Nghiên cứu xác định hàm lượng cađimi (cd2+) trong nước bằng phương pháp cực phổ (phương pháp VON AMPE)

Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội MỞ ĐẦU Nước nguồn gốc sống, nguồn tài nguyên chủ chốt Trái Đất, đóng vai trò thiếu việc trì sống, giữ cân hệ sinh thái, điều hòa khí hậu đảm bảo phát triển bền vững Thế nhưng, nguồn tài nguyên quí giá bị ô nhiễm nghiêm trọng hiểm họa tự nhiên nhân tạo Đặc biệt vấn đề ô nhiễm nước kim loại nặng, điển hình kim loại Cađimi đến mức báo động.Cá sống môi trường nước bị nhiễm Cađimi Người ăn cá nhiễm kim loại Cađimi bị nhiễm kim loại Cađimi, gây nên bệnh hiểm nghèo khó chữa Trong đề tài này, đề cập tới vấn đề nhỏ người quan tâm, góp phần nhỏ bé việc xác định hàm lượng nguyên tố Cađimi độc hại nước hồ nuôi cá đưa biện pháp xử lý phù hợp Chính vậy, việc xác định nguyên tố Cađimi nước hồ nuôi cá việc làm cần thiết thiết thực Trong số nhiều phương pháp phân tích xác định hàm lượng chúng phương pháp Vôn - Ampe hòa tan phương pháp điện hóa đại xác định vết kim loại mẫu nước có độ nhạy độ chọn lọc cao, đáp ứng yêu cầu phân tích nhanh Với lý đó, chọn đề tài: “Nghiên cứu xác định hàm lượng Cađimi (Cd2+) nước phương pháp cực phổ (phương pháp Von Ampe)” Nội dung đề tài gồm phần sau: - Nghiên cứu tìm điều kiện tối ưu nền, điện phân, thời gian làm giàu…để xác định nguyên tố Cađimi đạt độ xác thỏa mãn - Xây dựng quy trình phân tích phương pháp đường chuẩn Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội - Xác định hàm lượng nguyên tố Cađimi nước hồ nuôi cá Yên Sở, từ đưa nhận xét, kết luận Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tác dụng hóa sinh Cađimi Đặc tính phân tích chúng 1.1.1 Tác dụng hóa sinh Cađimi Cá loài thủy sinh nhạy cảm với Cađimi Cađimi xâm nhập vào thể người qua đường ăn uống, qua hô hấp từ không khí, đặc biệt qua khói thuốc Nó tích lũy thận có thời gian bán hủy sinh học dài (20 30 năm) Triệu chứng độc mãn tính thận hư kéo theo cân thành phần khoáng xương, trường hợp cá biệt bị biến dạng xương Một lý giải thích tính độc Cađimi chúng can thiệp vào phản ứng enzim chứa kẽm tế bào thần kinh tích lũy thể gây suy giảm trí nhớ Các hợp chất chứa Cađimi hợp chất gây ung thư Hàm lượng 30mg/l đủ dẫn tới tử vong Hơi Cađimi gây ngộ độc cấp tính 1.1.2 Đặc tính phân tích Cađimi Thế oxi hóa khử tiêu chuẩn Cađimi 25oC là: ECd2+/Cd = - 0,40 V 1.2 Giới thiệu chung phƣơng pháp Von - Ampe hòa tan 1.2.1 Nguyên tắc chung phương pháp Von - Ampe hòa tan 1.2.2 Cơ sở lý thuyết phương pháp Von - Ampe hòa tan 1.2.2.1 Giai đoạn làm giàu phương pháp làm giàu 1.2.2.1.1 Giai đoạn làm giàu Khi làm giàu cần chọn điện phân (Ep) thích hợp giữ không đổi suốt trình điện phân Phương trình sóng cực phổ thuận nghịch: Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Trong đó: i: cường độ dòng khuếch tán id: cường độ dòng khuếch tán giới hạn n: số electron tham gia phản ứng điện cực E1/2+: bán sóng Nếu ta lấy giá trị Eđp mà i = 0,99id từ (1.2) ta tính điện phân (thế tích lũy) theo công thức sau: 1.2.2.1.2 Các phương pháp làm giàu 1.2.2.2 Giai đoạn hòa tan phương pháp theo dõi trình hòa tan 1.2.2.2.1 Giai đoạn hòa tan Quá trình hòa tan bắt đầu kết thúc thời gian dừng, trình hòa tan kết tủa làm giàu điện cực làm việc cách biến thiên ngược chiều với trình làm