NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ASEN TRONG NƯỚC THEO PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ SỬ DỤNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA KỸ THUẬT PHÂN TÍCH - * * - BÁO CÁO NIÊN LUẬN CHUYÊN ĐỀ: “NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ASEN TRONG NƯỚC THEO PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ SỬ DỤNG KĨ THUẬT HYDRUA HÓA” Giáo viên hướng dẫn : T S Nguyễn Minh Quý Sinh viên : Ngô Thị An Nguyễn Thị Kiều Anh Lớp : PT1Đ15 Chuyên ngành : Hóa Phân Tích Khóa học : 2015 – 2019 Phú Thọ, năm 2019 LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập hoàn thành niên luận này, chúng em nhận hướng dẫn, giúp đỡ quý báu thầy bạn Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc chúng em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới: Ban giám hiệu, phòng đào tạo trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì, thầy khoa Kỹ Thuật Phân Tích người trực tiếp giảng dạy, truyền đạt cho em kiến thức bổ ích Và tạo điều kiện cho em suốt trình học tập, rèn luyện trường Cô giáo T S Nguyễn Minh Quý, người trực tiếp hướng dẫn đề tài, hết lòng giúp đỡ, dạy bảo, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em suốt trình học tập hồn thành niên luận Bài niên luận bao gồm kiến thức tài liệu chúng em sưu tầm thời gian qua Trong q trình thực niên luận nhiều hạn chế mặt thời gian trình độ chun mơn nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Vì chúng em mong nhận ý kiến đóng góp thầy cơ, bạn để làm chúng em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! Phú Thọ, ngày……tháng…năm 2019 Sinh viên Ngô Thị An Nguyễn Thị Kiều Anh MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH Hình 1: Mơ hình cấu tạo ngun tử Asen Hình 2: Triệu chứng bệnh nhiễm Asen Hình 3: Ảnh hưởng Asen tới mơi trường đất Hình 1: Đồ thị phương pháp đường chuẩn Hình 2: Đồ thị phương pháp đường thêm chuẩn Hình 3: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc độ hấp thụ vào bước sóng Hình 4: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc độ hấp thụ vào độ rộng khe đo Hình :Đồ thị biểu diễn phụ thuộc độ hấp thụ vào cường độ đèn (A-I) Hình 6: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc độ hấp thụ vào chiều cao đèn ngun tử hóa Hình 7: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính đường chuẩn Hình 8: Đ ường chuẩn As theo phương pháp HVG-AAS MỞ ĐẦU Nước có vai trò quan trọng việc phục vụ cho sinh hoạt, nâng cao chất lượng đời sống cho người dân Nước nhân tố định sống trái đất, hợp phần chiếm tới 70% trọng lượng thể người tới 90% số thực vật Nước đóng vai trò quan trọng sản xuất công nghiệp Đối với trồng nước nhu cầu thiết yếu có vai trò điều tiết chế độ nhiệt ánh sáng, chất dinh dưỡng Trong năm gần nước ta, phát triển kinh tế gia tăng dân số nên môi trường nước ngày bị ô nhiễm kim loại nặng mà nguồn gốc chủ yếu từ công nghiệp giao thông vận tải Các kim loại nặng nói chung hay asen nói riêng lại khó loại bỏ biện pháp xử lý nước thải thông thường chúng xâm nhập vào nguồn nước sinh hoạt mức cao mức cho phép nguồn gốc nhiều bệnh hiểm nghèo, đe dọa sức khỏe tính mạng người As ngun tố cần ý có độc tính cao Asen ngun tố khó định lượng độ nhạy phản ứng dùng để xác định khơng cao Đa số phân tích asen cần phải loại bỏ nhiều nguyên tố gây cản trở Hàm lượng asen mẫu thường nồng độ nhỏ nước Việc xác định xác hàm lượng Asen nước vô quan trọng Nó góp