1. Tính cấp thiết của đề tài. Ngày nay, cùng với sự phát triển kinh tế, khoa học kỹ thuật và cuộc sống của con người được nâng cao, thì nhu cầu về nước ngày càng nhiều, nhưng sự ô nhiễm môi trường nước càng xảy ra ngày một nghiêm trọng hơn, đặc biệt là nước bị ô nhiễm bởi các kim loại nặng đang là vấn đề được cả thế giới quan tâm. Các nguồn gây ô nhiễm của nước chính là do các hoạt động của con người, một trong những nguồn gây o nhiễm đó chính là chất thải từ các khu công nghiệp như ngành luyện kim, thuộc da, chế biến lâm hải sản hay trong nông nghiệp từ việc sử dụng các loại thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, sự đào thải của động, thực vật ... Vì vậy vấn đề nghiên cứu tìm kiếm công nghệ, phương pháp để ngăn chặn và xử lý sự ô nhiễm môi trường đang diễn ra mạnh mẽ và tích cực, đặc biệt với các chất gây độc ở hàm lượng nhỏ. Trong nước có rất nhiều các kim loại nặng, chúng thường gây ô nhiễm, gây độc hại ở hàm lượng rất nhỏ. Chính vì vậy muốn xử lý sự ô nhiễm đó cần xác định, định lượng từng kim loại có trong nước bằng những phương pháp phân tích phù hợp. Cr là nguyên tố giữ vai trò quan trọng đối với sự sống. Nồng độ thấp nó là chất dinh dưỡng vi lượng cơ bản đối với con người và động vật, nhưng ở nồng độ cao và đặc biệt Cr ở dạng Cromat là trong những tác nhân gây bệnh ung thư. Trong tự nhiên Cr tồn tại chủ yếu ở dạng hợp chất có các mức oxi hoá Cr3+ và Cr6+. Độc tính của Cr(VI) là rất nguy hiểm ở hàm lượng nhỏ. Chính vì vậy trong luận văn này chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu phân tích hàm lượng Cr bằng phương pháp trắc quang với thuốc thử Diphenylcacbarzit (DPC) và đánh giá ô nhiễm một số nguồn nước” 2. Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp trắc quang. 3. Nội dung nghiên cứu Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép xác định Cr bằng phương pháp trắc quang với thuốc thử DPC. Xây dựng đường chuẩn xác định tổng nồng độ các dạng Cr trong dung dịch. Đánh giá quá trình oxi hóa Cr(III) lên Cr(VI) bằng (NH4)2S2O8 có xúc tác Ag+. Sử dụng đường chuẩn để xác định và đánh giá hàm lượng Cr trong một số nguồn nước.
Trang 1MỞ ĐẦU
1 Tính cấp thiết của đề tài.
Ngày nay, cùng với sự phát triển kinh tế, khoa học kỹ thuật và cuộc sống củacon người được nâng cao, thì nhu cầu về nước ngày càng nhiều, nhưng sự ô nhiễmmôi trường nước càng xảy ra ngày một nghiêm trọng hơn, đặc biệt là nước bị ô nhiễmbởi các kim loại nặng đang là vấn đề được cả thế giới quan tâm Các nguồn gây ônhiễm của nước chính là do các hoạt động của con người, một trong những nguồngây o nhiễm đó chính là chất thải từ các khu công nghiệp như ngành luyện kim, thuộc
da, chế biến lâm hải sản hay trong nông nghiệp từ việc sử dụng các loại thuốc trừ sâu,thuốc diệt cỏ, sự đào thải của động, thực vật
Vì vậy vấn đề nghiên cứu tìm kiếm công nghệ, phương pháp để ngăn chặn và