giàu (phân cực hóa điện cực làm việc) Phản ứng hòa tan: QTHT  Mm+ + me M  (1.4) 1.2.2.2.2 Phương pháp theo dõi trình hòa tan Phương pháp Von – Ampe hoà tan Cực phổ sóng vuông cực phổ xung vi phân Phương pháp dòng - thời gian Vi định lượng……… 1.2.2.3 Giới thiệu điện cực giọt treo thủy ngân (HMDE) 1.2.3 Ưu điểm ứng dụng phương pháp Von - Ampe hòa tan 1.2.3.1 Ưu điểm Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội - Phương pháp có độ nhạy cao cho phép xác định kim loại nặng Zn, Cd, Pb, Cu… với nồng độ nhỏ - Các bước tiến hành phân tích phương pháp Von - Ampe hòa tan tương đối đơn giản - Thiết bị máy móc phân tích phương pháp Von - Ampe hòa tan lại phổ biến phòng thí nghiệm trung tâm nghiên cứu, nhỏ, gọn không đắt 1.2.3.2 Một số ứng dụng chủ yếu phương pháp Von - Ampe hòa tan 1.2.3.2.1 Phân tích thực phẩm 1.2.3.2.2 Phân tích lâm sàng 1.2.3.2.3 Phân tích nước 1.2.4 Phương pháp Von - Ampe hòa tan phân tích vết kim loại nặng Bảng 1.2: Khoảng nồng độ xác định phương pháp phân tích Tên phƣơng pháp Phổ hấp thụ nguyên tử Phổ hấp thụ phân tử Phổ huỳnh quang phân tử Phổ huỳnh quang nguyên tử Phổ phát xạ nguyên tử Phân tích kích hoạt nơtron Điện dùng cực chọn lọc ion Cực phổ cổ điển Cực phổ sóng vuông Cực phổ xoay chiều hòa tan bậc hai Phương pháp Von - Ampe hòa tan dùng điện cực thủy ngân treo Phương pháp Von - Ampe hòa tan dùng điện cực màng thủy ngân thủy tinh Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Khoảng nồng độ (M) 10-6 – 10-7 10-5 – 10-6 10-6 – 10-7 10-7 – 10-8 10-5 – 10-6 10-9 – 10-10 10-4 – 10-5 10-4 – 10-5 10-6 – 10-7 10-6 – 10-8 10-6 – 10-9 10-8 – 10-10 Trang: Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Thiết bị đo Máy phân tích cực phổ đa chức 757VA Computrance hãng Metrohm sản xuất thuộc phòng thí nghiệm phân tích khoa Hóa học - trường Đại học Sư phạm Hà Nội có đồ khối sau: Ổ đĩa Màn hình Máy tính IBM Máy in Bàn phím ADC - DAC rơ le Máy khuấy Thiết bị cực phổ Potentionstat Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá WE RE Bình khí trơ Trang: CE Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Hình 2.1: Sơ đồ khối máy cực phổ đa chức 757 VA Computrance điều khiển máy tính 2.1.1 Bình điện phân 2.1.2 Điện cực 2.1.4 Máy in 2.1.5 Phần mềm 2.1.6 Bộ biến đổi ADC - DAC rơle phối hợp 2.2 Hóa chất 2.2.1 Nước cất 2.2.2 Hóa chất 2.3 Phƣơng pháp đo 2.4 Nội dung nghiên cứu Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2.4.1 Cơ sở khảo sát xây dựng quy trình phân tích theo phương pháp Von - Ampe hòa tan 2.4.2 Khảo sát tìm điều kiện tối ưu 2.4.3 Xây dựng đường chuẩn, đánh giá đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng theo đường chuẩn 2.4.4 Áp dụng vào phân tích mẫu thực tế 2.5 Quá trình phân tích 2.6 Xử lý kết thực nghiệm Tất kết thực nghiệm thu được tiến hành xử lý Microsoft Excel, xử lý thống kê toán học tính toán chương trình Turbo Pascal lập trình Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 Khảo sát trình làm giàu 3.1.1 Nền điện li 3.1.1.1 Xác định tối ưu 3.1.1.1.1 Đo mẫu trắng Kết đo thể bảng sau: Bảng 3.1: Giá trị Ip thu đo mẫu trắng Nền Ip (nA) Cd2+ NaCl 0,1N Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá 5,6 Trang: Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội KCl 0,1N 5,2 HCl 0,1N 0,27 CH3COONa 0,1N 1,8 3.1.1.1.2 