Nghiên cứu sự tạo phức màu của một số kim loại nặng với thuốc thử hữu cơ bằng phương pháp trắc quang và ứng dụng phân tích đánh giá môi trường

Header Page of 16 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - TRẦN THỊ THÙY DƯƠNG NGHIấN CỨU SỰ TẠO PHỨC MÀU CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG VỚI THUỐC THỬ HỮU CƠ BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG VÀ ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Thái Nguyên - 2009 Footer Page of 16 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page of 16 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - TRẦN THỊ THÙY DƯƠNG NGHIấN CỨU SỰ TẠO PHỨC MÀU CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG VỚI THUỐC THỬ HỮU CƠ BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG VÀ ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Chuyên ngành : Hóa phân tích Mã số : 60.44.29 Cán hướng dẫn khoa học PGS.TS TRẦN THỊ HỒNG VÂN Thái Nguyên - 2009 Footer Page of 16 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page of 16 MỤC LỤC Trang Bảng danh mục bảng biểu Bảng danh mục hình vẽ Mở đầu Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.1 Mangan hợp chất Mangan 1.1.1 Mangan 1.1.2 Các hợp chất mangan 1.1.3 Ứng dụng Mangan 1.1.4 Sự xuất Mangan khả gây ô nhiễm mangan nước ngầm 1.2 sắt hợp chất sắt 10 1.2.1 Sắt 10 1.2.2 Một số hợp chất sắt 12 1.2.3 Vai trò sắt thể người 16 1.3 Thuốc thử PAR tham số định lƣợng thuốc thử PAR 17 1.4 Axit sunfosalixilic 19 1.4.1 Đặc điểm thuốc thử H3SS 19 1.4.2 Ứng dụng thuốc thử H3SS để xác định nguyên tố 21 1.5 Các phƣơng pháp xác định Mn(II) Fe(III) 22 1.5.1 Xác định Mn(II) phương pháp trắc quang 22 1.5.2 Các phương pháp xác định sắt 27 1.6 Các phƣơng pháp xác định thành phần phức 35 1.6.1 Phương pháp tỷ số mol 35 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page of 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page of 16 1.6.2 Phương pháp hệ đồng phân tử gam 36 1.6.3 Phương pháp Staric – Bacbanel 36 1.7 Các bƣớc phân tích phức màu phân tích trắc quang 38 1.7.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức 38 1.7.2 Nghiên cứu điều kiện tạo phức tối ưu 39 1.7.3 Xác định thành phần phức 40 1.7.4 Khảo sát khoảng nồng độ tuân theo định luật Bia 40 Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KĨ THUẬT THỰC NGHIỆM 41 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 41 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 41 2.2.1 Nghiên cứu tạo phức Mn(II) với PAR phương pháp trắc quang 41 2.2.2 Xác định hàm lượng Mn(II) nước dựa vào màu ion MnO 4- 41 2.2.3 Xác định hàm lượng Fe(III) nước thuốc thử axit sunfosalixilic 41 2.3 Kỹ thuật thực nghiệm 42 2.3.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị nghiên cứu 42 2.3.2 Cách tiến hành thực nghiệm 44 2.3.3 Xử lý kết thực nghiệm 45 2.3.4 Cách lấy mẫu, xử lý mẫu 45 Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 47 3.1 Nghiên cứu tạo phức Mn(II) với thuốc thử PAR 47 3.1.1 Nghiên cứu điều kiện tối ưu cho tạo phức Mn(II) – PAR 47 3.1.2 Xác định thành phần phức 51 3.1.3 Xác định khoảng nồng độ tuân theo định luật Bia phức 57 3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng số ion gây cản 59 3.2 Xác định Mn(II) phƣơng pháp trắc quang dựa vào màu ion MnO4- 60 3.2.1 Khảo sát điều kiện tối ưu 60 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page of 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page of 16 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng ion lạ màu dung dịch MnO 4- 64 3.2.3 Xác định hàm lượng Mn(II) nước giếng khoan 66 3.2.4 Đánh giá xác phương pháp giới hạn phát máy đo quang 71 3.3 Nghiên cứu tạo phức Fe(III) với H2SS- vùng kiềm (pH = – 11,5) xác định hàm lƣợng Fe(III) nƣớc giếng khoan 73 3.3.1 Khảo sát điều kiện