Khảo sát quy trình xác định đồng thời Cl, NO2, NO3, SO4 trong đất bằng phương pháp sắc ký ion

Khảo sát quy trình xác định đồng thời Cl, NO2, NO3, SO4 trong đất bằng phương pháp sắc ký ion Khảo sát quy trình xác định đồng thời Cl, NO2, NO3, SO4 trong đất bằng phương pháp sắc ký ion Khảo sát quy trình xác định đồng thời Cl, NO2, NO3, SO4 trong đất bằng phương pháp sắc ký ion Khảo sát quy trình xác định đồng thời Cl, NO2, NO3, SO4 trong đất bằng phương pháp sắc ký ion Khảo sát quy trình xác định đồng thời Cl, NO2, NO3, SO4 trong đất bằng phương pháp sắc ký ion Khảo sát quy trình xác định đồng thời Cl, NO2, NO3, SO4 trong đất bằng phương pháp sắc ký ion

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

//

-CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT

NAM Độc lập – Tự do - Hạnh phúc

NO2-, NO3-, SO4- trong đất bằng phương pháp sắc ký ion

2 Nhiệm vụ:

bằng phương pháp sắc ký ion

định đồng thời Cl-, NO2-, NO3-, SO4- bằng phương pháp sắc ký ion

NO2-, NO3-, SO4- bằng phương pháp sắc ký ion

- Xác định hàm lượng Cl-, NO2-, NO3-, SO4- trong đất

TRƯỞNG BỘ MÔN

CHUYÊN NGÀNH

Tp Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 11 năm 2013.

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

LỜI CẢM ƠN

Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗtrợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác Trong suốtthời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, em đã nhận được rấtnhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè

Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi đến quý Thầy Cô ở Khoa Công NghệHóa Học – Trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM đã cùng với tri thức và tâmhuyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cũng như tạo điều kiện thuậnlợi cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường

Em xin chân thành cảm ơn TS Trần Thị Thanh Thúy đã tận tâm hướng dẫn

em trong suốt quá trình em thực hiện bài báo cáo đồ án tốt nghiệp Nếu không cónhững lời hướng dẫn trực tiếp, tận tình dạy bảo của cô thì em nghĩ bài báo cáo đồ ánnày của em rất khó có thể hoàn thiện được Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn

cô

Con cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến Ba Mẹ, vì đãđộng viên và tạo điều kiện cho con được học tập thật tốt trong thời gian vừa qua.Cuối cùng, mình xin cảm ơn tất cả các bạn đã chia sẻ, động viên và giúp đỡmình trong suốt thời gian học tập tại trường

TP Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 6 năm 2014

Sinh viên thực hiện PHẠM THỊ NGỌC MINH

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Phần đánh giá:  Ý thức thực hiện:………

 Nội dung thực hiện: ………

 Hình thức trình bày: ………

 Tổng hợp kết quả: ………

 Điểm bằng số:………Điểm bằng chữ:………

Tp Hồ Chí Minh, ngày… tháng……năm 2014

Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Phần đánh giá:  Ý thức thực hiện:………

 Nội dung thực hiện: ………

 Hình thức trình bày: ………

 Tổng hợp kết quả: ………

Điểm bằng số:……… Điểm bằng chữ:………

Tp Hồ Chí Minh, ngày… tháng……năm 2014

Giáo viên phản biện

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 2

1.1 Tổng quan về sắc ký 2

1.1.1 Định nghĩa phương pháp sắc ký 3

1.1.2 Phân loại các phương pháp sắc ký 3

1.1.3 Các lực liên kết trong sắc ký 7

1.1.4 Một số đại lượng cơ bản trong phân tích sắc ký 9

1.2 Tổng quan về sắc ký ion 14

1.2.1 Định nghĩa và ứng dụng của phương pháp sắc ký ion 14

1.2.2 Cấu tạo của hệ thống sắc ký trao đổi ion 15

1.2.3 Một số loại sắc ký ion 16

1.2.4 Pha tĩnh trong sắc ký ion 17

1.2.5 Pha động trong sắc ký ion 22

1.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến sắc ký ion 23

1.3 Tổng quan về anion 23

1.3.1 Giới thiệu chung về các anion 23

1.3.2 Tính chất của các anion 25

1.3.3 Ảnh hưởng và độc tính của các anion 27

1.3.4 Các phương pháp xác định anion 29

1.4 Phương pháp lấy mẫu, bảo quản và xử lý mẫu đất 32

1.4.1 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu đất 32

1.4.2 Xử lý sơ bộ mẫu đất 33

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 37

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 37

2.2 Thiết bị, dụng cụ, hóa chất 37

2.2.1 Thiết bị, dụng cụ 37

2.2.2 Hóa chất 37

2.3 Nội dung nghiên cứu 38

2.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của thành phần pha động 38

2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng 39

2.3.3 Khoảng nồng độ tuyến tính của các anion 39

2.3.4 Xây dựng đường chuẩn 39

2.3.5 Khảo sát giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) 40

2.3.6 Khảo sát hiệu suất thu hồi của phương pháp 40

2.3.7 Khảo sát hiệu suất thu hồi của quy trình phân tích mẫu 41

2.3.8 Quy trình phân tích mẫu đất 42

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44

3.1 Ảnh hưởng của thành phần pha động 44

3.2 Ảnh hưởng của tốc độ dòng 47

3.3 Khoảng nồng độ tuyến tính của các anion 49

3.4 Xây dựng đường chuẩn 51

3.5 Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) 52

3.6 Hiệu suất thu hồi của phương pháp 53

3.7 Kết luận về các điều kiện tối ưu 54

3.8 Hiệu suất thu hồi của quy trình phân tích mẫu đất 54

3.9 Xác định anion Cl-, NO2-, NO3-, SO42- trong mẫu đất 56

KẾT LUẬN 60

KIẾN NGHỊ 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

PHỤ LỤC 63

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 1 Một số loại nhựa trao đổi ion 18

Bảng 2 1 Tỷ lệ của thành phần pha động khảo sát 38

Bảng 3 1 Bảng tổng kết thời gian lưu của các anion khi thay đổi thành phần pha động 46

