Nghiên cứu phương pháp xác định các ion kim loại nặng asen(as), cadimi(cd), crôm(cr), chì(pb) trong nước thải công nghiệp của khu công nghiệp phú tài bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  NGUYỄN QUANG HUY NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC ION KIM LOẠI NẶNG ASEN(As), CADIMI(Cd), CRÔM(Cr), CHÌ(Pb) TRONG NƢỚC THẢI CÔNG NGHIỆP CỦA KHU CÔNG NGHIỆP PHÚ TÀI BẰNG PHƢƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGHÀNH: KỸ THUẬT HÓA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn: TS Nguyễn Hàn Long Hà Nội – năm 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết đưa luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả Nguyễn Quang Huy LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Hàn Long – Thầy tận tình hướng dẫn, động viên giúp đỡ suốt trình, nghiên cứu thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiệm Viện Kĩ thuật Hóa học, thầy cô giáo Viện Kĩ thuật Hóa học, trường Đại học Bách khoa Hà Nội động viên giúp đỡ trình hoàn thành luận văn Bình Định, tháng 01 năm 2016 Tác giả NGUYỄN QUANG HUY MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 10 1.Kim loại nặng tác động chúng đến môi trƣờng 10 1.1 Các tính chất hóa lý kim loại nặng ( As, Cd, Cr, Pb) 10 1.1.2.Tác động kim loại nặng ( As, Cd, Cr, Pb) đến môi trƣờng 17 1.2 Một số phƣơng pháp phân tích kim loại nặng ( As, Cr, Cd, Pb) Việt Nam Thế giới 22 1.2.1 Phƣơng pháp phân tích hóa học 22 1.2.2 Phƣơng pháp phân tích công cụ 23 1.3 Giới thiệu sơ lƣợc Khu công nghiệp Phú Tài thực trạng tình hình xử lý nƣớc thải công nghiệp Khu công nghiệp 30 1.3.1.Giới thiệu sơ lƣợc Khu công nghiệp Phú Tài 30 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 34 2.1 Đối tƣợng nội dung nghiên cứu 34 2.2 Trang thiết bị hóa chất: 34 2.3.3 Nội dung nghiên cứu thử nghiệm 37 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39 3.1 Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng tới phép đo AAS 39 3.1.1 Khảo sát chọn vạch đo 39 3.1.2 Khảo sát chọn khe đo 40 3.1.3 Khảo sát cƣờng độ dòng đèn catot rỗng (HCL) 41 3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến điều kiện nguyên tử hóa 43 3.2.1 Khảo sát tỉ lệ khí cháy phép đo lửa 43 3.2.2 Khảo sát tốc độ hút mẫu phép đo lửa 44 3.2.3 Khảo sát điều kiện phép đo không lửa GF-AAS 45 3.3 Khảo sát điều kiện ảnh hƣởng đến phép đo 47 3.3.1 Khảo sát điều kiện ảnh hƣởng đến phép đo F-AAS 47 3.3.2 Khảo sát điều kiện ảnh hƣởng đến phép đo GF-AAS 50 3.4 Khảo sát khoảng tuyến tính xây dựng đƣờng chuẩn để định lƣợng kim loại 52 3.4.1 Khảo sát khoảng tuyến tính Asen 52 3.4.2 Xây dựng đƣờng chuẩn, xác định giới hạn phát giới hạn định lƣợng 55 3.5 Phân tích ion kim loại nặng nƣớc thải công nghiệp Khu công nghiệp Phú Tài 63 KẾT LUẬN 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt AAS Atomic Absorption Spectrometry Phổ hấp thụ nguyên tử Abs Absorbance Độ hấp thụ AES Atomic Emission Spectrometry Phổ phát xạ nguyên tử Graphite furnace – Atomic Absortion Phổ hấp thụ nguyên tử spectrometry không lửa Flame- Atomic Absorption Phổ hấp thụ nguyên tử Spectrometry lửa Hollow Cathode Lamp Đèn catot rỗng GF-AAS F-AAS HCL Khu công nghiệp KCN LOD Limit of Detection Giới hạn phát LOQ Limit of Quantitation Giới hạn định lƣợng ppb Part per billion Phần tỉ ppm Part per million Phần triệu RSD Relative Standard Deviation Độ lệch chuẩn tƣơng đối Standard Deviation Độ lệch chuẩn SD TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam QCVN Quy chuẩn