Sử dụng phương pháp chiết pha rắn để tách và làm giầu kim loại nặng trong một số đối tượng môi trường

Sử dụng phương pháp chiết pha rắn để tách và làm giầu kim loại nặng trong một số đối tượng môi trường Sử dụng phương pháp chiết pha rắn để tách và làm giầu kim loại nặng trong một số đối tượng môi trường luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN THỊ THANH HUYỀN SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP CHIẾT PHA RẮN ĐỂ TÁCH VÀ LÀM GIẦU KIM LOẠI NẶNG TRONG MỘT SỐ ĐỐI TƢỢNG MÔI TRƢỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LÊ NHƢ THANH Hà Nội - 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN THỊ THANH HUYỀN SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP CHIẾT PHA RẮN ĐỂ TÁCH VÀ LÀM GIẦU KIM LOẠI NẶNG TRONG MỘT SỐ ĐỐI TƢỢNG MÔI TRƢỜNG Chun ngành : Hố vơ Mã số : 60 44 25 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LÊ NHƢ THANH Hà Nội - 2012 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng thực phẩm 1.2 Độc tính kim loại nặng 1.3 Giới thiệu chung Cadimi Chì 10 1.4 Các phƣơng pháp xác định Cadimi Chì 15 1.4.1 Các phƣơng pháp hoá học 16 1.4.2 Các phƣơng pháp phân tích cơng cụ 17 1.5 Một số phƣơng pháp tách làm giàu lƣợng vết ion kim loại nặng 23 1.5.1 Phƣơng pháp cộng kết 23 1.5.2 Phƣơng pháp chiết lỏng- lỏng 24 1.5.3 Phƣơng pháp chiết pha rắn 25 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 31 2.1 Nội dung phƣơng pháp nghiên cứu 31 2.2 Dụng cụ máy móc 32 2.3 Hóa chất sử dụng 33 2.4 Chuẩn bị cột chiết pha rắn 33 CHƢƠNG 36 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN .36 3.1 Khảo sát điều kiện tối ƣu phép đo phổ F-AAS 36 3.1.1 Khảo sát điều kiện đo phổ: 36 3.1.2 Khảo sát điều kiện nguyên tử hóa mẫu Error! Bookmark not defined 3.1.3 Khảo sát yếu tố ảnh hƣởng khác 36 3.1.4 Đánh giá chung phƣơng pháp phổ F-AAS 41 3.2 Khảo sát điều kiện làm giàu tách chiết pha rắn 47 3.2.1 Khảo sát ảnh hƣởng pH 47 3.2.2 Khảo sát tốc độ nạp mẫu 48 3.2.3 Khảo sát trình rửa giải Cd(II) Pb(II) khỏi cột SPE Muromac A1 .50 3.3 Phân tích mẫu giả 53 3.4 Phân tích mẫu thực 54 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Một số số vật lý quan trọng Cadimi Chì .11 Bảng 2: Giới hạn tối đa kim loại nặng thực phẩm 15 Bảng 1.3: Giới thiệu số vật liệu pha tĩnh SPE 28 Bảng 3.1: Độ nhạy tƣơng ứng với bƣớc sóng Pb Cd Error! Bookmark not defined Bảng 3.2: Lựa chọn bƣớc sóng để đo phổ F-AAS Pb Cd Error! Bookmark not defined Bảng 3.3: ảnh hƣởng chiều cao đèn NTH đến phép đo phổ F-AAS Error! Bookmark not defined Bảng 3.4: Ảnh hƣởng tốc độ khí cháy đến phép đo phổ F-AAS Error! Bookmark not defined Bảng 3.5: Ảnh hƣởng số loại axit đến tín hiệu phổ F-AAS 38 Bản g3.6 : Ảnh hƣởng NH4Cl đến tín hiệu đo phổ F-AAS 39 Bảng 3.7: Ảnh hƣởng CH3COONa đến tín hiệu đo phổ F-AAS 40 Bảng 3.8: Ảnh hƣởng CH3COONH4 đến tín hiệu phổ F-AAS 40 Bảng 3.9: ảnh hƣởng nhóm kim loại kiềm đến tín hiệu phổ F-AAS Error! Bookmark not defined Bảng 3.10: ảnh hƣởng nhóm kim loại kiềm thổ đến tín hiệu phổ F-AAS Error! Bookmark not defined Bảng 3.11: ảnh hƣởng số kim loại nặng nhóm II đến tín hiệu phổ-FAAS Error! Bookmark not defined Bảng 3.12: ảnh hƣởng kim loại nặng nhóm III đến tín hiệu phổ F-AAS Error! Bookmark not defined Bảng 3.13: ảnh hƣởng