1 Vai trò của nước sạch và tình trạng ô nhiễm nước


Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử [8]



tải về 0.87 Mb.
trang4/7
Chuyển đổi dữ liệu10.08.2016
Kích0.87 Mb.
#15655
1   2   3   4   5   6   7

1.3.5. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử [8]


* Nguyên tắc của phép đo

Cơ cở lý thuyết của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử là sự hấp thụ năng lượng bức xạ đơn sắc của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi (khí) khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi nguyên tử ấy trong môi trường hấp phụ. Vì thế muốn thực hiện được được phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên tố cần phải thực hiện các quá trình sau:

- Xử lý mẫu đưa về dạng dung dịch phù hợp.

- Chọn các điều kiện và các trang thiết bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành dạng hơi của các nguyên tử tự do. Đó là quá trình hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu.

- Chiếu chùm tia bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi nguyên tử. Các nguyên tử của nguyên tố cần xác định trong đám hơi đó sẽ hấp thụ những bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của nó.

- Tiếp đó, nhờ hệ thống máy quang phổ mà ta thu được toàn bộ chùm sáng phân ly và chọn một vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần nghiên cứu để đo cường độ của nó.

Trong giới hạn nhất định của nồng độ C, giá trị cường độ vạch phổ hấp thụ sẽ phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên tố cần nghiên cứu theo phương trình:

D = K. Cb

D: Cường độ vạch phổ

K: Hệ số nguyên tử hoá mẫu

C: Nồng độ nguyên tố cần phân tích

b: Hằng số bản chất, phụ thuộc vào bản chất của chất phân tích

Cường độ vạch phổ có thể được đánh giá thông qua chiều cao pic, diện tích pic hay độ hấp thụ….. Trong khoảng nồng độ đủ nhỏ, b = 1. Khi đó, sự phụ thuộc của cường độ vạch phổ vào nồng độ nguyên tố phân tích có dạng tuyến tính, và thông qua đó ta có thể định lượng chất phân tích một cách dễ dàng.

Phương pháp này có các đặc điểm: có độ nhạy, độ chọn lọc, độ lặp lại cao, tốn ít mẫu, đơn giản, rất thuận lợi cho việc phân tích nhanh hàng loạt mẫu, phục vụ yêu cầu sản xuất và nghiên cứu khoa học.

Hiện nay căn cứ vào kĩ thuật nguyên tử hoá mẫu, người ta chia phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử thành 2 loại:

- Phương pháp phân tích dựa trên phép đo phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật ngọn lửa (F-AAS) có độ nhạy tới 0,1 ppm.

- Phương pháp phân tích dựa trên phép đo phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS) có độ nhạy tới ppb.

Marcuccar. R, Liang SX, Ha, Shen SG, Sun HW [43] đã sử dụng phương pháp F-AAS để xác định Crôm sau khi đã làm giàu Cr(VI) trên nhôm ôxit hoạt hóa tại pH = 7 để phân tích nước biển; giới hạn phát hiện là 0,5 ng/ml.

Xiao nan Dong, Yuzuru Naka Guchi và Kei Hiraki [50] đã xác định đồng thời Cr, Cu, Fe, Mn và Pb trong tóc người bằng phương pháp GF – AAS. Để xác định nhóm tác giả phải thêm Mg-Rh làm tác nhân cải biến nền, nhiệt độ tro hoá là 10000C, nhiệt độ phun là 28000C. Giới hạn phát hiện Cr là 0,3, Cu là 0,1, Fe là 0,4, Mn là 0,2, Pb là 0,1ng/g, độ lệch chuẩn tương đối nhỏ là 8%.

Uede Joichi Satol và các cộng sự [6] đã nghiên cứu sử dụng phương pháp cộng kết với hafnium để phân tích Cr(III) và Cr(VI) trong nước bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS). Giới hạn định lượng của phương pháp là 0,02ng/ml. Cũng xác định Cr(III) và Cr(VI). Giese lại áp dụng phương pháp GF-AAS sau khi đã tách chúng bằng phương pháp chiết lỏng – lỏng.

Nghiên cứu về khả năng xác định Crôm bằng phương pháp AAS nhiều tác giả đã chỉ ra rằng phương pháp GF-AAS có thể xác định được Crôm có nồng độ 0,05 - 0,1 ppb. [51]

Tiglea; Paulo; Litching; Jaim [41] đã xác định lượng vết Crom trong thức ăn thương mại ở Saopaolo – Brazil, dùng dung môi chiết và phương pháp AAS. Mẫu thức ăn được chuyển thành dạng dung dịch sau đó được đo bằng phương pháp F-AAS. Mặt khác Cr(III) bị oxi hoá bằng KMnO4 tạo thành Cr(VI), sự tồn tại của Cr(III) dưới dạng CrO2­Cl2, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng là 4 mg/kg và 13 mg/kg.


1.3.6. Các phương pháp điện hoá

Phân tích điện hoá đang được phát triển và ứng dụng rộng rãi để phân tích xác định các kim loại nặng cũng như xác định các chất hữu cơ. Phương pháp dựa trên quá trình điện cực.

Thường thì người ta sử dụng điện cực màng thuỷ ngân hoặc điện cực giọt treo thuỷ ngân để xác định Crom trong phương pháp von-ampe hoà tan, nhưng thuỷ ngân được sử dụng hạn chế vì tính chất độc hại của nó. Vì vậy việc sử dụng màng Bismut đang được ưu tiên vì nó ít độc hại hơn.

