Xác Định Đồng Thời Hàm Lượng Kẽm, Cadimi, Chì, Đồng Trong Nước Sông và Rau Băng Phương Pháp Vôn-Ampe Hòa Tan Anot Xung Vi Phân

Luận văn Xác Định Đồng Thời Hàm Lượng Kẽm, Cadimi, Chì, Đồng Trong Nước Sơng Rau Băng Phương Pháp Vơn-Ampe Hịa Tan Anot Xung Vi Phân MỤC LỤC Lời cảm ơn Mở đầu Phần I: Tổng quan I Nguyên tố Chì (Pb) phương pháp xác định I.1 Giới thiệu nguyên tố Chì (Pb) I.1.2 Các phương pháp xác định Chì (Pb) I.1.2.1 Phương pháp cực phổ I.1.2.2 Phương pháp trắc quang I.1.2.3 Phương pháp AAS I.1.2.4 Phương pháp chuẩn độ Complexon I.1.2.4.1 Xác định trực tiếp thị Ecrioccrom đen T I.1.2.4.2 Xác định trực tiếp thị Xylen da cam I.2 Nguyên tố Cadimi (Cd) phương pháp xác định I.2.1 Giới thiệu nguyên tố Cadimi (Cd) I.2.2 Các phương pháp xác định Cadimi (Cd) I.2.2.1 Phương pháp trắc quang I.2.2.2 Phương pháp chuẩn độ Complexon I.2.2.3 Phương pháp AAS I.2.2.4 Phương pháp cực phổ I.3 Nguyên tố Kẽm (Zn) phương pháp xác định I.3.1 Giới thiệu nguyên tố Kẽm (Zn) I.3.2 Các phương pháp xác định Kẽm (Zn) I.3.2.1 Phương pháp trắc quang I.3.2.2 Phương pháp cực phổ I.3.2.3 Phương pháp AAS I.4 Nguyên tố Đồng (Cu) phương pháp xác định I.4.1 Giới thiệu nguyên tố Đồng (Cu) I.4.2 Các phương pháp xác định Đồng (Cu) I.4.2.1 Phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử DDC I.4.2.2 Phương pháp cực phổ I.4.2.3 Phương pháp Neocuprionie I.4.2.4 Phương pháp AAS I.5 Phương pháp cực phổ I.5.1 Cơ sở phương pháp I.5.2 Cơ sở phương pháp cực phổ I.5.2.1 Phương pháp cực phổ sóng vuông I.5.2.2 Phương pháp cực phổ xung thường (NPP) I.5.2.3 Phương pháp cực phổ xung vi phân (DPP) I.5.3 Phương pháp Vơn-Ampe hịa tan I.5.4 Phương pháp Vơn-Ampe hịa tan hấp thụ (AdSV) I.5.5 Các phương pháp phân tích định lượng phân tích điện hóa I.5.5.1 Phương pháp mẫu chuẩn I.5.5.2 Phương pháp đường chuẩn I.5.5.3 Phương pháp thêm chuẩn I.5.5.4 Phương pháp thêm I.5.6 Các loại điện cực sử dụng phân tích cực phổ I.5.6.1 Cực rắn hình đĩa (RDE) I.5.6.2 Điện cực màng thủy tinh (TMFE) I.5.6.3 Điện cực giọt thủy ngân treo (HMDE) Phần II: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ II.1 Thiết bị, dụng cụ hóa chất II.1.1 Thiết bị, dụng cụ II.1.2 Hóa chất II.2 Lấy bảo quản mẫu II.3 Vơ hóa mẫu II.4 Xác định Zn, Pb, Cu, Cd II.4.1 Thực nghiệm tìm điều kiện tối ưu cho phép xác định Zn, Pb, Cu, Cd II.4.1.1 Pha chế dung dịch cho phép xác định Zn, Pb, Cu, Cd II.4.1.2 Khảo sát điều kiện tối ưu cho phép xác định Zn, Pb, Cu, Cd II.4.1.2.1 Khảo sát xuất pic II.4.1.2.2 Khảo sát biên độ xung II.4.1.2.3 Khảo sát thời gian đặt xung II.4.1.2.4 Khảo sát tốc độ quét II.4.1.2.5 Khảo sát thời gian sục khí II.4.1.2.6 Khảo sát thời gian cân II.4.1.2.7 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất lên II.4.1.2.7.1 Ảnh hưởng nồng độ Ni2+ tới Zn2+, Cd 2+, Pb2+, Cu2+ đệm axetat II.4.1.2.7.2 Ảnh hưởng nồng độ Fe3+ tới Zn2+, Cd 2+, Pb2+, Cu2+ đệm axetat II.4.1.2.7.3 Ảnh hưởng nồng độ Pb2+ tới Cd2+ đệm axetat II.4.1.2.7.4 Ảnh hưởng nồng độ Zn2+ tới Cd 2+ đệm axetat II.4.1.2.7.5 Ảnh hưởng nồng độ Cu2+ tới Pb2+ đệm axetat II.4.1.3 Kết khảo sát điều kiện tối ưu cho phép xác định đồng thời Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ II.4.2 Xác định Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ mẫu tự tạo II.4.3 Tiến hành định lượng Kẽm (Zn), Cadimi (Cd), Chì (Pb), Đồng (Cu) mẫu nước sông II.4.4 Tiến hành định lượng Kẽm (Zn), Cadimi (Cd), Chì (Pb), Đồng (Cu) mẫu rau Phần III: KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khố luận em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến giảng viên Thạc sỹ Đinh Thị Trường Giang giao đề tài, hết lòng hướng dẫn, bảo, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu cho em suốt q trình hồn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn thầy, giáo tổ mơn hóa Phân tích, thầy giáo, giáo hướng dẫn phịng thí nghiệm thuộc khoa Hóa học trường ĐHV tạo điều kiện giúp đỡ em q trình hồn thành khóa luận tốt nghiệp Cuối em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến bố mẹ, anh chị em bạn bè quan tâm, động viên em hồn thành khóa luận tốt nghiệp Vinh, tháng năm 2010 Sinh viên Phạm Thị Lựu MỞ ĐẦU Xã hội phát triển, vấn đề ô nhiễm môi trường đặt lên hàng đầu, ô nhiễm môi trường từ nhiều nguồn khác mối nguy đe dọa sống mn lồi Q trình thị hóa nhanh, cơng nghiệp hóa, đại hóa nước phát triển nguy gây ô nhiễm kim loại nặng cho nước, đất khơng khí Sự nhiễm độc kim loại nặng Zn, Cd, Pb, Cu…gây bệnh âm ỉ nguy hại người động vật Trong số kim loại nặng Đồng Kẽm nguyên tố cần thiết cho thể nồng độ thấp, nồng độ cao chúng gây vấn đề tim mạch, tiêu hóa thận dẫn đến tử vong Chì Cadimi kim loại có độc tính cao với động vật người gây bệnh ung thư, bệnh xương Khi hàm lượng Chì máu cao làm giảm hấp thụ vi chất, gây thiếu máu, ăn suy dinh dưỡng, từ làm giảm trí tuệ trẻ em Vì vậy, việc xác định kiểm soát hàm lượng kim loại nặng việc làm cần thiết cấp bách Có nhiều cách xác định hàm lượng kim loại phương pháp Vơn-Ampe hịa tan xung vi phân (DPP) điện cực giọt thủy ngân treo phương pháp có độ xác, độ chọn lọc, độ nhạy độ tin cậy cao, xác định hàm lượng kim loại có nồng độ thấp.Do vậy, em chọn đề tài “ Xác định đồng thời hàm lượng Kẽm, Cadimi, Chì, Đồng nước sơng rau phương pháp VơnAmpe hịa tan anot xung vi phân” Với đề tài đề nhiệm vụ: - Tìm điều kiện tối ưu để định lượng đồng thời Zn, Cd, Pb, Cu - Nghiên cứu ảnh hưởng hai nguyên tố Ni(II), Fe(III) tới phép xác định đồng thời Zn, Cd, Pb, Cu - Nghiên cứu ảnh hưởng lẫn nguyên tố Zn, Cd, Pb, Cu - Thử điều kiện tối ưu chọn vào việc phân tích mẫu tự tạo Zn,Cd, Pb, Cu - Phân tích mẫu nước sơng, mẫu rau chứa Zn, Cd, Pb, Cu Chúng hi vọng khóa luận góp phần bổ sung thêm phương pháp xác định lượng vết kim loại số đối tượng khác PHẦN I: TỔNG QUAN I Nguyên tố chì (Pb) phương pháp xác định I.1 Giới thiệu nguyên tố Chì (Pb) Chì (Pb) thuộc phân nhóm nhóm IV, chu kỳ bảng hệ thống tuần hồn Chì có số thứ tự: Z= 82 Khối lượng nguyên tử: 207,2 Cấu tạo electron : [Xe]4f145d106s26p2 Nhiệt độ nóng chảy : 327,46oC Nhiệt độ sôi : 1737 oC Khối lượng riêng : 11,34 g/cm3 Độ âm điện : 2,33 Trữ lượng thiên nhiên chì 1.10 -4 % tổng số nguyên tử vỏ trái đất, tức nguyên tố phổ biến Chì kim loại màu xám thẫm, mềm Ở điều kiện thường chì bị oxy hố tạo thành lớp oxít màu xám xanh bao bọc mặt bảo vệ chì khơng tiếp tục bị oxy hố Pb tan axít Chì tương tác bề mặt với dung dịch axit clohidric lỗng axit sunfuric 80% bị bao lớp muối khó tan (PbCl2 