tổng cation đến tín hiệu phổ F-AAS Error! Bookmark not defined Bảng 3.14: Ảnh hƣởng ion SO42- đến tín hiệu phổ F-AAS Error! Bookmark not defined Bảng 3.15: Ảnh hƣởng ion H2PO4- đến tín hiệu phổ F-AAS Error! Bookmark not defined Bảng 3.16: ảnh hƣởng tổng anion đến tín hiệu phổ F-AAS Error! Bookmark not defined Bảng 3.17: ảnh hƣởng tổng ion đến tín hiệu phổ F-AAS Error! Bookmark not defined Bảng 3.18: Tổng kết điều kiện đo phổ AAS xác định Pb Cd 41 Bảng 3.19: Khoảng tuyến tính Pb .42 Bảng 3.20: Khoảng tuyến tính Cd 43 Bảng 3.21: Phân tích mẫu trắng 46 Bảng 3.22: Giới hạn phát hiện, giới hạn định lƣợng phép đo F-AAS xác định Pb, Cd 46 Bảng 3.23: ảnh hƣởng pH đến hiệu suất thu hồi Pb; Cd .47 Bảng 3.24: ảnh hƣởng tốc độ nạp mẫu .48 Bảng 3.25: Nồng độ cation kim loại mẫu giả 53 Bảng 3.26: Hiệu suất thu hồi mẫu giả 54 Bảng 3.27: Kết phân tích mẫu thực 55 DANH MỤC HÌNH Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc độ hấp thụ quang theo nồng độ Chì 42 Hình 3.2: Đƣờng chuẩn Pb 43 Hình 3.3 : Đồ thị biểu diễn phụ thuộc độ hấp thụ quang theo nồng độ Cadimi 44 Hình 3.4: Đƣờng chuẩn Cd 44 Hình 3.5: ảnh hƣởng pH tới hiệu suất thu hồi Pb; Cd 47 Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất thu hồi vào tốc độ nạp mẫu 49 MỞ ĐẦU Ngày , ngƣời ta khẳng định đƣợc nhiều nguyên tố kim loại có vai trò quan trọng thể sống ngƣời.Tuy nhiên hàm lƣợng lớn chúng gây độc hại cho thể Sự thiếu hụt hay cân nhiều kim loại vi lƣợng phận thể nhƣ gan, tóc, máu, huyết thanh, nguyên nhân hay dấu hiệu bệnh tật, ốm đau hay suy dinh dƣỡng gây tử vong Thậm chí, số kim loại ngƣời ta biết đến tác động độc hại chúng đến thể Kim loại nặng xâm nhập vào thể ngƣời chủ yếu thơng qua đƣờng tiêu hóa hơ hấp Tuy nhiên, với mức độ phát triển cơng nghiệp hóa thị hố, môi trƣờng sống bị ô nhiễm trầm trọng Các nguồn thải kim loại nặng từ khu cơng nghiệp vào khơng khí, vào nƣớc, vào đất, vào thực phẩm xâm nhập vào thể ngƣời qua đƣờng ăn uống, hít thở dẫn đến nhiễm độc Do việc nghiên cứu phân tích kim loại nặng môi trƣờng sống, thực phẩm tác động chúng tới thể ngƣời nhằm đề biện pháp tối ƣu bảo vệ chăm sóc sức khoẻ cộng đồng việc vô cần thiết Nhu cầu thực phẩm sạch, đảm bảo sức khỏe trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách đƣợc toàn xã hội quan tâm Vì chúng tơi chọn đề tài “ Sử dụng phƣơng pháp chiết pha rắn để tách làm giàu kim loại nặng số đối tƣợng môi trƣờng” CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tình trạng nhiễm kim loại nặng thực phẩm Xã hội ngày phát triển nhu cầu ngƣời ngày gia tăng Kinh tế tăng trƣởng dẫn tới ngƣời yêu cầu sản phẩm, dịch vụ tốt Trong nhu cầu thực phẩm sạch, an toàn đảm bảo sức khỏe trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách đƣợc xã hội quan tâm Tuy nhiên nƣớc ta bùng nổ dân số với tốc độ thị hóa, cơng nghiệp hóa, đại hóa nhanh chóng tạo sức ép lớn tới môi trƣờng sống Việt Nam Nhu cầu lƣợng thực phẩm ngày tăng , thêm vào lợi nhuận mà nhiều nhà sản xuất sử dụng nhiều chất, chế phẩm, phụ gia có hại cho sức khỏe ngƣời mơi trƣờng vào thực phẩm từ khâu sản xuất, chế biến, bảo quản Do vấn đề vệ sinh an tồn thực phẩm vấn đề nóng, đƣợc nhà nƣớc ngƣời dân quan tâm Thực phẩm quan trọng với ngƣời ví nhƣ khơng khí để thở, nhƣ nƣớc để uống