NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MANGAN TRONG NƯỚC SINH HOẠT TẠI XÃ ĐIỆN PHƯƠNG, THỊ XÃ ĐIỆN BÀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP AAS

Kỹ Thuật - Công Nghệ - Kinh tế - Quản lý - Khoa học tự nhiên TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA: LÝ – HÓA – SINH ---------- LÊ THỊ MỸ HẠNH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MANGAN TRONG NƯỚC SINH HOẠT TẠI XÃ ĐIỆN PHƯƠNG, THỊ XÃ ĐIỆN BÀN BẰNG PHƯƠNG PHÁP AAS KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Quảng Nam, tháng 4 năm 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của ThS. Hồ Thị Kim Hạnh Các số liệu và kết quả nêu trong khóa luận là trung thực và chưa từng được công bố ở bất cứ công trình nào khác. Tác giả Lê Thị Mỹ Hạnh Qua quá trình thực hiện đề tài này, em đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của nhiều đơn vị, thầy cô và bạn bè. Qua đây em xin cảm ơn chân thành đến: ThS. Hồ Thị Kim Hạnh – cô giáo đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. BGH trường ĐH Quảng Nam đã tạo điều kiện, cơ sở, vật chất cho chúng em có thể hoàn thành tốt bài nghiên cứu. Quý thầy cô trong tổ bộ môn Hóa cùng toàn thể cán bộ, giáo viên trong khoa Lý–Hóa–Sinh đã giảng dạy và nhiệt tình giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài này. Xin chân thành cảm ơn những anh chị tại sở tài nguyên môi trường Quảng Nam đã nhiệt tình hướng dẫn và cho phép chúng em sử dụng thiết bị, dụng cụ thí nghiệm, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trong quá trình thực nghiệm. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè đã động viên giúp đỡ em trong suốt thời gian qua. Em xin chân thành cảm ơn Tác giả Lê Thị Mỹ Hạnh DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ CÓ TRONG BÀI KHÓA LUẬN Hình 3.1. Các dung dịch chuẩn xác định hàm lượng mangan............................. 18 Hình 3.2. Đường chuẩn xác định hàm lượng mangan ........................................ 19 Hình 3.3. Biểu đồ thể hiện hàm lượng mangan trong các mẫu nước sinh hoạt được lấy lần 1 (24011016) ................................................................................. 21 Hình 3.4. Biểu đồ thể hiện hàm lượng mangan trong các mẫu nước sinh hoạt được lấy lần 2 (29021016) ................................................................................. 21 Hình 3.5. Biểu đồ thể hiện hàm lượng mangan trong các mẫu nước sinh hoạt được lấy lần 3 (14031016) ................................................................................. 22 Hình 3.6. Biểu đồ thể hiện hàm lượng mangan trong các mẫu nước sinh hoạt qua 3 lần đo .......................................................................................................... 22 Hình 3.7. Biểu đồ thể hiện hàm lượng mangan trung bình trong các mẫu nước sinh hoạt qua 3 lần đo........................................................................................... 23 Bảng 3.1. Giá trị độ hấp thụ (Abs) của dãy dung dịch chuẩn.............................. 18 Bảng 3.2. Danh sách các hộ gia đình được lấy mẫu nước ................................... 19 Bảng 3.3. Hàm lượng mangan trong các mẫu nước sinh hoạt được lấy lần 1 (24012016) ......................................................................................................... 20 Bảng 3.4. Hàm lượng mangan trong các mẫu nước sinh hoạt được lấy lần 2 (29022016) ......................................................................................................... 21 Bảng 3.5. Hàm lượng mangan trong các mẫu nước sinh hoạt được lấy lần 3 (14032016) ......................................................................................................... 22 Bảng 3.6. Hàm lượng mangan có trong các mẫu nước sinh hoạt tại xã Điện Phương (mgl) ...................................................................................................... 