xử lý sự ô nhiễm môi trường đang diễn ra mạnh mẽ và tích cực, đặc biệt với các chấtgây độc ở hàm lượng nhỏ Trong nước có rất nhiều các kim loại nặng, chúng thườnggây ô nhiễm, gây độc hại ở hàm lượng rất nhỏ Chính vì vậy muốn xử lý sự ô nhiễm
đó cần xác định, định lượng từng kim loại có trong nước bằng những phương phápphân tích phù hợp Cr là nguyên tố giữ vai trò quan trọng đối với sự sống Nồng độthấp nó là chất dinh dưỡng vi lượng cơ bản đối với con người và động vật, nhưng ởnồng độ cao và đặc biệt Cr ở dạng Cromat là trong những tác nhân gây bệnh ung thư.Trong tự nhiên Cr tồn tại chủ yếu ở dạng hợp chất có các mức oxi hoá Cr3+ và Cr6+.Độc tính của Cr(VI) là rất nguy hiểm ở hàm lượng nhỏ
Chính vì vậy trong luận văn này chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu phân tích hàm lượng Cr bằng phương pháp trắc quang với thuốc thử Diphenylcacbarzit (DPC) và đánh giá ô nhiễm một số nguồn nước”
2 Phương pháp nghiên cứu
- Sử dụng phương pháp trắc quang
3 Nội dung nghiên cứu
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép xác định Cr bằng phương pháp trắcquang với thuốc thử DPC
- Xây dựng đường chuẩn xác định tổng nồng độ các dạng Cr trong dung dịch
- Đánh giá quá trình oxi hóa Cr(III) lên Cr(VI) bằng (NH4)2S2O8 có xúc tác Ag+
- Sử dụng đường chuẩn để xác định và đánh giá hàm lượng Cr trong một số nguồnnước
Trang 2CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 NGUYÊN NHÂN GÂY Ô NHIỄM NGUỒN NƯỚC [27,28,29]
Có nhiều nguyên nhân gây ô nhiễm các nguồn nước, chủ yếu là do con người sửdụng trong sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, bệnh viện và các hoạt động khácthải ra Trong nước thải có chứa nhiều chất gây ô nhiễm, có thể chia thành các nhómchính sau:
- Nhóm chất thải sinh họat: từ các khu dân cư đô thị, các chợ, trường học, bệnhviện
- Nhóm chất thải công nghiệp: từ các nhà máy hoá chất, dệt, nhuộm, luyện kim,giấy, chế biến nông sản, thực phẩm
- Nhóm chất thải nông nghiệp: từ phân bón, thuốc hoá học bảo vệ thực vật, cáctrang trại, đồng ruộng
Các chất thải rất đa dạng và phong phú, chúng tồn tại ở cả thể rắn, thể lỏng vàthể khí Bao gồm các kim loại và phi kim, các đơn chất và hợp chất, các chất vô cơ vàhữu cơ, các chất độc, ít độc và không độc Những chất thải này, qua các quá trìnhphong hóa, biến đổi tạo thành các ion đi vào nguồn nước, cả trong nước mặt, nướcthải và nước ngầm
1.1.1 Nguồn gốc ô nhiễm Cr trong nước [2,9,15,24,25]
Cr được tạo thành trong nước từ các nguồn tự nhiên như sự phong hóa của cácthành phần đá, khoáng, sự xói mòn của Cr và các bụi phóng xạ khô trong bầu khíquyển Nồng độ của Cr tại các con sông và hồ trong giới hạn khoảng 0.5÷100nanomol/lit (nM), trong khi ở vùng nước biển có khoảng nồng độ thấp hơn rất nhiều0.1÷16 nM Nồng độ của Cr ở những vùng bị ô nhiễm nặng có thể cao hơn rất nhiều.Nồng độ của Cr trong nước tăng ở các nơi (chủ yếu là các con sông) được gây rabởi một lượng nước thải lớn thải ra từ các hoạt động công nghiệp như ngành côngnghiệp luyện kim, mạ điện, công nghiệp thuộc da, từ các bãi rác vệ sinh, nước tháplàm mát và các ngành công nghiệp hóa chất khác