phần bảo vệ sức khỏe người, đồng thời góp phần xây dựng quy trình kiểm tra chất lượng nước Từ trước tới nay, việc phân tích xác định hàm lượng asen nhiều nhà khoa học nước nghiên cứu đề nhiều phương pháp xác định khác như: Phương pháp phân tích hóa học, phương pháp phân tích cơng cụ tùy theo hàm lượng chúng có mẫu Trong phương pháp phân tích cơng cụ đại, phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) phương pháp ứng dụng phổ biến giới nhiều năm qua Việt Nam có nhiều máy AAS sử dụng để phân tích nhiều đối tượng Ở Việt Nam việc xác định hàm lượng asen quan tâm, nghiên cứu cách sâu rộng Trong nhiều hội thảo báo cáo khoa học đề cập tới trạng, tác động asen tới sức khỏe người đề giải pháp phòng ngừa Để đóng góp phần nhỏ bé vào công việc niên luận chúng em sâu tìm hiểu:” Xác định hàm lượng Asen nước phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử theo kĩ thuật hidrua hóa ” CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu nước môi trường nước Nước hợp chất hóa học oxi hidro, có cơng thức hóa học H2O Nước quan trọng khoa học đời sống , nguồn tài ngun vơ q giá tồn giới, 70% diện tích Trái Đất che phủ nước có 0,3% tổng lượng nước Trái Đất nằm nguồn khai thác dùng làm nước uống 1.1.1 Thành phần tính chất mẫu nước [3] Nước hợp chất hóa học có thành phần đa dạng phức tạp Sự phân bố chất hòa tan thành phần khác nước định chất nước - Nước ngọt, nước mặn, nước lợ - Nước giàu nghèo dinh dưỡng - Nước bị ô nhiễm nặng nhẹ Về mặt lý tính: nước chất có khả tồn ba dạng: rắn, lỏng khí Nước dung mơi tốt nhờ vào tính lưỡng cực Các hợp chất phân cực có tính ion axit, rượu muối dễ tan nước Tính hòa tan nước đóng vai trò quan trọng sinh học nhiều phản ứng hóa sinh xảy dung dịch nước Nước tinh khiết khơng dẫn điện Mặc dù vậy, có tính hòa tan tốt, nước hay có tạp chất pha lẫn, thường muối, tạo ion tự dung dịch nước cho phép dòng điện chạy qua Về mặt hóa học: nước chất lưỡng tính, phản ứng axit hay bazo Ở pH=7 (trung tính) hàm lượng ion OH - cân hàm lượng H2O+ phản ứng với axit mạnh hơn, ví dụ HCl nước phản ứng bazo HCl + H2O = H3O+ + ClVới amoniac nước lại phản ứng mạnh axit: NH3 + H2O = NH4 + OH6 1.1.2 Vai trò nước đời sống người [3] Nước tài nguyên vô quan trọng quốc gia, thành phần thiếu sinh vật Nước đồng nghĩa với sống sinh vật, cần thiết người, động vật mà cỏ, chiếm tỷ lệ lớn thể sống Trong thể người, nước chất lỏng chiếm 60% đến 70% thể trọng thể, nước phân bố khắp nơi thể máu, bắp, não bộ, phổi,xương khớp người khơng ăn vài tháng, thiếu nước hai ba ngày có nguy tử vong, việc thường xuyên thiếu nước làm giảm sút tinh thần, khả tập trung Nước tham gia vào việc hình thành dịch tiêu hóa, giúp người hấp thụ chất dinh dưỡng, tạo thành chất lỏng thể, thúc đẩy trình trao đổi chất Nước giúp trì nhiệt độ trung bình thể, giúp thể hấp thụ, chuyển chở chất dinh dưỡng oxy ni tất chất tế bào, giúp chuyển hóa thực phẩm lượng cần thiết cho chức thể Nước giúp bảo vệ khớp xương, tránh viêm sưng, đau nhức nước chất nhờn làm cho khớp cử động trơn tru, làm ấm khơng khí để hấp thụ dễ dàng, tránh dị ứng, ho khan, phòng chống đóng cục máu động mạch tim, não, giảm nguy tai bivến tim não Nước giúp sản xuất chất dẫn truyền thần kinh, hocmon cần thiết cho chức phản ứng sinh học cho thể Uống nước đủ làm cho hệ thống tiết hoạt động thường xuyên, thải độc tố thể, ngăn ngừa tồn đọng lâu dài độc tố gây bệnh ung thư Mỗi ngày thể khoảng 1,5 lít nước qua đại