Chúng nguồn cung cấp lƣợng, vitamin, khoáng chất cho thể Tuy nhiên chất lƣợng nguồn thực phẩm đáng báo động, nhiều trƣờng hợp bị ngộ độc thức ăn, nhiều bệnh mà nguyên nhân chủ yếu đƣờng ăn uống Thực phẩm bị ô nhiễm nhiều thứ nhƣ : thuốc trừ sâu, chất kích thích, thƣớc tăng trọng, chất bảo quản đặc biệt ô nhiễm kim loại nặng Kim loại nặng nguy hiểm sức khỏe ngƣời, chúng đƣợc tích tụ dần thể ngƣời, lâu ngày gây số loại bệnh nguy hiểm nhƣ ung thƣ dẫn đến tử vong Vì việc điều tra đánh giá chất lƣợng nguồn thực phẩm lần quan trọng, tiêu đánh giá hàm lƣợng kim loại nặng 1.2 Độc tính kim loại nặng Kim loại nặng phân bố rộng rãi vỏ trái đất Chúng đƣợc phong hóa từ dạng đất đá tự nhiên, tồn môi trƣờng dƣới dạng bụi hay hịa tan nƣớc sơng hồ, nƣớc biển, sa lắng trầm tích Trong vịng hai kỷ qua, kim loại nặng đƣợc thải từ hoạt động ngƣời nhƣ: Hoạt động sản xuất cơng nghiệp ( khai khống, giao thơng, chế biến quặng kim loại ), nƣớc thải sinh hoạt, hoạt động sản xuất nơng nghiêp( hóa chất bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu diệt cỏ ) khiến cho hàm lƣợng kim loại nặng môi trƣờng tăng lên đáng kể Một số kim loại nặng cần thiết cho thể sống ngƣời Chúng nguyên tố vi lƣợng thiếu, cân nguyên tố có ảnh hƣởng trực tiếp tới sức khỏe ngƣời Fe giúp ngừa bệnh thiếu máu, kẽm tác nhân quan trọng 100 loại enzyme Trên nhãn lọ thuốc vitamin, thuốc bổ xung khống chất thƣờng có Cr, Cu, Fe, Zn, Mn, Mg, K chúng có hàm lƣợng thấp đƣợc biết đến nhƣ lƣợng vết Lƣợng nhỏ kim loại có phần ăn ngƣời chúng thành phần quan trọng phân tử sinh học nhƣ hemoglobin, hợp chất sinh hóa cần thiết khác Nhƣng thể hấp thu lƣợng lớn kim loại này, chúng gây rối loạn q trình sinh lí, gây độc cho thể làm tính kim loại khác Kim loại nặng có độc tính kim loại có tỷ trọng lớn gấp lần tỷ trọng nƣớc Chúng kim loại bền (không tham gia vào q trình inh hóa thể) có tính tích tụ sinh học (chuyển tiếp chuỗi thức ăn vào thể ngƣời) Các kim loại bao gồm: Hg, Ni, Pb, As, Cd, Al, Pt, Cu, Cr, Mn….Các kim loại nặng xâm nhập vào thể sinh vật gây độc tính Kim loại nặng xâm nhập vào thể ngƣời qua đƣờng hô hấp, thức ăn hay hấp thụ qua da đƣợc tích tụ mơ theo thời gian đạt tới hàm lƣợng gây độc Các nghiên cứu kim loại nặng gây rối loạn hành vi ngƣời tác động trực tiếp đến chức tƣ thần kinh Gây độc cho quan thể nhƣ máu, gan, thận, quan sản xuất hoocmon, quan sinh sản, hệ thần kinh gây rối loạn chức sinh hóa thể làm tăng khả bị dị ứng, gây biến đổi gen Các kim loại nặng làm tăng độ axit máu, thể rút canxi từ xƣơng để trì pH thích hợp máu dẫn đến bệnh loãng xƣơng Các nghiên cứu hàm lƣợng nhỏ kim loại nặng gây độc hại cho sức khỏe ngƣời nhƣng chúng gây hậu khác ngƣời cụ thể khác Sự nhiễm độc kim loại nặng tƣợng có thời đại Các nhà sử học nói đến trƣờng hợp nhiễm rƣợu vang nƣớc nho dùng bình chứa dụng cụ đun nấu thức ăn làm chì nhƣ nguyên nhân làm suy yếu sụp đổ đế quốc La Mã Bệnh điên dại Alice Wonderland hồi kỷ 19 ngƣời làm mũ họ dùng thủy ngân nhƣ loại nguyên liệu Họ thƣờng bị rối loạn ý thức nhiễm độc thủy ngân Sự nhiễm độc kim loại nặng tăng lên nhanh chóng từ năm 50 kỷ trƣớc hậu việc sử dụng ngày nhiều kim loại nặng ngành sản xuất công nghiệp Ngày nhiễm độc mãn tính xuất phát từ việc dùng chì sơn, nƣớc máy, hóa chất