Định lượng đồng thời chì và niken trong nước thải bằng phương pháp thêm chuẩn điểm H

Phương pháp thêm chuẩn điểm H (HPSAM). Đây là phương pháp kết hợp giữa phương pháp thêm chuẩn và phép đo phổ đồng thời hai bước sóng. Phương pháp này có ưu điểm là có thể loại trừ được sai số hệ thống gây ra bởi chất nền và chất gây nhiễu và cho phép xác định đồng thời hai hoặc ba cấu tử có phổ xen phủ lên nhau mà không phần phải che hoặc tách riêng chúng. Nồng độ chất phân tích được tính dựa vào cặp bước sóng mà tại đó chất gây nhiễu có thể được loại trừ.

Kỷ yếu Hội nghị sinh viên NCKH ĐỊNH LƯỢNG ĐỒNG THỜI CHÌ VÀ NIKEN TRONG NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP THÊM CHUẨN ĐIỂM H Nguyễn Đào Mỹ Trinh Sinh viên năm 4, Khoa Hóa Học GVHD: ThS Lê Ngọc Tứ Đặt vấn đề Ngày nay, có nhiều phương pháp xác định hàm lượng Pb(II) Ni(II), phương pháp chuẩn độ complexon, phương pháp trắc quang, phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử…Tuy nhiên phương pháp có nhược điểm cần phải che tách riêng hai cấu tử cần phân tích Để khắc phục nhược điểm đó, năm 1988 hai nhà bác học Bosch-Reig Campins-Falco đề phương pháp thêm chuẩn điểm H (HPSAM) Đây phương pháp kết hợp phương pháp thêm chuẩn phép đo phổ đồng thời hai bước sóng Phương pháp có ưu điểm loại trừ sai số hệ thống gây chất chất gây nhiễu cho phép xác định đồng thời hai ba cấu tử có phổ xen phủ lên mà không phần phải che tách riêng chúng A Nồng độ chất phân tích tính dựa rY ,Z  A X (2)  vào cặp bước sóng mà chất gây A X (2)  nhiễu loại trừ Do đó, chúng tơi xây dựng quy trình định AX (1)  H AH( lượng đồng thời Pb(II) Ni(II) CX nước phương pháp thêm chuẩn - điểm H ứng dụng phân tích mẫu nước tự pha mẫu nước thải có chứa Hình Đồ thị phương pháp thêm chuẩn điểm H hỗn hợp cấu tử hai ion Tóm tắt sở lý thuyết [5],[8] 121 Năm học 2008 – 2009 Bằng cách đo tỉ số phổ hai chất chọn cặp bước sóng rY,ZX,X(2)X,X(1) có giá trị lớn ta xác định cặp bước sóng tín hiệu hai cấu tử chọn làm chất gây nhiễu bị loại trừ Có thể xác định điểm H cách giao đường thẳng đo bước sóng X(1) đường thẳng mà xác định cách nhân đồ thị bước sóng X(2) hệ số hiệu chỉnh rY,Z Nồng độ chất phân tích khơng có sai số hệ thống tính từ tọa độ điểm H: C H ( X )  AX0 , X (1)  rY , Z  AX0 , X (2) rY , Z  M X , X (2)  M X , X (1) Thực nghiệm 3.1 Khảo sát điều kiện tối ưu 3.1.1 Khảo sát phổ hấp thụ Đo mật độ quang dung dịch XO 2.10-5M, phức Pb(II)-XO 2.10-5M phức Ni(II)-XO 2.10 -5M pH=5,5 theo bước sóng ta phổ hấp thụ chất biễu diễn hình Ta thấy phổ có bước sóng cực đại max XO 434nm, max Ni_XO 583nm max Pb_XO 579nm Khi chồng phổ lên nhận thấy phổ xen phủ nhau, riêng phức Pb_XO Ni_XO gần xen phủ hồn tồn Do đó, định lượng chì niken thuốc thử XO khơng thể tiến hành theo phương pháp thông thường Để giải vấn đề này, sử dụng phương pháp thêm chuẩn điểm H Cơ sở lý thuyết cụ thể nước 3.1.2 Xác định khoảng thời gian thích hợp để đo mật độ quang Đo mật độ quang dung dịch phức Pb(II)-XO 2.10 -5M phức Ni(II)XO 2.10-5M ứng với bước sóng cực đại theo thứ tự thời gian phút, 10 phút, 15 122 Kỷ yếu Hội nghị sinh viên NCKH phút, 20 phút, 25 phút, 30 