Nghiên cứu định lượng CADIMIN (II), chì (II), đồng (II), MANGAN (II) trong nước thải các phòng thí nghiệm của đại học vi

Luận văn tốt nghiệp Trờng đại học vinh Khoa hoá häc  - Nghiên cứu định lợng cadimi(II), chì(II), đồng(II), mangan(II) nớc thảI phòng thí nghiệm đại học vinh phơng pháp vôn ampe hoà tan anot xung vi phân (asv dpp) Khoá luận tốt nghiệp đại học Chuyên ngành: hoá học phân tích Giang Hớng dẫn thực : Th.S Đinh Thị Trờng Sinh viên thực : Nguyễn Thị Thu Thủ Líp : K45E Ho¸ häc  Vinh 04/2009 Lời cảm ơn Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn cô Th.S Đinh Thị Trờng Giang đà giao đề tài giúp đỡ em tận tình, chu đáo suốt trình làm thí nghiệm hoàn thành khoá luận Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo môn Hoá phân tích, thầy giáo, cô giáo hớng dẫn phòng thí nghiệm thuộc khoa Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ Hoá Lớp 45E Luận văn tốt nghiệp Hoá học trờng ĐHV đà tạo điều kiện giúp đỡ em trình hoàn thành khoá luận tốt nghiệp Cuối em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến bố mẹ, anh chị em bạn bè đà quan tâm, động viên em hoàn thành khoá luận tốt nghiệp Vinh, tháng năm 2009 Sinh viên Nguyễn Thị Thu Thuỷ Mục lục Trang Lời cảm ơn Phần mở đầu Phần I: Tổng quan tài liệu I.1 Giới thiệu nguyên tố: cadimi, chì ,đồng,mangan I.1.1 Cadimi I.1.1.1 Giới thiệu cadimi I.1.1.2 Các phơng pháp xác định cadimi I.1.1.2.1 Phơng pháp trắc quang I.1.1.2.2 Phơng pháp cực phổ I.1.1.2.3 Phơng pháp chuẩn độ complexon I.1.1.2.4 Phơng pháp AAS I.1.2 Chì I.1.2.1 Giới thiệu chì I.1.2.2 Các phơng pháp xác định chì I.1.2.2.1 Phơng pháp trắc quang I.1.2.2.2 Phơng pháp cực phổ I.1.2.2.3 Phơng pháp chuẩn độ complexon I.1.2.2.3.1 Xác định trực tiếp thị Ecriocrom đen T I.1.2.2.3.2 Xác định trực tiếp thị Xylen da cam I.1.2.2.4 Phơng pháp AAS Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thủ Ho¸ Líp 45E – 3 3 5 8 9 11 12 13 14 14 15 15 Luận văn tốt nghiệp I.1.3 I.1.3.1 I.1.3.2 I.1.3.2.1 Đồng Giới thiệu đồng Các phơng pháp xác định đồng Phơng pháp trắc quang 15 15 18 18 I.1.3.2.2 I.1.3.2.3 I.1.3.2.4 I.1.4 I.1.4.1 I.1.4.2 I.1.4.2.1 I.1.4.2.2 I.1.4.2.3 I.2 I.2.1 I.2.2 I.2.2.1 I.2.2.2 I.2.2.2.1 I.2.2.2.2 Phơng pháp cực phổ Phơng pháp Neocuproine Phơng pháp AAS Mangan Giới thiệu mangan Các phơng pháp xác định mangan Phơng pháp trắc quang pemanganat Phơng pháp cực phổ Phơng pháp AAS Phơng pháp cực phổ Cơ sở phơng pháp Phơng pháp Vôn-Ampe hoà tan Nguyên tắc Các kĩ thuật ghi đo đờng Vôn-Ampe hoà tan Phơng pháp cực phổ sóng vuông Phơng pháp cực phổ xung thờng 20 22 24 24 24 26 26 28 29 29 29 30 30 32 32 34 I.2.2.2.3 I.2.3 I.2.3.1 I.2.3.2 Phơng pháp cực phổ vi phân Các phơng pháp phân tích định lợng Phơng pháp đờng chuẩn Phơng pháp thêm chuẩn 36 36 36 37 I.2.4 Các loại điện cực làm việc sử dụng Vôn-Ampe hoà tan Điện cực thuỷ ngân treo, điện cực thuỷ ngân rơi (HMDE, DME) 38 I.2.4.1 I.2.4.2 I.2.4.3 Điện cực rắn hình đĩa.