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn93

Hình 3.34. Phổ đồ khảo sát xây dựng đường chuẩn của Bi3+

Chúng tôi tiến hành lập bảng số liệu kết quả khảo sát với Bi3+ thu được bảng số liệu

và đường chuẩn tương ứng dưới đây:

Bảng 3.35. Kết quả đo khảo sát đường chuẩn của Bi3+ Ip theo C(mg/l)

Ip( A) Ip( A) Bi3+(mg/l) Bi3+(mg/l)

0,025 0,15 3,85 7,004

0,05 0,2 4,455 8,522

0,1 0,3 5,621 10,912

Từ bảng số liệu trên, chúng tôi tiến hành lập đường chuẩn xác định hàm lượng

Bi3+ thu được đường chuẩn như hình sau:

)

A o r c i m

y = 26.053x + 3.145 R2 = 0.9985

( p

I

0.1

0.3

0.4

0.2 Bi3+ (mg/l)

Hình 3.35. Sự phụ thuộc của Ip vào nồng độ Bi3+

Từ kết quả trên đồ thị ta thấy khoảng nồng độ tuyến tính xác định là 0,025 ÷ 0,3 (mg/l). Vì vậy chúng tôi có được đường chuẩn xác định Bi3+ có dạng:

I = 3,145 + 26,053C (3.7)

III.3. Khảo sát độ lặp lại, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng

III.3.1. Khảo sát độ lặp lại [5, 11, 12]

Để đánh giá độ lặp lại của phép đo chúng tôi tiến hành ghi đường von-ampe hoà tan của đồng thời: Zn2+, Cd2+, Pb2+ Cu2+ và riêng: Ni2+, Bi3+ cùng nồng độ (0,05mg/l) trừ Zn2+ là 0,1 mg/l, với các điều kiện ghi đo tương ứng như bảng 3.2,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn94

bảng 3.10, bảng 3.17. Chuẩn bị dung dịch khảo sát:

Pha dung dịch khảo sát:

Dùng pipet 2 ml hút chính xác 1,25ml (NaAc + HAc) 1M vào bình định mức 20 ml, sau đó thêm vào bình 0,05 ml dung dịch Cd2+, Pb2+, Cu2+ cùng nồng độ 20 mg/l và 0,1 ml dung dịch Zn2+ nồng độ 20 mg/l. Định mức bằng nước cất 2 lần tới vạch định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo là 100 ppb Zn2+ và 50 ppb Cd2+, Pb2+, Cu2+ trong nền (NaAc + HAc) tổng nồng độ là 0,05 M.

Dùng pipet hút chính xác 2,0 ml pyridin (5M) vào bình định mức 20 ml. Sau đó thêm vào mỗi bình 0,05ml dung dịch Ni2+ nồng độ 20 mg/l. Định mức bằng nước cất 2 lần tới vạch định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo chứa ion Ni2+ với nồng độ 50ppb Ni2+ trong nền pyridin (0,25M).

Dùng pipet hút chính xác 2,0 ml pyrogalic (5M) vào bình định mức 20 ml. Sau đó thêm vào mỗi bình 0,05ml dung dịch Bi3+ nồng độ 20 mg/l. Định mức bằng nước cất 2 lần tới vạch định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo chứa ion Ni2+ với nồng độ 50ppb Bi3+ trong nền pyrogalic (0,25M).

Đây chính là dung dịch đưa vào bình điện phân để tiến hành khảo sát. Ta thu

được hình ảnh phổ đồ và kết quả như sau:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn95

Hình 3.36. Phổ đồ khảo sát độ lặp lại của phép đo Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+

Hình 3.37. Phổ đồ khảo sát độ lặp lại của phép đo Ni2+, Bi3+

Tiến hành đo lặp lại 8 lần và lấy giá trị trung bình được liệt kê trong bảng sau:

Bảng 3.36. Kết quả đo khảo sát độ lặp lại

Ip (A) Lần đo

Zn2+ Cd2+ Cu2+ Ni2+ Bi3+ Pb2+

1 7,23 12,55 7,62 7,51 9,21 11,32

2 7,21 12,48 7,64 7,46 9,25 11,31

3 7,31 12,52 7,75 7,52 9,21 11,34

4 7,28 12,57 7,69 7,53 9,18 11,65

5 7,35 12,51 7,76 7,48 9,24 11,25

6 7,27 12,54 7,69 7,50 9,21 11,34

7 7,3 12,49 7,79 7,48 9,31 11,32

8 7,26 12,48 7,76 7,53 9,24 11,25

7,28 12,52 7,71 7,5 9,23 11,35

S 0,015 0,048 0,017 0,013 0,023 0,01

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn96

0,005 0,017 0,006 0,005 0,008 0,004

Trong đó:

Ip : Giá trị Ipic trung bình

  I N

(



)

(3.8)





iX N





S: Độ lệch chuẩn (3.9)

Sx : Độ lệch chuẩn TB

S N

(3.10)

X : giá trị trung bình

Trong đó: Xi, Ii: là giá trị đo được thứ i

N: số lần thực nghiệm

III.3.2. Khảo sát giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ) [5, 7, 9,

11, 12, 18]

III.3.2.1. Giới hạn phát hiện (LOD)

Giới hạn phát hiện (LOD) là nồng độ nhỏ nhất của chất phân tích tạo ra được

một tín hiệu có thể phân biệt một cách tin cậy so với tín hiệu trắng (hay tín hiệu

nền). Nhiều quan điểm khác nhau về cách xác định giới hạn phát hiện, phổ biến

nhất là cách xác định giới hạn phát hiện (LOD) theo quy tắc 3σ. Theo quy tắc này,

LOD được quy ước là nồng độ của chất khảo sát cho tín hiệu cao gấp 3 lần độ lệch

chuẩn của đường nền.

Nếu nồng độ chất trong mẫu là C thì LOD là:

3 .S C X

LOD = (3.11)

III.3.2.2. Giới hạn định lượng (LOQ)

Giới hạn định lượng (LOQ) là nồng độ nhỏ nhất của chất phân tích mà hệ

thống phân tích định lượng được với tín hiệu phân tích khác và có ý nghĩa định

lượng so với tín hiệu của mẫu trắng (hay tín hiệu nền).

Nếu nồng độ trong mẫu phân tích là C thì LOQ được tính theo công thức:

10 .S C X

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn97

LOQ = (3.12)

Có hai cách tính LOD:

♦ Cách 1: Tiến hành thí nghiệm để lập phương trình đường chuẩn, từ đó xác

định Sy (độ lệch chuẩn của tín hiệu y trên đường chuẩn) và chấp nhận Sd = Sy. Như

vậy LOD là nồng độ của chất phân tích cho tín hiệu = 3Sy. Từ phương trình đường

chuẩn tính được nồng độ của chất phân tích. Cách này có thể tiến hành nhanh và

không tốn thời gian nhưng không thật chính xác vì đã chấp nhận sự phụ thuộc của

tín hiệu vào nồng độ mà thông thường mỗi khoảng nồng độ có một hệ số góc khác

nhau và đường chuẩn lập ra thường trong khoảng nồng độ cách xa với LOD.

♦ Cách 2: Tiến hành n thí nghiệm lặp lại xác định nồng độ mẫu trắng đã biết

iI và S

nồng độ các ion, thu được các giá trị Ii (i =1÷n) (tín hiệu Ipic). Từ đó tính

theo công thức: (3.8) và (3.9) kết hợp với (3.11) và (3.12), ta sẽ xác định được

GHPH (LOD) và GHĐL (LOQ).