Bảng 3 2 Bảng tổng kết thời gian lưu của các anion khi thay đổi tốc độ dòng 49

Bảng 3 3 Khoảng nồng độ tuyến tính của ion Cl-, NO2-, NO3-, SO42- 49

Bảng 3 4 Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) 52

Bảng 3 5 Hiệu suất thu hồi của phương pháp 53

Bảng 3 6 Phân tích mẫu đất D2.03 54

Bảng 3 7 Hiệu suất thu hồi của qui trình phân tích mẫu đất 55

Bảng 3 8 Phân tích mẫu đất D1.04 56

Bảng 3 9 Phân tích mẫu đất D1.08 57

Bảng 3 10 Phân tích mẫu đất D2.04 58

Bảng 3 11 Phân tích mẫu đất D2.12 58

DANH MỤC HÌNH Ả

Hình 1 1 Sơ đồ phân loại các phương pháp sắc ký 3

Hình 1 2 Sắc ký đồ phân tích tiền lưu 5

Hình 1 3 Sắc ký đồ phân tích thế đẩy 6

Hình 1 4 Sắc ký đồ phân tích rửa giải 7

Hình 1 5 Thời gian lưu của cấu tử phân tích 11

Hình 1 6 Thành phần cơ bản của máy sắc ký ion 15

Hình 1 7 Sắc ký trao đổi ion sử dụng suppressor 16

Hình 1 8 Sắc ký trao đổi ion không sử dụng suppressor 16

Hình 1 9 Công thức Chloride 24

Hình 1 10 Công thức Nitrite 24

Hình 1 11 Công thức Nitrate 25

Hình 1 12 Công thức Sulfate 25

Hình 1 13 Một số phương pháp lấy mẫu đất thông dụng nhất 33

Hình 1 14 Sơ đồ nguyên lý chung xử lý mẫu đất 36

Hình 3 1 Sắc ký đồ của hỗn hợp dung dịch chuẩn Cl-, NO2-, NO3-, SO42- 2 ppm ứng với thành phần pha động 1 (2 mmol/L NaHCO3/1.5 mmol/L Na2CO3) 44

Hình 3 2 Sắc ký đồ của hỗn hợp dung dịch chuẩn Cl-, NO2-, NO3-, SO42- 2 ppm ứng với thành phần pha động 2 (2 mmol/L NaHCO3/1.3 mmol/L Na2CO3) 45

Hình 3 3 Sắc ký đồ của hỗn hợp dung dịch chuẩn Cl-, NO2-, NO3-, SO42- 2 ppm ứng với thành phần pha động 3 (1.7 mmol/L NaHCO3/1.8 mmol/L Na2CO3) 45

Hình 3 4 Sắc ký đồ của hỗn hợp dung dịch chuẩn Cl-, NO2-, NO3-, SO42-2 ppm ứngvới thành phần pha động 4 (1.5 mmol/L NaHCO3/2 mmol/L Na2CO3) 46Hình 3 5 Sắc ký đồ của hỗn hợp dung dịch chuẩn Cl-, NO2-, NO3-, SO42- 2 ppm ứngvới tốc độ dòng 0.4 mL/min 47Hình 3 6 Sắc ký đồ của hỗn hợp dung dịch chuẩn Cl-, NO2-, NO3-, SO42- 2 ppm ứngvới tốc độ dòng 0.8 mL/min 48Hình 3 7 Sắc ký đồ của hỗn hợp dung dịch chuẩn Cl-, NO2-, NO3-, SO42- 2 ppm ứngvới tốc độ dòng 1.0 mL/min 48Hình 3 8 Đồ thị biễu diễn khoảng nồng độ tuyến tính của của ion Cl-, NO2-, NO3-,

SO42- theo phương trình bậc nhất 51Hình 3 9 Đồ thị biễu diễn đường chuẩn của của các ion Cl-, NO2-, NO3-, SO42- 52

Y

LỜI MỞ ĐẦU

Đất là tài sản của tự nhiên, có trước lao động và cùng với quá trình lịch sử pháttriển kinh tế - xã hội, đất là điều kiện lao động Đất đóng vai trò quyết định cho sự tồntại và phát triển của xã hội loài người Nếu không có đất thì rõ ràng không có bất kỳmột ngành sản xuất nào, cũng như không thể có sự tồn tại của loài người Đất là mộttrong những tài nguyên vô cùng quý giá của con người, là điều kiện sống cho động vật,thực vật và con người trên trái đất

Môi trường đất không tồn tại độc lập với các môi trường khác, nó luôn tiếp xúctrực tiếp với môi trường nước, không khí và sinh quyển Vì thế, nếu môi trường đất bị

ô nhiễm sẽ làm ảnh hưởng đến các môi trường khác Một số nguên nhân gây ô nhiễmmôi trường đất như: hiện tượng xói mòn đất, núi lửa phun trào, chất thải trong côngnghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt, … gây ảnh hưởng đến sức khỏe của con người và cácloài sinh vật đang sống trên Trái Đất

Vì vậy, chúng ta cần đề ra một số phương pháp để xác định hàm lượng các chấtgây ô nhiễm môi trường đất cũng như một số biện pháp để phòng chống, bảo vệ tàinguyên đất quý giá Đó cũng là lý do em chọn đề tài “Khảo sát quy trình xác định đồngthời Cl-, NO2-, NO3-, SO42- trong đất bằng phương pháp sắc ký ion”

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

1.1 Tổng quan về sắc ký [1]

Phương pháp sắc ký được phát triển vào năm 1903 do nhà thực vật học ngườiNga Michael C.Txvet Ông thực sự là người đầu tiên có công tìm ra phương pháp, giảiquyết vấn đề tách các chất có tính chất giống nhau theo một cơ chế độc đáo, hoàn toànkhác với phương pháp tách đã từng có trước đây, tuy nhiên phát hiện này đã bị lãngquên nhiều năm

Năm 1941, Martin và Synge đã phát triển sắc ký phân bố trên giấy và đưa ra lýthuyết đĩa để giải thích các quá trình sắc ký, các tác giả đã ứng dụng để tách cácancaloit từ các cây thuốc phục vụ cho chế tạo dược phẩm Do có công trong việc pháttriển lý thuyết của phương pháp cho nên năm 1952 hai ông được nhận giải thưởngNobel về hoá học

Cũng từ năm 1952 những máy sắc ký mới ra đời tỏ ra có ưu thế do có hiệu quảtách rất cao Cột mao quản và các detector sau này được cải tiến tăng độ phân giải và

độ nhạy của phương pháp người ta có thể phân tích được các chất có hàm lượng nhỏ(ppm và ppb) Từ đây phương pháp được phát triển nhanh, ứng dụng được nhiều trongthực tế

Về sắc ký lỏng, một kỹ thuật mới được phát hiện từ năm 1970 làm tăng hiệu quảtách đó là sắc ký lỏng hiệu năng cao (high performance lipuid chromatography -HPLC): Chất nhồi cột được cải tiến, máy tính và thiết bị bổ trợ được đưa vào, tăngcường khả năng của phương pháp

Ngày nay kỹ thuật ghép nối giữa sắc ký và các phương pháp khác được áp dụng

Đó là kỹ thuật ghép nối giữa sắc ký và khối phổ (GC-MS), sắc ký và cộng hưởng hạtnhân, sắc ký đa chiều, sắc ký điện mao quản (CEC) Phương pháp có độ chính xác và

độ nhạy rất cao, phân tích được nhiều đối tượng phức tạp hơn

1.1.1 Định nghĩa phương pháp sắc ký

Sắc ký là quá trình tách dựa trên sự phân bố liên tục các cấu tử chất phân tích trênhai pha: một pha thường đứng yên có khả năng hấp thụ chất phân tích gọi là pha tĩnh,một pha di chuyển qua pha tĩnh gọi là pha động; do các cấu tử chất phân tích có ái lựckhác nhau với pha tĩnh, chúng di chuyển với tốc độ khác nhau và tách ra khỏi nhau

1.1.2 Phân loại các phương pháp sắc ký

1.1.2.1 Phân loại theo hệ pha

Phương pháp đầu tiên được nhiều người quan tâm, đây là phương pháp phân loạiđơn giản theo hệ pha, tức là chất phân tích phân bố giữa hai pha là gì?

