MỞ ĐẦU ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HOC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ ANH PHÂN TÍCH LƯỢNG NHỎ CÁC NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM TRONG LỚP MẠ HỢP KIM Ni Zn LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội 2009 ĐẠI HỌC QUỐC[.]
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HOC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ ANH PHÂN TÍCH LƯỢNG NHỎ CÁC NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM TRONG LỚP MẠ HỢP KIM Ni- Zn LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2009 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HOC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ ANH PHÂN TÍCH LƯỢNG NHỎ CÁC NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM TRONG LỚP MẠ HỢP KIM Ni- Zn LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chun Ngành: Hóa Phân tích Mã số: 60.44.29 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS Nguyễn Văn Ri Hà Nội – 2009 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Ri giao đề tài tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành luận văn Em xin cảm ơn thầy cô giáo môn hóa phân tích tạo điều kiện giúp đỡ em thời gian qua Tôi xin cảm ơn anh chị, bạn phịng thí nghiệm bạn đồng nghiệp động viên giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt luận văn Tơi xin cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Cao đẳng Công nghiệp Hóa chất Lâm Thao - Phú Thọ, bạn đồng nghiệp tạo điều kiện cho học tập hồn thành tốt luận văn Tơi xin cảm ơn giúp đỡ động viên gia đình giúp tơi hồn thành tốt luận văn Hà nội, ngày 25 tháng 11 năm2009 Học viên Nguyễn Thị Anh Mục lục Nội dung Trang MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu lớp mạ hợp kim có nguyên tố đất bảo vệ bề mặt kim loại 1.1.1 Nghiên cứu nước 1.1.2 Nghiên cứu nước 1.2 Giới thiệu nguyên tố đất (NTĐH) 1.2.1 Giới thiệu chung NTĐH 1.2.2 Các hợp chất đất 1.3 Các phương pháp xác định NTĐH 11 1.3.1 Các phương pháp hoá học 11 1.3.2 Phương pháp vật lý 13 1.3.3 Các phương pháp phân tích cơng cụ 13 1.3.4 Các phương pháp phân tích định lượng 15 1.4 Các phương pháp xác định hàm lượng Ni2+, Zn2+ 15 1.4.1 Xác định hàm lượng Ni2+ phương pháp F-AAS 15 1.4.2 Xác định hàm lượng Zn2+ phương pháp chuẩn độ 16 1.5 Phương pháp đánh giá khả chống ăn mòn lớp mạ 16 1.5.1 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét ( SEM) 16 1.5.2 Phương pháp nhỏ giọt 16 1.5.3 Phương pháp ngâm dung dịch muối ăn 17 1.5.4 Phương pháp điện hóa 17 CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 2.1 Đối tượng, nội dung nghiên cứu 19 2.1.1 Đối tượng 19 2.1.2 Nội dung 19 2.2 Phương pháp nghiên cứu 19 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 20 3.1 Thiết bị hóa chất 20 3.1.1 Thiết bị 20 3.1.2 Hóa chất 20 3.2 Khảo sát phổ hấp thụ phân tử phức Ce 3+-arsenazo III 22 phương pháp trắc quang UV-VIS 3.3 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến phép đo 22 3.3.1 Ảnh hưởng pH môi trường đêm tới A 22 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian tới độ bền phức 23 3.3.3 Ảnh hưởng thuốc thử dư tới A 24 3.3.4 Ảnh hưởng ion kim loại 25 3.3.5 Loại trừ yếu tố ảnh hưởng 29 3.4 Xây dựng phương trình đường chuẩn xác định Ce3+ 31 3.4.1 Xây dựng phương trình đường chuẩn 31 3.4.2 Kiểm tra sai số hệ thống đường chuẩn 32 3.4.3 Giới hạn phát (LOD) 33 3.4.4 Giới hạn định lượng (LOQ) 34 3.5 Chế tạo lớp mạ làm mẫu nghiên cứu 34 3.5.1 Xử lý bề mặt mẫu nghiên cứu 34 3.5.2 Chế tạo lớp mạ 34 3.5.3 Đánh giá khả chống ăn mòn vật liêu sau mạ 39 3.6 Xác định nguyên tố có thành phần lớp mạ 42 3.6.1 Xử lý mẫu 42 3.6.2 Xác định hàm lượng Ce3+ lớp mạ phương pháp trắc 42 quang 3.6.3 Xác định Ni2+ lớp mạ phương pháp F-AAS 45 3.6.4 Xác định Zn2+ lớp mạ phương pháp chuẩn độ 47 complecxon KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT NTĐH: Nguyên tố đất TEA: Triethanolamine EPA: Là tác nhân làm bóng chính, lựa chọn từ sản phẩm phản ứng amin dẫn epinhalohydrin SEM: Scanning electron microcope xuất nhóm metyl chúng với DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ A- Bảng biểu Bảng 1.1 Các nhóm NTĐH Bảng 1.2: Logarit số bền NTĐH với EDTA phức 1:1 Bảng 3.1 : Ảnh hưởng pH đến độ hấp thụ quang A Bảng 3.2 : Ảnh hưởng thuốc thử dư Bảng 3.3 : Ảnh hưởng Fe2+ tới A Bảng 3.4 : Ảnh hưởng Fe3+ tới A Bảng 3.5 : Ảnh hưởng Ni2+ tới A Bảng 3.6 : Ảnh hưởng Zn2+ tới A Bảng 3.7: Ảnh hưởng nồng độ H+ tới khả tách Fe3+ khỏi Ce3+ Bảng 3.8: Hiệu suất thu hồi Ce3+ Bảng 3.9: Xác định giá trị A đường chuẩn Ce3+ Bảng 3.10 : Thành phần dung dịch mạ chế độ mạ Bảng 3.11: Kết so sánh đặc tính hai loại lớp mạ đánh giá phương pháp nhỏ giọt Bảng 3.12: Kết qủa so sánh đặc tính lớp mạ ngâm dung dịch muối ăn Bảng 3.13: Kết đo đường cong phân cực Bảng 3.14: Độ hấp thụ quang Ce3+ mẫu theo phương pháp thêm chuẩn Bảng 3.15: Kết xác định hàm lượng Ce3+ mẫu mạ Bảng 3.16: Kết qủa đo phổ dãy chuẩn Ni2+ Bảng 3.17: Kết đo phổ AAS Ni2+ lớp mạ Bảng 3.18: Xác định hàm lượng Zn2+ lớp mạ phương pháp chuẩn độ complecxon B- Hình vẽ Hình 1.1: Hình miêu tả phương pháp ngoại suy Tafel Hình 3.1: Phổ UV- VIS phức Ce- Asenazo III Hình 3.2 : Đồ thị biểu diễn phụ thuộc A vào pH Hình 3.3: Độ bền phức theo thời gian Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng thuốc thử dư đến A Ce3+ Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng Fe3+ tới A Ce3+ Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng Zn2+ tới A Ce3+ Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng nồng độ H + tới khả tách Fe3+ khỏi Ce3+ Hình 3.8: Đường chuẩn xác định Ce3+ Hình 3.9: Ảnh hưởng nồng độ tác nhân tạo phức kết hợp với axit citric dung dịch mạ lên tỉ lệ Ni lên lớp mạ Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn đường cong dịng - dung dịch mạ hợp kim có phụ gia (1-1’) dung dịch chưa có phụ gia (2-2’) Hình 3.11: Cấu trúc lớp mạ có Ce-Zn-Ni Hình 3.12: Cấu trúc lớp mạ có Zn-Ni Hình 3.13: Đường cong phân cực lg i = f(E) Hình 3.14: Đồ thị thêm chuẩn mẫu Hình 3.15: Đồ thị thêm chuẩn mẫu Hình 3.16: Đồ thị thêm chuẩn mẫu Hình 3.17: Đường chuẩn Ni2+ MỞ ĐẦU Ngày nay, vật liệu kim loại chiếm vị