tiểu tiện, đổ mồ hôi, thở Khi làm việc, vận động, thể nước Vì vậy, để giữ lượng nước thể bình thường, cần phải uống nước để thay phần Nước có vai trò lớn đời sống sinh hoạt hàng ngày người sử dụng sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp, y tế, giao thông, dịch vụ Hầu hết hoạt động người sử dụng nước để ăn, uống, sinh hoạt hàng ngày Trong nông nghiệp, nước nhân tố quan trọng cho nông nghiệp tồn phát triển Nước giúp cho trình sinh trưởng phát triển trồng, tạo suất lớn, kích thích ngành nơng nghiệp phát triển Trong cơng nghiệp, người ta dùng nước làm nguyên liệu ban đầu, dung môi, chất rửa, chất làm lạnh Trong y tế cần sử dụng nhiều nước dược phẩm, phòng mổ, rửa vết thương, chạy thận nhân tạo Trong giao thông vận tải cần đến nước, đặc biệt ngành giao thông đường thủy Như vậy, nước có vai trò lớn đời sống người loại sinh vật Trái Đất Tuy nhiên nhu cầu sử dụng ý thức người làm cho môi trường nước bị ô nhiễm nghiêm trọng gây hình ảnh không tốt cho người sinh vật khí 1.1.3 Vấn đề ô nhiễm nguồn nước [4] Ngày nhu cầu người sử dụng nước ngày nhiều số lượng với nhiều mục đích khác Nguồn nước mà người sử dụng hầu hết nước từ nguồn nước bề mặt nước ngầm Ngày nguồn nước bị ô nhiễm bẩn cạn kiệt việc xả thải sử dụng thiếu ý thức người, áp lực việc gia tăng dân số với tốc độ đô thị hóa 1.2 Giới thiệu Asen 1.2.1 Trạng thái tự nhiên [5] Asen hay gọi thạch tín, ngun tố hóa học có kí hiệu As Asen tự nhiên tồn nhiều dạng có cấu trúc tinh thể khác nhau, nói chung hay tồn dạng hợp chất Asenua Asenat Vài trăm loại khoáng vật biết tới Asen hợp chất sử dụng thuốc trừ dịch hại, thuốc trừ cỏ, thuốc trừ sâu loạt hợp kim Asennopyrit gọi mispickel (FeAsS) khống vật chứa Asen phổ biến Khi bị nung nóng khơng khí, Asen thăng hoa dạng oxit asen (III) để loại oxit sắt Các hợp chất quan trọng Asen oxit Asen (III) As 2O3 (Asen trắng) opimentsulfua vàng (hay thư hoàng) As2S3 hùng hồng đỏ As4S4, lục paris, asenat canxi, asenat hidro chì Ba hợp chất cuối sử dụng nông nghiệp làm thuốc trừ sâu thuốc độc Thư hoàng hùng hoàng trước làm thuốc màu hội họa, bị bỏ độc tính, khả phản ứng chúng Mặc dù Asen đơi tìm thấy Asen tự nhiên thiên nhiên nguồn kinh tế khống vật Asenopyrit nói đây; tìm thấy Asenua kim loại bạc, coban (Cobaltit: CoAsS skutterudit: CoAs3) hay niken, hay sunfua oxi hóa khống vật Asenat mimetit, Pb5(AsO4)3Cl erythrit, Co3(AsO4)2 8H2O Asenit (Asenit =Asenat (III), AsO33- Asenat (V) AsO43-) Ngồi dạng vơ Asen tồn nhiều dạng hữu môi trường Asen vô hợp chất nó, vào chuỗi thức ăn, trao đổi tích cực thành dạng độc Asen thơng qua q trình methyl hóa Ví dụ: scopulariopsis brevicaulis, loài nấm mốc sinh lượng đáng kể Trimethylarsin Asen vô tồn Hợp chất hữu Asenobetain tìm thấy số hải sản cá tảo, nấm ăn với hàm lượng lớn Nhu cầu trung bình người khoảng 10-50/ngày Giá trị khoảng 1,000 việc tiêu thụ khơng bình thường cá nấm Nhưng có nguy hiểm việc ăn cá hợp chất Asen cá gần không độc hại 1.2.2 Cấu tạo [5] Kí hiệu : As thuộc nhóm VA Khối lượng : M =74,92 Số hiệu nguyên tử : 74,2916 g mol1 Cấu hình electron: [Ar]3d104s24p3 Số hiệu nguyên tử :33 Bán kính nguyên tử: 33Å Đồng vị : Hình 1: Mơ hình cấu tạo ngun tử Asen 1.2.3 Tính chất Asen 1.2.3.1 Tính chất vật lí [5] Về tính chất lý học, Asen có tính chất gần giống với kim loại, có bốn dạng thù hình: dạng kim loại, dạng alpha có màu vàng, dạng beta có màu đen, dạng gamma có màu xám Asen kim loại thường gặp có