Sắc ký rắn - lỏng

Sắc ký điện di

mao quản

Sắc ký lớp mỏng Sắc ký giấy

Sắc ký ion Sắc ký

rây phân tử Sắc ký hấp phụ Sắc ký phân bố

Hình 1 1 Sơ đồ phân loại các phương pháp sắc ký

1.1.2.2 Phân loại theo cơ chế tách

1.1.2.2.1 Sắc ký hấp thụ

Sắc khí hấp thụ là phương pháp dựa trên cơ sở phân bố chất phân tích giữa phatĩnh và pha động nhờ tương tác phân tử thông qua các trung tâm hấp thụ Pha tĩnh làcác chất rắn hoặc lỏng có diện tích bề mặt lớn, bền vững về mặt hoá học Chúng hấpthụ chất phân tích trên bề mặt của chúng ở các mức độ khác nhau khi cho pha độngchứa chất phân tích tiếp xúc với chúng Tuỳ thuộc lực liên kết giữa pha tĩnh và từngcấu tử chất phân tích có trong pha động, khi cho pha động đi qua pha tĩnh chúng sẽ dichuyển với tốc độ khác nhau

1.1.2.2.2 Sắc ký phân bố lỏng - lỏng

Sự phân biệt giữa sắc ký phân bố lỏng-lỏng và sự phân bố thông thường là ở chỗsắc ký phân bố lỏng - lỏng còn được gọi là sắc ký chiết, pha tĩnh là chất lỏng, pha độngcũng là chất lỏng, sự phân bố chất phân tích giữa hai pha lỏng giống như quá trìnhchiết, còn sự phân bố nói chung là sự phân chia chất phân tích vào hai pha không cầnxét tới lỏng hay rắn

Điểm khác nhau cơ bản giữa sắc ký phân bố lỏng - lỏng và sắc ký hấp phụ là: sắc

ký phân bố lỏng - lỏng có đường đẳng nhiệt tuyến tính ở khoảng nhiệt độ lớn, phươngpháp có độ nhạy cao nhưng có nhược điểm là pha tĩnh không được bền vững, hiệntượng trôi mất pha tĩnh làm cho độ lặp lại bị giảm

1.1.2.2.3 Sắc ký ion (trao đổi ion)

Pha tĩnh thường là pha rắn có khả năng trao đổi ion của nó với các chất phân tíchtrong pha động Chất có khả năng trao đổi cation gọi là cationit, còn chất có khả năngtrao đổi anion gọi là anionit Lực liên kết chủ yếu giữa chất phân tích và pha tĩnh chủyếu là liên kết tĩnh điện, phụ thuộc nhiều vào điện tích của ion chất phân tích, pH củadung dịch và bán kính hidrat hoá của các ion chất phân tích Ví dụ: phản ứng trao đổiion giữa cationit acid mạnh và Ca2+ có thể viết như sau:

1.1.2.3 Phân loại theo cách hình thành sắc đồ

1.1.2.3.1 Phân tích tiền lưu

Các cấu tử A, B, C có ái lực với pha tĩnh là A < B < C Cho hỗn hợp chất phântích liên tục đi qua cột, chất phân tích có ái lực với pha tĩnh thấp nhất đi ra trước, tiếptheo là chất có ái lực yếu hơn Tuy nhiên do chúng ta cho liên tục chất phân tích vàonên đi sau A là A + B và A + B + C Chỉ có một phần chất tinh khiết A đi trước

t, V

Hình 1 2 Sắc ký đồ phân tích tiền lưu

1.1.2.3.3 Phân tích rửa giải

Đưa một lượng nhỏ mẫu bao gồm các chất A, B, C vào cột sau đó dùng chất E có

ái lực hấp thụ với pha tĩnh yếu nhất để rửa giải liên tục Cả A, B, C, E đều tan tốt trongpha động Thứ tự ái lực hấp thụ là E < A < B < C Một câu hỏi đặt ra làm sao E có áilực hấp thụ yếu nhất với pha tĩnh lại có thể rửa giải A, B, C? Để trả lời câu hỏi này,chúng ta hình dung là sự tranh chấp những trung tâm hoạt đông ở pha tĩnh không phảichỉ có một cấu tử chất phân tích tương tác với cấu tử chất rửa giải mà ở đây có thể cónhiều cấu tử rửa giải tham gia (cấu tử có thể là ion hoặc phân tử)

Giả sử có chất tan C (phân tử hoặc ion) đã hấp thụ vào pha tĩnh, để phân bố C trởlại pha động phải cần tới nhiều cấu tử rửa giải E Quy luật ưu thế số đông xem ra có tácdụng Vì vậy khi rửa giải người ta thường dùng chất rửa giải có nồng độ lớn hơn chấtphân tích rất nhiều

Chiều cao (h) Diện tích (S) Thời gian (t)

t, V

A

B

C

Hình 1 4 Sắc ký đồ phân tích rửa giải

Tóm lại, một phép sắc ký nhìn theo cách phân loại nào cũng có thể liên quan đếnmột hay nhiều cách phân loại khác, thí dụ ở sắc ký lỏng - rắn chỉ đơn giản là pha tĩnh làchất rắn, pha động là chất lỏng theo cách phân loại theo liên kết pha nhưng theo cáchphân loại theo cơ chế thì lỏng - rắn ở đây có thể là hấp phụ, trao đổi ion Tuỳ theo phatĩnh sử dụng, sắc ký lớp mỏng có thể là sắc ký trao đổi ion, hấp phụ, phân bố, rây phân

tử Ngược lại, sắc ký hấp phụ xét về mặt tương tác pha có thể thuộc loại sắc ký rắn haylỏng - rắn