Trong các vùng nước tự nhiên, Cr chủ yếu tồn tại ở hai trạng thái oxi hóa ổnđịnh là Cr(III) và Cr(VI) Sự có mặt và tỉ lệ giữa hai trạng thái này phụ thuộc vàocác quá trình khác nhau bao gồm sự biến đổi hóa học và phản ứng quang hóa, quátrình kết tủa, sự thủy phân, hấp phụ…
Dưới điều kiện thiếu oxi, Cr(III) là trạng thái duy nhất Ở pH >7 ion CrO4chiếm ưu thế Tại giá tri pH trung bình, tỉ lệ Cr(III) và Cr(VI) phụ thuộc vào nồng
2-độ oxi, nồng 2-độ của chất khử, chất oxi hóa trung gian và các tác nhân tạo phức khác
Sự hình thành Cr trong vùng nước bề mặt cho thấy H2O /phức hydroxo chiếm
ưu thế trong điều kiện phổ biến ở các vùng nước tự nhiên, mặc dù Cr(III) hình thànhcác phức khác nhau với nguồn gốc từ các chất hữu cơ tự nhiên như axit amin và cácaxit khác Quá trình hình thành làm giảm kết tủa Cr(OH)3.H2O, phổ biến trong điềukiện pH ở các vùng nước tự nhiên nhưng hầu hết là trong các phức Cr(III) được cốđịnh bởi các hợp chất phân tử lớn Hơn nữa, các phức Cr(III) có xu hướng hấp thụ bởicác chất rắn có nguồn gốc tự nhiên, nó góp phần làm giảm sự linh động của Cr(III)
và xúc tác sinh học trong các vùng nước
Bản chất và tính chất của các trạng thái Cr khác nhau trong nước thải có thể làrất khác nhau tại các vùng nước tự nhiên Bởi vì trong điều kiện hóa lý thay đổi,
Trang 3nước thải có nguồn gốc từ nhiều ngành công nghiệp khác nhau Sự có mặt của Cr vànồng độ của nó trong các hình thức xả thải phụ thuộc chủ yếu vào các hợp chất Crđược sử dụng trong công nghiệp, vào độ pH và chất thải hữu cơ hay chất thải vô cơđến nguyên liệu chế biến Vì vậy, Cr(VI) sẽ có mặt chủ yếu trong nước thải từ cácngành công nghiệp như ngành luyện kim, công nghiệp chế biến kim loại, phóng xạ
và trong chất nhuộm Cr(III) có trong nước thải ngành thuộc da, dệt may, và trongnước thải công nghiệp mạ trang trí
1.1.2 Ảnh hưởng của Cr đến sức khỏe con người [1,29,30,39]
Trong nước Cr tồn tại chủ yếu ở hai dạng Cr(III) và Cr(VI) là CrO42-, Cr2O72-.Hàm lượng Cr trong nước sinh hoạt và nước tự nhiên thường rất thấp nên người tathường xác định tổng hàm lượng
Nhìn chung, sự hấp thụ của Cr vào cơ thể con người tuỳ thuộc vào trạng tháioxi hoá của nó Cr(III) là trạng thái oxi hóa ổn định nhất Với hàm lượng thấp,
nó là một chất dinh dưỡng thiết yếu giúp cơ thể sử dụng đường, protein và chấtbéo, sự thiếu hụt nó có thể sinh ra bệnh gọi là thiếu hụt Cr Ngược lại, Cr(VI) lại rấtđộc Nó được hấp thụ qua dạ dày, ruột nhiều hơn Cr(III) (mức độ hấp thụ qua đườngruột tuỳ thuộc vào dạng hợp chất mà nó sẽ hấp thụ) và còn có thể thấm qua màng tếbào Nếu Cr(III) chỉ hấp thụ 1% thì lượng hấp thụ của Cr(VI) lên tới 50% Tỷ lệ hấpthụ qua phổi không xác định được, mặc dù một lượng đáng kể đọng lại trong phổi vàphổi là một trong những bộ phận chứa nhiều Cr nhất Cr xâm nhập vào cơ thể theo
ba con đường: hô hấp, tiêu hoá và khi tiếp xúc trực tiếp với da Con đường xâmnhập, đào thải Cr ở cơ thể người chủ yếu qua đường thức ăn Cr(VI) đi vào cơ thể dễgây biến chứng, tác động lên tế bào, lên mô tạo ra sự phát triển tế bào không nhân,gây ung thư, tuy nhiên với hàm lượng cao Cr làm kết tủa các prôtêin, các axitnuclêic và ức chế hệ thống men cơ bản Dù xâm nhập vào cơ thể theo bất kỳ conđường nào Cr cũng được hoà tan vào trong máu ở nồng độ 0,001mg/l, sau đó chúngchuyển vào hồng cầu và hoà tan trong hồng cầu nhanh gấp 10 ÷ 20 lần Từ hồngcầu Cr chuyển vào các tổ chức phủ tạng, được giữ lại ở phổi, xương, thận, gan,phần còn lại chuyển qua nước tiểu Từ các cơ quan phủ tạng Cr hoà tan dần vàomáu, rồi đào thải qua nước tiểu từ vài tháng đến vài năm Các nghiên cứu cho thấycon người hấp thụ Cr(VI) nhiều hơn Cr(III) nhưng độc tính của Cr(VI) lại cao hơnCr(III) khoảng 100 lần
Nước thải sinh hoạt có thể chứa lượng Cr tới 0,7 mg/l mà chủ yếu ở dạng
Cr (VI), có độc tính với nhiều loại động vật có vú Cr(VI) dù chỉ một lượng nhỏcũng có thể gây độc đối với con người Nếu Cr có nồng độ lớn hơn giá trị 0,1mg/l gây rối loạn sức khoẻ Khi thâm nhập vào cơ thể nó liên kết với các nhóm –SHtrong enzim và làm mất hoạt tính của enzim gây ra rất nhiều bệnh cho con người
Cr và các hợp chất của Cr chủ yếu gây các bệnh ngoài da Bề mặt da là bộphận dễ bị ảnh hưởng, niêm mạc mũi dễ bị loét Phần sụn của vách mũi dễ bịthủng Khi da tiếp xúc trực tiếp vào dung dịch Cr (VI), chỗ tiếp xúc dễ bị nổi phồng
và loét sâu, có thể bị loét đến xương Khi Cr(VI) xâm nhập vào cơ thể qua da, nókết hợp với prôtêin tạo thành phản ứng kháng nguyên Kháng thể gây hiện tượng dịứng Khi tiếp xúc trở lại, bệnh sẽ tiến triển nếu không được cách ly sẽ trở thành tràmhóa
Trang 4Khi Cr xâm nhập theo đường hô hấp dễ dẫn tới bệnh viêm yết hầu, viêm phếquản, viêm thanh quản do niêm mạc bị kích thích (sinh ngứa mũi, hắt hơi, chảynước mũi).
Nhiễm độc Cr có thể bị ung thư phổi, ung thư gan, loét da, viêm da tiếp xúc,xuất hiện mụn cơm, viêm gan, thủng vách ngăn giữa hai lá mía, viêm thận, đau răng,tiêu hoá kém, gây độc cho hệ thần kinh và tim
1.2 TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM CÁC NGUỒN NƯỚC [17,20]
Để đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn nước, các quốc gia và các tổ chức hữu tráchcủa Liên hiệp quốc (UN) đã xây dựng các bộ tiêu chuẩn riêng Dưới đây là một sốtiêu chuẩn Việt nam:
đồ bằng kim loại để bảo vệ cho kim loại không bị rỉ, lớp mạ đó thường chỉ dàykhoảng 5.10-3mm
Ở nhiệt độ cao và nhất là ở dạng bột, Cr tác dụng với oxi ở 3000C theo phảnứng:
4Cr (r) + 3O2 (k) → 2Cr2O3 (r) Ho = - 1141 kJ/mol (1.1)
Khí flo tác dụng với Cr ở điều kiện thường tạo thành các florua CrF4 và CrF5,các halogen khác chỉ tác dụng với Cr khi đun nóng Ở nhiệt độ cao Cr cũng tác dụngvới các nguyên tố phi kim khác như N, C tạo thành các nitrua, cacbua thường là hợp
Trang 5chất kiểu xâm nhập có các thành phần khác nhau và có độ cứng rất lớn Nhữngcacbua này truyền độ cứng cho những hợp kim siêu cứng, Cr không tác dụng vớihiđro.