( RDE ) Điện cực màng thuỷ ngân (TMFE ) Phần II : Thực nghiệm kết II.1 Thiết bị, dụng cụ hoá chất II.1.1 Thiết bị, dụng cụ II.1.2 Hoá chất II.2 Lấy bảo quản mẫu II.3 Vô hoá mẫu II.4 Xác định Cadimi, chì, đồng II.4.1 Thực nghiêm tìm điều kiện tối u cho phép xác định Cd, Pb, Cu II.4.1.1 Pha chế dung dịch II.4.1.2 Khảo sát điều kiện tối u cho phép xác định Cd,Pb,Cu II.4.1.2.1 Khảo sát xuất pic II.4.1.2.2 Khảo sát biên độ xung II.4.1.2.3 Khảo sát thời gian sục khí II.4.1.2.4 Khảo sát tốc độ quét II.4.1.2.5 Khảo sát thời gian cân Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ Ho¸ Líp 45E – 38 39 39 41 41 41 41 42 42 43 43 43 44 44 44 46 47 48 Luận văn tốt nghiệp II.4.1.2.6 II.4.1.3 II.4.2 II.4.3 II.4.3.1 II.4.3.2 II.4.3.3 II.5 II.5.1 II.5.1.1 II.5.1.2 II.5.1.2.1 II.5.1.2.2 II.5.1.2.3 II.5.1.2.4 II.5.1.2.5 II.5.1.2.6 II.5.1.3 II.5.2 II.5.3 II.5.3.1 II.5.3.2 II.5.3.3 Kh¶o sát ảnh hởng nồng độ chất lên Kết điều kiện tối u cho phép xác định Cd, Pb,Cu Xác định Cd, Pb, Cu mẫu tự tạo Xác định Cd, Pb, Cu mẫu nớc thải Xác định Cd, Pb, Cu mẫu nớc thải khoa Vật lý Xác định Cd, Pb, Cu mẫu nớc thải khoa Vật lý Xác định Cd, Pb, Cu mẫu nớc thải khoa Sinh học 48 Xác định Mangan Thực nghiệm tìm điều kiện tối u cho phép xác định Mn(II) Pha chế dung dịch cho phép xác định Mn(II) Khảo sát điều kiện tối u cho phép xác định Mn(II) Khảo sát xuất pic Khảo sát biên độ xung Khảo sát tốc độ quét Khảo sát thời gian sục khí Khảo sát thời gian cân Khảo sát ảnh hởng pH Kết phép xác định điều kiện tối u cho phép xác định Mn(II) Xác định Mangan mẫu tự tạo Xác định Mangan mẫu nớc thải Xác định Mangan mẫu nớc thải khoa Hoá học Xác định Mangan mẫu nớc thải khoa Sinh học Xác định Mangan mẫu nớc thải khoa Vật lý Phần III: Kết luận Tài liệu tham khảo 57 50 51 53 53 54 55 57 57 58 58 58 59 59 60 61 62 63 64 64 65 66 67 Më đầu Nớc nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá, có nơi, đóng vai trò quan trọng yếu tố thiếu hoạt động Trái Đất Tuy nhiên phát triển mạnh mẽ công nghiệp, hoạt động ngời đà làm cho môi trờng nớc ngày ô nhiễm nghiêm trọng Vì đà có nhiều công nghệ xử lý nớc thải đà đợc sử dụng rộng rÃi Nhiễm độc nguồn nớc phần lớn kim loại nặng gây nh: Hg, Pb, Cd, Cu, Crvấn đề loại bỏ, làm giảm lợng kim loại nặng ®éc h¹i níc xng møc cho phÐp cã ý nghĩa quan trọng công việc bảo vệ môi trờng Trong số kim loại nặng Cd, Pb kim loại có độc tính cao với động vật ngời, gây bệnh ung th, bệnh xơng Cu ảnh hởng đến trình oxi hoá khử, trình tổng hợp hemoglobin Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ Hoá Lớp 45E Luận văn tốt nghiệp photpholipit Khi ngời tiếp xúc nhiều với Mn làm suy nhợc hệ thần kinh, gan tuyến thợng thận Phân tích toàn diện xác mẫu nớc trình phức tạp đòi hỏi nhiều thời gian, phải sử dụng phơng pháp phân tích hoá học, vật lý phơng pháp sinh, y học khác Trong khuôn khổ ®Ị tµi vµ ®iỊu kiƯn thÝ nghiƯm vèn cã, chóng giới hạn việc " Xác định Mangan xác định đồng thời Cadimi, Chì , Đồng nớc thải phòng thí nghiệm trờng Đại Học Vinh phơng pháp Vôn-Ampe hoà tan xung vi phân" phơng pháp có độ xác cao Với đề tài đề nhiệm vụ: - Tìm điều kiện tối u để định lợng Mn, định lợng ®ång thêi Cd, Pb, Cu - Thư c¸c ®iỊu kiƯn tối u đà chọn vào việc phân tích mẫu tự tạo Mn Cd, Pb, Cu - Phân tÝch mÉu chøa (Mn, Cd, Pb, Cu) níc th¶i Chúng hi vọng khoá luận góp phần bổ sung thêm vào phơng pháp xác định lợng vết kim loại nặng số đối tợng, môi trờng khác nhau: nớc sinh hoạt, nớc tự nhiên , nớc thải, nớc biển có hàm lợng vết Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ Hoá Lớp 45E Luận văn tốt nghiệp Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ Hoá Lớp 45E Luận văn tốt nghiệp Phần I: Tổng quan I.1 Giới thiệu nguyên tố : Cadimi , chì , đồng , mangan I.1.1 Cadimi(Cd) I.1.1.1 Giới thiệu cadimi Cadimi nguyên tố đợc nhà bác học F.Stromeyer (ngời Đức) tìm năm 1817 Cadimi nguyên tố thuộc chu kì 6, nhóm IIB Bảng 1.1 : C¸c h»ng sè vËt lý cđa Cadimi