Nhóm Lin.L., Lawrence.N.S., Sompong.T., Wang.J., Lin.J [42] đã xác định Cr(VI) trong nền đệm axetat 0,1M và KNO3 0,25 M (pH=6) với sự có mặt của dimetylglyoxim bằng kỹ thuật von-ampe hoà tan quét sóng vuông, giới hạn phát hiện của phương pháp là 0,3 nM, độ lệch chuẩn là 5,1%.

1.3.7. Kĩ thuật phân tích sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC)


J. Posta, H. Bemdt và cộng sự [38] đã tách, làm giàu Cr(III) và Cr(VI) trên cột C-18 sử dụng NH4CHCOO và H3PO4 để rửa giải, xác định bằng phép kết hợp HPLC và F-AAS; giới hạn phát hiện cho cả Cr(III) và Cr(VI) là 0,05 ng/l.

M.V.Balasama Krishna, K.Chandrasekoran [45] tiến hành tách các dạng Cr(III) và Cr(VI), khi làm giàu sử dụng lưới polisilicat, Các tác giả đã tìm điều kiện pH, lượng chất hấp thụ, tốc độ chảy để có thể tách định lượng Cr(III) và Cr(VI). Các tác giả cho biết Cr(III) bị hấp thụ chọn lọc trên cột được cố định bởi lưới polisilicat. Hệ số làm giàu Cr(III) là 20 lần. Sau khi tách, Cr(III) và Cr(VI) được xác định bằng phương pháp quang phổ cảm ứng cao tần Plasma (ICP – MS).

Các tác giả Joanna Shaofen Wang và Konghwa Chin [37] đã nghiên cứu tạo phức đồng thời Cr(III) và Cr(VI) với amoni pyrrolidinedithiocarbamat để tách chúng bằng phương pháp HPLC. Cr(III) và Cr(VI) phản ứng với amoni pyrrolidinedithiocarbamat thành các phức có thành phần khác nhau. Các tác giả đã tìm được điều kiện thích hợp để tách đồng thời phức Cr(III) và Cr(VI) với amonipyrrolidinedithiocarbamat, nồng độ thuốc thử, chiết ở điều kiện đệm phtalate pH = 4, nhiệt độ là 500C. Sau đó xác định Cr(III) và Cr(VI) bằng phương pháp HPLC với detector UV-VIS.

1.4. Một số phương pháp tách và làm giàu lượng vết ion kim loại nặng

Trong thực tế phân tích, hàm lượng các chất trong mẫu, đặc biệt là hàm lượng các ion kim loại nặng thường rất nhỏ, nằm dưới giới hạn phát hiện của các công cụ phân tích. Vì vậy, trước khi xác định chúng cần phải tách và làm giàu.

Để tách và làm giàu các kim loại nặng trong nước thường dùng một số phương pháp thông dụng như: phương pháp hóa học, phương pháp hóa lý, hay phương pháp sinh hóa.

1.4.1. Phương pháp cộng kết [1]

Bản chất của quá trình cộng kết cho đến nay mặc dù chưa được thống nhất nhưng có thể xem đó là sự hấp lưu và hấp phụ các ion được cộng kết trên bề mặt chất cộng kết, sự tạo thành các dung dịch rắn giữa cá cấu tử hay tạo thành trung tâm kết tinh ….

Chẳng hạn người ta đưa vào nước một số chất như phèn nhôm, phèn sắt để tạo các kết tủa keo tụ nhằm hấp thu các chất bẩn trong nước.

Các tác giả [38] tiến hành cộng kết vi lượng các ion kim loại: Cu2+; Pb2+; Cd2+; Co2+; Ni2+; Mn2+… trong nước lên Bimut(III) đietylithiocacbarmat ở pH= 9, sau đó xác định bằng phương pháp phổ FAAS.

Nhìn chung phương pháp cộng kết có ưu điểm: đơn giản, hiệu quả cao, nền mẫu phân tích được chuyển từ phức tạp sang đơn giản hơn. Tuy nhiên nhược điểm chính của phương pháp là mất rất nhiều thời gian, nên cũng ít được sử dụng hơn.

1.4.2. Phương pháp chiết lỏng- lỏng [1, 14, 30]

* Nguyên tắc:

Phương pháp dựa trên sự phan bố chất tan khi được tạo thành ở dạng phức liên hợp hay ion phức vòng càng không mang điện tích giữa hai pha không trộn lẫn, thường là các dung môi hữu cơ và nước.

Một số hệ chiết thường dùng :

- Chiết lượng vết các ion kim loại nặng (Cu, Pb, Cr, Cd, Fe, Zn Ni, Mn, Co) từ nước biển vào dung môi metyl isobutyl xeton (MIBK) với thuốc thử tạo phức APDC) sau đó xác định nguyên tố này bằng phép đo F - AAS

- Tạo phức chelat với NaDDC (natri dietyldithiocacbamat) từ dung dịch đệm amoni xitrat ở pH= 9,5 dung môi chiết là MIBK.



1.4.3. Phương pháp chiết pha rắn (SPE) [16]

Chiết pha rắn là quá trình phân bố chất tan giữa hai pha lỏng- rắn. Pha rắn có thể là các hạt silicagen xốp, các polime hữu cơ hoặc các loại nhựa trao đổi trao đổi ion hay than hoạt tính. Quá trình chiết có thể thực hiện ở điều kiện tĩnh hay động. Các chất bị giữ lại trên pha rắn có thể được tách ra bằng cách rửa giải với dung môi thích hợp. Thông thường thể tích cần thiết để rửa giải hoàn toàn chất phân tích luôn nhỏ hơn rất nhiều so với thể tích của dung dịch mẫu ban đầu, vì thế mà mẫu được làm giàu.

