Trạng thái thiên nhiên 12 Trong bảng HTTH các nguyên tố hoá học, Pb có số thứ tự 82 thuộc phân nhóm chính nhóm IV, chu kỳ 6 và có khối lượng nguyên tử là 207,21 . Chì (Pb) là kim loại được con người biết đến và sử dụng từ rất xa xưa, khoảng 3000 năm trước Công nguyên. Chì là nguyên tố phân bố khá rộng rãi trong thiên nhiên ở dạng kết hợp với các kim loại khác, đặc biệt là với Ag và Zn .Trữ lượng của Pb là 104% tổng số nguyên tử của vỏ trái đất. Trong thiên nhiên hiếm gặp Pb ở dạng nguyên chất mà thường thấy ở dạng sunfua, cacbonat, photphat hoặc clorua. Khoáng vật quan trọng nhất của Pb là galen (PbS), các khoáng vật khác là cerusit (PbCO3) , anglesit (PbSO4) và pyromophit (Pb5Cl(PO4)3) . Để điều chế Pb ,người ta chuyển galen PbS thành PbO rồi khử bằng C.
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS.Đặng Ngọc Định, người trực tiếp hướng dẫn em trình hồn thành khóa luận Qua em xin gữi lời cảm ơn tới thầy, cô giáo khoa Kỹ thuật phân tích, trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì, thầy, giáo tận tình bảo, dạy dỗ em suốt năm học vừa qua Cuối em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè nhiệt tình giúp đỡ, động viên khích lệ em vượt qua khó khăn suốt q trình học tập nghiên cứu Do hạn chế thời gian, điều kiện trình độ hiểu biết nên đề tài nghiên cứu khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận bảo, đóng góp thầy, để báo cáo hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Phú Thọ, Ngày tháng năm 2017 Sinh viên Đỗ Đức Hiếu NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Phú Thọ, ngày……tháng……năm 2017 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……………………………………………… Phú Thọ, ngày……tháng……năm 2017 GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH Hình 3.1 Đồ thị khảo sát bước sóng với mẫu trắng nước cất Hình 3.2 Đồ thị khảo sát phụ thuộc giá trị A vào pH Hình 3.3 Đồ thị khảo sát lượng thuốc thử Hình 3.4 Khảo sát thời gian bền màu phức Hình 3.5 Đồ thị khảo sát phụ thuộc A vào nồng độ Pb2+ Hình 3.6 Đường chuẩn Pb2+ Hình 3.7 Đồ thị ảnh hưởng pH tới khả hấp phụ chì lên vật liệu Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào thời gian Hình 3.9 Đồ thị khảo sát ảnh huởng tốc độ nạp mẫu Hình 3.10 Đồ thị khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất rửa giải Hình 3.11 Đồ thị khảo sát ảnh hưởng tốc độ rửa giải Hình 3.12 Đồ thị khảo sát ảnh hưởng thể tích rửa giải MỞ ĐẦU Tình trạng mơi trường bị nhiếm 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 chuyên môn để cung cấp thông 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 (HG- AAS, GF-AAS), phương pháp cảm ứng cao tần plasma kết hợp với phổ phát xạ (ICP- AES) hay phổ khối (ICP-MS) Khó khăn lớn việc phân tích hàm lượng vết ảnhhưởng 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 phòng thí nghiệm Việt Nam 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 Việc tách làm giàu chì số đối tượng mơi trường cần thiết Có nhiều kỹ thuật làm giàu chất phân tích như: phương pháp cộng kết, chiết lỏng-lỏng, điện phân, chiết pha rắn, chiết điểm mù, chiết giọt đơn, Trong kĩ thuật này, kĩ thuật chiết pha rắn kỹ thuật sử dụng phổ biến với ưu điểm đơn giản, có hệ số làm giàu cao khả tự động hóa Yếu tố quan trọng định hiệu làm việc cột chiết pha rắn vật liệu dùng làm pha tĩnh Nhiều loại vật liệu pha tĩnh silic, than