tối ưu 73 3.3.2 Khoảng nồng độ Fe3+ tuân theo định luật Bia 77 3.3.3 Xác định hàm lượng Fe(III) nước giếng khoan 78 3.3.4 Đánh giá xác phương pháp giới hạn phát máy đo quang 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………… 88 LÝ LỊCH KHOA HỌC 91 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page of 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page of 16 BẢNG DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU STT Số bảng Tên bảng 1.1 Vùng tồn đặc trưng quang học PAR 19 1.2 Hằng số phân li axit PAR 19 3.1 Sự phụ thuộc mật độ quang phức vào thời gian 49 3.2 Sự phụ thuộc mật độ quang phức Mn(II) - PAR vào pH 50 3.3 Sự phụ thuộc mật độ quang phức vào pH 51 3.4 Kết phụ thuộc ∆A vào nồng độ thuốc thử với CMn(II) = 3.10-5M 52 3.5 Kết phụ thuộc ∆A vào nồng độ Mn(II) với CPAR = 4.10-5M 52 3.6 Kết xác định thành phần phức theo phương pháp hệ 53 Trang đồng phân tử gam (CPAR + CMn(II) =10-4M) 3.7 Kết xác định thành phần phức theo phương pháp hệ 54 đồng phân tử gam (CPAR + CMn(II) =6.10-5M) 10 3.8 Sự phụ thuộc ∆Ai/CPAR vào ∆Ai/∆Agh 55 11 3.9 Sự phụ thuộc ∆Ai/CMn(II) vào ∆Ai/∆Agh 56 12 3.10 Sự phụ thuộc mật độ quang phức vào nồng độ Mn(II) 57 13 3.11 Kết khảo sát ảnh hưởng Pb2+ 58 14 3.12 Kết khảo sát ảnh hưởng Fe3+ 58 15 3.13 Kết khảo sát ảnh hưởng Al3+ 58 16 3.14 Sự phụ thuộc mật độ quang dung dịch MnO4- vào thời gian 61 17 3.15 Sự phụ thuộc mật độ quang dung dịch MnO4 vào thể 62 tích axit H2SO4 1:1 18 3.16 Sự phụ thuộc mật độ quang vào thể tích chất oxi hóa K2S2O8 63 19 3.17 Sự phụ thuộc mật độ quang dung dịch MnO4 vào nồng 64 độ Fe3+ 20 3.18 Khảo sát khả che Fe(III) dung dịch H3PO4 1:4 65 21 3.19 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Mn(II) 66 22 3.20 Kết phân tích Mn(II) mẫu giả 67 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page of 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page of 16 23 3.21 Xử lý thống kê kết phân tích mẫu giả 67 24 3.22 Xử lý thống kê kết phân tích mẫu giả 68 25 3.23 Hàm lượng Mn(II) mẫu thực 70 26 3.24 Kết xác định hàm lượng Mn(II) phương pháp trắc 72 quang phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử 27 3.25 Sự phụ thuộc mật độ quang phức vào thời gian 74 28 3.26 Sự phụ thuộc mật độ quang phức vào pH 75 29 3.27 Sự phụ thuộc mật độ quang phức vào nồng độ H2SS- 76 30 3.28 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Fe(III) 77 31 3.29 Kết khảo sát ảnh hưởng Pb2+ 78 32 3.30 Kết khảo sát ảnh hưởng Mn2+ 78 33 3.31 Kết khảo sát ảnh hưởng Al3+ 78 34 3.32 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Fe(III) có 79 mặt ion gây cản 35 3.33 Xác định Fe(III) mẫu giả phương pháp đường chuẩn 80 36 3.34 Hàm lượng Fe(III) xác định mẫu giả theo phương 80 pháp thêm chuẩn 37 3.35 Kết xác định hàm lượng Fe(III) nước giếng 81 khoan phương pháp thêm chuẩn 38 3.36 Hàm lượng Fe nước giếng khoan theo phương pháp 84 thêm chuẩn 39 3.37 Kết xác định hàm lượng Fe(III) phương pháp trắc quang phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page of 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn 86 Header Page of 16 BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ STT Số hình Tên hình vẽ vẽ 1.1 Đồ thị phương pháp tỉ số mol Trang 36 1.2 Đồ thị phương pháp hệ đồng phân tử gam 36 1.3 Các đường cong hiệu suất tương đối 38 3.1 Phổ hấp thụ điện tử dung dịch phức Mn(II) – PAR 48 3.2 Sự phụ thuộc mật độ quang phức vào thời gian 49 3.3 Sự phụ thuộc mật độ quang phức vào pH 50 3.4 Sự phụ thuộc A vào nồng độ PAR (CMn(II) = 2.10-5M) 51 3.5 Sự phụ thuộc A vào nồng độ PAR (CMn(II) = 3.10-5M) 52 3.6 Sự phụ thuộc A vào nồng độ Mn(II)(CPAR = 4.10-5M) 53 10 3.7 54 11 3.8 12 3.9 Kết XĐ thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử gam (CMn(II) + CPAR = 10-4M) Kết XĐ thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử gam (CMn(II) + CPAR = 10-5M) Sự phụ thuộc ∆Ai/CPAR vào ∆Ai/∆Agh 13 3.10 Sự phụ thuộc ∆Ai/CMn(II) vào ∆Ai/∆Agh 56 14 3.11 Sự phụ thuộc mật độ quang phức vào nồng độ Mn(II) 57 15 3.12 Khoảng nồng độ Mn(II) tuân theo định luật Bia 57 16 3.13 Phổ hấp thụ dung dịch Pemanganat 60 17 18 19 3.14 3.15 3.16 Sự phụ thuộc mật độ quang vào thời gian Sự phụ thuộc mật độ quang vào thể tích axit H2SO4 1:1 Sự phụ thuộc mật độ quang vào thể tích chất oxi hóa K2S2O8 61 62 63 20 3.17 Đường chuẩn xác định hàm lượng Mn(II) 66 21 3.18 Phổ hấp thụ electron phức Fe(III) – H2SS- so sánh với nước 73 22 3.19 Sự phụ thuộc mật độ quang vào thời gian 74 23 3.20 Sự phụ thuộc mật độ quang vào pH 75 24 25 26 3.21 3.22 3.23 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ thuốc thử Khoảng nồng độ Fe3+ tuân theo định luật Bia Đường chuẩn có mặt ion gây cản 76 77 79 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page of 16 55 55 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page of 16 MỞ ĐẦU Ngày với phát triển mạnh mẽ kinh tế, khoa học kĩ thuật công nghệ, đời sống vật chất người ngày nâng cao ngược lại, môi trường sống trở nên ô nhiễm Chính mà nghiên cứu ô nhiễm môi trường biện pháp bảo vệ môi trường việc làm cần thiết Ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến sức khỏe người từ nguồn: khí thải, nước thải, chất thải rắn Trong loại ô nhiễm ô nhiễm kim loại nặng nước đóng vai trò đáng kể Chính việc xác định hàm lượng kim lọai nặng nước để từ tìm biện pháp hạn chế ô nhiễm cần thiết Để xác định hàm lượng kim loại nước có nhiều phương pháp khác như: trắc quang, chiết trắc quang, phổ hấp thụ nguyên tử, cực phổ Von-Ampe hoà tan Một phương pháp phân tích dùng để xác định kim loại nồng độ thấp phương pháp trắc quang, phương pháp sử dụng nhiều phương pháp chưa phải hoàn toàn ưu việt xét nhiều mặt có ưu điểm bật như: có độ lặp lại cao, độ xác độ nhạy đạt yêu cầu phép phân tích Mặt khác, phương pháp với phương tiện máy móc không đắt, dễ bảo quản sử dụng, cho giá thành phân tích rẻ, phù hợp yêu cầu điều kiện phòng thí nghiệm nước Xuất phát từ vấn đề trên, luận văn với mục tiêu xác định hàm lượng mangan sắt nước sinh hoạt phương pháp trắc quang với giá thành rẻ, tiện lợi, dễ thực phòng thí nghiệm nhằm đóng góp, làm phong phú thêm công trình nghiên cứu lĩnh vực xác định vi lượng mangan, sắt hai phương diện nghiên cứu ứng dụng thực tiễn Từ lí chọn đề tài: “ Nghiên cứu tạo phức màu số kim loại nặng với thuốc thử hữu phương pháp trắc quang ứng dụng phân tích đánh giá môi trường” Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page of 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 10 of 16 Trong khuôn khổ luận văn thạc sĩ hóa học, nhiệm vụ đặt cho đề tài là: 1- Nghiên cứu cách có hệ thống tạo phức hệ Mn(II)-PAR; Fe(III)-H2SS- (axit sunfosalixilic) như: điều kiện tạo phức tối ưu, thành phần phức, khoảng nồng độ tuân theo theo định luật Bia 2- Xác định hàm lượng Mn(II) số mẫu nước giếng khoan phương pháp phân tích trắc quang 3- Ứng dụng phức nghiên cứu để xác định hàm lượng Fe(III) nước giếng khoan phương pháp phân tích trắc quang Do điều kiện thực nghiệm thời gian có hạn, có nhiều cố gắng, song luận văn không tránh khỏi thiếu sót, mong đóng góp quý thầy cô bạn đồng nghiệp Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 10 of 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 82 of 16 77 hoàn toàn Fe(III) – H2SS- Như với nồng độ H2SS- = 10-2M, gấp 50 lần nồng độ Fe(III), mật độ quang phức đạt giá trị cực đại Trong phép đo sau lấy CH SS = 50.CFe(III)  3.3.2 Khoảng nồng độ Fe3+ tuân theo định luật Bia Chuẩn bị dung dịch phức có nồng độ Fe(III) H2SS- theo tỉ lệ CH SS=50 CFe ; pH=10; tăng dần nồng độ Fe(III) H2SS- Dung dịch so sánh 3 nước cất Đo mật