màu xám bạc Asen kim loại có ánh kim có cấu trúc tinh thể gần giống photpho đen Một số thông số vật lý Asen: Tỷ trọng : 5,7 g cm3 (ở 14oC) Độ dẫn điện : 30 cm Nhiệt độ nóng chảy : 817 Nhiệt độ sơi : 615 Khi Asen bay gặp lạnh ngưng lại thành tinh thể tà phương, Asen có mùi tỏi độc Asen chất bán dẫn, dễ nghiền thành bột, người ta tạo hợp chất bán dẫn asen GaAs, có tính chất bán dẫn silic Gecmani 1.2.3.2 Tính chất hóa học [8,5] Asen nguyên tố bán kim loại, cấu hình lớp vỏ điện tử hóa trị asen 4s24p3 Trong cấu hình lớp vỏ điện tử asen có tham gia obital d nên mở rộng vỏ hóa trị, số oxi hóa -3 đặc trưng cho asen Trong khơng khí nhiệt độ thường Asen bị oxy hóa chậm, bị đốt nóng mạnh bị cháy tạo thành oxit As2O3 có mùi tỏi đặc trưng: 4As + 3O2 " 2As2O3 10 Trong a : khối lượng As xác định đường chuẩn G : khối lượng mẫu đem phân tích 3.2 Cách xác định nồng độ 3.2.1 Cách xác định nồng độ (Cx) theo phương pháp đường chuẩn Pha dãy dung dịch tiêu chuẩn có nồng độ xác, chuyển chất phân tích vào buồng ngun tử hóa mẫu điều kiện thích hợp từ vẽ đường chuẩn AC Độ hấp thụ dung dịch xác định điều kiện với trình đo dãy buồng tiêu chuẩn giá trị Ax, dựa vào đường chuẩn tìm Cx s Vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc độ hấp thụ quang (A) với nồng độ (C) có mẫu đo, đường chuẩn A-C A Ax C1 C2 Cx C3 C4 C5 C6 C (mg/l) Hình 1: Đồ thị phương pháp đường chuẩn 3.2.2 Cách xác định nồng độ (Cx) theo phương pháp đường thêm chuẩn Nguyên tắc phương pháp người ta dùng mẫu phân tích làm để chuẩn bị dãy mẫu dung dịch chuẩn, cách lấy lượng mẫu phân tích định cho thêm vào lượng xác định nguyên tố cần xác định theo bậc nồng độ Ví dụ: Lượng thêm vào ΔC1, ΔC2, ΔC3,… có dãy mẫu chuẩn là: Co = Cx C1= Cx + C1 C2 = Cx + C2 23 C3 = Cx + C3 Trong CX nồng độ nguyên tố cần xác định mẫu phân tích Tiếp chọn điều kiện thí nghiệm phù hợp vạch phổ nguyên tố phân tích, tiến hành ghi cường độ hấp thụ vạch phổ theo tất dãy mẫu đầu, thu giá trị tương ứng D0, D1, D2… Hình 2: Đồ thị phương pháp đường thêm chuẩn 3.3 Khảo sát điều kiện xác định tối ưu 3.3.1 Tìm hiểu khảo sát chọn bước sóng Mỗi nguyên tố có khả hấp thụ xạ mà thân phát q trình phát xạ Vì vậy, xạ yếu tố đặc trưng nguyên tố Các nguyên tố thường có vài vạch phổ với độ nhạy khác nhau, ta phải tiến hành đo dung dịch chuẩn bước sóng khác Dung dich mẫu sử dụng dung dịch As3+ 10 ppb cố định điều kiện khảo sát thay đổi bước sóng, làm lặp lại lần lấy kết trung bình Bảng 1: Khảo sát chọn vạch phổ đo tới độ hấp thụ Vạch phổ Bước sóng 189,0 nm 193,7 nm 197,2 nm Abs tb Abs1 Abs2 Abs3 Vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc độ hấp thụ vào bước sóng Dựa vào đồ thị ta xác định giá trị λ max mà độ hấp thụ đạt giá trị cực đại 24 S Hình 3: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc độ hấp thụ vào bước sóng Tham khảo tài liệu [14] vạch phổ 193,7 nm độ hấp thụ asen đạt giá trị Absmax nguyên tố asen đạt độ xác độ lặp cao 3.3.2 Tìm hiểu khảo sát độ rộng khe đo Độ rộng khe sáng ảnh hưởng đến tín hiệu phổ hấp thụ Trước hệ chuẩn trực khe vào chùm sáng đa sắc, chùm sáng đa sắc sau qua hệ chuẩn trực vào phận tán sắc Để vạch phổ đo không bị quấy rối, chen lẫn vạch phổ khác nằm hai bên khe sáng phải không rộng, mặt khác độ rộng khe sáng q hẹp tín hiệu phổ khơng ổn định, độ lặp lại Tiến hành khảo sát độ rộng sau: 0,1 nm; 0,2 nm; 0,5 nm; 1,0 nm 2,0 nm cố định điều kiện khảo sát thay đổi độ rộng khe, giá trị tiến