Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Nghiên cứu xác định một số kim loại bằng phương pháp von-ampe hoà tan hấp phụ dùng điện cực màng Bismut

ĐẠI HỌC HUẾ TRUONG DAI HQC SU’ PHAM ae PHAM TH] THU HIEN NGHIÊN CỨU XÁC DINH MOT SO KIM LOAI BANG PHUONG PHAP VON-AMPE HOA TAN HAP PHU DUNG DIEN CUC MANG BISMUT LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA PHÂN TÍCH THUA THIEN HUE, NAM 2018 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ae — PHAM THI THU HIEN NGHIEN CUU XAC DINH MOT SO KIM LOAI BANG PHUONG PHAP VON-AMPE HOA TAN HAP PHU DUNG DIEN CUC MANG BISMUT CHUYEN NGANH: HOA PHAN TICH MA SO: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA PHÂN TÍCH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Nguyễn Văn Hợp THUA THIEN HUE, NAM 2018 LỜI CAM ĐOAN riêng Các số liệu Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thực chưa kết nghiên cứu ghi luận văn trung cơng bồ bắt kỳ cơng trình khác Phạm Thị Thu Hiền Để hồn thành luận văn này, tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy PGS TS Nguyễn Văn Hợp tận tình, hướng dẫn chu tơi hồn thành đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo tận tình hướng dẫn, giảng dạy suốt trình học tập, nghiên cứu rèn luyện Khoa Hóa, trường Đại học Sư phạm Huế trường Đại học Khoa học Huế Cuối xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè ln ủng hộ động viên tinh thần đề tơi hồn thành tốt luận van Mặc dù có nhiều cố gắng đề thực đề tài cách tốt nhất, thân hạn chế kiến thức kinh nghiệm nên khơng thể tránh khỏi sai sót Rất mong góp ý q Thầy, Cơ giáo quan tâm đến đề tài để luận văn hồn chỉnh “Tơi xin chân thành cảm ơn! Huế, ngày 31 tháng 08 năm 2018 Cao học viên thực MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA § LỜI CAM ĐOAN § LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC 10 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIỆT TÁT 12 DANH MỤC CÁC BẢNG 12 DANH MỤC CÁC ĐƠ THỊ, HÌNH VÌ 13, MO DAU VON- CHUONG TONG QUAN TAI LIEU 25 1.1 GIỚI THIỆU VỀ Pb, Cả VÀ Zn wo 29 1.1.1 Nguồn phát sinh dạng tồn nước tự nhiên 29 29 1.1.2 Độc tính Pb, Cd Zn 29 30 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH LƯỢNG VỆT Pb, Cả VÀ Zn hòa tan 1.2.1 Phương pháp quang phổ hắp thụ nguyên tử 1.2.2 Phương pháp von-ampe hỏa tan khoảng 13 TÔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG PHƯƠNG PHAP AMPE HÒA TAN XÁC ĐỊNH LƯỢNG VÉT Pb, Cả VÀ Zn CHUONG NOL DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 NỘI DỰNG NGHIÊN CỨU 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CUU 2.2.1 Chuẩn bị điện cực làm việc BiFE in situ 2.2.2 Tiến trình thí nghiệm theo phương pháp AdSV 2.2.3 Phương pháp khảo sát ảnh hưởng yếu tố đến tín hiệu Pb, Cả va Zn 2.2.4 Phương pháp đánh giá giới hạn phát hiện, độ lặp lại, độ nhạy, tuyế tính độ phương pháp SạW-AdSV 2.2.5 Phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm 2.2.6 Thiết bị, dụng cụ hóa chất 33 CHƯƠNG KẾT QUÁ VÀ THẢO LUẬN 3.1 KHAO SAT ANH HUONG CUA CAC YEU TO DEN TIN HIỆU HÒA TAN CỦA CÁC KIM LOẠI 36 3.1.1 Ảnh hưởng nồng độ Bỉ” 36 3.1.2 Ảnh hướcnủagpH 38 3.1.3 Ảnh hưởng nồng độ oxine (tác nhân tạo phức) 39 3.1.4 Ảnh hưởng thé điện phân làm giàu va thời gian điện phân làm giàu 40 3.1.5 Ảnh hưởng hấp phụ làm giàu thời gian hấp phụ làm giảu 43 3.1.6 Ảnh hưởng tốc độ quay điện cực 46 3.1.7 Ảnh hưởng tần số sóng vng (f) 47 3.1.8 Ảnh hưởng chất cản trở 48 3.2 DANH GIA DO TIN CAY CUA PHUONG PHAP sI 3.2.1 Độ lặp lại 51 3.2.2 Giới hạn phát hiện, độ nhay va khoảng tuyến tính 52 3.3 SO SANH PHUONG PHAP DP-AdSV VA SqW-AdSV 54 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MUC CAC Ki HIEU, CAC CHU VIET TAT STT Tiếng Việt Tiếng Anh Viết tắt | Dong dinh hoa tan |Điệneựegiotthủy ngân treo Stripping peak current b | Điện cực làm việc | Hanging Mecury Drop Electrode |HMDE | Điện cue mang bismut WE | Dign ewe mang thay ngin Working Electrode BiFE | Độ lệch chuẩn tương đối Bismuth Film Electrode MEE | Giới hạn pháthiện | Mercury Film Electrode RSD Relative Standard Deviation LoD Limit of Detection $ | Thế điện phân làm giàu Deposition Potential Eacp (Eap) Thế hắp phụ làm giảu Adsorption Potential Ex (En) 10 | Thời gian điện phân làm giàu | Deposition Time 11 | Thời gian hip phụ làm giàu — | Adsorption Time tr (tạ) tas (tip) 12 [Tốc độ quay điện cực The rotating speed of electrode ° 13 | Von-ampe hoa tan Stripping Voltammetry sv 14 | Von-ampe hòa tan anot ‘Anodic Stripping Voltammetry ASV 15 | Von-ampe hoa tan hip phu | Adsorptive Stripping Voltammetry | AdSV 16 er hoa tan hấp phụ Soe ae Adsomptive Stripping | agy 17 | Vomampe hàa tan hip phy | Differential “Pulse Adsorptive | Ds xung vi phan Stripping Voltammetry DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng I.1 Các phương pháp AAS xác định Pb, Cd va Zn 13 Bảng 1.2 Một số nghiên cứu xác định Pb Cd sử dụng điện cực BiFE (2000 — 2004) — : 26 Bảng 1.3 Mot s6 nghiên cứu xác định Pb, Cd phương pháp AdSV dùng điện cực HMDE (1994 - 2007) 27 Bảng 3.1 Các điều kiện thí nghiệm cố định ban đầu phương pháp SqW- AdSV/BIFE ốc 35 Bảng 3.2 Kết xác định I„ Me nồng độ Bi” khác 37 Bảng 3.3 Kết xác định I, Me pH khác 38 Bang 3.4 Kết xác định I„ Me nồng độ oxine khác 39 Bảng 3.5 Kết xác định I, Me Ea; khác Bảng 3.6 Kết xác định I, Me tạ, khác 42 Bảng 3.7 Kết qua xac dinh 1, ciia Me cic Exp khéic 44 Bảng 3.8 Kết xác định I„ Me tyy khác 45 Bảng 3.9 Kết xác định I„ Me œ khác 46 Bảng 3.10 Kết xác định I, Me f khác Bảng 3.11 Kết xác định I„ Me nông độ Ni” khác 49 Bang 3.12 Két xác định I; Me nồng độ Co” khác 50 Bảng 3.13 Kết xác định đo độ lặp lại phương pháp SqW-AdSV dùng điện cực BIFE Khmer ST Bảng 3.14 Các kết xác định LOD, LOQ, độ nhạy khoảng tuyến tính phương pháp SqW-AdSV/BiFE (đối Pb, Cd Zn) 52 Bang 3.15 Kết hồi quy tuyến tính, xác định LOD, 46 nhạy phương pháp DP-AdSV/BiFE va SqW-AdSV/BiFE (đối với Pb, Cd Zn) 5S DANH MỤC CÁC ĐÒ THỊ, HÌNH VẼ Hình 1.1 Sự m thiên theo thời gian (a) đường von-ampe hoà tan phương pháp DP-AdSV (b) Hình I.2 Sự biến thiên theo thời gian (a) đường von-ampe hòa tan phương pháp SqW-AdSV (Q) 24 Hình 2.1 Sơ đồ tiến trình thí nghiệm theo phương pháp SqW-AdSV DP- AdSV 31 Hình 3.1 Anh hudng cua néng dé Bi" dén I, Me 37 Hình 3.2 Ảnh hưởng pH đến I„ Me 38 Hình 3.3 Ảnh hưởng nồng độ oxine đến I„ Me 40 Hình 3.4 Ảnh hưởng Eạ, đến I, Me 41 Hình 3.5 Ảnh hưởng tạ, đến I, Me Hình 3.6 Ảnh hưởng E,, dén I, cia Me 44 Hình 3.7 Ảnh hưởng tụạ dén I, cua Me: 46 Hình 3.8 Ảnh hưởng œ đến l„ Me 47 Hình 3.9 Ảnh hưởng f đến I, cia Me 48 Hình 3.10 Các đường von-ampe hịa tan thu từ lần đo lặp lại (n = 7) 52 Hình 3.11 Các đường von-ampe hịa tan xác định LOD, độ nhạy khoảng tuyển tính phương pháp SqW-AdSV/BiFE (đối với Mẹ) 53 Hình 3.12 Các đường hồi quy tuyến tính Pb, Cd Zn theo phương pháp SqW-AdSV/BIFE 34 MO DAU Su nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa bảo vệ mơi trường giai đoạn địi hỏi ngành khoa học phân tích phải phát triển hồn thiện phương pháp phân tích có độ nhạy độ chọn lọc cao để xác định xác lượng vết kim loại (cỡ < ppm, ppm ~ mg/L) siêu vết (cỡ < ppb = ug/L) đối tượng phức tạp Để giải nhiệm vụ đó, loạt phương pháp phân tích có đa đời như: Quang phổ hấp thụ nguyên tử, quang phổ phát xạ plasma,, sắc ký khí cột mao quản, sắc ký lỏng hiệu cao, phương pháp phân tích điện hóa đại, mà đại diện điển hình cực phổ xung vi phân phương pháp von-ampe hòa tan (SV) Ý tưởng phương pháp SV đời từ năm 1931 Zbinden đề xuất bắt đầu phát triển từ năm 60 W Kemula chế tạo thành công điện cực giọt thủy ngân treo (HMDE) [3] Các phương pháp SV có nhiều ưu điểm bật độ nhạy độ chọn lọc cao, giới hạn phát thấp, điển hình li 5.10" 5.10”M, đặc biệt phí thấp, nên chúng ứng dụng rộng rãi phân tích vết Phương pháp von-ampe hịa tan anot (ASV) phân tích khoảng 20 kim loại, thông dụng kim loại dễ tạo hỗn hồng với thủy ngân như: Cu, Pb, Cd, Zn, Sa, TỊ, phương pháp von-ampe hòa tan catot (CSV) thường dùng để xác định Se, As, hợp chất hữu chứa lưu huỳnh, [3] Tuy vậy, số chất phân tích theo ASV CSV bị hạn chế Để khắc phục hạn chế đồng thời để mở rộng danh sách chất phân tích theo phương pháp SV, từ năm 70, phương pháp von-ampe hòa tan hấp phụ (AdSV) phát triển ngày cảng quan tâm nghiên cứu Theo phương pháp này, kim loại cần phân tích làm giảu cách hắp phụ điện hóa phức với phối tử hữu lên bề mặt điện cực làm việc Sau quét catot để hòa tan phức kim loại khỏi bề mặt điện cực đồng thời ghỉ đường von-ampe hòa tan theo kỹ thuật Như vậy, cách lựa chọn phối tử thích hợp, xác định nhiều kim loại theo phương pháp AdSV phối tử tạo phức bền với ion kim loại, xác định tổng kim loại hòa tan nước tự nhiên Phương pháp AdSV phân tích 60 kim loại, có kim loại khó phân tích theo ASV