Phương pháp phân tích các thông số môi trường

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ - MƠI TRƯỜNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CÁC THƠNG SỐ MƠI TRƯỜNG ENV-301 Số tín chỉ: 02 TS NGUYỄN TRUNG THÀNH AN GIANG, THÁNG 05 NĂM 2015 Giáo trình “Phương pháp phân tích thơng số mơi trường”, tác giả TS Nguyễn Trung Thành, công tác Khoa Kỹ thuật - Công nghệ - Môi trường, Trường Đại học An Giang thực Tác giả báo cáo nội dung Hội đồng Khoa học Đào tạo Khoa thông qua ngày ………………, Hội đồng Khoa học Đào tạo Trường Đại học An Giang thông qua ngày……………… Tác giả biên soạn TS NGUYỄN TRUNG THÀNH Trưởng đơn vị Trưởng môn Hiệu trưởng AN GIANG, THÁNG 05 NĂM 2015 CHẤP NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG i LỜI CẢM TẠ Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học An Giang, Ban Chủ nhiệm Khoa Kỹ Thuật - Công nghệ - Môi trường đồng nghiệp tạo điều kiện để tơi hồn thành giáo trình Xin chân thành cảm ơn An Giang, ngày …… tháng …… năm 2015 Người biên soạn TS NGUYỄN TRUNG THÀNH ii LỜI CAM KẾT Tôi xin cam đoan, giáo trình riêng tơi Nội dung giáo trình có xuất xứ rõ ràng An Giang, ngày …… tháng …… năm 2015 Người biên soạn TS NGUYỄN TRUNG THÀNH iii LỜI NĨI ĐẦU Phân tích hố học để xác định thông số môi trường môn học thiếu Kỹ sư Giáo trình “Phương pháp phân tích thơng số mơi trường” biên soạn cho sinh viên ngành Kỹ thuật Công nghệ Môi trường, Quản lý tài nguyên Môi trường thuộc Trường Đại học An Giang làm tài liệu học tập tham khảo Với mục tiêu phục vụ cho việc học tập môn học tốt nhất, giới thiệu đến bạn đọc giáo trình chúng tơi biên soạn nhằm trang bị số kiến thức lý thuyết cần thiết để thực xác định thơng số hóa học hóa lý môi trường cụ thể Cùng với phương pháp phân tích hố học chúng tơi cịn giới thiệu số phương pháp phân tích đại (hay phương pháp phân tích dụng cụ) thơng dụng; có phương pháp phân tích hấp thu vùng nhìn thấy vùng tử ngoại; phương pháp quang phổ phát xạ lửa (AAS) Mặc dù cố gắng hết sức, q trình biên soạn khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng góp độc giả Địa liên hệ: Nguyễn Trung Thành – Bộ môn Môi trường & PTBV – Trường Đại học An Giang – Số 18 – đường Ung Văn Khiêm – Phường Đông Xuyên – Tp Long Xuyên – An Giang Email: dhbkntthanh@yahoo.com Tác giả TS NGUYỄN TRUNG THÀNH iv MỤC LỤC CHƯƠNG CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN TRONG HĨA HỌC PHÂN TÍCH VÀ PHÂN TÍCH MƠI TRƯỜNG 1.1 ĐẠI CƯƠNG VỀ HĨA HỌC PHÂN TÍCH 1.1.1 Hóa học phân tích u cầu hóa học phân tích 1.1.2 Phân loại phương pháp phân tích 1.1.3 Các loại phản ứng dùng phân tích hóa học 1.1.4 Yêu cầu thuốc thử dùng hóa học phân tích 1.1.5 Yêu cầu phản ứng hóa học phân tích 10 1.1.6 Các giai đoạn phương pháp phân tích 10 1.2 PHÂN TÍCH CÁC THƠNG SỐ Ơ NHIỄM MƠI TRƯỜNG 12 1.2.1 Môi trường 12 1.2.2 Phân tích mơi trường 12 1.2.3 Sự lựa chọn phương pháp để phân tích mơi trường 13 1.2.4 Giá trị số liệu phân tích mơi trường 13 1.2.5 Ảnh hưởng cân 15 1.3 ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ ĐỘ TIN CẬY CỦA PHÉP PHÂN TÍCH 17 1.3.1 Bảo đảm kiểm sốt chất lượng phân tích môi trường 17 1.3.2 