23 MỤC LỤC Phần 1. MỞ ĐẦU ................................................................................................. 1 1.1. Lý do chọn đề tài ....................................................................................... 1 1.2. Lịch sử nghiên cứu về mangan................................................................. 2 1.3. Mục tiêu của đề tài .................................................................................... 2 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................ 2 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................ 2 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................... 3 1.5. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 3 1.5.1. Phương pháp nghiên cứu, tổng hợp tài liệu ............................................ 3 1.5.2. Phương pháp điền dã ................................................................................ 3 1.5.2.1. Phương pháp điều tra............................... Error Bookmark not defined. 1.5.2.2. Phương pháp thu thập, xử lý và bảo quản mẫu nước Error Bookmark not defined. 1.5.3. Phương pháp toán học để xử lý số liệu ...... Error Bookmark not defined. 1.5.4. Phương pháp thực nghiệm ....................................................................... 3 Phần 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .................................................................. 4 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................. 4 1.1. Giới thiệu về mangan ................................................................................ 4 1.1.1. Trạng thái tự nhiên và tính chất 2, 9, 18, 19 ................................ 4 1.1.1.1. Trạng thái tự nhiên................................................................................. 4 1.1.1.2. Tính chất hóa học .................................................................................... 5 1.1.1.3. Những hợp chất của mangan ................................................................. 6 1.1.2. Vai trò của mangan 8, 9....................................................................... 7 1.1.3. Tác hại của mangan 3, 10, 11, 16................................................... 8 1.1.4. Tiêu chuẩn Việt Nam về hàm lượng mangan trong nước sinh hoạt 11…….. ............................................................................................................... 9 1.2. Tổng quan về xã Điện Phương 1 ......................................................... 10 1.2.1. Vị trí địa lý ............................................................................................... 10 1.2.2. Đặc điểm địa hình, khí hậu..................................................................... 10 1.2.3. Dân số ....................................................................................................... 11 1.2.4. Đời sống kinh tế - xã hội ......................................................................... 11 1.3. Nguồn nước ngầm, thực trạng và nguyên nhân ô nhiễm nước ngầm tại xã Điện Phương ............................................................................................. 12 1.3.1. Nguồn nước ngầm ................................................................................... 12 1.3.2. Thực trạng ô nhiễm nước ngầm tại xã Điện Phương, thị xã Điện Bàn, Tỉnh Quảng Nam ................................................................................................ 12 1.3.3. Nguyên nhân gây nhiễm mangan tại xã Điện Phương4 .................... 13 1.4. Các phương pháp xác định hàm lượng mangan có trong mẫu nước . 13 1.4.1. Các phương pháp đã được nghiên cứu nhiều 5, 16 ........................ 13 1.4.2. Giới thiệu về phương pháp AAS 14, 15, 17 ................................... 13 1.4.2.1. Nội dung................................................................................................. 13 1.4.2.2. Nguyên tắc ............................................................................................. 