Đo mẫu có chứa chất điện hoạt Kết đo sau: Bảng 3.2: Giá trị Ip thu đo Nền Ip (nA) NaCl 0,1N 573,8 KCl 0,1N 428,0 HCl 0,1N 399,5 CH3COONa 0,1N 194,3 Lấy giá trị Ip thu trừ giá trị Ip tương ứng chất điện hoạt điện li ta đo mẫu trắng, ta kết sau: Bảng 3.3: Sự phụ thuộc Ip vào điện li Nền điện li Ip (nA) NaCl 0,1N 568,2 KCl 0,1N 422,8 HCl 0,1N 399,23 CH3COONa 0,1N 188,7 3.1.1.2 Sự phụ thuộc Ip vào nồng độ NaCl + Bước 1: Đo dòng hoà tan kim loại cần xác định mẫu trắng Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Kết đo trắng sau: Bảng 3.4: Giá trị Ip thu đo mẫu trắng CNaCl (M) Ip(nA) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 4.2 22.9 100.7 137.6 213.2 215.5 + Bước 2: Đo dòng hoà tan kim loại cần xác định mẫu với hàm lượng Cađimi 6µg/l nồng độ HCl dung dịch 0,008M Bảng 3.5: Giá trị Ip thu đo mẫu có chứa chất điện hoạt CNaCl (M) Ip (nA) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 775,6 801 107,2 1030 1027 986 Từ số liệu ta có kết phụ thuộc dòng hoà tan vào nồng độ NaCl Bảng 3.6: Sự phụ thuộc Ip vào nồng độ NaCl CNaCl (M) Ip (nA) 0,1 771.4 Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: 10 Khoá luận tốt nghiệp đại học 112 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Ip 111.5 111 110.5 110 109.5 109 108.5 11 14 LFe3+/Cd2 17 + Hình 36.b Sự phụ thuộc pic hoà tan vào ion Fe3+ Qua kết thu ta thấy hai dạng ion Fe2+ Fe3+ ảnh hưởng tới chiều cao pic hoà tan Cađimi, tỉ lệ LFe2+/Cd2+ tăng chiều cao pic hoà tan giảm Trong đó, ion Fe2+ ảnh hưởng mạnh ion Fe3+ Sự ảnh hưởng nguyên tố khác khác Khi tỉ lệ LFe2+/Cd2+ = 11 chiều cao pic Cađimi giảm 6,89% so với mẫu sắt, tỉ lệ LFe2+/Cd2+ = 14 chiều cao pic giảm 8,5% Do đó, cần phải xử lý Fe2+ mẫu phân tích tỉ lệ LFe2+/Cd2+ = 11 Đối với ion Fe3+ ảnh hưởng yếu Tại khoảng khảo sát với tỉ lệ LFe3+/Cd2+ = 17 chiều cao pic giảm 1,71%, khoảng khảo sát LFe3+/Cd2+ 17 chưa cần phải xử lý Tóm lại, ảnh hưởng sắt đến kết phân tích chủ yếu Fe2+ Cụ thể, khoảng tỉ lệ LFe2+/Cd2+ 11 chưa cần xử lý Khi tỉ lệ cao cần thiết phải xử lý Fe2+ Thông thường để loại trừ ảnh hưởng ion Fe2+ ta chuyển toàn ion Fe2+ dung dịch thành Fe3+ xử lý Fe3+ NH4OH tạo kết tủa Fe(OH)3 Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: 70 Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 3.2.4 Biến thiên nồng độ chất phân tích vào tín hiệu đo Ip Trong phương pháp DAVS (Von - Ampe xung vi phân hoà tan anot) xác định lượng chất có mẫu phân tích thường sử dụng phương pháp thêm chuẩn phương pháp đường chuẩn Đối với hai phương pháp phải dựa vào khoảng tuyến tính phụ thuộc giá trị chiều cao pic vào nồng độ Do đó, cần nghiên cứu mối quan hệ nồng độ chất phân tích chiều cao pic hoà tan để tìm khoảng tuyến tính chất phân tích Tôi tiến hành khảo sát khoảng nồng độ chất phân tích từ 35.10-7M 75.10-7M có cho thêm Fe2+ với nồng độ CFe2+ = 10-7M nhằm xây dựng đường chuẩn phù hợp so với thực tế phân tích mẫu nước tự nhiên Các điều kiện khác phép đo cố định + Eđp = -1,1V + Thời gian điện phân làm giàu: 300s + Tốc độ quét thế: 40mV/s + Nền NaCl 0,3M HCl 0,009M + Thời gian đuổi oxy: 300s Sự phụ thuộc nồng độ chất phân tích vào chiều cao pic hoà tan Cađimi thể qua bảng hình vẽ sau: Bảng 3.13: Sự biến thiên vào nồng độ CM.105 Ip (nA) 0,35 3396 0,45 4355.8 0,55 5284.3 0,65 6338 