độ quang phức bước sóng 424 nm Kết bảng 3.28 hình 3.22 Bảng 3.28 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Fe(III) CFe(III).10-4M ∆A CFe(III).10-4M ∆A 0,1 0,009 2,3 1,258 0,5 0,221 2,75 1,502 0,574 1,701 1,7 0,951 3,25 1,838 1,177 3,5 1,94 2.5 y = 5713.5x - 0.0313 2 R = 0.9975 A 1.5 0.5 0 CFe.10- 4M Hình 3.22 Khoảng nồng độ Fe3+ tuân theo định luật Bia Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 82 of 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 83 of 16 78 Kết khảo sát cho thấy nồng độ Fe(III) tuân theo định luật Bia khoảng rộng (0,1- 3,5).10-4M Phương trình đường chuẩn có dạng A = 5713,5.C – 0,0313 (C nồng độ mol/L Fe(III)) Với kết cho phép sử dụng phức Fe(III) – H2SS- môi trường kiềm để xác định vi lượng Fe(III) mẫu thực tế 3.3.3 Xác định hàm lƣợng Fe(III) nƣớc giếng khoan 3.3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng số ion gây cản Các nghiên cứu giả thiết dung dịch chất lạ Tuy nhiên thực tế, muốn định lượng chất đối tượng phương pháp trắc quang, cần phải thực quy trình phân tích qua nhiều giai đoạn như: Phân hủy mẫu, sử dụng phản ứng chất phụ trợ Trong nước ngầm có mặt nhiều ion khác Trong phần tập trung khảo sát số ion kim loại phổ biến nước giếng khoan có ảnh hưởng đến khả tạo phức Fe(III) Al3+, Pb2+, Mn2+ Cách tiến hành sau: Pha dung dịch có CFe(III) cố định = 2.10-4M, nồng độ H2SS- = 2.10-2M, sau thêm dung dịch ion gây cản với nồng độ tăng dần (Từ 0,25 10-4 – 2,00.10-4M) tiến hành đo A pH = 10 bước sóng  = 424 nm Kết đo trình bày bảng 3.29, 3.30, 3.31 Bảng 3.29 Kết khảo sát ảnh hưởng Pb2+ CFe(III).10-4M 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 CPb(II).10-4M 0,25 0,5 0,75 1,00 1,25 1,50 2,00 ∆A 1,089 1,086 1,067 1,072 1,077 1,084 1,09 1,021 -0,28% -2,02% -0,46% 0,09% -6,24% Sai số qi(%) -1,56% -1,1% Bảng 3.30 Kết khảo sát ảnh hưởng Mn2+ CFe(III).10-4M 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 CMn(II).10-4M 0,25 0,5 0,75 1,00 1,25 1,50 2,00 ∆A 1,105 1,117 1,122 1,125 1,156 1,16 1,162 1,164 1,09% 1,54% 1,81% 4,62% 5% 5,16% 5,34% Sai số qi(%) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 83 of 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 84 of 16 79 Bảng 3.31 Kết khảo sát ảnh hưởng Al3+ CFe(III).10-4M 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 CAl(III).10-4M 0,25 0,5 0,75 1,00 1,25 1,50 2,00 ∆A 1,051 1,058 1,063 1,067 1,068 1,075 1,078 1,082 Sai số qi(%) 0,67% 1,14% 1,52% 1,62% 2,28% 2,57% 2,95% Từ kết nghiên cứu thấy với hàm lượng ion lạ (dưới 2.10-4M) nhỏ nồng độ Fe(III) nước giếng khoan không gây ảnh hưởng nhiều đến kết nghiên cứu 3.3.3.2 Xây dựng đƣờng chuẩn có mặt ion dƣới ngƣỡng gây cản Sau nghiên cứu ảnh hưởng ion gây cản, tiến hành dựng đường chuẩn có mặt ion ngưỡng gây cản Cụ thể lấy nồng độ ion Al3+, Pb2+, Mn2+ 0,75 lần nồng độ Fe(III) Kết đo A trình bày bảng 3.32, đường chuẩn có mặt ion gây cản biểu diễn hình 3.23 Bảng 3.32 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Fe(III) có mặt ion gây cản CFe(III).10-4M 0,1 2.5 3.5 A 0,013 0,456 1,115 1,471 1,704 1,979 2.5 y = 5938.3x - 0.0746 R2 = 0.9968 A 1.5 0.5 0 0.5 1.5 2.5 3.5 CFe.10-4(M) Hình 3.23 Đường chuẩn có mặt ion gây cản Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 84 of 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 85 of 16 80 Phương trình đường chuẩn có mặt ion gây cản : A = 5938,3.CFe(III) – 0,0746 3.3.3.3 Xác định hàm lượng sắt mẫu giả Tiến hành xác định Fe(III) mẫu giả với mục đích xác định xem phương pháp sử dụng có cho kết xác có bị mắc sai số hệ thống không Chúng tiến hành phân tích sắt(III) có mặt số ion lạ giới hạn gây ảnh hưởng theo phương pháp: Phương pháp đường chuẩn phương pháp thêm chuẩn: *) Phương pháp đường chuẩn: Lấy xác 0,2ml dung dịch Fe3+ (10-2M) vào bình định mức 10ml (Khi nồng độ Fe3+ bình 2.10-4M) cho thêm ion ngưỡng gây cản (0,15ml dung dịch Al3+, Pb2+, Mn2+ 10-2M) Sau thêm 2ml axit sunfosalicylic 10-1M, pH dung dịch điều chỉnh 10 Dung dịch so sánh nước cất Kết đo ghi bảng 3.33 Bảng 3.33 Xác định Fe(III) mẫu giả phương pháp đường chuẩn Lần thí nghiệm Ai CFe.10-4M 1,096 1,97 1,095 1,97 1,089 1,96 1,095 1,97 Trung bình 1,094 1,97 Dựa vào đường chuẩn xây dựng tính hàm lượng sắt( III) sau: A = 5938,3.CFe(III)- 0,0746 Thay kết giá trị mật độ quang đo vào phương trình ta có: C Fe =1,97.10-4M So sánh với giá trị C0 = 2.10-4M, sai số q = -1,5% *) Phương pháp thêm chuẩn Chuẩn bị dãy thí nghiệm sau: Hút xác 0,2ml mẫu tương tự phương pháp đường chuẩn thêm lượng xác Fe(III) thay đổi theo cấp số Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 85 of 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 86 of 16 81 cộng từ (0,2-1,0).10-4M bảng 3.34 Sau thêm 2ml dung dịch H2SS0,1M cố định, chỉnh pH=10 đo mật độ quang dung dịch với dung dịch so sánh nước cất lần Bảng 3.34 Hàm lượng Fe(III) xác định mẫu giả theo phương pháp thêm chuẩn Cx+C1.10-4 (M) Cx Cx+0.20 Cx+0.40 Cx+0.60 Cx+0.80 Cx+1.00 A 1,090 1,205 1,304 1,402 1,519 1,616 Mẫu X(Cx.10-4)M 1,96 1,901 2,034 2,095 2,032 2,073 Theo định luật Beer: A = .l.C Nên: Ax = .l.Cx ; A1 = .l.(Cx + C1) Ax  l.Cx Cx =  A1  l.(Cx  C1 ) Cx  C1 Trên bảng, giá trị Cx trung bình Fe(III) mẫu giả 2,016.10-4M Sai số tương đối : q = Cx  C 2, 016  2, 000 100 % = +0,8% 100 % = 2, 000 C (Ở C0 nồng độ Fe(III) biết trước dùng để kiểm tra so sánh kết thực nghiệm) Như phương pháp thêm chuẩn cho kết tốt phương pháp đường chuẩn 3.3.3.5 Phân tích sắt mẫu nước giếng khoan phương pháp thêm chuẩn Lấy xác 1ml mẫu (sau xử lý làm giàu phần 2.3.4) vào bình 10 ml, thêm lượng xác dung dịch Fe(III) chuẩn thay đổi theo cấp số cộng từ (0,2–0,8).10-4M thêm 2ml H2SS- 0,1M, 1ml dung dịch KNO3 1M để trì lực ion, dùng dung dịch NH3 3M để điều chỉnh pH tối ưu, để sau 10 phút, đo mật độ quang bước sóng 424 nm với dung dịch so sánh nước cất lần Kết thu bảng 3.35 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 86 of 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 87 of 16 82 Bảng 3.35 Kết xác định hàm lượng Fe(III) nước giếng khoan phương pháp thêm chuẩn STT Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu 10 Mẫu 11 Mẫu 12 Mẫu 13 Cx+C1.10-4 (M) Cx Cx+0.20 A 0,036 0,075 0,117 0,153 0,194 CFe(mg/l) 0,521 0,524 0,498 0,518 0,510 A 0,903 1,016 1,129 1,233 1,341 CFe(mg/l) 4,609 4,469 4,472 4,592 4,617 A 0,141 0,220 0,298 0,367 0,441 CFe(mg/l) 1,016 1,002 1,008 1,047 1,053 A 0,002 0,005 0,008 0,011 0,014 CFe(mg/l) 0,361 0,347 0,353 0,384 0,375 A 0,050 0,097 0,146 0,192 0,235 CFe(mg/l) 0,588 0,599 0,582 0,591 0,605 A 0,096 0,163 0,229 0,300 0,361 CFe(mg/l) 0,804 0,798 0,806 0,790 0,812 A 0,022 0,049 0,075 0,101 0,127 CFe(mg/l) 0,456 0,451 0,462 0,470 0,468 A 0,023 0,051 0,078 0,105 0,133 CFe(mg/l) 0,459 0,462 0,465 0,473 0,470 A 0,023 0,051 0,079 0,104 0,135 CFe(mg/l) 0,459 0,468 0,459 0,479 0,462 A 0,163 0,245 0,328 0,409 0,487 CFe(mg/l) 1,120 1,109 1,106 1,114 1,126 A 0,055 0,105 0,157 0,207 0,252 CFe(mg/l) 0,610 0,619 0,602 0,608 0,624 A 0,020 0,045 0,069 0,097 0,121 CFe(mg/l) 0,445 0,454 0,459 0,437 0,442 A 0,017 0,039 0,061 0,082 0,104 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 87 of 16 Cx+0.40 Cx+0.60 Cx+0.80 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 88 of 16 Mẫu 14 Mẫu 15 Mẫu 16 Mẫu 17 Mẫu 18 83 CFe(mg/l) 0,431 0,426 0,428 0,442 0,440 A 0,028 0,060 0,091 0,123 0,153 CFe(mg/l) 0,484 0,490 0,496 0,493 0,501 A 0,002 0,005 0,009 0,012 0,015 CFe(mg/l) 0,361 0,342 0,330 0,353 0,339 A 0,021 0,047 0,075 0,100 0,131 CFe(mg/l) 0,451 0,445 0,440 0,445 0,428 A 0,018 0,042 0,066 0,091 0,112 CFe(mg/l) 0,437 0,426 0,417 