Sử dụng phương pháp chiết pha rắn để tách và làm giàu pb, trong một số đối tượng môi trường

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HC T NHIấN PhạM văn huấn Sử dụng ph-ơng pháp chiết pha rắn để tách làm giàu Pb, phục vụ cho việc xác định xử lý chúng số đối t-ợng môI tr-ờng LUN VN THC S KHOA HỌC HÀ NỘI - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Ph¹M văn huấn Sử dụng ph-ơng pháp chiết pha rắn để tách làm giàu Pb, phục vụ cho việc xác định xử lý chúng số đối t-ợng m«I tr-êng Chun ngành : Hố vơ Mã số : 60440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS LÊ NHƢ THANH HÀ NỘI - 2014 Lời cảm ơn Em xin trân trọng gửi lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS Lê Như Thanh tận tình hướng dẫn, bảo, truyền đạt kinh nghiệm quý báu tạo điều kiện tốt cho việc thực hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn: Các thầy cô giáo mơn Hố vơ cơ, thầy, giáo khoa Hoá học Trường Đại Học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội Đã hỗ trợ tạo điều kiện tốt cho em, suốt trình học tập thực đề tài Em xin cảm ơn ban Chủ nhiệm Khoa, bạn đồng nghiệp, người thân cổ vũ, động viên giúp đỡ em suốt trình học tập thực luận văn Hà Nội, ngày 10 tháng 12 năm 2014 Học viên: Phạm Văn Huấn DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU CÁC TỪ VIẾT TẮT Tên Tiếng Việt Tên Tiếng Anh Viết Tắt Chiết pha rắn Solid Phase Extraction SPE Chiết lỏng – lỏng Liquid-Liquid Extraction LLE Sắc ký lỏng Gas Chromatography GC Sắc ký lỏng áp suất cao Quang phổ hấp thụ nguyên tử High Pressure Liquid HPLC Chromatography Atomic Absorption spectrometry Quang phổ hấp thụ nguyên tử Flame Atomic Absorption lửa lò đốt Graphit F-AAS spectrometry Quang Phổ hấp thụ nguyên tử Graphite furnace AAS Atomic Absorption spectromety Phổ khối lượng Plasma cảm Inductively coupled plasma mass GF-AAS ICP-MS ứng spectrometry Nhựa vòng Chelex -100 Chelex-100 Chelating resine Chelex-100 Phần triệu 106 Parts per milion ppm Phần tỷ 109 Parts per billion ppb Danh mục bảng Bảng 1.1: Một số số vật lý quan trọng chì .2 Bảng 1.2: Giới hạn cho phép kim loại Pb theo tiêu chuẩn Việt Nam Bảng 1.3: Giới thiệu số vật liệu pha tĩnh SPE .21 Bảng 3.1: Độ nhạy tương ứng với bước sóng Pb 33 Bảng 3.2: Ảnh hưởng chiều cao đèn NTH đến phép đo phổ F-AAS 34 Bảng 3.3: Ảnh hưởng tốc độ khí cháy đến phép đo phổ F-AAS .35 Bảng 3.4: Tổng kết điều kiện đo phổ AAS xác định Pb 35 Bảng 3.5: Khoảng tuyến tính Pb 36 Bảng 3.6: Ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp thụ Pb 38 Bảng 3.7: Ảnh hưởng tốc độ nạp mẫu 40 Bảng 3.8: Khảo sát nồng độ HNO3 dùng để rửa giải .42 Bảng 3.9: Ảnh hưởng thể tích dung dịch rửa giải đến hiệu suất thu hồi 43 Bảng 3.10: Ảnh hưởng tốc độ rửa giải đến hiệu suất thu hồi 44 Bảng 3.11: Hiệu suất thu hồi mẫu giả .46 Bảng 3.12: Kết phân tích mẫu thực 49 Bảng 3.13: So sánh kết phân tích mẫu thực phương pháp .50 Danh mục hình Hình 1.1: Các loại thuốc đơng y chứa hàm lượng chì cao Hình 2.1: Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA-6800 30 Hình 2.2: Hệ thống cột chiết pha rắn 32 Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc độ hấp thụ quang theo nồng độ chì .37 Hình 3.2: Ảnh hưởng pH tới hiệu suất hấp thụ Pb .39 Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất thu hồi vào tốc độ nạp mẫu 41 Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất thu hồi vào nồng độ axit rửa giải 43 Hình 3.5: Ảnh hưởng thể tích dung dịch rửa giải đến hiệu suất thu hồi .44 Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất thu hồi vào tốc độ rửa giải .45 MỤC LỤC CHƢƠNG TỔNG QUAN Error! Bookmark not defined 1.1 Giới thiệu chung chì Error! Bookmark not defined 1.1.1 Tính chất lý, hóa chì Error! Bookmark not defined 1.1.1.1 Tính chất vật lý Error! Bookmark not