0,75 6376 Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: 71 Khoá luận tốt nghiệp đại học 7000 Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Ip 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0.35 0.45 0.55 0.65 0.75 C(mol/l) Hình 3.8 Sự phụ thuộc Ip vào nồng độ chất phân tích Dựa vào đồ thị thấy khoảng nồng độ khảo sát Ip biến thiên tỉ lệ thuận với nồng độ Cađimi Sự phụ thuộc tuyến tính nồng độ chiều cao pic sở để xây dựng đường chuẩn cho chất phân tích 3.2.5 Giới hạn phát phép đo Đối với phương pháp phân tích, giới hạn phát (độ nhạy) yếu tố quan trọng Khi phân tích mẫu mà hàm lượng chất phân tích nhỏ giới hạn cho phép, người ta phải xử lý mẫu đưa giới hạn phân tích Để xác định độ nhạy phương pháp Von - Ampe hoà tan anot máy cực phổ 757 VA Computrance tiến hành đo số mẫu phân tích có nồng độ giảm dần (bắt đầu đo từ 50.10-9M) đến mẫu có nồng độ nhỏ mà máy phát làm thêm hai mẫu đo Xử lý kết đo theo phương pháp thống kê Các phép đo áp dụng điều kiện tối ưu, kết thu sau: Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: 72 Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Bảng 3.14: Giới hạn phát phép đo Lần đo Cd (µg/l) 0,776 0,769 0,770 C 0,77167 C  ε.tα,k 0,772 0,009 Qua kết trên, ta kết luận với phương pháp Von Ampe hoà tan anot tiến hành máy cực phổ 757 VA Computrance có độ nhạy cao, thuận lợi cho việc xác định lượng vết kim loại nước 3.3 Khảo sát độ tin cậy phép đo Để đánh giá độ xác cao phép đo, thực 10 phép đo liên tiếp điều kiện tối ưu Nồng độ chất điện hoạt giữ cố định 10-7M Tôi thu kết sau: Bảng 3.15: Kết khảo sát độ tin cậy STT Cd 111.7 110.9 111.1 115.6 103.5 122.3 110 113.2 114 10 113.4 Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: 73 Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Xử lý số liệu chương trình Pascal Từ kết thu cho thấy phép đo có độ tin cậy cao Sai số tương đối, Cd 3,0045% chấp nhận 3.4 Xác định hàm lƣợng Cađimi mẫu phân tích Để xác định lượng vết chất phương pháp cực phổ ngưởi ta thường sử dụng phương pháp phương pháp thêm chuẩn, phương pháp đường chuẩn… Trong khoá luận này, thực theo phương pháp đường chuẩn kiểm tra phương pháp cực phổ Von - Ampe hoà tan Cơ sở phương pháp dựa vào phụ thuộc tuyến tính quan hệ nồng độ chất phân tích tín hiệu đo Ip khoảng nồng độ định.Chuẩn bị dãy dung dịch chứa ion Cd2+ có nồng độ biến thiên từ (4 75).10-7M, nồng độ Fe2+ mẫu 10-7M Mỗi mẫu đo lần lặp lại lần, đo độ lặp loại lấy kết trung bình chiều cao pic đo, ta thu kết sau: Bảng 3.16: Kết khảo sát phụ thuộc Ip vào nồng độ chất phân tích điều kiện tối ưu STT CM.10-7mol/l Ip (nA) 385.11 10 962.8 20 1926.03 25 2410 35 3396 45 4355.8 55 5284.3 65 6338 75 6376 Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: 74 Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Dựa vào số liệu thực nghiệm này, biểu diễn kết thực nghiệm, thấy Ip CM.10-7M (mol/l) có phụ thuộc tuyến tính Khoảng tuyến tính khác nguyên tố Xử lý thống kê đoạn tuyến tính phụ thuộc Ip (nA) vào CM.10-7M (mol/l) theo phương pháp bình phương tối thiểu trong, ta thu phương trình đường chuẩn: Khoảng tuyến tính (4 65).10-7M IP = 97 105 CCd2+ - 11.527 (3.19) 3.5 Áp dụng phƣơng pháp đƣờng chuẩn để phân tích mẫu nƣớc hồ nuôi cá Yên Sở 3.5.1 Kiểm tra đường chuẩn Để áp dụng phương pháp