0,412 0,428 A 0,019 0,044 0,070 0,096 0,118 CFe(mg/l) 0,442 0,431 0,417 0,417 0,431 Các kết tính CFe theo phương pháp thêm chuẩn xử lí thống kê ghi bảng 3.36 Bảng3.36 Hàm lượng Fe nước giếng khoan theo phương pháp thêm chuẩn Mẫu thí nghiệm CFe(mg/l) Mẫu thí nghiệm CFe(mg/l) Mẫu thí nghiệm CFe(mg/l) Mẫu thí nghiệm CFe(mg/l) Mẫu thí nghiệm CFe(mg/l) X1 X3 X4 0,514 ± 0,013 4,552 ± 0,093 1,025 ± 0,029 0,364 ± 0,019 X5 X6 X7 X8 0,593 ± 0,011 0,802 ± 0,011 0,461 ± 0,010 0,466 ± 0,007 X9 X10 X11 X12 0,465 ± 0,010 1,115 ± 0,010 0,613 ± 0,011 0,447 ± 0,011 X13 X14 X15 X16 0,433 ± 0,009 0,493 ± 0,008 0,345 ± 0,015 0,442 ± 0,011 X17 X18 0,424 ± 0,012 0,428 ± 0,013 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 88 of 16 X2 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 89 of 16 84 Kết phân tích hàm lượng Fe mẫu nước giếng khoan lấy 18 hộ gia đình khu vực gần nhà máy sản xuất gang thép cho thấy, nói chung nước giếng hộ gia đình có hàm lượng sắt nằm giới hạn cho phép theo TCVN 5944 – 1998 (1 – 5,0 mg/l) [15] Nếu xét theo TCVN 5502 (2003) ( Hàm lượng nguyên tố độc hại cho phép nước cấp sinh hoạt) hàm lượng Fe cho phép ≤ 0,5 mg/L [16], theo tiêu chuẩn số mẫu khảo sát có tới mẫu nước có hàm lượng sắt cao so với tiêu chuẩn cho phép chiếm 38,9% 3.3.4 Đánh giá xác phƣơng pháp giới hạn phát máy đo quang Giới hạn phát LOD nồng độ nhỏ chất phân tích mà hệ thống phân tích cho tín hiệu phân tích khác có nghĩa với tín hiệu mẫu trắng hay tín hiệu Để đánh giá xác phương pháp giới hạn phát thiết bị, phân tích lặp lại 10 lần mẫu có hàm lượng Fe3+ 2,8 mg/l (0,5.10-4M) Các kết thu sau: Lần đo CFe3+(mg/l) 2,823 10 2,821 2,792 2,795 2,824 2,826 2,792 2,839 2,835 2,832 Kết trung bình: x = 2,818 n Độ lệch chuẩn SD =  ( x  x) i 1 i n 1 Độ lệch chuẩn tương đối RSD = = 0,018 SD 100% = 0,64% x Giới hạn phát phương pháp: LOD = 2,818.SD =2,818.0,018 = 0,051(mg/L) Như phương pháp thích hợp cho phân tích lượng vết, ứng dụng tốt cho việc phân tích mẫu có hàm lượng Fe(III) nhỏ mẫu nước Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 89 of 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 90 of 16 85 Để so sánh, kiểm tra phương pháp xác định hàm lượng Fe nước phương pháp trắc quang kiểm tra lại mẫu sử dụng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử cho kết bảng 3.37 Bảng 3.37 Kết xác định hàm lượng Fe(III) phương pháp trắc quang phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử Nồng độ Fe(III) (mg/L) STT mẫu PP trắc quang PP Phổ hấp thụ nguyên q% tử Mẫu 0,514 0,519 1% Mẫu 1,025 1,032 0,7% q sai số tương đối phương pháp trắc quang so với phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử Kết cho thấy, sai số phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử phương pháp trắc quang không đáng kể, hầu hết ≤ 1% phương pháp chấp nhận Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 90 of 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 91 of 16 86 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua thời gian nghiên cứu tiến hành thực nghiệm thu kết sau: Bằng phương pháp trắc quang, tiến hành nghiên cứu cách hệ thống tạo phức hệ Mn(II)-PAR, kết sau: + Mn(II) tạo phức với PAR môi trường kiềm pHtư = 10 + Phức Mn(II)-PAR có max = 498 nm bền khoảng thời gian dài + Phức có tỉ lệ Mn(II):PAR = 1:2 + Phương trình đường chuẩn có dạng : A = 81540.C + 0,0054 Khoảng nồng độ Mn(II) tuân theo định luật Bia 10-6M → 3,5.10-5M Đã khảo sát điều kiện tối ưu để oxi hóa Mn(II) thành pemanganat MnO4 kalipesunfat (K2S2O8) kiểm tra phương pháp trắc quang xác định Mn dạng MnO4 Từ điều kiện tối ưu xây dựng đường chuẩn để xác định hàm lượng Mn mẫu nước giếng khoan Bằng phương pháp trắc quang, nghiên cứu tạo phức hệ Fe(III)- axit sunfosalicylic (H2SS-) môi trường kiềm : + Phức