ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DUNG CỤ

ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DUNG CỤ ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DUNG CỤ ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DUNG CỤ ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DUNG CỤ ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DUNG CỤ ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DUNG CỤ ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DUNG CỤ ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DUNG CỤ ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DUNG CỤ ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DUNG CỤ ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DUNG CỤ ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DUNG CỤ ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DUNG CỤ ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DUNG CỤ ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DUNG CỤ ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DUNG CỤ ĐỀ CƯƠNG HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG 1 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DUNG CỤ

2/27/2009 Giáo trình hóa kó thuật môi trường PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DUNG DỤ NG CU CỤ PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DỤNG CỤ Phương pháp phân tích điện hóa Phương pháp quang phổ (quang học) Phươ phap h ù sắéc ky k ù Phương Phương pháp phóng xạ Phương pháp khối phổ 25 2/27/2009 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG HỌC Phương pháp phân tích quang học (hay phân tích phổ) dựa việc đo lượng xạ Thông số đặc trưng cho lượng xạ bước sóng xác định bởi: E= h hc λ -34 J -27 erg.s , , g h : số Planck,, h = 6,63.10 J.s = 6,63.10 c : vận tốc ánh sáng, c = 3.1010 cm/s λ : Bước sóng ánh sáng Tương tác xạ điện từ với chất thể hai trình: Quá trình hấp thụ Quá trình phát xạ Phương pháp hấp thụ Bức xạ điện từ tới từ nguồn sáng bị chất cần đo hấp thụ cường độ xạ giảm Quá trình hấp thụ thường xảy phân tử chất nghiên cứu ï g thái lương ï g điệän tử thấp ((trang ï g thái bản) nên có trang khả hấp thụ lượng xạ điện từ khiến cho cường độ xạ giảm Máy đo ảnh phổ thiết bị ứng dụng trình hấp thụ lượng xạ từ tia cực tím tia hồng ngoại Thiết bị đo độ hấp thụ quang gồm phận sau: Nguồn sáng ổn định Bộ lọc ánh sáng Ỉ cho phép chọn bước sóng thích hợp cho chất nghiê hi ân ứu Ngăn đo mẫu Thiết bị đo lượng Ỉ chuyển đổi tín hiệu quang học thành tín hiệu nhận biết Sơ đồ tổng quát thiết bị đo quang ứng dụng trình hấp thụdựa nguyên tắc sau: 25 2/27/2009 Sơ đồ tổng quát thiết bị đo độ hấp thụ quang Dạng máy spectrophotometer 25 2/27/2009 Sơ đồ quang học máy spectrophotometer ng dụng phương pháp phổ hấp thụ phân tích môi trường Chất cần phân tích Thuốc thử Bước sóng (nm) Không khí As Bạc dietyldithiocacbaminat HCHO p-rosanilin 538 570 H2S FeCl3, dimetyl-p-phenylendiamin 670 NH3 Nessler (K2HgI4) 450 NO, NO2 Axit sunfanilic, N-1-Naphtyll-etilendiamin-2HCl 550 Pb Ditizon 510 SO2 p-rosanilin 569 Nước 25 Al brompirogalol 623 Cl- Hg(SCN)2 