Xác định hàm lượng vết selen và asen trong ốc ở hồ tây (hà nội) bằng phương pháp von ampe hòa tan luận văn ths hoá học

MỤC LỤC Tran g MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN………………………………………… I.1 GIỚI THIỆU VỀ SELEN VÀ ASEN……………………………… I.1.1 Tính chất vật lí Selen Asen…………………………… I.1.2 Tính chất hố học Selen Asen………………………… I.1.3 Tính chất sinh hoá Selen Asen I.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ASEN VÀ SELEN I.2.1 Các phương pháp quang phổ………………………………… I.2.1.1 Phương pháp hấp thụ nguyên tử (AAS) ……………… 10 I.2.1.2 Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES)…… 11 I.2.2 Phương pháp điện hóa ………………………………………… 11 I.2.2.1 Phương pháp cực phổ………………………………… 11 I.2.2.2 Phương pháp von – ampe hoà tan……………………… 13 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 18 II.1 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HOÁ CHẤT……………………… 18 II.1.1 Thiết bị dụng cụ……………………………………… 18 II.1.2 Hoá chất……………………………………………………… 19 II.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU………………………………… 19 II.2.1 Cơ sở phương pháp nghiên cứu………………………… 19 II.2.2 Phương pháp nghiên cứu 20 II.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 20 II.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 20 II.4.1 Cơ sở xây dựng quy trình phân tích theo phương pháp Von –Ampe hồ tan 20 II.4.2 Khảo sát tìm điều kiện tối ưu 21 II.4.3 Xây dựng đường chuẩn, đánh giá đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng theo đường chuẩn 22 II.4.4 Áp dụng vào phân tích mẫu thực tế 22 II.5 CHUẨN BỊ MẪU PHÂN TÍCH………………………………… 22 II.5.1 Lấy mẫu bảo quản mẫu …………………………………… 22 II.5.2 Xử lí mẫu trước phân tích 23 25 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN III.1 KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU……………………………… 25 III.1.1 Khảo sát ảnh hưởng mơi trường phân tích……………… 25 III.1.2 Khảo sát điều kiện kỹ thuật đo tối ưu 37 III.1.3 Khảo sát ảnh hưởng số nguyên tố ion 49 III.2 ĐÁNH GIÁ ĐỘ LẶP LẠI, GIỚI HẠN PHÁT HIỆN (LOD) VÀ GIỚI HẠN ĐỊNH LƯỢNG (LOQ)…………………………………… 59 III.2.1 Đánh giá độ lặp lại………………………………………… 59 III.2.2 Giới hạn phát (LOD)…………………………………… 61 III.2.3 Giới hạn định lượng (LOQ)………………………………… 62 III.3 ĐƯỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG SELEN VÀ ASEN………………………………………………………………… 62 III.3.1 Kết xây dựng đường chuẩn…………………………… 62 III.3.2 Đánh giá độ xác đường chuẩn…………………… 67 III.4 PHƯƠNG PHÁP THÊM CHUẨN XÁC ĐỊNH SELEN……… 68 III.4.1 Cơ sở phương pháp thêm chuẩn………………………… 68 III.4.2 Ứng dụng phương pháp thêm chuẩn xác định hàm lượng Selen Asen