defined 1.1.1.2 Tính chất hóa học Error! Bookmark not defined 1.1.2 Các hợp chất chì Error! Bookmark not defined 1.1.2.1 Các oxit Error! Bookmark not defined 1.1.2.2 Các hidroxit Error! Bookmark not defined 1.1.2.3 Các muối đặc trưng Error! Bookmark not defined 1.1.3 1.2 Tác hại chì Error! Bookmark not defined Tình trạng nhiễm chì Error! Bookmark not defined 1.2.1 Nguy nhiễm chì đối tượng môi trườngError! Bookmark not defined 1.2.2 1.3 Một số nguồn gây nhiễm chì Error! Bookmark not defined Các phương pháp xác định chì Error! Bookmark not defined 1.3.1 Các phương pháp hoá học Error! Bookmark not defined 1.3.1.1 Phương pháp phân tích khối lượng Error! Bookmark not defined 1.3.1.2 Phương pháp phân tích thể tích Error! Bookmark not defined 1.3.2 Các phương pháp phân tích công cụ Error! Bookmark not defined 1.3.2.1 Các phương pháp điện hoá Error! Bookmark not defined 1.3.2.2 Các phương pháp quang phổ Error! Bookmark not defined 1.4 Một số phương pháp tách làm giàu lượng vết ion kim loại nặng Error! Bookmark not defined 1.4.1 Phương pháp cộng kết Error! Bookmark not defined 1.4.2 Phương pháp chiết lỏng- lỏng Error! Bookmark not defined 1.4.3 Phương pháp chiết pha rắn (SPE) Error! Bookmark not defined 1.4.3.1 Định nghĩa chiết pha rắn Error! Bookmark not defined 1.4.3.2 Các chế chiết pha rắn [21] Error! Bookmark not defined 1.4.3.3 Các kỹ thuật SPE Error! Bookmark not defined 1.4.3.4 Phương pháp chiết pha rắn nhựa vòng càngError! Bookmark not defined 1.4.3.5 Ưu điểm phương pháp chiết pha rắn so với chiết lỏng- lỏng Error! Bookmark not defined 1.5 Một số phương pháp xử lý mẫu Error! Bookmark not defined 1.5.1 Phương pháp vơ hóa ướt Error! Bookmark not defined 1.5.2 Phương pháp vơ hóa khơ Error! Bookmark not defined 1.5.3 Phương pháp vô hóa khơ - ướt kết hợp Error! Bookmark not defined 1.5.4 Phương pháp vơ hóa ướt lị vi sóngError! Bookmark not defined CHƢƠNG THỰC NGHIỆM Error! Bookmark not defined 2.1 Đối tượng nội dung nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.1.1 Đối tượng Error! Bookmark not defined 2.1.2 Nội dung nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.2 Dụng cụ hóa chất Error! Bookmark not defined 2.2.1 Dụng cụ Error! Bookmark not defined 2.2.2 Hóa chất Error! Bookmark not defined 2.2.3 Chuẩn bị cột chiết Error! Bookmark not defined CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined 3.1 Khảo sát điều kiện tối ưu phép đo phổ F-AASError! Bookmark not defined 3.1.1 Khảo sát điều kiện đo phổ Error! Bookmark not defined 3.1.1.1 Chọn vạch đo Error! Bookmark not defined 3.1.1.2 Khe đo Error! Bookmark not defined 3.1.1.3 Cường độ đèn catot rỗng (đèn HCL) Error! Bookmark not defined 3.1.2 Khảo sát điều kiện nguyên tử hóa mẫu Error! Bookmark not defined 3.1.2.1 Chiều cao đèn nguyên tử hóa Error! Bookmark not defined 3.1.2.2 Khảo sát thành phần tốc độ khí cháy Error! Bookmark not defined 3.1.3 Đánh giá chung phương pháp phổ F-AASError! Bookmark not defined 3.1.3.1 Khoảng tuyến tính Pb phương trình đường chuẩn Error! Bookmark not defined 3.2 Khảo sát điều kiện làm tách làm giàu Pb2+ nhựa Chelex-100 Error! Bookmark not defined 3.2.1 Khảo sát khả hấp thụ nhựa Error! Bookmark not defined 3.2.1.1 Khảo sát ảnh hưởng pH Error! Bookmark not defined 3.2.1.2 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ nạp mẫu Error! Bookmark not defined 3.2.2 Khảo sát khả rửa giải Error! Bookmark not defined 3.2.2.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ axit rửa giảiError! Bookmark not defined 3.2.2.2 Khảo sát thể tích rửa giải Error! Bookmark not defined 3.2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ rửa giải Error! Bookmark not defined 3.3 Phân tích mẫu giả Error! Bookmark not defined 3.4 Phân tích mẫu thực Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………….………………………….53 PHỤ LỤC …………………………………………………………………………… 57 MỞ ĐẦU Tình trạng mơi trường bị nhiểm hóa chất độc hại nói chung nhiễm kim loại nặng nói riêng vấn đề cấp thiết Trong nhiễm chì mối lo ngại lớn xã hội Chì có khả xâm nhập, tích lũy vào thể người qua nhiều đường khác thông qua hô hấp, ăn uống Chì thâm nhập vào thể với lượng nhỏ gây ảnh hưởng lớn tới sức khỏe người Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), việc sử dụng nguồn nước nhiễm lượng chì lớn thời gian dài khiến người bị nhiễm độc, chí tử vong không cứu chữa kịp thời Một vấn đề thực phẩm, mỹ phẩm không rõ nguồn gốc xuất xứ, hàng nhái, hàng giả bày bán tràn lan thị trường nước ta, thành phố lớn Những mặt hàng có nguy nhiễm chì cao Người tiêu dùng khó kiểm sốt chất lượng, nên cần có tham gia nhà chun mơn để cung cấp thơng tin cho người tiêu dùng Để có thơng tin xác nồng độ chúng, có nhiều cơng cụ phân tích như: Sắc kí khí (GC), phương pháp phân tích quang phổ nguyên tử (HGAAS, GF-AAS), phương pháp cảm ứng cao tần plasma kết hợp với phổ phát xạ (ICPAES) hay phổ khối (ICP-MS) Khó khăn lớn việc phân tích hàm lượng vết ảnh hưởng thành phần dung dịch mẫu Để có kết xác người ta cần phải tách chất cần phân tích khỏi ion gây cản trở trước xác định Trong hầu hết phịng thí nghiệm Việt Nam cịn thiếu thốn, thiết bị phân tích chủ yếu có độ nhạy thấp Do cần phải tách làm giàu chất phân tích lên khoảng giới hạn phát thiết bị đo Vì việc tách làm giàu chì số đối tượng mơi trường cần thiết TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt A.P Kreskov (1976), Cơ sở hóa học phân tích- T2, NXB ĐH THCN Hà Nội, (Từ Vọng Nghi, Trần tứ Hiếu dịch) Lê Lan Anh, Vũ Đức Lợi, Ngơ Thị Bích Hà(2002), “ Nghiên cứu xác định hàm lượng Hg, Pb nước tiểu máu”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh Học, Tập 5, số PGS.TS Đặng Đình Bạch, TS Nguyễn Văn Hải (2006), Giáo trình hóa học mơi trường, NXB Khoa học kĩ thuật Trần Thúc Bình, Trần Tứ Hiếu, Phạm Luận(1996), “ Xác định trắc quang Cu, Ni, Mn, Zn, hỗn hợp Pryridin-azo-naphto (PAN)”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh Học, Tập số (3+4) Lê Văn Cát (2003), Hấp phụ trao đổi ion kỹ thuật xử lý nước nước thải, NXB Thống Kê Nguyễn Hữu Danh (2001), Tìm hiểu Trái Đất lồi người, NXB Giáo dục Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Xn Trung, Nguyễn Văn Ri (2003), Hóa học phân tích phần II-Các phương pháp phân tích cơng cụ, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Phan Nguyên Hồng (2001), Hỏi đáp sinh thái môi trường, NXB Giáo dục Lê Văn Khoa (1995), Môi trường ô nhiễm, NXB Giáo dục 10 Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội 11 Phạm Luận cộng (1995), Xác định kim loại mẫu nước phép đo phổ phát xạ nguyên tử, Trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội 12 Phạm Luận (1994/2002), Vai trị muối khống nguyên tố vi lượng sống người, Trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội 13 Vũ Hoàng Minh, Nguyễn Tiến Lượng, Phạm Luận, Trần Tứ Hiếu(2000), “ Dùng phương pháp phổ ICP-AAS, để xác định nguyên tố đất mẫu địa chất Việt Nam”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh Học, Tập 5, số 5/2000 14 Từ Văn Mạc, Trần Thị Sáu (1999), “ Xác định lượng vết kim loại bia phương pháp cực phổ”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh Học, Tập 3, số 4/1999 15 Hoàng Nhâm (2000), Hóa học vơ tập 2+ 3, NXB Giáo dục 16 Từ Vọng Nghi, Trần Chương Huyến, Phạm Luận (1990), Một số phương pháp điện hóa đại, trường ĐHTH Hà Nội 17 Nguyễn Thị Quyên (2006), Luận văn thạc sỹ khoa học, Trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội 18 Nguyễn Văn Ri (2007), Các phương pháp tách sắc ký, Trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội 19 Lê Ngọc Tú (2006), Độc tố an toàn thực phẩm, NXB Khoa học kỹ thuật 20 Tiêu chuẩn Việt Nam chất lượng môi trường, TCVN 5937- 1995 21 Đỗ Quang Trung (2002), ứng dụng kỹ thuật chiết pha rắn để tách làm giàu xác định lượng vết Hg, As nước, Luận án tiến sĩ hóa học Trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội Tài liệu tiếng Anh 22 Attinti Ramesh, Kurakalva Rama Mohan, Kalluru Seshaiah (2002), “Preconcentration of trace metals on Amberlite XAD-4 resin coated with dithiocarbamates and determination by inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry in saline matrices”, Talanta, 57(2),pp 243-252 23 Azeredo, L C.; Sturgeon, R E.; Curtius, A.J (1993), Spectro Chimica Acta, 48b, pp 91 24 Baris Ya, Spivakov, Galina I Malofeeva and Oleg M Petrukhin (2006), “ Solitphase extraction on Alkyl-bonded Silicagels in inorganic anlysic”, Analytical Sciences Appril, 22, pp 503-518 25 Bortolli, A Gerotto, M Marchiori, M Mariconti, F Palonta, M Troncon (1996), Microchemical Journal, 54, pp 402 26 Celal Duran, Hasan Basri Senturk, , Latif Elci, Mustafa Soylak, Mehmet Tufekci (2009), “Simultaneous preconcentration of Co(II), Ni(II), Cu(II), and Cd(II) from environmental samples on Amberlite XAD-2000 column and determination by FAAS,” Journal of Hazardous Materials, 162(1), pp 292-299 27 David Harvey ( DePauw Univesity) (2000), Modern Analytical Chemistry, The McGraw- Hill, pp 215- 221 28 H Tel, Y Altas, M S Taner (2004), “ Adsorption characteristics and separation of Cr(III) and Cr(VI) on hydros titanium (IV) oxide”, Journal of Hazardous Materials, 112, pp 225-231 29 Hirotoshi Sato and Joichi UEDA (2001), “ Coprecipitation of trace metal ions in water with Bismuth (III) Diethyldithiocarbamate for an Electrothermal atomic adsorption spectrometric determination”, Analytical sciences, 17, pp 461-463 30 Latif Elci, Seval Isldar, Mehmet Dogan (1994), “Spectrophotometric determination of gold and palladium in anode slimes after separation with Chelex-100 resin”, Analytica Chimica Acta, 293(3), pp 319-324 31 Mustafa Tuzen, kadriye O Saygi, Mustafa Soylak (2008), “Solid phase extraction of heavy metal ions in environmental samples on multiwalled carbon nanotubes”, Journal of Hazardous Materials, 152(2), pp 632-639 32 Pornlada Daorattanachai, Fuangfa Unob, Apichat Imyim (2005), “ Multi-element preconcentration of heavy meat ions from aqueous solution by APDC impregnated activated carbon”, Talanta, 67(1), pp 59-64 33 P K Tewari, Ajai k Singh (2002), “Preconcentration of lead with Amberlite XAD-2 and XAD-7 based chelating resins for its determination by flame atomic absorption spectrometry”, Talanta 56(4), pp 735-744 34 P A M Freitas, K Iha, M C F C Felinto, M E V Suarez-Iha (2008), “Adsorption of di-2-pyridyl ketone salicyloylhydrazone on Amberlite XAD-2 and XAD-7 resins: Characteristics and isotherms”, Journal of Colloid and Interface Science, 323(1), pp 1-5 35 Pilar Vinas, Ignacio lopez-Garcia, Marcos Lanzon and Manuel Hernandez-Cordoba (1997), “ Direct determination of lead, cadmium, zinc and copper in honey by Electrothermal Atomic Absorption Spectrometry using hydrogen peroxide as a matrix modiffier”, American Chemical Society ,45(10), pp 3952-3956 36 Ibrahim Narin, Mustafa Soylak (2003), “Enrichment and determinations of nickel(II) and lead(II) ions in natural water, table salts, tea and urine samples as pyrrolydinedithiocarbamate chelates by membrane filtration-flame atomic absorption spectrometry combination”, Analytica Chimica Acta, 493(2), pp 205-212 37 Serife Tokalioglu , Senol Kaetal and Latif Elci (2000), “ Speciation and determination of heavy metals in lake water by atomic adsorption spectrometry after sorption on Amberlite XAD-16 resin”, Analytical Sciences, 16, pp 11691174