trình chế biến thực phẩm, sản phẩm “chăm sóc ngƣời” (mỹ phẩm, dầu gội đầu, thuốc nhuộm tóc, thuốc đánh răng, xà phịng,…) Trong xã hội ngày nay, ngƣời tránh đƣợc nhiễm hóa chất độc kim loại Độc tính kim loại nặng chủ yếu chúng sinh gốc tự do, phần tử cân lƣợng, chứa điện tử không cặp đôi chúng chiếm điện tử từ phân tử khác để lặp lại cân chúng Các gốc tự tồn tự nhiên phân tử tế bào phản ứng với O2 (bị ơxi hóa ) nhƣng có mặt kim loại nặng – tác nhân cản trở q trình ơxi hóa, sinh gốc tự vơ tổ chức, khơng kiểm sốt đƣợc Các gốc tự phá hủy mơ tồn thể gây nhiều bệnh tật Trong phạm vi luận văn này, chúng tơi đề cập đến độc tính ba kim loại As, Cd Pb ba số kim loại thuộc chƣơng trình nghiên cứu đánh giá mơi trƣờng EU(2001) nhƣ nhiều quốc gia khác giới 1.3 Giới thiệu chung Cadimi Chì Trong bảng hệ thống tuần hồn ngun tố hố học, nguyên tố Cadimi (Cd) nằm ô số 48, thuộc nhóm IIB, chu kỳ V Nguyên tử Cd có obitan d điền đủ 10 electron Cấu hình electron Cadimi (Z=48): [Kr]4d 10 5s Nguyên tố Chì có số thứ tự 82, thuộc nhóm IVA, chu kỳ VI Cấu hình electron Chì (Z = 82): [Xe]4f145d106s26p2 Trong thiên nhiên, Cd tồn dạng bền vững Cd(II) Trữ lƣợng Cadimi vỏ Trái đất 7,6.10-6 % tổng số nguyên tử (tƣơng ứng) Khống vật Cadimi grenokit (CdS ), khống vật tồn riêng mà thƣờng lẫn với khoáng vật Kẽm, Thuỷ ngân xinaba hay thần sa (HgS) Chì tự nhiên chiếm khoảng 0,0016% khối lƣợng vỏ Trái đất, phân bố 170 khoáng vật khác nhƣng quan trọng galena (PbS), 10 Kết thực nghiệm cho thấy vùng pH tối ƣu để làm giàu đồng thời Pb2+, Cd2+ pH=5-6 Trong cơng trình chúng tơi chọn giá trị pH=6 để khảo sát thí nghiệm sau 3.2.2 Khảo sát tốc độ nạp mẫu - Tốc độ nạp mẫu lên cột ảnh hƣởng đến khả lƣu giữ chất phân tích cột Nếu tốc độ nạp mẫu q nhanh chất phân tích chƣa kịp hấp thu lên cột bị đƣa Ngƣợc lại tốc độ nạp mẫu chậm làm tốn thời gian mà kết đạt đƣợc không tối ƣu Tốc độ nạp mẫu thích hợp đƣa đến lƣợng chất phân tích hấp thu lên cột nhiều - Tốc độ dòng chảy qua cột SPE để mức ban đầu 0.5ml/phút, mức mức để dung dịch chảy qua cột SPE cách tự nhiên, không cần sử dụng phận điều chỉnh áp suất để tạo áp chênh lệch - Lặp lại thí nghiệm nhƣ với tốc độ dòng thay đổi mức : 1ml/phút, 1.5ml/phút, 2ml/phút, 2.5ml/phút, 3ml/phút - Tiến hành khảo sát với điều kiện tối ƣu chọn pH=6 nhƣng với tốc độ nạp mẫu khác ta thu đƣợc kết nhƣ sau : Bảng 3.12: Ảnh hưởng tốc độ nạp mẫu Tốc độ nạp mẫu (ml/phút) H (%) Pb H (%) Cd 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 97,50 97,30 97,10 97,15 97,00 96,00 90,54 86,27 79,06 79,05 48 Pb Cd 120 H (%) 90 60 30 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 Toc nap mau (ml) Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc hiệu suất thu hồi vào tốc độ nạp mẫu Dựa vào kết thực nghiệm thấy trì tốc độ nạp mẫu từ – ml/ph thích hợp Tuy nhiên, tốc độ chậm tốn nhiều thời gian Vì lựa chọn tốc độ nạp mẫu 1,5 ml/ph cho nghiên cứu sau 49 3.2.3 Khảo sát trình rửa giải Cd(II) Pb(II) khỏi cột SPE Muromac A1 Nhựa Muromac A1 loại nhựa vịng với nhóm chức iminodiacetic axit (IDA) Cấu trúc nhóm nhóm chức iminodiacetic axit (IDA) nhƣ sau: CH2COOH H2 N CH2COOH Hình 3.7 : Nhóm chức iminodiacetic Các phức chất chứa axit aminocacboxylic tƣơng đối phức tạp, tạo phức vịng với ion hóa trị