Ở đây chúng tôi xác định GHPH (LOD) và GHĐL (LOQ) bằng cách đo lặp lại

8 lần đối với dung dịch có Zn2+ là 100 ppb; Cd2+, Pb2+, Cu2+ là 50 ppb trên nền hỗn hợp dung dịch đệm (NaAc + HAc ) 0,05M ( pH = 4,5); Ni2+ và Bi3+ là 50 ppb trên

nền đệm tương ứng là pyridin và pyrogalic. Các điều kiện ghi đo như như bảng 3.2,

3.10, 3.17. Ta thu được tín hiệu dòng Ip với các giá trị như bảng 3.36.

Từ kết quả trên bảng 3.36 ta xác định được GHPH (LOD) và GHĐL (LOQ)

của các ion Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+, Ni2+, Bi3+ như sau:

Bảng 3.37. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ)

Giới hạn Zn2+ Cd2+ Pb2+ Cu2+ Ni2+ Bi3+

LOD (ppb) 0,49 0,63 0,35 0,16 0,45 0,2

LOQ (ppb) 1,63 2,11 1,17 0,52 1,49 0,67

Nhận xét: Phương pháp von-ampe hoà tan xung vi phân với điện cực màng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn98

thủy ngân có khả năng xác định đồng thời nhiều nguyên tố và có độ nhạy rất cao.

III.4. Xác định hàm lượng các kim loại Zn, Cd, Pb, Ni, Bi trong mẫu nước thải

Hình 3.38. Bản đồ vị trí lấy mẫu nước thải tại Yên Phong – Bắc Ninh

Bảng 3.38. Bảng miêu tả vị trí lấy mẫu

Mẫu Điểm lấy mẫu Vị trí lấy mẫu

K1.1 KCN Yên Phong I Gần kênh nước thải sau khi xử lý

K1.2 KCN Yên Phong I Sông ngoài môi trường gần khu CN

K2.1 KCN Yên Phong II Gần kênh nước thải sau khi xử lý

K2.2 KCN Yên Phong II Sông ngoài môi trường gần khu CN

L1 Làng nghề Văn Môn Gần kênh nước thải

L2 Làng nghề Văn Môn Sông ngoài môi trường gần làng nghề

III.4.1. Chuẩn bị mẫu phân tích và quy trình xử lý mẫu [15, 16, 20, 26, 27]

III.4.1.1. Chuẩn bị mẫu phân tích

- Phương pháp lấy mẫu: Mẫu phân tích được lấy tại các vị trí đại diện cho cả

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn99

khu vực cần phân tích, các vị trí này được phân bố đều, đặc trưng cho vùng nghiên

cứu. Lượng mẫu lấy đảm bảo đủ lượng chất cần phân tích, phù hợp với phân tích

định lượng.

- Dụng cụ lấy mẫu: Chai polyetylen 1000 ml. Tất cả chai dùng để lấy và giữ

mẫu đều là chai mới và sạch, đem rửa kỹ bằng nước sạch, tráng bằng nước cất,

trước khi lấy mẫu phải tráng ít nhất 1 lần bằng chính nước thải mấy mẫu rồi mới lấy

mẫu đó.

Thời gian và địa điểm lẫy mẫu: ngày 25/6/2012 tại các vị trí tập trung nước thải

của khu công nhiệp Yên Phong I, Yên Phong II, làng nghề Văn Môn sau xử lý được

đổ vào môi trường và nước sông ngoài môi trường. Mẫu lấy về được phân tích

trong thời gian sớm nhất có thể.

- Bảo quản mẫu: Mẫu được bảo quản bằng cách: 1,5 lit mẫu + 5ml HNO3 đặc

tinh khiết để tránh các kim loại trong mẫu bị hấp thụ lên thành bình chứa mẫu. Để mẫu trong tủ lạnh ở 40C chờ phân tích.

III.4.1.2. Quy trình xử lý mẫu trước khi phân tích

Lọc bỏ cặn và các vật lơ lửng, đo pH. Lấy chính xác V ml nước đã lọc thêm nền

điện ly định mức 20 ml và tiến hành phân tích.

Nếu nồng độ ion kim loại cần xác định dưới giới hạn phát hiện thì phải tiến

hành cô cạn làm giàu sau khi đã lọc bỏ cặn và các vật lơ lửng. Lấy chính xác V ml

nước đã lọc, axit hoá bằng HNO3 đặc và cô cạn dung dịch. Thêm một lượng dung

dịch H2O2 rồi tiếp tục cô cạn, sau đó thêm nước cất hai lần và đun tiếp cho axit bay

hơi. Làm như vậy 4 hoặc 5 lần, đến khi pH của dung dịch khoảng 3,5 hoặc 4,0 thì

dừng lại. Cho nền vào dung dịch, định mức chính xác bằng nước cất hai lần ta được

dung dịch phân tích.

III.4.2. Ứng dụng phương pháp thêm chuẩn xác định hàm lượng Zn, Cd, Pb,

Cu, Ni, Bi trong mẫu nước thải

Áp dụng phương pháp bình phương tối thiểu để lập phương trình đường thêm

chuẩn dạng Ip([Mn+]) = a + b[Mn+]thêm

[Mn+]thêm là nồng độ Mn+ thêm vào, rồi tính nồng độ ion kim loại trong dung

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn100

dịch phân tích (hoặc trong mẫu trắng) theo phương trình:

[Mn+] = a/b Trong đó, [Mn+] là nồng độ Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+, Ni2+, Bi3+ trong dung dịch

phân tích; a và b tương ứng là đoạn cắt trên trục tung và độ dốc của đường thêm

chuẩn.

Nồng độ của các ion trong mẫu gốc được tính theo biểu thức: C  = [Mn+].k

C  là nồng độ ion kim loại trong mẫu gốc; [Mn+] là nồng độ của các

Trong đó

ion kim loại tương ứng trong mẫu phân tích; k là hệ số tính đến sự pha loãng hay cô

đặc.

Với phương pháp thêm chuẩn ta có thể xác định hàm lượng chất trong mẫu với

ưu điểm hơn phương pháp đường chuẩn là loại bỏ đuợc phần lớn sai số phông nền.

Mặt khác số liệu đã được máy đo hiệu chỉnh nên kết quả có độ tin cậy cao. Vì vậy

chúng tôi đã sử dụng phương pháp thêm chuẩn để xác định hàm lượng các kim loại

Zn, Cd, Pb, Cu, Ni, Bi trong các mẫu nước thải.

Tiến hành ghi đo dòng Ip và phổ đồ Von – Ampe hòa tan xác định các kim loại

Zn, Cd, Pb, Cu, Ni, Bi cụ thể như sau.

III.4.2.1. Xác định hàm lượng Zn, Cd, Pb, Cu

Để tiến hành phương pháp thêm chuẩn phân tích xác định đồng thời hàm lượng

Zn, Cd, Pb, Cu trong mẫu nước, chúng tôi tiến hành phân tích trong điều kiện được

đưa ra trong bảng sau.

Bảng 3.39. Các thông số ghi đo xác định đồng thời hàm lượng Zn, Cd, Pb, Cu

1 Điện cực làm việc MFE

Chế độ đo 2 DPP

Thời gian điện phân 3 120s

Thời gian chờ 4 10s

Bước biên độ 5 0,005

Bước thời gian 6 0,4s

7 Thế điện phân -1,3 (V)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn101

8 Khoảng quét thế -1,3 ÷ 0,1 (V)

Để xác định đồng thời Zn, Cd, Pb, Cu chúng tôi lấy 2 ml dung dịch mẫu sau khi

lọc bỏ cặn và các vật lơ lửng, đo pH cho vào bình định mức 20 ml, thêm vào bình

một thể tích hỗn hợp dung dịch đệm (NaAc + HAc) (pH = 4,5) và định mức bằng

(NaAc + HAc) 0,05M (pH = 4,5).

nước cất 2 lần đến vạch định mức để được dung dịch mẫu đem đo trên nền đệm

Hình 3.39. Phổ đồ xác định đồng thời Zn, Cd, Pb, Cu mẫu L1 chưa làm giàu Từ kết quả hình ảnh phổ đồ và các giá trị Ipic của Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ trên

hình 3.39 của mẫu L1 (các mẫu khác phần phụ lục). Ta thấy có xuất hiện đỉnh pic của Zn2+, Pb2+, Cu2+ và hàm lượng trên giới hạn phát hiện. Cd2+ không xuất hiện đỉnh pic. Vì thế chúng tôi tiến hành phân tích đồng thời Zn2+, Pb2+, Cu2+ không qua giai đoạn làm giàu và Cd2+, Ni2+ và Bi3+ qua giai đoạn làm giàu bằng phương pháp

thêm chuẩn.