Ở nhiệt độ cao (600 – 8000C) Cr tác dụng với nước giải phóng hiđro theo phảnứng:
2Cr + 3H2O → Cr2O3 + 3H2 (1.2)
Trong dãy thế điện cực, Cr đứng trước hiđro, Cr có thể tan trong dung dịchHCl và H2SO4, mới đầu phản ứng xảy ra chậm vì kim loại được màng oxit bảo vệ, khiđun nóng màng oxit tan ra và Cr tan dễ dàng giải phóng khí hiđro
1.3.4 Ứng dụng
Cr được sử dụng trong ngành luyện kim để tăng khả năng chống ăn mòn và đánhbóng bề mặt Nó có thể là một thành phần của hợp kim, chẳng hạn như thép không gỉ đểlàm dao, kéo,dùng trong mạ Cr, trong quá trình anot hoá (dương cực hoá nhôm), theonghĩa đen là chuyển bề mặt nhôm thành ruby
Hình 1.2 Hình ảnh minh họa ứng dụng của nguyên tố Cr
Làm thuốc nhuộm và sơn: Cr(III) oxit Cr2O3 là chất đánh bóng kim loại với têngọi phấn lục Các muối Cr nhuộm màu cho thuỷ tinh thành màu xanh lục củangọc lục bảo Cr là thành phần tạo ra màu đỏ của hồng ngọc, vì thế nó được sử dụngtrong sản xuất hồng ngọc tổng hợp Nó tạo ra màu vàng rực rỡ của thuốc nhuộm
và sơn
Là một xúc tác Cromit được sử dụng làm khuôn để nung gạch ngói, các muối
Cr được sử dụng trong quá trình thuộc da, kali đicomat (K2Cr2O7) là một thuốc thửhoá học, được sử dụng trong quá trình làm vệ sinh các thiết bị bằng thuỷ tinh trongphòng thí nghiệm cũng như trong vai trò một tác nhân chuẩn độ Nó cũng được sửdụng làm chất ổn định màu cho các thuốc nhuộm vải
Oxit Cr(IV) CrO2 được sử dụng sản xuất băng từ, tạo hiệu suất tốt hơn trong yhọc, Cr như là chất phụ trợ ăn kiêng để giảm cân, thông thường dưới dạng muốiCr(III) clorua Ngoài ra nó còn được dùng làm phụ gia cho vào xăng, làm dây dẫnđiện chịu nhiệt độ cao… Cr2(SO4)3 được sử dụng như là chất nhuộm màu xanh lụctrong các loại sơn, đồ gốm sứ, véc ni và mực cũng như trong quy trình mạ Cr
Trong thế kỷ 19, Cr được sử dụng chủ yếu như là thành phần trong các loại sơn
và trong các muối để thuộc da, nhưng hiện nay ứng dụng chủ yếu của nó là dùngtrong các hợp kim và việc này chiếm tới 85% sản lượng Cr Phần còn lại được sửdụng trong công nghiệp hóa chất và các ngành sản xuất vật liệu chịu lửa và đúc kimloại
1.3.5 Một số hợp chất của Cr
1.3.5.3 Kali cromat K 2 CrO 4 và kali đicromat K 2 Cr 2 O 7
Trang 6Kali cromat là chất ở dạng tinh thể tà phương màu vàng, đồng hình với K2SO4
và nóng chảy ở 9680C Trong không khí ẩm, kali cromat không chảy rữa như
Na2CrO4, tan nhiều trong nước cho dung dịch màu vàng, tan trong SO2 lỏng, khôngtan trong rượu etylic và ete
Khi tác dụng với axit, kali cromat biến thành đicromat theo phản ứng:
Kali đicromat tác dụng với dung dịch kiềm biến thành kali cromat, màu da camcủa dung dịch trở thành màu vàng
Cr2O72- + 2OH- → 2CrO42- + H2O (1.9)
Sự chuyển hóa lẫn nhau giữa muối cromat và đicromat được giải thích là ionCrO42- dễ kết hợp với proton của axit tạo thành ion HCrO4- rồi những ion này dễ trùnghợp biến thành ion Cr2O72- và nước, các quá trình đều thuận nghịch
2CrO42- + 2H+ 2HCrO4- Cr2O72- + H2O (1.10)
Cân bằng này rất nhạy cảm với sự biến đổi pH của dung dịch: trong môitrường axit cân bằng chuyển dịch về phía phải và trong môi trường kiềm thì cân bằngchuyển dịch về bên trái