phút, 45 phút, 60 phút, 75 phút, 90 phút, 105 phút, 120 phút Kết thu cho thấy khoảng thời gian thích hợp để đo mật độ quang 15-20 phút 3.1.3 Xác định khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer Kết thực nghiệm cho thấy dung dịch phức Pb(II)-XO 2.10 -5M phức Ni(II)-XO 2.10 -5M có khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer từ 4.10-6-50.106 M 3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng ion cản trở Chúng tiến hành khảo sát ảnh hưởng ion ion Fe2+, Fe3+, Ca2+, Mg2+, Cu2+, Cd2+, Zn2+, Mn2+, Al3+ đến hỗn hợp Pb(II)-XO 2.10 -5 M Ni(II)-XO 2.10-5M Một ion xem gây cản trở mật độ quang dung dịch chứa ion sai khác 5% so với dung dịch ban đầu Kết khoảng nồng độ ion gây cản trở trình bày bảng sau: Bảng Giá trị nồng độ bắt đầu gây nhiễu ion Fe2+, Fe3+, Ca2+, Mg 2+, Cu2+, Cd2+, Zn2+, Mn2+, Al3+ đến hỗn hợp Pb(II)-XO 2.10-5 M Ni(II)XO 2.10-5M Ion Fe2+ Fe3+ Ca 2+ Mg 2+ Cu2+ Cd2+ Zn2+ Mn2+ Al3+ C.106(M) 20 40 r.lớn 50 10 10 3.1.5 Xác định cặp bước sóng tối ưu Lập tỉ số phổ phức Pb_XO phổ XO để tìm cặp bước sóng Ni(1) Ni(2); lập tỉ số phổ phức Ni_XO phổ XO để tìm cặp bước sóng Pb(1) Pb(2) theo trình bày phần tóm tắt sở lý thuyết 123 Năm học 2008 – 2009 Từ đó, xác định cặp bước sóng tối ưu định lượng niken 580nm 587nm; cặp bước sóng để định lượng chì 585nm 595nm 3.2 Định lượng đồng thời Ni(II) Pb(II) mẫu nước tự pha Dùng dãy chuẩn gồm 36 dung dịch để tiến hành phân tích, dung dịch gồm số (thay cho nồng độ Niken) kí tự (thay cho nồng độ chì) CNi.106 (M) CPb.10 (M) 10 15 20 25 1A 2A 3A 4A 5A 6A 1B 2B 3B 4B 5B 6B 10 1C 2C 3C 4C 5C 6C 15 1D 2D 3D 4D 5D 6D 20 1E 2E 3E 4E 5E 6E 25 1F 2F 3F 4F 5F 6F Đo mật độ quang dãy dung dịch bước sóng nghiên cứu Kết phân tích trình bày bảng đây: Bảng Kết xử lí thống kê mẫu giả Dung dịch H1 124 Niken Độ lệch chuẩn S Hệ số phân tán CV (%) Độ (%) 0,0225 1,129 99,61 Kỷ yếu Hội nghị sinh viên NCKH H2 H3 H4 Chì 0,0052 0,261 99,77 Niken 0.0275 0,788 99,77 Chì 0,0090 0,224 100,42 Niken 0,0117 0,312 100,10 Chì 0,0001 0,003 100,36 Niken 0,0407 1,015 100,29 Chì 0,0106 0,264 100,47 Bảng Kết phân tích hỗn hợp H1, H2, H3 H4 Clt.105 (M) Ctn.10 (M) Niken 2,000 1,992  0,158 Chì 2,000 1,995  0,036 Niken 3,500 3,492  0,193 Chì 4,000 4,017  0,063 Niken 3,750 3,754  0,082 Chì 4,000 4,014  0,001 Niken 4,000 4,011  0,285 Chì 4,000 4,019  0,074 Dung dịch H1 H2 H3 H4 Dựa vào kết phân tích, ta nhận thấy kết có độ xác độ lặp lại cao Do áp dụng để định lượng chì niken mẫu nước thải 3.3 Định lượng đồng thời Ni(II) Pb(II) mẫu nước thải 3.3.1 Lấy mẫu bảo quản mẫu Dựa sở kết nghiên cứu trên, chúng tơi tiến hành định lượng chì niken mẫu nước thải: nước từ hồ mạ bô xe Cơ sở sản xuất bô xe Đại Tân – Bình Chánh- Tp HCM Các mẫu nước suốt bảo quản bình nhựa PET 125 Năm học 2008 – 2009 3.3.2 Tiến hành phân tích Tiến hành tương tự, ta kết phân tích mẫu nước thải sau: Bảng Kết lần phân tích hỗn hợp mẫu nước thải Lần Phương trình A-C R2 y = -1E-05 x2 + 0,0084x + 0,1642 R2 = y = 4E-06 x2 + 0,0119x + 0,2430 R2= 0,9999 2 y = -1E-05 x + 0,0084x + 0,1635 y = -4E-07 x + 0,0121x + 0,2427 y = -1E-05 x + 0,0084x + 0,1633 y = -2E-06 x + 