hành đo lặp lại lần, lấy giá trị trung bình Bảng 2:Khảo sát ảnh hưởng độ rộng khe đo tới độ hấp thụ Độ rộng khe đo 0,1 0,2 1,0 2,0 Abs tb A1 A2 A3 A4 A5 (nm) Xây dựng đồ thị biểu diễn phụ thuộc độ hấp thụ vào độ rộng khe đo (A-l) Từ đồ thị xác định giá trị khe đo mà có giá trị độ hấp thụ đạt cực đại 25 Hình 4: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc độ hấp thụ vào độ rộng khe đo Tham khảo tài liệu [14] độ rộng khe có giá trị 0,5 nm thích hợp Ở khe diện tích píc vạch phổ nằm hồn tồn khe đo 3.3.3 Tìm hiểu khảo sát cường độ đèn catot rỗng Cường độ dòng điện làm việc đèn catot rỗng cường độ vạch phổ hấp thụ có quan hệ chặt chẽ với Nói chung cường độ vạch phổ tỉ lệ nghịch với cường độ dòng đèn, có số trường hợp khơng tn theo qui luật Đối với nguyên tố đèn catot rỗng (HCl) có dòng giới hạn cực đại Tuy nhiên khơng nên dùng cường độ cực đại đèn làm việc không ổn định tuổi thọ đèn bị giảm Đèn HCL thường hoạt động tốt vùng từ 60% đến 85% Imax Nếu dùng giới hạn dòng đốt đèn HCL cho độ nhậy cao, giới hạn cho độ ổn định cao Tiến hành khảo sát với dung dịch As +3 10 ppb cố định điều kiện khảo sát thay đổi cường độ dòng điện catot rỗng, phép đo lặp lại lần lấy kết trung bình Bảng 3: Khảo sát cường độ đèn catot rỗng I (mA) Abs Lần Lần Lần A1 A2 A3 10 A1 A2 A3 26 11 A1 A2 A3 Trung bình Xây dựng đồ thị biểu diễn phụ thuộc độ hấp thụ vào cường độ đèn Hình 5:Đồ thị biểu diễn phụ thuộc độ hấp thụ vào cường độ đèn (A-I) Tham khảo tài liệu [14] cường độ dòng 10 mA sai số nhỏ mà đảm bảo độ hấp thụ tốt 3.3.4 Tìm hiểu khảo sát chiều cao đèn nguyên tử hóa Đây thơng số quan trọng phép đo AAS Chiều cao đèn nguyên tử hóa mẫu phải phù hợp cho toàn chùm tia sáng phát từ đèn HCL chiếu gọn vào cửa sổ cuvet đo Nếu không chọn chiều cao đèn phù hợp, giá trị đo có độ nhạy độ ổn định Tiến hành khảo sát chiều cao đèn nguyên tử hóa với dung dịch As 3+ 10 ppb cố định điều kiện khảo sát thay đổi chiều cao lửa đèn nguyên tử hóa 27 Hình 6: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc độ hấp thụ vào chiều cao đèn ngun tử hóa Tham khảo tài liệu [14] q trình tối ưu hóa cho tín hiệu ổn định cao khoảng 4,3 - 4,5 mm 3.3.5 Tìm hiểu khảo sát tốc độ cung cấp khí C2H2 - KK Nguồn nhiệt cung cấp cho việc nung nóng cuvet thạch anh lửa đèn khí (C2H2 – KK) Vì lưu lượng khí axetylen thấp không đủ nhiệt độ cung cấp cho ống thạch anh tức khơng đủ lượng cho q trình hóa ngun tử hóa mẫu Còn lưu lượng khí q cao, khí cháy khơng hồn tồn, sinh muối cacbon bám lên ống thạch anh làm ống chóng hỏng Mặt khác giảm độ hấp thụ phản ứng phụ xảy Khảo sát lưu lượng khí axetylen từ 1,6 lít/phút đến 2,2 lít/phút, tốc độ khơng khí nén 13,5 lít/ phút cho máy AAS – 240 FS AA Agilent technology: Bảng 4: Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khí C2H2 – KK tới độ hấp thụ Lưu lượng C2H2 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 (l/phút) Độ hấp thụ tb A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 (As 10ng/ml) Tham khảo tài liệu [14] nhận thấy lưu lượng khí axetylen lít/phút độ hấp thụ lớn ổn định Vì chọn giá trị điều kiện tối ưu 3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo AAS [14] 3.4.1 Tìm hiểu khảo sát tốc độ dẫn (hút) dung dịch NaBH4 HCl Dòng chất khử NaBH4 0,5 % (pha NaOH 0,5 %) dung dịch HCl có tốc độ biến thiên từ 1- ml/ phút Với tốc độ tiến hành đo lần lấy giá trị trung bình Bảng 5: Khảo sát ảnh hưởng tốc độ dẫn (hút) dung dịch NaBH4 HCl