III.4.2.1.1. Xác định hàm lượng Zn, Pb, Cu

Lấy 2 ml dung dịch mẫu đã qua xử lý bước đầu cho vào bình định mức 20 ml,

thêm vào bình một thể tích hỗn hợp dung dịch đệm NaAc + HAc (pH = 4,5) và định

mức bằng nước cất 2 lần đến vạch định mức để được dung dịch mẫu đem đo trên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn102

nền đệm NH4Ac + HAc 0,05M (pH = 4,5). Tiến hành ghi đo mỗi mẫu 3 lần, ta được

kết quả trung bình được trình bày trong bảng 3.40, hình 3.40 và hình 3.41 dưới đây

(các phổ đồ và đồ thị thêm chuẩn khác ở phần phụ lục):

Bảng 3.40. Kết quả thêm chuẩn trung bình đối với Zn, Pb, Cu

1 Lần thêm 0 2 3

l )

V  Zn

2 (50

mg l / )



( 20 0 20 40

êmthCM (mg/l)

0,05 0 0,1 0,2

6,2 L 1 4 8,1 12,2

5,1 L 2 3,2 7,32 11,32

5,73 K1.1 3,7 7,6 11,7 Ipic (Zn)( A ) 4,8 K1.2 3,1 7,2 11,4

5,63 K2.1 3,65 7,6 11,84

4,5 K2.2 2,5 6,4 10,6

l )

V  Pb

2 (20

mg l / )

( 10 0 10 10

êmthCM (mg/l)

0,01 0 0,02 0,03

5,33 L 1 1,4 9,01 12,8

4,98 L 2 1,1 8,96 12,94

4,7 K1.1 0,85 8,82 12,7 Ipic (Pb)( A ) 4,56 K1.2 0,76 8,75 12,65

5,8 K2.1 1,95 9,9 13,85

4,76 K2.2 0,87 8,7 12,4

l )

V  Cu

2 (50

mg l / )

20 ( 0 20 20

êmthCM (mg/l)

0,05 0 0,1 0,15

5,2 L 1 3,5 6,92 8,87

4,4 L 2 2,7 6,3 8,1

4,25 K1.1 2,4 6,1 8,1 Ipic (Cu)( A ) 3,8 K1.2 1,86 5.6 7,5

5,1 K2.1 3,2 6.85 8,7

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn103

4,3 K2.2 2,61 6.2 8

Hình 3.40. Phổ đồ thêm chuẩn xác định đồng thời Zn, Pb, Cu trong mẫu L1

Hình 3.41. Phổ đồ thêm chuẩn xác định đồng thời Zn, Pb, Cu trong mẫu L2

T hêm chu ẩn Z n m ẫu L 1

T hê m c hu ẩn Z n m ẫu L 2

y = 4 0 .8 5 7 x + 3 .16 R 2 = 0 .9 9 9 5

y = 40.743x + 4.06 R 2 = 0.9996

0.0773

0.0996

-0.2

-0.1

0.1

0.2

0.3

-0.2

-0.1

0.1

0.2

0.3

[Zn2+] (mg/l)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn104

Hình 3.42. Đồ thị thêm chuẩn xác định Zn trong mẫu L1, L2

T hê m c hu ẩn P b m ẫu L 1

Thêm chuẩn Pb mẫu L2

y = 37 8 .8 x + 1.45 3 R 2 = 0.9 9 98

y = 395x + 1.07 R2 = 0.9994

0.00271

0.00384

-0.02

-0.01

0.02

0.03

0.04

-0.01

0.01

0.02

0.03

0.04

0.01 [Pb2+] (mg/l)

[P b2+] (mg/l)

Hình 3.43. Đồ thị thêm chuẩn xác định Pb trong mẫu L1, L2

Thêm chuẩn Cu m ẫu L1

Thêm chuẩn Cu mẫu L2 9

)

A o c m

10 9 8 7 6

A o r c m

( p I

y = 36.2x + 2.66 R2 = 0.9996

( p I

y = 35.66x + 3.448 R2 = 0.9989

0.0967

0.0734

5 4 3 2 1 0

-0.15

-0.1

-0.05

0.1

0.15

0.2

-0.1

-0.05

0.1

0.15

0.2

0.05 [Cu2+] (mg/l)

Hình 3.44. Đồ thị thêm chuẩn xác định Cu trong mẫu L1, L2 Kết quả : Nồng độ và hàm lượng Zn2+, Pb2+, Cu2+ trong các mẫu nước thải:

Bảng 3.41. Hàm lượng Zn, Pb, Cu trong nước thải

(mg/l) Nồng độ Cu2+

(mg/l)

Stt Mẫu Nồng độ Zn2+ (mg/l) Nồng độ Pb2+

1 L 1 0,996  0,023 0,0384  0,0011 0,967  0,013

2 L 2 0,773  0,012 0,0271  0,0013 0,734  0,041

3 K1.1 0,926  0,011 0,0206  0,0021 0,625  0,015

4 K1.2 0,698  0,008 0,0175  0,0008 0,502  0,033

5 K2.1 0,877  0,019 0,0477  0,0023 0,884  0,025

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn105

6 K2.2 0,608  0,008 0,0234  0,0041 0,710  0,008

III.4.2.1.2. Xác định hàm lượng Cd

Để tiến hành phương pháp thêm chuẩn phân tích hàm lượng Cd trong mẫu nước

thải, chúng tôi tiến hành phân tích trong điều kiện được đưa ra trong bảng:

Bảng 3.42. Các thông số kỹ thuật ghi đo

MFE 1 Điện cực làm việc

Chế độ đo 2 DPP

Thời gian điện phân 3 180s

Thời gian chờ 4 10s

Bước biên độ 5 0,005

Bước thời gian 6 0,4s

7 Thế điện phân -1,0(V)

8 Khoảng quét thế -0,85 ÷ -0,55(V)

Để xác định Cd, ta lấy 2 ml dung dịch mẫu sau khi đã làm giàu cho vào bình

định mức 20 ml, thêm vào bình một thể tích hỗn hợp dung dịch đệm (NaAc + HAc)

(pH=4,5) và định mức bằng nước cất 2 lần đến vạch định mức để được dung dịch

mẫu đem đo trên nền đệm (NaAc + HAc) 0,05M (pH=4,5).

