BÁO CÁO PHÂN TÍCH DỤNG CỤ

Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt Thực tập phân tích môi trường BÀI 1: Xác định dung lượng trao đổi cationit hệ số phân bố số ion kim loại cationit I TÓM TẮT LÝ THUYẾT: Khái niệm: Trao đổi ion trình dung dịch chất trao đổi ion tiếp xúc với dung dịch trao đổi cho ion dấu Ionit chất có chứa ion linh động có khả trao đổi theo đương lượng thuận nghịch với ion dấu dung dịch Dung lượng trao đổi ionit: Mục đích dung lượng trao đổi ionit dùng để xác định ionit hấp thụ chất dung dịch thích hợp Dung lượng trao đổi (trao đổi năng) đại lượng đo khả hấp thụ ion từ dung dịch ionit Dung lượng trao đổi toàn phần ionit xác định số mili đương lượng gam (mili equivalent, meq) cực đại ion hấp thu 1g ionit khô dạng H+ (đối với cationit) dạng Cl- (đối với anionit) Để xác định dung lượng trao đổi ionit, dùng phương pháp tĩnh phương pháp động Các hệ số phân bố: Nếu gọi: QR: lượng ion Mn+ vào pha ionit QS: lượng ion Mn+ lại dung dịch d : khối lượng riêng ionit VM : thể tích pha động VS : thể tích pha tĩnh Ta có hệ số phân bố: - Hệ số phân bố khối lượng Dm (hệ số dung lượng): Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt Thực tập phân tích môi trường = - Hệ số phân bố trao đổi ion Dg: ⁄ = ⁄ = - Hệ số phân bố trao đổi ion nồng độ Dc: = = = - Hệ số phân bố thể tích DV: = = II CHUẨN BỊ HÓA CHẤT: Cationit acid mạnh R-SO3H Dung dịch NaOH 0,1 N: Dung dịch HCl 0,1 N: Dung dịch CaCl2 0,1 N: = Amberlite IR-120 pha 1,0 L từ fixanal pha 1,0 L từ fixanal pha 0,5 L CaCl2 khan, M = 110,99 g/mol Tính lượng cân: Đ = Ta có: = = Đ 110,99 = 55,495 => = Đ = 0,1.55,495.0,5 = 2,77 Dung dịch metyl da cam 0,1%: Dung dịch Zn2+ mg/mL: pha 100 mL với dung môi nước pha 0,5 L ZnCl2 khan, M = 136,30 g/mol Tính lượng cân: mg/mL = g/L 65,35g Zn2+ → 136,30g muối ZnCl2 1g Zn2+ → , , Ta có: L dd Zn2+ = 2,085 muối ZnCl2 → 2,085g muối ZnCl2 0,5 L dd Zn2+ → Dung dịch Cd2+ mg/mL: , , = 1,04 muối ZnCl2+ pha 0,5 L ( Tính lượng cân: ) , M = 308,48 g/mol Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt Thực tập phân tích môi trường mg/mL = g/L ( 112,4g Cd2+ → 308,48g muối 1g Cd2+ , → , Ta có: L dd Cd2+ ) = 2,744 muối ( ) → 2,744 g muối ( ) , , 0,5 L dd Cd2+ → = 1,372 muối CdSO4 Dung dịch HCl N: Dung dịch EDTA 0,01 M: pha 0,5 L pha 1,0 L Ta có: = = => 10.Eriocrom T đen 1% Ta có: %= , M = 372,24 g/mol = 0,01.1.372,24 = 3,72 pha 10g hỗn hợp thị rắn NaCl 100% = => % % = % % = 0,1 11.Đệm NH4Cl – NH4OH pH 10: pha 0,5 L Ta có: 1,0 L dd đệm → 570 mL NH4OH 70g NH4Cl 0,5 L dd đệm → = 285 mL NH4OH = 35g NH4Cl 12.Dung dịch NH4OH 6N III CÁCH TIẾN HÀNH: Xác định độ ẩm cationit: Lấy xác vào chén nung (đã nung đến khối lượng không đổi) 2,0g cationit Sau sấy chén nung đựng cationit (không đậy nắp) nắp chén tủ sấy nhiệt độ 90 – 95oC h Lấy chén khỏi tủ sấy, đậy nắp chén cho vào bình hút ẩm Sau chén nguội,, cân chén có đậy nắp Ghi lại kết cân Lại tiếp tục sấy, làm nguội, cân đến kết lần cân liên tiếp không thay đổi Độ ẩm X (%) cationit tính công thức: = , , 100  g: khối lượng lại cationit sau sấy  Giải thích: Phải xác định độ ẩm ionit hạt nhựa ngâm nước hấp thụ nước, mà đương lượng trao