Tốc độ hút NaBH4 HCl (ml/phút) Độ hấp thụ As (10 µg/L) 1 A1 A2 28 A3 A4 A5 Tham khảo tài liệu [14] tốc độ hút NaBH4 HCl nhỏ độ hấp thụ asen có giá trị thấp, tăng tốc độ hút lên độ hấp thụ tăng đến giá trị ổn định lại giảm Với tốc độ hút 2,0 ml/phút cho kết đo asen tốt tiết kiệm hóa chất Vậy, chúng tơi chọn tốc độ dẫn NaBH4 HCl 2,0 ml/phút 3.4.2 Tìm hiểu khảo sát tốc độ dẫn (hút) dung dịch mẫu Tốc độ dòng mẫu có vai trò quan trọng kết đo dòng cung cấp chất phản ứng Để khảo sát chọn tốc độ dòng mẫu tối ưu cho q trình đo, chúng tơi tiến hành xác định ảnh hưởng yếu tố khoảng - ml/phút lên kết đo dung dịch As(III) 10 µg/L dòng NaBH (trong NaOH 0,5 %) HCl có tốc độ bơm ml/phút Bảng 6: Khảo sát tốc độ dẫn (hút) dung dịch mẫu Tốc độ hút mẫu (ml/phút) Độ hấp thụ As (10 µg/L) tb A1 A2 A3 A4 A5 Tham khảo tài liệu [14] tăng cao tốc độ dòng mẫu ml/phút làm giảm nhẹ tín hiệu tượng pha lỗng dòng gây tốn mẫu, tốc độ nhỏ cho tín hiệu thấp thời gian đo kéo dài gây tốn hóa chất đo khác Vì vậy, tốc độ dẫn mẫu nên giữ cố định ml/phút q trình đo cho kết đo có độ nhạy cao 3.4.3 Tìm hiểu khảo sát ảnh hưởng nồng độ HCl đến độ hấp thụ As Nồng độ HCl lớn, khí hidro sinh nhiều tạo thành bọt khí buồng nguyên tử hố khí hidro thừa phản ứng với nước gây tiếng nổ, tượng an toàn Nhưng nồng độ HCl thấp, lượng khí hidro sinh không đủ cho phản ứng tạo hidrua nên độ hấp thụ Nồng độ axit HCl ảnh hưởng trực tiếp đến lượng khí hidro sinh Tiếnhà nhkhảosát nồng độ HCl dẫn vào bình phản ứng thay đổi từ đến 8M giữ nguyên điều kiện khảo sát Bảng 7: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ HCl đến độ hấp thụ asen Nồng độ HCl ( M) Abs tb(As) A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 29 Tham khảo tài liệu [14] nồng độ HCl 5M độ hấp thụ ổn định 3.4.4 Tìm hiểu khảo sát ảnh hưởng nồng độ NaBH4 Thành phần hỗn hợp khử có vai trò quan trọng phép đo ảnh hưởng trực tiếp đến tín hiệu phân tích Tiến hành pha hỗn hợp khử NaBH4 NaOH 0,5 % HCl M Chuẩn bị dung dịch chuẩn làm việc As 10 µg/L HCl 10% tiến hành khảo sát nồng độ biến thiên từ 0,4 - 1,0 % Mỗi nồng độ tiến hành đo lặp lại lần lấy kết trung bình Bảng 8: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ NaBH4 NaBH4 (%) 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 HCl (M) 5 5 Abs TB (Độ A1 A2 A3 A4 A5 hấp thụ As) Theo tài liệu [14] khảo sát nồng độ NaBH 0,5 % NaOH 0,5 % thích hợp cho phản ứng tạo asin xảy hồn tồn khơng làm loãng nồng độ asen nguyên tử buồng nguyên tử hố, đồng thời khơng ảnh hưởng đến nhiễu nền, độ hấp thụ thấp tương đối ổn định 3.5 Lấy mẫu xử lý mẫu [10] - Lấy mẫu Lấy mẫu vào bình polyetylen hay thủy tinh bosilicat rửa trước axit nitric HNO3 tráng nước Thêm 20 ml axit clohydric vào 1000 ml mẫu nước - Xử lý mẫu Lấy 50ml mẫu cho vào bình cầu đáy tròn Thêm 5ml H2SO4 5ml H2O2 vào bình cầu , thêm vài hạt đá bọt nối bình vào máy, đun sơi thu phần hứng vào bình hứng Tiếp tục đun đến khói axit sunfuric xuất hiện, đổ phần hứng vào vào bình cầu tròn thêm 20ml axit clohydric 4ml dung dịch KI – axit ascobic dun nhẹ tới 50oC vòng 15 phút Để nguội dung dịch chuyển vào bình định mức 100,00ml định mức 30 3.6 Tìm hiểu khảo sát khoảng tuyến tính xây dựng đường chuẩn phép đo 3.6.1 Tìm hiểu khảo sát khoảng tuyến tính Trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, việc định lượng nguyên tố dựa vào phương trình bản: Aλ = K Cb (1) Trong đó: K : Hằng số thực nghiệm, Aλ: Cường độ vạch phổ hấp thụ, C: Nồng độ nguyên tố mẫu đo phổ, b: Hằng số chất, < b ≤ Trong mối quan hệ này, Aλ phụ thuộc tuyến tính vào C b = Khi đó, ta viết: Aλ = K C (2) Nghĩa khoảng nồng độ C định nhỏ mối quan hệ A C tuyến tính Khoảng nồng độ C nguyên tố ứng với phương trình gọi khoảng xác định (hay khoảng tuyến tính) ngun tố Khoảng tuyến tính nguyên tố, vạch phổ khác Vạch phổ có độ hấp thụ nhạy có khoảng tuyến tính hẹp kéo phía nồng độ nhỏ Khảo sát phụ thuộc độ hấp thụ vào nồng độ chất phân tích vùng nồng độ khác để xác định khoảng tuyến tính Từ dung dịch chuẩn gốc As 1000 mg/L pha dung dịch chuẩn làm việc có nồng độ 0; 0,5; 1; 2; 5; 10; 15; 20; 25; 30 ppb HCl 10 % điều kiện chạy máy Tiến hành đo các bình dung dịch dãy thu kết Bảng 9: Khảo sát khoảng tuyến tính STT As[ppb] 0,5 Abs A1 A2 A3 A4 A5 Từ ta xây dựng đồ thị A – C 31 10 A6 15 A7 20 A8 25 A9 10 30 A10 Hình 7: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính đường chuẩn Tham khảo theo tài liệu [14] dựa vào kết khảo sát đồ thị ta thấy khoảng tuyến tính phép đo As nằm khoảng 0,5 – 20 ppb Kết định lượng cho độ xác cao nồng độ As nằm khoảng tuyến tính Do đó, q trình xử lí mẫu, phải đưa nồng độ kim loại cần phân tích vào khoảng tuyến tính chúng Nếu hàm lượng chất phân tích nằm ngồi khoảng tuyến tính ta phải pha lỗng hay làm giàu chất phân tích theo phương pháp thích hợp lớn để đưa chúng khoảng tuyến tính 3.6.2 Xây dựng đường chuẩn Chuẩn bị dãy dung dịch As 3+ tiêu chuẩn có nồng độ thay đổi từ 0,5 - 20 ppb, tiến hành hóa đo phổ điều kiện tương tự trên, kết Abs thu vẽ đồ thị chuẩn Abs - C Theo tài liệu [14] khảo sát ta có đường chuẩn: 32 0 33 Abs Hình 8: Đ ường chuẩn As theo phương pháp HVG-AAS 20 qui của5đường chuẩn 10 có 15 Phương trình hồi dạng: C (mg/ml) Abs =(0,0081±0,0058) + (0,0254±0,0007)C Trong đó: Abs cường độ hấp thụ đo đo phổ (Abs) C nồng độ As (ppm) 25 3.7 Giới hạn phát (LOD) giới hạn định lượng (LOQ) - Giới hạn phát (LOD): Là nồng độ thấp chất phân tích mà hệ thống phân tích cho tín hiệu phân tích khác có nghĩa với tín hiệu mẫu trắng hay tín hiệu - Giới hạn định lượng (LOQ): nồng độ thấp chất phân tích mà hệ thống phân tích định lượng với tín hiệu phân tích khác có ý nghĩa định lượng với tín hiệu mẫu trắng hay tín hiệu Có nhiều cách để xác định LOD nhiên phổ biến cách xác định LOD theo “quy tắc 3δ”: Trong đó: Sy: độ lệch chuẩn phương trình hồi qui b: hệ số hồi qui Theo tài liệu [14] điều kiện thực nghiệm chọn, tiến hành khảo sát giới hạn phát As Kết thu được: LOD = 0,2 ppb LOQ = 0,68 ppb 3.8 Đánh giá độ thu hồi phép đo Độ thu hồi tính theo cơng thức:R%= R: hiệu suất thu hồi : nồng độ tiêu chuẩn thêm vào mẫu xác định theo thực nghiệm µ: giá trị thực chất tiêu chuẩn thêm vào mẫu 34 Theo tài liệu [14] phương pháp có hiệu suất thu hồi cao, hiệu suất thu hồi từ 97 % đến 99 %, nên thỏa mãn yêu cầu hiệu suất phân tích lượng vết Bảng 10: Tổng kết tìm hiểu khảo sát điều kiện đo HVG-AAS Nguyên tố As Các yếu tố Vạch phổ hấp thụ ( nm) Khe đo (nm) Cường độ dòng đèn (mA) Chiều cao bunner (mm) Lưu lượng khí C2H2 (L/ phút) Nồng độ NaBH4 (%) Tốc độ dẫn thuốc thử NaBH4 HCl Tốc độ dẫn mẫu (ml/phút) Giới hạn phát LOD (ppb) Giới hạn định lượng LOQ (ppb) Khoảng tuyến tính (ppb) 193,7 0,5 10 4,3 -4,5 0,5 0,2 0,68 0,5- 20 KẾT LUẬN Qua trình tìm hiểu đề tài "Xác định hàm lượng Asen nước phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử hóa sử dụng kĩ thuật hidrua hóa", chúng em tìm hiểu