TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ NIÊN LUẬN CHUYÊN ĐỀ Xác định hàm lượng Mangan trong nước sinh hoạt bằng phương pháp trắc quang Giảng viên hướng dẫn ThS Nguyễn Thị Minh Sinh viên thực hiện Nguyễn H.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ NIÊN LUẬN CHUN ĐỀ Xác định hàm lượng Mangan nước sinh hoạt phương pháp trắc quang Giảng viên hướng dẫn : ThS Nguyễn Thị Minh Sinh viên thực : Nguyễn Hồng Linh Lớp : PTLT1D21 PHÚ THỌ, 11/2022 LỜI CẢM ƠN Lời bài niên luận em xin chân thành cảm ơn cô giáo ThS Nguyễn Thị Minh tận tình hướng dẫn giúp đỡ em trình thực niên luận Em xin chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Kỹ thuật phân tích - Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì tận tình dạy bảo giúp đỡ năm học vừa qua làm niên luận Dù có nhiều cố gắng, song lực hạn chế nên niên luận em chắn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô bạn để niên luận hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn! Phú Thọ, năm 2022 Sinh viên Nguyễn Hồng Linh Mục lục CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1.Đại cương Mangan 1.1.1 Giới thiệu Mangan [1] .7 1.1.2 Cấu tạo [1] .7 1.1.3 Tính chất vật lý [1] 1.1.4 Tính chất hóa học [1] 1.1.5 Các hợp chất Mangan 1.1.6 Ứng dụng Mangan [3] 12 1.2.Tài nguyên nước ô nhiễm Mn nước 12 1.2.1 Tổng quan tài nguyên nước [4] .12 1.2.2 Vai trò tài nguyên nước [4,16] 13 1.2.3 Ô nhiễm tài nguyên nước[11, 13] 14 1.2.4 Sự ô nhiễm Mangan nước tác hại 17 CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MANGAN TRONG NƯỚC 19 2.1 Phân tích khối lượng [5,18] 19 2.2.Các phương pháp điện hóa 19 2.3.Phương pháp hấp thụ nguyên tử AAS [6,12,23,24,25,26] 21 2.4.Phương pháp trắc quang [8, 9] 25 2.4.1 Cơ sở lí thuyết phương pháp 25 2.4.2 Nguyên tắc [5,10] 25 2.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng [10] 25 CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH MANGAN TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG SỬ DỤNG FORMALDOXIM 28 3.1 Nguyên tắc phương pháp [11] ………………………………………………28 3.2 Nguyên tắc xác định [6]………………………………………………………….28 3.3 Cách xác định nồng độ [10]…………………………………………………… 28 3.4 Tìm hiểu điều kiện khảo sát tối ưu phép đo.……………………………… 30 3.4.1.Tìm hiểu khảo sát chọn bước sóng 30 3.4.2.Tìm hiểu khảo sát ảnh hưởng pH 31 3.4.3.Tìm hiểu khảo sát ảnh hưởng thể tích thuốc thử…………………… 32 3.4.4.Tìm hiểu khảo sát ảnh hưởng thời gian tạo phức.……………………33 3.4.5.Tìm hiểu khảo sát ảnh hưởng ion gây cản [12]……………………….33 3.4.6.Tìm hiểu khảo sát khoảng tuyến tính xây dựng đường chuẩn [1]…… 34 3.4.7.Tìm hiểu khảo sát giới hạn phát LOD giới hạn định lượng LOQ…35 3.4.8.Tìm hiểu khảo sát độ lặp độ thu hồi phương pháp……………… 36 3.4.9 Phương pháp lấy mẫu, xử lý mẫu, dự kiến quy trình phân tích Mn nước phương pháp Fomandoxim [10,17] 36 KẾT LUẬN 38 TÀI LỆU THAM KHẢO 39 DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang Bảng Kết đo độ hấp thụ quang nồng độ khác Bảng Kết đo theo phương pháp thêm chuẩn 30 Bảng Kết khảo sát bước sóng hấp thụ cực đại 31 Bảng Kết khảo sát ảnh hưởng pH 31 Bảng Kết đo phương pháp đường chuẩn xác định Mn 34 DANH MỤC HÌNH VẼ STT Tên hình vẽ Trang Hình