Về cơ bản, cơ chế chiết SPE giống với cơ chế tách trong phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao độ phân giải cao (HPLC) bao gồm 3 cơ chế chính [16], đó là: cơ chế hấp phụ pha thường, cơ chế hấp phụ pha đảo và cơ chế trao đổi ion. Tuy nhiên SPE khác với HPLC là: trong HPLC sự tách chất phân tích ra khỏi nhau trong hệ dòng chảy liên tục cuả pha động, còn SPE giữ chất phân tích lại trên pha rắn sau đó rửa giải chất phân tích ra khỏi pha rắn với dung môi phù hợp. Các chất phân tích sẽ được tách khỏi dung dịch ban đầu với nồng độ đậm đặc hơn và tinh khiết hơn.

* Cơ chế hấp thụ pha thường [16]



Chính là sự hấp thu các chất phân tích từ dung môi không phân cực lên bề mặt phân cực của pha rắn. Cơ chế của quá trình tách dựa trên lực tương tác phân cực như: các liên kết hydro, các tương tác phân cực - , tương tác lưỡng cực hay tương tác lưỡng cực- lưỡng cực cảm ứng. Trong SPE pha thường, thì pha tĩnh được sử dụng các loại pha tĩnh như : silica, alumina và mage silica, nhưng phổ biến nhất vẫn là silica.

* Cơ chế hấp thụ pha đảo

Ngược với cơ chế hấp thụ pha thường, pha tĩnh ở đây là các chất không phân cực (như C-18) còn pha động là pha phân cực. Cơ chế là tương tác không phân cực còn gọi là tương tác VanDerWaals, hiệu ứng phân tán hay sự phân tách. Các chất hấp thu trong SPE pha đảo thường là hidrocacbon C- 8, C- 18 và một số loại khác như: C- 2, C- 4, cyclohexyl, nhóm phenyl…Các chất phân tích có tính kị nước sẽ có khuynh hướng hấp thu mạnh.



* Cơ chế trao đổi ion:

Dựa vào sự trao đổi ion của chất tan (mang điện tích) trong các dung môi phân cực hay không phân cực với chất hấp thu trao đổi ion. Trong quá trình này phụ thuộc vào độ chọn lọc của ion hay số lượng ion cạnh tranh ở các vị trí. Nếu là các chất trao đổi cation mạnh thì dùng silica liên tiếp với nhóm sunfonic axit, còn là chất trao đổi yếu thường liên kết với nhóm - COOH.

Việc rửa giải các chất phân tích hấp thu trên pha tĩnh có thể tiến hành theo nhiều cách: nếu là trao đổi cation có thể dùng H+ của axit mạnh hoặc dùng các cation mạnh hơn ( ví dụ rửa giải Na+ dùng dung dịch K+), nếu là trao đổi anion thì dùng OH- hoặc các anion khác.

H. Tel; Y. Altas và M.S Taner [31] đã sử dụng cột nhồi có chứa TiO2 để tách riêng Cr(III) và Cr(VI) ra khỏi nhau rồi xác định từng dạng bằng phép đo phổ nguyên tử. Trong khoảng pH = 2 Cr(VI) hấp thu tốt bởi TiO2 ( hơn 99 %) trong khi Cr(III) hầu như không hấp thu ( nhỏ hơn 1%) và như vậy Cr(VI) bị giữ lại trên cột chiết và Cr (III) đi ra khỏi cột.

Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr(III) và Cr (VI) trên vật liệu chittosan biến tính của các tác giả Nguyễn Xuân Trung, Phạm Hồng Quân, Vũ Thị Trang [20], cho thấy có khả năng sử dụng chitosan biến tính để tách loại Cr(III) và Cr(VI) khỏi nguồn nước thải và sử dụng dung dịch HCl 3M rửa giải để tái sử dụng vật liệu hấp phụ. Tác giả đã khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của Cr(III) và Cr(VI) của vật liệu như pH, thời gian tiếp xúc, nồng độ Cr(III) và Cr(VI) ban đầu, nồng độ chất điện ly. Dựa vào đường hấp đẳng nhiệt hấp phụ langmuir, tác giả tìm được dung lượng hấp phụ cực đại đối với Cr (VI) là 172,4 mg/g và đối với Cr(III) là 17,09mg/g

* Các bước tiến hành trong chiết pha rắn:

Bước 1: Chuẩn bị chất hấp thu

Cho dung môi đi qua chất hấp thu để làm ướt và sonvat hoá các nhóm chức trong vật liệu, đồng thời loại bỏ các khí trong cột chiết và thay thế vào đó là dung môi.

Để chuẩn bị pha rắn cho chiết kim loại trong các mẫu nước, dung môi điển hình là methanol MeOH sau đó là H2O hay dung dịch đệm được chạy qua.

Trong quá trình thực hiện trên cột chiết pha rắn không được để khô vì các chất hấp thu sẽ bị giảm hiệu lực, trong trường hợp ngược lại phải hoạt hoá lại cột.

- Bước 2: Nạp mẫu vào cột chiết

Tuỳ theo kích thước cũng như loại mẫu, có thể áp dụng phương pháp chảy bình thường hay sử dụng áp suất, điều quan trọng là phải giữ được toàn bộ chất phân tích. Chất phân tích có thể cùng một vài chất khác được giữ lại trên cột, các tạp chất khác đi ra khỏi cột càng nhiều càng tốt. Cơ chế lưu giữ chất ở đây theo lực Vandecvan, liên kết Hyđrô, liên kết phân cực, liên kết ion, ngoài ra còn lưu giữ theo kích thước.