Sè thứ tự bảng HTTH 48 Khối kợng nguyên tử (đvC) Cấu hình electron 112,4 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s2 Bán kính nguyên tử (A0) 1,39 Độ âm điện (theo Pauling) 1,69 Khối lơng riêng (g/cm3) 8,642 Năng lợng ion hoá (eV) I1 I2 I3 8,99 16,90 37,47 Cadimi nguyên tố đứng cuối dÃy nguyên tố d Nguyên tử cadimi có obitan d đà điền đủ 10 electron nh nguyên tử nhóm IB, nhng cấu hình electron 4d10 tơng đối bền trờng hợp này, nên cadimi khả hai electron để tạo trạng thái oxi hoá +2, +3 nh bạc (Ag) Nghĩa hoá trị cadimi electron s Cadimi có giá trị I2 ,I3 tơng đối lớn, giá trị I3 cao đà làm cho lợng mạng lới tinh thể không đủ để làm bền cho trạng thái oxi hoá +3 Cho nên trạng thái oxi hoá cao cadimi +2, số oxi hoá tồn Cadimi kim loại màu trắng bạc, nặng, mềm dễ dát mỏng, nhiệt độ nóng chảy 320,90C, nhiệt độ sôi 7670C Nguyên nhân dễ nóng chảy dễ bay cadimi tơng tác yếu nguyên tử kim loại gây nên cấu hình tơng đối bền 4d10 cản trở electron d tham gia vào liên kết kim loại Cadmi không khí ẩm bị bao phủ màng oxit nên ánh kim.Trong tự nhiên cadimi có đồng vị bền :106Cd (1,215%); 108Cd (0,875%); 110Cd (12,29%); 111Cd (12,7%); 112Cd (24,7%); 113Cd (12,39%); 114Cd (28,96%); 116Cd (7,58%) Trong Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ Hoá Lớp 45E Luận văn tốt nghiệp đồng vị phóng xạ đồng vị 113Cd có tiết diện bắt nơtron lớn nên cadimi kim loại đợc dùng làm điều chỉnh dòng nơtron lò phản ứng nguyên tử Cadimi đợc dùng để mạ vỏ ôtô, vỏ máy bay,và tàu biển, làm điện cực ắc quy kiềm, chế tạo hợp kim Một lợng nhỏ cadimi thêm vào đồng làm tăng độ bền nhng không làm giảm độ dẫn điện đồng nên hợp kim Cu-Cd đợc dùng làm dây dẫn Hợp kim cadimi có đặc điểm mềm nên vật liệu không thay đợc để chế tạo ổ trục Cadimi chiếm đến 12,5% hợp kim dễ nóng chảy (750C) gọi hợp kim U đỏ Trong vỏ Trái Đất, cadimi thờng tồn dạng khoáng vật, khoáng vật cadimi grenokit (CdS), khoáng vật riêng thờng lẫn với khoáng vật kẽm thuỷ ngân xinaba hay thần sa (HgS) Cadimi thờng có quặng đa kim với chì đồng Trong nớc thiên nhiên thờng cadimi, nhng nớc thải từ khu công nghiệp hoá chất luyện kim thờng có cadimi, cadimi từ nguồn nớc thải thờng nhiễm vào nớc thiên nhiên, đặc biệt nớc bề mặt Hàm lợng cadimi nớc bề mặt nhỏ, khoảng vài àg/ lít.Trong nớc Cadimi dạng ion đơn môi trờng axit dạng ion phức (cianua, tactrat) dạng không tan (hidroxit, cacbonat) môi trờng kiềm (pH=8-9) độ tan Cadimi tăng pH giảm Cadimi nguyên tố độc Cơ thể bị ngộ độc tiêu thụ 1mg/ ngày FAO/OMS cho phép ngời đợc hấp thụ không 400500àg / tuần (từ nớc, không khí, thức ăn) Tiêu chuẩn Mỹ cho phép hàm lợng cadimi nớc uống không vợt 0,11àg/ lít Cộng đồng châu Âu quy định nớc dùng cho chế biến thực phẩm có hàm lợng cadimi không vợt 0,005mg/ lít Tiêu chuẩn Pháp OMS quy định mức I.1.1.2 Các phơng pháp xác định Cadimi I.1.1.2.1 Phơng pháp trắc quang Để xác định cadimi phơng pháp trắc quang dùng dithizon, ngời ta chiết CCl4 từ môi trờng kiềm mạnh chứa tatrat Dung dịch dithizonat Cd dung môi hu có màu đỏ, hấp phụ cực đại bớc sóng = 515 nm Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ Hoá Lớp 45E Luận văn tốt nghiệp Hàm lợng Cadimi khoảng 0,01- 0,5 mg Cd/ l dùng phơng pháp xác định nh sau: Nếu nh mẫu nớc có chứa lợng lớn chất hu cần vô hoá chúng cách thêm vào thể tích nớc lấy phân tích 1-2ml H2SO4 đặc, 3-5ml HNO3 đặc làm bay dung dịch tủ hút Nếu dung dịch có màu lại thêm 5ml HNO đặc lại làm bay lần