PbSO4) với dung dịch đậm đặc axit chì tan muối khó tan lớp bảo vệ chuyển thành hợp chất tan: PbCl2 + 2HCl PbSO4 + H 2SO4 = H2PbCl2 = Pb(HSO4)2 Pb dễ dàng tác dụng với axit HNO3 nồng độ nào, tan axit axetic axit hữu khác Chì dùng để làm điện cực ăcquy, dây cáp điện, đầu đạn ống dẫn cơng nghiệp hố học Chì hấp thụ tốt tia phóng xạ tia Rơnghen nên dùng làm bảo vệ làm việc với tia Tường phóng thí nghiệm phóng xạ lót gạch chì, viên gạch thường nặng 10 kg Chì hợp chất chì độc, nên tiếp xúc cần phải cẩn thận I.2.Các phương pháp xác định Chì (Pb) Để xác định Pb nước bề mặt, nước sinh hoạt thường dùng phương pháp chiết trắc quang với thuốc thử Dithizon phương pháp cho phép xác định từ 0,1÷1,0mg Pb/l Pb kim loại dễ xác định phương pháp cực phổ, phương pháp cho phép xác định Pb nước từ 0,05mg đến vài mg lit nước Để xác định Pb loại nước có hàm lượng nhỏ 0,02 mg/l nên dùng phương pháp phân tích điện hố hồ tan I.2.1 Phương pháp cực phổ Ion Pb (II) ion có hoạt tính cực phổ bị khử catot thuỷ ngân thành kim loại Trong NaOH M phức Pb(OH)2 bị khử thuận nghịch cho sóng cực phổ với bán sóng -0,7 V so với cực calomen bão hồ Nếu dung dịch có chứa Fe (III) với hàm lượng không lớn lắm, sắt bị kết tủa hidroxit NaOH không gây trở ngại đến xác định Pb Nếu hàm lượng sắt lớn kết tủa Fe(OH)3 hấp phụ Pb, trường hợp nên xác định Pb phương pháp thêm chuẩn Nếu nước có lượng tương đối lớn Cu (II) mơi trường kiềm dư bị tan phần dạng CuO22- sóng đồng ảnh hưởng đến xác định Pb Trong trường hợp sau thêm NaOH vào dung dịch phân tích để lắng kết tủa dùng pipet lấy 10 ml dung dịch thêm vào 0,5ml KCN 1M để che đồng Lượng xianua không dư nhiều dư nhiều làm giảm bước sóng Pb Tuỳ thuộc vào hàm lượng Pb mà ta tiến hành sau: Lấy 25ml mẫu nước cho vào bình định mức dung tích 50ml cần pha lỗng mẫu nước để 25ml chứa khoảng 0,1÷3 mg Pb Nếu hàm lượng Pb mẫu nằm khoảng 0,5÷5 mg Pb/l cần lấy 250ml mẫu thêm vào 1ml HNO đặc Làm bay bếp cách thuỷ đến cạn khơ, hồ tan bã khơ nước cất chuyển toàn dung dịch thu vào bình định mức 50 ml Tiếp theo thêm vào ml NaOH, 1ml gielatin định mức nước cất lắc dung dịch Nếu có kết tủa hydroxit cần để lắng tiến hành lấy phần dung dịch tiến hành ghi cực phổ độ nhạy thích hợp từ -0,4÷-1,0 V so với anot đáy thuỷ ngân Đo chiều cao sóng dựa vào đường chuẩn để xác định hàm lượng Pb Nếu hàm lượng mẫu có chứa 0,05÷1mg Pb/l lấy 250ml mẫu nước cho vào cốc chịu nhiệt thêm vào 1ml HNO3 đặc làm bay dung dịch đến khô Thêm vào bã khô để nguội 0,5ml HNO đặc cô lại lần Cho vào bã khô để nguội 5ml dung dịch NaOH 10M +1ml gielatin + 44ml nước cất trộn (dung dịch nền) Sau bã khơ hồ tan hết tiến hành đo ghi cực phổ từ -0,4÷-1,0 V so với đáy anot thuỷ ngân Dựa vào đường chuẩn để xác định hàm lượng Pb Nếu mẫu chứa lượng lớn chất hữu cần phá huỷ chúng phương pháp dithizon Để loại oxi khơng dùng Na2SO ion Pb (II) kết tủa dạng PbSO4, đặc biệt với trường hợp nồng độ Pb lớn Cần dùng khơng khí trơ N2 H2 tinh khiết cho chạy qua dung dịch trước ghi cực phổ để loại oxi Dùng gielatin để loại trừ cực đại cực phổ Pb Phương pháp Vơn-Ampe hồ tan hấp thụ (AdSV) với thuốc thử 8hydroquinolin (pH= 7,8÷8,5) Pb cho pic -0,54 V với giới hạn phát 3.10-10M Bằng phương pháp Von-Ampe hoà tan