XÂY D ỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỔNG ASEN TRONG M ỘT SỐ NGUỒN NƯỚC BỀ MẶT Ở THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG B ẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-VIS AN ANALYTICAL METHOD DEVELOPMENT FOR THE
Trang 1XÂY D ỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỔNG ASEN
TRONG M ỘT SỐ NGUỒN NƯỚC BỀ MẶT Ở THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
B ẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ UV-VIS
AN ANALYTICAL METHOD DEVELOPMENT FOR THE DETERMINATION
OF TOTAL ARSENIC IN SOME SURFACE WATER SOURCES
IN DANANG CITY WITH THE UV-VIS SPECTROPHOTOMETER
ABSORBANCE MOLECULE METHOD
Lê Th ị Mùi
Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng
TÓM T ẮT
Nước bề mặt là một hệ phức tạp bao gồm nhiều chất vô cơ và hữu cơ tồn tại ở nhiều
tr ạng thái khác nhau, trong đó phải kể đến hàm lượng kim loại nặng độc hại đặc biệt là Arsen (As) - một chất kịch độc Kết quả của việc xây dựng phương pháp phân tích hàm lượng As trong nước bề mặt bằng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS và áp dụng để xác định, đánh giá hàm lượng As trong một số nguồn nước mặt cho thấy As có mặt trong hầu hết các ngu ồn nước mặt (từ 0,0027mg/lít đến 0,0123mg/lít) trên địa bàn thuộc thành phố Đà Nẵng tuy nhiên m ức độ an toàn vẫn nằm trong giới hạn cho phép của TCVN (0,05mg/lít)
ABSTRACT
Surface water is a complex system containing many organic and inorganic compounds
in different forms Great attention is being paid to heavy metals because of their toxicities Especially, among them is Arsenic (As) – an extremely toxic metal The protocol for total Arsenic determination in water by means of the UV-VIS spectroscopy method has been set up The results of quantative analysis in some surface water sources in Danang city shows that Arsen can be found in all the water samples (from 0,0027mg/lit to 0,0123mg/lit) but the arsen
content is below the permissible limit in accordance with the Vietnamese standard (0,05mg/lit)
1 Đặt vấn đề
Nước bề mặt đóng vai trò hết sức quan trọng đối với sự phát triển kinh tế và xã
hội của con người, chủ yếu tập trung ở các ao, hồ, đầm Hiện nay trên địa bàn thành
phố Đà Nẵng có khoảng 30 hồ, đầm thực hiện các chức năng chính là điều tiết nước, điều hòa vi khí hậu, tạo cảnh quan đẹp và xử lý nước thải đô thị Vì vậy sự nhiễm bẩn
bởi các chất độc hại và kim loại nặng trong nước bề mặt là điều không thể tránh khỏi Đặc biệt As là chất kịch độc, có thể gây chết người khi bị nhiễm độc cấp tính và khi bị nhiễm độc mãn tính có thể gây ra 19 loại bệnh khác nhau, trong đó có các bệnh nan y như ung thư da, phổi Bệnh nhiễm độc mãn tính asen là một tai họa môi trường đối với
sức khỏe con người [1,3,5.6] Vì vậy phân tích đánh giá hàm lượng As trong các nguồn nước là việc làm cấp bách và là vấn đề quan tâm hàng đầu của các nhà khoa học Trong