480 C (VI) Cr Di h Diphenylcacbazit l b it 540 Cu Disunfonat battocuproin 480 Fe o-phenalthrolin 510 NO3-, NO2- Sunfanilamit, N-1-naphtyl-etilendiamin-2HCl 520 Phenol Ferixyanua kieàm, 4-amin-antipirin Photphat Amoni molipdat 700 Si Amoni molipdat 410 460,510 2/27/2009 Phương pháp phát xạ Chất nghiên cứu phát xạ điện từ làm tăng cường độ xạ phát từ nguồn Quá trình phát xạ thường xảy chất nghiên cứu chứa phân tử trạng thái kích thích, phân tử trở lại trạng thái phát xạ điện từ khiến cho cường độ xạ điện từ tăng lên Máy quang phổ thiết bị ứng dụng trình phát xạ nguyên tử Trong phân tích quang phổ chia ra: Phương pháp quang phổ nhìn mắt Phương pháp quang phổ chụp ảnh Phương pháp quang điện Thiết bị phân tích quang phổ gồm phân sau: Hệ thống chiếu sáng: gồm nguồn kích thích quang phổ hệ thống tụ quang Hệ thống tán sắc: gồm khe quang phổ hệ thống vật kính phần tử tán sắc Hệ thống nhận Quang phổ lửa Phương pháp ứng dụng phân tích nước để xác định nồng độ kim loại kiềm, kiềm thổ Na, K, Ca Phương pháp ứng dụng lửa làm nguồn kích thích nguyên tử ï g thái hoatï độäng g trang Sơ đồ nguyên lý thiết bị quang phổ lửa mô tả sau: 10 25 2/27/2009 Quang phổ phát xạ Phương pháp phát triển dựa phương pháp quang phổ lửa với nhiều kiểu thiết bị chuyên dùng như: g n hồ q g nguồ g n sử dung ï g p g a2 Nguồ quang: phóng điệän giữ cực chế tạo từ mẫu phân tích cực chất phân tích cực chế tạo từ chất liệu không chứa chất phân tích Nguồn tia lửa điện: ứng dựng phóng điện điện cực Ỉ thường dùng phân tích quang phổ định lượng Nguồ g n plasmatron: p loạïi nguồ g n đốt đặëc biệät với điệän cựïc graphit Ỉ nguộn tạo nhiệt độ cao lượng lớn có khả kích thích hầu hết chất khó bay hơi, khó kích thích 11 Quang phổ hấp thụ nguyên tử Phương pháp ứng dụng phân tích nước để xác định nồng độ kim loại Cu, Zn, Ni, Mg, Cd, Hg, Au, Phương pháp hấp thụ nguyên tử dựa vào khả hấp thụ chọn lọc bứ cac bưcc xa xạ cộng hương hưởng củ cua a nguyen nguyên tử tư trạ trang ng thai thái tự tư do 12 25 2/27/2009 Phương pháp tán xạ Phương pháp ứng dụng phân tích độ đục mẫu nước chất rắn lơ lửng dựa nguyên tắc ánh sáng bị tán sắc qua mẫu thí nghiệm 13 13 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐIỆN HÓA Phương pháp phân tích điện hóa dựa ứng dụng trình điện hóa Trước phương pháp ứng dụng để đo pH dung dịch Ngày nay, phương phap pháp the điện cự cưcc đươc caii tiế tien n nh cac thiế thiett bị ưng ứng dung dụng đe để đo độ dẫn điện, hàm lượng TDS (Total Dissolve Solid), hàm lượng DO (Dissolve Oxygen), Phân loại phương pháp phân tích điện hóa: Phân tích điện khối lượng Ỉ tách từ dung dịch chất điện ly nững chất kết tủa điện cực cho dòng điện chiều qua Phương pháp điện dẫn Ỉ đo độ dẫn điện dung dịch phân tích Phươ phap Phương h ù điệ än th Ỉ đo đ th đien â cự c nhung h ù vao ø dung d dịch dị h phan h â tích tí h Phương pháp cực phổ Ỉ đo cường độ dòng điện bị biến đổi Phương pháp điện lượng Ỉ đo lượng điện tiêu tốn cho điện phân 14 25 14 2/27/2009 Phương pháp phân tích điện Phương pháp phân tích điện phương pháp xác định nồng độ ion dựa vào thay đổi điện