LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Phương Thảo, người đã hướng dẫn, truyền đạt những kinh nghiệm quý báu và tận tình giúp đỡ em hoàn thành luận văn này Xin chân thành cảm ơn sự giúp[.]
LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Phương Thảo, người hướng dẫn, truyền đạt kinh nghiệm quý báu tận tình giúp đỡ em hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, động viên bảo nhiệt tình anh chị trước tất bạn bè Mặc dù cố gắng nỗ lực mình, song chắn luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận thơng cảm bảo tận tình từ quý thầy cô bạn MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Vài nét phân bố flo tự nhiên 1.2 Độc tính florua 1.3 Tính chất ion florua 1.3.1 Axit flohidric muối florua 1.3.2 Khả tạo phức ion F- 1.4 Các phương pháp phân tích florua mơi trường nước 10 1.4.1 Phương pháp phân tích trắc quang 10 1.4.2 Phương pháp điện dùng điện cực chọn lọc ion 10 1.4.3 Phương pháp chuẩn độ complexon (Xác định florua PbCl2) 11 1.4.4 Phương pháp xác định vi lượng flo 12 1.5 Cơ sở lý thuyết phương pháp phân tích so màu xác định nhanh florua nước 14 1.5.1 Sự tạo phức ion kim loại với thuốc thử hữu phân hủy F 14 1.5.2 Một số thuốc thử hữu tạo phức màu với Zirconi ứng dụng phân tích florua 16 1.6 Phương pháp thống kê xử lý số liệu thực nghiệm 19 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 21 2.1 Hóa chất dụng cụ 21 2.1.1 Hóa chất 21 2.1.2 Dụng cụ 22 2.2 Nội dung phương pháp thực nghiệm 23 2.2.1 Nội dung 23 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu 23 2.2.2.1 Phương pháp SPADNS 24 a Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ thuốc thử 24 b Khảo sát ảnh hưởng thể tích dung dịch florua 24 c Khảo sát ảnh hưởng thời gian tới thay đổi màu 25 2.2.2.2 Phương pháp Xylenol da cam 25 a Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ thuốc thử 25 b Khảo sát ảnh hưởng thể tích dung dịch florua 25 2.2.2.3 Phương pháp Alizarin đỏ S 26 a Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ thuốc thử thể tích dung dịch florua 26 b Khảo sát ảnh hưởng thay đổi màu theo thời gian 26 c Khảo sát ảnh hưởng ion cạnh tranh tới phương pháp 26 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28 3.1 Phương pháp SPADNS 28 3.1.1 Ảnh hưởng thay đổi tỷ lệ thuốc thử phương pháp SPADNS 28 3.1.2 Ảnh hưởng thay đổi thể tích dung dịch florua phương pháp SPADNS 29 3.1.3 Ảnh hưởng thời gian tới thay đổi màu phương pháp SPADNS 31 3.1.4 Đánh giá sai số phương pháp 32 3.2 Phương pháp xylenol da cam 32 3.2.1 Ảnh hưởng tỷ lệ thuốc thử phương pháp xylenol da cam 32 3.2.2 Ảnh hưởng thể tích dung dịch florua phương pháp xylenol da cam 33 3.2.3 Ảnh hưởng thời gian tới thay đổi màu phương pháp xylenol da cam 35 3.2.4 Đánh giá sai số phương pháp 36 3.3 Phương pháp alizarin đỏ S 37 3.3.1 Khảo sát tỷ lệ thuốc thử thể tích dung dịch florua phương pháp alizarin đỏ S 37 