Việt Nam XLNT Xử lý nƣớc thải DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Vị trí lấy mẫu kí hiệu mẫu 35 Bảng 2: Khảo sát chọn vạch đo Cadimi 39 Bảng 3: Khảo sát vạch đo Cr 40 Bảng 4: Khảo sát vạch đo Pb 40 Bảng 5: Kết khảo sát cƣờng độ dòng qua đèn As 41 Bảng 6: Khảo sát cƣờng độ dòng qua đèn Cd 41 Bảng 7: Khảo sát cƣờng độ dòng đèn Cr 42 Bảng 8: Khảo sát cƣờng độ dòng qua đèn Pb 42 Bảng 9: Đo độ hấp thụ A Cd thay đổi theo tỉ lệ cháy 43 Bảng 10: Đo độ hấp thụ A Cr thay đổi theo tỉ lệ cháy 43 Bảng 11: Đo độ hấp thụ A Chì thay đổi theo tỉ lệ cháy 43 Bảng 12: Kết đo độ hấp thụ A Cd thay đổi theo tốc độ hút mẫu 44 Bảng 13: Kết đo độ hấp thụ A Cr thay đổi theo tốc độ hút mẫu 44 Bảng 14: Kết đo độ hấp thụ A Pb thay đổi theo tốc độ hút mẫu 45 Bảng 15: Kết khảo sát nhiệt độ tro hóa As 46 Bảng 16: Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hóa As 46 Bảng 17: Kết khảo sát nồng độ axít HNO3 đến phép đo F- AAS Cd 47 Bảng 18: Kết khảo sát nồng độ axít HNO3 đến phép đo F- AAS Cr 47 Bảng 19: Kết khảo sát nồng độ axít HNO3 đến phép đo F- AAS Pb 47 Bảng 20: Kết khảo sát nồng độ axít HCl đến phép đo F- AAS Cd 48 Bảng 21: Kết khảo sát nồng độ axít HCl đến phép đo F- AAS Cr 48 Bảng 22: Kết khảo sát nồng độ axít HCl đến phép đo F- AAS Pb 48 Bảng 23: Kết khảo sát nồng độ axít HCl đến phép đo F- AAS Pb 49 Bảng 24: Kết khảo sát NH4Cl đến phép đo F- AAS Cr 49 Bảng 25: Kết khảo sát NH4Cl đến phép đo F- AAS Pb 49 Bảng 26: Kết khảo sát CH3COONH4 đến phép đo F- AAS Cd 49 Bảng 27: Kết khảo sát CH3COONH4 đến phép đo F- AAS Cr 49 Bảng 28: Kết khảo sát CH3COONH4 đến phép đo F- AAS Pb 50 Bảng 29: Khảo sát ảnh hƣởng axit As 51 Bảng 30: Khảo sát nồng độ chất cải biến Mg(NO3)2 52 Bảng 31: Kết khảo sát khoảng tuyến tính As, Cd, Cr, Pb 52 Bảng 32: Kết đƣờng chuẩn As, Cd 55 Bảng 33: Kết đƣờng chuẩn Cr, Pb 56 Bảng 34: Kết phân tích As 1ppb, Cd 1ppm 58 Bảng 35: Kết phân tích Cr 1ppm, Pb 1ppm 58 Bảng 36: Kết sai số độ lặp lại phép đo As 61 Bảng 37: Kết sai số độ lặp lại phép đo Cd 61 Bảng 38: Kết sai số độ lặp lại phép đo Cr 62 Bảng 39: Kết sai số độ lặp lại phép đo Pb 62 Bảng 40: Kết đo ion kim loại As, Cd tháng 7/2015 63 Bảng 41: Kết đo ion kim loại Cr, Pb tháng 7/2015 63 Bảng 42: Kết đo ion kim loại As, Cd tháng 8/2015 63 Bảng 43: Kết đo ion kim loại Cr, Pb tháng 8/2015 63 Bảng 44: Kết đo ion kim loại As, Cd tháng 9/2015 63 Bảng 45: Kết đo ion kim loại Cr, Pb tháng 9/2015 64 Bảng 46: Kết đo ion kim loại As, Cd tháng 10/2015 64 Bảng 47: Kết đo ion kim loại Cr, Pb tháng 10/2015 64 Bảng 48: Kết đo ion kim loại As, Cd tháng 12/2015 64 Bảng 49: Kết đo ion kim loại Cr, Pb tháng 12/2015 64 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1: Sơ đồ cấu tạo máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử 27 Hình 2: Bộ phận nguyên tử hóa lửa lò Graphite 29 Hình 3: Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA-7000 30 Hình 4: Khu công nghiệp Phú Tài 31 Hình 5: Sơ đồ công nghệ hệ thống XLNT KCN Phú Tài 33 Hình 6: Vị trí lấy mẫu KCN Phú Tài 37 Đồ thị 1: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính As 53 Đồ thị 2: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính Cd 54 Đồ thị 3: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính Cr 54 Đồ thị 4: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính Pb 55 Đồ thị 5: Đƣờng chuẩn định lƣợng Asen 56 Đồ thị 6: Đƣờng chuẩn định lƣợng Cadimi 56 Đồ thị 7: Đƣờng chuẩn định lƣợng Crôm 57 Đồ thị 8: Đƣờng chuẩn định lƣợng Chì 58 Biểu đồ 1: Biểu đồ nồng độ As trƣớc qua hệ thống xử lý 65 Biểu đồ 2: Biểu đồ nồng độ Cd trƣớc qua hệ thống xử lý 65 Biểu đồ 3: Biểu đồ nồng độ Cr trƣớc qua hệ thống xử lý 66 Biểu đồ 4: Biểu đồ nồng độ Pb trƣớc qua hệ thống xử lý 66 Biểu đồ 5: Biểu đồ nồng độ As sau qua hệ thống xử lý 67 Biểu đồ 6: Biểu đồ nồng độ Cd sau qua hệ thống xử lý 67 Biểu đồ 7: Biểu đồ biểu diễn nồng độ Cr sau qua hệ thống xử lý 68 Biểu đồ 8: Biểu đồ biểu diễn nồng độ Pb sau qua hệ thống xử lý 68 MỞ ĐẦU Ngày với phát triển trình công nghiệp hóa, đại hóa diễn nhanh chóng giới vấn đề ô nhiễm môi trƣờng ngày nghiêm trọng đƣợc đặt cấp thiết đòi hỏi nhà khoa học, nhà quản lý phải tìm biện pháp hữu hiệu để kiểm soát giảm thiểu mức độ ô nhiễm Tốc độ ô nhiễm ngày nhanh mức độ ô nhiễm ngày nghiêm trọng ảnh hƣởng đến hệ sinh thái toàn cầu, vấn đề ô nhiễm kim loại nặng nhƣ Asen (As), Cadimi(Cd), Crôm(Cr), Chì(Pb) môi trƣờng không khí, môi trƣờng nƣớc, môi trƣờng đất tác động lớn đến sức khỏe ngƣời làm cân hệ sinh thái độc tính khả tích lũy chúng Những nguyên tố này, khác với nguyên tố gây ô nhiễm khác chúng không phân hủy sinh học không trãi qua chu kỳ sinh thái sinh học chung mà nƣớc tự nhiên đƣờng [24] Nƣớc thải công nghiệp vấn đề đƣợc xã hội quan tâm chúng chất thải hoạt động sản xuất công nghiệp trực tiếp ảnh hƣởng đến nguồn nƣớc, đến môi trƣờng sinh thái tự nhiên làm ảnh hƣởng đến sức khỏe ngƣời Các kim loại nƣớc thải công nghiệp trực tiếp hòa tan vào nguồn nƣớc tự nhiên gây ô nhiễm môi trƣờng Tùy thuộc vào điều kiện tự nhiên thành phần cấu tạo mà kim loại nặng đƣợc phân chia thành dạng hóa học khác có liên quan với loạt pha hữu vô Đã có nhiều công bố tập trung vào nghiên cứu hàm lƣợng ion kim loại nặng môi trƣờng nƣớc thải công nghiệp Chính việc nghiên cứu để tìm phƣơng pháp phân tích ion kim loại nặng môi trƣờng nƣớc thải công nghiệp nhằm kiểm soát tìm biện pháp giảm thiểu vấn đề ô nhiễm kim loại nặng nƣớc thải công nghiệp đƣợc xúc tiến Có nhiều phƣơng pháp đƣợc lựa chọn nhƣng xét độ nhạy, độ chọn lọc, khả phân tích loạt mẫu đối tƣợng khác mặt kinh tế phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử đƣợc đánh giá cao Đứng trƣớc thực trạng ô nhiễm môi trƣờng ngày nghiêm trọng việc giám sát vấn đề ô nhiễm ion kim loại nặng nƣớc thải công nghiệp để từ tìm giảm pháp kiểm soát, xử lý nhằm giảm thiểu vấn đề ô nhiễm môi trƣờng chúng gây mà lựa chọn làm luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ kỹ thuật với đề tài “ Nghiên cứu phƣơng pháp xác định ion kim loại nặng nƣớc thải công nghiệp (Asen(As), Cadimi(Cd), Crôm(Cr), Chì(Pb) ) Khu công nghiệp Phú Tài phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử” CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1.Kim loại nặng tác động chúng đến môi trƣờng 1.1 Các tính chất hóa lý kim loại nặng ( As, Cd, Cr, Pb) 1.1.1 Tính chất hóa lý kim loại As Asen nguyên tố tồn phổ biến tự nhiên, đứng thứ 20 chiếm khoảng 1.10-4 % tổng nguyên tố vỏ trái đất Hàm lƣợng trung bình Asen vỏ trái đất 1,8 ppm [3],[5] Trong nƣớc asen thƣờng tồn chủ yếu dƣới dạng asenit, asenat, monometylasonic axit, hay dimetylasinic axit, … nhƣng hàm lƣợng thấp, chủ yếu asen bị thủy phân lắng xuống bùn Môi trƣờng nƣớc có tính oxy hóa asen dạng asenat, nhƣng dƣới điều kiện khử asenit chủ yếu Về tính chất lí học asen có tính chất gần với kim loại, có bốn dạng thù hình bao gồm dạng kim loại, vàng, xám nâu Asen thƣờng gặp dạng kim loại có màu sáng bạc Asen kim loại có ánh kim, có cấu trúc tinh thể gần giống photpho đen Asen có tỉ trọng = 5,7g/cm3, độ dẫn điện = 30 µΩ.cm, bán kính nguyên tử = 1,21Å, lƣợng ion hoá thứ = 9,81 eV, nhiệt độ nóng chảy 8170C, nhiệt độ bay asen 6150C, gặp lạnh ngƣng lại thành tinh thể tà phƣơng, asen có mùi tỏi độc[13],[23] Asen nguyên tố bán kim loại, có tính chất hóa học gần giống với kim, cấu hình lớp vỏ điện tử hóa trị Asen 4s24p3 Trong cấu hình điện tử Asen có tham gia obital d có khả mở vỏ hóa trị, hợp chất Asen có giá trị số oxi hóa -3, +3 , +5 Số oxi hóa -3 đặc trƣng cho Asen [5] Khi đun nóng không khí Asen cháy tạo thành oxit, lửa màu xanh As2O3 Asen đứng hidro đồng nên không tác dụng với axit tính oxi hóa, nhƣng dễ dàng phản ứng với axit HNO3, H2SO4 đậm đặc, As + HNO3 +H2O 3H3AsO4 + 5NO Khi phản ứng với halogen, halogenua Asen đƣợc tạo ra, hợp chất môi tƣrờng nƣớc dễ bị thuỷ phân tạo thành axit tƣơng ứng 2As + 5C l + 8H2O Các hợp chất As + p h ổ b i ế n nhƣ As2S3, H3AsO3, AsCl3, As2O3,.v Chúng tan tốt HNO3 đặc nóng, NaOH, NH4OH, (NH4)2S, (NH4)2CO3 AsS3 + 8HNO3 +4H2O Hay AsS3 + (NH4)2S 2H3AsO4 + 3H2SO4 +8NO (NH4)2AsS3 Khi cho khí H2S qua dung dịch AsCl3 có kết tủa màu vàng tƣơi AsS3, asen Lần 1,0119 Lần 1,0055 Lần 1,0115 Lần 1,0061 Lần 1,0121 Lần 1,0060 Lần 1,0116 Lần 1,0054 Lần 1,0118 Lần 1,0063 Lần 1,0120 Lần 1,0052 Trung bình lần đo 1,0118 1,0057 SD 0,000216 0,000404 Với SD: độ lệch chuẩn Vậy Phƣơng trình đƣờng hồi quy tuyến tính là: y=A* X +B  Giới hạn phát As phép đo GF – AAS theo đƣờng chuẩn: LOD   10  SD A  SD A 10  SD A 10  0,000289  4,20 ppb 0,0071   0,002984  0,11 ppm 0,0805  10  0,002984  0,37 ppm 0,0805 Giới hạn phát Cr phép đo F – AAS theo đƣờng chuẩn: LOD    Giới hạn định lƣợng Cd phép đo F – AAS theo đƣờng chuẩn: LOQ    0,000289  1,26 ppb 0,0071 Giới hạn phát Cd phép đo F – AAS theo đƣờng chuẩn: LOD   A  Giới hạn định lƣợng As phép đo GF – AAS theo đƣờng chuẩn: LOQ    SD  SD A   0,000216  0,056 ppm 0,0117 Giới hạn định lƣợng Cr phép đo GF – AAS theo đƣờng chuẩn: LOQ  10  SD A  10  0,000216  0,18 ppm 0,0117  Giới hạn phát Pb phép đo F – AAS theo đƣờng chuẩn: LOD    SD A   0,000404  0,168 ppm 0,0072 Giới hạn định lƣợng Pb phép đo GF – AAS theo đƣờng chuẩn: LOQ  10  SD A  10  0,000404  0,56 ppm 0,0072 3.4.2.3 Đánh giá độ sai số độ lặp lại phép đo Để kiểm tra tính ổn định xác phép đo tiến hành pha mẫu có nồng độ điểm đầu, điểm điểm cuối đƣờng chuẩn điều kiện, thành phần tƣơng tự nhƣ mẫu chuẩn sau thực đo mẫu lần Kết thí nghiệm đƣợc xử lý thống kê theo công thức sau: Độ lệch chuẩn:  X n SD  i 1 i X  n 1 Hệ số biến động: % RSD  SD 100 X Trong đó: n : số lần phân tích lặp lại Xi: Giá trị phân tích lần thứ i X : Giá trị trung bình i lần phân tích Chuẩn student: t X  SD μ: giá trị nồng độ thực (nồng pha ban đầu) Với độ xác:  t.SD n Kết đo mẫu As, Cd, Cr, Pb quan sát bảng từ 30 đến 39 So sánh ttính toán với ttra bảng (0,95; 7) = 1,895 cho thấy ttính < ttra bảng nói giá trị thu đƣợc không mắc sai số hệ thống Từ kết thu đƣợc cho thấy phép đo có độ lặp lại tốt, phƣơng pháp GF – AAS đƣợc chuẩn hóa để xác định As phƣơng pháp F – AAS đƣợc chuẩn hóa để xác định Cd, Cr, Pb độ xác tƣơng đối cao Bảng 35: Kết sai số độ lặp lại phép đo As Nồng độ chuẩn bị (ppb) 20 40 Nồng độ Lần 1,0085 20,0108 40,0846 phát Lần 1,0078 20,0402 40,0449 đƣợc qua Lần 1,0092 20,043 40,0550 lần đo Lần 1,0065 20,0221 40,0941 (ppb) Lần 1,0054 20,0923 40,0242 Lần 1,0071 20,0415 40,0147 Lần 1,0087 20,0327 40,0451 Giá trị nồng độ trung bình ( X ) 1,0076 20,0404 40,0518 Độ lệch chuẩn (SD) 0,00135 0,02573 0,02917 Hệ số biến động (%RSD) 0,134 0,128 0,072 Chẩn student (t) 1,67 1,57 1,77 Độ xác 5,89 ×10-3 1,52×10-2 1,95×10-2 Bảng 36: Kết sai số độ lặp lại phép đo Cd Nồng độ chuẩn bị (ppm) 0,5 10 Nồng độ Lần 0,5085 5,0108 10,0245 phát Lần 0,5018 5,0308 10,0454 đƣợc qua Lần 0,5092 5,0721 10,0659 lần đo Lần 0,5032 5,0228 10,0816 (ppm) Lần 0,5027 5,0354 10,0378 Lần 0,5062 5,0427 10,0115 Lần 0,5085 5,0319 10,0657 Giá trị nồng độ trung bình ( X ) 0,0507 5,035 10,0475 Độ lệch chuẩn (SD) 0,00313 0,01913 0,02502 Hệ số biến động (%RSD) 0,618 0,38 0,249 Chẩn student (t) 1,83 1,84 1,89 Độ xác 2,16 ×10-3 1,33×10-2 1,79×10-2 Bảng 37: Kết sai số độ lặp lại phép đo Cr Nồng độ chuẩn bị (ppm) 0,2 10 Nồng độ Lần 0,2015 5,0205 10,0142 phát Lần 0,2022 5,0103 10,0657 đƣợc qua Lần 0,2029 5,0722 10,0762 lần đo Lần 0,2082 5,0215 10,0911 (ppm) Lần 0,2077 5,0548 10,0278 Lần 0,2054 5,0414 10,0217 Lần 0,2055 5,0287 10,0582 Giá trị nồng độ trung bình ( X ) 0,2048 5,0356 10,0507 Độ lệch chuẩn (SD) 0,00265 0,02189 0,02961 Hệ số biến động (%RSD) 1,293 0,433 0,295 Chẩn student (t) 1,80 1,63 1,71 Độ xác 1,8 ×10-3 1,35×10-2 1,92×10-2 Bảng 38: Kết sai số độ lặp lại phép đo Pb Nồng độ chuẩn bị (ppm) 0,5 10 20 Nồng độ Lần 0,5021 10,0115 20,0251 phát Lần 0,5067 10,012 20,0578 đƣợc qua Lần 0,5082 10,0692 20,0912 lần đo Lần 0,5012 10,0518 20,0218 (ppm) Lần 0,5037 10,0741 20,0637 Lần 0,5054 10,0425 20,0419 Lần 0,5091 10,0381 20,0511 Giá trị nồng độ trung bình ( X ) 0,5052 10,0428 20,0504 Độ lệch chuẩn (SD) 0,003 0,02486 0,0239 Hệ số biến động (%RSD) 1,596 0,247 0,119 Chẩn student (t) 1,73 1,72 2,11 Độ xác 1,96 ×10-3 1,62×10-2 1,90×10-2 3.5 Phân tích ion kim loại nặng nƣớc thải công nghiệp Khu công nghiệp Phú Tài Chúng tiến hành lấy mẫu nƣớc thải công nghiệp KCN Phú Tài theo theo TCVN (phƣơng pháp đứng) chai polyetylen bảo quản HNO3 65% cho pH≤2 mẫu đƣợc đƣa phân tích ngày Phòng thí ngiệp Công ty Cổ phần Dƣợc Trang thiết bị Y tế Bình Định Sau lấy mẫu, bảo quản xử lý mẫu, mẫu đƣợc đƣa phân tích máy AAS Phòng thí nghiệm Công ty Trang thiết bị - Y tế Bình Định Kết phân tích mẫu xem bảng 40, 41, 42, 43, 44, 45,46,47,48,49 Bảng 40: Kết đo ion kim loại As, Cd tháng 7/2015 As Vị trí lấy mẫu Cd Nồng độ ppb Nồng độ (µg/l) Nồng độ ppm Nồng độ (mg/l) M1A 22,07 0,0221 6,56 0,0066 M1B 14,32 0,0143 3,28 0,0036 Bảng 41: Kết đo ion kim loại Cr, Pb tháng 7/2015 Cr Vị trí lấy mẫu M1A M1B Pb Nồng độ ppm Nồng độ (mg/l) Nồng độ ppm 0,0074 5,12 7,43 Nồng độ (mg/l) 0,0028 0,0013 2,76 0,0051 1,25 Bảng 42: Kết đo ion kim loại As, Cd tháng 8/2015 As Vị trí lấy mẫu M2A Cd Nồng độ ppb Nồng độ (µg/l) Nồng độ ppm Nồng độ (mg/l) 21,45 0,0215 6,11 0,0061 M2B 0,0124 2,89 0,0029 12,35 Bảng 43: Kết đo ion kim loại Cr, Pb tháng 8/2015 Cr Vị trí lấy mẫu M2A M2B Pb Nồng độ ppm Nồng độ (mg/l) Nồng độ ppm 0,0071 5,24 7,12 Nồng độ (mg/l) 0,0022 0,0013 2,18 0,0052 1,34 Bảng 44: Kết đo ion kim loại As, Cd tháng 9/2015 Vị trí lấy mẫu As Cd M3A Nồng độ ppb Nồng độ (µg/l) Nồng độ ppm Nồng độ (mg/l) 24,12 0,0241 7,04 0,0070 M3B 0,0322 8,90 0,0089 32,17 Bảng 45: Kết đo ion kim loại Cr, Pb tháng 9/2015 Cr Vị trí lấy mẫu M3A M3B Pb Nồng độ ppm Nồng độ (mg/l) 0,0070 7,04 0,0081 8,14 Nồng độ ppm Nồng độ (mg/l) 4,78 0,0048 6,28 0,0063 Bảng 46: Kết đo ion kim loại As, Cd tháng 10/2015 As Vị trí lấy mẫu Cd Nồng độ ppb Nồng độ (µg/l) Nồng độ ppm Nồng độ (mg/l) M4A 23,61 0,0236 6,76 0,0068 M4B 34,15 0,0342 9,12 0,0091 Bảng 47: Kết đo ion kim loại Cr, Pb tháng 10/2015 Cr Vị trí lấy mẫu M4A M4B Pb Nồng độ ppm Nồng độ (mg/l) 0,0069 6,89 0,0072 7,18 Nồng độ ppm Nồng độ (mg/l) 5,12 0,0051 7,84 0,0078 Bảng 48: Kết đo ion kim loại As, Cd tháng 12/2015 As Vị trí lấy mẫu Cd Nồng độ ppb Nồng độ (µg/l) Nồng độ ppm Nồng độ (mg/l) M5A 22,78 0,0228 5,92 0,0059 M5B 18,32 0,0183 3,67 0,0037 Bảng 49: Kết đo ion kim loại Cr, Pb tháng 12/2015 Cr Vị trí lấy mẫu M5A1 M5B1 Pb Nồng độ ppm Nồng độ (mg/l) 0,0069 6,88 3,41 0,0034 Nồng độ ppm Nồng độ (mg/l) 5,87 0,0059 3,22 0,0032 Từ kết phân tích thành phần kim loại nặng As, Cd, Cr, Pb nƣớc thải công nghiệp KCN Phú Tài thu đƣợc đem so sánh mức độ ô nhiễm với QCVN 40:2011/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nƣớc thải công nghiệp thấy nhƣ sau: 60 50 Nồng độ µg/l 40 30 Nồng độ As QCVN 20 10 M1A M2A M3A M4A M5A Kí hiệu mẫu Biểu đồ 1: Biểu đồ nồng độ As trước qua hệ thống xử lý 0.06 Nồng độ mg/l 0.05 0.04 0.03 Nồng độ Cd QCVN 0.02 0.01 M1A M2A M3A M4A M5A Kí hiệu mẫu Biểu đồ 2: Biểu đồ nồng độ Cd trước qua hệ thống xử lý 0.06 0.05 nồng độ mg/l 0.04 0.03 Nồng độ Cr QCVN 0.02 0.01 M1A M2A M3A M4A M5A Kí hiệu mẫu Biểu đồ 3: Biểu đồ nồng độ Cr trước qua hệ thống xử lý 0.12 0.1 Nồng độ mg/l 0.08 0.06 Nồng độ Pb QCVN 0.04 0.02 M1A M2A M3A M4A M5A Kí hiệu mẫu Biểu đồ 4: Biểu đồ nồng độ Pb trước qua hệ thống xử lý 60 50 Nồng độ µg/l 40 30 Nồng độ As QCVN 20 10 M1B M2B M3B M4B M5B Kí hiệu mẫu Biểu đồ 5: Biểu đồ nồng độ As sau qua hệ thống xử lý 0.06 0.05 Nồng độ mg/l 0.04 0.03 Nồng độ Cd QCVN 0.02 0.01 M1B M2B M3B M4B M5B Kí hiệu mẫu Biểu đồ 6: Biểu đồ nồng độ Cd sau qua hệ thống xử lý 0.06 Nồng độ mg/l 0.05 0.04 0.03 Nồng độ Cr QCVN 0.02 0.01 M1B M2B M3B M4B M5B Kí hiệu mẫu Biểu đồ 7: Biểu đồ biểu diễn nồng độ Cr sau qua hệ thống xử lý 0.12 Nồng độ mg/l 0.1 0.08 0.06 Nồng đô Pb QCVN 0.04 0.02 M1B M2B M3B M4B M5B Kí hiệu mẫu Biểu đồ 8: Biểu đồ biểu diễn nồng độ Pb sau qua hệ thống xử lý Từ kết thu đƣợc quan biểu đồ so sánh c ó t h ể t h ấ y r ằ n g , h àm lƣợng c ủ a As thay đổi từ 0,0215 µg/l đến 0,0241 µg/l trƣớc qua hệ thống xử lý thay đổi từ 0,0124 µg/l đến 0,0342 µg/l sau qua hệ thống xử lý theo tháng 7, 8, 9, 10, 12 năm 2015 Hàm lƣợng c ủ a Cd thay đổi từ 0,0059 mg/l đến 0,007 mg/l trƣớc qua hệ thống xử lý thay đổi từ 0,0029 mg/l đến 0,0091 mg/l sau qua hệ thống xử lý theo tháng 7, 8, 9, 10, 12 năm 2015 Hàm lƣợng c ủ a Cr thay đổi từ 0,0069 mg/l đến 0,0074 mg/l trƣớc qua hệ thống xử lý thay đổi từ 0,0022 mg/l đến 0,0081 mg/l sau qua hệ thống xử lý theo tháng 7, 8, 9, 10, 12 năm 2015 Hàm lƣợng c ủ a Pb thay đổi từ 0,0048 mg/l đến 0,0059 mg/l trƣớc qua hệ thống xử lý thay đổi từ 0,0013 mg/l đến 0,0078 mg/l sau qua hệ thống xử lý theo tháng 7, 8, 9, 10, 12 năm 2015 Qua kết phân tích quan sát biểu đồ thấy hàm lƣợng kim loại nặng (As, Cd, Cr, Pb) mẫu trƣớc qua hệ thống xử lý thay đổi hàm lƣợng kim loại nặng mẫu lấy hệ thống kênh mƣơng sau hệ thống xử lý tháng 7, 8, 12 thấp trƣớc qua hệ thống xử lý Trong đó, hàm lƣợng kim loại nặng mẫu lấy hệ thống kênh mƣơng sau hệ thống xử lý tháng 9, 10 lại cao hàm lƣợng kim loại nặng trƣớc qua hệ thống xử lý Nguyên nhân vào tháng 9, 10 mùa mƣa khu vực Miền Trung – Tây Nguyên nên nƣớc từ nhánh sông thƣợng nguồn khu vực Tây Nguyên giàu khoáng sản mang theo lƣợng khoáng chất hòa tan chứa kim loại nặng (As, Cd, Cr, Pb) đổ sông Hà Thanh kênh xả thải, kim loại nặng bị theo làm tăng hàm lƣợng chúng mẫu phân tích lấy sau hệ thống xử lý Nhìn chung, kết phân tích cho thấy hàm lƣợng kim loại nặng (As, Cd, Cr, Pb) nƣớc thải công nghiệp KCN Phú Tài thấp giới hạn cho phép Bộ Tài nguyên Môi trƣờng (0,05mg/l As, Cd, Cr 0,1 mg/l Pb) nƣớc thải công nghiệp Tuy nhiên với tốc độ phát triển công nghiệp mà khu công nghiệp Phú Tài lấp đầy với doanh nghiệp in ấn, gia công kim loại làm cho nguồn thải chứa kim loại nặng gây ô nhiễm môi trƣờng ngày trở nên nghiêm trọng Do đó, việc giám sát chặt chẻ, có biện pháp xử lý nhằm kiểm soát giảm thiểu vấn đề ô nhiễm kim loại nặng gây môi trƣờng nên đƣợc thƣờng xuyên triển khai để bảo vệ môi trƣờng sống sức khỏe ngƣời KẾT LUẬN Trên sở đề tài nghiên cứu phƣơng pháp xác định ion kim loại nặng (As, Cd, Cr, Pb) nƣớc thải công nghiệp phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử, t i ến hành nghi ên u đạt đƣợc số kết nhƣ sau: Chọn đƣợc điều kiện phù hợp để đo phổ kim loại nặng (As, Cd, Cr, Pb) máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA-7000, Shimadzu, Nhật Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng đến phép đo phổ GF-ASS As phép đo phổ FAAS Cd, Cr, Pb Xác định đƣợc khoảng tuyến tính, lập đƣờng chuẩn As phép đo không lửa (GF-AAS) lập đƣờng chuẩn Cd, Cr, Pb phép đo lửa (FAAS) Xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lƣợng phép đo, đánh giá sai số độ lặp lại phƣơng pháp đo Chọn đƣợc phƣơng pháp phù hợp để xử lý 10 mẫu nƣớc thải áp dụng điều kiện thiết lập đƣợc để xác định hàm lƣợng ion kim loại nặng As, Cd, Cr, Pb nƣớc thải khu công nghiệp Phú Tài Kết nghiên cứu cho thấy phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử không lửa (GF-AAS) phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử lửa (F-AAS) kỹ thuật phù hợp để xác định hàm lƣợng vết kim loại As, Cd, Cr, Pb với lƣợng nhỏ nƣớc thải công nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Đặng Ngọc Định (2006), luận văn thạc sĩ khoa học: Xác định lƣợng vết Cr(VI) Cr(III) kỹ thuật chiết pha rắn phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), ĐHKHTN - ĐHQG Hà Nội Lê Huy Bá (chủ biên) (2000), Độc học môi trƣờng, Nxb ĐH Quốc gia TP.HCM Nguyễn Tinh Dung (2000), Hóa học phân tích, phần III - Các phƣơng pháp phân tích định lƣợng hóa học, NXB Giáo dục Phạm Thị xuân Lan (1979), Xác định chì phƣơng pháp trắc quang, Khóa luận tốt nghiệp, Đại học tổng hợp Hà Nội R A Liđin, V A Molosco, L L Anđreeva (Ngƣời dịch: Lê Kim Long, Hoàng Nhuận) (2001), Tính chất lý hóa học chất vô cơ, Nxb khoa học kỹ thuật, Hà Nội Lê Đức Liêm (2003), Nghiên cứu xác định hàm lƣợng dạng liên kết vết chì (Pb) đồng (Cu) nƣớc biển phƣơng pháp Von - Ampe hòa tan, Luận án tiến sĩ hóa học, Viện khoa học Công nghệ Việt nam.7.Lâm Minh Triết, Diệp Ngọc Sƣơng (2000), Các phƣơng pháp phân tích kim loại nặng nƣớc nƣớc thải, NXB KHKT Phạm Luận (2006), Phƣơng pháp phân tích phổ nguyên tử, Nxb Đại học quốc gia Hà nội, Hà nội Hoàng Nhâm (2001), Hóa vô tập ba, Nxb Giáo dục, Hà Nội Hồ Viết Quý (2007), Các phƣơng pháp phân tích công cụ hóa học đại, NXB Đại học sƣ phạm, Hà Nội 10.Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyên Văn Ri, Nguyên Xuân Trung (1999), Các phương pháp phân tích công cụ - phần 2, Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội 11 Trịnh Thị Thanh (2001), Độc học, môi trƣờng sức khoẻ ngƣời, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội 12 Nguyễn Đình Thuất (2008), Nghiên cứu phân tích liên tục (on - line) dạng asen số đối tƣợng môi trƣờng biển phƣơng pháp liên hợp sắc kí lỏng hấp thụ nguyên tử, Luận án tiến sĩ hóa học, Viện khoa học Công nghệ Việt Nam 13 Nguyễn Đức Vận (2004), Hóa vô tập 2: Các kim loại điển hình, Nxb Khoa học kĩ thuật, Hà Nội 14.QCVN 40: 2011/BTNMT, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nƣớc thải công nghiệp 15 TCVN 5999:1995, Chất lƣợng nƣớc lấy mẫu - Hƣớng dẫn lấy mẫu nƣớc thải 16 TCVN 6182:1996, Chất lƣợng nƣớc – Xác định Asen nƣớc 17 TCVN 6193: 1996, Chất lƣợng nƣớc – Các định Coban, Niken, Đồng, Kẽm, Cadimi Chì – Phƣơng pháp trắc phổ hấp thụ nguyên tử lửa 18 TCVN 6663-3-2008, Chất lƣợng nƣớc –Lấy mẫu - Hƣớng dẫn bảo quản xử lý mẫu 19 TCVN 6222:2008, Chất lƣợng nƣớc -Xác định Crom-Phƣơng pháp đo quang phổ hấp thụ nguyên tử 20 Từ Vọng Nghi, Trần Chƣơng Huyến, Phạm Luận (1990), Một số phƣơng pháp điện hóa đại, Trƣờng Đại Học Tổng hợp Hà Nội Tiếng Anh 21 Angeline M.Stoyanova(2004), “Determination of Cr(VI) by a catalytic Spectrometic Method in the presence of p-Aminobenzoic acid”, Turk J Biochem, 29, p.367-375 22 H Akcay, A Oguz, and C Karapire (2003), “Study of heavy metal pollution and speciation in Buyak Menderes and Gediz river sediments”, Water Research, 37, pp 813–822 23 Herbert E Allen (1993), “The significance of trace metal speciation for water, sediment and soil quality criteria and standards”, The Science of the Total Environment, Supplement, pp 23-45 24 P Álvarez - Iglesias, B Rubio and F Vilas (2003), “Pollution in intertidal sediments of San Simón Bay (Inner Ria de Vigo, NW of Spain): total heavy metal concentrations and speciation”, Marine Pollution Bulletin, 46, pp 491- 521 25 Ano, A O Odoemelam, S A and Ekwueme, P O (2007), “Lead and Cadmium levels in soils and Cassava along ENUGU - Port Harcourt Expressway in Nigeria”, Electronic journal of Environmental, Agricultural and Food Chemistry, ISSN: 1573-4377, 6(5), pp 2024 - 2031 26 N K Baruah, P Kotoky, K.G Bhattacharyyab and G C Borah (1996), “Metal speciation in Jhanji River sediments”, The Science of the Total Environment,193, pp - 12 27 Christine M Davidson, Rhodri P Thomas, Sharon E McVey, Reijo Perala, David Littlejohn and Allan M Ure (1994), “Evaluation of a sequential extraction procedure for the speciation of heavy metals in sediments”, Analytica Chimica Acta, 291, pp 277 - 286 28 Fytianos K, Katsianis G et al (2001), Bull environ contam toxicol, 67, pp 423-430 29 K Fytianos and A Lourantou (2004), “Speciation of elements in sediment samples collected at lakes Volvi and Koronia, N Greece”, Environment International, 30, pp 11 - 17 30 A Tessier et al (1979),“Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals”, Analytical Chemistry, 51, pp 844 - 850 31 Rafael Pardo, Enrique Barrado, Lourdes Pẽrez and Marisol Vega (1990), “Determination and speciation of heavy metals in sediments of the Pisuerga River”, WaL Res., 24(3), pp 373 - 379 32 Ranu Gadh, S.N Tandon, R.P Mathur and O V Singh (1993), “Speciation of metals in Yamuna river sediments”, The Science of the Total Environment,136, pp 229 - 242 33 Samira Ibrahim Korfali and Brian E Davies (2004), “Speciation of metals in sediment and water in a river underlain bylimestone: Role of Carbonate Species for purification capacity ofrivers”, Advances in Environmental Research, 8, pp 599 – 612 34 Li-Siok Ngiam and Poh-Eng Lim (2001), “Speciation patterns of heavy metals in tropical estuarine anoxic and oxidized sediments by different sequential extraction schemes”, The Science of the Total Environment, 275, pp 53 –