Sắc ký rửa giải có ứng dụng nhiều trong lĩnh vục phân tích do hiệu quả tách cao

1.1.3 Các lực liên kết trong sắc ký

Trong hệ sắc ký có ba thành phần chủ yếu quyết định sự tồn tại của hệ: chất phântích, pha tĩnh, pha động tạo nên sự phân bố cần thiết, giúp cho sự di chuyển các chấtphân tích dọc theo chiều dài cột với tốc độ khác nhau Chúng ta thường nói chất phântích phân bố giữa hai pha, tuy nhiên đây là cân bằng động, chất phân tích luôn thay đổipha liên kết (trừ một số trường hợp đặc biệt nó chỉ ở một pha trong suốt quá trình phântích) vấn đề là tại sao chất phân tích được giữ trong pha tĩnh? Hơn nữa ba thành phầnnày tương tác như thế nào với nhau, bằng các lực liên kết nào mà kết quả các chất phântích lại phân bố vào pha tĩnh ở mức độ khác nhau? Câu trả là do bản chất các của cácthành phần trong hệ sắc ký Chất phân tích có thể là ion, phân tử trung hoá hay chất

phân cực, đối tượng liên kết của nó cũng có thể là ion, phân tử, chất phân cực Nhưvậy, tùy thuộc vào độ lớn của điện tích, kích thước phân tử, độ phân cực mà chúngtương tác với nhau theo các lực liên kết khác nhau Người ta chia các lực liên kết thànhbốn loại:

1.1.3.1 Lực liên kết ion

Trên bề mặt pha tĩnh có các trung tâm hoạt động là ion Đó là các phần tử có khảnăng phân ly tạo thành các ion, tạo nên trung tâm hoạt động ion chung tham gia liênkết với các ion chất phân tích trong dung dịch theo lực tương tác tĩnh điện gọi là liênkết ion Để giữ các anion chất phân tích trong dung dịch, pha tĩnh cần có các trung tâmcation trên bề mặt, và ngược lại để giữ các cation, chất phân tích trong dung dịch phatĩnh cần có các trung tâm anion cũng tương tự, pha động cũng có các trung tâm hoạtđộng là các ion, chúng tham gia tương tác với chất phân tích và pha tĩnh Chúng có khảnăng phân li trong dung dịch tạo thành các cation và anion Thí dụ khi rửa giải các ionkim loại trên cột cationit, ta có thể dùng pha động là dung dịch HC1 loãng Cácphương pháp sắc ký thường gặp có sự tham gia của các liên kết ion gọi là sắc ký ion,sắc ký cặp ion

1.1.3.2 Lực phân tử

Trong phân tử chất phân tích, chất rửa giải trong pha động cũng như các phân tửtrên bề mặt pha tĩnh có các trung tâm phân cực, chúng có thể là các lưỡng cực điện cốđịnh, cũng có thể là các lưỡng cực điện do cảm ứng Các trung tâm phân cực của chấtnày liên kết với trung tâm phân cực của chất khác bằng lực liên kết phân cực Sự phâncực trong các phân tử đôi khi rất nhỏ và sự chênh lệch về độ phân cực cũng rất nhỏ.Tuy nhiên, sự chênh lệch này là yếu tố quan trọng để có độ bền liên kết khác nhau, đó

là điều cần thiết để phân chia chúng trong các phép tách sắc ký

Thí dụ: các Cresol (o-, m-, p- cresol) chỉ khác nhau về vị trí nhóm CH3- trongphân tử Chính sự khác nhau về vị trí này làm cho mật độ electron trong phân tử cresol

khác nhau tạo nên một sự khác biệt nhỏ về độ phân cực, từ đó lực liên kết với pha tĩnhkhác nhau Là nguyên nhân chênh lệch thời gian lưu trong quá trình sắc ký.

1.1.3.3 Lực Van-der-Van (lực phân tán)

Lực này có bản chất điện, tuy nhiên không hề có cực điện trong mạng lưới phân

tử, cũng không liên quan tới phân tử lưỡng cực hay cố định Tương tác phân tán điểnhình là mạch hidrocacbon, nó là tương tác phân tử

Thí dụ n-heptan là chất lỏng chứ không phải là chất khí sự tương tác giữa cácphân tử n-heptan là lực phân tán đủ lớn để giữ chất này ở trạng thái lỏng Để tách cáchidrocacbon người ta dùng hidrocacbon khác làm pha tĩnh

1.1.3.4 Lực tương tác đặc biệt

Lực tương tác đặc biệt là lực tương tác tạo thành do các liên kết hydro, liên kếtcho nhận mà có Sự hình thành liên kết giữ nguyên tử hidro và các nguyên tử có độ âmđiện cao như O, N, F gọi là liên kết hidro Khi tham gia liên kết, các electron còn gọi

là đám mây electron chuyển dịch sang nguyên tử có độ âm điện lớn hơn Như vậy, cácnguyên tử có độ âm điện cao hơn, liên kết hidro càng bền chặt

1.1.4 Một số đại lượng cơ bản trong phân tích sắc ký [3]

1.1.4.1 Hệ số phân bố

Cân bằng của một cấu tử X trong hệ sắc ký có thể được mô tả bằng phương trìnhnhư sau:

Xpha động ⇆ Xpha tĩnh

Hằng số cân bằng K cho cân bằng này được gọi là tỉ lệ phân bố hay hằng số phân

bố (partition coefficient) và được tính như sau:

K= C S

C M

Trong đó: CS: nồng độ cấu tử trong pha tĩnh.

CM: nồng độ cấu tử trong pha động

Hệ số K tùy thuộc vào bản chất pha tĩnh, pha động và chất phân tích

1.1.4.2 Thời gian lưu

Thời gian lưu của một chất là thời gian tính từ khi bơm mẫu vào cột cho đến khichất đó ra khỏi cột đạt giá trị cực đại

Thời gian lưu của mỗi chất là hằng định và các chất khác nhau thì thời gian lưu sẽkhác nhau trên cùng một điều kiện sắc ký đã chọn Vì vậy thời gian lưu là đại lượng đểphát hiện định tính các chất Thời gian lưu phụ thuộc vào các yếu tố:

- Bản chất sắc ký của pha tĩnh

- Bản chất, thành phần, tốc độ của pha động

- Cấu tạo và bản chất phân tử của chất tan

- Trong một số trường hợp thời gian lưu còn phụ thuộc vào pH của pha động.Trong một phép phân tích nếu tr nhỏ quá thì sự tách kém, còn nếu tr quá lớn thìpeak bị doãng và độ lặp lại của peak rất kém, thời gian phân tích rất dài đồng thời kéotheo nhiều vấn đề khác như hao tốn dung môi, hoá chất, độ chính xác của phép phântích kém Để thay đổi thời gian lưu chúng ta dựa vào các yếu tố trên đã trình bày

t R '=t R−t O

Trong đó: tR: thời gian lưu của một cấu tử từ khi vào cột đến khi tách ra khỏi cột

tO: thời gian pha động đi từ đầu cột đến cuối cột và còn gọi là thời gianlưu chết

tR’: thời gian lưu thật của một cấu tử

K '=t R−t O

t O

Nếu K’ nhỏ thì tR cũng nhỏ và sự tách kém Nếu K’ lớn thì Peak bị doãng Trongthực tế K’ từ 2 - 5 là tối ưu, nhưng khi phân tích một hỗn hợp phức tạp, K’ có thể chấpnhận trong khoảng rộng 1 - 20