đề tài này chúng tôi trình bày quy trình xây dựng phương pháp phân tích hàm lượng As trong nước bề mặt bằng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS Trên cơ sở
Trang 2phương pháp đã xây dựng áp dụng để phân tích As trong một số nguồn nước mặt trên địa bàn thuộc thành phố Đà Nẵng
2 Vật liệu và phương pháp thực nghiệm
2.1 Thi ết bị, dụng cụ, hóa chất
2.1.1 Thi ết bị, dụng cụ:
- Máy quang phổ hấp thụ phân tử UV -VIS Jasca V-530 của Nhật Bản với cuvét
thạch anh
- Bộ cất As Pipét chia độ đến 0,02ml; 0,1ml, bình định mức các loại
2.1.2 Hóa ch ất
Các hóa chất thuộc lo ại tinh khiết hóa học của Cộng hòa Pháp, Cộng hòa Đức: Dung dịch gốc asen 1000ppm, H2O2 30% Muối: Natri Dietylditiocacbamat (Na-DDC), AgNO3, KI, Pb(CH3COO)2, Na2S, SbCl3 Axit: HCl đặc, HNO 3 đặc, H2SO4
2.2 L ấy mẫu và xử lý mẫu:
đặc Thiếc hạt, kẽm hạt Nước cất hai lần
Mẫu nước bề mặt được lấy ở các ao, hồ, đầm trên địa bàn thành phố Đà Nẵng theo quy trình của TCVN trong tháng 5 và tháng 6/2009 Mẫu nước đựng trong chai
nhựa polyetylen và được xử lý sơ bộ bằng HNO3
2.3 Phương pháp phân tích hóa học
đặc
Để phân tích hàm lượng As trong nước bề mặt, chúng tôi sử dụng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS
3 K ết quả và thảo luận
Các phương pháp xác định As rất đa dạng, tuy nhiên để phù hợp với điều kiện
của phòng thí nghiệm hiện nay, chúng tôi chọn phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS với thuốc thử bạc dietylditiocacbamat (AgDDC) trong cloroform Nguyên tắc
của phương pháp này là toàn bộ lượng asen có trong mẫu sẽ chuyển về asenat bằng dung dịch KI hoặc NaI, sau đó dưới tác dụng của dòng hiđro mới sinh do phản ứng của
Zn với axit HCl asenat bị khử thành asin (AsH3
3.1 Lập dựng phương pháp phân tích
) Khí asin tạo thành đi qua ống hấp thụ
chứa bạc dietylditiocacbamat trong dung dịch piridin (hoặc cloroform) tạo thành một
phức chất màu đỏ
Để xây dựng phương pháp phân tích hàm lượng As trong nước chúng tôi đã tiến hành khảo sát một số điều kiện tối ưu như chọn thể tích dung dịch hấp thụ AgDDC trong cloroform, chọn thời gian phản ứng tạo phức màu, sự thay đổi cường độ màu của
phức theo thời gian,ảnh hưởng của sự có mặt các chất khác đến sự xác định As như S
2-,
Sb3+
Để khảo sát thể tích dung dịch hấp thụ tối ưu, chúng tôi chọn các thể tích là 4, 5,
6, 7, 8 ml, kết quả cho thấy khi thể tích dung dịch hấp thụ là 6 ml thì mật độ quang của
và đưa ra phương pháp loại trừ
Trang 3phức màu là lớn nhất
Qua việc tham khảo tài liệu [2,4,7] cho thấy cường độ màu của phức AsDDC
giảm dần theo thời gian, do đó chúng tôi tiến hành khảo sát tìm thời gian phản ứng tối
ưu mà ở đó mật độ quang là lớn nhất Thời gian phản ứng khảo sát lần lượt là 20 phút,
25 ph, 30 ph, 40 ph, 50 ph và 60 ph Kết quả khảo sát cho thấy sau 30 phút khí asin đã được hấp thụ hoàn toàn bởi dung dịch hấp thụ và mật độ quang đạt giá trị cao nhất
Cường độ màu của phức AsDDC giảm dần theo thời gian nên chúng tôi đã khảo sát sự thay đổi mật độ quang theo thời gian và kết quả cho thấy dung dịch có độ bền màu trong khoảng 5 phút