Tiến hành ghi đo mỗi mẫu 3 lần, ta được kết quả trung bình được trình bày trong

bảng 3.43 dưới đây:

Bảng 3.43. Kết quả thêm chuẩn trung bình đối với Cd

Lần thêm 0 1 2 3

V  Cd

2 (5

mg l / )

(µl) 0 10 10 10

0,0025 0,005 0,0075 0

êmthCM (mg/l) L 1 L 2 K1.1 K1.2 K2.1

Ipic (µA)

1,82 1,1 1,94 0,89 3,1 2,58 1,92 2,78 1,72 3,88 3,4 2,74 3,6 2,54 4,66 4,14 3,45 4,4 3,26 5,5

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn106

K2.2 1,5 2,1 3,1 3,96

Hình 3.45. Phổ đồ thêm chuẩn xác dịnh Cd trong mẫu L1, L2

T hê m c hu ẩn C d m ẫu L 1

Thêm chuẩn Cd m ẫu L 2

4.5

3.5

2.5

y = 311.2x + 1.818 R2 = 0.9996

1.5

y = 314.8x + 1.122 R2 = 0.9988

0.5

0.00356

0.00584

-0.01

-0.005

0.005

0.01

-0.005

0.005

0.01

[Cd2+] (mg/l)

Hình 3.46. Đồ thị thêm chuẩn xác dịnh Cd trong mẫu L1, L2

Kết quả: Nồng độ và hàm lượng Cd2+ trong các mẫu nước thải

Bảng 3.44. Hàm lượng Cd trong nước thải Stt Mẫu Nồng độ Cd2+ (mg/l)

1 L 1 0,00117  0,00039

L 2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn107

2 0,00071  0,00031 3 K1.1 0,00119  0,00042 4 K1.2 0,00058  0,00025 5 K2.1 0,00193  0,00016 6 K2.2 0,00084  0,00009

III.4.2.2. Xác định hàm lượng Ni2+

Để tiến hành phương pháp thêm chuẩn phân tích hàm lượng Ni trong mẫu nước

thải chúng tôi tiến hành phân tích trong điều kiện được đưa ra trong bảng:

Bảng 3.45. Các thông số số kỹ thuật ghi đo xác định hàm lượng Ni

MFE 1 Điện cực làm việc

Chế độ đo 2 DPP

Thời gian điện phân 3 210s

Thời gian chờ 4 10s

Bước biên độ 5 0,005

Bước thời gian 6 0,4s

7 Thế điện phân -1,0(v)

8 Khoảng quét thế -0,2  0,2(v)

Để xác định Ni, ta lấy 2 ml dung dịch mẫu sau khi đã làm giàu vào bình định

mức 20 ml, thêm 1 ml Na2S2O3 0,05 mg/l, thêm vào mỗi bình 0,2 ml HCl 3,6M; 2,0

ml pyridin (5M) và định mức bằng nước cất 2 lần đến vạch định mức để được dung

dịch mẫu đem đo trên nền đệm. Tiến hành ghi đo mỗi mẫu 3 lần, ta được kết quả

trung bình được trình bày trong hình và bảng dưới đây:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn108

Hình 3.47. Phổ đồ thêm chuẩn xác dịnh Ni mẫu L1, L2

Bảng 3.46. Kết quả thêm chuẩn trung bình đối với Ni

Lần thêm

V  Ni

2 (5

mg l / )

1 10 0 0 3 10 2 10 (µl)

Nồng độ thêm (mg/l) 0 0,0025 0,005 0,0075

Ipic

5,4 3,6 3,4 3,2 4,7 L 1 L 2 K1.1 K1.2 K2.1 4,5 2,8 2,5 2,3 3,8 7,2 5,5 5,16 5,1 6,4 6,2 4,6 4,25 4,2 5,64

3,8 K2.2 2,95 5,6 4,7

Thêm chuẩn Ni mẫu L1

Thêm chuẩn Ni mẫu L2

)

A o r c m

A o r c i m

y = 36.4x + 2.76 R2 = 0.9983

(

( p I

p I

y = 35.6x + 4.49 R2 = 0.9982

0.075

0.126

-0.15

-0.1

-0.05

0.05

0.1

-0.1

-0.05

0.05

0.1

0 [Ni2+] (mg/l)

Hình 3.48. Đồ thị thêm chuẩn xác dịnh Ni trong mẫu L1, L2

Bảng 3.47. Hàm lượng Ni trong mẫu nước thải

Stt Mẫu Nồng độ Ni2+ (mg/l)

1 L 1 0,0252  0,0019

2 L 2 0,0150  0,0035

3 K1.1 0,0142  0,0042

4 K1.2 0,0122  0,0023

5 K2.1 0,0218  0,0031

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn109

6 K2.2 0,0166  0,0012

III.4.2.3. Xác định hàm lượng Bi3+

Để tiến hành phương pháp thêm chuẩn phân tích hàm lượng Ni trong mẫu nước

thải chúng tôi tiến hành phân tích trong điều kiện được đưa ra trong bảng:

Bảng 3.48. Các thông số số kỹ thuật ghi đo xác định hàm lượng Bi

MFE 1 Điện cực làm việc

2 Chế độ đo DPP

3 Thời gian điện phân 210s

4 Thời gian chờ 10s

5 Bước biên độ 0,005

6 Bước thời gian 0,4s

7 Thế điện phân -1,3(v)

8 Khoảng quét thế -1,3  0,05(v)

Để xác định Bi, ta lấy 2 ml dung dịch mẫu sau khi đã làm giàu vào bình định

mức 20 ml, thêm 1 ml Na2S2O3 0.05 mg/l , 1.25 ml (NaAc + HAc) 8M, và 2ml dung

dịch pyrogalic 10M và định mức bằng nước cất 2 lần đến vạch định mức để được

dung dịch mẫu đem đo trên nền đệm. Tiến hành ghi đo mỗi mẫu 3 lần, ta được kết

quả trung bình được trình bày trong hình và bảng dưới đây:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn110

Hình 3.49. Phổ đồ thêm chuẩn xác dịnh Bi mẫu L1, L2

Bảng 3.49. Kết quả thêm chuẩn trung bình đối với Bi

Lần thêm

3 (5

mg l / )

0 0 1 10 2 10 3 10 (µl)

V  Bi Nồng độ thêm (mg/l)

0,0025 0,005 0,0075 0

Ipic

1,5 1,1 2,2 1,3 2,6 2,1 1,7 2,83 1,8 3,12 2,67 2,33 3,45 2,5 3,78 3,3 3 4,2 3,1 4,39 L 1 L 2 K1.1 K1.2 K2.1

1,5 2,1 2,68 3,3 K2.2

Thêm chuẩn Bi mẫu L1

3.5

Thêm chuẩn Bi mẫu L2 3.5

)

A o r c i m

2.5

(

A o r c i m

p I

( p I

1.5

y = 253.2x + 1.083 R2 = 0.9994

y = 238.8x + 1.497 R2 = 0.9996

0.5

0.00428

0.00627

-0.005

0.005

0.01

-0.5

-0.01

-0.005

0.005

0.01

[Bi3+] (mg/l)

-0.5 [Bi3+] (mg/l)

Hình 3.50. Đồ thị thêm chuẩn xác dịnh Bi trong mẫu L1, L2

Bảng 3.50. Hàm lượng Bi trong mẫu nước thải

Stt Mẫu Nồng độ Bi3+ (mg/l)

1 L 1 0,00125  0,00053

2 L 2 0,00086  0,00012

3 K1.1 0,00164  0,00009

4 K1.2 0,00103  0,00072

5 K2.1 0,00213  0,00023

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn111

6 K2.2 0,00125  0,00017

100

III.5. Kết quả đo quang phổ phát xạ plasma (ICP – AES) của một số mẫu nước thải

Ngoài việc xác định hàm lượng tổng các kim loại Zn, Cd, Pb, Cu, Ni, Bi trong

các mẫu nước thải bằng phương pháp Von – Ampe hòa tan, chúng tôi còn xác định

hàm lượng các kim loại Zn, Cd, Pb, Cu, Ni trong một số mẫu bằng phương pháp

Quang phổ phát xạ Plasma ICP-AES với mục đích:

- Đánh giá khách quan kết quả thực nghiệm của phương pháp đã chọn.

- Tìm hiểu thêm về các phương pháp quang phổ và so sánh các phương pháp

định lượng với nhau.