kết sau: Tìm hiểu đặc điểm phân tích As số phương pháp phân tích thơng thường Tìm hiểu điều kiện thực nghiệm đo phổ phù hợp cho việc xác định hàm lượng Asen nước phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử hóa sử dụng kĩ thuật hidrua hóa Tìm hiểu cách khảo sát yếu tố ảnh hưởng chọn phù hợp cho phép đo phổ hấp thụ nguyên tử As Tìm hiểu cách xác định khoảng tuyến tính As 35 Ngồi ra, chúng em tìm hiểu chọn điều kiện phù hợp để xử lí mẫu phục vụ cho phép đo HVG -AAS Như vậy, chúng em nhận thấy, phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử kĩ thuật hidrua hóa phương pháp phù hợp để phân tích lượng vết Asen đối tượng y, sinh học có nhiều ưu điểm, mà bật độ nhạy độ chọn lọc cao,chính xác cao, tốn thời gian tốn mẫu TÀI LIỆU THAM KHẢO Trung tâm xử lý nước LAVIO Việt Nam, theo QCVN01: 2009/BYT Cơ quan TW hội khuyến học VN Ảnh hưởng As người Tổng cục quản lý tài nguyên nước ( 2015), Tài nguyên nước, Bộ tài nguyên môi trường , NXB KH& KT Hà Nội Vũ Đăng Độ (1999), hóa học nhiễm mơi trường, NXBGD, Hà Nội Hồng Nhâm ( 2000) hóa học vơ tập 2,3 ,NXB Giáo Dục Đại Học Khoa Học Tự Nhiên (2000), Hội thảo quốc tế - ô nhiễm Asen: trạng tác động đến sức khhỏe người giải pháp phòng ngừa Từ điển bách khoa dược học (1999) NXB từ điểm bách khoa Cotton F Wikinson G (1984) Cơ sở lý thuyết hóa vơ tập Người dịch Lê Mậu Quyền, Lê Chí Kiên, NXB Đại Học trung học chuyên nghiệp Bùi Thế Cường (2007): nghiên cứu, xác định hàm lượng số cation kim loại nước thải nước sinh hoạt phương pháp von ampe hòa tan Luận văn thạc sĩ khoa học hóa học – Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội 36 10 Tiêu chuẩn Việt Nam (2000): xác định Asen tổng – phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử TCVN 6626:2000 – Hà Nội 11 G Muller (1968) Praktikum der quantitativen chemischen Analyse ( Đức) 12 Tiêu chuẩn Việt Nam (1996): Về chất lượng nước – xác định Asen tổng – phương pháp quang phổ dùng bạc dietydithiocacbamat TCVN 6182-1996 13 Phạm Luận (1998), Cơ sở lý thuyết phương pháp phân tích phổ phát xạ hấp thụ nguyên tử phần II, Đại học Khoa học Tự nhiên- Đại học Quốc gia Hà Nội 14 Cao Văn Đông (2013), “ Xác định hàm lượng Asen thực phẩm phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hidrua hóa (HVGAAS) xác nhận lại ICP-MS “, luận văn thạc sĩ khoa học hóa học – Trường Đại Học Sư Phạm Thái Nguyên 15 Lê Như Thanh (2004), sử dụng phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao quang phổ hấp thụ nguyên tư để xác định dạng tồn Asen nước ngầm Tạp chí phân tích hóa lý sinh học, số (tr 3-8) 16 Trịnh Xuân Giản(2009): Nghiên cứu xác định đồng thời hàm lượng vết As(III) Hg(II) phương pháp von-ampe hòa tan sử dụng điện cực màng màng Tạp chí phân tích hóa lý sinh học, tập 14, số 37 ... nhiều phương pháp xác định Asen tìm sử dụng phân tích định lượng Asen loại mẫu vật Tùy theo hàm lượng Asen có mẫu mà người ta sử dụng phương pháp định lượng thích hợp Các phương pháp định lượng Asen. .. Asen kết hợp với thiết vị tạo khí Hidrua Vì chúng em chọn phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử để xác định Asen nước CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ASEN TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN... Thường Asen có hàm lượng nhỏ nên để định lượng người ta sử dụng phương pháp trắc quang đo màu, phương pháp phổ hấp thụ ngun tử, phương pháp điện hóa hòa tan… 2.1 Phương pháp khối lượng [11] 2.1.1 Phương