Phản ứng giữa AsH3 với AgDDC bị cản trở bởi H2S và SbH3 H2S phản ứng
với thuốc thử tạo thành hợp chất có màu tương tự, SbH3 cũng có khả năng phản ứng tương tự như AsH3 tạo hợp chất màu hồng nhạt Do vậy chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của sự có mặt S
và Sb3+đến quá trình xác định asen và kết quả cho thấy S 2-ảnh hưởng mạnh đến mật độ quang của dung dịch Để loại trừ H2S chúng tôi dùng bông
thủy tinh tẩm Pb(CH3COO)2 rồi sấy khô Còn SbH3 chỉ tạo màu hồng nhạt khi hàm lượng của Sb3+cao hơn 0.1mg/l mà trong nước thường thì nồng độ Sb3+
Như vậy qua kết quả khảo sát chúng tôi đã chọn được điều kiện tối ưu cho quá trình phân tích hàm lượng As như sau:
chỉ ở lượng vết nên không cần phải loại trừ
Th ể tích dd hấp thụ Thời gian tạo phức Thời gian ổn định màu Loại trừ S
6ml
Dựa trên các điều kiện tối ưu đã chọn chúng tôi xác định giới hạn nồng độ phát
hiện As
2
3+
là 0,002mg/l tức 10-4
Trên cơ sở các điều kiện tối ưu đã chọn, chúng tôi tiến hành xác định hiệu suất thu hồi và sai số thống kê của phương pháp trên 2 mẫu giả qua năm lần thí nghiệm Kết
quả phân tích cho thấy hiệu suất thu hồi của phương pháp đạt 90.53%, sai số nhỏ, độ chính xác cao và hệ số biến động nhỏ, chứng tỏ độ lặp lại tốt (bảng 3.1)
mg asen và khoảng nồng độ tuyến tính của asen là 0.001-0.015mg
B ảng 3.1 Một số giá trị đánh giá sai số thống kê của phương pháp
Các đại lượng đặc trưng As3+ 0,08 ppm As3+ 0,12 ppm
Biên giới tin cậy ε ± 7,32.10-4 ± 1,15.10-3
Trang 4Dựa trên kết quả đã khảo sát ở trên, chúng tôi đã xây dựng quy trình phân tích hàm lượng As trong nước bề mặt, sơ đồ được trình bày trên hình 3.1
3.2 Kết quả phân tích mẫu nước thực tế
Áp dụng quy trình đã được xây dựng ở trên, chúng tôi tiến hành xác định hàm lượng asen trong một số mẫu nước bề mặt thuộc địa bàn Thành phố Đà Nẵng trong tháng 5 và tháng 6 Kết quả phân tích được thể hiện trong bảng 3.2 và 3.3
B ảng 3.2 N ồng độ asen trung bình trong một số mẫu nước thu ộc địa bàn Thành phố Đà Nẵng trong tháng 5.
Thêm: - 5ml HNO3đặc
- 2ml H2SO4đặc
- 0,5ml H2O2 3%
Cô c ạn đến bốc khói trắng
Cô trên b ếp cách cát
L ấy 250ml mẫu nước
đã xử lý sơ bộ
Còn l ại khoảng 50ml
C ặn khô
Dung d ịch phân tích
- Để nguội
- Hòa tan b ằng nước cất 2 lần
- Định mức lên 50ml
Chuy ển vào bình phản ứng Thêm vào 10ml HClđ, 6ml KI 15%, 1ml SnCl2 Để yên 15’
Dung d ịch phản ứng
Thêm 5g Zn h ạt Để phản ứng xảy ra trong 30’
Đo mật độ quang phức
màu
Hình 3.1 Quy trình phân tích m ẫu nước bề mặt
Trang 502/05/2009 Hồ Điều Tiết (P Thanh Khê Tây) Không phát hiện 05/05/2009 Hồ Thạc Gián – Vĩnh Trung 0,00685
07/05/2009 Hồ Đầm Rong (lấy mẫu giữa hồ phía
bên phải đê ngăn dòng) 0,00916 07/05/2009 Hồ Đầm Rong (lấy mẫu giữa hồ phía
bên trái đê ngăn dòng) 0,00856
B ảng 3.3. N ồng độ asen trung bình trong một số mẫu nước thu ộc địa bàn Thành phố Đà Nẵng trong tháng 6.