số mẫu ốc Hồ Tây ( Hà Nội)…………… III.4.2.1 Quy trình phân tích mẫu 69 69 III.4.2.2 Kết phân tích mẫu 70 III.4.3 Kết đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) mẫu ốc .78 III.4.4 Kết phân tích đối chứng , xác định As(III) Se(IV) mẫu 79 KẾT LUẬN…………………………………………………………… 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………… 83 DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH I DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1: Khoảng làm việc số loại vật liệu …………… 15 Bảng 3.1: Các thông số đo chọn điện li ………………………………………… 25 Bảng 3.2: Kết đo khảo sát chọn điện li tối ưu Se(IV)………………… 26 Bảng 3.3: Kết đo khảo sát chọn điện li tối ưu As(III) ………………… 26 Bảng 3.4: Các thông số đo khảo sát nồng độ Cu(II) tối ưu 28 Bảng 3.5: Kết qủa đo khảo sát nồng độ ion Cu(II) tối ưu 28 Bảng 3.6: Kết qủa đo khảo sát nồng độ ion Cu(II) tối ưu 29 Bảng 3.7: Kết qủa đo khảo sát nồng độ KI tối ưu 30 Bảng 3.8: Kết khảo sát thời gian chiếu UV 31 Bảng 3.9: Các thông số đo khảo sát pH tối ưu 32 Bảng 3.10: Kết qủa đo khảo sát pH tối ưu …………………………………………… 32 Bảng 3.11: Kết qủa đo khảo sát pH tối ưu As(III) 33 Bảng 3.12: Kết qủa đo khảo sát chọn điện phân tối ưu Se(IV)………………… 35 Bảng 3.13: Kết qủa đo khảo sát chọn điện phân tối ưu As(III)………………… 35 Bảng 3.14: Kết qủa đo khảo sát chọn thời gian điện phân tối ưu Se(IV)…………… 36 Bảng 3.15: Kết qủa đo khảo sát chọn thời gian điện phân tối ưu As(III) 36 Bảng 3.16: Các thông số đo chọn tốc độ quét 38 Bảng 3.17: Kết qủa đo khảo sát chọn tốc độ quét tối ưu Se(IV) 38 Bảng 3.18: Kết qủa đo khảo sát chọn tốc độ quét tối ưu As(III) 39 Bảng 3.19: Kết qủa khảo sát áp suất điều tiết giọt thủy ngân Se(IV) ……………… 40 Bảng 3.20: Kết qủa khảo sát áp suất điều tiết giọt thủy ngân As(III)……………… 40 Bảng 3.21: Các thông số đo chọn thơi gian cân 42 Bảng 3.22: Kết qủa đo khảo sát chọn thời gian cân tối ưu Se(IV) 43 Bảng 3.23: Kết qủa đo khảo sát chọn thời gian cân tối ưu As(III) 43 Bảng 3.24: Kết qủa đo khảo sát chọn thời gian cân tối ưu Se(IV) 44 Bảng 3.25: Kết qủa đo khảo sát chọn tốc độ khuấy dung dịch As(III) 45 Bảng 3.26: Kết qủa đo khảo sát chọn biên độ xung Se(IV) 46 Bảng 3.27: Kết qủa đo khảo sát chọn biên độ xung As(III) 46 Bảng 3.28: Kết qủa đo khảo sát chọn thời gian đặt xung Se(IV) 47 Bảng 3.29: Kết qủa đo khảo sát chọn thời gian đặt xung As(III) 48 Bảng 3.30: Kết qủa đo khảo sát chọn thời gian đuổi oxi Se(IV) 49 Bảng 3.31: Kết qủa đo khảo sát chọn thời gian đuổi oxi As(III) 50 Bảng 3.32: Kết qủa đo khảo sát ảnh hưởng Pb(II) với Se(IV) 51 Bảng 3.33: Kết qủa đo khảo sát ảnh hưởng