cực nhúng vào dung dịch phân tích Phương trình Nernst mô tả mối quan hệ điện cực với hoạt động (hay nồng độ) củ nong cua a cấ cau u tử tư hệ oxy hoa hóa – khư khử thuận nghịch nghịch E = Eo + RT aoxh RT foxh [Oxh ] ln ln = Eo + zF akh zF fkh [ Kh ] Trong đó: Eo : điện oxi hóa – khử tiêu chuẩn hệ R y tưởng : số khí lý T : nhiệt độ tuyệt đối F : số Faraday z : số điện tử tham gia phản ứng điện cực aoxh, akh : hoạt độ chất oxy hóa chất khử foxh, fkh : hệ số hoạt độ chất oxy hóa chất khử [Oxh], [Kh} : nồng độ chất oxy hóa chất khử 15 Ví dụ Ví dụng ứng dụng phương pháp phân tích điện đo nồng độ Cl- dung dịch AgCl + e- Ỉ Ag + Cl- ECl = EClo + RT ln ⎡⎣Cl − ⎤⎦ zF Hàm lượng Cl- dược xác định thông qua điện hai điện cực E = EClo − ESCE + RT ln ⎡⎣Cl − ⎤⎦ zF F ESCE : điện điện cực so sánh 16 25 2/27/2009 Điện cực khí Điện cực cấu tạo kim loại trơ như: Pt, Au, Tiếp xúc đồng thời với khí dung dịch chứa ion tương ứng với khí Ví dụ: điện cực H2 gồm dây Pt tiếp xúc với khí H2 với áp suất H2 = atm vàø nhúùng vàøo dung dịch ị chứùa iion H+ Do Pt cóù khảû hấp thụ mạnh H2, hệ thống xem tương đương với trường hợp H2 nhúng vào dung dịch H+ Sơ đồ điện cực: Pt(H2)/H2([H+]) Phản ứng điện cực: 2H+ + 2e- Ỉ H2 Ngoài điện cực khí hydro có điện cực khí Cl2, O2 với cấu tạo nguyên tắ nguyen tacc hoạ hoatt động hoà hoan n toan n tương tự tư 17 Điện cực kim loại Điện kim loại loại Điện cực kim loại loại điện cực chế tạo từ kim loại hay dây kim loại không trơ M nhúng dung dịch chứa muối tan Mn+ củûa kim i loại đóù Sơ đồ điện cực: Phản ứng điện cực M/([Mn+]) : M - ne- Ỉ Mn+ Các điện cực kim loại loại chế tạo từ Ag, Hg, Cd Điện cực kim loại loại Cấu tạ Cau tao o cua điện cưc cực kim loạ loaii loạ loaii hai bao gom gồm kim loạ loaii M mà ma mặt phủ lớp chất tan MA kim loại nhúng vào dung dịch muối có chứa anion An- Ỉ dùng để xác định nồng độ ion An- Sơ đồ điện cực: Phản ứng điện cực M,MA↓/An: MA + ne- Ỉ M + An18 25 2/27/2009 Điện cực oxy hóa - khử Điện cực oxy hóa – khử cấu tạo kim loại trơ (Au, Pt, Pd) nhúng dung dịch ion dạng oxy hóa – khử Ví dụ điện cực Pt nhúng vào dung dịch chứa FeCl3 FeCl2 Sơ đo đồ điện cưc: cực: Pt/Fe3+ Fe2+ Pt/Fe3+, Phản ứng điện cực: Fe3+ + e- Ỉ Fe2+ Trong ví dụ trên, điện cực Pt sử dụng làm chất thị cho canb chuẩn độ oxy hóa khử với chất chuẩn Fe3+ Fe2+ Một vai vài ion oxy hoa hóa khư khử đượ đươcc sử sư dụ dung ng la chất thị mô tả thời điểm diễn phản ứng oxy hóa khử đặc biệt hệ thống xử lý nước thải phương pháp sinh học (quá trình hiếu khí oxy hóa trình kỵ khí khử) 19 Điện cực kim loại dung dịch muối nồng độ thấp Loại điện cực dạng điện cực kim loại loại hai cấu tạo gồm kim loại, bên phủ lớp chất tan kim loại nhúng dung dịch muối nồng độ thấp du điện cưc u tạ tao gồm Hg, Hg calomel (Hg2Cl2) va Ví dụ cực calomel đươc cấ cau o gom KCl Sơ đồ điện cực: Hg/Hg2Cl2/KCl Phản ứng điện cực: Hg+ + Cl- Ỉ 1/2Hg2Cl2 + e- Điệ ện cự cưcc loai oạ nà ayy tthườ ươ ng dù du ng đe để xá acc đị định hà am lượng muối dịch dịch 20 25 10 2/27/2009 Điện cực màng Một loại điện cực thường sử dụng để đo tiêu chất lượng nước điện cực màng