- Bước 3: Rửa loại tạp chất

Đây là giai đoạn rửa loại các tạp chất. Điều quan trọng nhất của giai đoạn này là chất phân tích không được tan trong dung dịch rửa và dung dịch làm sạch cột phải kéo được hết tạp chất ra. Nếu môi trường mẫu là nước, có thể dùng đệm nước hoặc một dung môi hữu cơ - nước. Nếu mẫu được hoà tan trong dung môi hữu cơ thì dung môi rửa giải có thể là cùng giống dung môi như trên.

- Bước 4: Rửa giải lấy chất phân tích

Rửa giải chất phân tích khỏi chất hấp phụ, dùng dung môi thích hợp. Dung môi này phá vỡ tương tác của chất phân tích – chất hấp phụ. Dung môi rửa giải này cần hoà tan tốt chất phân tích, nhưng lại không hoà tan các chất khác.

Theo lý thuyết trên , tác giả Serife Tokalioglu, Senol Kaetal và Litif Ecli [47] đã nạp nhựa Amberlit XAD – 16 vào các cột SPE thuỷ tinh dài 100 mm, đường kính 25 mm để tách, làm giàu các ion kim loại nặng trong nước hồ ( Cu, Pb, Cr, Ni, Cd...). Sau đó giải hấp bằng HCl 1M trong axeton. XAD là sản phẩm đồng trùng hợp polistiren divinyl benzen, có khả năng chịu mài mòn tốt, có độ bền, độ xốp cao, độ phân cực thấp và quan trọng hơn là nó có diện tích bề mặt riêng lớn ( 825 m2/g ), phù hợp để hấp thụ ion kim loại nặng.

Các tác giả [31] đã tách và làm giàu Cr(III) dựa vào nhựa Amberlite XAD-2 với 5-palmitoyl-8-hydnoxyquinoline (oxim). Các ông chỉ ra rằng Cr(III) hấp thụ ở pH từ 4,5 – 7,0 còn Cr(VI) thì không hấp thụ và Cr(III) được giải hấp bằng H2O2 ở pH từ 8 – 10 trong môi trường đệm NH3-NH4Cl. Hệ số làm giàu là 60. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng là 9,30 và 30,1 mmol/l. Lượng Crom tổng được xác định bằng cách khử Cr(VI) về Cr(III) bằng H2O2 trong môi trường axit, sau đó hấp thu trên nhựa và giải hấp ta thu được hàm lượng Crom tổng. Lượng Cr(VI) được xác định lấy lượng Crom tổng trừ đi lượng Cr(III) đã biết. Lượng Cr(III) giải hấp ở dạng Cr(VI) và được xác định bằng phương pháp trắc quang với thuốc thử DPC.

Chiết pha rắn là một kĩ thuật chiết mới ra đời, đang phát triển và được ứng dụng trong khoảng chục năm trở lại đây, nhất là ở các nước tiên tiến và nó mới vào Việt nam ta từ năm 1997. Hiện nay đã có một số hãng sản xuất và cung cấp ra thị trường nhiều loại chất chiết và dụng cụ chiết khác nhau cho nhiều đối tượng rất tiện dụng. Chất chiết thường là các chất Silica được hoạt hoá để chúng có khả năng hấp thụ cao và chọn lọc các chất theo từng nhóm.

Kỹ thuật chiết này có các ưu và nhược chính điểm sau đây:

- Có tính chọn lọc đối với một nhóm hợp chất phân tích,

- Cân bằng chiết nhanh đạt được và có tính thuận nghịch,

- Thích hợp cho mẫu lượng nhỏ và phân tích lượng vết các chất,

- Thao tác đơn giản và nhanh hơn các kỹ thuật chiết khác,

- Trong quá trình chiết luôn luôn có cả sự làm giầu chất phân tích,

Chính vì thế mà nó đang được sử dụng rất phổ biến trong phân tích, đặc biệt là phân tích đối tượng môi trường các chất vi lượng độc hại.



PHẦN 2: THỰC NGHIỆM

2.1. Nội dung nghiên cứu

Trong luận văn này chúng tôi tập trung nghiên cứu sâu các vấn đề sau:

* Nghiên cứu tối ­ưu hóa các điều kiện xác định Crom bằng ph­ơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật ngọn lửa (F-AAS).

- Khảo sát các điều kiện đo phổ

- Khảo sát các điều kiện nguyên tử hoá mẫu

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đo : dung dịch nền, các ion lạ...

- Tìm khoảng tuyến tính, xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện, và giới hạn định lượng.

* Khảo sát các điều kiện tối ưu về khả năng hấp thụ của Cr(VI) trên nhựa XAD-7, để tách Cr(III) và Cr(VI).

- Khảo sát ảnh hưởng nồng độ axit đến khả năng hấp thu của Cr(VI) trên nhựa XAD-7

- Khảo sát ảnh hưởng của lượng thuốc thử Diphenylcacbazit đến khả năng hấp thu của Cr(VI) trên nhựa XAD-7

- Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ nạp mẫu và tốc độ rửa giải

- Khảo sát ảnh hưởng của bản chất dung dịch rửa giải đến hiệu suất rửa giải

- Khảo sát ảnh hưởng của một số ion cản trở đến khả năng hấp thu của Cr(VI) trên nhựa XAD-7

- Khảo sát khả năng tách và làm giàu Crôm trên nhựa XAD-7

- Phân tích mẫu giả và áp dụng phân tích một số mẫu thật

2.2. Dụng cụ và máy móc

Dụng cụ và máy móc sử dụng bao gồm :

+ Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử.

+ Cân kĩ thuật và cân phân tích.