đổi số gam nhựa khô trao đổi với 1mg Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt Thực tập phân tích môi trường ion dấu nên cần phải xem độ ẩm để tính số gam nhựa khô Xác định dung lượng trao đổi cationit: Cho vào mối bình nón I II 1,0000g cationit biết độ ẩm (cân xác cân phân tích) Thêm vào bình I 100ml dung dịch NaOH 0,1 N; cho vào bình nón II 100ml dung dịch CaCl2 0,1 N Đậy chặt nắp bình lắc liên tục h Sau hút từ bình 25,0 ml dung dịch chuẩn độ, dùng thị metyl da cam Chuẩn độ 2-3 lần để lấy kết trung bình Bình I: chuẩn độ NaOH dư HCl 0,1 N Bình II: chuẩn độ HCl sinh trình trao đổi NaOH 0,1 N Xác định hệ số phân bố Cd2+ Zn2+ cationit dung dịch HCl có nồng độ khác nhau: Lấy bình nón, ký hiệu Cd,1; Cd,2; Cd,3; Cd,4 Lấy bình nón khác, ký hiệu Zn,1; Zn,2; Zn,3; Zn,4 Cho vào bình 1,00g cationit biết độ ẩm 20,0 ml dung dịch Cd2+ Zn2+; thêm dung dịch HCl 2N vào bình cho pha thành 50,0 ml, nồng độ HCl bình ion có giá trị 0,05; 0,20; 0,50 1,00N (trong V tương ứng: 1,25; 5; 12,5; 25ml) Đậy chặt nắp bình lắc liên tục Sau dùng pipette hút từ bình 10,0 ml dung dịch để xác định Cd2+ Zn2+ phương pháp chuẩn độ complexon với dung dịch EDTA 0,01 M môi trường đệm amoni có pH = 10, dùng thị Eriocrom T đen ( dung dịch điểm cuối chuẩn độ đổi màu từ tím sang xanh) Lưu ý: Do dung dịch định phân acid, trước cho dung dịch đệm, cần trung hòa HCl dung dịch NH4OH 6N Cho mẫu giấy quỳ vào dung dịch, thêm từ từ giọt NH4OH 6N vào đồng thời lắc mạnh dung dịch đến giấy quỳ chuyển màu IV TÍNH TOÁN KẾT QUẢ: Xác định độ ẩm cationit: Khối lượng cốc trước nung: m1=32,44 g m2=38,22 g Khối lượng cốc sau nung ( có cationit): m11=33,11 g m21=38,93 g Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt Thực tập phân tích môi trường Khối lượng lại cationit sau sấy: g = 33,11 32,44 = 0,67 g g = 38,93 38,22 = 0,71 g Độ ẩm X (%) cationit: , X = , , X = , , 100 = 100 = , 100 = 66,5 % , , , , 100 = 64,5 % Xác định dung lượng trao đổi cationit:  Bình I: chuẩn độ NaOH dư HCl 0,1 N Số ml HCl tiêu tốn: V1 = 18,50 ml V2 = 18,50 ml => = = , , , = 18,47 V3 = 18,40 ml Dung lượng trao đổi Q (meq/g) cationit: = , , , , = 7,8 ( / )  Bình II: chuẩn độ HCl sinh trình trao đổi NaOH 0,1 N Số ml NaOH tiêu tốn: V1 = 2,50 ml V2 = 2,50 ml => = = V3 = 2,40 ml Dung lượng trao đổi Q (meq/g) cationit: , , , = 2,47 Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt QCaCl2 = , = Thực tập phân tích môi trường , , = 2,78 ( / ) Xác định hệ số phân bố Cd2+ Zn2+ cationit dung dịch HCl có nồng độ khác nhau: Số ml EDTA 0,01 M tiêu tốn: Bình CN HCl Lần 1(ml) Lần 2(ml) Lần 3(ml) VTB (ml) Cd,1 0,05 2,30 2,20 2,20 2,23 Cd,2 0,20 7,5 7,4 7,4 7,43 Cd,3 0,50 5,20 4,90 4,90 5,00 Cd,4 1,00 0 0 Zn,1 0,05 4,50 4,50 4,30 4,43 Zn,2 0,20 8,40 8,40 8,30 8,37 Zn,3 0,50 9,00 9,00 9,00 9,00 Zn,4 1,00 11,60 11,30 11,20 11,37 V TRẢ LỜI CÂU HỎI: Tính hệ số phân bố thể tích lưu: ( = = Với = 1( = => / = , , ) / ) = 10 ( / = 8,8968 10 ( = 1,53 10 ( ) / / ) ) Lượng Cd2+ ban đầu: QT = đ = 8,8968 10 20 = 1,779 10 ( ) = 0,1779 ( ) Lượng Zn2+ ban đầu: QT = đ = 1,53 10 20 = 3,06 10 ( ) = 0,306 ( ) Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt Thực tập phân tích môi trường Số đương lượng gam Cd2+(Zn2+) dư: (CN.V)Cd2+(Zn)2+ = Mà: (CN ) Cd2+(Zn)2+ = 2.