anot (ASV) đệm axetat (pH= 4,6) Pb cho pic -0,4 V với giới hạn phát tới 1.10-10M Dựa vào đồ thị người ta xác định nồng độ chất phân tích dung dịch, cách : kéo dài đường chuẩn từ A cắt trục hoành điểm M Khoảng OM nồng độ Cx cần tìm Phương pháp thêm chuẩn có ưu điểm : q trình chuẩn bị mẫu dễ dàng, khơng phải sử dụng hố chất có độ tinh khiết cao, loại trừ hoàn toàn ảnh hưởng thành phần cấu trúc vật lý chất tạo thành mẫu I.5.5.4 Phương pháp thêm : Trong phương pháp người ta tiến hành sau : Sử dụng dung dịch phân tích chưa biết nồng độ Cx , tiến hành ghi cực phổ đồ píc tương ứng hx Thêm vào dung dịch lượng biết xác nồng độ chất cần phân tích Cch , tiến hành ghi cực phổ đồ píc htổng Ta có : htổng = hch + hx hch = htổng - hx Do tuyến tính C h ta có : hx / hch = Cx / Cch Cx = Cch hx / hch I.5.6 Các loại điện cực sử dụng phương pháp phân tích cực phổ : I.5.6.1 Cực rắn hình đĩa ( RDE )( Rotating disc electrode ) Đó mặt phẳng hình trịn đường kính ÷ mm làm vật liệu trơ platin, vàng loại cacbon có độ tinh khiết cao, trơ có bề mặt dễ đánh bóng để diện tích bề mặt khơng đổi Platin q khó gia cơng bề mặt diện tích bề mặt có diện tích khơng đổi, hiđro platin nhỏ nên khoảng sử dụng hẹp đặc biệt với trình catot 44 Vật liệu tốt để sản xuất điện cực rắn hình đĩa cacbon thuỷ tinh có độ bền hố học cao, không thay đổi kể ngâm nhiều nước cường thuỷ, dễ đánh bóng bề mặt Thực nghiệm chứng minh lấy loại giấy nhám mịn đánh bóng bề mặt điện cực đĩa quay than thuỷ tinh bề mặt thực bề mặt hình học nó: S = Π R2 Ngồi cacbon thuỷ tinh dùng cacbon ngâm tẩm cacbon nhão để chế tạo điện cực đĩa Khoảng hoạt động điện cực rộng : - Trong mơi trường axít : + ÷ -1 V - Trong môi trường kiềm trung tính : + ÷ -1,8 V I.5.6.2 Điện cực màng thuỷ tinh ( TMFE ): ( Thin Mecury film electrode ) Loại cực thuận lợi cho việc xác định lượng vết kim loại dễ tạo hỗn hỗng với thuỷ ngân Chỉ cần thêm vào dung dịch phân tích lượng Hg2+ với nồng độ 10 -5 ÷ 10-4 M, điện phân làm giàu kim loại phân tích ion Hg2+ bị khử đồng thời khử trước tạo thành màng mỏng thuỷ ngân bề mặt cực rắn Kim loại cần xác định hồ tan màng đó, dùng điện cực TMFE hạn chế hình thành hợp chất gian kim loại dung dịch rắn xác định lượng vết số ion kim loại có mặt dung dịch Thông thường người ta dùng điện cực màng thuỷ ngân than thuỷ tinh Có loại than thường dùng : + Grafit ngâm tẩm : loại sử dụng có lỗ xốp hấp thụ khí + Grafit cacbon ( than thuỷ tinh ) : dùng nhiều 45 + Grafit nhão : Đơi dùng nhiên hình dạng bị biến đổi số truờng hợp - Màng mỏng thuỷ ngân tạo hai cách : + Tạo màng mỏng trước + Tạo màng đồng thời Mỗi cách có ưu việt riêng áp dụng cho đối tượng khác tuỳ vị trí ion kim loại tạo màng Nồng độ thuỷ ngân thường dùng gấp 100 ÷ 1000 lần so với nồng độ ion phân tích I.5.6.3 Điện cực giọt thuỷ ngân treo (HMDE) Điện cực giọt thuỷ ngân bao gồm loại : điện cực giọt thuỷ ngân treo (HMDE ), điện cực giọt thuỷ ngân rơi cưỡng ( SMDE ), điện cực giọt rơi DME Điện cực giọt thuỷ ngân giọt thuỷ ngân có kích thước nhỏ bất động đường kính khoảng 1mm treo mao quản thuỷ tinh lõm có mẩu nhỏ ngắn platin để dẫn điện Để đảm bảo tính xác độ lặp lại phép xác định u cầu giọt thuỷ ngân tĩnh có kích thước khơng đổi độ lặp lại cao Vì