+ Máy cất nước 2 lần

+ Các cột nhựa SPE

+ Các loại bình định mức: 25, 50, 100, 250, 500, 1000 (ml)

+ Các loại pipet: 1, 2, 5, 10, 25 (ml)…

+ Cốc thuỷ tinh chịu nhiệt các loại : 50 ; 100; 250; 500; và 1000ml

+ Phễu, ống nghiệm.

+ Bếp điện

+ Tủ hút


Tất cả đều được xử lý sạch.

2.3. Hoá chất sử dụng [9]

+ Dung dịch gốc Cr(VI) 1000ppm trong HNO3 2%.

- Cân chính xác 0,7073g chất gốc K2Cr2O7 của Merck

- Hòa tan trong 50ml dung dịch HNO3 10% cho tan, sau đó định mức bằng nước cất tới vạch mức 250ml.

- Các dung dịch K2Cr2O7 có nồng độ nhỏ dùng trong quá trình nghiên cứu được pha loãng từ dung dịch có nồng độ 1000 ppm .

+ Dung dịch gốc Cr(III) 1000ppm của Merck.

- Các dung dịch Cr(III) có nồng độ nhỏ dùng để nghiên cứu được pha từ dung dịch gốc.

+ Thuốc thử điphenylcacbazide (DPC) 10-2M : Cân 0,242 g DPC pha trong cồn 960 thành 100ml

+ Dung dịch HNO3 10% được pha từ HNO3 65% của Merck

+ Dung dịch HCl 10%,

+ Dung dịch CH3COOH 10% đều được tính toán và pha từ các dung dịch đặc ban đầu: HNO3 65% , HCl 36%, CH3COOH 99% .

+ Dung dịch NH4­­Cl 10%

+ Dung dịch CH3COONH4 10%

+ Dung dịch CH3COONa 10%

Cân mỗi muối 10 gam, sau đó hoà tan chúng bằng 90g nước cất 2 lần sẽ thu được các dung dịch mong muốn.

+ Các dung dịch cation dùng để khảo sát sự ảnh hưởng như: K+, Na+, Fe3+, Cu2+, Ni2+, Cd2+, Mg2+, Zn2+, Mn2+, Pb2+, Ca2+… đều được chuẩn bị từ các loại hoá chất tinh khiết.

+ Các dung dịch anion dùng để khảo sát sự ảnh hưởng như: NO3-, Cl-, SO42-, PO43-, CHCOO-… đều được chuẩn bị từ các loại hoá chất tinh khiết.

+ Tất cả các dung dịch đều được pha bằng nước cất 2 lần, các dung dịch loãng được pha hàng ngày trước khi dùng.

+ Nhựa XAD-7 của hãng Merck.

2.4. Chuẩn bị vật liệu pha tĩnh

Cân 0,5 - 1,0 g nhựa XAD–7 nạp vào cột chiết.

- Rửa cột bằng 100ml HNO3 1M/ axeton


  • Sau đó rửa bằng 100ml NaOH 1M (rửa lặp lại nhiều lần)

  • Rửa lại bằng nước cất 2 lần đến hết kiềm (theo giấy chỉ thị ).

  • Tiếp tục rửa bằng 30ml axeton.

  • Cuối cùng rửa bằng nước cất 2 lần.

  • Để khô ngoài không khí.

  • Ta được nhựa XAD-7 dạng sạch.

  • Cân 70mg nhựa XAD–7 dạng sạch được nạp lên cột nhựa 1ml đường kính 0,2 cm chiều cao lớp nhựa 1- 1,5 cm.

PHẦN 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN

    1. Nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện xác định Crom bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử kỹ thuật ngọn lửa (F-AAS)

3.1.1. Khảo sát các điều kiện đo phổ

Để đảm bảo cho phép đo phổ đạt hiệu quả thì phải chọn được những thông số tối ưu nhất. Dưới đây chúng tôi tiến hành khảo sát và chọn các điều kiện mà bất kỳ phép đo nào cũng thực hiện.



      1. 1. Chọn vạch đo

Như chúng ta đã biết, quá trình sinh phổ AAS là do những nguyên tử ở trạng thái hơi bị kích thích bởi nguồn sáng phát tia phát xạ. Các nguyên tố đó có khả năng hấp thụ bức xạ có bước sóng nhât định, ứng đúng với tia mà nó phát ra. Tuy nhiên trong quá trình hấp thụ không xảy ra với tất cả các vạch phổ mà chỉ với vạch phổ đặc trưng.

Các vạch phổ đặc trưng của Crôm bằng phép đo AAS được chỉ ra ở bảng 1:



Bảng 1: Các vạch phổ đặc trưng của Cr

Vạch đo (nm)

Độ nhạy (ppm)

357,87

0,05

425,44

0,15

427,88

0,25

428,97

0,75

Chọn vạch đo Cr là λ(Cr) = 357,87 nm vì có độ nhạy cao nhất.

3.1.1.2. Khe đo

Khe đo ảnh hưởng trực tiếp đến tín hiệu hấp thụ của nguyên tố phân tích. Để khảo sát khe đo, chúng tôi tiến hành như sau :

* Pha các dung dịch để khảo sát:

+ Dung dịch chuẩn Cr6+ 2ppm ( trong nền HNO3CH3COO NH4 )

+ Dung dịch chuẩn Cr6+ 4ppm ( trong nền HNO3CH3COO NH4 )

Sau đó thay đổi khe đo, ghi sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào khe đo. Kết quả biểu diễn ở bảng 2



Bảng 2: Kết quả khảo sát khe đo

Khe đo (mm)

0,2

0,5

0.8

1.2

Abs

Cr6+ 2ppm

0,0145

0,0311

0,0289

0,0285

0,0139

0,0315

0,0283

0,0280

0,0148

0,0312

0,0294

0,0275

TB

0,0143

0,0313

0,0289

0,0279

Cr6+ 4ppm

0,0525

0,0602

0,0567

0,0491

0,0532

0,0601

0,0559

0,0487

0,0530

0,0599

0,0564

0,0483

TB

0,0529

0,0601

0,0563

0,0486

Kết quả ở bảng 8 cho thấy ở khe đo 0,5nm thì độ hấp thụ quang cao nhất. Chúng tôi chọn khe đo là 0,5nm cho các nghiên cứu về sau.