nữa, động tác lặp lại thu dợc dung dịch không màu Sau làm bay dung dịch đến khô thêm tiếp vào bà 1ml HCl đặc làm bay lần Phần bà sau để nguội đợc hoà tan nớc cất hai lần, đun nóng để hoà tan hết muối tan, lọc qua phễu lọc khô giấy lọc giữ lấy dung dịch để xác định Cadimi Trong môi trờng kiềm mạnh kim loại khác nh Ag, Cu, Ni, Co bị chiết với Cd Các nguyên tố ngăn cản cần đợc chiết trớc xác định Cd dithizon từ môi trờng axit Nếu mẫu có chứa CN- cần phá huỷ xianua cách thêm 0,5ml H2SO4 đặc vào 100ml mẫu nớc, đun sôi 10 phút tủ hút Sau thêm 0,2ml HCl đặc khuấy để yên (để kết tủa AgCl lắng xuống) 2h Lọc dung dịch, rửa phễu vài ml nớc cất, nớc lọc chứa lợng nhỏ bạc Cu, Hg lợng nhỏ Ag nớc lọc đợc chiết để loại bỏ dithizon từ môi trờng có pH=2 Thêm vào nớc lọc 5ml dung dịch muối Xaynhet 20% điều chỉnh pH đến cách khuấy thêm từ từ dung dịch NH3 HCl Cho mẫu vào phễu chiết chiết lần 5ml dithizon 0,1% CHCl3, chiết lợng dithizon sau chiết giữ nguyên màu xanh ban ®Çu cđa nã Sau ®ã rưa mÉu b»ng 10ml CHCl3 dung môi rửa không màu Cuối rửa thêm hai lần, lần 5ml CCl4 Nếu mẫu có chứa Ni tách dimetylglioxim nh sau: lấy 50ml dung dịch mẫu đầu hoăc dung dịch mẫu sau vô hoá, cho vào 10ml dung dich kalinatritactrat 20% (nếu lấy mẫu sau đà tách Ag, Cu, Hg cần thêm 5ml dung dịch tactrat đủ ) Thêm NH3 vào pH=8,5-9, thêm vào tiếp 5ml dung dịch 1% dimetylglioxim rợu etylic 96% Cho toàn hỗn hợp vào phễu chiết lắc 30 giây, chiết phức niken-dimetylglixionat vài lần, lần 10ml CHCl3 Cuối rửa tớng nớc 5ml CCl4 Các nguyên tố sau không gây cản trở cho phép xác định Cd hàm lợng cđa chóng nhá h¬n 50mg/l : Pb , Bi, As , Al ,Fe, Sb, Sn, Cr, Zn, PO43- … Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ Hoá Lớp 45E Luận văn tốt nghiệp Nếu hàm lợng Zn gấp 50 lần Cd việc chiết Cd không hoàn toàn phạm sai số âm Các chất oxi hoá cần đợc phân huỷ cách thêm H2O2 vào đun sôi kĩ Các chất hữu cần đựoc chiết tách 5ml CCl4 lần chiết I.1.1.2.2 Phơng pháp cực phổ Để xác định Cd hàm lợng cao, 1mg/l dùng phơng pháp cực phổ, Cd hỗn hợp đệm amoniac nhiều khác cho sóng cực phổ thuận nghịch định lợng Để xác định cadimi phơng pháp cực phổ, ngêi ta dïng nỊn ®Ưm amoniac – amoni clorua (NH3 1M +NH4Cl 1M) Nếu mẫu nớc hàm lợng đồng không lớn hàm lợng Cd xác định đồng thời hai nguyên tố nên dùng phơng pháp thêm chuẩn Trong trờng hợp hàm lợng đồng lớn so với hàm lợng Cd, cần che đồng xianua Các kim loại khác nh: Fe(III), Bi, Sn, Sb kết tủa dới dạng hidrroxit dung dịch đệm Để xác định Cd, ta lấy phần dung dịch Nếu lợng kết tủa lớn cần xác định theo phơng pháp thêm Kẽm, coban, niken, mangan kim loại cho sóng cực phổ âm sóng Cd nên không ảnh hởng đến việc xác định Nếu nớc có lợng lớn chì cần tách trớc cách kết tủa axit sunfuric loÃng lọc bỏ kết tủa chì sunfat Tuỳ theo hàm lợng cđa Cd mÉu mµ chóng ta thùc hiƯn pha loÃng hay cô cạn bớt cho 25ml mẫu chøa tõ 0,05mg – 1,25mg Cd Thªm mét giät Metyl da cam trung hoà HCl NH đến chất thị vừa đổi màu Tiếp theo thêm 10ml dung dịch nền, 1ml gielatin, 1ml đệm natri sunfit định mức nớc cất, lắc dung dịch, cho dung dịch vào bình điện phân ghi cực phổ từ -0,4V đến -0,8V so với anot đáy thuỷ ngân Có thể định lợng phơng pháp thêm chuẩn phơng pháp đờng chuẩn Nếu mẫu chứa 0,02 mg 0,5 mg Cd/ l cần làm giàu cách cô nh sau : lấy 250ml mẫu, cho vào bát sứ cốc chịu nhiệt, thêm vào 1ml HCl đặc , làm bay đến cạn khô Thêm vào phần bà khô 5ml dung dịch đợc ®iỊu chÕ nh sau : trén 