20/06/2009 Hồ Điều Tiết (P Thanh Khê Tây) Không phát hiện 22/06/2009 Hồ Thạc Gián – Vĩnh Trung 0,00705
24/06/2009 Hồ Đầm Rong (lấy mẫu giữa hồ phía
bên phải đê ngăn dòng) 0,00975 24/06/2009 Hồ Đầm Rong (lấy mẫu giữa hồ phía
bên trái đê ngăn dòng) 0,01230
Kết quả phân tích mẫu nước, cho thấy: Asen có mặt trong hầu hết các nguồn nước mặt trên địa bàn Thành phố Đà nẵng Tuy nhiên mức độ an toàn vẫn nằm trong
giới hạn cho phép của TCVN Hồ Đầm Rong có hàm lượng asen khá cao nguyên nhân
do ngoài chức năng điều tiết mưa, điều hòa khí hậu hồ còn tiếp nhận nước thải sinh hoạt
của khu vực dân cư trên một lưu vực rộng 205 hecta Hồ Điều Tiết Phường Thanh Khê Tây không phát hiện được sự có mặt của asen Hồ này chức năng chính là điều tiết mưa, góp phần tạo cảnh quan và điều hòa khí hậu cho khu vực dân cư xung quanh
Trang 64 K ết luận
Kết quả nghiên cứu quá trình xây dựng phương pháp phân tích hàm lượng As trong nước bề mặt cho phép đưa ra những kết luận sau:
1 Khảo sát được các điều kiện tối ưu cho quy trình phân tích tổng hàm lượng asen trong nước: thể tích dung dịch hấp thụ (AgDDC trong CHCl3
2 Xác định được yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xác định asen là S
) là 6ml, thời gian phản ứng là
30 phút, cường độ màu của phức bền trong 5 phút
2- và đưa ra phương pháp loại trừ bằng Pb(CH3COO)2
3 Xác định được giới hạn phát hiện nồng độ asen bằng phương pháp trắc quang phân tử UV-VIS là 0.002 mg/l và khoảng nồng độ tuyến tính của As khi xác định bằng thuốc
thử AgDDC là 0.001-0.015 mg Đánh giá sai số thống kê cho quy trình phân tích cho
thấy được mức độ chính xác của phương pháp
4 Nghiên cứu xây dựng thành công quy trình phân tích asen trong nước bằng thuốc thử AgDDC trong CHCl
5 Áp dụng quy trình đã xây dựng phân tích một số mẫu nước tro ng các hồ, bàu lớn thuộc địa bàn Thành phố Đà Nẵng để đánh giá mức độ ô nhiễm nước bởi asen Kết quả cho thấy hàm lượng asen trong các mẫu nước đều nằm trong giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn môi trường của Việt Nam
3.
[1] Lê Huy Bá, Độc học môi trường, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh (2000)
[2] Bộ Y tế, Thường quy kỹ thuật định lượng asen trong thực phẩm, Ban hành theo quy
định số 2129/ QĐ - BYT ngày 04/06/2002 của Bộ trưởng bộ y tế (2002)
[3] Trần Hồng Côn, Đồng Kim Loan, Chu Thị Thu Hiền, Kim loại nặng trong môi
trường nước Một số kết quả phân tích và đánh giá tại khu vực Hà Nội, Hội nghị
khoa học phân tích hóa lý và sinh học Việt Nam lần thứ nhất (2000)
[4] Từ Vọng Nghi, Huỳnh Văn Trung, Trần Tứ Hiếu, Phân tích nước, NXB Khoa học
và kĩ thuật Hà Nội (1986)
[5] http://vietnamnet.vn/khoahoc/trongnuoc/2006/09/615483
[6]
http://www.toquoc.gov.vn/Thongtin/O-Nhiem-Asen-Da-Co-Thuoc-Dac-Tri-88306e7a9698481a83414fca68f432c7.html
[7] Arnold E Greenberg, R Rhodes, Lenore S.Clescerl, Standard Methods for the
Examination of Water and Wastewater, 16th Edition (1995)