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian phương pháp alizarin đỏ S 40 3.3.3 Đánh giá sai số phương pháp 42 3.3.4 Ảnh hưởng ion lạ 43 3.4 Xây dựng thử nghiệm phân tích nhanh florua nước 44 a Thành phần phân tích nhanh florua nước 44 b Qui trình phân tích 45 c Giới hạn nồng độ nhận biết yếu tố ảnh hưởng 45 KẾT LUẬN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ thuốc thử phương pháp SPADNS 24 Bảng 2.2: Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ thuốc thử thể tích dung dịch florua phương pháp alizarin đỏ S 26 Bảng 3.1: Mật độ quang thay đổi tỷ lệ thuốc thử phương pháp SPADNS 28 Bảng 3.2: Mật độ quang thay đổi thể tích dung dịch florua phương pháp SPADNS 30 Bảng 3.3: Mật độ quang theo thời gian phương pháp SPADNS 31 Bảng 3.4: Thông số thống kê phương pháp SADNS 32 Bảng 3.5: Mật độ quang thay đổi tỷ lệ thuốc thử phương pháp xylenol da cam 33 Bảng 3.6: Mật độ quang thay đổi thể tích dung dịch florua phương pháp xylenol da cam 34 Bảng 3.7: Mật độ quang theo thời gian phương pháp xylenol da cam 36 Bảng 3.8: Thông số thống kê phương pháp Xylenol da cam 37 Bảng 3.9: Mật độ quang thay đổi tỷ lệ thuốc thử thể tích dung dịch florua phương pháp alizarin đỏ S 38 Bảng 3.10: Mật độ quang theo thời gian quang phương pháp alizarin đỏ S 41 Bảng 3.11: Thông số thống kê phương pháp alizarin đỏ S 42 Bảng 3.12: Ảnh hưởng ion đến mật độ quang phương pháp alizarin đỏ S 43 DANH MỤC HÌNH Hình 3.1: Ảnh hưởng tỷ lệ thuốc thử phương pháp SPADNS 29 Hình 3.2: Ảnh hưởng thể tích dung dịch florua phương pháp SPADNS 30 Hình 3.3: Sự thay đổi màu sắc nồng độ florua khác với tỷ lệ mẫu+ thuốc thử 10+1+1 .31 Hình 3.4: Ảnh hưởng thay đổi tỷ lệ thuốc thử phương pháp xylenol da cam 33 Hình 3.5: Ảnh hưởng thể tích dung dịch florua phương pháp xylenol da cam .34 Hình 3.6: Sự thay đổi màu sắc nồng độ florua khác phương pháp xylenol da cam với tỷ lệ mẫu thuốc thử 10+ 1+ 35 Hình 3.7: Ảnh hưởng thời gian tới phương pháp xylenol da cam 36 Hình 3.8: Ảnh hưởng tỷ lệ thuốc thử thể tích dung dịch florua tới mật độ quang phương pháp alizarin đỏ S 38 Hình 3.9: Sự thay đổi màu sắc nồng độ florua khác phương pháp alizarin đỏ S tỷ lệ mẫu+ thuốc thử 10+ 0,5+ 39 Hình 3.10: Sự thay đổi màu sắc nồng độ florua khác phương pháp alizarin đỏ S tỷ lệ mẫu + thuốc thử 20+ 1+ 39 Hình 3.11: Sự thay đổi màu sắc nồng độ florua khác phương pháp alizarin đỏ S tỷ lệ mẫu + thuốc thử 10+ 0,5+ 0,5 39 Hình 3.12: Sự phụ thuộc mật độ quang vào thời gian phương pháp alizarin đỏ S 41 Hình 3.13 Sự thay đổi màu sắc sau phút phương pháp alizarin đỏ S 41 Hình 3.14 Ảnh hưởng ion đến mật độ quang phương pháp alizarin đỏ S 43 Hình 3.15: Bảng màu xác định florua phương pháp alizarin đỏ S 45 MỞ ĐẦU Thông thường, mặt đất, lịng đất nước chứa flo Trung bình nước biển nguyên tố flo chiếm khoảng 0,0001 % khối lượng Flo xâm nhập vào thể người qua đường nước uống, thức ăn khơng khí, đáp ứng nhu cầu phát triển