dạng nhƣ sau ( M: Kim loại hóa trị 2), phức dạng bền bị bao vây phối tử vòng Các phối tử dạng đƣợc gọi comlpexon trilon B H2C CH2 HOOCH2C CH2COOH N N M H2C O O CH2 C C O O Có thể biểu diễn trình trao đổi cation nhựa Muromac A1 với ion Cd2+ Pb2+ nhƣ sau : 2Rx-xH+ + xCd(NO3)2 2Rx-xCd+ + 2xHNO3 2Rx-xH+ + xPb(NO3)2 2Rx-xPb+ + 2xHNO3 50 Muốn trình xảy theo chiều nghịch, tức phải tăng nồng độ H+ vào vế bên phải, theo nguyên lý Le Chatelier cân chuyển dịch phía bên trái Ở tức q trình tách Cd2+ Pb2+ khỏi nhựa phức đƣợc tạo liên kết cầu nối N( nhóm amin) liên kết nhóm chức COO-( Cacboxyl ) nhựa Muromac A1 với Cd2+, Pb2+ Kết hợp với tính chất hóa học cadimi chì dễ tan HNO3 Chúng lựa chọn dung môi giải hấp Cd2+ Pb2+ khỏi cột chiết Muromac A1 dung dịch axit HNO3 3.2.3.1 Khảo sát nồng độ dung dịch axit giải hấp Nồng độ H+ đóng vai trò quan trọng việc giải hấp kim loại Nếu sử dụng nồng độ thấp, nồng độ ion H+ khơng đủ lớn để cạnh tranh đẩy Cd khỏi phức dẫn đến hiệu suất thu hồi thấp Vì cần phải tiến hành khảo sát nồng độ dung dịch axit rửa giải tối ƣu Để tiến hành khảo sát thực quy trình nhƣ sau: Chuẩn bị mẫu giả mẫu chứa 100 ml dung dịch có chứa Cd 2+ nồng độ 0,1ppm ; Pb2+ nồng độ 0,1ppm đƣợc pha từ dung dịch gốc Mỗi mẫu đánh số M1, M2, M3, M4, M5 Cho lần lƣợt mẫu chạy qua cột với tốc độ dòng 1.5ml/phút Rửa giải với 10ml axit với lần lƣợt nồng độ axit khác từ 1.5 đến M Đem dung dịch rửa giải thu đƣợc đo F-AAS Kết thu đƣợc nhƣ sau : Bảng 3.13: Ảnh hưởng nồng độ dung dịch axit giải hấp Nồng độ axit (M) H (%) Pb H (%) Cd 1,5 78 88 2.0 93 90 2,5 93 91 51 3,0 93 91 3.5 93 92 4.0 94 92 Kết thực nghiệm cho thấy nồng độ axit từ 2M đến 4M hiệu suất thu hồi đạt 90% Nhƣ nghiên cứu chọn dung dịch axit giải hấp có nồng độ 2M 3.2.3.2 Khảo sát thể tích dung dịch axit giải hấp Thể tích HNO3 rửa giải dễ góp phần làm tăng hiệu suất thu hồi, nhiên sử dụng thể tích lớn làm tăng thời gian rửa giải tiêu tốn nhiều axit, nhƣng sử dụng lƣợng axit không đủ không rửa giải hết kim loại làm giảm hiệu suất thu hồi Để tiến hành khảo sát ta tiến hành bƣớc tƣơng tự nhƣ phần khảo sát nồng độ axit nhƣng cố định nồng độ axit 2M lần lƣợt thay đổi thể tích từ 5ml-10ml Kết thu đƣợc nhƣ sau: Bảng 3.14: Ảnh hưởng thể tích dung dịch axit giải hấp Thể tích dung dịch HNO3 (ml) H (%) Pb H (%) Cd 10 69 72 72 79 80 84 88 89 89 90 93 90 Nhận xét : Hiệu suất thu hồi tăng thể tích dung dịch axit rửa giải tăng đạt 90 % thể tích HNO3 2M 10ml Vậy đề tài tơi chọn thể tích dung dịch rửa giải 10ml Kết Luận : Vậy sau tiến hành khảo sát phép đo phổ F-AAS khảo sát điều kiện chiết pha rắn với nhựa Muromac A1 Chúng tơi xây dựng đƣợc quy trình hoàn chỉnh để tiến hành làm thực nghiệm nhƣ sau : 52 Quy trình thực - Chuẩn bị cột chiết pha rắn Muromac A1 - Cho 100ml mẫu phân tích qua cột với tốc độ dịng 1.5ml/ phút - Điều chỉnh pH = - Rửa giải với 10ml HNO3 2M - Đem dung dịch rửa giải đo máy đo phổ F-AAS 3.3 Phân tích mẫu giả Trong thực tế, mẫu nƣớc chứa nhiều ion kim loại khác Để đánh giá phƣơng pháp tách làm giàu này, tiến hành thử nghiệm mẫu giả có thành phần tƣơng tự mẫu thực Pha mẫu giả tích mẫu 100ml, thành phần mẫu giả nhƣ sau: Bảng 3.15: Nồng độ cation kim loại mẫu giả Nồng độ (ppm) 3,00.10-3 6,00.10-3 10,00 10,00 10,00 10,00 