hoạt tính, loại vật liệu polyme, đá ong biến tính, phụ phẩm sản xuất nơng nghiệp bã mía, lõi ngô, chitin, chitosan, vỏ trấu nghiên cứu, biến tính để tách, làm giàu lượng vết ion kim loại Trong đó, nguyên liệu chứa xenlulozo biến tính đối tượng nghiên cứu thu hút quan tâm nhà khoa học vật liệu sẵn có, dễ tìm, giá thành rẻ thân thiện với môi trường Xuất phát từ ý nghĩa quan trọng em chọn đề tài khóa luận là: “Nghiên cứu biến tính vật liệu hấp phụ từ nguyên liệu chứa xenlulozo để tách xác định chì” CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHÌ 1.1 Trạng thái thiên nhiên [12] Trong bảng HTTH nguyên tố hố học, Pb có số thứ tự 82 thuộc phân nhóm nhóm IV, chu kỳ có khối lượng nguyên tử 207,21 Chì (Pb) kim loại người biết đến sử dụng từ xa xưa, khoảng 3000 năm trước Công nguyên Chì nguyên tố phân bố rộng rãi thiên nhiên dạng kết hợp với kim loại khác, đặc biệt với Ag Zn Trữ lượng Pb 10-4% tổng số nguyên tử vỏ trái đất Trong thiên nhiên gặp Pb dạng nguyên chất mà thường thấy dạng sunfua, cacbonat, photphat clorua Khoáng vật quan trọng Pb galen (PbS), khoáng vật khác cerusit (PbCO3) , anglesit (PbSO4) pyromophit (Pb5Cl(PO4)3) Để điều chế Pb ,người ta chuyển galen PbS thành PbO khử C 1.2 Tính chất vật lí [12] Pb kim loại có màu xám thẫm, có cấu trúc lập phương tâm diện điển hình kim loại Pb có tính dễ dát mỏng, mềm, dễ uốn tỷ trọng cao nhiệt độ nóng chảy, độ bền, tính đàn hồi độ dẫn điện thấp.Tính chất vật lý bật chì có khả bơi trơn cao Chì hợp chất chì độc Một số số vật lý quan trọng Cu Pb : Kim loại Pb Tỷ khối (g/cm3) 11,34 Tnc (0C) 327,43 Ts (0C) 1725 Độ dẫn điện 0,083 NL ion hố bậc1 (eV) 7,42 1.3 Tính chất hóa học [12] * Đơn chất Trong phân nhóm nhóm IV, Pb thể rõ rệt tính kim loại Ở điều kiện thường, Pb bị oxy hoá O2 khơng khí tạo thành ớp oxit màu xám xanh bao bọc bề mặt bảo vệ cho Pb không tiếp tục bị oxy hoá 2Pb + O2 = 2PbO Pb có khả tương tác với nguyên tố halogen nhiều nguyên tố không kim loại khác : Pb + X2 = PbX2 Pb tương tác bề mặt với dung dịch axit HCl loãng axit H2SO4 80% bị bao lớp muối khó tan PbCl2 PbSO4 với dung dịch đậm đặc axit đó, Pb tan muối khó tan lớp bảo vệ chuyển thành hợp chất tan theo phản ứng : PbCl2 + 2HCl = H2PbCl4 PbSO4 + H2SO4 = Pb(HSO4)2 Với axit HNO3 nồng độ nào, Pb phản ứng với vai trò kim loại tạo thành Pb(NO3)2.Trong axit HCl đặc, Pb phản ứng cho H2PbCl4 H2PbCl3 Pb tương tác với dung dịch kiềm đun nóng giải phóng H2 : Pb + 2KOH + 2H2O = K2[Pb(OH)4] + H2↑ Khi có mặt O2 , Pb tan axit acetic, số axit hữu khác : 2Pb + 4CH3COOH + O2 = 2Pb(CH3COO)2 + 2H2O tương tác với nước : 2Pb + O2 + H2O = 2Pb(OH)2 * Hợp chất Chì thường tồn hợp chất mức oxy hoá +2 +4 Ngược lại với nguyên tố khác phân nhóm IV, trạng thái oxy hố đặc trưng chì hợp chất Pb(II) Hidrua chì PbH4 ,kém bền tồn nhiệt độ thấp Pb tạo nên hai loại oxit chì monoxit PbO dioxit PbO2 PbO tan nước dễ tan axit kiềm mạnh, đun nóng khơng khí 4500C, Pb chuyển thành Pb3O4 PbO2 hoạt động mặt hố học, khơng tan nước PbO2 có tính lưỡng tính tan kiềm dễ dàng axit Khi tan dung dịch kiềm, tạo nên hợp chất hidroxo kiểu M2[Pb(OH)6] : PbO2 + 2KOH + 2H2O = K2[Pb(OH)6] PbO2 có màu nâu đen, đun nóng dần oxi tạo thành oxit Pb có số oxy hố thấp : PbO2 290-3200C Pb2O3 390-4200C Pb3O4 530-5500C PbO (nâu đen) (vàng đỏ) (đỏ) (vàng) PbO2 bị khử dễ dàng C, CO, H2 đến kim loại Tính oxy