sau lần đo phải tạo giọt khác giống giọt ban đầu Ưu điểm điện cực giọt thuỷ ngân : + Khoảng cho phép thuỷ ngân rộng, nên xác định số lớn kim loại Trong mơi trường axít khoảng axít tốt -0,15 ÷ -1,2V mơi trường bazơ khoảng tốt -0,15 ÷ 2V + Dùng điện cực thuỷ ngân thuận lợi cho việc chọn phân tích, chọn điện phân, có độ lặp lại cao Có thể xác định nồng độ thấp tuỳ phương pháp Nếu trình ghi cực phổ đồ chất phân tích giọt thuỷ ngân bị rơi cưỡng theo chu kì định gọi điện cực giọt thuỷ ngân rơi cưỡng ( SMDE ) 46 Ưu điểm điện cực SMDE DME điện cực giọt rơi nên điện cực làm mới, SMDE lại có ưu điểm HMDE kích cỡ nhỏ tĩnh lặng trình xác định Cả hai loại điện cực HMDE TMFE có ưu điểm giống giới hạn phát độ nhạy Với điện cực màng thuỷ ngân ( TMFE ) nồng độ kim loại hỗn hống điện cực cao hơn, tốc độ khuếch tán kim loại khỏi điện cực TMFE nhanh có đặc điểm q trình điện hoá lớp mỏng Mặt khác dùng TMFE quay, điều kiện đối lưu chuyển khối tốt TMFE có độ nhạy độ phân giải số trường hợp cao Tuy phương pháp sử dụng TMFE hợp chất gian kim loại dễ hình thành phân tích theo phương pháp Vơn – ampe hồ tan, gây biến dạng tín hiệu dẫn đến sai số 47 PHẦN II : THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ II.1 Thiết bị, dụng cụ hoá chất : II.1.1 Thiết bị, dụng cụ : II.1.1.1 Thiết bị : Tất phép đo thực máy cực phổ xung vi phân 797 VA Computrace ( Metrohm Thụy Sỹ ) với hệ điện cực : Điện cực làm việc điện cực giọt thuỷ ngân ( HMDE, SMDE ) điện cực so sánh điện cực Ag/AgCl, điện cực phù trợ platin II.1.1.2 Dụng cụ : - Pipet loại - Cốc thuỷ tinh : 250, 500 ( ml ) - Bình định mức - Máy đo pH Milwaukee ( sản xuất Italia ) - Cân phân tích có độ xác ± 0,01mg II.1.2 Hố chất : Tất loại hoá chất sử dụng nghiên cứu có chất lượng “Suprapure” MERCK, dung dịch chuẩn kim loại pha từ dung dịch gốc nồng độ 1000mg/l MERCK, nước cất sử dụng nước cất hai lần Hoá chất : - Dung dịch chuẩn gốc Zn2+ 1000ppm - Dung dịch chuẩn gốc Pb2+ 1000ppm - Dung dịch chuẩn gốc Cd2+ 1000ppm - Dung dịch chuẩn gốc Cu2+ 1000ppm - Dung dịch đệm axetat pH =4,6 - Tinh thể NaOH - Axit HNO3 đặc 48 II.2 Lấy bảo quản mẫu : Các phận dụng cụ, thiết bị làm Teflon không kim loại để tránh gây nhiễm bẩn kim loại cho mẫu, bình đựng mẫu làm nhựa PE Trước dùng bình đựng mẫu tráng rửa lần mẫu Mẫu bảo quản cách: 1,5 lit mẫu + 5ml axit HNO3 đặc tinh khiết để tránh kim loại Zn, Cd, Pb, Cu bị hấp thụ lên thành bình chứa mẫu Để mẫu tủ lạnh 4oC chờ phân tích II.3 Quy trình vơ hố mẫu Với loại nước sơng, lấy 500ml mẫu cần phân tích axit hố thêm vào 5ml axit HNO3 đặc, đun bếp điện dung dịch gần cạn, có màu lại thêm 5ml HNO3 đặc làm bay lần nữa, động tác lặp lặp lại dung dịch không màu Rồi làm bay dung dịch đến cạn khô Phần bã sau để nguội hoà tan nước cất, đun nóng để hồ tan hết muối tan Lọc qua phễu lọc khơ, giữ lấy thể tích 500ml để xác định Zn, Pb, Cu, Cd Với loại rau ta xử lý mẫu sau: Rửa rau, rửa lại theo nước cất để khô tự nhiên Xay lượng rau tươi máy xay sinh tố Cân 1g cho vào bình Kendan thay cốc chịu nhiệt Thêm 12ml hỗn hợp (HNO3:HClO4) tỷ lệ (5:1) Dùng đũa thuỷ tinh trộn để yên qua đêm vài Cài nhiệt độ bếp 200oC 40 phút Khi đun đậy phễu miệng bình Chú ý khơng để cạn mẫu Để mẫu nguội, thấy dung dịch