Fe(III)-H2SS-(axit sunfosalicylic) có max = 424 nm bền khoảng thời gian dài + Phức hình thành tốt pH 10 với nồng độ H2SS- gấp 50 lần nồng độ Fe(III) + Phương trình đường chuẩn phức Fe(III)-H2SS- có dạng : A = 5713,5.C – 0,0313 Khoảng nồng độ Fe(III) tuân theo định luật Bia (0,13,5).10-4M Đã xác định hàm lượng Mn (II) Fe(III) 18 mẫu nước giếng khoan số hộ gia đình xung quanh khu vực nhà máy Gang thép Thái Nguyên Kết cho thấy xét theo TCVN 5502 (2003) có 16 mẫu nước chứa hàm lượng Mn(II) nằm giới hạn cho phép (chiếm 88,9%), có mẫu chứa hàm lượng Mn(II) cao Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 91 of 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 92 of 16 87 so với tiêu chuẩn cho phép (chiếm tỷ lệ 11,1%), mẫu nước có hàm lượng sắt cao so với tiêu chuẩn cho phép (chiếm 38,9%) 11 mẫu có hàm lượng Fe(III) nằm giới hạn cho phép (chiếm tỷ lệ 61,1%) Do thời gian thực nghiệm hạn chế điều kiện khách quan khác nên luận văn tiến hành xác định hàm lượng Mn(II) Fe(III) 18 mẫu nước giếng khoan địa phương thuộc thành phố Thái Nguyên, việc đánh giá ô nhiễm Mn Fe nước giếng khoan dùng cho sinh hoạt bước đầu Để có kết luận xác cần tiếp tục khảo sát với khối lượng mẫu lớn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 92 of 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 93 of 16 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Acmetop (1976), Hóa học vô cơ, tập II, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội, tr 431- 442 Nguyễn Mạnh Hà (2002), Nghiên cứu tạo phức sắt(III) – PAR phương pháp đo quang khả ứng dụng vào phân tích, Luận án Tiến sĩ Hóa học, Trường Đại Học Khoa Học Tự nhiên Lê Văn Hiếu (2006), Nguyên tố sắt sức khỏe, Tạp chí Hóa học số 10 Lê Thị Thu Hường, Trần Thu Quỳnh, Đỗ Hồng Quân (10/2006), “Xác định đồng thời Fe(II) Fe(III) sử dụng phương pháp thêm chuẩn điểm H với hệ tạo màu hỗn hợp”, Hội nghị khoa học lần thứ 20, Đại Học Bách Khoa Hà Nội, tr 130-135 Lê Văn Khoa (Chủ biên) (2000), Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón, trồng, NXB Giáo dục Phạm Luận (1994), Cơ sở lí thuyết phương pháp đo phổ hấp thụ phân tử, Hà Nội Hoàng Nhâm (2000), Hóa học vô cơ, tập hai, NXB Giáo dục, Hà Nội Hoàng Nhâm (2000), Hóa học vô cơ, tập ba, NXB Giáo dục, Hà Nội Hồ Viết quý, Nguyễn Tinh Dung (1991), Các phương pháp phân tích lý hóa, ĐHSP Hà Nội 10 Hồ Viết Quý (1995), Phức chất Phương pháp nghiên cứu ứng dụng hóa học đại, NXB Đại Học Sư Phạm Quy Nhơn 11 Hồ Viết Quý (1999), Các phương pháp phân tích quang học hóa học, NXB Đại Học Quốc Gia, Hà Nội 12 Hồ Viết Quý (2000), Phức chất hóa học, NXB Giáo dục, Hà Nội 13 Diệp Ngọc Sương, Nguyễn Diệu Minh (1999), Các phương pháp phân tích kim loại nước nước thải 14 Tiêu chuẩn Việt Nam 6096 (1995), Chất lượng nước, lấy mẫu, hướng dẫn lấy mẫu nước ngầm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 93 of 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 94 of 16 89 15 Tiêu chuẩn Việt Nam (1998), Thuốc thử, TCVN 1056-86, 4320-86, 4374-86, Hà Nội 16 Tiêu chuẩn Việt Nam 5502 (2003), Hàm lượng nguyên tố độc hại cho phép nước cấp sinh hoạt 17 Nguyễn Xuân Tòng (2006), Nghiên cứu tạo phức sắt(III) với axit sunfosalicylic phương pháp trắc quang ứng dụng phân tích, Luận văn thạc sỹ hóa học, Đại Học Sư Phạm Hà Nội 18 Nguyễn Đức Vận (2000), Hóa học vô cơ- tập 2, Các kim loại điển hình, NXB Khoa học kĩ thuật Tiếng Anh 19 Afsaneh Safavi, Marzieh Sadeghi (2006), Design and evaluation of a thorium (IV) selective optode, pp 184-188 20 Akinobu N, Hitoshi T,Yasunobu O,Tatsuya S (1999), “Solvent extraction of iron (II) and iron(III) as anionic thiocyanate complexes with tetrabutylamonium ions into chloroform”, Analytical Sciences, the Japan Society for Analytical Chemistry, vol 15, pp 177-180 21 G Den Boef W E Van der