Mangan dạng tinh thể Hình Đồ thị phương pháp đường chuẩn 29 Hình Đồ thị phương pháp thêm chuẩn 30 Hình Phổ hấp thụ dung dịch 31 Hình Đồ thị biểu diễn phụ thuộc A giá trị pH 32 Hình Đồ thị biểu diễn mối quan hệ A – Lượng thuốc thử 32 Hình Đồ thị biểu diễn mối quan hệ A – Thời gian đo 33 Hình Đồ thị biểu diễn khoảng nồng độ tuyến tính 34 Hình Đường chuẩn xác định Mn phương pháp trắc quang 35 LỜI NÓI ĐẦU Tài nguyên nước bao gồm tất nguồn nước mà người sử dụng sử dụng vào mục đích khác Nước có vai trị thiết yếu sống cịn người tất lồi sinh vật khác Trái đất Nó sử hoạt động sống Trái đất từ nông nghiệp, công nghiệp, dân dụng, giải trí, mơi trường… Dù chiếm đến 71% diện tích bề mặt Trái đất 3% số nước để người thể sử dụng Tuy vậy, nguồn tài nguyên nước, đặc biệt nước ngày cạn kiệt ô nhiễm dẫn tới nhiều hậu nghiêm trọng ảnh hưởng đến môi trường sống, sức khỏe người Mangan kim loại thường có mặt nước dạng ion hòa tan (Mn 2+) Nếu hàm lượng nhỏ 0,1 mg/lít, mangan có nhiều lợi ích cho sức khỏe người Tuy nhiên hàm lượng mangan cao vượt 0,1 mg/l (theo QCVN 01: 2018/BYT- quy chuẩn quốc gia chất lượng nước sinh hoạt) gây tác động xấu tới quan nội tạng sức khỏe người Do việc xác định, theo dõi kiểm soát hàm lượng Mn nước sinh hoạt quan trọng luôn quan tâm ý Có nhiều phương pháp để xác định hàm lượng Mn nước xây dựng, nghiên cứu phát triển Tuy phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử hữu …, phương pháp lâu đời nhiều trường hợp tỏ phương pháp đơn giản, dễ thực hiện, tiết kiệm chi phí cho độ xác chấp nhận Do đề tài niên luận “Xác định hàm lượng Mangan nước sinh hoạt phương pháp trắc quang” có ý nghĩa, giúp nâng cao kiến thức phương pháp xác định hàm lượng Mn nước đặc biệt phương pháp trắc quang, đồng thời thấy tầm quan trọng tài nguyên nước, nâng cao nhận thức vấn đề ô nhiễm nguồn nước vấn đề bảo vệ nguồn nước môi trường sống xung quanh CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Đại cương Mangan 1.1.1 Giới thiệu Mangan [1] Trong thiên nhiên Mn nguyên tố tương đối phổ biến, đứng hàng thứ 12 mức độ phổ biến nguyên tố Mangan không tồn trạng thái tự mà tồn chủ yếu khống vật Khống vật Mn hausmanit (Mn3O4) chứa khoảng 72% Mn, pirolusit (MnO2) chứa khoảng 63% Mn, braunit (Mn 2O3) manganit MnO2.Mn(OH)2 Nước ta có mỏ pirolusit lẫn hemantit Yên Cư Thanh Tứ (Nghệ An), mỏ pirolusit lẫn hêmantit Tốc Tác Bản Khn (Cao Bằng) Hình 1: Mangan dạng tinh thể Mangan kim loại chiếm khoảng 1000 ppm (0,1%) vỏ Trái Đất Đất chứa 7– 9000 ppm mangan với hàm lượng trung bình 440 ppm Nước biển chứa 10 ppm mangan khí 0,01 µg/m3 1.1.2 Cấu tạo [1] Các ion mangan (II) có chức làm cofactor trong số enzyme sinh vật bậc cao, có vai trị quan trọng giải độc gốc peroxide tự Nguyên tố cần thiết dạng vết sinh vật sống Khi hít phải Với lượng lớn hơn, mangan gây hội chứng nhiễm độc ở động vật, gây tổn thương thần kinh mà phục hồi Cấu tạo Mangan tên nguyên tố hóa học bảng tuần hồn ngun tố có ký hiệu Mn số nguyên tử 25 - Kí hiệu: Mn - Cấu hình electron: [Ar] 3d54s2 - Số hiệu nguyên tử: 25 - Khối lượng nguyên tử: 55 g/mol - Vị trí bảng tuần hồn + Ơ: 25 + Nhóm: VIIB + Chu kì: - Đồng vị: 52Mn, 53Mn, 54Mn, 55Mn Trong gồm