đường chuẩn vào việc phân tích định lượng mẫu thật, tiến hành phân tích hàm lượng Cađimi mẫu tự tạo nhằm đánh giá độ xác đường chuẩn xây dựng Mẫu 1: CCd2+ 30.10-7M Mẫu 2: CCd2+ 60.10-7M Thể tích dung dịch mẫu điều kiện đo hoàn toàn giống xây dựng đường chuẩn Đo mẫu với độ lặp lại lần Các giá trị trung bình lần lặp trình bày bảng sau: Bảng 3.17: Kết phân tích mẫu tự tạo phương pháp đường chuẩn CM.10-7M (nA) 30 3032.69 60 5878.1 Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: 75 Khoá luận tốt nghiệp đại học Từ giá trị Trường Đại học Sư phạm Hà Nội mẫu ta tính nồng độ ion theo phương trình đường chuẩn: CCd2  Ip  b a (mol/l) (3.20) Sai số tương đối phép đo nguyên tố tính theo công thức: q% = CCd2 (cho vao)  CCd2  (Tim thay) CCd2 (cho vao) 100% (3.21) Xử lý số liệu đo ta thu kết sai số tương đối: Bảng 3.18: Sai số tương đối phân tích mẫu tự tạo phương pháp đường chuẩn CM.10-7M q% 30 4.5 60 4.27 Từ kết thu ba mẫu tự tạo theo phương pháp đường chuẩn, cho thấy sai số tương đối nhỏ ( 5%) Do đó, sử dụng phương trình đường chuẩn để xác định hàm lượng chúng mẫu thật với điều kiện đo mẫu thật hoàn toàn giống khảo sát 3.5.2 Quy trình lấy mẫu xử lý Mẫu nước lấy lúc 10 30 phút ngày 20/4/2010 hồ nuôi cá Yên Sở - quận Thanh Trì - Hà Nội Mẫu nước có màu xanh nhạt nhiều vẩn đục Sau lấy mẫu xử lý sau: Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: 76 Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Đo pH mẫu, axit hoá mẫu vài giọt HNO3, sau lọc sơ loại vẩn  750 ml Cô cạn (1000 ml)  (C1V1) (C2V2)  dd1 (C2V2) Lọc kết tủa  Đo pH để chỉnh lại phù hợp sau đem phân tích Hình 3.9 Sơ đồ xử lý mẫu nước hồ nuôi cá Yên Sở 3.5.3 Kết phân tích xử lý kết Lấy mẫu nước hồ nuôi cá Yên Sở, mẫu lấy 1000ml, cô cạn 100ml (dung dịch C2V2) (có pH = 2) 2,5ml dung dịch NaCl 3M vào bình định mức 25ml Định mức tới vạch nước cất hai lần, sau đem phân tích Bình điện phân rửa dung dịch sunfocrom Lắp bình điện phân vào máy đo với điện cực rửa lau khô Bật máy tính máy cực phổ, đặt thông số đo tối ưu khảo sát máy tính cho phép đo Các thông số đo Von - Ampe hoà tan anot + Thế điện phân -1,1V + Thời gian điện phân 300s + Thời gian đuổi oxy 3000s + Tốc độ quét 40mV/s + Thời gian nghỉ 30s + Thế bắt đầu quét -1,15V + Thế kết thúc 0,05V Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: 77 Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Mỗi mẫu đo lần sau xử lý thống kê kết biểu diễn bảng 3.19 Bảng 3.19: Kết xác định hàm lượng Cađimi nước hồ nuôi cá Yên Sở - Thanh Trì - Hà Nội Mẫu số Hàm lượng Cd xác định (mg/l) 0,00059 0,00002 0,00037 0,00001 0,00043 0,00002 0,00036 0,00001 0,00057 0,00004 0,00048 0,00003 0,00059 0,00004 0,00049 0,00003 Từ kết mà xác định theo tài liệu TCVN (1942 - 1995) cho phép kết luận: nước hồ nuôi cá Yên Sở chưa bị ô nhiễm kim loại nặng Vì thời gian nghiên cứu có hạn nên để kết phân tích xác so với thực tế cần phải lấy mẫu hàng ngày vào thời điểm khác (sáng, trưa, chiều, tối) nhiều tháng vào mùa khác Sau đó, đem phân tích lấy kết xử lý thống kê, đánh giá so sánh với kết phân tích phương pháp khác phương pháp hấp thụ nguyên tử, kích hoạt nơtron…thì kết xác định đảm bảo xác thuyết phục Hàm lượng Cađimi mà phân tích kết bước đầu áp dụng phương pháp Von - Ampe hoà tan vào thực tế Hướng đề tài khảo sát