Các điện cực màng thông thường bán pin có lớp màng phân cách dung dịch nghiê nghien cưu chuan ben n u vơi với dung dịhc chuẩ n bên điện cực màng ứng dụng rộng rãi để đo pH dung dịch Phân loại điện cực màng: Điện cực màng thủy tinh Điện cực màng tinh thể Điện cực màng lỏûng Ví dụ điện cực màng Đơn tinh thể LaF3 Đa tinh thể Ag2S Màng thủy tinh silicate Màng lỏng Công dụng Xác định F- Xác định S2- Ag+ Xác định Na+ H+ Xác định Ca2+ K+ 21 Điện cực màng thủy tinh Đây loại điện cực thông dụng dụng Điện cực màng thủy tinh đo pH Phổ biến thủy tinh chứa khoảng 22% Na2O, C O vàø 72% SiO2 cóù kh đ åi chọ h n lọ l c 6% CaO khảû năêng trao đổ ion H+ đến pH xấp xỉ Khuyết điểm điện cực thủy tinh đo pH sai số âm pH cao (khi pH >11) Ngoài điện cực màng thủy tinh đo pH,, ngườ p gươ i ta cò co n chế c e tao tạo đươc cac điện cực màng thủy tinh dùng để xác định ion như: Na+, K+, NH+4, Cs+, Li+ Ag- 22 25 11 2/27/2009 Điện cực màng lỏng Điện cực màng lỏng ngày phát triển sử dụng rộng rãi điện cực thủy tinh Điện cự dung đe xac trực tiế tiep cưcc dù ng để xác định trưc p điện cation nhiều hóa trị số anion cation hóa trị Các màng lỏng chế tạo từ chất trao đổi ion lỏng giữ chất mang rắn, trơ xốp Các chất màng lỏng thuộc ba loại: Chất trao đổi cation Chất trao đổi anion Các hợp chất macrocyclic trung hòa 23 Điện cực màng tinh thể Điện cực màng tinh thể chế tạo từ hợp chất ion hổn hợp đồng thể hợp chất ion Nhược điểm loại điện cực độ dẫn điện bé nhiệt độ phòng Để cải thiện độ dẫn điện người ta thường thêm vào mạng tinh thể lượng nhỏ ion hóa trị để làm tăng độ linh động pha rắn Các ion thường dùng F-(trong fluoride đất hiếm), Ag+(trong halogenur Ag Ag2S), Cu+(trong Cu2S) LaF3 mộät loaiï chất lý y tưởng sử dung ï g để chế tao ï điệän cực màng tinh thể dùng cho việc xác định F- 24 25 12 2/27/2009 Đầu dò khí Là thiết bị có tính chọn lọc độ nhạy cao dùng để xác định khí hòa tan ion chuyển thành khí hòa tan hiệu chỉnh pH môi trường như: HCO3- Ỉ CO2, CN- Ỉ HCN, F- Ỉ HF, NH+4 Ỉ NH3, ) Bộ phận cua lơp mang xop mong lap đau đầu dò khí la lớ p mà ng vi xố p mỏ ng đươc lắp vào phần cuối đầu dò thay cách dể dàng Trong thiết bị có điện cực thủy tinh điện cực chuẩn Ag/AgCl Sử dụng đầu dò khí lónh vực môi trường Xác định hàm lượng O2 bể xử lý sinh học hiếu khí Xác định hà Xac ham m lượ lương ng CL2 dư (trong xư xử ly lý nươc nước thả thaii va nươc nước cấ cap) p) va F2 (trong xử lý nước cấp) Xác định tiêu ô nhiễm không khí như: CO, Nox, SOx,, 25 25 13 ... (K2HgI4) 45 0 NO, NO2 Axit sunfanilic, N-1-Naphtyll-etilendiamin-2HCl 550 Pb Ditizon 510 SO2 p-rosanilin 569 Nước 25 Al brompirogalol 623 Cl- Hg(SCN)2 48 0 C (VI) Cr Di h Diphenylcacbazit l b it 540 ... Diphenylcacbazit l b it 540 Cu Disunfonat battocuproin 48 0 Fe o-phenalthrolin 510 NO3-, NO2- Sunfanilamit, N-1-naphtyl-etilendiamin-2HCl 520 Phenol Ferixyanua kieàm, 4- amin-antipirin Photphat Amoni... nhung h ù vao ø dung d dịch dị h phan h â tích tí h Phương pháp cực phổ Ỉ đo cường độ dòng điện bị biến đổi Phương pháp điện lượng Ỉ đo lượng điện tiêu tốn cho điện phân 14 25 14 2/27/2009 Phương