gần màu dừng thêm từ từ 10ml HCl 3N Đun sôi 25 phút 150oC để nguội thấy dung dịch trắng Định mức sang bình 50ml đo cực phổ 49 Song song tiến hành mẫu trắng khơng có rau chế hóa mẫu thật II.4 Xác định đồng thời Zn, Cd, Cu, Pb II.4.1 Thực nghiệm tìm điều kiện tối ưu cho phép xác định Zn, Cd, Cu, Pb II.4.1.1 Pha chế dung dịch cho phép xác định Zn, Cd, Cu, Pb - Dung dịch chuẩn Zn2+ 10ppm - Dung dịch chuẩn Cd2+ 1ppm - Dung dịch chuẩn Cu2+ 2ppm - Dung dịch chuẩn Pb2+ 3ppm - Dung dịch chuẩn chứa đồng thời Zn2+ 10ppm, Cd2+ 0,1ppm, Cu2+ 2ppm, Pb2+ 3ppm - Dung dịch đệm axetat(pH=4,6) - Dung dịch HNO3 1M Cách tiến hành: - Dung dịch chuẩn Zn2+ 10ppm: Lấy 1ml dung dịch Zn2+ 1000ppm định mức đến 100ml nước cất lần ta dung dịch Zn2+ 10ppm - Dung dịch chuẩn Cd2+ 1ppm: Lấy 0,1ml dung dịch Cd2+1000ppm định mức đến 100ml nước cất lần ta dung dịch Cd2+ 1ppm - Dung dịch chuẩn Cu2+ 2ppm: Lấy 0,2ml dung dịch Cu2+1000ppm định mức đến 100ml nước cất lần ta dung dịch Cu2+ 2ppm - Dung dịch chuẩn Pb2+ 3ppm: Lấy 0,3ml dung dịch Pb2+ 1000ppm định mức đến 100ml nước cất lần ta dung dịch Pb2+ 3ppm - Dung dịch chuẩn chứa đồng thời Zn2+ 10ppm, Cd2+ 0,1ppm, Cu2+ 2ppm, Pb 2+ 3ppm: Lấy 1ml dung dịch Zn2+ 1000ppm; 0,01ml dung dịch Cd2+ 1000ppm; 0,2ml dung dịch Cu2+1000ppm; 0,3ml dung dịch Pb2+ 1000ppm định mức đến 100ml nước cất lần ta dung dịch chứa đồng thời Zn2+ 10ppm, Cd2+ 0,1ppm, Cu2+ 2ppm, Pb2+ 3ppm 50 - Dung dịch đệm axetat pH=4,6: Lấy 47,46ml andehit axetic 99,2% pha thành 500ml bình định mức nước cất lần ta 500ml dung dịch CH3COOH 2M Lấy 68,04g CH 3COONa.3H2O pha 250ml nước cất lần ta 250ml dung dịch CH 3COONa 2M Lấy 23,5ml dung dịch CH3COONa 2M 26,5 ml dung dịch CH 3COOH 2M pha loãng nước cất lần thành 500ml dung dịch đệm axetat pH=4,6 - Dung dịch HNO3 1M: Từ dung dịch gốc HNO3 có C% = 65%; D = 1,39kg/l Lấy 69,73 ml HNO đặc pha loãng nước cất lần định mức tới lit ta dung dịch HNO 1M II.4.1.2 Khảo sát điều kiện tối ưu cho phép xác định Zn,Cd,Pb,Cu II.4.1.2.1 Khảo sát xuất pic: Để khảo sát xuất pic Zn(II),Cd(II),Cu(II),Pb(II) tiến hành làm sau: Lấy 20ml nước cất lần + 0,05ml dung dịch chuẩn chứa đồng thời Zn2+ 10ppm ,Cd2+0,5ppm, Pb2+1ppm, Cu2+1ppm + 0,5ml dung dịch đệm axetat pH=4,6 cho vào bình điện phân, tiến hành điện phân U đp=-1,2V, quét từ -1,2V ÷ +0,2V tiến hành ghi đo đường xung vi phân thu kết sau: Upic(Zn) -1,2±0,05V Upic(Cd) -0,588±0,05V Upic(Pb) -0,38±0,05V Upic(Cu) 0,0308±0,05V II.4.1.2.2 Khảo sát biên độ xung Để khảo sát biên độ xung, sử dụng điện phân điện phân Udp=-1,2V quét từ -1,2V ÷ +0,2V, thời gian sục khí N2 300s, thời gian điện phân 30s 51 Lấy 20ml nước cất lần + 0,05ml dung dịch chuẩn chứa đồng thời Zn2+ 10ppm, Cd2+0,5ppm, Pb 2+1ppm, Cu2+1ppm + 0,5ml dung dịch đệm axetat pH=4,6 cho vào bình điện phân Tiến hành ghi đo đường vi phân dung dịch biên độ xung khác nhau, kết thu bảng 2.1 Bảng 2.1: Sự thay đổi chiều cao pic Zn, Cd, Pb, Cu theo biên độ xung Chiều cao pic h (A) Zn Cd Pb Cu 0,02 4,80.10-8 2,07.10-8 1,27.10-8 6,14.10-8 0,03 6,87.10-8 2,90.10-8 1,81.10-8 8,74.10-8 0,04 8,78.10-8 3,70.10-8 2,30.10-8 1,15.10-7 0,05 1,01.10-7 4,28.10-8 2,64.10-8 1,32.10-7 0,06 1,09.10-7 4,66.10-8 2,90.10-8 1,43.10-7 0,07 1,18.10-7 4,98.10-8 