thêm điều kiện tối ưu đến trình phân tích xử lý nguồn nước thải trước thải vào hồ Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: 78 Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội KẾT LUẬN Qua thời gian nghiên cứu với mục đích xác lập điều kiện để phân tích hàm lượng Cađimi nước hồ nuôi cá rút số kết luận sau: Nắm sở lí thuyết phương pháp Von - Ampe hoà tan Xác lập điều kiện tối ưu để phân tích Cađimi mẫu phân tích - Đã tìm thích hợp hỗn hợp HCl 0,009M NaCl 0,3M khảo sát (KCl, HCl, CH3COONa, NaCl) - Các khảo sát pH, điện phân, thời gian điện phân, tốc độ quét xác định được: + Giá trị pH tối ưu cho việc phân tích Cađimi + Thế làm giàu tốt giá trị -1,1V thuận lợi cho việc phân tích nguyên tố Cađimi + Thời gian điện phân cho kết tốt (300s) khoảng nồng độ khảo sát từ (10-8 10-6)M + Tốc độ quét tối ưu phép xác định 40mV/s + Thời gian cần thiết đuổi oxy Mỗi lần đo 300s Xây dựng đường chuẩn để xác định nguyên tố Cađimi điều kiện tối ưu Sử dụng thành công ngôn ngữ Pascal vào lập trình tính toán, xử lý kết đường chuẩn theo phương pháp hồi quy tuyến tính tính độ tin cậy phép đo Áp dụng thành công phương pháp đường chuẩn để xác định hàm lượng Cađimi nước hồ nuôi cá Yên Sở - Thanh Trì - Hà Nội cho kết phù hợp với phương pháp thêm chuẩn Kết cho thấy hàm lượng Cađimi vượt giới hạn cho phép Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: 79 Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO Từ Vọng Nghi Các phương pháp phân tích điện hoá hoà tan Đại học tổng hợp Hà Nội, 1990 Từ Vọng Nghi, Trần Tứ Hiếu, Huỳnh Văn Trung Các phương pháp phân tích nước NXB khoa học kĩ thuật Từ Vọng Nghi Những phương pháp điện học phương pháp khác Tập II, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1971 Hồ Viết Quý, Nguyễn Tinh Dung Các phương pháp phân tích lí hoá NXB đại học Sư phạm Hà Nội I, 1991 Hồ Viết Quý Xử lí số liệu thực nghiệm phương pháp toán học thống kê NXB Quy Nhơn, 1994 Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: 80 Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội LỜI CẢM ƠN Khóa luận hoàn thành Bộ môn Hóa phân tích, khoa Hóa Học - Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Tiến sĩ Nguyễn Văn Hải, người thầy hướng dẫn bảo em tận tình suốt thời gian thực khóa luận Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo, cô giáo môn Hóa phân tích, khoa Hóa Học - Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện tốt để em có kết ngày hôm Hà Nội, tháng 05 năm 2010 Sinh viên Hoàng Thanh Huyền Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: 81 Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội MỤC LỤC Mở đầu Chương Tổng quan tài liệu 1.1 Tác dụng hoá sinh Cađimi Đặc tính phân tích chúng 1.1.1 Tác dụng hoá sinh Cađimi 1.1.2 Đặc tính phân tích Cađimi 1.2 Giới thiệu chung phương pháp Von - Ampe hoà tan 1.2.1 Nguyên tắc chung phương pháp Von - Ampe hoà tan 1.2.2 Cơ sở lý thuyết phương pháp Von - Ampe hoà tan 1.2.3 Ưu điểm ứng dụng phương pháp Von - Ampe hoà tan 13 1.2.4 Phương pháp Von - Ampe hoà tan phân tích vết kim loại nặng 15 Chương Thực nghiệm 18 2.1 Thiết bị đo 18 2.1.1 Bình điện phân 19 2.1.2 Điện cực 19 2.1.3 Máy tính 19 2.1.4 Máy in 19 2.1.5 Phần mềm 19 2.1.6 Bộ biến đổi ADC - DAC rơle phối hợp 19 2.2 Hoá chất 20 2.2.1 Nước cất 20 2.2.2 