10ml dung dÞch nỊn, 1ml gielatin, 1ml natri sunfit vµ 38ml níc cÊt hai lần Cho toàn vào bình điện phân ghi cực phổ từ -0,4V đến -0,8V Nên xác định phơng pháp thêm chuẩn Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 10 Hoá Lớp 45E Luận văn tốt nghiệp - Thời gian cân (s): - Thế điện phân (V): -0,85 - Thế bắt đầu quét (V): -0,85 - KÕt thóc qt (V): +0,2 - Tû lƯ nång ®é giới hạn nguyên tố ảnh hởng lẫn Cd : Pb : Cu lµ : 0,27 : 0,44 II.4.2 Xác định Cd2+, Pb2+, Cu2+ mẫu tự tạo Để có sở chắn áp dụng phơng pháp xác định Cadmi(II), Chì(II), Đồng(II) phơng pháp Vôn-Ampe hoà tan anot xung vi phân với điều kiện tối u đà chọn Chúng tiến hành định lợng Cd2+, Pb2+, Cu2+ mét mÉu tù t¹o sau: LÊy 10ml nớc cất lần ,thêm vào 0,05ml dung dịch chuẩn chøa ®ång thêi Cd2+ 11ppm, Pb2+ 5ppm, Cu2+ 2,4ppm + 0,05ml dung dịch đệm axetat pH=4,6, cho vào bình điện phân Tiến hành định lợng nguyên tố điều kiện tối u thể tích lần thêm dung dịch chứa đồng thời Cd2+ 11ppm, Pb2+ 5ppm, Cu2+ 2,4ppm 0,05ml Kết thể hình 2.3 Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 49 Hoá Lớp 45E Luận văn tốt nghiệp Hình 2.3: Kết xác định đồng thời Cd, Pb, Cu mẫu tự tạo Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 50 Hoá Lớp 45E Luận văn tốt nghiệp Vậy phép đo định lợng đồng thời Cd2+, Pb2+, Cu2+ phơng pháp Vôn-Ampe hoà tan anot xung vi phân đáng tin cậy II.4.3 Tiến hành định lợng Cadimi (II), chì (II), đồng (II) mẫu nớc thải Đại học Vinh II.4.3.1 Định lợng Cadimi (II), Chì (II), Đồng (II) mẫu nớc thải phòng thí nghiệm khoa Vật lý Quá trình định lợng Cadimi (II), Chì (II), Đồng (II) mẫu nớc thải phòng thí nghiệm khoa Vật lý phơng pháp Vôn-Ampe hoà tan anot xung vi phân đợc tiến hành nh sau: LÊy 10ml mÉu níc th¶i + 0,5ml dung dịch đệm axetat pH=4,6 + 0,05ml dung dịch NaOH 1M vào bình điện phân Tiến hành ghi đo đờng xung vi phân thể tích lần thêm dung dịch chuÈn chøa ®ång thêi Cd2+ 0,25ppm, Pb2+ 0,25ppm, Cu2+ 2,5ppm 0,08ml Kết thu đợc hình 2.4 Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 51 Hoá Lớp 45E Luận văn tốt nghiệp Hình 2.4: Kết định lợng đồng thời Cd, Pb, Cu mẫu nớc thải phòng thí nghiệm khoa Vật Lý II.4.3.2 Định lợng Cadimi (II), Chì (II), Đồng (II) mẫu nớc thải phòng thí nghiệm khoa Hoá học Quá trình định lợng Cadimi (II), Chì (II), Đồng (II) mẫu nớc thải phòng thí nghiệm khoa Vật lý phơng pháp Vôn-Ampe hoà tan anot xung vi phân đợc tiến hành nh sau: Lấy 0,5ml mẫu nớc thải + 0,05ml dung dịch đệm axetat pH=4,6 + 10ml níc cÊt lÇn + 0,1ml dung dịch HNO3 1M vào bình điện phân Tiến hành ghi đo đờng xung vi phân thể tích lần thêm dung dịch chuẩn chứa đồng thời Cd2+ 0,25ppm, Pb2+ 0,8ppm, Cu2+ 3ppm 0,05ml Kết thu đợc hình 2.5 Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 52 Hoá Lớp 45E Luận văn tốt nghiệp Hình 2.5: Kết định lợng đồng thời Cd,Pb,Cu mẫu nớc thải phòng thí nghiệm khoa Hoá học II.4.3.3 Định lợng Cadimi (II), Chì (II), Đồng (II) mẫu nớc thải phòng thí nghiệm khoa Sinh học Quá trình định lợng Cadimi (II), Chì (II), Đồng (II) mẫu nớc thải phòng thí nghiệm khoa Sinh học phơng pháp Vôn-Ampe hoà tan anot đợc tiến hành nh sau: Lấy 10ml nớc thải + 0,5ml dung dịch đệm axetat pH=4,6 + 0,2ml dung dịch NaOH 1M cho vào bình điện phân Tiến hành ghi đo dờng xung vi phân thể tich lần thêm dung dịch chuẩn chứa đồng thêi Cd2+ 0,25ppm, Pb2+ 0,5ppm, Cu2+ 1,5ppm lµ 0,05ml KÕt thu đợc hình 2.6 Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 53 Hoá