3.1.1.3. Chọn cường độ đèn catot rỗng (đèn HCL)

Đèn HCL có nhiệm vụ chỉ phát ra những tia phát xạ nhạy của nguyên tố phân tích. Đèn HCL hoạt động nhờ nguồn nuôi thế một chiều từ 220 - 260V, và dòng điện làm việc biến thiên từ 0 - 10 mA đối với đèn Crom. Dòng điện làm việc của đèn HCL là yếu tố quyết định cường độ chùm sáng phát xạ của đèn. Trong phân tích, tốt nhất chỉ sử dụng từ 60 - 85% giá trị I max của đèn.

Với đèn Crom: IHCL max = 10 mA.

Cần khảo sát cường độ đèn Crom để chọn cường độ đèn thích hợp cho các phép đo phổ Crom bằng phương pháp F-AAS.



* Pha các dung dịch để khảo sát:

+ Dung dịch chuẩn Cr6+ 2ppm (trong nền HNO3CH3COO NH4 )

+ Dung dịch chuẩn Cr6+ 4ppm (trong nền HNO3CH3COO NH4 )

Kết quả thu được ở bảng 3



Bảng 3: Kết quả khảo sát cường độ đèn HCL

IHCL (mA)

5

6

7

8

9

Abs

Cr6+ 2ppm

0,0124

0,0229

0,0316

0,0317

0,0311

0,0133

0,0252

0,0309

0,0312

0,0303

0,0142

0,0244

0,0308

0,0316

0,0310

TB

0,0133

0,0241

0,0311

0,0315

0,0308

Cr6+ 4ppm

0,0515

0,0552

0,0578

0,0601

0,0592

0,0531

0,0566

0,0583

0,0606

0,0585

0,0540

0,0571

0,0562

0,0602

0,0579

TB

0,0529

0,0563

0,0574

0,0603

0,0585

Kết quả ở bảng 3 cho thấy cường độ đèn HCL bằng 8 mA (tức là 80% giá trị I max của đèn) cho ta kết quả độ nhạy và độ ổn định cao.

Chọn cường độ đèn HCL bằng 8 mA là phù hợp cho phép đo.



3.1.2. Khảo sát các điều kiện nguyên tử hoá mẫu

3.1.2.1. Chọn chiều cao đèn nguyên tử hoá mẫu

Cấu tạo ngọn lửa đèn khí gồm 3 phần chính: Phần tối, phần trung tâm và phần đuôi ngọn lửa. Trong đó phần trung tâm của ngọn lửa có nhiệt độ cao, thường không có màu hoặc có màu lam nhạt. Trong phần này hỗn hợp khí được đốt cháy tốt nhất và không có phản ứng thứ cấp, quá trình nguyên tử hoá có hiệu suất cao và ổn định.

Vì vậy, trong phép đo F-AAS thường phải đưa mẫu vào phần này. Điều đó được thực hiện bằng cách thay đổi chiều cao của của đèn nguyên tử hoá mẫu. Do đó, mỗi phép phân tích cần khảo sát chọn chiều cao đèn nguyên tử hoá mẫu cho phù hợp.

* Pha các dung dịch để khảo sát:

+ Dung dịch chuẩn Cr6+ 2ppm (trong nền HNO3CH3COO NH4 )

+ Dung dịch chuẩn Cr6+ 4ppm (trong nền HNO3CH3COO NH4 )

Sau đó thay đổi chiều cao đèn nguyên tử hoá mẫu ghi sự phụ thuộc độ hấp thụ quang (Abs) vào chiều cao H (mm). Các thông số khác của máy đều được đặt ở điều kiện tối ưu (bảng 4).



Bảng 4: Kết quả chọn chiều cao đèn nguyên tử hoá mẫu đến phép đo F- AAS

Chiều cao đèn NTH(mm)

3

5

6

7

8

9

Abs

Cr6+ 2ppm

0,0131

0,0292

0,0314

0,0315

0,0308

0,0291

0,0119

0,0298

0,0312

0,0301

0,0310

0,0301

0,0143

0,0290

0,0310

0,0311

0,0309

0,0309

TB

0,0131

0,0293

0,0313

0,0309

0,0301

0,0293

Cr6+ 4ppm

0,0418

0,0552

0,0592

0,0517

0,0542

0,0511

0,0472

0,0513

0,0598

0,0511

0,0525

0,0501

0,0489

0,0539

0,0601

0,0521

0,0548

0,0503

TB

0,0459

0,0534

0,0597

0,0517

0,0535

0,0505

Kết quả cho thấy chiều cao đèn nguyên tử hoá bằng 6 mm thì phép đo có tín hiệu hấp thụ cao và lặp lại tốt nên chúng tôi chọn giá trị đó.

3.1.2.2. Khảo sát thành phần hỗn hợp khí cháy

Hỗn hợp khí cháy gồm không khí nén và khí axetylen cho nhiệt độ cao nhất khoảng 2500 0C, nó phù hợp cho việc xác định nguyên tố Crom. Nhiệt độ ngọn lửa phụ thuộc vào tỉ lệ của hỗn hợp khí.