Hoá chất 20 2.3 Phương pháp đo 20 2.4 Nội dung nghiên cứu 22 2.4.1 Cơ sở khảo sát xây dựng quy trình phân tích theo phương pháp Von - Ampe hoà tan 22 Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: 82 Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2.4.2 Khảo sát tìm điều kiện tối ưu 23 2.4.3 Xây dựng đường chuẩn, đánh giá đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng theo đường chuẩn 24 2.4.4 Áp dụng vào phân tích mẫu thực tế 24 2.5 Quá trình phân tích 24 2.6 Xử lý kết thực nghiệm 24 Chương Kết bàn luận 25 3.1 Khảo sát trình làm giàu 25 3.1.1 Nền điện li 26 3.1.2 Thế làm giàu 33 3.1.3 Ảnh hưởng thời gian điện phân 35 3.2 Các yếu tố ảnh hưởng cách loại trừ 38 3.2.1 Ảnh hưởng tốc độ quét 39 3.2.2 Ảnh hưởng oxy hoà tan 40 3.2.3 Ảnh hưởng sắt 42 3.2.4 Biến thiên nồng độ chất phân tích vào tín hiệu đo Ip 45 3.2.5 Giới hạn phát phép đo 46 3.3 Khảo sát độ tin cậy phép đo 47 3.4 Xác định hàm lượng Cađimi mẫu phân tích 48 3.5 Áp dụng phương pháp đường chuẩn để phân tích mẫu nước hồ nuôi cá Yên Sở 49 3.5.1 Kiểm tra đường chuẩn 49 3.5.2 Quy trình lấy mẫu xử lý 51 3.5.3 Kết phân tích xử lý kết 51 Kết luận 53 Tài liệu tham khảo 54 Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: 83 Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Khóa luận em hoàn thành hướng dẫn Tiến sĩ Nguyễn Văn Hải với nỗ lực thân Trong trình nghiên cứu em có tham khảo tài liệu số tác giả (nêu mục tài liệu tham khảo) Em xin cam đoan kết khóa luận tốt nghiệp kết nghiên cứu thân em, không trùng với kết tác giả khác Nếu sai em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, tháng 05 năm 2010 Sinh viên Hoàng Thanh Huyền Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: 84 [...]... phần nhỏ bé trong việc xác định hàm lượng nguyên tố Cađimi độc hại trong nước hồ nuôi cá và có thể đưa ra những biện pháp xử lý phù hợp Chính vì vậy, việc xác định nguyên tố Cađimi trong nước hồ nuôi cá là một việc làm cần thiết và thiết thực Trong số nhiều phương pháp phân tích xác định hàm lượng của chúng thì phương pháp Vôn - Ampe hòa tan là một trong những phương pháp điện hóa hiện đại xác định các... các vết kim loại trong mẫu nước có độ nhạy và độ chọn lọc cao, đáp ứng được yêu cầu phân tích nhanh Với lý do đó, tôi chọn đề tài: Nghiên cứu xác định hàm lượng Cađimi ( Cd2+) trong nước bằng phương pháp cực phổ (phương pháp Von Ampe )” Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: 27 Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Nội dung của đề tài gồm các phần sau: - Nghiên cứu tìm ra các... đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của phân tích điện hóa trong nghiên cứu và bảo vệ môi trường đòi hỏi phân tích định lượng chính xác lượng cực nhỏ các vết kim loại Các nhà khoa học đã đưa ra nhiều các phương án khác nhau nhằm khắc phục những hạn chế nhưng vẫn phát huy các lợi thế của phương pháp cổ điển cực phổ Các phương pháp cực phổ xung vi phân, cực Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: 32 Khoá luận... điện cực làm việc 1.2 Giới thiệu chung về phƣơng pháp Von - Ampe hòa tan 1.2.1 Nguyên tắc chung của phương pháp Von - Ampe hòa tan Để tiến hành phân tích bằng phương pháp Von - Ampe hòa tan, người ta dùng thiết bị đồng bộ gồm hệ ba điện cực: Cực làm việc là điện cực thủy ngân