Cả hai muối K2Cr2O7, K2CrO4 đều có tính oxihoa mạnh, nhất là trong môitrường axit chúng oxihoa giống như axit cromic
vd: K2Cr2O7 + 14HCl → 2CrCl3 + 2KCl + 3Cl2 + 7H2O (1.11)
Trong phản ứng trên màu da cam biến thành màu tím của ion Cr3+ trong nước.bởi vậy trong hóa học phân tích K2Cr2O7 thường được dùng làm chất oxihoa đểchuẩn độ các chất khử
Khi oxihoa trong môi trường trung tính, cromat thường tạo nên Cr(OH)3:
Ở trạng thái rắn, K2Cr2O7, K2CrO4 có thể oxihoa S, P, C khi đun nóng Bởivậy K2Cr2O7 được dùng làm thành phần của thuốc ở đầu diêm và nguyên liệu để sảnxuất Cr2O3 Ngoài những công dụng trên, K2Cr2O7 còn được dùng để thuộc da và điềuchế một số hợp chất của Cr
Kali đicromat có thể được điều chế từ quặng cromit qua một quy trình chuyểnhóa như sau:
Cromit → Natri cromat → Natri đicromat → Kali đicromat
Trang 71.4.7 Phương pháp phổ khối lượng sử dụng nguồn cảm ứng cao tần plasma ICP-MS [36,38]
1.4.8 Phương pháp trắc quang [1,8,10,18,24,36]
Nguyên tắc: Phương pháp xác định dựa trên việc đo độ hấp thụ ánh sáng củamột dung dịch phức tạo thành giữa ion cần xác định với một thuốc thử vô cơ hay hữu
cơ trong môi trường thích hợp khi được chiếu bởi chùm sáng
Phương trình định lượng của phép đo: A = K.C
(A: Độ hấp thụ quang; K: Hằng số thực nghiệm; C: Nồng độ nguyên tố phân tích)
Huang Langfang và các cộng sự đã nghiên cứu sử dụng phản ứng tạo phức màu đỏ tíacủa Cr(VI) với p-amino-N, N-đimêtylamin để xác định Cr Họ đã chỉ ra rằng phứcnày hấp thụ cực đại tại bước sóng khoảng λmax = 554nm với hệ số hấp thụ phân tửgam: = 3,3.104 l.mol-1.cm-1
Trong môi trường axit các ion Cr(VI) phản ứng với thuốc thử điphenylcacbazit(DPC) tạo thành phức màu đỏ tím (phức này tương đối bền) và có cực đại hấp thụ tạibước sóng khoảng λmax = 540nm trong môi trường axit H2SO4, thuận lợi cho việc somàu Phản ứng này được dùng để định lượng Cr(VI) trong dung dịch có nồng độkhoảng: 0,02 ÷ 1 mg/l Trong phương pháp này sự có mặt của sắt (~ 1 mg/l) sẽ tạo vớithuốc thử điphenylcacbazit hợp chất màu vàng thẫm, ảnh hưởng đến phép đo (có thểloại bỏ ảnh hưởng của sắt bằng cách thêm vào dung dịch một lượng axit H3PO4)
Phương trình của phản ứng như sau:
(1.16)
Do phản ứng tạo phức nhanh nên người ta có thể xác định Cr trong mẫu nướcthải và trong các dung dịch chiết từ mẫu rau quả, các động vật Ban đầu người ta oxihoá Cr(III) lên Cr(VI) bằng các chất oxi hoá như: KMnO4, KIO4 hoặc S2O82- có Ag+xúc tác
Phản ứng ôxi hoá Cr3+ Cr2O72 bằng pesunfat có ion Ag+ làm xúc tác:
Pt ion: 2Cr3+ + 3S2O82- + 7H2O Cr2O72- + 6SO42- + 14H+ (1.17)
Cơ chế: 2AgNO3 + (NH4)2S2O8 Ag2S2O8 + 2NH4NO3 (a)
Ag2S2O8 + 2H2O 2AgO + H2SO4 (b)2AgO Ag2O + [O] (c)
Ag2O + 2HNO3 2AgNO3 + H2O (d)2Cr3+ + 7[O] Cr2O72- (e)Sau đó tổng lượng Cr được xác định bằng phương pháp FIA với thuốc thửđiphenylcacbazit (DPC) Sử dụng phương pháp trắc quang và điều kiện tối ưu để xácđịnh Cr bằng thuốc thử diphenylcacbazit (DPC) là: λmax = 542 nm, nồng độ H2SO4 là0,04M, đồng thời còn khảo sát được ảnh hưởng của các ion đến sự hấp thụ quang,
Trang 8giới hạn định lượng là: 1,55.10-7 M và cũng xác định được khoảng tuyến tính củaphép đo là 1,55.10-7 ÷ 3,0.10-5M.