(CN )EDTA = 5.2.(CN )EDTA ( ) Đ = ìĐ= => a(mg) = 10.(CN )EDTA = ( ) Lượng Cd2+(Zn2+) lại dung dịch: QS = ( ) 10 = ( ) 10 = ( ) Lượng Cd2+(Zn2+) vào pha ionit: QR = lượng Cd2+(Zn2+) ban đầu – lượng Cd2+(Zn2+) lại dung dịch = QT - QS (mmol) Vậy: Hệ số phân bố khối lượng : Dm = / Hệ số phân bố trao đổi ion : Dg = / = Dm Hệ số trao đổi ion nồng độ: Dc = Dg.d  d = 0,68 g/ml Hệ số trao đổi ion thể tích: DV = Dg  = 0,45 g/ml  Đối với Cd2+: Nồng độ HCl(N) 0,05 0,20 0,50 1,00 Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt 2,23 0,1115 0,0664 0,596 29,8 20,264 13,41 EDTA (ml) QS(mmol) QR(mmol) Dm Dg Dc Dv Thực tập phân tích môi trường 7,43 0,3715 -0,1936 -0,52 -26 -17,68 -11,7 5,00 0,25 -0,0721 -0,29 -14,5 -9,86 -6,525 0 0,1779 0 0 Đồ thị biểu diễn giá trị hệ số phân bố Cd2+ theo nồng độ HCl dung dịch: Đồ thị hệ số phân bố Dm 10 -5 -10 -15 0.5 Đồ thị hệ số phân bố 10 nồng độ HCl -5 -10 -15 0.5 nồng độ Đồ thị hệ số phân bố Dv Đồ thị hệ số phân bố DC 10 -5 -10 -15 0.5 10 nồng độ HCl -5 -10 -15 nồng độ 0.5 Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt Thực tập phân tích môi trường  Đối với Zn2+: Nồng độ HCl(N) EDTA (ml) QS(mmol) QR(mmol) Dm Dg Dc Dv 0,05 0,20 0,50 1,00 4,43 0,2215 0,0845 0,38 19 12,92 8,55 8,37 0,4185 -0,1125 -0,27 -13,5 -9,18 -6,075 9,00 0,45 -0,144 -0,32 -16 -10,88 -7,2 11,37 0,5685 -0,2625 -0,46 -23 -15,64 -10,35 Đồ thị biểu diễn giá trị hệ số phân bố Zn2+ theo nồng độ HCl dung dịch: Đồ thị hệ số phân bố Dm 10 -5 -10 -15 nồng độ 0.5 Đồ thị hệ số phân bố Dg 10 -5 -10 -15 Đồ thị hệ số phân bố Dc 10 -5 -10 -15 nồng độ 0.5 1 Đồ thị hệ số phân bố Dv 10 -5 -10 -15 Tính thể tích lưu Cd2+ Zn2+: Theo công thức: nồng độ HCl 0.5 VR = V(Dm+a) Ta có: Thể tích cột: V= п.R2.h nồng độ 0.5 Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt Thực tập phân tích môi trường Trong đó: R – bán kính cột h – chiều cao cột => V= R2.h = 3,14 , 25 = 12,56 cm3 =12,56 ml  Thể tích lưu Cd2+ nồng độ HCl: Nồng độ HCl Dm Thể tích lưu VR (cm3) Cd1 0,05 N 0,596 20,05 Cd2 0,20 N -0,52 6,03 Cd3 0,50 N -0,29 8,92 Cd4 1,00 N 12,56  Thể tích lưu Zn2+ nồng độ HCl: Zn1 0,05 N 0,38 17,33 Nồng độ HCl Dm Thể tích lưu VR (cm3) Tính giá trị tỉ số tách: Zn2 0,20 N -0,27 9,17 Zn3 0,50 N -0,32 8,54 Zn4 1,00 N -0,46 6,78 Ta có: Công thức tính tỷ số tách θ: θ D V, B  a D V,A  a Bảng giá trị tỷ số tách ion Cd2+ Zn2+ (a = 0,4): Nồng độ HCl , , Tỷ số tách 0,05 N 13,41 8,55 0,66 0,20 N -11,7 -6,075 0,47 0,50 N -6,525 -7,2 1,12 1,00 N -10,35 -9,35 => Từ bảng đồ thị ta thấy nồng độ HCl = 0,50 N ion Cd2+ Zn2+ tách chọn lọc 10 Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt Thực tập phân tích môi trường tạo thành, cần lắc mạnh phễu chiết thêm vài giọt isopropyl ancol (trong lắc cần mở nắp liên tục để khí ra) Thu phần pha hữu vào bình định mức 10ml khô (bình định mức phải khô lẫn nước vô gây sai lệch kết đo quang, gây sai số nồng độ chất tẩy rửa thấp) -Chiết thêm lần (chiết thêm lần để tách hết chất tẩy rửa có pha nước sang pha hữu cơ) cách thêm lần 3ml CHCL vào phần pha nước lại