Tiến hành đo một số mẫu nước thải bằng phương pháp Quang phổ phát xạ

Plasma ICP-EAS. Kết quả đo được tổng kết trong bảng 3.51 và bảng 3.52:

Bảng 3.51. Kết quả đo ICP-AES xác định Zn, Cd của một số mẫu nước, so

sánh với phương pháp Von – Ampe hòa tan

Hàm lượng mẫu (mg/l)

Mẫu Zn Cd

DP-ASV ICP-AES DP-ASV ICP-AES

L2 (M1) 0,773 0,764 0,00071 0,0008

K1.1 (M2) 0,926 0,913 0,00119 0,0013

K1.2 (M3) 0,698 0,672 0,00058 0,0006

K2.2 (M4) 0,608 0,589 0,00084 0,0007

0,751 0,735 0,00083 0,00085 CM

S 0,067 0,069 0,0001 0,0002

0,0333 0,034 0,00005 0,0001

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn112

q% 2,23% 2,35%

101

Bảng 3.52. Kết quả đo ICP-AES xác định Pb, Cu, Ni của một số mẫu nước,

so sánh với phương pháp Von – Ampe hòa tan

Hàm lượng mẫu (mg/l)

Mẫu Pb Cu Ni

DP-ASV ICP-AES DP-ASV ICP-AES DP-ASV ICP-AES

L2 (M1) K1.1 (M2) K1.2 (M3) K2.2 (M4) CM S 0,0271 0,0206 0,0175 0,0234 0,0222 0,0017 0,0244 0,0205 0,0154 0,0222 0,0206 0,0013 0,734 0,625 0,502 0,710 0,643 0,039 0,752 0,636 0,488 0,734 0,653 0,0447 0,015 0,0142 0,0122 0,0166 0,0145 0,0002 0,018 0,014 0,014 0,018 0,016 0,0009

Sx q%

0,00085 0,00065 0,0195 0,02235 0,0001 0,00045

7,21% 1,53% 9,38%

Phương pháp ICP-AES có thể phân tích hàm lượng các nguyên tố trong nhiều

loại mẫu với nồng độ 10-12g/l, xác định hàm lượng các nguyên tố nhanh chóng, điều

này rất thuận tiện để xác định mẫu hàng loạt. Đặc biệt là việc xác định hàm lượng

tổng các nguyên tố cần phân tích. Tuy phương pháp này có tính chọn lọc, chính xác

cao nhưng chi phí rất lớn về thiết bị và phân tích không phù hợp với điều kiện của

nhiều phòng thí nghiệm ở Việt Nam.

III.6. Tổng hợp kết quả phân tích xác định hàm lượng (Zn, Cd, Pb, Cu, Ni, Bi)

của một số mẫu nước thải ở Yên Phong và so sánh với TCVN.

Bảng 3.53. Kết quả hàm lượng Zn, Cd, Pb, Cu, Ni, Bi trong 6 mẫu nước

Nồng độ mg/l Mẫu Zn Cd Pb Cu Ni Bi

L1 0,996 0,00117 0,0384 0,967 0,0252 0,00125

L2 0,773 0,00071 0,0271 0,734 0,0150 0,00086

K1.1 0,926 0,00119 0,0206 0,625 0,0142 0,00164

K1.2 0,698 0,00058 0,0175 0,502 0,0122 0,00103

K2.1 0,877 0,00193 0,0477 0,884 0,0218 0,00213

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn113

K2.2 0,608 0,00084 0,0234 0,710 0,0166 0,00125

102

Bảng 3.54. Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ một số kim loại trong

nước thải công nghiệp

(Trích TCVN 5945: 2005- Nước thải Công nghiệp – Tiêu chuẩn thải)

Giá trị giới hạn (mg/l) Stt Thông số A B C

1 3 3 5

2 0,005 0,01 0,5

3 0,1 0,5 1

4 2 2 5

5 Zn2+ Cd2+ Pb2+ Cu2+ Ni2+ 0,2 0,5 2

Qua kết quả cho thấy phương pháp Von – Ampe hòa tan không chỉ là phương

pháp chặt chẽ về lý thuyết, đơn giản về thiết bị mà còn là một phương pháp ưu việt

trong phân tích hàm lượng vết có độ nhạy, độ chọn lọc cao cho kết quả sai lệch

không đáng kể so với phương pháp ICP - AES. Kết quả phân tích cho thấy, hàm

lượng các kim loại Zn, Cd, Pb, Cu, Ni trong các mẫu nước thải ở khu vực làng nghề

Văn Môn, Khu công nghiệp huyện Yên Phong đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn114

về hàm lượng các kim loại nặng trong nước thải của Việt Nam.

103

KẾT LUẬN

Với mục đích đặt ra cho đề tài là: "Nghiên cứu phương pháp phân tích các

kim loại: Bi , Cd, Cu, Ni, Pb, Zn trong nước thải một số làng nghề truyền thống

và khu công nghiệp của huyện Yên Phong – tỉnh Bắc Ninh", chúng tôi đã tìm

hiểu đối tượng, tham khảo các tài liệu, tiến hành thực nghiệm bằng phương pháp

Von–Ampe hoà tan, Von-Ampe hoà tan hấp phụ và phân tích số liệu và đã thu được

một số kết quả sau:

1. Đã khảo sát chọn nền điện li, nồng độ nền tối ưu, khảo sát chọn thế điện phân,

thời gian điện phân, pH tối ưu. Các điều kiện tối ưu cho việc phân tích hàm lượng

Zn, Cd, Pb, Cu như sau:

Bảng KL1. Các điều kiện tối ưu cho việc phân tích hàm lượng Zn, Cd, Pb, Cu

1 Điện cực làm việc MFE

Chế độ đo 2 DPP

Thời gian điện phân 3 120s

Thời gian chờ 4 10s

Bước biên độ 5 0,005

Bước thời gian 6 0,4s

7 Thế điện phân -1,3 (V)

8 Khoảng quét thế -1,3 ÷ 0,1 (V)

9 Nền NaAc + HAc 0,05M, (pH=4,5)

2. Thành công trong nghiên cứu khảo sát, xác định Ni, Bi bằng áp dụng hiệu ứng

hấp phụ điện hoá của phức Ni2+, Bi3+ với pyridin và pyrogalic tương ứng lên bề mặt

điện cực MFE để xác định hàm lượng vết Ni, Bi (một trong những kim loại khó

phân tích trong các mẫu môi trường).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn115

Điều kiện tối ưu cho việc phân tích Ni:

104

Bảng KL2. Các điều kiện tối ưu cho việc phân tích hàm lượng Ni

1 Điện cực làm việc MFE

Chế độ đo 2 DPP

Thời gian điện phân 3 210s

Thời gian chờ 4 10s

Bước biên độ 5 0,005

Bước thời gian 6 0,4s

7 Thế điện phân -1,0(v)

8 Khoảng quét thế -0,2  0,2(v)

9 HCl, Pyridin 0,036M;0,5M

Điều kiện tối ưu cho việc phân tích Bi:

Bảng KL3. Các điều kiện tối ưu cho việc phân tích hàm lượng Bi

MFE 1 Điện cực làm việc

2 Chế độ đo DPP

3 Thời gian điện phân 210s

4 Thời gian chờ 10s

5 Bước biên độ 0,005

6 Bước thời gian 0,4s

7 Thế điện phân -1,3(v)

8 Khoảng quét thế -1,3  0,05(v)

9 Pyrogalic; NaAc + HAc 1M; 0,5M

3. Đã xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+, Ni2+, Bi3+ tìm khoảng nồng độ tuyến tính, xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định

lượng như sau:

Giới hạn

Bảng KL4. Giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ) Pb2+ 0,35 Cd2+ 0,63 Cu2+ 0,16 Zn2+ 0,49 Ni2+ 0,45 Bi3+ 0,2 LOD (ppb)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn116

LOQ (ppb) 1,63 2,11 1,17 0,52 1,49 0,67

105

4. Đã xây dựng quy trình định lượng và xác định Zn, Cd, Pb, Cu, Ni, Bi bằng

phương pháp thêm chuẩn trong các mẫu nước thải. Kết quả phân tích nằm trong tiêu

chuẩn cho phép hàm lượng Zn, Cd, Pb, Cu, Ni trong nước thải của Việt Nam.