bình thường người Thiếu hụt dư thừa flo gây bệnh lý xương Nếu flo thâm nhập vào thể người mức cho phép gây bệnh "ngộ độc flo", chủ yếu biểu hiện: ngả màu vàng, ròn, dễ gãy dễ rụng; đau buốt lưng, đùi, khớp xương khó cử động, dễ bị dị hình, gây chứng rối loạn trao đổi chất Thông thường, ngày người cần 1÷1,5 mg F, 2/3 có nước uống, 1/3 có loại thực phẩm khác Nếu hàm lượng flo nước uống nhỏ 0,5 mg/l tỷ lệ trẻ mắc bệnh cao, lớn mg/l tỷ lệ trẻ em mắc bệnh khớp cao Khi phát nguồn nước khu vực nhiễm độc flo, việc xác định nhanh hàm lượng flo cần thiết Hiện để phân tích florua mơi trường nước, thường phải mang mẫu phịng thí nghiệm phân tích, phương pháp địi hỏi máy móc kỹ thuật cao Chưa có phương pháp xác định nhanh florua nước trường, việc nghiên cứu chế tạo phân tích nhanh florua nước theo chúng tơi cần thiết hữu ích Đây mục đích đề tài Yêu cầu phương pháp: đơn giản, dễ thực hiện, không cần chuyên gia, thời gian ngắn, Vì vậy, chúng tơi nghiên cứu đề tài "Nghiên cứu chế tạo thử nghiệm phân tích nhanh Florua nước" Chúng hy vọng đề tài nghiên cứu phát triển ứng dụng xác định hàm lượng florua nước thải nhà máy nước sinh hoạt số địa phương CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Vài nét phân bố flo tự nhiên Flo nguyên tố tương đối phổ biến, trữ lượng vỏ Quả đất vào khoảng 0,02% tổng số nguyên tử Phần lớn flo tập trung vào hai khống vật florit (CaF2) Criolit (Na3[AlF6]) Trong thể người flo chủ yếu xương men Flo ngun tố có tính chất hóa học linh hoạt, thường có mặt khắp nơi tự nhiên hình thức hợp chất hóa học Trong nước thiên nhiên, hàm lượng flo thường nằm khoảng 0,01 ÷ 0,3 mg/l có lên tới 9,7 mg/l Hàm lượng flo trung bình nước uống 0,25 mg/l Các nguồn gây ô nhiễm florua: - Từ hoạt động tự nhiên: Sự phong hóa đá khống vật chứa flo floapatit [Ca10 F2( PO4)6], Criolit (Na3[AlF6]), Florit (CaF2) giải phóng flo vào nước ngầm sông suối làm tăng dần hàm lượng flo nước Khí florua phát từ hoạt động núi lửa - Từ hoạt động nhân tạo: + Hoạt động sản xuất nông nghiệp: việc sử dụng dư thừa lượng phân bón hóa chất bảo vệ thực vật + Xử lý chất thải rắn có chứa flo phương pháp tiêu hủy phát thải khí có chứa flo theo nước mưa xuống ao, hồ, sông, suối, kênh rạch + Hoạt động sản xuất công nghiệp: nước thải nhà máy xí nghiệp sản xuất phân bón, sản xuất axit photphoric, sản xuất thủy tinh, gốm sứ, xi măng Flo thường có vật liệu thơ cho q trính sản xuất Chẳng hạn, sản xuất phân photphat axit hóa quặng apatit với axit sunfuric giải phóng hiđro florua theo phương trình sau ví dụ minh họa: 3[Ca3(PO4)2 ]CaF2 + 7H2SO4 = 3[Ca(H2PO4)2 ] + 7CaSO4 + 2HF [1] 1.2 Độc tính florua Florua có ảnh hưởng bệnh lý lên thực vật động vật Thực vật: chất gây nguồn bệnh, florua gây phá hủy diện rộng mùa màng Nó chủ yếu tập trung thực vật dạng khí (HF) qua khí khổng lá, hòa tan vào pha nước lỗ cận khí khổng vận chuyển dạng ion theo dịng nước đến đỉnh mép Một số vào