13 1.4.2.3. Quá trình thực hiện .............................................................................. 14 1.4.2.4. Ưu điểm của phương pháp AAS ......................................................... 14 1.4.3. Phương pháp đường chuẩn 5 .............................................................. 14 Chương 2: THỰC NGHIỆM ............................................................................ 16 2.1. Dụng cụ, thiết bị, hóa chất ...................................................................... 16 2.2. Cách tiến hành ......................................................................................... 16 2.2.1. Lấy mẫu, xử lý mẫu 4 ........................................................................... 16 2.2.2. Pha dung dịch chuẩn................................................................................ 16 2.2.3. Tìm hiểu các bước đo trên máy AAS ........ Error Bookmark not defined. 2.2.4. Xây dựng đường chuẩn........................................................................... 17 2.2.5. Xác định hàm lượng mangan trong mẫu nước .................................... 17 2.2.6. Xử lý số liệu .............................................................................................. 17 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................ 18 3.1. Kết quả nghiên cứu thông số khảo sát máy đo AAS xác định hàm lượng mangan. .................................................................................................... 18 3.2. Xây dựng đường chuẩn xác định mangan ............................................ 18 3.3. Kết quả xác định hàm lượng mangan trong các mẫu nước sinh hoạt tại xã Điện Phương ............................................................................................. 19 3.3.1. Quy trình phân tích mangan trong mẫu nước sinh hoạt bằng phương pháp AAS……… .................................................... Error Bookmark not defined. 3.3.2. Kết quả ......................................................... Error Bookmark not defined. 3.3.2.1. Đánh giá hàm lượng mangan qua các lần đo ..................................... 20 3.3.2.2. Đánh giá chung ..................................................................................... 23 Phần 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................. 25 1. Kết luận ........................................................................................................... 25 2. Kiến nghị ......................................................................................................... 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 27 PHỤ LỤC ............................................................................................................ 29 1 Phần 1. MỞ ĐẦU 1.1. Lý do chọn đề tài Nước có vai trò vô cùng quan trọng đối với con người cũng như bất cứ sinh vật nào trên trái đất. Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá nhưng không phải là vô tận. Nước cần cho mọi sự sống và phát triển, nước vừa là môi trường vừa là đầu vào cho các quá trình sản xuất nông nghiệp, công nghiệp. 12 Theo như việc xét tổng lượng nước hằng năm, Việt Nam được xem là quốc gia có tài nguyên nước rất dồi dào. Số lượng sông lớn khoảng 3450 con sông và suối với chiều dài từ 10 km trở lên. Tổng lượng nước mặt trung bình hằng năm khoảng 830840 tỉ m3 trong đó Việt Nam chiếm 40 lượng nước sản sinh trên lãnh thổ. Ngoài ra, hồ và thủy điện có số lượng và dung tích cũng tương đối lớn. 13 Tuy nhiên, bên cạnh ưu điểm về trữ lượng tài nguyên nước thì nguồn nước của nước ta đang phải chịu nhiều sức ép, tiềm ẩn nhiều nguy cơ xấu… một trong những nguyên nhân khiến nguồn nước của nước ta được đánh giá cao về số lượng, nhưng thấp trong chất lượng là sự ảnh hưởng, tác động của nền công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước hiện nay, cùng với sự