3,09.10-8 1,54.10-7 0,08 1,20.10-7 5,10.10-8 3,16.10-8 1,58.10-7 Biên độ xung (V) Qua bảng 2.1 rút kết luận: Khi biên độ xung cao chiều cao pic tăng, biên độ xung giảm chiều cao pic giảm Tuy nhiên biên độ xung cao đường cao, đường khơng đẹp ta chọn biên độ xung 0,05V II.4.1.2.3 Khảo sát thời gian đặt xung Để khảo sát thời gian đặt xung chúng tơi đặt điều kiện đo thí nghiệm II.4.1.2.2, thay đổi thời gian đặt xung kết thu bảng 2.2 Bảng 2.2 Sự thay đổi chiều cao pic theo thời gian đặt xung 52 Chiều cao pic (A) Thời gian đặt xung(s) Zn Cd Pb Cu 0,01 1,48.10 -7 6,43.10-8 3,69.10-8 1,75.10-7 0,02 1,01.10 -7 4,28.10-8 2,64.10-8 1,32.10-7 0,03 1,64.10 -7 6,54.10-8 3,66.10-8 1,37.10-7 Qua bảng 2.2 thấy thời gian đặt xung = 0,01s hay 0,03s chiều cao pic tăng cao.Qua kết thực nghiệm thu giá trị chiều cao pic ổn định thấp thời gian đặt xung 0,02s II.4.1.2.4 Khảo sát tốc độ quét Các điều kiện đo thí nghiệm thay đổi tốc độ quét, kết thu bảng 2.3 Bảng 2.3 Sự thay đổi chiều cao pic Zn, Cd, Pb, Cu theo tốc độ quét Chiều cao pic h (A) Zn Cd Pb Cu 0,085 9,22.10-8 3,94.10-8 2,53.10-8 1,18.10 -7 0,1 9,72.10-8 4,18.10-8 2,67.10-8 1,26.10 -8 0,12 1,01.10-7 4,34.10-8 2,73.10-8 1,31.10 -7 0,15 1,01.10-7 4,28.10-8 2,64.10-8 1,32.10 -7 Tốc độ quét (V/s) Qua kết thực nghiệm thu bảng 2.3 nhận thấy giảm tốc độ quét từ 0,15V/s xuống 0,085V/s chiều cao pic lại giảm, cao Chúng tơi chọn tốc độ qt 0,15V/s lúc chiều cao pic lớn ổn định, đồ thị đẹp, thấp 53 II.4.1.2.5 Khảo sát thời gian sục khí Để khảo sát ảnh hưởng thời gian sục khí (loại oxi hồ tan) đến chiều cao pic pic tiến hành sau Sử dụng điều kiện đo: điện phân, thời gian điện phân, biên độ xung, thời gian đặt xung, tốc ,độ quét sục với áp suất PN2=1atm, thay đổi thời gian sục khí chúng tơi thu kết thể bảng 2.4 Bảng 2.4 Sự thay đổi chiều cao pic Zn, Cd, Pb, Cu theo thời gian sục khí Chiều cao pic h (A) Thời gian Zn Cd Pb Cu sục khí (s) 9,22.10-8 3,64.10 -8 2,00.10-8 1,52.10-7 30 1,09.10-7 3,89.10 -8 2,34.10-8 1,23.10-7 200 1,14.10-7 3,79.10 -8 2,43.10-8 1,18.10-7 300 1,19.10-7 3,89.10 -8 2,48.10-8 1,23.10-7 600 1,16.10-7 3,72.10 -8 2,47.10-8 1,15.10-7 Qua bảng 2.4 nhận thấy thời gian sục khí 300s chiều cao pic đạt giá trị lớn nhất, đồ thị đẹp, thấp Vì chúng tơi chọn thời gian sục khí 300s II.4.1.2.6 Khảo sát thời gian cân Sau điện phân thường ngừng khuấy dung dịch, dùng cực giọt thuỷ ngân tĩnh cực màng thuỷ ngân điều chế chỗ bề mặt cực đĩa cần có “thời gian nghỉ” tức để yên hệ thống khoảng thời gian ngắn (5s – 60s) để lượng kim loại phân bố bề mặt cực Để khảo sát thời gian cân tới phép đo tiến hành với điều kiện đo thí nghiệm thay đổi thời gian nghỉ lần điện phân thu bảng sau: 54 Bảng 2.5 Sự thay đổi chiều cao pic Zn, Cd, Pb, Cu theo thời gian cân Chiều cao pic h (A) Zn Cd Pb Cu 1,38.10-7 4,35.10-8 2,91.10-8 1,35.10 -7 1,24.10-7 3,93.10-8 2,68.10-8 1,19.10 -7 1,32.10-7 4,17.10-8 2,82.10-8 1,28.10 -7 1,36.10-7 4,27.10-8 2,90.10-8 1,29.10 -7 10 1,31.10-7 4,08.10-8 2,78.10-8 1,23.10 -7 30 1,40.10-7 4,36.10-8 2,97.10-8 1,29.10 -7 Thời gian cân (s) Qua kết thực nghiệm thu bảng 2.5 thấy thời gian cân 1s hay 30s chiều cao pic lớn đồ thị xấu, cao Khi thời gian cân tăng từ 2s đến 5s chiều cao pic tăng thời