Trong phép đo F-AAS, chúng tôi sử dụng hỗn hợp khí : không khí và axetilen trong đó thành phần khí được giữ là 469l/h. Do đó khi khảo sát chúng tôi chỉ thay đổi tốc độ của dòng khí axetilen.

Chuẩn bị các dung dịch giống như phần trên, thay đổi thành phần khí và ghi lại độ hấp thụ quang.

Kết quả khảo sát được chỉ ra ở bảng 5.

Bảng 5: Kết quả khảo sát thành phần khí cháy đến phép đo F- AAS


Tỷ lệ khí cháy (l/h)

90

95

100

105

110

Abs

Lần đo 1

0,0298

0,0305

0,0318

0,0310

0,0319

Lần đo 2

0,0290

0,0310

0,0320

0,0321

0,0314

Lần đo 3

0,0301

0,0300

0,0320

0,0311

0,0309

TB

0,0296

0,0312

0,0319

0,0311

0,0314

Từ kết quả thực nghiệm tại bảng 5 ta thấy tại khe đo 0,5 mm; cường độ đèn HCl bằng 8 mA; chiều cao đèn nguyên tử hoá là 6mm; tỷ lệ khí cháy với Crom là 100 l/h thì tốt nhất đối với phép đo.

      1. Khảo sát các yếu tố khác

Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả phân tích trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử rất đa dạng và phức tạp, có khi xuất hiện cũng có khi không xuất hiện, có ảnh hưởng hay không là tuỳ thuộc vào thành phần của mẫu phân tích và matrix của nó. Nhưng đặc biệt vẫn là các yếu tố hoá học, nó xuất hiện cũng rất khác nhau trong mỗi trường hợp cụ thể và cũng nhiều trường hợp không xuất hiện. Các ảnh hưởng hoá học thường có thể dẫn đến kết quả theo 4 hướng.

- Làm giảm cường độ của vạch phổ của các nguyên tố phân tích, do có sự tạo thành các hợp chất bền nhiệt, khó hoá hơi và khó nguyên tử hoá mẫu.

- Làm tăng cường độ của vạch phổ, do sự tạo thành các hợp chất dễ hoá hơi và dễ nguyên tử hoá hay do hạn chế được ảnh hưưỏng của sự ion hoá và kích thích phổ phát xạ của nguyên tố phân tích.

- Sự tăng cường của vạch phổ khi nguyên tố phân tích tồn tại trong nền mẫu là những hợp chất dễ hoá hơi. Lúc đó các chât nền này có tác dụng là một chất mang cho sự hoá hơi của nguyên tố phân tích và làm cho nó hoá hơi với hiệu suất cao.

- Sự giảm cường độ của vạch phổ khi nguyên tố phân tích tồn tại trong nền của mẫu là những hợp chất bền nhiệt khó hoá hơi. Lúc này nền mẫu kìm hãm sự hóa hơi của các nguyên tố phân tích.

Chính vì thế nghiên cứu các ảnh hưởng hoá học đến phép đo là rất cần thiết.



3.1.3.1. Ảnh hưởng của loại axít trong dung dịch mẫu

Axit cho vào dung dịch đo phổ có tác dụng thay đổi độ nhớt của dung dịch, làm bền và không cho Crôm bị thủy phân. Vì thế mà trong quá trình xử lý mẫu , người ta thường dùng axit dễ bay hơi như : HCl, HNO3 …….Do vậy, chúng tôi chỉ khảo sát ảnh hưởng của một số loại axit dễ bay hơi.

* Ảnh hưởng của axit HNO­3

Dung dịch khảo sát là Cr6+ 2ppm trong dung dịch HNO3 có nồng độ khác nhau từ 0% đến 4%.

Kết quả được chỉ ra ở bảng 6.

Bảng 6: Kết quả khảo sát nồng độ axít HNO3 đến phép đo F- AAS


C% (HNO3)

0

1

2

3

4

Abs

Lần đo 1

0,0301

0,0303

0,0311

0,0303

0,0309

Lần đo 2

0,0299

0,0307

0,0311

0,0312

0,0300

Lần đo 3

0,0302

0,0305

0,0312

0,0314

0,0301

TB

0,0301

0,0305

0,0311

0,0309

0,0303

* Ảnh hưởng của axit HCl

Dung dịch khảo sát là Cr6+ 2ppm trong dung dịch HCl có nồng độ khác nhau từ 0% đến 4%.



Bảng 7: Kết quả khảo sát nồng độ axít HCl đến phép đo F- AAS

C% (HCl)

0

1

2

3

4

Abs

Lần đo 1

0,0296

0,0301

0,0301

0,0306

0,0299

Lần đo 2

0,0298

0,0311

0,0301

0,0302

0,0295

Lần đo 3

0,0299

0,0303

0,0302

0,0304

0,0290

TB

0,0297

0,0305

0,0301

0,0304

0,0295

* Ảnh hưởng của axit CH3COOH

Dung dịch khảo sát là Cr6+ 2ppm trong dung dịch CH3COOH có nồng độ khác nhau từ 0% đến 4%.