Sai số độ xác 17 1.3.3 Đồ thị kiểm tra 24 1.4 MỘT SỐ KIẾN THỨC CẦN THIẾT CHO HĨA HỌC PHÂN TÍCH 25 1.4.1 Dung dịch – nồng độ dung dịch 25 1.4.2 Cân hóa học – định luật tác dụng khối lượng 32 1.5 NỒNG ĐỘ H+ VÀ GIÁ TRỊ pH 34 1.5.1 Các khái niệm 34 1.5.2 Xét ảnh hưởng chất hòa tan đến giá trị pH 36 1.6 BÀI TẬP 43 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG 48 2.1 NGUYÊN TẮC CỦA PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG 48 2.1.1 Phương pháp trực tiếp 48 2.1.2 Phương pháp gián tiếp 48 2.1.3 Phương pháp kết tủa 49 2.2 CÁC GIAI ĐOẠN CỦA PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG KẾT TỦA 49 2.2.1 Giai đoạn tạo kết tủa cấu tử cần phân tích 49 2.2.2 Lọc rửa tủa 56 2.2.3 Chuyển sang dạng cân 57 v 2.2.4 Cân 58 2.2.5 Tính kết 58 2.3 ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG TRONG PHÂN TÍCH CÁC THƠNG SỐ MÔI TRƯỜNG 60 2.3.1 Xác định độ ẩm; chất dễ bay (hay độ tro chất nung) 60 2.3.2 Xác định hàm lượng chất rắn dung dịch 61 2.3.3 Phân tích tổng số hàm lượng muối tan 63 2.4 BÀI TẬP 64 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỂ TÍCH 68 3.1 KHÁI NIỆM 68 3.1.1 Đường chuẩn độ 68 3.1.2 Chất thị phương pháp phân tích thể tích 71 3.2 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ CHẤT CHUẨN ĐỘ TRONG PHÂN TÍCH THỂ TÍCH 72 3.2.1 Chuẩn độ trực tiếp 72 3.2.2 Chuẩn độ ngược 73 3.2.3 Chuẩn độ gián tiếp 73 3.3 CÁCH TÍNH KẾT QUẢ TRONG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỂ TÍCH 74 3.3.1 Nguyên tắc chung 74 3.3.2 Các biểu thức tính 74 3.4 CÁC PHẢN ỨNG CHUẨN ĐỘ THƠNG DỤNG TRONG CHUẨN ĐỘ THỂ TÍCH 76 3.4.1 Phản ứng axit – bazơ 76 3.4.2 Phản ứng tạo kết tủa 96 3.4.3 Chuẩn độ tạo phức 102 3.4.4 Phương pháp chuẩn độ oxy hóa – khử 106 3.5 ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỂ TÍCH TRONG PHÂN TÍCH CÁC THƠNG SỐ MÔI TRƯỜNG 115 3.5.1 Xác định hàm lượng ion clorua (mgCl-/L) 115 3.5.2 Xác định độ axit mẫu nước 116 3.5.3 Độ kiềm 118 3.5.4 Độ cứng tổng cộng 119 3.5.5 Độ cứng canxi 121 3.5.6 Oxy hòa tan 122 3.5.7 Nhu cầu oxy sinh học (biological oxygen demand – BOD) 124 3.5.8 Nhu cầu oxy hóa học (Chemical oxygen demand – COD) 125 3.5.9 Phân tích N tổng số đất 127 3.5.11 Xác định CO2 – phương pháp hấp thụ CO2 Ba(OH)2 128 vi 3.6 BÀI TẬP 129 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG HỌC 136 4.1 PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THU TỬ NGOẠI VÀ THẤY ĐƯỢC 136 4.1.1 Nguyên tắc 136 4.1.2 Sự hấp thu xạ tử ngoại thấy vật chất 137 4.1.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến cường độ hấp thu 147 4.1.4 Ứng dụng phương pháp phân tích quang phổ hấp thu tử ngoại thấy phân tích thông số môi trường 153 4.1.5 Ứng dụng phương pháp phân tích quang phổ phân tích thơng số mơi trường 158 4.2 PHƯƠNG PHÁP HẤP THU NGỌN LỬA (AAS) 168 4.2.1 Các nguyên lý trình hấp thu – phát xạ nguyên tử 168 4.2.2 Nguyên lý thiết bị phép đo quang phổ hấp thu nguyên tử (AAS) 169 4.2.3 Ứng dụng phương pháp phân tích quang phổ hấp thu lửa phân tích thơng số mơi trường 174 4.3 BÀI TẬP 180 TÀI LIỆU THAM KHẢO 185 vii DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.1 So