phễu chiết, gom hết phần hữu vào bình định mức đến vạch CHCL , lắc -Sử dụng cuvet thạch anh để đo mật độ quang (độ hấp thụ) phần chiết hữu máy đo màu bước sóng 652nm Dung dịch so sánh CHCL -Xác định phương trình đường chuẩn; với dung dịch chuẩn, tính nồng độ theo đơn vị g/mg CHCL 3.2 Xác định hàm lượng chất tẩy rửa số mẫu nước -Sinh viên lấy mẫu nước số địa điểm sau: suối cam ly, hồ xuân hương… -Lấy vào phễu 2,0ml mẫu nước cần phân tích, thêm nước cất đến thể tích 50ml Các thao tác tiến hành tương tự -Từ phương trình đường chuẩn, xá định hàm lượng chất tẩy rửa mẫu nước phân tích thêo đơn vị mg/l VI Kết thí nghiệm 4.1 xây dựng dường chuẩn CDBS(mg/L) 0.2 0.4 0.6 0.8 A 0.071 0.115 0.194 0.224 Mẫu giả định:A = 0.307 phương trình đường chuẩn có dạng y = ax +b 24 Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt Thực tập phân tích môi trường Đường chuẩn y = 0.269x + 0.0165 R² = 0.973 0.25 0.2 A 0.15 0.1 0.05 0 0.2 0.4 0.6 0.8 C (mg/l) Sau dựng đường chuẩn, phương trình đường chuẩn có dạng y =0.269x + 0.0165 Nhận xét: hệ số tuyến tính r nằm khoảng: -1 < r < đường hồi quy phù hợp với yêu cầu với đồ thị chuẩn phân tích Đường chuẩn độ tin cậy cao 4.2 xác định hàm lượng chất tẩy rửa số mẫu nước = ả đị = 0.307 Phương trình đường chuẩn: y = 1.345x + 0.0165 x = CDBS = = =0.019(µg/ml) = 0.216 mg/l (CV) 5ml=(CV)10ml=(CV)50ml C5ml=2C10ml=2.0,019 = 0,038 mg/l 25 Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt Thực tập phân tích môi trường BÀI 4: XÁC ĐỊNH SẮT TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG VỚI THUỐC THỬ THIOCYANAT I Tóm tắt lý thuyết 1.1 Nguyên tắc phương pháp - Là phương pháp xác định sắt cũ xưa Fe(III) ion thyocyanat tạo thành loạt phức màu đỏ - từ [Fe( )] đến [Fe( ) ] - phụ thuộc vào nồng độ pH môi trường Do phức giàu có màu đậm nên gia tăng nồng độ dung dịch cường độ màu tăng lên - Người ta xác định sắt phương pháp thyocyanat môi trường HCl, , - Nồng độ acid tối ưu nằm khoảng 0,05-0,20 N 1.2 Nhược điểm phương pháp - Là độ bền màu dung dịch thấp, nửa độ hấp thụ (hay gọi mật độ quang) giảm nửa.Điều giải thích khử dần Fe(III) ion , trình khử tăng lên đáng kể tác động ánh sáng - Ngoài ra, có xuất ion cản trở có Cu(II), Bi(III), Co(II) phản ứng với , anion nitrit tạo hợp chất màu đỏ NOSCN với thuốc thử; số anion khác tạo phức với Fe(III) cản trở phép xác định , , 1.3 Tính nồng độ dung dịch phân tích phương pháp đường chuẩn  Các bước xây dựng đường chuẩn - Chuẩn bị dung dịch chuẩn có nồng độ tăng dần - Chuyển dung dịch chuẩn thành dung dịch đồng có màu, không lẫn tạp chất - Điều chỉnh bước sóng thích hợp - Xây dựng mối tương quan nồng độ độ hấp thụ  Thiếp lập công thức tính nồng độ Fe 50mL mẫu nước Ta có phương trình đường chuẩn: A = a 26 + b => = (mg/L) Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt Thực tập phân tích môi trường Nồng độ Fe 50mL mẫu nước là: ( ) =( ) => = ( ) = (mg/L) II Tính toán hóa chất Dung dịch chuẩn sắt có nồng độ 0,1g Fe/L Tính lượng cân phèn sắt amoni ( ) 12 O (M = 482,19 g/mol) cần thiết để pha 1,0L dung dịch m = _ g? ( ) 12 O → Fe 482,19 g 55,85 g Xg → 0,1 g 1:2 pha 100mL Gọi X cần pha → 2X Ta có: 3X = 100mL → X = 33,33 →V = 33,33mL 0,1N pha 100mL ( có M = 158,038 g/mol) a= Đ.V = V = 0,1 , 0,1 = 0,5268 g Acid oxalic 0,1N pha 100mL ( a= Đ.V = V = 0,1 , O có M = 126,067 g/mol) 0,1 = 0,6303 g HCl 1:1 pha 100mL Gọi X cần pha → X Ta có: 2X = 100mL → X = 50 →V = 50mL KSCN (hoặc SCN) 20% pha 100mL Bếp điện & lưới amian Photometer PRIM C% = 100% → = % % = = 20 g III Giải thích cách tiến hành 3.1 Dựng đường chuẩn Chuẩn bị 10 bình định mức dung tích 100mL 10 cốc dung tích 100mL Cho vào cốc từ cốc thứ đến cốc thứ 10 dung dịch chuẩn sắt với thể tích 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5 5,0mL Thêm nước cất vào cốc cho đạt thể tích khoảng 50mL Riêng 27 Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt Thực tập phân tích môi trường cốc thứ không cho dung dịch chuẩn sắt, cho khoảng 50mL nước cất để làm mẫu trắng (mẫu rỗng, dung dịch so sánh) Thêm vào cốc 1,5mL dung dịch ; 1,5mL dung dịch ; đặt cốc lên bếp điện có lưới amian ngăn cách, đun sôi dung dịch cốc từ 3-5 phút → Đun sôi từ 3-5 phút dung dịch KMnO4 môi trường H2SO4 xảy phản ứng sau: 5Fe2+ + MnO4- + 8H+ = 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O Đun sôi từ 3-5 phút làm cho phản ứng xảy nhanh hơn, giai đoạn KMnO4 chất oxi hóa mạnh nên cho vào dung dịch Fe H2SO4 oxi hóa Fe2+ → Fe3+ làm nhạt màu tím KMnO4 Kết thúc trình toàn lượng Fe bị oxi hóa hoàn toàn Sau dừng đun, vừa thêm giọt dung dịch màu tím vừa lắc đến → Việc giúp loại trừ KMnO4 dư KMnO4 dư nhiều làm ảnh hưởng đến kết đo có màu đậm 2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ = 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O Lại thêm cẩn thận giọt KMnO4 đồng thời lắc cốc đến dung dịch có màu hồng nhạt để phản ứng đạt đến điểm tương đương giọt dư KMnO4 Ngoài ra, lượng Fe(III) bị khử Fe(II) bở dung dịch + + = + CO2 + H2O Để nguội, chuyển dung dịch vào bình định mức dung tích 100mL, tráng cốc nước cất chuyển vào bình định mức (Nếu dung dịch bị đục phải lọc, cần gom nước lọc nước rửa phễu lọc vào bình định mức) Thêm 1,5mL dung dịch HCl 1:1 lắc Tiếp tục cho vào bình định mức 2,5mL dung dịch thyocyanat, định mức nước cất đến vạch, đậy kín nắp lắc 28 Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt Thực tập phân tích môi trường → Fe(III) phản ứng với Fe(III) + → [Fe( tạo phức màu đỏ ) ] Đo mật độ quang dung dịch bước song 495nm (sử dụng máy theo hướng dẫn) Chú ý khoảng thời gian từ chuẩn bị xong dung dịch màu đến thời điểm đo phải dung dịch Dung dịch so sánh mẫu rỗng 3.2 Phân tích mẫu nước Sinh viên chọn phân tích mẫu nước máy nước hồ Lấy 1,0L mẫu nước cần phân tích cho vào cốc chịu nhiệt dung tích 1,0L, đặt cốc lên bếp điện đun đến thể tích khỏang 50mL (Chú ý: chuẩn bị thao tác cô mẫu từ đầu buổi thực tập) Thực phản ứng lên màu mẫu nước cô với thuốc thử thyocinat đo độ mật độ quang nêu phần 3.1 IV Tính toán kết Kết thí nghiệm Nồng độ dung dịch độ hấp thụ quang C A Kết phân tích mẫu nước hồ 1.5 2.5 3.5 0.124 0.147 0.153 0.194 0.223 0.265 Độ hấp thụ quang mẫu hồ: A = 0,012 V 0.322 4.5 0.339 Trả lời câu hỏi Câu 1: Giải thích giai đoạn phân tích trắc quang thuốc thử thiocyanat Đun sôi từ 3-5 phút dung dịch KMnO4 môi