nóng lên toàn cầu khiến cho nguồn nước đang bị ô nhiễm trầm trọng. Vấn đề phân tích để đánh giá chất lượng nước chiếm một vị trí rất quan trọng, đặc biệt là phân tích để xác định hàm lượng các kim loại nặng. Trong số các kim loại nặng phải kể đến là mangan. Mangan là một trong những chỉ tiêu cần được đánh giá vì lượng nguyên tố này góp phần lớn vào chống còi xương và sinh dưỡng ở trẻ nhỏ. Nhưng với một hàm lượng lớn các hợp chất chứa mangan sẽ gây ra một số bệnh nguy hiểm cho con người, do đó cần phải kiểm soát chặt chẽ các nguồn nước có khả năng cung cấp mangan. Những ngày qua, trên địa bàn xã Điện Phương đã có nhiều người dân phàn nàn về chất lượng nguồn nước ngầm ở xã, nhiều hộ đã không thể sử dụng nguồn nước ngầm để sinh hoạt mà thay vào đó là chuyển sang sử dụng nước máy để được đảm bảo an toàn hơn. Để đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại mangan trong nước sinh hoạt, qua đó đề xuất biện pháp xử lý hàm lượng mangan trong nước thì hiện nay, có rất nhiều 2 phương pháp để phân tích đánh giá hàm lượng mangan trong nước nhưng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) có nhiều ưu điểm như: Độ chính xác của máy AAS cao, độ nhạy rất cao, đo được hàm lượng tới ppb (microgamkg)… Vì vậy tôi đã chọn đề tài nghiên cứu là: “ Nghiên cứu xác định hàm lượng mangan trong nước sinh hoạt tại xã Điện Phương, thị xã Điện Bàn bằng phương pháp AAS” 1.2. Lịch sử nghiên cứu về mangan Đã có nhiều công trình nghiên cứu xác định hàm lượng mangan trong nước như: Trịnh Hải Lệ Nguyễn Mỹ Linh Hoàng Thanh Long, xác định hàm lượng mangan trong nước sinh hoạt bằng phương pháp trắc quang với thuốc thử Formaloxim. Trương Thị Cẩm Nhung, phân tích và đánh giá hàm lượng sắt, mangan trong nước giếng khoan bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS). Hồ Thị Yêu Ly , nghiên cứu xác định hàm lượng sắt, mangan trong một số mạch nước ngầm ở tỉnh Thừa Thiên Huế bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử (AAS). 1.3. Mục tiêu của đề tài Khảo sát thực trạng ô nhiễm nguồn nước ngầm tại xã Điện Phương, thị xã Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam. Xác định chính xác hàm lượng mangan có trong các mẫu nước giếng tại xã Điện Phương, thị xã Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam theo QCVN 01: 2009 BYT bằng phương pháp AAS. Từ kết quả khảo sát, đề xuất những giải pháp khắc phục tình trạng ô nhiễm, đem lại nguồn nước sạch cho người dân. 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu Hàm lượng mangan trong các mẫu nước sinh hoạt tại xã Điện Phương. 3 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu Không gian: tại xã Điện Phương, thị xã Điện Bàn, tỉnh Quảng Nam. Thời gian: tháng 11 2015 – tháng 4 2016. 1.5. Phương pháp nghiên cứu 1.5.1. Phương pháp nghiên cứu, tổng hợp tài liệu Các tài liệu về địa lý, tự nhiên, khí tượng - thủy văn, các số liệu thống kê về tình hình xã hội tại xã Điện Phương, các tài liệu về mangan, hợp chất của mangan và các tài liệu về phương pháp AAS. 1.5.2. Phương pháp điều tra Phỏng vấn các hộ gia đình, người dân tại xã Điện Phương về nguồn nước, tình trạng ô nhiễm nước ngầm trên địa bàn và cách xử lý của từng hộ có nguồn nước bị ô nhiễm. 1.5.3. Phương pháp thực nghiệm Thu thập, xử lý và bảo quản mẫu nước: Trực tiếp đến nhà các hộ dân lấy mẫu nước rồi axit hóa và bảo quản trong tủ lạnh. Đo hàm lượng mangan bằng phương pháp AAS. 4 Phần 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Giới thiệu về mangan 1.1.1. Trạng thái tự nhiên và tính chất 3, 9, 14 1.1.1.1. Trạng thái tự nhiên Mangan là kim loại chuyển tiếp, thuộc nhóm (VII), phân lớp d, chu kỳ 4 trong bảng hệ thống tuần hoàn Số hiệu nguyên tử: 25 Khối lượng nguyên tử chuẩn: 54,938045đvc Cấu hình điện tử: Ar 3d 5 4s 2 Màu sắc: trắng xám Trạng thái: Chất rắn Điểm nóng chảy: 1246 0 C Điểm sôi: 20621 o C Mangan là kim loại màu trắng xám tương đối hoạt động nhưng ở nhiệt độ thường mangan phản ứng với oxi bao phủ bề ngoài kim loại bảo vệ cho kim loại không bị oxi hóa tiếp ngay cả khi đun nóng Trạng thái phổ biến của mangan là +2, +3, +4, +6 và +7, mặc dù trạng thái oxi hóa từ +1 đến +7 đã được ghi nhận. Trong đó,trạng thái oxi hóa ổn định nhất là mangan +2, có màu hồng nhạt, một số hợp chất mangan (II) đã được biết như: MnSO4 , MnCl 2 và thường gặp trong khoáng rhodochrosit, mangan (II) cacbonat. Trong tự nhiên mangan là nguyên tố khá phổ biến trong thành phần của đá và khoáng sản, chiếm 0,1 trong lượng vỏ trái đất, mangan có trong nước suối, nước hồ, nước biển và có trong cơ thể sống của động thực vật và con người. Các khoáng vật chủ yếu của mangan là quặng piroluzit (MnO2 ), mangan cabonat (MnCO3 ), mangan metasilicat (MnSiO3 ), các quặng hosmanit (Mn3 O4 ), manganit (MnO(OH)) và bonit (Mn2 O3 ) cũng có giá trị lớn. 5 Lượng chứa mangan tính theo thành phần phần trăm trong thạch quyển là 0,09, trong đất là 0,085, trong cơ thể sống là 0,01. Ngoài ra mangan còn tồn tại trong một số khoáng vật như: - Prilomelan: mMnO.MnO2 .nH2 O có thành phần hóa học không cố định, tỷ lệ MnO và MnO 2 thay đổi nhiều hay ít tùy theo quá trình oxy hóa. - Mangan kim loại được điều chế bằng cách dùng nhôm khử oxit của nó trong lò điện. 1.1.1.2. Tính chất hóa học Mangan là kim loại tương đối hoạt động trong bảng thứ tự cường độ, mangan đứng giữa nhôm và kẽm Mangan dễ tan trong axit tạo thành muối tương ứng và giải phóng khí hiđro: Mn + 2HCl MnCl 2 + H 2 Mn + H2 SO4 MnSO4 + H 2 Mangan phản ứng với HNO 3(l) : 3Mn + 8HNO3(l) 3Mn(NO3 ) 2 + 2NO + 4H2 O Mangan không phản ứng với axit H 2SO4 và HNO3 đặc nguội mà chỉ phản ứng với axit đặc nóng: Mn + 2H2 SO4(đ) t o MnSO4 + SO2 + 2H2 O Mn + 4HNO3 Mn(NO3 )2 + 2NO2 + 2H2 O Mangan là kim loại đứng trước sắt, trong dãy điện hóa, nó có ái lực với oxi còn lớn hơn Fe, điều này có ứng dụng quan trọng trong công nghiệp luyện thép. Trong khi nấu thép để tăng chất lượng của thép, người ta dùng Mn ở giai đoạn cuối để khử S, O2 . Mangan khử oxi của oxit ở trong thép biến MnO2 đi vào dưới dạng xỉ silicat (MnSiO3 ) Đồng thời mangan khử lưu huỳnh của FeS lẫn trong thép biến SoO 2 Bột mangan nóng (gần 10000 C) khử được nước: Mn + 2H2 O Mn(OH) 2 + H2 6 1.1.1.3. Những hợp chất của mangan Mangan tạo được một số các oxit MnO màu lục xám, Mn2 O3 màu đen, Mn3 O4 màu gạch, MnO2 màu đen và Mn2 O7 là một chất lỏng nhờn màu đen lục nhạt. MnO có tính chất bazơ, nó được điều chế bằng cách nung Mn(OH)2 có thành phần là 2MnO, MnO 2 . MnO2 có tính chất bazơ yếu. Người ta không thấy có Mn(NO3 )2 và H2 MnO 4 ở trạng thái tự do mà chỉ thấy các muối tương ứng của chúng là manganat. Mn2 O7 ứng với HMnO4 ; đó là một axit mạnh vì đây là các pemanganat (muối của axit manganic HMnO4 ). Axit manganic và các pemanganat nữa đều là những chất oxi hóa mạnh nên đều có giá trị lớn hơn trong phân tích hóa học. Cách đây không lâu người ta đã điều chế được một hợp chất của magan có hóa trị V; người ta đem nung chảy MnO2 với NaOH và NaNO2 và thu được một hợp chất của Mn5+ có thành phần là Na 3 MnO4 màu xanh da trời MnO2 + NaNO2 + 2NaOH Na 3 MnO4 + NO + H2 O Các muối của mangan có hóa trị II: clorua MnCl2 , bromua MnBr 2 , iodua MnI 2 , sunfat MnSO4 , nitrat Mn(NO3 ) 2 , axetat Mn(CH3 COO)2 đều dễ tan trong nước. Khi một bazơ (kiềm) tác dụng với một muối Mn(II), thu được kết tủa trắng. Hidroxit Mn(OH)2 không bền, nó bị oxi hóa ngay trong dung dịch đó, biến thành Mn(OH)4 kết tủa màu nâu: MnCl 2 + NaOH NaCl + Mn(OH) 2 Mn(OH) 2 + O2 + H2 O Mn(OH) 4 Mn(OH)2 là hợp chất lưỡng tính yếu, chỉ tan trong kiềm mạnh khi đun nóng: Mn(OH) 2 + 4OH - t o Mn(OH) 6 4- Khi tạo thành phức Mn(II) có số phối trí đặc trưng bằng 6 nguyên tử mangan ở trạng thái lai hóa sp3 d2 tạo thành phức dẫn điện. Mn2 O3 là hợp chất ít bền bị phân hủy mạnh. 7 Hợp chất Mn(IV) có tên là manganat màu lục và chỉ bền trong môi trường kiềm. Khi để lâu, các dung dịch manganat sẽ bị phân hủy một