sánh phương pháp phân tích hóa học phân tích đại Bảng 1.2 Các dung môi thông dụng để chuyển mẫu dạng dung dịch 11 Bảng 1.3 Ảnh hưởng hướng địa lý tích lũy ion kim loại mẫu 14 Bảng 1.4 Đương lượng gam vài chất tham gia phản ứng cụ thể 29 Bảng 1.5 Cơng thức thực nghiệm dùng tính hệ số hoạt độ f dung dịch có lực ion  khác 31 Bảng 1.6 Các giá trị gần hệ số hoạt độ f dung dịch có lực ion  khác 31 Bảng 2.1 Một số thuốc thử thông dụng 50 Bảng 2.2 Bảng phân loại chất lượng đất theo hàm lượng muối hòa tan 63 Bảng 3.1 Một số thị pH thông dụng 77 Bảng 3.2: Ảnh hưởng thể tích NaOH đến giá trị pH 81 Bảng 3.3: Ảnh hưởng thể tích NaOH đến giá trị pH 86 Bảng 3.4: Ảnh hưởng thể tích HCl đến giá trị pH 90 Bảng 3.5: Ảnh hưởng thể tích AgNO3 đến giá trị pCl 99 Bảng 3.6 Thế oxy hoá khử tiêu chuẩn số cặp oxy hoá - khử 109 Bảng 3.7 Độ kiềm ion 119 Bảng 3.8 Hàm lượng tối đa chất gây nhiễu cần loại bỏ chất che 120 Bảng 3.9: Tỉ lệ thể tích mẫu hóa chất dùng phân tích COD 126 Bảng 4.1 Màu sắc số mức lượng hấp thu 137 Bảng 4.2 Mức lượng hấp thu ứng với chuyển vị nhóm mang màu 141 Bảng 4.3 Bước sóng vài chất thuộc hệ thống Dien 145 Bảng 4.4 Bước sóng vài chất thuộc hệ thống xeton aldelhyd 146 Bảng 4.5 Một vài số sử dụng theo qui tắc Scott 147 Bảng 4.6 Điều kiện xác định nguyên tố 176 viii Kỹ thuật ngun tử hóa khơng lửa đời sau kỹ thuật nguyên tử hóa lửa Nhưng kỹ thuật phát triển nhanh ứng dụng phổ biến kỹ thuật cho phép đo AAS có độ nhạy cao có gấp hàng trăm đến hàng nghìn lần so với phép đo lửa Phép đo không lửa địi hỏi lượng mẫu tương đối nhỏ Thơng thường lần đo cần từ 20 µL - 50 µL, khơng cần nhiều mẫu phân tích, việc chuẩn bị mẫu dễ dàng Về nguyên tắc kỹ thuật ngun tử hố khơng lửa q trình ngun tử hóa tức khắc thời gian ngắn nhờ lượng dịng điện cơng suất lớn mơi trường khí trơ Dụng cụ để nguyên tử hóa theo kỹ thuật gồm nhóm sau: - Các loại cuvet graphit; - Các loại cốc graphit; - Các loại thuyền làm kim loại chịu nhiệt Tali Q trình ngun tử hố không lửa thường gồm giai đoạn:  Sấy khô mẫu: thường nhiệt độ 100 oC – 500 oC thời gian 20 giây 40 giây với lượng mẫu nhỏ 100 µL - nhiệt độ thời gian sấy phụ thuộc vào chất chất mẫu dung mơi hồ tan  Tro hóa: đốt cháy chất hữu nung luyện mẫu nhiệt độ thuận lợi cho giai đoạn nguyên tử hóa - nhiệt độ tro hóa phụ thuộc vào chất nguyên tố dạng hợp chất mà nguyên tố tồn – nhiệt độ tro hoá thường thấp nhiệt độ tro hoá giới hạn nguyên tố từ 30 oC – 50 oC; thời gian tro hóa thường từ 20 giây - 60 giây với lượng mẫu đưa vào cuvet nhỏ 100 µL, phần ba thời gian dùng để nâng nhiệt độ từ nhiệt độ sấy đến nhiệt độ tro hóa đặt; hai phần ba thời gian dùng để luyện mẫu nhiệt độ tro hoá chọn  Nguyên tử hóa: giai đoạn định cường độ vạch phổ, thời gian ngắn, từ đến giây, đơi đến 10 giây Tốc độ tăng nhiệt độ lớn (1500 o C/giây – 2000 oC/giây) để đạt tức khắc đến nhiệt độ ngun tử hố Nhiệt độ ngun tử hóa nguyên tố phụ thuộc vào chất nguyên tố, trạng thái thành phần mẫu  Thiết bị quang học: thiết bị bao gồm, dụng cụ quang học (máy đơn sắc hay kính lọc) dùng để tách vạch phân tích nguồn, thấu kính, màng chắn gương phụ để đưa chùm sáng từ nguồn qua phận hấp thụ  Thiết bị thu ghi: thiết bị gồm ghi ánh sáng bao gồm nhân quang thiết bị điện để ni khuếch đại dịng quang điện Bộ ghi thiết bị đọc biểu kiến, thiết bị tự ghi thiết bị số sơ đồ điện tương ứng nguồn nuôi thiết bị để in 172 Những ưu nhược điểm phép đo AAS Cũng phương pháp phân tích khác, phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử có ưu điểm nhược điểm định Ưu điểm:  Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử có độ nhay độ chọn lọc cao Gần 60 ngun tố hố học xác định phương pháp với độ nhạy từ 1.10 % -5 1.10 % Đặc biệt sử dụng kĩ thuật ngun tử hóa khơng lửa đạt đến độ nhạy 1.10-7% Chính có độ nhạy cao nên phương pháp phân tích sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực để xác định lượng vết kim loại Đặc biệt phân tích nguyên tố vi lượng Cũng độ nhay cao nên nhiều trường hợp làm giàu trước nguyên tố cần xác định  Có thể xác định đồng thời hay liên tiếp nhiều nguyên tố mẫu Các kết phân tích ổn định, sai số nhỏ Trong nhiều trường hợp sai số không 15% với nồng độ mức ppm Nhược điểm:  Phải có hệ thống máy tương đối đắt tiền  Vì có độ nhạy cao nên nhiễm bẫn có ảnh hưởng lớn đến kết phân tích hàm lượng vết  Phương pháp cho ta biết thành phần nguyên tố chất mẫu phân tích mà khơng trạng thài liên kết nguyên tố mẫu Vì phương pháp phân tích thành phần nguyên tố Đối tượng phạm vị ứng dụng phương pháp: Đối tượng phương pháp phân tích lượng nhỏ lượng vết nguyên tố kim loại chất vô hữu loại mẫu khác quặng, đất, đá, nước, sản phẩm nơng nghiệp, phân bón… Ngồi kim loại số phi kim Si, P, As, Te… xác định xác phương pháp Trong khoảng 20 năm trở lại phép đo phổ hấp thụ nguyên tử phát triển nhanh Nó sử dụng cơng cụ phân tích đắc lực cho nhiều ngành khoa học kinh tế Hiện nhiều máy đo phổ hấp thụ nguyên tử sản xuất với nhiều tính ưu việt Vì vậy, phép đo phổ hấp thụ nguyên tử phép đo ưu việt hệ thống phương pháp phân tích 173 4.2.3 Ứng dụng phương pháp phân tích quang phổ hấp thu lửa phân tích thơng số mơi trường 4.2.3.1 Xác định asen (theo TCVN 6626:2000: Chất lượng nước- Xác định asen) Phạm vi áp dụng: xác định hàm lượng asen nước mặt nước ngầm dịch chiết chứa asen Nguyên tắc xác định: Hàm lượng asen dung dịch xác định phương pháp quang phổ hấp thụ (áp dụng kỹ thuật hóa hydrua) với phép lập đường chuẩn Phương pháp dựa đo hấp thụ nguyên tử asen sinh phân huỷ nhiệt asen (III) hydrua As (III) khử thành khí asen hydrua AsH3 natri tetrahydroborat môi trường axit clohydric Độ hấp thụ đo bước sóng 193,7 nm Lưu ý q trình phân tích trạng thái khác asen cần chuyển dạng asen (III) Cách thực hiện: Dung dịch asen chuẩn chuẩn bị cách hịa tan hóa chất As2O3 vào nước Hoặc dung dịch asen chuẩn mua từ thị trường Lưu ý dung dịch asen (V) cần xử lý để chuyển asen (III) Các dung dịch asen chuẩn với nồng độ khác mẫu nước (sau xử lý mẫu thành asen (III)) đo độ hấp thu với máy quang phổ hấp thụ lửa bước sóng 193,7 nm Thu nhận kết quả: Nồng độ asen mẫu nước suy từ phương trình đường thẳng asen chuẩn (được xây dựng phương pháp bình phương cực tiểu) trương tự trình bày trước Lưu ý để q trình phân tích đạt kết tốt mẫu