trường H2SO4 xảy phản ứng sau: 5Fe2+ + MnO4- + 8H+ = 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O Mục đích thao tác đun sôi từ 3-5 phút nhằm để thúc đẩy trình phản ứng chất xảy nhanh so với không đun Trong giai đoạn KMnO4 chất oxi hóa mạnh nên cho vào dung dịch 29 0.397 Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt Thực tập phân tích môi trường oxi hóa Fe2+ dung dịch để tạo thành Fe3+ dẫn đến dung dịch KMnO4 từ màu tím bị nhạt dần Kết thúc trình lượng Fe2+ bị oxi hóa hoàn toàn thành Fe3+ Thêm giọt acid oxalic lắc để khử hoàn toàn KMnO4 màu tím hoàn toàn: 2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ = 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O (1) Sau thêm cẩn thận giọt KMnO4 đồng thời lắc cốc đến dung dịch có màu hồng nhạt để phản ứng (1) đạt đến điểm tương đương giọt dư KMnO4 Câu 2: Biểu diễn điểm số liệu dựng đường chuẩn giấy vẽ đồ thị Đồ thị phương trình đường chuẩn 0.45 0.4 mật độ quang A 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 nồng độ C Câu 3: Xác định phương trình đường chuẩn trắc quang theo công thức phần 1.2 Đường chuẩn có dạng y = a + bx đó: a = C i    C i  C i n C i   C i  = 0,033 30 Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt b= n C i a i   C i  a i n C i   Ci  Thực tập phân tích môi trường = 0,0082 → Đường chuẩn: y = 0,033 + 0,0082x Câu 4: Tính nồng độ sắt mẫu nước phân tích từ phương trình đường chuẩn, đơn vị tính mg/L Mẫu nước giả định có mật độ quang: A = 0,012 Ta có phương trình đường chuẩn: y = 0,033 + 0,0082x ↔ 0,012 = 0,033 + 0,0082x  x = (0,012 - 0,033)/0,0082 = - 2,56ppm = - 2,56(mg/l) 31 Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt Thực tập phân tích môi trường BÀI 6: XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ CARBON DIOXID(CO2)TRONG KHÔNG KHÍ I Tóm tắt lý thuyết Phương pháp xác định - Mục tiêu: nhằm xác định nồng độ CO2 có không khí xung quanh cách cho mẫu chứa khí cần định phân qua dung dịch hấp thu có chứa lượng dư dung dịch base - Dung dịch hấp thu: NaOH, KOH, Ba(OH)2,… - Carbon dioxid phản ứng với base để tạo thành bicarbonate carbonat theo phản ứng: CO2 (k) + OH- (dd) → HCO2- (dd) (1) CO2 (k) + 2OH- (dd) → CO32- (dd) + H2O (l) (2) - Nếu NaOH KOH sử dụng làm chất hấp thu CO2 tạo thành muối bicarbonate hay carbonat natri hay kali tương ứng Vì vậy, ta sử dụng chất hấp thu Ba(OH)2 Ba(OH)2 dd+ CO2 (k) → BaCO3 (s) + H2O (3) - Sau ta lấy lượng Ba(OH)2 lại chuẩn độ axit oxalic từ ta tính nồng độ CO2 Ba(OH)2 + H2C2O4 (dd) → BaC2O4 (s) + H2O (4) - Nếu dùng CO32- gây sai số tạo kết tủa Lấy mẫu thiết bị lấy mẫu - Tùy thuộc vào phương pháp phân tích thiết bị thu mẫu mà lựa chọn phương pháp lấy mẫu phù hợp Hệ thống khí dẫn vào Lọc bụi 32 Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt Thực tập phân tích môi trường Bình hấp thu sensor Bơm khí Thiết bị đo tốc độ dòng - Chức thiết bị thu mẫu: + Hệ thống dẫn khí vào: hệ thống thu khí có chức đẩy khí vào từ không khí với độ cao 1,5m + Lọc bụi: hệ thống lọc cách học hạt bụi hay chất lơ lững loại bỏ trình lọc + Thiết bị đo độ dòng: thiết bị dùng để đo số đếm không khí qua đơn vị thời gian (phút) + Bơmkhí: xáo