1.1.4.4 Số đĩa lý thuyết N

Số đĩa lý thuyết là đại lượng biểu thị hiệu năng của cột trong một điều kiện sắc kýnhất định Mỗi đĩa lý thuyết trong cột sắc ký giống như là một lớp pha tĩnh có chiềucao là H Tất nhiên lớp này có tính chất động tức là một khu vực của hệ phân tách màtrong đó một cân bằng nhiệt động học được thiết lập giữa nồng độ trung bình của chấttan trong pha tĩnh và pha động Bề dày H phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

- Đường kính và độ hấp phụ của hạt pha tĩnh

- Tốc độ và độ nhớt (độ phân cực) của pha động

- Hệ số khuyếch tán của các chất trong cột

Vì vậy với một điều kiện sắc ký xác định thì chiều cao H cũng hằng định đối vớimột chất phân tích và số đĩa lý thuyết của cột cũng được xác định Số đĩa lý thuyết Nđược tính theo công thức sau:

N=5,54 ×

( t R

W1

2)2Trong đó: tR: Thời gian lưu của chất phân tích

W1/2: Độ rộng tại điểm 1/2 của Peak

Trong thực tế N nằm trong khoảng 2500 đến 5500 là vừa đủ [9]

1.1.4.5 Độ chọn lọc

Độ chọn lọc cho biết hiệu quả tách của hệ thống sắc ký, khi hai chất A, B có K’A

và K’B khác nhau thì mới có khả năng tách, mức độ tách biểu thị ở độ chọn lọc

chưa tách hẳn, việc tính toán diện tích peak sẽ không chính xác, lúc này phải tìm cáchtăng R theo ba cách sau:

- Làm thay đổi K’ bằng cách thay đổi lực rửa giải của pha động (thay đổi độphân cực nếu là RP - HPLC, thay đổi cường độ ion nếu là IE - HPLC )

- Làm tăng số đĩa lý thuyết của cột bằng cách dùng cột dài hơn hoặc cột có kíchthước nhỏ hơn

- Làm tăng độ chọn lọc  bằng cách dùng cột khác phù hợp hơn với quá trìnhtách hoặc thay đổi thành phần pha động

Nếu R lớn quá thì thời gian phân tích sẽ lâu, tốn nhiều pha động, độ nhạy sẽ kém

Để khắc phục ta có thể thay đổi hệ pha động hay dùng chương trình Gradient dungmôi Tuy nhiên trong quá trình chạy sắc ký dùng chương trình dung môi thì một số phađộng có tỷ lệ thay đổi sẽ kéo theo sự thay đổi đường nền làm ảnh hưởng rất lớn đếnthời gian lưu và diện tích của các peak ta phân tích

Trong thực tế nên hạn chế sử dụng chương trình Gradient dung môi mà chủ yếu

là chúng ta phải tìm được hệ pha động rửa giải phù hợp, đáp ứng các yêu cầu trong quátrình phân tích

1.1.4.7 Hệ số không đối xứng T

Hệ số không đối xứng T cho biết mức độ không đối xứng của peak trên sắc ký đồthu được T được tính bằng tỷ số độ rộng của hai nửa peak tại điểm 1/10 chiều caopeak:

Khi T > 2,5 thì điểm cuối của peak rất khó xác định, vì vậy phép định lượng cầnphải thay đổi các điều kiện sắc ký để làm cho peak cân đối hơn theo các cách sau:

- Làm giảm thể tích chết tức là đoạn nối từ cột đến đầu dò

- Thay đổi thành phần pha động sao cho khả năng rửa giải tăng lên

- Giảm bớt lượng mẫu đưa vào cột bằng cách pha loãng mẫu hay giảm thể tíchtiêm mẫu

1.2 Tổng quan về sắc ký ion

Phương pháp lý tưởng để phân tích các cation, anion, các chất phân cực đó là sắc

ký ion Nó có thể để sử dụng để định lượng chính xác các chất trong khoảng độ rộngcủa nồng độ Tất cả các ion khác nhau có thể được phân tích tròn một phương phápđơn lẻ sắc ký ion dễ dàng hoàn thành một cách tự động và giúp tiết kiệm thời gian vàgiảm chi phí Nhờ đó nó đáng tin cậy và chắc chắn, sắc ký ion được sử dụng trongnhiều ứng dụng thuộc các lĩnh vực khác nhau

1.2.1 Định nghĩa và ứng dụng của phương pháp sắc ký ion

Sắc ký trao đổi ion (IC) là quá trình phân tích dựa trên cơ sở của sự trao đổi thuậnnghịch, đúng tỷ lượng các ion trong dung dịch và các ion trong ionit Nguyên tắc củasắc ký trao đổi ion dựa trên hiện tượng trao đổi thuận nghịch giữa các ion linh độngcủa pha tĩnh rắn với các ion trong dung dịch, khi cho dung dịch này đi qua cột đượcnạp đầy pha tĩnh (chất trao đổi ion – ionit) Bản chất của quá trình tách là do ái lựckhác nhau của ion trong dung dịch đối với các trung tâm trao đổi ion của ionit [3]Ứng dụng của phương pháp sắc ký trao đổi ion:

- Tách và xác định các ion hoặc các hợp chất có thể ion hóa

- Thích hợp cho xác định đồng thời các ion trong hỗn hợp với hàm lượng thấp

- Xác định các anion hoặc cation vô cơ, axit hữu cơ, các amine, amino acid,carbohydrate… trong nhiều loại mẫu khác nhau

- Xác định các hợp chất ion trong lĩnh vực sinh học

- Dùng trong xử lý, xác định các thành phần và kiểm tra, đánh giá chất lượngnước, nước thải công nghiệp… (ví dụ: Khử ion, khử độ cứng và khử muối củanước).

- Kiểm tra đánh giá các giai đoạn trung gian của các qui trình trong công nghiệp(ví dụ: Tinh chế hóa chất như tinh chế HCl (loại Fe3+))

- Tách các thành phần trong hỗn hợp trước khi phân tích bằng kỹ thuật quangphổ hay khối phổ (ví dụ: Chuyển ion cần phân tích về dạng thích hợp vớiphương pháp phân tích)

- Nhận dạng và khử các ion tạp (ví dụ: Đuổi ion cản trở)

1.2.2 Cấu tạo của hệ thống sắc ký trao đổi ion

Dung môi

Hệ thống tiêm Bơm

Cột phân tích

Bộ triệt

Máy in Máy tính

Màn hình

Hình 1 6 Thành phần cơ bản của máy sắc ký ion

1.2.3 Một số loại sắc ký ion

1.2.3.1 Sắc ký trao đổi ion sử dụng suppressor

Suppressor được sử dụng thay thế giữa cột và detector như hình 1 7 Khisuppressor được sử dụng thì detector hầu như chắc chắn là detector độ dẫn

Dung môi

rửa giải Bơm

Buồng tiêm mẫu Cột

Bộ trao đổi Đầu dò độ dẫn

Hình 1 7 Sắc ký trao đổi ion sử dụng suppressor

Tác dụng của suppressor là làm tăng độ nhạy của anion, tuy nhiên cùng thời điểm

đó nền độ dẫn của dung môi rửa giải giảm rất thấp Các bộ suppressor như nhau có thểđược sử dụng để làm tăng độ nhạy của axit hữu cơ sử dụng một kỹ thuật đã biết làsuppressor đảo Hỗn hợp anion sẽ được tách bằng trao đổi ion và phát hiện bằng độdẫn Yếu tố then chốt của kỹ thuật suppressor là loại bỏ các chất điện ly không mongmuốn trước khi đo độ dẫn [6]

1.2.3.2 Sắc ký trao đổi ion không sử dụng suppressor

Dung môi

Buồng

Hình 1 8 Sắc ký trao đổi ion không sử dụng suppressor

Sơ đồ trên biễu diễn một hệ thống sắc ký ion không suppressor Mẫu được đưavào hệ thống qua vòng bơm mẫu trên injector Khi tại vị trí bơm thì mẫu được bơm vớidung môi rửa giải trên cột và các mẫu ion được hút vào pha tĩnh được nạp vào cột.Dung môi rửa giải được nạp giải hấp, các ion được giữ lại sau đó đi qua detector (thôngthường là detector độ dẫn) và được mô tả như là các peak trên sắc ký đồ Trong trườnghợp cột trao đổi ion có khả năng trao đổi rất cao và eluent sử dụng ở nồng độ pha loãngthì không cần suppressor Loại nhựa thường được sử dụng là loại có dung lượngkhoảng 5μequiv/g.

Với sắc ký anion: dung môi rửa giải là muối Na+ hoặc K+ của axit benzoic, hydroxubenzoic hoặc phtalic như kali hydrogen phthalete, natri benzoate Các dungmôi rửa giải này có độ dẫn thấp Độ mạnh của dung môi rửa giải thay đổi theo sự thayđổi pH (điện tích dung môi rửa giải nằm trong khoảng 0 đến -2) do đó có thể kiểmsoát Trong một số trường hợp, dung môi rửa giải có thể là axit cacboxylic (ion hóayếu)

muối ethylenediammonium đối với ion hóa trị 2 [6]

1.2.4 Pha tĩnh trong sắc ký ion [1]

Các ionit vô cơ và hữu cơ tự nhiên ít được sử dụng trong thực tế vì có độ bền cơ,

độ bền hóa và khả năng trao đổi ion thấp, được sử dụng nhiều nhất là các ionit hữu cơtổng hợp chứa nhựa trao đổi ion

Nhựa trao đổi ion được cấu tạo hợp chất polymer hữu cơ gồm các sườnhydrocarbon có mang các nhóm chất hoạt động, các nhóm chức này nối với các ionlinh động bằng lực hút tĩnh điên Có hai loai nhựa chính: cation (nhựa trao đổi cation),anion (nhựa trao đổi anion) Ngoài ra cón có các loại ionit đặc biệt như ionit lưỡng tính(trao đổi cả anion và cation), ionit có chứa nhóm tạo phức, ionit chứa nhóm oxy hóakhí, ionit lỏng và cả màng trao đổi ion.

Bảng 1 1 Một số loại nhựa trao đổi ion

Khả năng trao đổitrên resin khô

Ngoài ra còn có các ionit đặc biệt như:

- Ionit có nhóm tạo phức, trên mạng lưới của các ionit có những nhóm tạo phứcvới một số loại ion nào đó

- Ionit lưỡng tính, trên mạng lưới không gian của ionit lưỡng tính vừa chứanhóm chức bazo, vừa chữa nhóm chức acid Ionit lưỡng tính được tổng hợpbằng hai phương pháp: ngưng tụ và trùng hợp

- Ionit redox là những ionit mà trong mạng lưới cao phân tử của nó có chứanhóm chức có khả năng trao đổi electron với các ion của dung dịch

- Ionit lỏng là những hợp chất hữu cơ có tính acid hay bazo, không tan trongnước nhưng tan trong các dung môi hữu cơ và có khả năng trao đổi các ionlinh động của mình với các ion trong dung dịch chất điện ly

R(-)H(+) + M+ ↔ R(-)M(+) + H+

Ngày nay loại cation dùng phổ biến nhất là cation dựa vào sự sunfon hóa các sảnphẩm đồng trùng hợp của các styrol và đivinylbenzen như các loại Dowek – 50,Imberlite – 120…đặc điểm của cationit sunfonic là có độ bền cơ và hóa học cao, vậntốc thiết lập cân bằng phản ứng trao đổi ion lớn

Với các cationit người ta còn phân biệt cationit axit mạnh (có chứa nhóm –

SO3H), cationit axit trung bình (có chứa nhóm –PO3H) và cationit axit yếu (có chứanhóm -COOH)

1.2.4.3 Anionit

Anionit có dạng R+X- với nhóm hoạt động R+ thường là nhóm amin Do có nhómamin gắn trên mạng lưới cao phân tử nên anionit mang tính bazơ Độ bazơ phụ thuộcvào độ bazơ của nhóm amin (amin thẳng > ammoniac > amin thơm; amin bậc 4 > aminbậc 3 > amin bậc 2 > amin bậc 1) Anionit phổ biến thường chứa amin bậc 4

Anionit có thể được tổng hợp bằng phương pháp ngưng tụ hoặc phương pháptrùng hợp Để tổng hợp anionit bằng phương pháp thứ nhất, người ta ngưng tụ aminmạch thẳng hoặc amin thơm với formalin hoặc với halogenepoxy Anionit ngưng tụ có

tính bazơ yếu, độ bền hóa học kém, không bền trong môi trường chứa các chất oxyhóa.

Anionit được tổng hợp bằng phương pháp trùng hợp có tính bazơ mạnh, bền hóa

và bền nhiệt tốt lại đơn chức nên được sử dụng rộng rãi hơn anionit ngưng tụ Quátrình sản xuất anionit bằng phương pháp trùng hợp được tiến hành bằng cách trùng hợpstyrene hoặc dẫn xuất của styrene với divinylbenzene DVB (đã được clometyl hóa) vàtiếp tục amin hóa với trimetylamin hoặc dimetyletanolamin để thu được anionit bazơmạnh

1.2.4.4 Ionit lưỡng tính

Trên mạng lưới không gian của ionit lưỡng tính vừa chứa nhóm chức acid vừachứa nhóm chức bazơ nên có khả năng trao đổi cả cation lẫn anion Ionit lưỡng tínhcũng được tổng hợp bằng hai phương pháp trùng hợp và ngưng tụ Ví dụ: Để tổng hợpionit lưỡng tính bằng phương pháp trùng hợp, đầu tiên trùng hợp styren hoặc cloruavinyl với DVB rồi sau đó tiếp tục amin hóa và sulpho hóa sản phẩm thu được