0,0121x + 0,2422 CNi(II).10 5(M) 9,557 R = 0,9999 10,141 9,517 R = 0,9999 R = 0,9998 10,023 9,505 R = 0,9999 Nồng độ trung bình CPb(II).105(M) 10,126 9,526 10,097 Bảng Kết xử lí thống kê mẫu nước thật Ctn.105 (M) Dung Độ lệch Hệ số phân tán Ctn (mg/l) dịch chuẩn S CV (%) Niken 0,0272 0,286 9,526  0,156 5,591 0,092 Chì 0,0642 0,636 10,097  0,368 20,9210,762 Kết cho thấy, nước thải hàm lượng ion chì niken cao nhiều so với TCVN (Theo TCVN, hàm lượng chì cho phép nước thải 0,1 mg/l, niken 0,2mg/l) Kết luận Các điều kiện để tối ưu hóa quy trình định lượng Chì Niken Phương pháp thêm chuẩn điểm H sau: Quy trình thực pH 5,5; sau pha dung dịch khoảng 15-20 phút tiến hành đo mật độ quang hai cặp bước sóng thích hợp; cặp nước sóng thích hợp để định lượng Niken 580nm 587nm, cặp nước sóng thích hợp để định lượng Chì 585nm 595nm Khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer hai phức 4.10 -6 M-50.10-6 M 126 Kỷ yếu Hội nghị sinh viên NCKH Qua khảo sát ảnh hưởng ion Ca2+, Mg2+, Al3+, Zn2+, Cd2+, Mn 2+, Cu2+, Fe2+, Fe3+, nhận thấy ion Zn2+ gây ảnh hưởng nhiều nhất, với nồng độ khoảng 3/10 nồng độ chì niken gây sai số 5% Áp dụng thêm chuẩn điểm H hỗn hợp cấu tử để định lượng đồng thời Pb(II) Ni(II) mẫu giả sau xử lý kết phân tích cho thấy kết có độ xác độ lặp lại cao Áp dụng phương pháp thêm chuẩn điểm H để định lượng đồng thời Pb(II) Ni(II) mẫu nước thải, kết cho thấy dù qua xử lý hàm lượng ion Pb(II) ion Ni(II) nước thải sở cao nhiều so với TCVN 127 Năm học 2008 – 2009 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Cù Thành Long (2003), Phương pháp thống kê thực nghiệm hóa học, Giáo trình ĐH Khoa học Tự Nhiên TP.HCM [2] Trần Tứ Hiếu (2000), Hóa học phân tích, NXB ĐHQG Hà Nội [3] Lữ Huyền Trân (2006), Nghiên cứu tạo phức vòng Ni(II) với Xylenol da cam phương pháp trắc quang, Khóa luận Tốt nghiệp ĐHKHTN [4] Bùi Thị Minh Dương (2007), Nghiên cứu tạo phức vòng Pb(II) với Xylenol da cam phương pháp trắc quang, Khóa luận Tốt nghiệp ĐHSP TP.HCM [5] Lê Thị Phượng (2005), Xác định đồng thời hàm lượng Ca(II) Mg(III) nước phương pháp thêm chuẩn điểm H, Khóa luận Tốt nghiệp ĐHSP TP.HCM [6] Ju Lurie (1975), Handbook of alnalytical chemmistry, Mir, Moscow, English translation [7] J.A.Dean (1999), Lange ‘s Handbook of Chemistry, McGrow-Hill [8] M Hasani et al./Talanta 68 (2006), 1528-1535, H-point standard addition method for simultaneous determination of Fe(II), Co(II) and Cu(II) in micellar media with simultaneous addition of three analytes 128 ... ưu h? ?a quy trình định lượng Chì Niken Phương pháp thêm chuẩn điểm H sau: Quy trình thực pH 5,5; sau pha dung dịch khoảng 15-20 phút tiến h? ?nh đo mật độ quang hai cặp bước sóng thích h? ??p; cặp nước. .. dụng thêm chuẩn điểm H hỗn h? ??p cấu tử để định lượng đồng thời Pb(II) Ni(II) mẫu giả sau xử lý kết phân tích cho thấy kết có độ xác độ lặp lại cao Áp dụng phương pháp thêm chuẩn điểm H để định lượng. .. 579nm Khi chồng phổ lên nhận thấy phổ xen phủ nhau, riêng phức Pb_XO Ni_XO gần xen phủ h? ??n tồn Do đó, định lượng chì niken thuốc thử XO khơng thể tiến h? ?nh theo phương pháp thông thường Để giải