Lớp 45E Luận văn tốt nghiệp Hình 2.6: Kết định lợng đồng thời Cd,Pb,Cu mẫu nớc thải phòng thí nghiệm khoa Sinh học II.5 Xác định Mangan II.5.1 Thực nghiệm tìm điều kiện tối u cho phép xác định Mn(II) II.5.1.1 Pha chế dung dịch cho phép xác định Mn(II) - Dung dÞch chuÈn Zn2+ 10ppm - Dung dÞch chuÈn Mn2+ 10ppm - Dung dịch đệm amoni - Dung dịch đệm borax - Dung dÞch NH3 25% - MnSO4.H2O - Dung dịch chuẩn Mn 1ppm Cách tiến hành: - Dung dịch chuÈn Zn2+ 10ppm: LÊy 1ml dung dÞch chuÈn Zn 2+ 1000ppm định mức đến 100ml nớc cất lần ta đợc dung dịch chuẩn Zn2+ 10ppm - Dung dịch chuẩn Mn2+ 10ppm: Lấy 250ml nớc, thêm vào 2ml dung dịch HNO3 đặc, lắc kĩ Cân 0,01536g MnSO 4.10H20 cho vào bình định mức đến 500ml nớc cất lần tới vạch 500 ta đợc dung dịch chuẩn Mn2+10ppm - Dung dÞch chuÈn Mn2+ 1ppm: LÊy 10ml dung dÞch chuẩn Mn2+ 10ppm định mức tới 100ml nớc cất lần ta đợc dung dịch chuẩn Mn2+ 1ppm Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 54 Hoá Lớp 45E Luận văn tốt nghiệp - Dung dịch đệm amoni: Lấy 8,3ml dung dÞch HCl 37% + 22,41758ml dung dÞch NH3 25% định mức đến 100ml nớc cất lần ta đợc dung dịch đệm amoni có pH=10,2, - Dung dịch đệm borax: Lấy 3,8137g Na 2B4O7.10H2O 1,36g NaOH cho vào bình định mức tới 50ml nớc cất lần ta đợc dung dịch đệm borax II.5.1.2 Khảo sát điều kiện tối u cho phép xác định Mn(II) II.5.1.2.1 Khảo sát xuất pic Để khảo sát xuất pic Mangan(II), đà tiến hành thí nghiệm nh sau: Lấy 0,05ml dung dịch Mn2+10ppm + 10ml níc cÊt + 0,05ml dung dÞch NH325% + 0,2ml dung dịch Zn2+ 10ppm + 0,5ml dung dịch đệm amoni + 0,5ml dung dịch đệm borax cho vào bình điện phân, tiến hành điện phân Uđp=-1,65V, quét từ -1,65Vữ -1,3V Sau tiến hành thêm 0,05ml dung dịch chuẩn Mn2+ 10ppm vào bình điện phân tiến hành ghi đo đờng xung vi phân, thu đợc kết sau : Upic (Mn) -1,46 0,05V II.5.1.2.2 Khảo sát biên độ xung Để khảo sát biên độ xung, sử dụng điện phân điện phân Uđp=-1,65V, thời gian điện phân 60s, quÐt thÕ tõ -1,65V± -1,3V LÊy 0,05ml dung dÞch Mn2+10ppm + 10ml níc cÊt + 0,05ml dung dÞch NH325% + 0,2ml dung dịch Zn2+ 10ppm + 0,5ml dung dịch đệm amoni + 0,5ml dung dịch đệm borax cho vào bình điện phân Tiến hành ghi đo dờng xung vi phân dung dịch biên độ xung khác nhau, kết thu đợc bảng 2.8 Bảng 2.8: Sự thay đổi chiều cao pic Mn theo biên độ xung Biên độ xung(V) Chiều cao pic h(A) -0,75 -6,3.10-9 -0,075 -7,3.10-9 -0,08 -7,13.10-9 Qua kÕt qu¶ ë b¶ng 2.8 chóng rút đợc kết luận: Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 55 Hoá Lớp 45E Luận văn tốt nghiệp Chúng chọn biên độ xung -0,075V biên độ xung chiều cao pic cao đẹp II.5.1.2.3 Khảo sát tốc độ quét Các điều kiện đo nh thí nghiệm thay đổi tốc độ quét thu đợc kết bảng 2.9 Bảng 2.9: Sự thay đổi chiều cao pic Mn theo tèc ®é quÐt Tèc ®é quÐt (V/s) ChiÒu cao pic h(A) 0,015 -4,14.10-9 0,012 -5,12 10-9 0,01 -5,44.10-9 0,0074 -6,5.10-9 Qua kÕt qu¶ ë b¶ng 2.9 chóng rút kết luận: Khi giảm tốc độ quét chiều cao pic tăng, tốc độ quét 0,01V/s 0,0074V/s chiều cao pic tăng nhng đờng tăng lên Vì chọn tốc độ quét 0,012V/s II.5.1.2.4 Khảo sát thời gian sục khí Để khảo sát ảnh hởng thời gian sục khí (loại oxi hoà tan) đến chiều cao pic pic tiến hành nh sau Sử dụng điều kiện đo: điện phân, thời gian điện phân, biên độ xung, thời gian đặt xung, tốc độ quét nh sục khí với áp suất PN2 =1atm, thay đổi thời gian sục khí thu đợc kết hình 2.6 bảng 2.10 Bảng 2.10: Sự thay đổi chiều cao pic Mn theo thêi gian sơc