hố đặc trưng PbO2 , chất oxy hoá mạnh thường dùng Những chất dễ cháy S, P nghiền với bột PbO2 bốc cháy, PbO2 dùng làm thành phần thuốc diêm Khi tương tác với axit H2SO4 đậm đặc, PbO2 giải phóng O2; với HCl, giải phóng Cl2 : 2PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O + O2 PbO2 + 4HCl = PbCl2 + 2H2O + Cl2 Trong mơi trường axit đậm đặc, oxy hố Mn(II) thành Mn(VII), mơi trường kiềm mạnh, oxy hoá Cr(III) thành Cr(VI) : 5PbO2 + 2MnSO4 + 6HNO3 = 2HMnO4 + 3Pb(NO3)2 + 2PbSO4 + 2H2O 3PbO2 + 2Cr(OH)3 + 10KOH = 2K2CrO4 + 3K2[Pb(OH)4] + 2H2O Nhờ khả oxy hoá mạnh, người ta sử dụng PbO2 để chế tạo ắc quy chì Hidroxit Pb(OH)2 kết tủa màu trắng tan nước Khi đun nóng, bị nước tạo thành oxit PbO Pb(OH)2 có tính chất lưỡng tính, có khả tác dụng với axit kiềm Khi tan dung dịch kiềm mạnh, Pb(OH)2 tạo nên muối hidroxo plombit : Pb(OH)2 + 2KOH = 3K2[Pb(OH)4] Có hai loại halogenua chì PbCl2 PbCl4 Sunfua chì PbS có màu đen, khơng tan nước dung dịch axit loãng tan axit HNO3 HCl đậm đặc : 3PbS + 8HNO3 = 3PbSO4 + 8NO + 4H2O 1.4 Vai trò sinh học chì [5, 6] Khó kể hết cơng dụng Pb công nghệ đời sống người, mặt sinh học, Pb thuộc vào loại chất độc tiếng số chất độc nay, đóng vai trò đáng kể Pb hợp chất Pb độc người động thực vật vượt ngưỡng cho phép Bình thường người tiếp nhận hàng ngày 0,1-0,2 mg Pb khơng hại từ nguồn khơng khí, nước thực phẩm nhiễm nhẹ chì, tiếp nhận lâu dài mg/ngày bị nhiễm độc chì mãn tính hấp thu gam Pb lần dẫn đến tử vong Khi xâm nhập vào thể, Pb tập trung chủ yếu xương, người ta tính có tới 94-95% Pb thể tập trung xương, Pb tương tác với photphat xương truyền vào mô mềm thể thể độc tính Ngồi Pb ngưng đọng gan, lách, thận, Chì phá huỷ trình tổng hợp hemoglobin sắc tố cần thiết khác máu cytochrom, cản trở tổng hợp nhân hem tích luỹ tế bào hồng cầu, làm giảm thời gian sống hồng cầu, làm tăng chứng thiếu máu, 10 10 11 12 13 2,50 2,75 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 1,0 1,1 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 0,612 0,648 0,685 0,762 0,815 0,813 0,810 Hình 3.5 Đồ thị khảo sát phụ thuộc A vào nồng độ Pb2+ Kết khảo sát cho thấy khoảng tuyến tính chì xác định theo phương pháp chiết trắc quang với thuốc thử đithizon từ 0,2 ppm – 1,6 ppm 3.1.6 Xây dựng đường chuẩn Dựng đường chuẩn chì khỏang nồng độ từ 0,2 ppm – 1,6 ppm Bảng 3.7 Kết xây dựng đường chuẩn STT C 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 A 0,339 0,411 0.482 0.567 0.612 0.685 0.762 0,815 Hình 3.6 Đường chuẩn Pb2+ Từ kết khảo sát đường chuẩn trên, ta phương trình hồi quy thực nghiệm y = 0,339x + 0,279 với hệ số tương quan R2 = 0,997 3.1.7 Xác định giới hạn phát giới hạn định lượng Chì Chuẩn bị mẫu giả: Hút 2,00 ml dung dịch Pb2+ nồng độ 10 ppm vào bình tam giác nút mài, thêm 20 ml nước cất, sau thêm 7,0 ml đệm amon, 7,0 ml thuốc thử đithizon 20 ppm, lắc 45 phút tiến hành chiết, định mức dung môi CCl4 đến vạch định mức 25 ml Sau phút đem đo mật độ quang bước sóng 525 nm, tiến hành đo 10 lần Bảng 3.8 Kết đo mẫu giả 32 Lần đo CPb2+ ppm A 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 10 0,8 0,56 0,56 0,56 0,56 0,56 0,56 0,56 0,56 0,56 0,56 Bảng 3.9 Kết xử lý số liệu mẫu giả Lần đo A 0,568 0,568 0,568 0,567 0,567 0,567 0,568 0,568 0,568 X Xi - Xtb 0,85250 0,00118 0,85250 0,00118 0,85250 0,00118 0,84956 -0,00176 0,84956 -0,00176 0,84956 -0,00176 0,85250 0,00118 0,85250 0,00118 0,85250 0,00118 33 10 0,567 0,84956 -0,00176 Xtb = 0,85132 Giới hạn phát (LOD) Giới hạn phát LOD hay giới hạn định tính xem nồng độ thấp chất phân tích mà phép phân tích cho tín hiệu phân tích khác có nghĩa với tín hiệu mẫu trắng hay tín hiệu Giới hạn phát phép đo theo đường chuẩn : LOD = 3× S y b = 0,013 ppm n ∑(X − X ) i =1 Với: Sy = N −1 = 0,0015 ppm Trong đó: b: hệ số hồi quy phương trình hồi quy y = a + bx Sy: độ lệch chuẩn mẫu trắng Giới hạn định lượng (LOQ) LOQ xem nồng độ thấp chất phân tích mà phép phân tích định lượng với tín hiệu phân tích khác có ý nghĩa định lượng với tín hiệu mẫu trắng hay tín hiệu độ tin cậy đạt ≥ 95 % Giới hạn định lượng phép đo theo đường chuẩn là: 34 LOQ = 10 × S y b = 0,044 ppm 3.2 Khảo sát điều kiện hấp phụ chì lên vật liệu chứa xenlulozo (vỏ trấu) theo phương pháp tĩnh 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ vỏ trấu Sự hấp phụ kim loại nặng với vỏ trấu chuẩn bị mục 2.4 phụ thuộc nhiều yếu tố Một yếu tố quan trọng phải nói đến mơi trường hấp phụ (pH), giá trị pH thích hợp làm cho khả hấp phụ chất phân tích lên vật liệu Để khảo sát ảnh hưởng pH em tiến hành sau: Chuẩn bị 14 bình tam giác 250 ml chia thành nhóm, cho vào bình 100 ml dung dịch Pb2+ 20 mg/l Nhóm 1: cho vào bình 0,5 gam vật liệu RHK Nhóm 2: cho vào bình 0,5 gam vật liệu RHA Sau điều chỉnh pH (dùng HNO3 lỗng NaOH loãng để điều chỉnh) với giá trị pH là: 1, 2, 3, 4, 5, 6, Tiến hành lắc thời gian 120 phút Để lắng – 10 phút, lọc lấy dung dịch sau đem xác định nồng độ lại Pb2+ sau hấp phụ phương pháp chiết – trắc quang, tiến hành mục 2.2.3 với điều kiện tối ưu bảng 3.5 từ thu kết bảng 3.10 Bảng 3.10 Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến khả hấp phụ vật liệu STT pH RHK D 0,775 0,712 0,686 0,623 0,549 0,518 0,519 Ce 14,58 12,73 11,98 10,13 7,99 7,06 7,10 Qe 1,807 2,423 2,673 3,290 4,003 4,313 4,300 RHA D 0,663 0,614 0,594 0,545 0,488 0,464 0,465 Ce 11,32 9,88 9,29 7,86 6,20 5,48 5,51 Qe 2,893 3,373 3,570 4,047 4,600 4,840 4,830 Hình 3.7 Đồ thị ảnh hưởng pH tới khả hấp phụ chì lên vật liệu Kết khảo sát ảnh hưởng pH khoảng từ - khả hấp phụcủa vật liệu với ion kim loại Pb2+ cho thấy pH tăng dung 35 lượng tăng dần, hai vật liệu có dung lượng hấp phụ cực đại khoảng pH từ đến Như chọn giá trị pH = cho nghiên cứu 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian hấp phụ Thời gian hấp phụ ảnh hưởng đến khả hấp phụ vật liệu chất phân tích Vì chọn thời gian hấp phụ thích hợp, hấp phụ chất phân tích lên vật liệu tốt nhất, mà thời gian nạp mẫu ngắn Để khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả hấp phụ em tiến hành sau: Chuẩn bị 12 bình tam giác 250 ml chia thành nhóm, cho vào bình 100 ml dung dịch Pb2+ 20 mg/l, sau điều chỉnh pH = Nhóm 1: cho vào bình 0,5 gam vật liệu RHK Nhóm 2: cho vào bình 0,5 gam vật liệu RHA Tiến hành lắc thời gian khác 30 phút, 60 phút, 90 phút, 120 phút, 150 phút, 180 phút Để lắng – 10 phút, lọc lấy dung dịch sau đem xác định nồng độ lại Pb2+ sau hấp phụ phương pháp chiết – trắc quang, tiến hành mục 2.2.3 với điều kiện tối ưu bảng 3.5 từ tính dung lượng hấp phụ Bảng 3.11 Kết khảo sát ảnh hưởng củathời gian lắc đến dung lượng hấp phụ vật liệu RHK RHA STT Thời gian (phút) 30 60 90 120 150 180 RHK RHA D Ce Qe D Ce Qe 0,910 0,780 0,667 0,520 0,519 0,517 18,54 14,4 11,44 7,12 7,09 7,04 0,486 1,754 2,854 4,293 4,303 4,320 0,866 0,695 0,582 0,464 0,463 0,462 17,25 12,24 8,94 5,48 5,45 5,43 0,915 2,587 3,687 4,840 4,850 4,857 Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc dung lượng hấp phụ vào thời gian Qua số liệu bảng 3.11 hình 3.8 cho ta thấy thời gian tăng lên dung lượng hấp phụ tăng theo Dung lượng đạt cân hấp phụ 36 loại vật liệu khoảng thời gian từ 120 – 180 phút Do chọn thời gian hấp phụ tối ưu cho vật liệu 120 phút Dựa vào khảo sát ảnh hưởng vật liệu cho thấy RHA có dung lượng hấp phụ lớn RHK Do nghiên cứu hấp phụ theo điều kiện động em chọn vật liệu RHA 3.3 Khảo sát điều kiện hấp phụ chì lên vật liệu chứa xenlulozo (vỏ trấu) theo phương pháp động 3.3.1 Chuẩn bị cột chiết pha rắn Chuẩn bị cột hấp phụ, loại cột có chiều dài 10cm, đường kính 1cm Cho vào cột hấp phụ 0,5 gam vật liệu RHA, làm cột nước cất lần kiểm tra nước rửa cột xem có ion kim loại Pb2+ không Kết đo cho thấy nước rửa vật liệu khơng có ion kim loại 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ nạp mẫu Chuẩn bị cột mục 3.3.1 trên, cho 100 ml dung dịch Pb2+ 20 mg/l điều chỉnh pH = chạy qua cột với tốc độ 0,2; 0,5; 1,0; 1,5 ml/phút Sau tiến hành xác định lượng chì lại sau hấp phụ phương pháp đo quang mục 2.2.3 với điều kiện tối ưu theo bảng 3.5 thu kết sau: Bảng 3.12 Kết khảo sát ảnh hưởng tốc độ nạp mẫu Tốc độ (ml/phút) 0,2 0,5 1,0 1,5 Qe (mg/g) 4,850 4,848 4,844 4,836 Hình 3.9 Đồ thị khảo sát ảnh huởng tốc độ nạp mẫu Từ kết ta thấy với tốc độ nạp mẫu 0.2 ml/phút tốt nhất, nhiên cho chạy với tốc độ ml/phút dung lượng giảm khơng nhiều 37 lại tiết kiệm thời gian chạy mẫu nên em sử dụng tốc độ chạy ml/phút cho thí nghiệm 3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất rửa giải Chuẩn bị cột mục 3.3.1 trên, cho 100 ml dung dịch Pb2+ 20 mg/l điều chỉnh pH = chạy qua cột với tốc độ 1,0 ml/phút Sau dùng 15 ml dung dịch HNO3 có nồng độ 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 % chạy qua cột với tốc độ 0,5 ml/phút Dung dịch thu sau rửa giải đem xác định hàm lượng chì phương pháp đo quang mục 2.2.3 với điều kiện tối ưu theo bảng 3.5 thu kết sau: Bảng 3.13 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất rửa giải Nồng độ HNO3 (%) 0,5 1,0 1,5 2,0 Qe (mg/g) 2,925 3,394 3,425 3,594 Hình 3.10.Đồ thị khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất rửa giải Từ kết hình 3.10 ta thấy dung dịch HNO3 2% cho kết tốt Do em lựa chọn HNO3 2% làm dung dịch rửa giải chì khỏi cột hấp phụ 3.3.4 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ rửa giải Chuẩn bị cột mục 3.3.1 trên, cho 100 ml dung dịch Pb2+ 20 mg/l điều chỉnh pH = chạy qua cột với tốc độ 1,0 ml/phút Sau dùng 15 ml dung dịch HNO3 2% cho chạy qua cột với tốc độ 0,2; 0,5; 1,0; 1,5 ml/phút Dung dịch thu sau rửa giải đem xác định hàm lượng chì phương pháp đo quang mục 2.2.3 với điều kiện tối ưu theo bảng 3.5 thu kết sau: Bảng 3.14 Kết khảo sát ảnh hưởng tốc độ rửa giải Tốc độ (ml/phút) 0,2 0,5 1,0 1,5 Qe (mg/g) 3,651 3,632 3,601 3,502 38 Hình 3.11 Đồ thị khảo sát ảnh hưởng tốc độ rửa giải Từ kết ta thấy với tốc độ rửa giải 0,2 ml/phút tốt nhất, nhiên cho chạy với tốc độ 0,5 ml/phút dung lượng giảm khơng nhiều lại tiết kiệm thời gian rửa giải mẫu nên em sử dụng tốc độ rửa giải 0,5 ml/phút 3.3.5 Khảo sát ảnh hưởng thể tích dung dịch