trộn không khí khắp bình để hấp thu khí, bơm không khí tiếp xúc bề mặt dung dịch hấp thu làm cho hiệu suất hấp thu khí kém, không hấp thu hết lượng CO2 không khí bơm vào + Bình hấp thu: chứa dung dịch hấp thu chất khí (ddkiềm ), bình hấp thu trơ mặt hóa học với chất khí … Carbon dioxid (CO2) - CO2 chất khí không màu, không mùi; dù không độc CO2 không hỗ trợ trình hô hấp người động vật, nồng độ cao xem nguyên nhân dẫn đến ngộp thở chết - CO2 mức nồng độ hợp phần quan trọng khí cần thiết cho phát triển thực vật → Là tác nhân chịu trách nhiệm hiệu ứng nhà kính khả làm ấm toàn cầu II Chuẩn bị hóa chất dụng cụ a Dung dịch hấp thu khí: Ba(OH)2 – BaCl2 Dung dịch Ba(OH)2 0,015N Pha 1.0L 33 Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt Tính lượng cân Ba(OH)2.8H2O a = Đ.CN.V = Thực tập phân tích môi trường g Biết Ba(OH)2.8H2O có M = 315,48g/mol 315.48 315.48.1 = 2,3361 (g) (Thêm 0,08g BaCl2; hòa tan định mức đến 1,0L nước cất đun sôi để nguội) b Dung dịch H2C2O4 0.015N Pha 1L Tính lượng cân H2C2O4.2H2O g Biết H2C2O4.2H2O có M = 126,067g/mol 126.067 0,015.1 = 0,94 g c Dung dịch phenolptalein 1% ethanol Pha 100ml Tính lượng cân phenolptalein g mct C% = m 100% dd → mct = (C% mdd )/100 = ( 1.100)/100 = (g) d Bơm hút mẫu khí – SKC a = Đ.CN.V= III Cách tiến hành Hấp thu mẫu không khí - Tại phòng thí nghiệm: lấy vào bình tam giác 300mL dung dịch hấp thu khí, đậy kín bình nút cao su Mang bình hấp thu khí đến vị trí cần lấy mẫu - Tại trường: sau lựa chọn vị trí cần lấy mẫu khí để phân tích, lắp đặt dụng cụ lấy mẫu theo hướng dẫn Ghi số đếm máy, bật máy bơm hút khí; tiến hành hút khí đồng hồ Thường xuyên ghi nhiệt độ áp suất khí suốt khoảng thời gian lấy mẫu - Sau hút khí xong, tắt máy ghi số đếm máy (cứ số đếm tương ứng 0,502mL không khí) Gộp tất dung dịch chứa mẫu vào bình đựng mẫu; bảo quản cẩn thận chuyển phòng thí nghiệm để phân tích Xác định nồng độ CO2 - Lấy 10mL dung dịch cần định phân vào bình tam giác 100mL (2 bình 100mL, bình 100mL) thêm 2-3 thị phenolphthalein chuẩn 34 Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt Thực tập phân tích môi trường dung dịch axit oxalic 0,015N đến màu hồng thị Làm ba lần xác định kết dung dịch axit oxalic tiêu tốn - Làm tương tự với mẫu trắng thay 10ml dung dịch định phân 10mL dung dịch Ba(OH)2 0,0135 N IV Kết thí nghiệm Hấp thu mẫu không khí Tiến hành hút khí ở: Nhiệt độ: 25oC Áp suất: 0,995 atm Số đếm máy trước hút khí: 382818 Số đếm máy sau hút khí: 454618 Số đếm = 454618 – 382818 = 71800 V(kk) = 71800*0,502 = 36043,6 mlkk = 0,036m3 Xác định nồng độ CO2 Xác định nồng độ CO2 dung dịch acid oxalic H2C2O4 0.015N Kết thúc trình chuẩn độ dung dịch chuyển từ màu hồng sang không màu Thể tích H2C2O4 tiêu tốn : - Với dd Ba(OH)2 (mẫu trắng ) V1 = 9,10 mL V2 = 8,50 mL V3 = 8,30 mL → Vtb = 8,63 mL - Với dd cần định phân V1 = 7,30 mL V2 = 7,10 mL V3 = 7,408 mL → Vtb = 7,27 mL Tính toán - Lượng CO2 hấp thu = lượng CO2 sau hấp thu – lượng CO2 mẫu trắng: (CN.V)CO2 = (CN.V)Ba(OH)2 tham gia phản ứng Mà lượng Ba(OH)2 = 0,015.10.171 = 25,65mg 35 Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt Thực tập phân tích môi trường - Thể tích Ba(OH)2 dư = (CN.V)H2C2O4 = - Lượng Ba(OH)2 dư= (7,27.0,015) = 7,27(ml) 0,015 = 171.7,27.0,015.0,5 = 9,32 mg - Lượng Ba(OH)2thamgia = Ba(OH)2banđầu – Ba(OH)2dư = 16,33mg Đối với mẫu trắng: = 25,65 – 9,32 Lượng Ba(OH)2,ban đầu = 0,015.10.171 = 25,65 mg - Thể tích Ba(OH)2 dư = (CNV)H2C2O4 = - Lượng Ba(OH)2 pu = (8,63.0.015) = 8,63ml 0,015 MVCn = 171.