khÝ Thêi gian sơc khÝ (s) ChiỊu cao pic h (A) 10 đờng xấu, không pic, đờng nhiÔu 100 -8,48.10-9 200 - 7,75.10-9 300 -7,57.10-9 400 -7,33.10-9 600 -7,54.10-9 Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 56 Hoá Lớp 45E Luận văn tốt nghiệp Hình 2.7: Sự thay ®ỉi chiỊu cao pic theo thêi gian sơc khÝ Qua hình 2.7 bảng 2.10 rút kÕt ln: chän thêi gian sơc khÝ lµ tõ 100s ữ 300s chiều cao pic thay đổi không đáng kể cao II.5.1.2.5 Khảo sát thời gian cân Sau điện phân thờng ngừng khuấy dung dịch, dùng cực giọt thuỷ ngân tĩnh cực màng thuỷ ngân điều chế chỗ bề mặt cực đĩa cần có thời gian nghỉ tức để yên hệ thống khoảng thời gian ngắn (5s - 60s) để lợng kim loại phân bố bề mặt cực Để khảo sát ảnh hởng thời gian cân tới phép đo tiến hành thí nghiệm với điều kiện đo nh thay đổi thời gian nghỉ lần điện phân thu đợc bảng 2.11 sau: Bảng 2.11: Sự thay đổi chiều cao pic Mn theo thêi gian c©n b»ng Thêi gian c©n b»ng (s) ChiỊu cao pic h(A) Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 57 Hoá Lớp 45E Luận văn tốt nghiệp -5,12.10-9 10 15 -5,03.10-9 -5,09.10-9 -5,81.10-9 Qua b¶ng 2.11 chóng nhận thấy thời gian cân 15s chiều cao pic cao nhng đờng lại cao Vì chọn thời gian cân 3s II.5.1.2.6 Khảo sát ảnh hởng pH Để khảo sát ảnh hởng pH đến chiều cao pic điều chỉnh giá trị pH dung dịch điện phân dung dịch NH3 25% Cách thực : LÊy 0,05ml dung dÞch Mn 2+10ppm + 10ml níc cÊt + 0,05ml dung dÞch NH325% + 0,2ml dung dÞch Zn 2+ 10ppm + 0,5ml dung dịch đệm amoni + 0,5ml dung dịch đệm borax cho vào bình điện phân Sử dụng điều kiện đo: biên độ xung, tốc ®é qt, thêi gian sơc khÝ, thêi gian c©n b»ng tối u đà khảo sát trên, quét từ -1,65Vữ -1,3V, tốc độ khuấy 2000 vòng/phút thu đợc kết hình 2.7 bảng 2.12 Bảng 2.12: Sù thay ®ỉi chiỊu cao pic Mn theo pH pH ChiÒu cao pic h(A) 9,9 -1,28.10-9 10,2 -9,62.10-9 10,5 -7,67.10-9 10,7 -7,23.10-9 Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 58 Hoá Lớp 45E Luận văn tốt nghiệp 10,5 10,7 10,2 9,9 Hình2.8: Sự thay đổi chiều cao pic theo pH Qua bảng hình 2.8 bảng 2.12 nhận thấy pH tăng chiều cao pic giảm, nhng pH=9,9 đờng cao Vì chọn pH tối u 10,2 II.5.1.3 Kết khảo sát tối u phép đo Mn(II) Qua trình khảo sát điều kiện tối u, tiến hành ghi phổ xung vi phân Mn2+ , dung dịch đệm amoni đệm borax, rút số kết luận sử dụng tham số sau cho trình định lợng Mn2+ là: - Tốc độ khuấy: 2000 vòng/phút - Cỡ giọt: - Biên ®é xung (V): -0,075 - Tèc ®é quÐt thÕ (V/s): -0,012 - Thêi gian sôc khÝ (s): 300 - Thêi gian điện phân (s): 60 - Thời gian đặt xung (s): 0,04 - Thêi gian c©n b»ng (s): - Thế điện phân (V): -1,65 Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 59 Hoá Lớp 45E Luận văn tốt nghiệp - Thế bắt đầu quét (V): -1,65 - Kết thúc quÐt (V): -1,3 - pH tèi u: 10,2 II.5.2 X¸c định Mn(II) mẫu tự tạo Để có sở chắn áp dụng phơng pháp xác định Mn(II) phơng pháp Vôn-Ampe hoà tan anot xung vi phân với điều kiện tới u đà chọn , tiến hành định lợng Mn(II) phơng pháp đờng chuẩn thêm chuẩn Sau trình bày phơng pháp định lợng Mn(II) mẫu tự tạo phơng pháp đờng chuẩn Lấy 0,05ml dung dịch Mn2+ 10ppm + 10ml níc cÊt lÇn + 0,05ml dung dÞch NH3 25% + 0,2ml dung dÞch Zn2+ 10ppm + 0,5ml dung dịch đệm amoni + 0,5ml dung dịch đệm borax Tiến hành ghi đo đờng VônAmpe hoà tan anot với thông số đà chọn, thu đợc chiều cao hx Việc tính toán hx dựa vào phơng pháp đờng chuẩn Phép xây dựng đờng chuẩn: Lấy lần lợt thể tích khác dung dịch Mn2+ 10ppm cho vào