rửa giải Khảo sát thể tích rửa giải hướng tới việc tìm hệ số làm giàu phương pháp Chuẩn bị cột mục 3.3.1 trên, cho 100 ml dung dịch Pb2+ 20 mg/l điều chỉnh pH = chạy qua cột với tốc độ 1,0 ml/phút Sau tiến hành rửa giải HNO3 2% với thể tích khác từ đến 30 ml Dung dịch thu sau rửa giải đem xác định hàm lượng chì phương pháp đo quang mục 2.2.3 với điều kiện tối ưu theo bảng 3.5 thu kết sau: Bảng 3.15 Kết khảo sát ảnh hưởng thể tích rửa giải Thể tích (ml) 10 15 20 25 30 Qe (mg/g) 1,359 2,657 3,632 3,635 3,634 3,633 Hình 3.12 Đồ thị khảo sát ảnh hưởng thể tích rửa giải Kết cho thấy thể tích rửa giải từ 15 ml trở lên cho kết cao ổn định Do em lựa chọn rửa giải 15 ml HNO3 2% cho thí nghiệm Hệ số làm giàu lúc gần 10 lần Kết nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng tách, làm giàu Pb2+ vật liệu RHA theo phương pháp động tổng hợp bảng 3.14 39 Bảng 3.16 Điều kiện tối ưu hấp phụ Pb2+ vật liệu RHA theo phương pháp động Điều kiện thí nghiệm Tốc độ nạp mẫu (ml/phút) Nồng độ chất rửa giải (%) Tốc độ rửa giải (ml/phút) Thể tích dung dịch rửa giải (ml) Hệ số làm giàu Điều kiện tối ưu 0,5 15 6,7 3.4 Đánh giá độ lặp phương pháp Để đánh giá độ lặp phương pháp em tiến hành sau: Chuẩn bị cột hấp phụ mục 3.3.1, đánh số từ - sau cho 100,00 ml dung dịch Pb2+ 20 ppm điều chỉnh pH = chạy qua cột với tốc độ ml/phút Rửa cột 15 ml HNO3 2% với tốc độ rửa giải 0,5 ml/phút Dung dịch thu sau rửa giải đem xác định nồng độ lại Pb2+bằng phương pháp chiết – trắc quang, tiến hành mục 2.2.3 với điều kiện tối ưu bảng 3.5 Độ lặp phương pháp đánh giá thông qua độ lệch chuẩn tương đối theo công thức sau: Bảng 3.17 Kết đánh giá độ lặp phương pháp Nồng độ Pb2+ (ppm) c1 2,032 c2 2,193 c3 2,094 c4 2,134 c5 2,152 Độ lệch chuẩn (S) Độ lệch chuẩn tương đối RSD (%) 0,061 2,88 Từ kết thu bảng 3.17 ta thấy phương pháp có độ lặp tốt với độ lệch chuẩn tương đối RSD < 5% Đây phương pháp tốt dùng để xác định hàm lượng chì nhỏ mẫu phân tích 3.5 Xử lí mẫu giả Chuẩn bị mẫu giả với thể tích 100 ml có ion với nồng độ 2+ Pb 20 ppm; Cu2+ 10ppm, Co2+ 20 ppm; Zn2+ 10 ppm; Ni2+ 10 ppm điều chỉnh pH= cho chạy quac ột hấp phụ (chuẩn bị mục 3.3.1) với tốc độ ml/phút Rửa cột 15 ml HNO3 2% với tốc độ rửa giải ml/phút Dung dịch thu sau rửa giải đem xác định nồng độ lại Pb2+bằng phương 40 pháp chiết – trắc quang, tiến hành mục 2.2.3 với điều kiện tối ưu bảng 3.5 Kết thu bảng sau: Bảng 3.18: Kết xử lý mẫu giả Ion ảnh hưởng Cu2+ Zn2+ Co2+ Ni2+ Nồng độ ion ảnh hưởng (ppm) 10 10 20 10 Lượng Pb2+ ban đầu (ppm) Lượng Pb2+thu hồi (ppm) Hiệu suất hấp phụ (%) 20 18,87 94,35 Với nồng độ Pb2+ mẫu giả 20 ppm Khi có mặt ion ảnh hưởng với nồng độ tương ứng: Cu2+ 10 ppm, Zn2+ 10 ppm, Co2+ 20 ppm, Ni2+ 10 ppm hấp phụ lên 0,5 gam vật liệu Sau hấp phụ xác định lại nồng độ Pb2+ thấy khả hấp phụ Pb2+ lên vỏ trấu biến tính đạt 94,35 %, tin tưởng vào kết 3.6 Xử lý mẫu thực Mẫu thực: mẫu nước thải lấy Khu Công nghiệp Thụy Vân - TP Việt Trì - Phú Thọ Trên sở phương pháp chiết trắc quang tiến hành xác định hàm lượng Pb2+ mẫu nước thải.