5. Kết quả phân tích của phương pháp Vôn – Ampe hoà tan tương đối gần với

phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử plasma (ICP-AES). Sai số giữa hai

phương pháp là có thể chấp nhận được đối với việc phân tích hàm lượng vết các

nguyên tố.

6. Tính khoa học, độ tin cậy của phép phân tích Zn, Cd, Pb, Cu, Ni, Bi bằng

phương pháp Von – Ampe hoà tan đã được xử lí kết quả theo thống kê toán học và

so sánh với kết quả xác định theo phương pháp quang phổ phát xạ plasma nguyên

tử (ICP-AES).

Tóm lại, phương pháp Von–Ampe hoà tan là phương pháp ưu việt trong việc xác

định lượng vết và siêu viết các nguyên tố (trong đó có nguyên tố Zn, Cd, Pb, Cu,

Ni, Bi) với độ nhạy, độ chính xác và độ chọn lọc cao, thiết bị phân tích không quá

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn117

đắt tiền, các thao tác tương đối đơn giản.

106

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Lê Lan Anh. Nghiên cứu phương pháp Von-Ampe điện lượng hoà tan áp dụng

Tiếng Việt

kỹ thuật vi tính xác định vết kim loại nặng trong một số đối tượng môi trường.

Luận án phó tiến sĩ hoá học - Trung tâm Khoa học tự nhiên và Công nghệ

[2]. Lê Lan Anh, Lê Quốc Hùng, Từ Vọng Nghi (1993). “Nghiên cứu đo điện

Quốc gia Hà Nội,1993

lượng xác định nồng độ chất phân tích trong phương pháp Von-Ampe hoà tan

[3]. Lê Lan Anh, Nguyễn Duy Lương, Tạ Luân Ly, Lưu Chí Thắng, Hoàng Văn

anot” Tạp chí Hoá học 31(3), tr. 21-23.

Lâm, Nguyễn Thị Huệ, Bùi Đức Hưng, Trịnh Xuân Giản (1996), "Phân tích

hàm lượng Canxi trong đất trồng, thức ăn, nước uống của một số vùng miền

núi phía Bắc. Mối liên quan với bệnh bướu cổ địa phương", Tạp chí Phân tích

[4]. Lê Lan Anh, Vũ Đức Lợi, Trịnh Anh Đức và Nguyễn Thị Hương Giang

Hóa, Lý, Sinh học T-1, số 1+2(1996), tr. 20 - 22.

(2010), "Nghiên cứu phân tích dạng Crom (Cr), Cadimi (Cd) và Chì (Pb) trong

[5]. Hoàng Minh Châu (chủ biên), Từ Văn Mặc, Từ Vọng Nghi (2007), "Cơ sở

đất trồng trọt‟", Tạp chí Phân tích Hóa, Lý, Sinh học T-15, số 3, tr. 222 - 227.

[6]. Hoàng Minh Châu, Từ Văn Mặc, Từ Vọng Nghi. Cơ sở phân tích hoá học hiện

Hoá học phân tích", NXBKHKT Hà Nội, tr.215 – 249

[7]. Trương Đình Chí, Lương Anh Dũng, Hoàng Thọ Hà, Nguyễn Thế Hùng, Hoàng

đại. NXB Khoa học và Kỹ thuật. Hà Nội, 2002.

Thọ Tín, Từ Vọng Nghi (1993), “Xác định đồng, chì, kẽm và cađimi trong nước

biển bằng phương pháp Von-Ampe hoà tan anot xung vi phân”. Tóm tắt báo

[8]. Bùi Thế Cường, “Nghiên cứu, xác định hàm lượng một số cation kim loại

cáo Hội nghị Hoá học Việt Nam lần thứ 2, Hội Hoá học Việt Nam, tr.2.

trong nước thải và nước sinh hoạt bằng phương pháp Von-Ampe hoà tan”.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn118

Luận văn Thạc sĩ khoa học Hoá học – Trường đại học sư phạm Hà Nội, 2007.

[9]. Doerffel K (1983), "Thống kê trong hóa học phân tích", (Trần Bính và Nguyễn

107

[10]. Nguyễn Tinh Dung. Hoá học phân tích. Phần III. NXB Giáo dục, 2003.

[11]. Trịnh Xuân Giản, Bùi Đức Hưng, Lê Đức Liêm (2003), "Xác định kẽm,

Văn Ngạc dịch), NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp.

cađmi, chì và đồng trong nước biển bằng phương pháp von-ampe hòa tan xung

[12].Trịnh Xuân Giản, Bùi Đức Hưng, Lê Đức Liêm (2003). “Xác định Đồng (Cu), Chì

vi phân", Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học, T(8), tr.40-43.

(Pb), Cađimi (Cd), Kẽm (Zn) trong nước biển bằng phương pháp Von-Ampe hoà

[13]. Trịnh Xuân Giản (1994). “Nghiên cứu xác định dạng liên kết vết kim loại

tan xung vi phân.” Tạp chí phân tích Hoá, Lý và Sinh học, (T8), tr. 40-43.

trong mẫu nước tự nhiên bằng các phương pháp điện hóa.” Tập san kỷ niệm

20 năm ngày thành lập phòng phân tích - Viện Hóa học - Trung tâm Khoa học

[14]. Lê Đức Liêm (2004), ‘‘Nghiên cứu xác định hàm lượng và dạng tồn tại vết

tự nhiên và công nghệ Quốc gia.

Đồng (Cu) trong nước biển bằng phương pháp von-ampe hòa tan’’, Luận án

[15]. Phạm Luận (1998). Giáo trình về những vấn đề cơ sở của các kĩ thuật xử lý

tiến sĩ hóa học phân tích.

[16].Phạm Luận (2005), Giáo trình phân tích môi trường, Đại học Quốc Gia Hà Nội.

[17]. Lê Thị Mùi. Trường ĐHSP, ĐH Đà Nẵng (2008). Nghiên cứu xác định đồng

mẫu phân tích, Đại học Quốc Gia Hà Nội.

thời hàm lượng Cd, Zn và Pb trong nước thải khu công nghiệp Hòa Khánh,

[18]. Lê Đức Ngọc (1999), Xử lý số liệu và kế hoạch hóa thực nghiệm, Đại học

Liên Chiểu, Đà Nẵng bằng phương pháp Von – Ampe hòa tan.

[19]. Hoàng Nhâm (1994). ‘‘Hóa học vô cơ’’. T(1),T(2),T(3), NXB Giáo dục

[20]. Từ Vọng Nghi, Trần Tứ Hiếu, Huỳnh Văn Trung (1986). “Các phương pháp

Quốc Gia Hà Nội – Đại học Khoa học Tự nhiên.

[21]. Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, “Công nghệ xử lý nước thải” - NXB Khoa

phân tích nước.” NXB Khoa học và Kỹ thuật.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn119

học và kỹ thuật Hà Nội (1999).