tĩnh hoặc đĩa rắn Cực so sánh có thế không đổi thường được sử dụng là cực Calomen hoặc bạc clorua bạc có bề mặt lớn và điện cực. .. chiều dùng điện cực giọt thủy ngân hay còn gọi là phương pháp cực phổ cổ điển do nhà bác học Heyrovsky phát minh năm 1922 với nhiều ưu điểm nổi bật đã phát triển nhanh chóng và trở thành một trong những phương pháp phân tích điện hóa quan trọng Bằng phương pháp này có thể phân tích định tính hay định lượng nhiều ion quan trọng, hàng vạn hợp chất hữu cơ một cách nhanh chóng và rẻ tiền Phương pháp còn có... ngôn ngữ Pascal vào lập trình tính toán, xử lý kết quả đường chuẩn theo phương pháp hồi quy tuyến tính và tính độ tin cậy của phép đo 5 Áp dụng thành công phương pháp đường chuẩn để xác định hàm lượng Cađimi trong nước hồ nuôi cá Yên Sở - Thanh Trì - Hà Nội cho kết quả phù hợp với phương pháp thêm chuẩn Kết quả cho thấy hàm lượng Cađimi đã vượt quá giới hạn cho phép Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang:... phân tích định tính và định lượng các nguyên tố Nồng độ ion cần xác định và chiều cao pic (dòng hòa tan cực đại) được thể hiện qua phương trình tổng quát sau: Ip = K.C Trong đó: K: hệ số tỷ lệ C: nồng độ chất phân tích Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: 31 Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 1.2.2 Cơ sở lý thuyết của phương pháp Von - Ampe hòa tan Phương pháp cực phổ dòng... nguyên tố Cađimi trên điện cực thủy ngân rất nhỏ Cađimi có khả năng tạo hỗn hống với thủy ngân và có độ tan lớn trong thủy ngân.Khi điện phân làm giàu thì hiện tượng kim loại tan trong thủy ngân tăng lên rất nhiều tạo thành hỗn hống dạng keo Các đặc tính trên rất thuận lợi cho việc phân tích định lượng và định tính Cađimi trong mẫu phân tích bằng phương pháp Von - Ampe hòa tan, sử dụng điện cực thủy... làm giàu…để xác định nguyên tố Cađimi đạt độ chính xác thỏa mãn - Xây dựng quy trình phân tích bằng phương pháp đường chuẩn - Xác định hàm lượng nguyên tố Cađimi trong nước hồ nuôi cá Yên Sở, từ đó đưa ra những nhận xét, kết luận Hoàng Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Trang: 28 Khoá luận tốt nghiệp đại học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tác dụng hóa sinh của Cađimi Đặc tính... sinh vật sống trong nước Cađimi được sử dụng trong công nghiệp mạ sơn, làm chất ổn định trong công nghiệp chất dẻo, Cađimi oxit trong pin và bán dẫn Do vậy, nó có trong các loại nước thải của các ngành công nghiệp này Cá và các loài thủy sinh rất nhạy cảm với Cađimi Cađimi xâm nhập vào cơ thể người qua đường ăn uống, qua hô hấp từ không khí, đặc biệt qua khói thuốc lá Nó được tích lũy trong thận và ... Thanh Huyền - Lớp K32A Hoá Khoảng nồng độ (M) 1 0-6 – 1 0-7 1 0-5 – 1 0-6 1 0-6 – 1 0-7 1 0-7 – 1 0-8 1 0-5 – 1 0-6 1 0-9 – 1 0-1 0 1 0-4 – 1 0-5 1 0-4 – 1 0-5 1 0-6 – 1 0-7 1 0-6 – 1 0-8 1 0-6 – 1 0-9 1 0-8 – 1 0-1 0 Trang:... 1 0-7 – 1 0-8 Phổ phát xạ nguyên tử 1 0-5 – 1 0-6 Phân tích kích hoạt nơtron 1 0-9 – 1 0-1 0 Điện dùng cực chọn lọc ion 1 0-4 – 1 0-5 Cực phổ cổ điển 1 0-4 – 1 0-5 Cực phổ sóng vuông 1 0-6 – 1 0-7 Cực phổ. .. tích nước Phương pháp Von - Ampe hòa tan phương pháp tốt để xác định lượng vết kim loại nước tự nhiên nước biển Zn, Cd, Pb, Cu… Ở Thụy Sỹ, phương pháp Von - Ampe hòa tan công nhận phương pháp