Trong các loại ionit, cationit sulphonate (- SO3H) là cationit acid mạnh, anionitamin tứ là anionit kiềm mạnh (hoạt động tốt trong mọi môi trường acid, baz, trungtính); cationit carboxylate (- COOH) là cationit acid yếu (hoạt động tốt trong môitrường kiềm); anionit amin tam, nhị, nhất là các anionit kiềm yếu (hoạt động tốt trongmôi trường acid)

1.2.4.5 Cơ chế trao đổi ion

Mạng lưới của ionit là mạng không gian cao phân tử không đồng đều của cácmạch liên kết hydrocacbon Khả năng trao đổi ion của ionit phụ thuộc rất lớn vào mạnglưới cấu trúc của ionit, cụ thể là các mức liên kết ngang, số lượng và bản chất các nhómchức, nói khả năng trao đổi ion của ionit phụ thuộc vào cấu trúc bởi vì tính ưa nước củaionit được quyết định bởi cấu trúc, mà chính tính ưa nước này làm cho ionit có khả

năng trương trong nước, cho phép các ion từ dung dịch khuyết tán nhiều hay ít bêntrong mạng lưới.

Khi ngâm nhựa vào nước, nhựa trương nở, các nhóm chứa ion trở nên linh độnghơn và có thể bị phân li một phần, các phản ứng trao đổi xảy ra giữa các ion pha tĩnh

và các ion trong dung dịch rất tương đồng các phản ứng trao đổi giữa các cấu tử tiếpxúc với nhau trực tiếp trong dung dịch theo phản ứng hoá học thông thường, tuy nhiên,khi dung dịch chứa nhiều ion cùng có khả năng trao đổi ion với nhựa thì sẽ có sự cạnhtranh giữa các ion trong dung dịch và qua trình trở nên phức tạp

Ion trong lớp điện tích kép theo mức độ hoạt động lớn nhỏ có thể phân ra: lớp hấpphụ và lớp khuếch tán Lớp ion có tính hoạt động tương đối kém bị hấp phụ bám chặtvào bề mặt cao phân tử gọi là lớp hấp phụ (lớp cố định), nó bao gồm lớp ion bên trong

và một bộ phận ion ngược dấu Cạnh ngoài lớp hấp phụ, các ion có tính hoạt độngtương đối lớn, có khả năng khuếch tán vào trong dung dịch nên gọi là lớp khuếch tán.Khi nhựa trao đổi ion gặp dung dịch nước có chất điện giải, các tác dụng sau đây

sẽ diễn ra:

Tác dụng trao đổi

Các ion ngược dấu trong lớp khuếch tán và ion ngược dấu khác trong dung dịchtrao đổi vị trí lẫn nhau Nhưng do quá trình trao đổi ion không giới hạn ở lớp khuếchtán, do quan hệ cân bằng động, trong dung dịch cũng có một số ion ngược dấu trướctiên trao đổi đến lớp khuếch tán, sau đó sẽ trao đổi với các ion ngược dấu trong lớp hấpphụ

Tác dụng nén ép

Khi nồng độ muối trong các dung dịch tăng lớn, có thể làm cho lớp khuếch tán bịnén ép lại Từ đó, một số ion ngược dấu trong lớp khuếch tán biến thành ion ngược dấutrong lớp hấp phụ Phạm vi hoạt động của lớp khuếch tán nhỏ lại làm bất lợi cho quá

trình trao đổi ion Do đó cần chú ý, nếu nồng độ dung dịch hoàn nguyên quá lớn,không những không thể nâng cao mà còn giảm thấp hiệu quả hoàn nguyên.

Tốc độ quá trình trao đổi ion

Như trong quá trình hấp phụ, tốc độ trao đổi ion tuỳ thuộc trên tốc độ của các quátrình thành phần sau:

- Khuếch tán của các ion từ trong pha lỏng đến bề mặt của hạt rắn

- Khuếch tán của các ion qua chất rắn đến bề mặt trao đổi

- Trao đổi các ion (tốc độ phản ứng)

- Khuếch tán của ion thay thế ra ngoài bề mặt hạt rắn

- Khuếch tán của các ion được thay thế từ bề mặt hạt rắn vào trong dung dịch

Điều kiện sử dụng của nhựa trao đổi ion

- Nhựa chỉ sử dụng để trao đổi ion chứ không dùng để lọc huyền phù, chất keo

và nhũ màu Sự có mặt các chất này có thể rút ngắn tuổi thọ của nhựa

- Loại bỏ các chất hữu cơ bằng nhựa rất phức tạp, cần có nghiên cứu đặc biệt

- Sự có mặt của khí hoà tan trong nước với lượng lớn có thế gây nhiễu loạn hoạtđộng của nhựa

- Các chất oxy hoá mạnh Cl2, O3, có thể tác dụng xấu lên nhựa

Về mặt định lượng, khả năng trao đổi ionit là trao đổi theo đương lượng các chất

1.2.5 Pha động trong sắc ký ion [1]

Pha động trong sắc ký ion là các dung dịch rửa giải (H+, Na+,… cho các cation và

cation cần tách hoặc dùng phương pháp gradient rửa giải

1.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến sắc ký ion [1]

Các yếu tố có thể ảnh hưởng đến khả năng áp dụng và hiệu quả của quá trình nàybao gồm:

- Dầu và mỡ trong nước ngầm có thể làm tắc nghẽn các nhựa trao đổi Chất rắn

lơ lửng lớn hơn 10 ppm có thể gây ra nhựa làm mù

- pH của nước chảy đến có thể ảnh hưởng đến việc lựa chọn nhựa trao đổi ion

- Oxy hóa trong nước ngầm có thể làm hỏng nhựa trao đổi ion Xử lý nước thảiđược tạo ra trong các bước tái tạo và sẽ cần điều trị bổ sung và xử lý

Đối với sắc kí trao đổi ion cationit acid mạnh, khi các cation có bán kính càngnhỏ thì khả năng hidrat hóa trong dung dịch nước càng lớn Do đó, những ion có bánkính càng nhỏ thì bán kính hidrat hóa càng lớn, do đó ái lực tương tác với pha tĩnhcàng yếu nên ít bị giữ lại Còn đối với cột cationit acid yếu thì khả năng lưu giữ chủyếu dựa trên tương tác của pha tĩnh với H+ có tính acid của các phân tử nước bị hidrathóa nên thứ tự, ngược lại (đính chính với lần trước là tương tác giữa pha tĩnh với chấttan chứ không phải dung môi rửa giải với chất tan) Còn đối với cột anionit bazơ thìthứ tự rửa giải phụ thuộc vào khả năng tương tác của pha tĩnh với chất tan