[22]. Dương Quang Phùng, Vũ Văn Tiến, Hoàng Văn Thiều (2002), “Nghiên cứu

108

điều kiện tối ưu để xác định hàm lượng Kẽm, Cađimi, Chì, Đồng trong nước

nuôi cá Hồ Tây – Hà Nội bằng phương pháp von-ampe hòa tan”, Tạp chí khoa

[23]. Nguyễn Minh Quý, Trần Chương Huyến (2010), "Xác định đồng thời Chì (Pb2+) và Cadimi (Cd2+) trên điện cực paste cacbon biến tính với HgO bằng

học, trường Đại học Sư Phạm Hà Nội, số 4, tr.80 – 86.

phương pháp Von- Ampe hòa tan hấp phụ catôt", Tạp chí Phân tích Hóa, Lý

[24]. Trung tâm quan trắc tài nguyên và môi trường Bắc Ninh (2007), “Báo các hiện

và Sinh học, T.15, Số3, tr. 54 57 (2010).

[25]. Nguyễn Đức Vận (2000), ‘‘Hóa học vô cơ _ Tập 2’’, NXB Khoa học và Kỹ

trạng môi trường Bắc Ninh 2007”, tr 15-40.

[26]. Phạm Hùng Việt, Trần Tứ Hiếu, Nguyễn Văn Nội (1999). Hoá học Môi

thuật Hà Nội.

[27]. Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) 5945: 2005 – Xuất bản lần 2. Nước thải công

trường, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Hà Nội.

nghiệp – Tiêu chuẩn thải.

[28]. Arnell, N. 1996. Global Warming, River Flows and Water Resources. John

Tiếng Anh

[29].Arnell, N.W. 1999. The effect of climate change on hydrological regimes in

Wiley andSons, Chichester, UK.

[30].Boland, J.J. 1998. Water supply and climate uncertainty. In Global Change and

Europe: Acontinental perspective. Global Environmental Change, Vol. 9, pp. 5-23.

Water Resources Management (K. Schilling and E. Stakhiv, eds.) Water Resources

[31].D.Adrew, Eaton (2004), Standard methods, Anerican Public Health Associaton.

[32].D.V.Vukomanovic, J.A.Page and G.W.Vanloom (1996), Anal.Chem., 68,829.

[33]. Eva M. Golet, Alfredo C. Alder, and Walter Giger. Environmental Exposure

Update, Issue 112, Universities Council on Water Resources, pp. 55-63.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn120

and Risk Assessment of Fluoroquinolone Antibacterial Agents in Wastewater

109

and River Water of the Glatt Valley Watershed, Switzerland.Environ. Sci.

[34]. G.Gillain, G.Duyckaert (1979), “Direct and Simultaneous Detemination of

Technol., 2002, 36 (17), pp 3645–3651

Zn, Cd, Pb, Cu, Sb and Bi in dissolved in sea weater by Differential

PulseAnodic-Stripping Voltammetry with a Hanging Mecury Drop Electrode”,

[35]. M.Cecilia Vargas Mamani, Luiz Manoel Aleixo, Monica Ferreira de Abreu

Analytica Chimica Acta, volume 106, pp. 58-64.

and Susanne Rath (2005), ‘‘Simultaneous Determination of Lead and

Cadmium in Medicial Plants by Anodic StrippingVoltammetry’’, Journal of

[36]. M.G. Paneli, A. Voulgaropoulos – Application ò Adsorptive Stripping

Pharmaceutical and Biomedical Analysis, Volume 3, pp.709-713.

Voltammetry on the Determination of Trace an Ultratrace Metals. Electroanalysis,

[37]. Stanley E. Manahan, Fundamentals of EnvironmentalChemistry, 3rd ed.,

5, 1993, pp.355-373.

Taylor & Francis/CRC Press, 2009.W.F. Smyth – Inorganic Adsorptive

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn121

Stripping Analysis. Metrohm Ltd., Switzeland, 1991, pp1-16.

110

PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Một số hình ảnh thiết bị sử dụng trong quá trình phân tích

Hình P1.1: Máy cực phổ đa chức năng CCM-HH2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn122

Hình P1.2: Máy đo pH (pH Meter HM 16S của Nhật Bản) Hình P1.3: Máy lọc nước cất UHQ (ELGA)

111

Hình P1.3: Quang phổ phát xạ Plasma ICP-EAS

Phụ lục 2: Phổ đồ và đồ thị thêm chuẩn xác định Zn, Cd, Pb, Cu, Ni, Bi trong các mẫu nước thải

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn123

Hình P2.1: Phổ đồ xác định đồng thời Zn, Cd, Pb, Cu mẫu L2 chưa làm giàu

112

Hình P2.2: Phổ đồ xác định đồng thời Zn, Cd, Pb, Cu mẫu K1.1 chưa làm giàu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn124

Hình P2.3: Phổ đồ thêm chuẩn xác định đồng thời Zn, Pb, Cu trong mẫu K1.1

113

Thêm chuẩn Zn m ẫu K1.1

Thêm chuẩn Pb m ẫu K1.1

y = 396.7x + 0.817 R 2 = 0.9998

y = 3 9 .8 9 1x + 3 .6 9 2 R 2 = 0 .9 9 9 7

0.0926

0.00205

-0.2

-0.1

0.1

0.2

0.3

-0.01

0.03

0.04

[Zn2+] (mg/l)

0.01 0.02 [Pb2+] (mg/l)

Hình P2.4: Đồ thị thêm chuẩn xác định Zn, Pb trong mẫu K1.1

Thêm chuẩn Cu m ẫu K1.1

)

A o r c m

( p

y = 37.9x + 2.37 R2 = 0.9996

0.0625

-0.1

0.1

0.2

[Cu2+] (mg/l)

Hình P2.5: Đồ thị thêm chuẩn xác định Cu trong mẫu K1.1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn125

Hình P2.6: Phổ đồ thêm chuẩn xác định đồng thời Zn, Pb, Cu trong mẫu K1.2

114

Thêm chuẩn Zn m ẫu K1.2

Thêm chuẩn Pb Mẫu K1.2

y = 398.6x + 0.701 R 2 = 0.9997

y = 4 2 .114 x + 2 .9 4 R 2 = 0 .9 9 7 7

0.00698

2 0.00175 0

-0.2

-0.1

0.1

0.2

0.3

-0.01

0.03

0.04

0.02

0.01 [Pb2+] (mg/l)

[Zn2+] (mg/l)

Hình P2.7: Đồ thị thêm chuẩn xác định Zn, Pb trong mẫu K1.2

Thêm chuẩn Cu m ẫu K1.2

)

y = 37.44x + 1.882 R2 = 0.9998

A o r c m

( p I

0.0502

-0.1

-0.05

0.1

0.15

0.2

0.05 [Cu2+] (mg/l)

Hình P2.8: Đồ thị thêm chuẩn xác định Cu trong mẫu K1.2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn126

Hình P2.9: Phổ đồ thêm chuẩn xác định đồng thời Zn, Pb, Cu trong mẫu K2.1

115

Thêm chuẩn m ẫu Pb m ẫu K2.1

Thê m chuẩn Zn m ẫu 2.1 14

y = 398x + 1.905 R 2 = 0.9999

y = 4 0 .9 8 3 x + 3 .5 9 4 R 2 = 0 .9 9 9 6

0.0877

0.00477

-0.01

0.02

0.03

0.04

-0.1

0.2

0.3

0.01 [Pb2+] (mg/l)

0.1 [Zn2+] (mg/l)

Hình P2.10: Đồ thị thêm chuẩn xác định Zn, Pb trong mẫu K2.1

Thêm chuẩn Cu mẫu K2.1

)

A o r c m

( p I

y = 36.5x + 3.225 R2 = 0.9998

0.0884

-0.1

-0.05

0.1

0.15

0.2

0.05 [Cu2+] (mg/l)

Hình P2.11: Đồ thị thêm chuẩn xác định Cu trong mẫu K2.1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn127