phần cho MnO 2 tách ra và tạo thành pemanganat cùng kiềm tự do: 3MnO42- + 2H2 O 2MnO4- + MnO2 + 4OH - Khi axit hóa dung dịch manganat cân bằng sẽ chuyển dịch sang phải và màu lục của dung dịch sẽ biến thành màu tím còn khi thêm kiềm vào cân bằng sẽ chuyển dịch sang trái và màu tím của dung dịch sẽ chuyển sang màu lục Như vậy, ở hóa trị II,III manganat thể hiện rõ tính chất của một kim loại, ở hóa trị cao như VI, VII nó thể hiện tính chất của một á kim, đặc biệt ở hóa trị VII nó giống clo nhiều Những hợp chất mangan khó tan có giá trị trong phân tích là: MnO2 , H2 MnO3, MnS, MnCO 3 , MnC2 O4 , MnNH4 PO4, MnFe(CN) 6 Trong dung dịch nước mangan tạo được những ion Mn+ , MnO3- , MnO4- , và các ion phức tạp Mn(C 2 O4 ) 2 3- , Mn(CN) 6 4- , Mn(CN) 6 3- . 1.1.2. Vai trò của mangan 14, 15 Các hợp chất của mangan được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế quốc dân, 90 mangan được sử dụng để sản xuất thép và hợp kim. Mangan trong thép tạo cho thép có độ rắn cao và chống được mài mòn. Thép mangan chứa 15 mangan, có độ trắng và độ bền cao được dùng để xản suất đường ray xe lửa, máy nghiền đá… Hợp kim chứa 84 Cu, 12 mangan và 4 niken có điện trở suất cao nhưng hiệu ứng nhiệt thấp vì vậy hợp kim này được dùng trong kỹ nghệ sản xuất dây điện trở. Hợp kim chứa 56,5 Cu, 0.5 mangan, 13 niken được dùng làm cặp pin nhiệt điện. Trong ngành hóa học, mangan thường dùng làm chất xúc tác cho một số quá trình phản ứng. Trong các đối tượng sinh học, mangan đóng vai trò đặc biệt quan trọng ở thực vật. Mangan tham gia vào nhiều quá trình như hô hấp, quang hợp, tổng hợp Clorophilhidrocacbon và vitamin C 8 Mangan giữ vai trò quan trọng trong quá trình oxi hóa và có thành phần men oxi hóa, ion Mn2+ tham gia trong nhiều phản ứng trao đổi trung gian, thí dụ Mn2+ kích thích trong sự phân giải của gluxit, hoạt hóa quá trình photphoric hóa glucoza (men photopho gluconutaza), sự tạo thành axit pyruvic (menenolaza), sự oxi isoxitric (men isoxiticcodehy draza). Ion mangan Mn2+ làm tăng cường sự trao đổi protit thông qua sự hoạt hóa các men dipeptidaza và acginaza. Nguyên tố này tham gia vào quá trình tạo xương bằng cách hoạt hóa men photphataza của xương và photphataza kiềm tích lũy Ca 3 (PO4 ) 2 ở mô xương. Trong hầu hết các quá trình này những ion Mn2+ có thể thay thế được nhiều ion Mg2+ . Vì tham gia vào phản ứng men, nên mangan ảnh hưởng đến nhiều quá trình sinh lý như tạo huyết, khả năng sinh trưởng của các động vật. Sự thiếu hụt mangan sẽ gây dị dạng, xương kém phát triển. Mangan đặc biệt cần cho gia súc non đang lớn để chống suy dinh dưỡng. Gia cầm rất nhạy cảm khi thiếu mangan, chúng sẽ mắc bệnh pezoit (làm biến dạng xương chân và cánh). Mangan có vai trò sinh lý rất quan trọng đối với cây trồng, đó là sự tham gia của mangan vào quá trình oxi hóa – khử xảy ra trong tế bào sống. Để bổ sung lượng mangan trong đất trồng trọt, người ta thường bón phân NPK có chứa vi lượng mangan Mn2+ ở dạng muối MnSO4 . Theo nghiên cứu ở vùng nhiệt đới có nhiều người bị mắc bệnh bứu cổ đã phát hiện rằng ngoài thiếu iốt, thức ăn, nước uống ở đây còn có hàm lượng Zn, P, Mn, Co, Cu rất thấp việc thiếu Mn, Co, Cu trong thức ăn đã góp phần làm suy yếu sức khỏe góp phần thúc đẩy bệnh bướu cổ phát triển. 1.1.3. Tác hại của mangan 3, 5, 15, 16 Đối với con người, nếu ở hàm lượng nhỏ dưới 0,1 mgl thì mangan có lợi cho sức khỏe, tuy nhiên cao từ 1-5 mgl sẽ gây ra không ít ảnh hưởng đến một số cơ quan nội tạng của cơ thể như: Mangan gây độc tố mạnh lên nguyên sinh chất tế bào, đặc biệt là tác động lên hệ thần kinh trung ương, gây ra các độc tố hình thành các hội chứng manganims với các triệu chứng gần như tương tự bệnh Parkinson. Nếu lượng 9 mangan hấp thu vào cơ thể cao có thể gây độc với phổi, hệ thần kinh trung ương, thận và bộ máy tuần hoàn, ngộ độc nặng và gây tử vong. Khi hít phải mangan với lượng lớn có thể gây hội chứng nhiễm độc ở động vật gây tổn thương t...