bình định mức 10ml, thành phần khác tơng tự nh mẫu tự tạo Tiến hành ghi đo đờng Vôn-Ampe hoà tan anot dung dịch chuẩn với tham số đà chọn Kết thu đợc bảng 2.13 Bảng 2.13 : Kết xây dung đờng chuẩn Mn VMn2+ 10ppm (ml) CMn2+ (M) ChiÒu cao pic h(nA) 0,025 4,04.10-7 -2,38 0,05 8,05.10-7 -4,5 0,075 1,2.10-6 -7,15 0,1 1,6.10-6 -9,14 §êng chuÈn biểu diễn sụ phụ thuộc chiều cao pic vào thể tích dung dịch mẫu là: y = -1,7318x- 0,0092 với R2 = 0,9969 Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 60 Hoá Lớp 45E Luận văn tốt nghiệp Mẫu tự tạo có CMn2+ = 0,0442 mg/l, phơng pháp Vôn-Ampe hoà tan anot đo đợc với mẫu tự tạo có chiều cao hx = -4,6 (nA), thay vào phơng trình đờng chuẩn thu đợc nồng độ Mn2+ tính theo ®êng chn lµ CMn2+ = 0,0437 mg/l Víi sai sè q = 0, 0437 − 0, 0442 100 = 1,13% 0, 0442 Kết luận : áp dụng phơng pháp đờng chuẩn cho phép định lợng Mn2+ II.5.3 Xác định Mn(II) mẫu nớc thải II.5.3.1 Xác định Mn(II) mẫu nớc thải phòng thí nghiệm khoa Hoá học Quá trình định lợng Mangan(II) mẫu nớc thải phòng thí nghiệm Đại học Vinh đợc tiến hành nh sau: LÊy 0,5ml mÉu + 10ml níc cÊt lÇn + 0,05ml dung dÞch NH 25% + 0,2ml dung dÞch Zn2+ 10ppm + 0,5ml dung dịch đệm amoni + 0,5ml dung dịch đệm borax vào bình điện phân Tiến hành ghi đo đờng xung vi phân, thể tích lần thêm dung dịch chuẩn Mn2+ 1ppm 0,5ml, kết thu đợc hình 2.8 Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 61 Hoá Lớp 45E Luận văn tốt nghiệp Hình 2.8: Kết định lợng Mn(II) nớc thải phòng thí nghiệm khoa Hoá học II.5.3.2 Xác định Mn(II) mẫu nớc thải phòng thí nghiệm khoa Sinh học Quá trình định lợng Mn(II) mẫu nớc thải khoa Sinh học đợc tiến hành nh sau: Lấy 10ml mÉu + 0,05ml dung dÞch NH3 25% + 0,2ml dung dịch Zn2+ 10ppm + 0,5ml dung dịch đệm amoni + 0,5ml dung dịch đệm borax vào bình điện phân Tiến hành ghi đo đờng xung vi phân, thể tích lần thêm dung dịch chuẩn Mn2+ 1ppm 0,15ml, kết thu đợc hình 2.9 Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 62 Hoá Lớp 45E Luận văn tốt nghiệp Hình 2.9: Kết định lợng Mn(II) nớc thải khoa Sinh học II.5.3.3 Xác định Mn(II) mẫu nớc thải phòng thí nghiệm khoa Vật lý Quá trình định lợng Mn(II) mẫu phòng thí nghiệm khoa Vật lý đợc tiến hành nh sau: Lấy 10ml mẫu + 0,05ml dung dÞch NH 25% + 0,2ml dung dịch Zn2+ 10ppm + 0,5ml dung dịch đệm amoni + 0,5ml dung dịch đệm borax vào bình điện phân Tiến hành ghi đo đờng xung vi phân thu ®ỵc chiỊu cao pic cđa mÉu hmÉu = -0,968nA Dùa vào đờng chuẩn đà xây dựng phép đo mẫu tự tạo, tính đợc nồng độ Mn(II) mẫu nớc thải khoa Vật lý là: 9,159àg/l Phần III : Kết luận Đà tổng quan đợc phơng pháp xử lý tách loại Cd, Pb, Cu, Mn từ môi trờng nớc phơng pháp: chiết trắc quang, phơng pháp AAS, phơng pháp Vôn-Ampe hoà tan anot xung vi phân Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thuỷ 63 Hoá Lớp 45E – ... xung vi phân đáng tin cậy II.4.3 Tiến hành định lợng Cadimi (II), chì (II), đồng (II) mẫu nớc thải Đại học Vinh II.4.3.1 Định lợng Cadimi (II), Chì (II), Đồng (II) mẫu nớc thải phòng thí nghiệm. .. tích hoá học, vật lý phơng pháp sinh, y học khác Trong khuôn khổ đề tài điều kiện thí nghiệm vốn có, giới hạn vi? ??c " Xác định Mangan xác định đồng thời Cadimi, Chì , Đồng nớc thải phòng thí nghiệm. .. đệm ammoniac tốt để xác định đồng Trong ion kim loại bị khử âm nh Cd(II), Co(II), Ni(II), Zn(II), Mn(II) không gây ảnh hởng đến vi? ??c xác định đồng Oxi hoà tan nớc đợc khử cách thêm vào lợng d Natri