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 Cation kim loại Cd2+ Pb2+ Na+ K+ Mg2+ Ca2+ Ni2+ Zn2+ Mn2+ Fe3+ Cr3+ Tiến hành đo theo quy trình thực xây dựng Mỗi mẫu đƣợc lặp lại lần Kết thu đƣợc nhƣ sau: 53 Bảng 3.16: Hiệu suất thu hồi mẫu giả Nguyên tố Hiệu suất thu hồi (%) 91,47 97,15 98,26 90,00 93,30 97,17 89,42 90,33 95,00 93,51 Cd Pb Qua bảng số liệu trên, ta thấy việc sử dụng thuốc thử vật liệu Muromac A1 để tách làm giàu số ion kim loại nặng nƣớc đạt hiệu suất thu hồi nhƣ hệ số làm giàu cao, phù hợp để tách làm giàu lƣợng vết ứng dụng vào việc phân tích mẫu thực tế 3.4 Phân tích mẫu thực Để ứng dụng phƣơng pháp phân tích nghiên cứu vào thực tế, chúng tơi nghiên cứu phân tích hàm lƣợng Pb Cd số mẫu nƣớc đóng chai Quy trình xử lý mẫu nhƣ sau: Hút từ 10 – 20 ml mẫu vào bình Kendan, thêm 20 ml HNO3 65%, đun sôi mẫu lăn tăn trình đun thêm từ từ ml H2O2 30 đến dung dịch suốt (khoảng – giờ) Chuyển mẫu sang cốc 250ml, đun 54 bếp cách cát để đuổi bớt axit đến muối ẩm Lấy cốc để nguội định mức dung dịch HNO3 0,5M đến 100ml Tiến hành đo theo quy trình thực xây dựng Mỗi mẫu đƣợc lặp lại lần Kết thu đƣợc nhƣ sau: Bảng 3.17: Kết phân tích mẫu thực STT Pb Hàm lƣợng Pb mẫu (ppm) Cd Hàm lƣợng giới hạn cho phép (ppm) Hàm lƣợng Cd mẫu (ppm) Hàm lƣợng giới hạn cho phép (ppm) 0.05 0.001 1.0 0.021 0.05 0.003 1.0 0.016 0.05 0.001 1.0 0.021 0.05 0.002 1.0 0.011 Nhận xét : Nhìn chung hàm lƣợng chì cadimi mẫu nhỏ không vƣợt giới hạn cho phép 55 KẾT LUẬN Qua q trình nghiên cứu, chúng tơi thực đƣợc số công việc nhƣ sau: Đã khảo sát đƣợc điều kiện tối ƣu phép đo quang phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật lửa F-AAS xác định Pb Cd Các điều kiện bao gồm: Nguyên tố Điều kiện đo Pb Cd Vạch đo (nm) 217,0 228,8 Khe đo (mm) 0,5 0,5 Cƣờng độ đèn HCL (mA) 8,0 2,5 Chiều cao đèn NTH (mm) 6 Khơng khí (l/h) 469 469 Axetilen (l/h) 65 65 HNO3 (M) 0,5 0,5 NH4Ac (%) 1 Tốc độ khí Thành phần Xử lý thống kê để đánh giá chung phƣơng pháp F-AAS tìm đƣợc giới hạn phát hiện, giới hạn định lƣợng nguyên tố Pb Cd Khảo sát cách đầy đủ điều kiện tối ƣu để tách làm giàu Pb2+, Cd2+ cột chiết pha rắn Muromac A1 với hiệu suất thu hồi cao - pH tối ƣu cho trình hấp thu pH= 5- - Tốc độ nạp mẫu tối ƣu 1,5 ml/phút - Dung môi giải hấp dung dịch HNO3 2M với thể tích rửa giải 10ml Phân tích mẫu giả, đánh giá hiệu suất thu hồi 56 Ứng dụng kỹ thuật chiết pha rắn với điều kiện khảo sát Chúng tơi phân tích xác định hàm lƣợng Pb Cd số mẫu nƣớc đóng chai Từ kết thu đƣợc từ đề tài thấy tất mẫu nƣớc đóng chai đƣợc khảo sát hàm lƣợng chì cadimi khơng vƣợt q tiêu chuẩn cho phép Theo định 46-2007-BYT quy định mức giới hạn tối đa nhiễm sinh học hóa học thực phẩm Chúng tơi hi vọng áp dụng quy trình việc xác định lƣợng vết cadimi chì phƣơng pháp chiết pha rắn kĩ thuật quang phổ hấp thụ nguyên tử lửa F-AAS đối tƣợng môi trƣờng nhƣ loại nƣớc thải, nƣớc ao hồ, nƣớc sinh hoạt thực tế Khả tách nhƣ làm giàu phƣơng pháp độ chọn lọc cao hệ số làm giàu lớn Tăng giới hạn phát nhƣ nâng cao tính xác việc xác định lƣợng vết cadimi chì mẫu cần phân tích 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Lê Lan Anh, Lê Trƣờng Giang, Đỗ Việt Anh Vũ Đức Lợi (1998),” phân tích kim loại nặng lƣơng thực, thực phẩm phƣơng pháp Von-Ampe hòa tan điện cực màng thủy ngân”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý sinh học tập 3(2) trang 21-24 Lê Lan Anh, Vũ Đức Lợi, Ngơ Thị Bích Hà(2002), “ Nghiên cứu xác định hàm lƣợng Hg, Pb nƣớc tiểu máu”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh Học, Tập 5, số Nguyễn Thị Vân Anh (2008), Nghiên cứu đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại thuốc đông y, Luận văn thạc sỹ khoa học, ĐHKHTNĐHQGHN PGS.TS Đặng Đình Bạch, TS Nguyễn Văn Hải (2006), Giáo trình hóa học mơi trường, NXB Khoa học kĩ thuật Nguyễn Đình Bảng, Hoàng Thị Hƣơng Huế, Nguyễn Minh Phƣơng, Nguyễn Văn Nghĩa, La Thị Phƣợng, Nguyễn Thu Hƣơng (2003) Nghiên cứu tách loại kim loại nặng Ni(II), Cu(II), Cr(VI) từ nước, nước thải than bùn Hóa học kỷ XXI phát triển bền vững Tuyển tập session, Tập II, Quyển II, Số 2, 30-34 Hoàng Văn Bính (1996), Độc chất học cơng nghiệp dự phịng nhiễm độc sản xuất, Tập 1, NXB T.P HCM Trần Thúc Bình, Trần Tú Hiếu, Phạm Luận (1996), “ Xác định trắc quang Cu, Ni, Mn, Zn hỗn hợp với pyridin-azo-naphtol (PAN)”, Tạp chí phân tích hóa lý sinh học, Tập 1(3+4) Nguyễn Xuân Dũng, Phạm Luận (1987), Sách tra cứu pha chế dung dịch, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội N.L Glinka (Biên dịch: Lê Mậu Quyền), Hóa học đại cƣơng, NXB Trung học chuyên nghiệp năm 1988 10 Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Xuân Trung, Nguyễn Văn Ri (2003), Hóa học phân tích phần II-Các phương pháp phân tích cơng cụ, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội 11 A.P Kreskov (1976), Cơ sở hóa học phân tích- T2, NXB ĐH THCN Hà Nội, (Từ Vọng Nghi, Trần tứ Hiếu dịch) 12 Phạm Luận (1994/2002), Vai trị muối khống ngun tố vi lượng sống người, Trƣờng ĐHKHTN Hà Nội 13 Phạm Luận (2005), Giáo trình xử lý mẫu phân tích, Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG HN 14 Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội 15 Phạm Luận cộng (1995), “Xác định kim loại mẫu nƣớc phép đo phổ phát xạ nguyên tử”, Đại học tổng hợp Hà Nội 16 Vũ Hoàng Minh, Nguyễn Tiến Lƣợng, Phạm Luận, Trần Tứ Hiếu(2000), “ Dùng phƣơng pháp phổ ICP-AAS, để xác định nguyên tố đất mẫu địa chất Việt Nam”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh Học, Tập 5, số 5/2000 17 Hoàng Bá Năng, Lê Lan Anh, Lê Đức Liêm (1998), Xây dựng quy trình phân tích xác định chì (Pb) cadimi (Cd) thực phẩm phương pháp điện cực màng Hội nghị khoa học Đại học Mỏ-Địa chất lần thứ 13, số 6, 32-36 18 Đặng Quang Ngọc, Phạm Luận, Trần Tứ Hiếu (1996), Nghiên cứu ảnh hưởng cation đến cường độ vạch phổ hấp thụ nguyên tử cadimi chì, Tạp chí phân tích hóa lý sinh học 19 Hồng Nhâm (2000), Hóa học vơ tập 2+ 3, NXB Giáo dục 20 Nguyễn Thị Quyên (2006), Luận văn thạc sỹ khoa học, Trƣờng ĐHKHTN- ĐHQG Hà Nội 21 Nguyễn Văn Ri (2007), Các phƣơng pháp tách sắc ký, ĐHKHTNĐHQGHN 22 Tiêu chuẩn Việt Nam chất lƣợng môi trƣờng, TCVN 5937- 1995 23 Thành Trinh Thục, Nguyễn Xuân Lãng, Bùi Mai Hƣơng, Nguyễn Đoàn Huy Nguyễn Nhƣ Tùng (2007), ứng dụng phương pháp cực phổ xác định số kim loại nặng số loại thực phẩm hấp phụ đất trồng, Bộ Công Nghiệp-Vụ Khoa Học Công Nghệ 24 Lê Ngọc Tú (2006), Độc tố an toàn thực phẩm, NXB Khoa học kỹ thuật Tài liệu tiếng Anh 25 Attinti Ramesh, Kurakalva Rama