Phương pháp trắc quang là phương pháp phân tích hoá lý được sử dụng phổbiến nhất trong các phương pháp phân tích hoá lý Bằng phương pháp này có thể địnhlượng nhanh chóng với độ nhạy và độ chính xác cao Thực tế phương pháp này cókhả năng xác định hầu hết các nguyên tố trong bảng hệ thống tuần hoàn (trừ các khítrơ), các hợp chất vô cơ cũng như các hợp chất hữu cơ Phương pháp này cho phépxác định nồng độ 10-6 đến 10-5M
Chính vì những ưu điểm trên của phương pháp trắc quang nên chúng tôi đã lựachọn phương pháp trắc quang để xác định hàm lượng Cr trong mẫu nước thải trongmột số nguồn nước
Trang 9CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 2.1 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT
2.1.1 Dụng cụ, thiết bị
- Các loại bình định mức 25; 50; 100; 250; 500; 1000ml và pipet các loại
- Cốc thủy tinh loại 50; 100; 250; 500 ml Bình tam giác 250; 500 ml
- Cuvet 10 mm, chai nhựa 0,5 lít lấy mẫu, và 1 số dụng cụ khác
- Máy đo pH của hãng TOA DKK HM-25R Nhật Bản (2010)
- Cân phân tích KERN do Đức sản xuất
- Máy quang phổ UV-Vis Biochrom S60 (2013) do Mỹ sản xuất
- Máy cất nước 2 lần của hãng Bibby do Anh sản xuất
- Tủ sấy, bếp điện, tủ hốt
2.1.2 Hóa chất
Đều sử dụng các loại PA của hãng Merck- Đức, nước cất 2 lần
1 Dung dịch natri hydroxit NaOH 2M
- Hòa tan 8 g NaOH vào nước cất và định mức trong bình 100 ml
2 Dung dịch axit photphoric H3PO4 (~ 16%)
- Pha loãng 10 ml H3PO4 (1,71 g/ml) vào nước cất và định mức trong bình 100 ml
3 Dung dịch axit photphoric H3PO4 (~ 80%)
- Pha loãng 70 ml H3PO4 (1,71 g/ml) vào nước cất và định mức trong bình 100 ml
4 Dung dịch đệm K2HPO4 (pH = 9,0)
- Hòa tan 45,6 g K2HPO4.3H2O vào nước cất và định mức trong bình 100 ml, kiểm tragiá trị pH và điều chỉnh bằng dung dịch NaOH 2M và dung dịch H3PO4 (1) để đạt giátrị pH = 9,0
5 Dung dịch nhôm sunfat Al2(SO4)3 0,05 M
- Hòa tan 3,33 g Al2(SO4)3.18H2O bằng nước cất và định mức trong bình 100 ml
- Hòa tan 1 g NaCl vào nước cất và định mức trong bình 100 ml
9 Dung dịch thuốc thử Diphenylcarbazide (DPC)
- Hòa tan 1g 1,5- diphenylcarbazide CO(NH-NHC6H5)2 trong 100 ml acetone với mộtgiọt axit acetic băng, các dung dịch phải được chứa và bảo quản trong chai thủy tinhmàu nâu ở 4oC, loại bỏ khi dung dịch trở nên đổi màu Thường sử dụng dung dịchtrong 1 tuần
Trang 1010 Dung dịch K2Cr2O7 gốc (1gCr/l)
- Hòa tan 0,2829 g kali dicromat K2Cr2O7 trong nước và định mức đến 100 ml bằngnước cất 1 ml dung dịch này chứa 1 mg Cr Sử dụng dung dịch trong 2 tuần
11 Dung dịch K2Cr2O7 tiêu chuẩn (5 mgCr/l)
- Dùng pipet lấy 5 ml dung dịch K2Cr2O7 gốc (1gCr/l) pha và định mức đến 1000 mlbằng nước cất ta được dung dịch có nồng độ 5 mgCr/l, 1 ml dung dịch này chứa0,005 mg Cr Sử dụng dung dịch trong 1 tuần
12 Dung dịch Cr(NO3)3 tiêu chuẩn (10 mgCr/l)
- Hòa tan 0,385 gam dung dịch Cr(NO3)3.9H2O trong nước và định mức đến 500 mlbằng nước cất được dung dịch gốc Cr(NO3)3 nồng độ 100 mg/l, pha loãng dung dịchgốc 10 lần ta thu được dung dịch tiêu chuẩn Cr(NO3)3 nồng độ 10 mgCr/l
* Dung dịch nền có thành phần giống dung dịch nghiên cứu nhưng không có Cr
2.2 KHẢO SÁT PHỔ HẤP THỤ CỦA HỆ MÀU
2.3 KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU CHO PHẢN ỨNG TẠO PHỨC MÀU GIỮA ION Cr(VI) VỚI THUỐC THỬ DPC
2.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến phản ứng tạo phức màu
2.3.1.1 Khảo sát trong khoảng pH = 1.90 ÷ 12,50
2.3.1.2 Khảo sát trong khoảng pH = 0.9 ÷ 4.0
2.3.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ thể tích thuốc thử DPC/nồng độ Cr
2.3.3 Khảo sát độ bền của phức màu theo thời gian
2.3.4 Đo phổ hấp thụ của phức màu
2.4 XÂY DỰNG VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA ĐƯỜNG CHUẨN
2.4.1 Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ Cr
2.4.2 Đánh giá độ tin cậy của đường chuẩn
2.5 KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH OXI HÓA Cr(III) LÊN Cr(VI)
2.5.1 Nguyên tắc và cách tiến hành
2.5.2 Khảo sát quá trình oxi hóa Cr3+ lên Cr2O7
2-2.6 PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG Cr TRONG MẪU NƯỚC [3,5,12,17,19]
2.6.1 Vị trí và thời gian lấy mẫu
2.6.2 Xử lý và đo mẫu
Trang 11CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 KẾT QUẢ KHẢO SÁT PHỔ HẤP THỤ CỦA HỆ MÀU
Hình 3.1 Phổ hấp thụ của hệ màu (dung dịch 1, dung dịch 2, dung dịch 3)
Kết quả trên hình 3.1 cho thấy:
- Dung dịch 1 (chứa Cr) và dung dịch 2 (chứa thuốc thử DPC) không xuất hiện cựcđại trong khoảng bước sóng khảo sát
- Dung dịch 3 (chứa Cr và thuốc thử) có màu đỏ tím và xuất hiện cực đại hấp thụ ởbước sóng λ = 541 nm Điều đó chứng tỏ trong dung dịch 3 có sự tạo phức giữa Cr vàthuốc thử DPC
3.2 KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU CHO PHẢN ỨNG TẠO PHỨC MÀU GIỮA ION Cr(VI) VỚI THUỐC THỬ DPC
3.2.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến phản ứng tạo phức màu
3.2.1.1 Ảnh hưởng trong khoảng pH = 1.90 ÷ 12.50
Bảng 3.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến phản ứng tạo phức màu (trong