Để đánh giá khả xử lý hàm lượng Pb2+ mẫu vật liệu chứa xenlulozo Em tiến hành xử lý sau: 3.6.1 Xác định hàm lượng Pb2+ phương pháp thêm chuẩn Chuẩn bị thí nghiệm: Chuẩn bị bình tam giác 250 ml, lấy vào bình 100 ml mẫu, thêm lượng Pb2+ tăng dần theo thứ tự 0, 1, 2, 3, 4, 5, ppm, điều chỉnh pH = 6, sau cho chạy qua cột với tốc độ ml/phút, rửa giải 15 ml HNO3 2% với tốc độ 0,5 ml/phút Dung dịch thu đem đo quang với điều kiện tối ưu bảng 3.5 Kết thu bảng sau: Bảng 3.19: Kết xác định Pb2+ mẫu thực phương pháp thêm chuẩn STT Thể tích mẫu (ml) 100 100 100 100 100 100 Lượng chất tiêu chuẩn thêm vào (ppm) 41 Kết xác định (ppm) 0,4 1,41 2,39 3,4 4,35 5,42 Hiệu suất thu hồi (%) 101% 99,5 100% 98,7% 100,4% 100 6,41 100,2% Phân tích mẫu thực xác định hàm lượng Pb2+ nước thải 0,4 ppm Kết có độ tin cậy dựa vào phương pháp thêm chuẩn với hiệu suất thu hồi đạt từ (98,7 – 101) %, sai số thu hồi không 5% 3.6.2 Xử lý mẫu thực cột chiết chứa vật liệu RHA Mẫu lấy xử lý axit hóa để giữ lượng Pb2+ sau xử lý vật liệu cột hấp phụ chuẩn bị mục 3.3.1 Xác định lượng Pb2+ lại sau xử lý phương pháp chiết trắc quang Chuẩn bị thí nghiệm: Cho 100,00 ml dung dịch mẫu điều chỉnh pH = chạy qua cột với tốc độ ml/phút Lấy 10 ml dung dịch thu sau hấp phụ đem xác định nồng độ Pb2+ phương pháp chiết – trắc quang, tiến hành mục 2.2.3 với điều kiện tối ưu bảng 3.5 Tiến hành lần thí nghiệm Kết thu thể bảng sau: Bảng 3.2 Kết xử lý mẫu thực STT Thể tích mẫu (ml) 100 100 100 100 100 Hàm lượng Pb2+ sau hấp phụ (ppm) 0 0 Với mẫu nước thải có hàm lượng Pb2+ 0,4 mg/l (đã xác định phương pháp chiết trắc quang) xử lý hồn tồn vỏ trấu biến tính với axit 3.6.3 Xác định hàm lượng Pb2+ sau tách lên cột Mẫu nước thải sau hấp phụ qua cột mục 3.6.2 Tiến hành rửa giải cột 15 ml HNO3 2% với tốc độ 0,5 ml/phút Dung dịch thu sau rửa giải đem đo quang với điều kiện tối ưu bảng 3.5 Bảng 3.21 Kết phân tích sau tách qua cột chiết ST T Hàm lượng Pb2+ xác định (ppm) 0,389 0,395 0,40 0,392 0,396 42 Hàm lượng Pb2+ mẫu (µg/l) 58,059 58,955 59,701 58,507 59,104 Từ kết phân tích ta thấy hàm lượng Pb mẫu nước thải khu công nghiệp Thụy Vân – TP Việt Trì – Phú Thọ nằm giới hạn cho phép theo QCVN 40:2011/BTNMT KẾT LUẬN Trên sở kết nghiên cứu, với mục đích biến tính vật liệu chứa xenlulozo ứng dụng để tách xác định Pb phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-VIS, em thu kết quả: 1.Khảo sát điều kiện tối ưu xác định Pb2+ phương pháp trắc quang: Pb2+ - Dithizon 525nm 7ml phút 0,2 – 1,6 ppm Các điều kiện tạo phức Bước sóng tổi ưu Mơi trường tạo phức (pH) Dithizon (20mg/l) Thời gian bền màu phức Khoảng tuyến tính Khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới tình hấp phụ Pb lên vật liệu theo phương pháp tĩnh: - Khảo sát xác định pH tối ưu cho hấp phụ Pb2+ vật liệu hấp phụ RHK RHA: pH thích hợp cho hấp phụ Pb2+của vật liệu - Khảo sát xác định thời gian đạt cân hấp phụ Pb2+: Thời gian đạt cân hấp phụ vật liệu RHA RHK 120 phút Khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới tình hấp phụ Pb lên vật liệu theo phương pháp động: - Khảo sát xác định tốc độ nạp mẫu tối ưu để tiến hành hấp phụ Pb2+ vật liệu RHA ml/phút - Khảo sát xác định nồng độ chất rửa giải thích hợp sau tiến hành hấp phụ Pb2+ với vật liệu RHA HNO3 2% - Khảo sát xác định tốc độ rửa giải tối ưu sau hấp phụ Pb2+ lên vật liệu RHA 0,5ml/phút - Khảo sát xác định thể tích dung dịch rửa giải tối ưu hấp phụ 2+ Pb lên vật liệu RHA 15 ml Đánh giá phương pháp: 43 - Thông qua độ lặp phương pháp: kết thu phương pháp độ lặp lại tốt, RSD < 5% - Xử lý mẫu giả: mẫu giả gồm Pb2+ 20 ppm; Cu2+ 10 ppm, Co2+ 20 ppm; Zn2+ 10 ppm; Ni2+ 10 ppm Nồng