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

1.1.1 Trạng thái tự nhiên và tính chất [3], [9], [14]

Mangan là kim loại chuyển tiếp, thuộc nhóm (VII), phân lớp d, chu kỳ 4 trong bảng hệ thống tuần hoàn

Khối lượng nguyên tử chuẩn: 54,938045đvc

Cấu hình điện tử: [Ar] 3d 5 4s 2

Trạng thái: Chất rắn Điểm nóng chảy: 1246 0 C Điểm sôi: 20621 o C

Mangan là kim loại màu trắng xám tương đối hoạt động nhưng ở nhiệt độ thường mangan phản ứng với oxi bao phủ bề ngoài kim loại bảo vệ cho kim loại không bị oxi hóa tiếp ngay cả khi đun nóng

Trạng thái phổ biến của mangan là +2, +3, +4, +6 và +7, mặc dù trạng thái oxi hóa từ +1 đến +7 đã được ghi nhận Trong đó,trạng thái oxi hóa ổn định nhất là mangan +2, có màu hồng nhạt, một số hợp chất mangan (II) đã được biết như: MnSO4, MnCl2 và thường gặp trong khoáng rhodochrosit, mangan (II) cacbonat

Trong tự nhiên mangan là nguyên tố khá phổ biến trong thành phần của đá và khoáng sản, chiếm 0,1 % trong lượng vỏ trái đất, mangan có trong nước suối, nước hồ, nước biển và có trong cơ thể sống của động thực vật và con người Các khoáng vật chủ yếu của mangan là quặng piroluzit (MnO2), mangan cabonat (MnCO3), mangan metasilicat (MnSiO3), các quặng hosmanit (Mn3O4), manganit (MnO(OH)) và bonit (Mn2O3) cũng có giá trị lớn.

THỰC NGHIỆM

Dụng cụ, thiết bị, hóa chất

- Các dụng cụ thông thường trong phòng thí nghiệm: ống nghiệm, cốc thủy tinh, pipet, ống bóp nhỏ giọt, đũa thủy tinh, bình định mức…

- Máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử thermo electron corporation, UK

- Hóa chất sử dụng: Dung dịch axit Nitric 0,1N; dung dịch chuẩn gốc mangan 1000 mg/l (ppm).