tế bào tích tụ bên bào quan tế bào Các ảnh hưởng florua đến thực vật phức tạp liên quan đến nhiều phản ứng sinh hóa Các triệu chứng thương tổn chung gây vàng đỉnh, mép gây cháy Nó làm giảm sinh trưởng phát triển thực vật nảy mầm hạt Một số biểu sớm ảnh hưởng phá hủy thực vật florua clorophin, điều liên quan đến phá hủy lục lạp, ức chế quang tổng hợp Florua có ảnh hưởng trực tiếp tới enzim liên quan đến glico phân, hô hấp trao đổi chất lipit tổng hợp protein (photpho glucomutaza, piruvat kinaza, sucxinic dehidrogenaza, pirophotphataza, ATPaza ti thể) Tất ảnh hưởng dẫn đến thất thu mùa màng Động vật: Mặc dù florua có tính độc tính cấp vừa phải động vật không xem mối đe dọa động vật hoang dã, đóng vai trị đe dọa quan trọng người gia súc điều kiện Các florua nguyên nhân gây phá hủy nhiễm sắc thể đột biến tế bào động thực vật, dẫn đến ảnh hưởng gây ung thư mạnh, vậy, vấn đề nghiêm trọng liên quan với nhiễm florua cịn tranh cãi, nói chung ảnh hưởng rối loạn xương Sự ô nhiễm khơng khí có chứa florua có khả gây phá hủy rộng lớn vật nuôi nước công nghiệp phát triển so với chất ô nhiễm khác Các triệu chứng thấy rõ là: Sự vơi hóa khác thường xương răng; dạng cứng nhắc, thân mảnh, lông xù; giảm cho sữa, giảm cân Con người: Bệnh nhiễm flo nghề nghiệp chuẩn đoán cơng nhân làm việc xí nghiệp, đặc biệt xí nghiệp luyện nhơm sản xuất phân bón photphat, mức nhiễm flo thường đạt tới 2.000 mg/kg Hàm lượng flo cao gây ngộ độc người Nồng độ flo nước uống nhỏ 0,5 mg/l gây nên thay đổi bệnh lý men Liều lượng gây tử vong cho người 0,5 g/kg thể trọng Tuy nhiên, có tài liệu cho liều lượng tử vong cho người 2,5 g/kg thể trọng Florua chủ yếu tích lũy khớp cổ, đầu gối, xương chậu xương vai, gây khó khăn di chuyển Các triệu chứng xương nhiễm flo tương tự cột sống dính khớp viêm khớp, xương sống bị dính lại với cuối nạn nhân bị tê liệt Nó chí dẫn đến ung thư cuối cột sống lớn, khớp lớn, bắp hệ thần kinh bị tổn hại như: thối hóa sợi cơ, nồng độ hemoglobin thấp, dị dạng hồng cầu, nhức đầu, phát ban da, thần kinh căng thẳng, trầm cảm, vấn đề tiêu hóa đường tiếp liệu, ngứa ran ngón tay ngón chân, giảm khả miễn dịch, xảy thai, phá hủy enzym [2] Hàm lượng florua cao 1,5 mg/l gây độc cho cá Nồng độ giới hạn cho phép (mg/l) [3]: Nước uống: 1,0 ÷ 1,5 tùy theo tiêu chuẩn nước Nước uống dùng chăn ni: 0,7÷1,2 ... chúng tơi nghiên cứu đề tài "Nghiên cứu chế tạo thử nghiệm phân tích nhanh Florua nước" Chúng tơi hy vọng đề tài nghiên cứu phát triển ứng dụng xác định hàm lượng florua nước thải nhà máy nước sinh... hưởng ion lạ 43 3.4 Xây dựng thử nghiệm phân tích nhanh florua nước 44 a Thành phần phân tích nhanh florua nước 44 b Qui trình phân tích 45 c Giới hạn nồng độ... pháp địi hỏi máy móc kỹ thuật cao Chưa có phương pháp xác định nhanh florua nước trường, việc nghiên cứu chế tạo phân tích nhanh florua nước theo chúng tơi cần thiết hữu ích Đây mục đích đề tài Yêu