gian cân 10s chiều cao pic lại giảm Vì chọn thời gian cân 5s II.4.1.2.7 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất lên II.4.1.2.7.1 Ảnh hưởng nồng độ Ni2+ tới Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ đệm axetat Để khảo sát ảnh hưởng nồng độ Ni2+tới Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ đệm axetat chúng tơi tiến hành thí nghiệm sau: Lấy 10ml nước cất lần cho vào bình điện phân, thêm vào 0,05ml dung dịch Zn2+ 10ppm+Cd2+ 0,1ppm+Pb2+ 3ppm+ Cd2+ 2ppm + 0,5ml dung dịch đệm axetat pH=4,6 Tiến hành ghi đo đường Vơn-Ampe hịa tan anot Zn2+, Cd2+, Pb 2+,Cu2+ điều kiện đo : biên độ xung, thời gian cân bằng, thời gian sục khí tối ưu khảo sát trên, điện phân Udp= -1,2V, quét 55 từ -1,2V:+0,2V Sau thêm thể tích khác dung dịch Ni2+1ppm Tiến hành ghi đo đường xung vi phân điều kiện đo trên, thu bảng sau: Bảng 2.5 : Ảnh hưởng nồng độ Ni2+ tới Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ đệm axetat V Ni2+ Chiều cao Chiều cao Chiều Chiều Tỷ lệ nồng độ 1ppm pic Zn2+ pic Cd2+ cao pic cao pic Ni:Zn:Cd:Pb:Cu (ml) (A) (A) Pb2+(A) Cu2+ (A) (CM) 0,000 -1,8.10-7 8,59.10-10 1,30.10-8 2,44.10-8 0:100:1:30:20 0,025 -1,78.10-7 8,55.10-10 1,29.10-8 2,38.10-8 5:100:1:30:20 0,125 1,81.10 -7 8,56.10-10 1,29.10-8 2,44.10-8 25:100:1:30:20 0,325 1,67.10 -7 8,56.10-10 1,20.10-8 2,37.10-8 65:100:1:30:20 56 Hình 2.1 Ảnh hưởng nồng độ Ni tới Zn, Cd, Pb, Cu axetat Qua bảng 2.5 hình 2.1 nhận thấy chiều cao pic Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+thay đổi khơng đáng kể thêm thể tích Ni2+ từ 0,025ml đến 0,125ml Khi thêm thể tích Ni2+ từ 0,325ml trở lên chiều cao pic Zn2+ ,Pb2+, Cu2+ thay đổi đột biến.Nên ta nói 0,325ml Ni2+ 1ppm trở lên thêm vào mẫu phân tích gây ảnh hưởng tới phép đo Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ Vậy kết tỷ lệ nồng độ giới hạn Ni bắt đầu ảnh hưởng tới phép xác định đồng thời Zn, Cd, Pb, Cu vùng nồng độ khảo sát 65:100:1:30:20 II.4.1.2.7.2 Ảnh hưởng nồng độ Fe3+ tới Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ đệm axetat Để khảo sát ảnh hưởng nồng độ Fe3+ tới Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ đệm axetat chúng tơi tiến hành thí nghiệm sau: Lấy 10 ml nước cất lần cho vào bình điện phân, thêm vào 0,05ml dung dịch Zn2+ 10ppm+Cd2+ 0,1ppm+Pb 2+ 3ppm+ Cu2+ 2ppm + 0,5ml dung dịch đệm axetat pH=4,6 Tiến hành ghi đo đường Vơn-Ampe hịa tan anot Zn2+, Cd2+, Pb2+,Cu2+ điều kiện Sau thêm thể tích khác dung dịch Fe3+1ppm Một lần ghi đo đường Vơn-Ampe hịa tan anot điều kiện đo trên, kết thu bảng 2.6 Bảng 2.6 Ảnh hưởng nồng độ Fe3+ tới Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ đệm axetat V Fe3+ Chiều cao Chiều cao Chiều cao Chiều cao Tỷ lệ nồng độ ppm (ml) pic Zn2+ pic Cd2+ pic Pb2+ pic Cu2+ Fe:Zn:Cd:Pb:Cu (A) (A) (A) (A) (CM) 3,30.10 -7 1,41.10-9 2,28.10-8 5,18.10-8 0:100:1:30:20 0,025 3,24.10 -7 1,40.10-9 2,24.10-8 5,09.10-8 5:100:1:30:20 57 0,075 3,21.10 -7 1,36.10-9 2,25.10-8 5,09.10-8 15:100:1:30:20 1,075 2,88.10 -7 1,16.10-9 1,98.10-8 4,60.10-8 215:100:1:30:20 1,575 3,10.10 -7 1,20.10-9 2,00.10-8 4,80.10-8 315:100:1:30:20 Hình 2.2 Ảnh hưởng nồng độ Fe (III) tới phép đo đồng thời Zn, Cd, Pb, Cu axetat Qua bảng 2.6 hình 2.2 rút kết luận : 58