Linden and N M Saad (1973), “Photometric titration of berillium (II) with 5- sulfosalicylic acid” 22 B Haghighi, A Safavi (1997), “Simultaneous flow injection determination of iron (II) and iron(III) with opto-electrochemical detection”, Analytica Chimica Acta 354, pp 43-50 23 Ivan P Pozdnyakov, Victor F Plyusnin, Vjacheslav P Grivin, Dmitry Yu Vorobyev, Nikolai M Bazhin, Stéphane Pagés, Eric Vauthey (2006), “Photochemistry of Fe(III) and sulfosalicylic acid aqueous solutions”, Journal of Photochemistry and Photobiology, A Chemmistry 182, pp 75-81 24 D.G Karamanev, L N NiKolov, V Mamatarkova (2002), “Rapid simultaneous quantitave determination of ferric and ferrous ions in drainage waters and similar solutions”, Minerals Engineering 15, pp 341-346 25 Kolthoff L.M, Philip J.E (1962), Treatise on analytical chemistry London Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 94 of 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 95 of 16 90 26 Lan W, Wu X (1990), “Study of the color reaction of iron (III)-p-iodocholorophosphazo and its application”, Chemical Abstract, vol.113(70243) 27 Luo M.Y (1996), “Determination of trace iron(III) by 5-Br-PADN and dualwavelength spectrophotometry”, Chemical Abstract, vol 124 (85154e) 28 Ma H, Huang Y (1995), “Spectrophotometric determinationof iron(III) using a new reagent 2-(2’,4’, 6’- tryhidroxyphenylazo) benzen earsonic acid”, Chemical Abstract, vol 123(305444 w) 29 Mary Beth Lasater and Robbin C Anderson (1952), “Spectrophotometric Studies on Complex formation off sulfosalicylic acid with Aluminum and Nikel”, pp 1429 – 1435 30 C Paipa, E Poblete, M Inés Toral (2006), “Simultaneous determination of iron and copper in pregnant liquid solutions”, Minerals Engineering 15, pp 1-4 31 Saeed Shahrokhian, Abdollah Taghani, Ali Hamzehloei, S Reza Mousavi (2004), “Potentiometric membrane sensors based on zirconyl (IV) phthalocyanine for detection of sulfosalicylic acid”, Department of Chemistry, Sharif University of Techonlogy, Iran, pp 371-376 Tiếng Nga 32 Е Сендел (1964), Калориметрические Методы онредаления сидов металов, “Мир” москва 33 B М Иванов (1982), Гeтероциклические oзотсодержаHие азосоединия, М Наука 34 А К Лавручина, Л В Пкина (1974), Аналитическая химия маганиа “Наука” москва Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 95 of 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page 96 of 16 91 LÝ LỊCH KHOA HỌC Thông tin chung thân: Họ tên: Trần Thị Thùy Dương Giới tính: Nữ Ngày tháng năm sinh: 19/06/1984 Quê quán: Nhân Hòa, Lý Nhân, Hà Nam Nơi nay: Tổ 13, Phường Hoàng Văn Thụ, Thành phố Thái Nguyên Nơi công tác: Khoa KHCB, Trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên Chức vụ công tác: Giảng viên Quá trình đào tạo: Đại Học: Khóa 36 (2001-2005), Đại Học Sư Phạm Thái Nguyên Cao học: Khóa 15 (2007-2009), Đại Học Sư Phạm Thái Nguyên Địa liên lạc: Điện thoại: 0986240866 Email: thuyduongkhcb@gmail.com Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Footer Page 96 of 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn ... hai phương diện nghiên cứu ứng dụng thực tiễn Từ lí chọn đề tài: “ Nghiên cứu tạo phức màu số kim loại nặng với thuốc thử hữu phương pháp trắc quang ứng dụng phân tích đánh giá môi trường Số. .. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - TRẦN THỊ THÙY DƯƠNG NGHIấN CỨU SỰ TẠO PHỨC MÀU CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG VỚI THUỐC THỬ HỮU CƠ BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG VÀ ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH ĐÁNH... 1.6.3 Phương pháp Staric – Bacbanel 36 1.7 Các bƣớc phân tích phức màu phân tích trắc quang 38 1.7.1 Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức 38 1.7.2 Nghiên cứu điều kiện tạo phức tối