1.3 Tổng quan về anion

1.3.1 Giới thiệu chung về các anion

1.3.1.1 Ion Cl

-Ion clorua là anion (ion mang điện tích âm) Cl- Nó được hình thành khi nguyên

tố Clo (halogen) tăng một electron hoặc khi một hợp chất như hydro clorua được hòatan trong nước hoặc dung môi phân cực khác Muối clorua như natri clorua tan đượctrong nước Clorua là một chất điện phân cần thiết nằm trong tất cả các chất dịch của

cơ thể sống chịu trách nhiệm cho việc duy trì sự cân bằng axit/bazơ, truyền xung thầnkinh và điều tiết chất lỏng trong và ngoài tế bào Clorua cũng có thể là một phần củatên của các hợp chất hóa học trong đó một hoặc nhiều nguyên tử clo liên kết hóa trị Ví

cơ với một liên kết cộng hóa trị C-Cl Nó không phải là một nguồn gốc của ion clorua.[8]

sử dụng trong ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm để làm đông thịt [10]

và áp suất tiêu chuẩn Trong hóa học hữu cơ, nitrat (không nên nhầm lẫn với nitro) là

dư lượng hữu cơ Chúng là những este của axit nitric và rượu được hình thành bởi quátrình “nitroxyl hóa” Ví dụ như “metyl nitrat” được hình thành bởi phản ứngcủa metanol và acid nitric, nitrat của axit tartaric và thường được gọi một cách khôngphù hợp là nitroglycerin [9]

2-Ion Sulfate có công thức phân tử là SO42- có khối lượng phân tử là 96.06 g/mol,

nó bao gồm một trung tâm nguyên tử lưu huỳnh được bao quanh bởi bốn nguyên tửoxy được sắp xếp theo một hình tứ diện Nguyên tử lưu quỳnh có trạng thái oxy hóa là+6, trong khi bốn nguyên tử oxy là -2 Ion sulfate mang hai tiêu cực phí và là cơ sở liênhợp của bisulfate (hoặc hydrogen sulfate), là cơ sở liên hợp của H2SO4, acid sulfuric,sulfate hữu cơ, chẳng hạn như dimethyl sulfate là hợp chất cộng hóa trị và este của acidsulfuric [12]

SO

Về tính axit - bazơ của nó, clorua là một bazo rất yếu được chỉ ra bởi giá trị âm

hạn như axit sulfuric:

NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HClMuối clorua phản ứng với ion muối khác để trao đổi anion Sự hiện diện củaclorua thường được phát hiện bởi sự hình thành của bạc clorua không tan khi phản ứngvới ion bạc:

Cl- + Ag+ → AgCl1.3.2.2 Ion NO2-

Trong hóa học hữu cơ, nitrit là este của axit nitơ và chứa nhóm chức năng

trong đó R là một aryl hoặc alkyl Amyl nitrite và nitrit alkyl khác được sử dụng trong

y học để điều trị bệnh tim Một phản ứng có tên cổ điển để tổng hợp nitrit alkyl là sựtổng hợp Meyer trong đó halogenua alkyl phản ứng với kim loại nitrit một hỗn hợp đểnitroalkanes và nitrit

Nitrobenzene là một ví dụ đơn giản của một hợp chất nitro Trong phản ứng nitrathóa vòng thơm liên kết C-H bị phá vỡ, để lại hai electron trên nguyên tử cacbon Haiđiện tử được thêm vào ion nitronium, khử nó để thành nitrit [10]

1.3.2.3 Ion NO3

-Nitrat là muối của axit nitric Ion NO3- không có màu nên các muối nitrat củanhững cation không màu đều không có màu Hầu hết các muối nitrat đều dễ tan trong

những kim loại hoá trị hai và hoá trị ba thường ở dạng hydrat Muối nitrat khan củakim loại kiềm khá bền với nhiệt (chúng có thể thăng hoa trong chân không ở 380 –

500oC) Còn các nitrat của kim loại khác dễ phân huỷ khi đun nóng Độ bền nhiệt củamuối nitrat phụ thuộc vào bản chất cation kim loại [9]

Tất cả các muối nitrat đều tan tốt trong nước và phân li hoàn toàn thành ion Do

đó, dễ dàng tham gia phản ứng trao đổi ion với axit, kiềm và muối khác

H2SO4 + CH3COONa → NaHSO4 + CH3COOHAxít sulfuric phản ứng với phần lớn các kim loại trong phản ứng thế đơn để tạo rakhí hiđrô và muối sulfat của kim loại

Fe(r) + H2SO4(dd) → H2(k) + FeSO4(dd)

1.3.3 Ảnh hưởng và độc tính của các anion

1.3.3.1 Ion Cl

-Đất có hàm lượng clorua cao thường do hiện tượng thẩm thấu từ nước biển hoặc

do ô nhiễm từ việc sử dụng phân bón hóa học, các loại nước thải như mạ kẽm, khaithác dầu, sản xuất giấy, sản xuất nước từ quy trình làm mềm xả trực tiếp xuống sôngngòi

Clorua không gây hại cho sức khỏe Giới hạn tối đa của clorua được lựa chọntheo hàm lượng với natri [8]

1.3.3.3 Ion NO3

-Nitrat có mặt trong đất do việc sử dụng phân bón hóa học và từ các quá trìnhchuyển hóa của nitơ trong đất Dạng phân sử dụng để bón cây thường là dạng nitrat.Tuy nhiên, cây trồng chỉ hấp thụ một phần nitrat, một phần được giải phóng dưới dạng

N2, NH3 do các vi sinh vật trong đất phân giải và phần còn lại sẽ tích tụ lại trong đất vàtan trong nước

Trong tất cả các hợp chất của nitơ dạng vô cơ, nitrat được xem là hợp chất có tínhđộc thấp nhất Tuy nhiên, khi nitrat xâm nhập vào cơ thể thông qua các loại thực phẩm

có chứa nitrat, độc tính sẽ tăng lên chuyển thành nitrit nhờ hệ vi khuẩn có trong hệ tiêuhóa của con người [7]

2H+ + 2e → H2O

NO3- + 2e + 2H+ → NO2- + NAD+ + H2O1.3.3.4 Ion SO42-

Sunfat có mặt trong đất do việc sử dụng phân bón hóa học (phân lân) và sự oxyhóa của quặng pirit

2FeS2 + 7O2 + 2H2O → 2Fe2+ + 4SO42- + 4H+

Sunfat tích luỹ trong đất ở tầng lớp đất dưới và thích ứng với các cây có rễ ăn sâu.Một trong những nguyên nhân gây chua đất là do có sunfat.

Ngoài ra sunfat có mặt trong đất còn do nham trầm tích có chứa thạch caoCaSO4.2H2O, các khoáng vật sunfua, dung nham núi lửa, …

Với hàm lượng sunfat cao hơn 400 mg/L, có thể gây mất nước trong cơ thể vàlàm tháo ruột [12]

Ưu điểm của phương pháp

- Có thể xác định một vài anion trong cùng một phép phân tích