Hình P2.12: Phổ đồ thêm chuẩn xác định đồng thời Zn, Pb, Cu trong mẫu K2.2

116

Thêm chuẩn mẫu Pb mẫu K2.2

Thêm chuẩn Zn mẫu K2.2 12

y = 385.3x + 0.903 R 2 = 0.9998

y = 4 0 .4 5 7 x + 2 .4 6 R 2 = 0 .99 9 6

0.0608

0.00234 0

-0.1

0.1

0.2

0.3

-0.01

0.03

0.04

[Zn2+] (mg/l)

0.01 0.02 [P b2+] (mg/l)

Hình P2.13: Đồ thị thêm chuẩn xác định Zn, Pb trong mẫu K2.2

Thêm chuẩn Cu m ẫu K2.2

)

A o r c m

y = 36.14x + 2.567 R2 = 0.9995

( p I

0.0710

-0.1

-0.05

0.05

0.1

0.15

0.2

[Cu2+] (mg/l)

Hình P2.14: Đồ thị thêm chuẩn xác định Cu trong mẫu K2.2

Thêm chuẩn Cd m ẫu K1.1

4.5

3.5

2.5

y = 328x + 1.95 R2 = 0.9999

1.5

0.5

0.00594

-0.01

-0.005

0.005

0.01

[Cd2+] (mg/l)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn128

Hình P2.15: Phổ đồ và đồ thị thêm chuẩn xác định Cd trong mẫu K1.1

117

Thêm chuẩn Cd m ẫu K1.2

3.5

2.5

y = 3 17.2x + 0 .9 13 R 2 = 0 .9 98 9

1.5

0.5

0 .0 02 8 8

-0.004 -0.002

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

[Cd2+] (mg/l)

Hình P2.16: Phổ đồ và đồ thị thêm chuẩn xác định Cd trong mẫu K1.2

Thêm chuẩn Cd m ẫu K2.1

y = 319.2x + 3.088 R2 = 0.9997

0.00967

-0.015

-0.01

-0.005

0.005

0.01

[Cd2+] (mg/l)

Hình P2.17: Phổ đồ và đồ thị thêm chuẩn xác định Cd trong mẫu K2.1

Thêm chuẩn Cd m ẫu K2.2

4.5

3.5

2.5

y = 33 5 .2 x + 1.4 0 8 R 2 = 0 .9 9 11

1.5

0 .00 4 2

0.5

-0.005

0.005

0.01

[Cd2+] (mg/l)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn129

Hình P2.18: Phổ đồ và đồ thị thêm chuẩn xác định Cd trong mẫu K2.2

118

Thêm chuẩn Ni mẫu K1.1

)

A o r c i m

( p I

y = 35.32x + 2.503 R2 = 0.9998

0.0709

-0.1

-0.05

0.05

0.1

0 [Ni2+] (mg/l)

Hình P2.19: Phổ đồ và đồ thị thêm chuẩn xác định Ni trong mẫu K1.1

Thê m chuẩn Ni mẫu K1.2

)

y = 37.6x + 2.29 R2 = 0.9995

A o r c i m

(

p I

0.0609

-0.1

-0.05

0.05

0.1

0 [Ni2+] (mg/l)

Hình P2.20: Phổ đồ và đồ thị thêm chuẩn xác định Ni trong mẫu K1.2

Thê m chuẩn Ni m ẫu K2.1

)

A o r c i m

( p I

y = 34.96x + 3.824 R2 = 0.9981

0.109

-0.15

-0.1

0.05

0.1

-0.05 0 [Ni2+] (mg/l)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn130

Hình P2.21: Phổ đồ và đồ thị thêm chuẩn xác định Ni trong mẫu K2.1

119

Thêm chuẩn Ni mẫu K2.2

)

y = 35.4x + 2.935 R2 = 0.9998

A o r c i m

( p I

0.0829

-0.1

-0.05

0.05

0.1

0 [Ni2+] (mg/l)

Hình P2.22: Phổ đồ và đồ thị thêm chuẩn xác định Ni trong mẫu K2.2

Thê m chuẩn Bi mẫu K1.1

)

4.5

A o r c i m

3.5 3

( p I

2.5

y = 264.8x + 2.177 R2 = 0.9979

1.5 1

0.5

0.00822

-0.01

-0.005

0.005

0.01

[Bi3+] (mg/l)

Hình P2.23: Phổ đồ và đồ thị thêm chuẩn xác định Bi trong mẫu K1.1

Thê m chuẩn Bi mẫu K1.2

3.5

)

2.5

A o r c i m

( p I

y = 244x + 1.26 R2 = 0.9963

1.5

0.5

0.00516

-0.01

-0.005

0.005

0.01

[Bi3+] (mg/l)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn131

Hình P2.24: Phổ đồ và đồ thị thêm chuẩn xác định Bi trong mẫu K1.2

120

Thêm chuẩn Bi mẫu K2.1

)

A o r c i m

( p I

y = 241.2x + 2.568 R2 = 0.9979

0.01065

5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0

-0.015

-0.01

-0.005

0.005

0.01

[Bi3+] (mg/l)

Hình P2.25: Phổ đồ và đồ thị thêm chuẩn xác định Bi trong mẫu K2.1

Thêm chuẩn Bi mẫu K2.2

3.5

)

2.5

A o r c i m

y = 239.2x + 1.498 R2 = 0.9998

( p I

1.5

0.5

0.00626

-0.01

-0.005

0.005

0.01

[Bi3+] (mg/l)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn132

Hình P2.26: Phổ đồ và đồ thị thêm chuẩn xác định Bi trong mẫu K2.2

121

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn133

Phụ lục 3: Bảng kết quả phân tích Zn, Cd, Pb, Cu, Ni bằng phương pháp ICP- AES

Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Nghiên cứu phương pháp phân tích các kim loại: Bi , Cd, Cu, Ni, Pb, Zn trong nước thải một số làng nghề truyền thống và khu công nghiệp của huyện Yên Phong – tỉnh Bắc Ninh

Bi, Cd, Cu, Ni, Pb, Zn TRONG NƯỚC THẢI MỘT SỐ LÀNG NGHỀ

TRUYỀN THỐNG VÀ KHU CÔNG NGHIỆP

CỦA HUYỆN YÊN PHONG – TỈNH BẮC NINH

Bi, Cd, Cu, Ni, Pb, Zn TRONG NƯỚC THẢI MỘT SỐ LÀNG

NGHỀ TRUYỀN THỐNG VÀ KHU CÔNG NGHIỆP

CỦA HUYỆN YÊN PHONG – TỈNH BẮC NINH

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả luận văn

Xác nhận của Khoa Chuyên môn

Nguyễn Văn Kỷ

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU....................................................................................................... 1

Chương 1. TỔNG QUAN............................................................................. 3

Chương 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP ................................. 39

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.................................................. 42

KẾT LUẬN............................................................................................... 103

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................ 106

PHỤ LỤC.................................................................................................. 110

MỞ ĐẦU

Chương 1

TỔNG QUAN

E  

E

0,1

 

0, 05

Chương 2

THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP

Chương 3

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

)

A o r c i m

( p

I

Zn2+ (mg/l)

)

A o r c i m

( p

I

Zn2+ (mg/l)

)

A o r c i m

( p

I

Cd2+ (mg/l)

)

i

A o r c m

( p

I

Cd2+ (mg/l)

)

A o r c i m

( p

I

0.05 Pb2+ (m g/l)

)

A o r c i m

(

p

I

Pb2+ (mg/l)

)

i

A o r c m

(

p

I

Cu2+ (mg/l)

)

y = 44.086x + 2.8966 R2 = 0.9928

A o r c i m

( p

I

Cu2+ (mg/l)

)

A o r c i m

( p

I