(10 - 8,63).0,015.0,5 = 1,76 mg ( chuẩn lượng CO2 phòng thí nghiệm phản ứng với Ba(OH)2 gây thiếu chuẩn độ ) Vậy lượng Ba(OH)2 thực chất tham gia = lượng Ba(OH)2 tham gia pt - lượng Ba(OH)2 mẫu trắng pu = 16,33 + 1,76 = 18,09mg - Số mol CO2kk = 18,09 /171 = 0,10mmol - Vậy lượng CO2 lấykk = 0,10.60.44 = 0,26 g 1000 - Với 0,036 m3 ta thu 0,264g CO2 1m3thì ta thu = 7,22g Trả lời câu hỏi  Thiết lập công thức tính hàm lượng CO2 Theo phương pháp chuẩn độ ngược dùng quy luật đương lượng ta có: (CN.V)CO2= (CN.V)Ba(OH)2 phảnứng= (CN.V)Ba(OH)2 ban đầu - (CN.V)Ba(OH)2 dư Mà (CN.V)Ba(OH)2 dư = (CN.V)H2C2O4tiêutốn Suy ra: (CN.V)CO2 = (CN.V) Ba(OH)2 ban đầu - (CN.V)H2C2O4tiêutốn → lượng CO2 là: 36 1.0,26 = 0,036 Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt ( ) CN(CO2) = ( = ) ( ( ) ) đầ , đầ ( Thực tập phân tích môi trường ( ) ) ê ê ố ố đế ố (mg/10ml dd mẫu)  Lượng CO2 600ml dd đem hấp thụ.lượng CO2 1l kk = (g/m3 kk)  Số mol khí lấy Ta có công thức: PV = nRT công thức dùng để đánh giá khách quan hàm lượng CO2 vùng mà không cần đánh giá chi tiết để tiết kiệm hay đở công sức làm chi tiết tốn chi phí Sử dụng phương trình n = số mol khí lấy tính: P = 0,995 atm R = 0,082 T = 25 oC → T = 273 + 25 = 298 → n= - = , , , = 0,0015 (mol)  Các nguyên nhân làm sai lệch kết đo Trong nước có chứa kim loại kiềm mạnh Ba2+ phản ứng với CO2 gây sai số âm chuẩn Ba(OH)2 Do cho phản ứng với axit oxalic không bền tạo thêm CO2 Do ảnh hưởng nhiệt độ lấy mẫu nhiệt độ cao nồng độ khí CO2 giảm gây ảnh hưởng đến kết đo Ảnh hưởng thiết bị máy móc tính toán, độ tinh khiết hóa chất Do thao tác xử lí mẫu không xác Do ảnh hưởng áp suất, áp suất tăng nồng độ CO2 tăng lên nhiệt độ không đổi  Các chất ô nhiễm khác cản trở đến phép xác định CO2 SOX, NOX SO2 + Ba(OH)2 = BaSO4 + H2O NO2 + Ba(OH)2 = Ba(NO3)2 + H2O  Ảnh hưởng khí CO2 37 Khoa Môi Trường – Đại học Đà Lạt Thực tập phân tích môi trường Ảnh hưởng khí CO2 gây hiệu ứng nhà kính, làm nhiệt độ trái đất tăng ( băng tan ), ảnh hưởng tới hệ sinh thái, làm cân sinh học trình sống sinh vật, ảnh hưởng tới sức khỏe người, gây ô nhiễm không khí  Nhận xét kết đo Ta thấy kết đo mang tính tương đối nhiều tính chất gây sai số 38 ... mẫu rỗng 3.2 Phân tích mẫu nước Sinh viên chọn phân tích mẫu nước máy nước hồ Lấy 1,0L mẫu nước cần phân tích cho vào cốc chịu nhiệt dung tích 1,0L, đặt cốc lên bếp điện đun đến thể tích khỏang... lượng chất định phân thong mẫu phân tích, - giá trị đại lượng y đo ứng với mẫu phân tích điều kiện xây dựng đường chuẩn, tính từ phương tình đường chuẩn (1): = II Hóa chất dụng cụ 2.1 Hóa chất... học Alkybenzen sulphonat Mạch phân nhánh,khó thoát biến ( ) Mạch thẳng, dễ phân hủy -Có 3057 đồng phân dĩ khoảng 80000 đồng phân khoảng đến Vì vậy, phương pháp phân tích phải có khả xác định nhiều