Cách tiến hành

2.2.1 Lấy mẫu, xử lý mẫu [10]

Cần thận trọng và áp dụng biện pháp an toàn vì khi axit mẫu có thể tạo ra các khí độc hại

Mẫu được lấy tại các giếng nước và nước bơm trực tiếp dưới đất lên Chú ý: mẫu được lấy phải chưa qua hệ thống lọc hay chứa đựng thì mới đảm bảo tính chính xác, dụng cụ lấy mẫu phải sạch

Các bình đựng mẫu cần được đánh dấu rõ ràng theo ký hiệu điểm lấy mẫu Mọi thông tin chi tiết về mẫu cần được ghi lên nhãn kèm theo bình mẫu Nhãn gắn trên bình lấy mẫu ghi ngắn gọn, rõ ràng ký hiệu mẫu bằng mực không phai hoặc để trong túi nilon gắn kín treo trên bình đựng mẫu để tránh ướt, nhòe, mất ký hiệu mẫu Phải ghi chép đầy đủ chi tiết về mẫu và các kết quả của những phép thử tại hiện trường như pH, độ oxi hòa tan vào phiếu lấy mẫu hiện trường Nhãn và phiếu phải hoàn thành ở ngay thời gian lấy mẫu Đồng thời phải ghi chi tiết nhật ký lấy mẫu ngoài hiện trường

Từ dung dịch chuẩn gốc mangan 1000 ppm pha xuống nồng độ đường chuẩn: 0,05; 0.1; 0,2; 0,4; 1,0 M như sau:

- Pha dung dịch HNO3 0,1 N: Lấy 1000 ml nước cất vào bình định mức, sau đó cho thêm vào đó 7 ml HNO3 (axit Merk) rồi khuấy đều

- Pha dung dịch mangan nồng độ 100 ppm: Hút 10 ml dung dịch Mn 1000 ppm cho vào bình định mức 100 ml sau đó dùng dung dịch HNO3 0,1 N pha loãng và định mức lên vạch

- Pha dung dịch mangan nồng độ 20 ppm: Hút 10 ml dung dịch Mn 100 ppm cho vào bình định mức 50 ml, sau đó định mức bằng dung dịch HNO3 0,1 N đến vạch

- Từ dung dịch mangan nồng độ 20 ppm pha dãy nồng độ chuẩn:

+ Pha dung dịch mangan 0,05 M: Lấy 0,25 ml dung dịch mangan 20 ppm cho vào bình đựng mức 100 ml rồi thêm HNO3 0,1 N đến vạch rồi khuấy đều + Pha dung dịch mangan 0,1 M: Lấy 0,5 ml dung dịch mangan 20 ppm cho vào bình đựng mức 100 ml rồi thêm HNO3 0,1 N đến vạch rồi khuấy đều

+ Pha dung dịch mangan 0,2 M: Lấy 1 ml dung dịch mangan 20 ppm cho vào bình đựng mức 100 ml rồi thêm HNO3 0,1 N đến vạch rồi khuấy đều

+ Pha dung dịch mangan 0,4 M: Lấy 2 ml dung dịch mangan 20 ppm cho vào bình đựng mức 100 ml rồi thêm HNO3 0,1 N đến vạch rồi khuấy đều

+ Pha dung dịch mangan 1,0 M: Lấy 5 ml dung dịch mangan 20 ppm cho vào bình đựng mức 100 ml rồi thêm HNO3 0,1 N đến vạch rồi khuấy đều

Tiến hành đo độ hấp thụ của mẫu trắng và dãy dung dịch chuẩn đã pha ở trên ta vẽ được đường chuẩn

2.2.4 Xác định hàm lượng mangan trong mẫu nước

Sau khi xử lý mẫu và xây dựng đường chuẩn, dựa vào độ hấp thụ của mẫu trắng và mẫu chuẩn đã đo ở trên thì ta đo được nồng độ của mangan có trong mẫu nước

Kết quả đo được thể hiện sau khi đo thông qua phần mềm Aspect CS kết nối giữa máy vi tính và máy AAS