độ Pb2+ thu hồi 18,87 ppm; hiệu suất hấp phụ đạt 94,35% - Xử lý mẫu thực: mẫu thực mẫu nước thải khu Công Nghiệp Thụy Vân - TP Việt Trì - Phú Thọ, tiến hànhsử dụng vỏ trấu biến tính để tách làm giàu Pb2+ mẫu, sau xác định hàm lượng chì phương pháp chiết – trắc quang Kết thu lượng Pb2+nằm tiêu chuẩn cho phép Từ kết nhận em thấy rằng, vỏ trấu vật liệu có khả hấp phụ Chì, biến tính trở thành vật liệu hấp phụ vỏ trấu biến tính có khả hấp phụ Chì với hiệu suất cao 95% trở lên Từ ứng dụng vỏ trấu biến tính vào việc tách làm giàu Chì, phục vụ cho việc phân tích 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Đặng Ngọc Định (2016) Nghiên cứu sử dụng vỏ trấu biến tính làm pha tĩnh cho kỹ thuật chiết pha rắn ứng dụng tách, làm giàu, xác định lượng vết số ion kim loại Luận án Tiến sĩ hóa học, Đại học Khoa học tự nhiên, ĐH QGHN Trần Tứ Hiếu (2000) Các phương pháp định lượng hóa học NXBĐHQG, Hà Nội Tái 2002 Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Trung (1999) Các phương pháp phân tích cơng cụ - phần 2, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Phạm Luận (1998) Cơ sở lý thuyết phương pháp phân tích phổ phát xạ hấp thụ nguyên tử - phần I,II Đại học tổng hợp Hà Nội Phạm Luận (1990/1994) Quy trình phân tích kim loại nặng độc hại thực phẩm tươi sống, Đại học tổng hợp Hà Nội Phạm Luận (1999/2003) Vai trò muối khống ngun tố vi lượng sống người, Đại học KHTN, ĐH QGHN Nguyễn Ái Nhân (2007) Nghiên cứu tạo phức Pb(II) với 1-(2pyridilazo) 2- naphthol (PAN) phương pháp chiết trắc quang, ứng dụng phân tích định lượng chì Luận văn thạc sĩ Hồ Viết Quý (1999) Các phương pháp phân tích quang học hóa học, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Lương Thúy Quỳnh (1996) Ảnh hưởng kim loại nặng đến sức khỏe người biện pháp hạn chế Luận văn PTS Y dược học, Hà Nội 10 Nguyễn Văn Ri (2004) Các phương pháp tách chất, ĐHKHTN – ĐHQG Hà Nội 11 Nguyễn Ngọc Sơn (2004), Khóa luận tốt nghiệp, Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 12 Nguyễn Trọng Uyển (1990)Giáo trình hố học vơ - Phần Các nguyên tố điển hình.ĐHTH Hà Nội Tiếng Anh 13 Fausun Oke, Hasan Ertasa, F.Nil Erta (2008) Determination of mercury in table salt samples by on-line medium exchange anodic stripping voltammetry, Talanta Vol.75, pp 442-446 45 14 Mustafa Soylak, Ayse Kars and Ibrahim Narin (2008), Journal of Hazaedous Materials, Volume 159, Issues – 3, 30 November 2008, pp.435439 15 Orenellna Abollio, Maurino Aceol, Giovanni (1995) Anal Chim Acta, 305 Pp.200-206 16 Tomoharu Minami, Kousuke Atsumi and Joichi UEDA (2003), Determination of cobalt and nickel by Graphite-Funace atomicabsorption spectrometry after coprecipitation with Scandiumhydroxide, Analytical sciences, 19, pp.313-315 46 ... ứng : PbCl2 + 2HCl = H2PbCl4 PbSO4 + H2SO4 = Pb( HSO4)2 Với axit HNO3 nồng độ nào, Pb phản ứng với vai trò kim loại tạo thành Pb( NO3)2.Trong axit HCl đặc, Pb phản ứng cho H2PbCl4 H2PbCl3 Pb tương... Pb( II) Hidrua chì PbH4 ,kém bền tồn nhiệt độ thấp Pb tạo nên hai loại oxit chì monoxit PbO dioxit PbO2 PbO tan nước dễ tan axit kiềm mạnh, đun nóng khơng khí 4500C, Pb chuyển thành Pb3 O4 PbO2... phóng H2 : Pb + 2KOH + 2H2O = K2 [Pb( OH)4] + H2↑ Khi có mặt O2 , Pb tan axit acetic, số axit hữu khác : 2Pb + 4CH3COOH + O2 = 2Pb( CH3COO)2 + 2H2O tương tác với nước : 2Pb + O2 + H2O = 2Pb( OH)2 *