đồng vị bền 55Mn (≈100%) - Độ âm điện: 1,55 1.1.3 Tính chất vật lý [1] - Mangan kim loại màu trắng xám, giống sắt Nó kim loại cứng giịn, khó nóng chảy, lại bị ơxi hóa dễ dàng Mangan kim loại có từ tính sau qua xử lý đặc biệt - Mangan có khối lượng riêng 7,44 g/cm 3, nhiệt độ nóng chảy 12450C sơi 20800C, nhiệt độ thăng hoa 280 kJ/mol, độ dẫn điện 1.1.4 Tính chất hóa học [1] - Trạng thái ơxi hóa phổ biến +2, +3, +4, +6 +7 Trạng thái ôxy hóa ổn định mangan +2 - Mangan có tính khử mạnh a Tác dụng với phi kim - Tác dụng trực tiếp với nhiều phi kim Mn (bột) + O2→ MnO2 (tự bốc cháy) Mn + Cl2 → MnCl2 b Tác dụng với axit - Tác dụng với HCl H2SO4 loãng: Mn (bột) + 2HCl (loãng) → MnCl2 + H2 - Tác dụng với HNO3 và H2SO4 đặc: Mn + 2H2SO4 (đặc) → MnSO4 + SO2 + 2H2O 3Mn + 8HNO3 (lỗng, nóng) → 3Mn(NO3)2 + 2NO + 4H2O c Tác dụng với nước Mn (bột) + 2H2O (hơi) → Mn(OH)2 + H2 1.1.5 Các hợp chất Mangan 1.1.5.1 Hợp chất Mn (II) [2] Đa số hợp chất Mn(II) dễ tan nước, tan MnO, MnS, MnF 2, Mn(OH)2, MnCO3 Mn3(PO4)2 Khi tan nước muối Mn(II) phân li tạo phức aquơ kiểu [Mn(OH2)6]2+ làm cho dung dịch có màu hồng Khi tác dụng với chất oxi hóa hợp chất Mn(II) thể tính khử Trong mơi trường kiềm Mn(OH)2 bị O2 khơng khí oxi hóa: 6Mn(OH)2 + O2 → 2Mn2MnO4 + 6H2O (Đây phản ứng dùng để định lượng oxi hòa tan nước) Trong mơi trường kiềm mạnh, Mn2+ bị oxi hóa thành MnO42- : 3MnSO4 + 2KClO3 + 12KOH → 3K2MnO4 + 2KCl + 3K2SO4 + 6H2O Trong môi trường axit chất oxi hóa mạnh PbO2 oxi hóa Mn2+ thành MnO4- : 2MnSO4 + 5PbO2 + 6HNO3 → 2HMnO4 + 3Pb(NO3)2 + 2PbSO4 + 2H2O 1.1.5.2 Hợp chất Mn (III) [2] Mn(III) oxit Mn2O3 tồn tự nhiên dạng khoáng vật braunit Mn(III) hiđroxit kết tủa từ dung dịch nước khơng có thành phần ứng Mn(OH)3 mà hiđrat Mn2O3.xH2O Ở 1000C hiđrat nước tạo thành mono hiđrat Mn2O3.H2O thường biểu diễn MnOOH tồn tự nhiên dạng khoáng vật Manganit Những muối Mn(III) đơn giản tương đối thông dụng là: MnF3, Mn2(SO4)3, Mn(CH3COO)3 Trong dung dịch Mn3+ dễ bị phân hủy theo phản ứng: 2Mn3+ + 2H2O → MnO2 + Mn2+ + 4H+ Tuy nhiên Mn3+ tồn bền trạng thái phức chất Ví dụ M3[Mn(CN)6] M Na+, K+, NH4+ 1.1.5.3 Hợp chất Mn (IV) [2] Đối với Mn(IV) hợp chất bền MnO2 Mn(OH)4, muối Mn(IV) khơng có nhiều cation Mn4+ bị thủy phân mạnh dung dịch nước tạo thành MnO2 MnO2, Mn(OH)4 hợp chất vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử, khơng tan nước Khi tác dụng với chất khử chúng đóng vai trị chất oxi hóa Ví dụ: MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O Khi tác dụng với chất oxi hóa chúng đóng vai trị chất khử, sản phẩm hợp 10 ... góp thầy cô bạn để niên luận hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn! Phú Thọ, năm 2022 Sinh viên Nguyễn Hồng Linh Mục lục CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1.Đại cương Mangan 1.1.1 Giới thiệu Mangan...LỜI CẢM ƠN Lời bài niên luận em xin chân thành cảm ơn cô giáo ThS Nguyễn Thị Minh tận tình hướng dẫn giúp đỡ em trình thực niên luận Em xin chân thành cảm ơn thầy... Mn3(PO4)2 Khi tan nước muối Mn(II) phân li tạo phức aquơ kiểu [Mn(OH2)6]2+ làm cho dung dịch có màu hồng Khi tác dụng với chất oxi hóa hợp chất Mn(II) thể tính khử Trong mơi trường kiềm Mn(OH)2 bị