Mohan, Kalluru Seshaiah (2002), “Preconcentration of trace metals on Amberlite XAD-4 resin coated with dithiocarbamates and determination by inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry in saline matrices”, Talanta, 57(2),pp 243-252 26 Azeredo, L C.; Sturgeon, R E.; Curtius, A.J (1993), Spectro Chimica Acta, 48b, pp 91 27 Baris Ya, Spivakov, Galina I Malofeeva and Oleg M Petrukhin (2006), “ Solit-phase extraction on Alkyl-bonded Silicagels in inorganic anlysic”, Analytical Sciences Appril, 22, pp 503-518 28 Bortolli, A Gerotto, M Marchiori, M Mariconti, F Palonta, M Troncon (1996), Microchemical Journal, 54, pp 402 29 Celal Duran, Hasan Basri Senturk, , Latif Elci, Mustafa Soylak, Mehmet Tufekci (2009), “Simultaneous preconcentration of Co(II), Ni(II), Cu(II), and Cd(II) from environmental samples on Amberlite XAD-2000 column and determination by FAAS,” Journal of Hazardous Materials, 162(1), pp 292-299 30 David Harvey ( DePauw Univesity) (2000), Modern Analytical Chemistry, The McGraw- Hill, pp 215- 221 31 H Tel, Y Altas, M S Taner (2004), “ Adsorption characteristics and separation of Cr(III) and Cr(VI) on hydros titanium (IV) oxide”, Journal of Hazardous Materials, 112, pp 225-231 32 Hirotoshi Sato and Joichi UEDA (2001), “ Coprecipitation of trace metal ions in water with Bismuth (III) Diethyldithiocarbamate for an Electrothermal atomic adsorption spectrometric determination”, Analytical sciences, 17, pp 461-463 33 Latif Elci, Seval Isldar, Mehmet Dogan (1994), “Spectrophotometric determination of gold and palladium in anode slimes after separation with Amberlite XAD-7 resin”, Analytica Chimica Acta, 293(3), pp 319-324 34 Mustafa Tuzen, kadriye O Saygi, Mustafa Soylak (2008), “Solid phase extraction of heavy metal ions in environmental samples on multiwalled carbon nanotubes”, Journal of Hazardous Materials, 152(2), pp 632-639 35 Pornlada Daorattanachai, Fuangfa Unob, Apichat Imyim (2005), “ Multielement preconcentration of heavy meat ions from aqueous solution by APDC impregnated activated carbon”, Talanta, 67(1), pp 59-64 36 P K Tewari, Ajai k Singh (2002), “Preconcentration of lead with Amberlite XAD-2 and XAD-7 based chelating resins for its determination by flame atomic absorption spectrometry”, Talanta 56(4), pp 735-744 37 P A M Freitas, K Iha, M C F C Felinto, M E V Suarez-Iha (2008), “Adsorption of di-2-pyridyl ketone salicyloylhydrazone on Amberlite XAD-2 and XAD-7 resins: Characteristics and isotherms”, Journal of Colloid and Interface Science, 323(1), pp 1-5 ... - NGUYỄN THỊ THANH HUYỀN SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP CHIẾT PHA RẮN ĐỂ TÁCH VÀ LÀM GIẦU KIM LOẠI NẶNG TRONG MỘT SỐ ĐỐI TƢỢNG MÔI TRƢỜNG Chun ngành : Hố vơ Mã số : 60 44 25 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA... Vì chúng tơi chọn đề tài “ Sử dụng phƣơng pháp chiết pha rắn để tách làm giàu kim loại nặng số đối tƣợng môi trƣờng” CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tình trạng nhiễm kim loại nặng thực phẩm Xã hội ngày... Phƣơng pháp chiết pha rắn (SPE) 1.5.3.1 Định nghĩa chiết pha rắn Chiết pha rắn (SPE) (Solid- Phase Extraction) trình phân bố chất tan hai pha lỏng- rắn Pha rắn hạt silicagen xốp, polime hữu loại