Pb(II) với As(III) 52 Bảng 3.34: Kết qủa đo khảo sát ảnh hưởng Cd(II) với Se(IV) 53 Bảng 3.35: Kết qủa đo khảo sát ảnh hưởng Cd(II) với As(III) 54 Bảng 3.36: Kết qủa đo khảo sát ảnh hưởng Mn(II) với Se(IV) 55 Bảng 3.37: Kết qủa đo khảo sát ảnh hưởng Mn(II) với As(III) 55 Bảng 3.38: Kết qủa đo khảo sát ảnh hưởng Fe(III) với Se(IV) 56 Bảng 3.39: Kết qủa đo khảo sát ảnh hưởng Fe(III) với As(III) 57 Bảng 3.40: Kết qủa đo khảo sát ảnh hưởng As(III) với Se(IV) 57 Bảng 3.41: Kết qủa đo khảo sát ảnh hưởng Se(IV) với As(III) 58 Bảng 3.42: Kết đánh giá độ lặp lại phép đo Se(IV)………………………… 60 Bảng 3.43: Kết đánh giá độ lặp lại phép đo As(III)………………………… 61 Bảng 3.44: Điều kiện tối ưu phân tích Selen Asen 62 Bảng 3.45: Kết đo xây dựng đường chuẩn xác định Se(IV)…………………… 63 Bảng 3.46: Kết đo xây dựng đường chuẩn xác định As(III)…………………… 65 Bảng 3.47: Kết đánh giá độ xác đường chuẩn Se(IV)………………… 67 Bảng 3.48: Kết đánh giá độ xác đường chuẩn As(III)……………… 68 Bảng 3.49: Kết thêm chuẩn trung bình mẫu ốc tháng Se(IV)…… 71 Bảng 3.50: Kết thêm chuẩn trung bình mẫu ốc tháng As(III)…… 72 Bảng 3.51: Kết thêm chuẩn trung bình mẫu ốc tháng Se(IV)…… 74 Bảng 3.52: Kết thêm chuẩn trung bình mẫu ốc tháng As(III)…… 75 Bảng 3.53: Kết thêm chuẩn trung bình mẫu ốc tháng Se(IV)…… 77 Bảng 3.54: Kết thêm chuẩn trung bình mẫu ốc tháng As(III)… 77 Bảng 3.55: Kết đo mẫu máy hấp thụ nguyên tử (AAS) 79 Bảng 3.56: Hàm lượng Selen Asen mẫu đối chứng 79 II DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Các dạng thù hình Selen……………………………………………… Hình 1.2: Hợp chất As2O3…………………………………………………………… Hình 1.3: Selen với sức khoẻ………………………………………………………… Hình 1.4: Các đường thâm nhập As vào thể người……………………… Hình 1.5: Sơ đồ phổ kế hấp thụ nguyên tử…………………………………………… 10 Hình 1.5: Sơ đồ phổ kế hấp thụ nguyên tử…………………………………………… 11 Hình 3.1: Đường DP-CSV khảo sát điện li tối ưu Se(IV) ………………… 26 Hình 3.2: Đường DP-CSV khảo sát điện li tối ưu As(III)……………………… 26 Hình 3.3: Đường DP-CSV khảo sát nồng độ Cu(II) tối ưu với Se(IV) 28 Hình 3.4: Sự phụ thuộc Ip vào nồng độ ion Cu(II) với Se(IV) 28 Hinh3.5: Đường cong DP-CSV Khảo sát nồng độ Cu(II) tối ưu với As(III)………… 29 Hình 3.6: Sự phụ thuộc Ip vào nồng độ ion Cu(II) với As(III) 29 Hình 3.8: Đường cong DP-CSV khảo sát nồng độ KI tối ưu với As(III) 30 Hình 3.9: Sự phụ thuộc Ip vào nồng độ KI với As(III) với As(III)……………… 30 Hình 3.10: Đường DP-CSV khảo sát thời gian chiếu UV 31 Hình 3.11: Đường cong DP-CSV khảo sát pH tối ưu Se(IV)…………………… 33 Hình 3.12: Sự phụ thuộc Ip vào pH dung dịch Se(IV)………………… 33 Hình 3.13: Đường DP-CSV khảo sát pH As(III) 34 Hình 3.14: Sự phụ thuộc Ip vào pH As(III) 34 Hình 3.15: Đường DP-CSV khảo sát chọn điện phân tối ưu Se(IV)………… 35 Hình 3.16: Đường DP-CSV khảo sát điện phân tối ưu As(III) 35 Hình 3.17: Đường cong DP-CSV chọn thời gian điện phân tối ưu Se(IV)……… 36 Hình 3.18: Sự phụ thuộc Ipic vào thời gian điện phân Se(IV)……………… 36 Hình 3.19: Sự phụ thuộc Ip vào thời gian điện phân dung dịch As(III)…… 37 Hình 3.20: Đường DP-CSV khảo sát chọn tốc độ quét tối ưu Se(IV)……… 38 Hình 3.21: Sự phụ thuộc Ipic vào tốc độ quét tối ưu Se(IV)………………… 38 Hình 3.22: Đường DP-CSV khảo sát tốc độ quét tối ưu As(III) 39 Hình 3.23: Sự phụ thuộc Ip vào tốc độ quét As(III)…………………… 39 Hình 3.24: Đường DP-CSV khảo sát áp suất điều tiết giọt thủy ngân Se(IV)……… 40 Hình 3.25:Sự phụ thuộc Ip vào áp suất điều tiết giọt thủy ngân Se(IV)………… 40 Hình 3.26: Đường DP-CSV khảo sát áp suất giọt thủy ngân As(III)…………… 41 Hình 3.27:Sự phụ thuộc Ip vào áp suất giọt thủy ngân ngân As(III)………… 41 Hình 3.28: Đường DP-CSV khảo sát chọn thời gian cân Se(IV)……………… 42 Hình3.29: Đồ thị phụ thuộc Ipic vào thời gian cân Se(IV)…………………… 42 Hình 3.30: Đường DP-CSV khảo sát thời gian cân 43 Hình 3.31: Đường DP-CSV khảo sát chọn tốc độ khuấy dung dịch Se(IV)………… 44 Hình 3.32: Sự phụ thuộc Ipic vào tốc độ khuấy trộn dung dịch Se(IV) 44 Hình 3.33: Đường DP-CSV khảo sát tốc độ khuấy dung dịch As(III) 45 Hình 3.34: Sự phụ thuộc Ip vào tốc độ khuấy dung dịch As(III)………………… 45 Hình3.35 : Đường DP-CSV khảo sát biên độ xung Se(IV) 46 Hình 3.36: Sự phụ thuộc Ipic vào biên độ xung Se(IV) 46 Hình 3.37: Phổ DP-CSV khảo sát biên độ xung As(III) 47 Hình 3.38: Sự phụ thuộc Ip vào biên độ xung As(III) 47 Hình 3.39: Đường DP-CSV khảo sát thời gian đặt xung Se(IV) 48 Hình3.40: Sự phụ thuộc Ipic vào thời gian đặt xung Se(IV)……………………… 48 Hình 3.41: Đường DP-CSV khảo sát thời gian đặt xung As(III) 48 Hình 3.42: Sự phụ thuộc Ip vào thời gian đặt xung As(III) 48 Hình 3.43: Đường DP-CSV khảo sát thời gian đuổi oxi Se(IV) 50 Hình 3.44: Sự phụ thuộc Ipic thời gian đuổi oxi Se(IV) 50 Hình 3.45: Đường DP-CSV khảo sát thời gian đuổi oxi As(III) 51 Hình 3.46: Sự phụ thuộc Ip vào thời gian đuổi oxi As(III) 51 Hình 3.47: Đường DP-CSV khảo sát ảnh hưởng Pb(II) với Se(IV) 52 Hình 3.48: Sự phụ thuộc Ipic vàoPb(II) với Se(IV) 52 Hình 3.49: Đường DP-CSV khảo sát ảnh hưởng Pb(II) với As(III) 52 Hình 3.50: Sự phụ thuộc Ip vàoPb(II) với As(III) 52 Hình 3.51: Đường DP-CSV khảo sát ảnh hưởng Cd(II) với Se(IV)…………… 53 Hình 3.52: Sự phụ thuộc Ipic vào nồng độ Cd(II) với Se(IV) 53 Hình 3.53: Đường DP-CSV khảo sát ảnh hưởng Cd(II) với As(III) 54 Hình 3.54: Sự phụ thuộc Ip vào nồng độ Cd(II) với As(III) 54 Hình 3.55: Đường DP-CSV khảo sát ảnh hưởng Mn(II) với Se(IV) 55 Hình 3.56: Sự phụ thuộc Ipic vào nồng độ Mn(II) với Se(IV) 55 Hình 3.57: Đường DP-CSV khảo sát ảnh hưởng Mn(II) với As(III) 55 Hình 3.58: Đường DP-CSV khảo sát ảnh hưởng Fe(III) với Se(IV)…………… 56 Hình 3.59: Sự phụ thuộc Ipic vào nồng độ Fe(III) với Se(IV)………………… 56 Hình 3.60: Đường DP- CSV khảo sát ảnh hưởng Fe(III) với As(III) 57 Hình 3.61: Sự phụ thuộc Ip vào nồng độ Fe(III) với As(III)…………………… 57 Hình 3.62: Đường DP-CSV khảo sát ảnh hưởng Se(IV)………………………… 58 Hình 3.63: Sự phụ thuộc Ipic vào nồng độ Se(IV) 58 Hình 3.64: Đường DP-CSV khảo sát ảnh hưởng Se(IV) với As(III) 59 Hình 3.65: Sự phụ thuộc Ip vào nồng độ Se(IV) với As(III)…………………… 59 Hình 3.66: Đường DP-CSV đánh giá độ lặp lại Se(IV)………………………… 60 Hình 3.67: Sự phụ thuộc Ipic vào nồng độ Se(IV)…………………………… 63 Hình 3.68: Pic Selen theo nồng độ tăng dần…………………………………… 64 Hình 3.69: Đường chuẩn xác định Selen khoảng ppb ÷ 250 ppb…………… 64 Hình 3.70: Pic asen theo nồng độ tăng dần……………………………………… 66 Hình 3.71: Sự phụ thuộc Ipic vào nồng độ As(III)…………………………… 66 Hình 3.72: Đường DP-CSV thêm chuẩn mẫu ốc tháng Se(IV)…………………… 71 Hình 3.73: Đồ thị thêm chuẩn xác định Se(IV) mẫu ốc tháng (mẫu1)…………… 71 Hình 3.74: Đồ thị thêm chuẩn xác định Se(IV) mẫu ốc thu hồi tháng 1(mẫu2) 71 Hình 3.75: Đường DP-CSV thêm chuẩn mẫu ốc tháng As(III)…………………… 73 Hình 3.76: Đồ thị thêm chuẩn xác định As(III) mẫu ốc (tháng 1)…………… 73 Hình 3.77: Đồ thị thêm chuẩn xác định As(III)trong mẫu ôc thu hồi (tháng 1)……… 73 Hình 3.78: Đường DP-CSV thêm chuẩn mẫu Ốc tháng Se(IV)……………… 74 Hình 3.79: Đồ thị thêm chuẩn xác định Se(IV) mẫu ốc (tháng 3)…………… 75 Hình 3.80: Đường DP-CSV thêm chuẩn mẫu ốc ( tháng 3) As(III)………………… 76 Hình 3.81: Đường DP-CSV thêm chuẩn mẫu ốc ( tháng 3) As(III)………………… 76 Hình 3.82: Đồ thị thêm chuẩn xác định Se(IV) mẫu ốc (tháng 5)…………… 77 Hình 3.83: Đồ thị thêm chuẩn xác định As(III) mẫu ốc (tháng 5)…………… 78 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AE Auxiliary Electrode Điện cực phù trợ RE Reference Electrode Điện cực so sánh WE Working Electrode Điện cực làm việc HMDE MFE ASV CSV DPASV DP DPP Hanging Mercury Drop Electrode Mercury Film Electrode Anodic Stripping Voltammetry Cathodic Stripping Voltammetry Điện cực giọt thủy ngân treo Điện cực màng thủy ngân Von – Ampe hòa tan anot Von – Ampe hòa tan catot Differential Pulse Anodic Von – Ampe hòa tan anot xung Stripping Voltammetry vi phân Differential Pulse Xung vi phân Differential Pulse Phương pháp cực phổ xung vi Polarography phân MỞ ĐẦU Việc xác định hàm lượng selen asen mẫu sinh học mơi trường nói chung lồi nhuyễn thể nói riêng, để theo dõi, cảnh báo nguy gây ô nhiễm, đánh giá chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm, nhằm bảo vệ sức khỏe cộng đồng cần thiết có ý nghĩa thực tiễn Selen nguyên tố hai mặt sống Một mặt, nguyên tố vi dưỡng thiết yếu cho động vật, thực vật người Nó thành phần hợp thành số axit amin bất thường selenocystein selenomethionin Mặt khác, hàm lượng lớn selen lại nguy hiểm đến sức khoẻ, chí tính mạng người Việc sử dụng vượt giới hạn theo khuyến cáo 400 µg/ngày, dẫn tới trường hợp ngộ độc nghiêm trọng selen gây bệnh sơ gan, phù phổi tử vong [15] Asen nguyên tố có độc tính cao, có mặt khắp nơi khơng khí, đất, thức ăn, nước uống Asen xâm nhập vào thể theo đường chủ yếu như: hô hấp, tiếp xúc qua da chủ yếu ăn uống Các hợp chất dễ tan asen hấp thụ qua đường tiêu hoá vào máu tới 90% khỏi máu đến tổ chức nhanh, nửa sau tiếp xúc tìm thấy liên kết asen với protein gan, thận, bàng quang; sau 24 giờ, máu lại 0,1% Asen đào thải chủ yếu qua nước tiểu [12] Asen nguyên tố độc hại có nguồn nước có lồi nhuyễn thể như: ốc, hến, sò, mực, cua, ghẹ… Từ xưa người ta biết uống lượng nhỏ hợp chất (vơ cơ) asen để kích thích ăn uống, tăng cường trao đổi dinh dưỡng trường hợp biếng ăn, thiếu máu, suy nhược (nhất suy nhược sốt rét cơn) [24] Hàm lượng asen xâm nhập vào thể người ngưỡng cho phép người nhiễm số bệnh như: bệnh Bowen, bệnh sừng hoá da, bệnh “ bàn chân đen ” [24] Tình trạng nhiễm độc asen lâu ngày cịn gây ung thư (gan, phổi, bàng quang thận) viêm răng, khớp, gây bệnh tim mạch, cao huyết áp Ảnh hưởng độc hại đáng lo ngại asen tới sức khoẻ khả gây đột biến gen, ung thư, thiếu máu, bệnh tim mạch (cao huyết áp, rối loạn tuần hoàn máu, viêm tắc mạch ngoại vi, bệnh mạch vành, thiếu máu -1- Kết : As(III) với mẫu ốc tháng Cx(ppb) m (µg/g) C’ ( ppb) x 13,56 ± 0.35 14,45 ± 0,38 H% (6,8 ± 0.18) 89% III.4.2.2.2 Mẫu ốc tháng Để tiến hành phương pháp thêm chuẩn phân tích hàm lượng Selen Asen ốc, chúng tơi tiến hành phân tích điều kiện đưa bảng 3.44 a Mâu ốc tháng ( xác định Se) Kết trung bình sau lần đo trình bày 3.51 Bảng 3.51: Kết thêm chuẩn trung bình mẫu ốc tháng Se(IV) Lần thêm Nồng độ chuẩn thêm vào (ppb) Ipic(nA) 10 20 30 40 50 72,45 91,12 110,1 129,3 149,18 169,17 Hình 3.78: Đường DP-CSV thêm chuẩn mẫu Ốc tháng Se(IV) -72- Parameter Value Error -A 71.86429 0.4058 B 1.93423 0.0134 -R SD N P -0.9999 0.56069