trí quan trọng ngành cơng nghiệp kinh tế quốc dân Do có hoạt tính cao nên chúng ln bị mơi trường tác động làm phá hủy dần từ vào Theo ước tính ăn mịn kim loại hàng năm giới làm thiệt hại khoảng 5% kinh tế Ở nước ta, mơi trường khí hậu nhiệt đới nóng ẩm điều kiện lý tưởng cho ăn mòn kim loại, tỷ lệ vật liệu kim loại sử dụng cịn cao thiệt hại ăn mịn chắn lớn Như biết, sắt hợp kim vật liệu quan trọng lĩnh vực công nghiệp, kinh tế đời sống thường nhật Trong thép cacbon xem vật liệu quan trọng thông dụng Do có tính chất lý, hóa ưu việt nên thép cacbon dùng khắp nơi vật liệu kim loại có sản lượng lớn giới Tuy nhiên, vật liệu bền, dễ bị ăn mịn mơi trường nên sử dụng phải có biện pháp bảo vệ chống ăn mịn thích hợp Trong trường hợp thường có hai cách bảo vệ sắt: Tạo hợp kim sắt có đặc tính chống ăn mịn cao tạo lớp phủ, mạ bảo vệ ngăn cách tiếp xúc vật liệu với môi trường, ngăn cách lớp sơn bề mặt hay dùng lớp phủ photphat hóa bề mặt kỹ thuật sử dụng phổ biến giới phương pháp mạ hợp kim Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu lớp mạ hợp kim nhằm tạo lớp mạ bền vững nâng cao khả chống ăn mòn nghiên cứu tập trung vào chất phụ gia có thành phần lớp mạ Một số chất phụ gia nghiên cứu hợp chất đất Chúng có khả bảo vệ vật liệu, chống ăn mòn môi trường khác nhiệt độ cao (môi trường oxi hóa hay sunfit hóa muối nóng chảy) nhiệt độ thấp (các dung dịch có chứa clorua hay nước biển) Ngồi người ta sử dụng nguyên tố đất làm chất ức chế gỉ, không độc chất ức chế cromat nói chung Như việc nghiên cứu sử dụng nguyên tố đất công nghiệp phong phú, nhiều lĩnh vực, có lĩnh vực công nghệ mạ điện Việc xác định thành phần hóa học lớp mạ, tìm tỷ lệ phụ gia đất hợp lí để nâng cao chất lượng bề mặt khả chống ăn mòn lớp mạ đòi hỏi trình nghiên cứu thực nghiệm chế tạo lớp mạ, phục vụ sản xuất tương lai Vì chúng tơi chọn đề tài : “Phân tích lượng nhỏ nguyên tố đất lớp mạ hợp kim Ni – Zn” cho luận văn Với nhiệm vụ chủ yếu sau: Tìm điều kiện tối ưu để xác định thành phần nguyên tố đất (Ce3+) có lớp mạ hợp kim Ni- Zn phương pháp UV-VIS Ngoài việc xác định nguyên tố Ce3+ chất phụ gia có lớp mạ, xác định thêm Ni 2+ (bằng phương pháp F-AAS) Zn 2+ (bằng phương pháp chuẩn độ complecxon) thành phần lớp mạ Trong luận văn chúng tơi trình bày tóm tắt trình chế tạo lớp mạ khả chống ăn mịn lớp mạ có chất phụ gia Ce3+ ...ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HOC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ ANH PHÂN TÍCH LƯỢNG NHỎ CÁC NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM TRONG LỚP MẠ HỢP KIM Ni- Zn LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên Ngành: Hóa Phân tích. .. : ? ?Phân tích lượng nhỏ nguyên tố đất lớp mạ hợp kim Ni – Zn? ?? cho luận văn Với nhiệm vụ chủ yếu sau: Tìm điều kiện tối ưu để xác định thành phần nguyên tố đất (Ce3+) có lớp mạ hợp kim Ni- Zn phương... người ta cịn đưa vào lớp mạ lượng nhỏ nguyên tố Co, Ni nguyên tố đất nhằm nâng cao tính chất lớp mạ Việc đưa nguyên tố đất vào lớp mạ số phịng thí nghiệm giới tiến hành phòng đất Pháp- Rhone-Poulenc