Bảng 8: Kết quả khảo sát nồng độ axít CH3COOH đến phép đo F- AAS

C% (CH3COOH)

0

1

2

3

4

Abs

Lần đo 1

0,0302

0,0306

0,0301

0,0309

0,0303

Lần đo 2

0,0305

0,0308

0,0309

0,0302

0,0299

Lần đo 3

0,0301

0,0302

0,0303

0,0304

0,0305

TB

0,0303

0,0306

0,0304

0,0302

0,0302

Nhìn vào bảng số liệu ta thấy; khi có mặt của các axit trên thì độ hấp thụ quang đều cao hơn khi không có axit. Và giá trị độ hấp thụ quang đạt cao nhất, ổn định nhất với nền là HNO3 2% . Vì thế trong thành phần nền chúng tôi chọn HNO3 2%

3.1.3.2. Khảo sát nền dung dịch đo phổ

Các chất bền nhiệt thường khó bay hơi, khó nguyên tử hoá làm giảm độ nhạy của phương pháp phân tích và giảm cường độ vạch phổ. Ngoài ra, trong phổ hấp thụ nguyên tử các cation lạ có thể gây ảnh hưởng đến phép đo. Vì vậy, để loại trừ các yếu tố này ta cho thêm các phụ gia có nồng độ thích hợp làm nền cho mẫu đo phổ.

Nền được chọn phải thoả mãn:

- Không làm giảm nhạy, nếu tăng được thì càng tốt.

- Loại trừ được ảnh hưởng của các yếu tố có trong mẫu

- Việc pha chế dung dịch nền dễ dàng và có tính kinh tế.



* Ảnh hưởng của nền muối là NH4 Cl

Pha dung dịch khảo sát là Cr6+ 2ppm trong HNO3 2% với nền NH4Cl có nồng độ khác nhau từ 0% đến 5% (bảng 9).



Bảng 9 : Kết quả khảo sát nền NH4Cl đến phép đo F- AAS

C% (NH4Cl)

0

1

2

3

4

5

Abs

Lần đo 1

0,0298

0,0297

0,0301

0,0316

0,0306

0,0304

Lần đo 2

0,0303

0,0308

0,0304

0,0306

0,0309

0,0309

Lần đo 3

0,0301

0,0302

0,0307

0,0301

0,0310

0,0303

TB

0,0301

0,0302

0,0304

0,0308

0,0308

0,0305

  • Ảnh hưởng của nền muối là CH3COONa

Pha dung dịch khảo sát là Cr6+ 2ppm trong HNO3 2% với nền CH3COONa có nồng độ khác nhau từ 0% đến 4% (bảng 10).

Bảng 10 : Kết quả khảo sát nền CH3COONa đến phép đo F- AAS

C% (CH3COONa )

0

1

2

3

4

5

Abs

Lần đo 1

0,0302

0,0300

0,0298

0,0310

0,0300

0,0301

Lần đo 2

0,0296

0,0305

0,0301

0,0305

0,0307

0,0297

Lần đo 3

0,0304

0,0301

0,0302

0,0302

0,0311

0,0301

TB

0,0301

0,0302

0,0300

0,0307

0,0306

0,0299

  • Ảnh hưởng của nền muối là CH3COONH4

Pha dung dịch khảo sát là Cr6+ 2ppm trong HNO3 2% với nền CH3COONH4 có nồng độ khác nhau từ 0% đến 5% (bảng 11).

Bảng 11 : Kết quả khảo sát nền CH3COONH4 đến phép đo F- AAS

C% (CH3COONH4 )

0

1

2

3

4

5

Abs

Lần đo 1

0,0297

0,0316

0,0296

0,0309

0,0307

0,0310

Lần đo 2

0,0302

0,0310

0,0305

0,0302

0,0304

0,0306

Lần đo 3

0,0301

0,0313

0,0307

0,0292

0,0304

0,0301

TB

0,0300

0,0313

0,0303

0,0301

0,0305

0,0306

Từ số liệu ở 3 bảng trên chúng tôi nhận thấy : Khi có mặt của các chất nền thì tín hiệu thu được cao hơn khi không có chất nền . Tuy nhiên chất nền là CH3COONH4 thì tín hiệu nhạy hơn, ổn định hơn, nhất là tại giá trị là 1%. Vì thế chúng tôi chọn nồng độ nền muối trong mẫu là 1%

3.1.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của các ion có trong mẫu

3.1.3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của cation

* Ảnh hưởng của nhóm kim loại kiềm

Dung dịch khảo sát là Cr6+ 2ppm trong HNO3 2% và NH4Ac 1% cùng với các kim loại kiềm có nồng độ khác nhau từ 0ppm đến 1200ppm (bảng 12).



Bảng 12 : Kết quả khảo sát các kim loại kiềm

Thành

phần chất



Mẫu số

1

2

3

4

5

6

7

Na+ (ppm)

0

100

200

500

800

1000

1200

K+ (ppm)

0

100

200

500

800

1000

1200

Li+ (ppm)

0

100

200

500

800

1000

1200

Abs

0,0306

0,0309

0,0311

0,0309

0,0314

0,0313

0,0271

Каталог: data -> file -> 2015 -> Thang09
Thang09 -> VnDoc Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí
Thang09 -> VnDoc Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí
Thang09 -> LẬp số CÁc số TỰ nhiêN
Thang09 -> Từ vựng tiếng Anh về các loài chim
Thang09 -> Bài 4: SỐ phần tử CỦa một tập hợP. TẬp hợp con I. Mục tiêu
Thang09 -> Bài 2: Hạt nhân nguyên tử nguyên tố hóa học đồng vị I. Mục tiêu: Kiến thức
Thang09 -> VnDoc Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí Từ vựng tiếng Anh về cơ thể người
Thang09 -> VnDoc Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí châu tiến lộc phần lịch sử thế giới cận – hiện đại
Thang09 -> Chương 5: ĐẠi cưƠng về kim loại I. Chuẩn kiến thức kĩ NĂNG

tải về 0.87 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn:
1   2   3   4   5   6   7




Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2024
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương