Nghiên cứu phương pháp bán định lượng và định lượng clorua trong nước rửa nguyên liệu bari cromat dùng cho chế tạo thuốc hỏa thuật

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - HOÀNG MINH HẢI NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP BÁN ĐỊNH LƯỢNG VÀ ĐỊNH LƯỢNG CLORUA TRONG NƯỚC RỬA NGUYÊN LIỆU BARI-CROMAT DÙNG CHO CHẾ TẠO THUỐC HỎA THUẬT LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - HOÀNG MINH HẢI NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP BÁN ĐỊNH LƯỢNG VÀ ĐỊNH LƯỢNG CLORUA TRONG NƯỚC RỬA NGUYÊN LIỆU BARI-CROMAT DÙNG CHO CHẾ TẠO THUỐC HỎA THUẬT Chun ngành: Hóa Phân tích Mã số: 60 44 29 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHẠM THỊ NGỌC MAI Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN Luận văn thực Khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội Nhà máy Z121 – Tổng cục Cơng nghiệp Quốc phịng – Bộ Quốc phịng Tơi xin chân thành cảm ơn TS Phạm Thị Ngọc Mai giao đề tài tận tình giúp đỡ hướng dẫn tơi hồn thành đề tài nghiên cứu luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy mơn Hố Phân Tích, Khoa Hố Học, Trường ĐHKHTN - ĐH Quốc gia Hà Nội tạo điều kiện tốt cho q trình học tập nghiên cứu Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn đến phịng thí nghiệm Hố phân tích, Bộ mơn Hố phân tích, Khoa Hố Học, Trường ĐHKHTN - ĐH Quốc gia Hà Nội Nhà máy Z121 cho phép triển khai tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình thực luận văn./ Hà Nội, Ngày 01 tháng 12 năm 2014 Tác giả luận văn Hoàng Minh Hải MỤC LỤC Trang BẢNG KÝ HIỆU CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Vai trò đặc tính phân tích clorua 1.1.1 Sự tồn clorua tự nhiên vai trò sống 1.1.2 Đặc tính phân tích clorua 1.2 Thuốc hỏa thuật nguyên liệu Bari-cromat 1.2.1 Giới thiệu chung 1.2.2 Sự ảnh hưởng clorua nguyên liệu Bari cromat đến tính thuốc hỏa thuật 10 1.3 Các phương pháp định lượng xác định hàm lượng clorua 11 1.3.1 Phương pháp chuẩn độ 11 1.3.2 Phương pháp phân tích điện hóa 13 1.3.3 Phương pháp đo quang 14 1.3.4 Phương pháp sắc ký 17 1.4 Phương pháp bán định lượng xác định clorua 19 1.4.1 Phương pháp chuẩn độ sử dụng test kit 19 1.4.2 Phương pháp đo độ dẫn điện 20 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 21 2.1 Mục tiêu, nội dung đối tượng nghiên cứu 21 2.1.1 Mục tiêu nội dung nghiên cứu 21 2.1.2 Đối tượng nghiên cứu 22 2.2 Hoá chất, thiết bị dụng cụ sử dụng nghiên cứu 23 2.2.1 Hóa chất 23 2.2.2 Thiết bị dụng cụ 24 2.3 Phương pháp nghiên cứu 24 2.3.1 Phân tích định lượng clorua phương pháp đo quang môi trường mixen (SDS) 24 2.3.2 Phân tích bán định lượng clorua 26 2.3.3 Lấy mẫu phân tích 26 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27 3.1 Xây dựng phương pháp phân tích bán định lượng xác định clorua 27 3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến độ dẫn điện dung dịch .27 3.1.2 Xây dựng mối quan hệ độ dẫn điện, nhiệt độ nồng độ clorua 28 3.1.3 Loại trừ ảnh hưởng ion khác 33 3.1.4 Kết phân tích hàm lượng clorua mẫu thực 37 3.2 Phương pháp định lượng xác định clorua 41 3.2.1 Khảo sát điều kiện tối ưu xác định định lượng clorua 41 3.2.2 Đánh giá phương pháp phân tích định lượng xác định clorua 50 3.2.3 Kết phân tích định lượng clorua mẫu thực 56 KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 BẢNG KÝ HIỆU CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Ký hiệu viết tắt CHĐBM CTAB CV D.I DPC EC HLB IC ISE 10 LOD 11 LOQ 12 SD 13 SDS 14 TWEEN 80 15 UV-VIS DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Kết đo độ dẫn điện độ khác o Bảng 3.2 Độ dẫn điện dung dịch clorua nhiệt độ 10 C o Bảng 3.3 Độ dẫn điện dung dịch clorua nhiệt độ 15 C o Bảng 3.4 Độ dẫn điện dung dịch clorua nhiệt độ 20 C o Bảng 3.5 Độ dẫn điện dung dịch clorua nhiệt độ 25 C o Bảng 3.6 Độ dẫn điện dung dịch clorua nhiệt độ 30 C Bảng 3.7 Bảng đánh giá so sánh giá trị b Bảng 3.8 Bảng so sánh độ dẫn Bảng 3.9 Bảng so sánh độ dẫn Bảng 3.10 Bảng so sánh độ dẫn điện nồng độ clorua 11,67 mg/l Bảng 3.11 Bảng so sánh độ dẫn điện nồng độ clorua 5,85 mg/l Bảng 3.12 Bảng so sánh độ dẫn điện nồng độ clorua 2,53 mg/l Bảng 3.13 Bảng 3.14 Bảng 3.15 Kết đo nồng độ clorua mẫu nước rửa nguyên liệu o BaCrO4 theo phương pháp đo độ dẫn điện dung dịch nhiệt độ 25 C 38 Bảng 3.16 Kết đo nồng độ clorua mẫu nước rửa nguyên liệu BaCrO4 theo phương pháp điện sử dụng điện cực chọn lọc clorua 39 Bảng 3.17 Kết đánh giá phương pháp xác định clorua 40 Bảng 3.18 Ảnh hưởng c Bảng 3.19 Ả Bảng 3.20 Ảnh hưởng c Bảng 3.21 Kết khảo Bảng 3.22 Kết khảo Bảng 3.23 K định nồng độ clorua Bảng 3.24 Kết xây Bảng 3.25 Kết tính Bảng 3.26 Kết đo đ Bảng 3.27 Kết tính tốn sai số phép xác định clorua Bảng 3.28 Kết tính toán độ lặp lại phép xác định clorua Bảng 3.29 Kết phân liệu BaCrO4 theo phương pháp đo quang Bảng 3.30 Kết phân liệu BaCrO4 theo phương pháp điện dùng điện cực chọn lọc ion Bảng 3.31 Kết đánh giá phương pháp xác định clorua DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Phương pháp Mohr ……………………………………… …… Hình 1.2 Phương pháp Volhard ……………………………………… … Hình 1.3 Sơ đồ phương pháp xác định clorua cách đo điện dịng chảy liên tục ……………………………………………………… ……… Hình 1.4 Cấu tạo mixen ……………………………………………… Hình 1.5 Sơ đồ phương pháp sắc ký ion Hình 2.1 Sơ đồ tiến trình cơng nghệ chế tạo Bari cromat Hình 2.2 Sơ đồ phương pháp đo quang ………………………………… Hình 3.1 Biểu đồ quan hệ độ dẫn điện dung dịch clorua nhiệt độ nồng độ khác Hình 3.2 Đồ thị phương trình hồi quy nhiệt độ Hình 3.3 Đồ thị quan hệ tương quan độ dẫn điện nồng độ Hình 3.4 Phổ hấp thụ phức thủy ngân (II) – DPC Hình 3.5 Ảnh hưởng pH đến độ hấp thụ quang phức thuỷ ngân (II) – diphenylcarbazone Hình 3.6 Ảnh hưởng nồng độ SDS đến độ hấp thụ quang phức thuỷ ngân (II) – diphenylcarbazone Hình 3.7 Ảnh hưởng nồng độ thuốc thử DPC đến độ hấp thụ quang phức thuỷ ngân (II) – diphenylcarbazone Hình 3.8 Đồ thị khảo sát độ bền phức thuỷ ngân (II) – diphenylcarbazone theo thời gian Hình 3.9 Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính xác định hàm lượng clorua Hình 3.10 Đồ thị đường chuẩn xác định hàm lượng clorua 51 Hình 3.11 Đồ thi so sánh nồng độ clorua mẫu nước rửa phân tích với tiêu chuẩn phân tích mg/l 58 MỞ ĐẦU Bari cromat thành phần quan trọng dùng để chế tạo loại thuốc hỏa thuật, đặc biệt loại thuốc cháy chậm sử dụng cho chế tạo loại kíp nổ vi sai Nhà máy Z121 – Tổng cục Công nghiệp Quốc phịng Bari cromat đóng vai trị chất oxy hóa dùng để điều chỉnh tốc độ cháy hỗn hợp thuốc hỏa thuật.Bari cromat điều chế từ Bari clorua nên có chứa hàm lượng clorua, hàm lượng clorua vượt quy định có ảnh hưởng lớn đến chất lượng thuốc hoả thuật, cloruađược loại bỏ dầnbằng phương pháp rửa việc xác định xác hàm lượng clorua có nguyên liệu Bari cromat yêu cầu quan trọng.Việc xác định hàm lượng clorua Nhà máy Z121 thực phương pháp dùng AgNO3 xác định gián tiếp hàm lượng clorua có nước rửa nguyên liệu Bari-cromat, phương pháp đơn giản khơng xác định xác hàm lượng clorua theo yêu cầu tiêu chuẩn nguyên vật liệu Các phương pháp xác định clorua nghiên cứu phát triển qua nhiều năm nhằm cải thiện độ nhạy tính chọn lọc Các phương pháp GayLussac (1832), Levol (1853), Mohr (1856) Volhard (1874) nghiên cứu phát triển sử dụng Các phương pháp đại sử dụng để xác định hàm lượng clorua bao gồm phương pháp chuẩn độ, phương pháp đo quang phổ phương pháp điện sử dụng điện cực chọn lọc clorua, phương pháp sắc ký v.v Để tạo điều kiện thuận lợi cho trình phân tích, nhà khoa học đưa hướng tiến hành phương pháp đo quang mơi trường mixen để tránh q trình chiết dung môi hữu cơ, đồng thời làm tăng độ nhạy Độ hấp thụ quang ( A) 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 0,0 Nồng độ clorua, mg/l Hình 3.10 Đồ thị đường chuẩn xác định hàm lượng clorua Phương trình hồi quy có dạng sau: y Trong đó: = (-0,00125±0,00152) + (0,09417±0,00151)x x: nồng độ Cl , mg/l - Để kiểm tra xem phương pháp có mắc sai số hệ thống không, tiến hành kiểm tra sai khác a = -0,00125với giá trị a = để xem khác có ý nghĩa thống kê hay khơng Nếu coi a = y = b’x với b’ = ∑bi/N Bảng 3.25 Kết tính tốn giá trị bi STT x (Abs) bi b’ = ∑bi/N = 0,0913 Vì vậy, a = 0thì y = 0,0913x Phương trình hồi quy: y = 0,09417x có Phương trình hồi quy: y = 0,0913x có Sự sai khác phương trình Ftính = S /S = 2,67 52 Tại P = 0,95; f1 = n-2 = 6; f2 = n-3 = 5; ta có Fbảng = 4,95 Ftính