nước cần phải lưu trữ theo qui định xử lý mẫu (chuyển dạng asen (III) hydrua mẫu) 4.2.3.2 Xác định hàm lượng thủy ngân (Theo TCVN 7877:2008 (ISO 5666:1999): Chất lượng nước-Xác định thủy ngân) Phạm vi áp dụng: phương pháp phân tích áp dụng để phân tích hàm lượng thủy ngân nước Ở hai phương pháp giới thiệu để xác định hàm lượng thủy ngân mẫu nước Phương pháp 1: Xác định hàm lượng thủy ngân mẫu nước có xử lý mẫu với SnCl2 (phương pháp khơng làm giàu mẫu) Nguyên tắc xác định: Các ion thủy ngân khử trạng thai kim loại thiếc (II) clorua môi trường axit Thủy ngân nguyên tố sau loại khỏi dung dịch dịng 174 khí trơ khơng khí chuyển vào cuvet, theo dạng khí nguyên tử Đo độ hấp thụ bước sóng 253,7 nm chùm tia phóng xạ máy đo phổ hấp thụ nguyên tử Nồng độ tính tốn dựa đường chuẩn Cách tiến hành: Dung dịch thủy ngân chuẩn chuẩn bị cách pha hóa chất HgO mơi trường nước Các dung dịch thủy ngân chuẩn với nồng độ khác mẫu nước đo độ hấp thu với máy quang phổ hấp thụ lửa bước sóng 253,7 nm Thu nhận kết quả: Nồng độ asen mẫu nước suy từ phương trình đường thẳng thủy ngân chuẩn (được xây dựng phương pháp bình phương cực tiểu) trương tự trình bày trước Các lưu ý q trình phân tích mẫu: Nước dùng q trình pha dung dịch hóa chất nên sử dụng nước cất hai lần; tốt nước khử ion để tránh nhiễm bẩn mẫu thủy ngân Cần tiến hành lấy mẫu lưu trữ mẫu theo qui định, tránh sử dụng loại bình chưa có khả hấp phụ thủy ngân Phương pháp áp dụng cho việc xác định hàm lượng thủy ngân mẫu rắn Trong trường hợp mẫu rắn công phá mẫu môi trường axit Phương pháp 2: Xác định thủy ngân mẫu nước có xử lý mẫu với natri tetrahydroborat (không làm giàu mẫu) Nguyên tắc xác định: Nguyên tác phương pháp tương tự phương pháp nêu (xử lý mẫu nước với SnCl2) Tuy nhiên, phương pháp ion thủy ngân khử natri tetrahydroborat thay cho SnCl2 4.2.3.3 Xác định coban, niken, đồng , kẽm, cadimi chì (Theo TCVN 6193:1996: Chất lượng nước- Xác định coban, niken, đồng , kẽm, cadimi chì ) Phạm vi áp dụng: Phương pháp phân tích áp dụng để phân tích hàm lượng coban, niken, đồng , kẽm, cadimi chì nước Ở hai phương pháp giới thiệu để xác định hàm lượng coban, niken, đồng , kẽm, cadimi chì mẫu nước Phương pháp 1: Xác định trực tiếp hàm lượng ion kim loại mẫu nước phương pháp hấp thu lửa 175 Phạm vi áp dụng: phương pháp áp dụng cấu tử có nồng độ cao không bị nhiễu cấu tử khác Nguyên tắc xác định: Hàm lượng cấu tử dung dịch (sau axit hóa) xác định trực tiếp quang phổ kế hấp thu nguyên nguyên tử Mỗi loại nguyên tố xác định độ hấp thu bước sóng đặc trưng (như thể bảng bên dưới) Bảng 4.6 Điều kiện xác định nguyên tố Nguyên tố cần xác định Bước sóng nm Ngọn lửa Coban 240,7 Axetylen - khơng khí Niken 232,0 Axetylen - khơng khí oxy hố Đồng 324,7 Axetylen - khơng khí oxy hố Kẽm 213,8 Axetylen - khơng khí Cadimi 228,8 Axetylen - khơng khí 283,3 Axetylen - khơng khí Chì 217,0 Cách thực hiện: Các dung dịch chuẩn nguyên tố pha chế từ muối nguyên tố tương ứng mơi trường HNO3 lỗng Các dung dịch ngun tố kim loại chuẩn với nồng độ khác mẫu nước (đã axit hóa) đo độ hấp thu với máy quang phổ hấp thụ lửa bước sóng đặc trưng Thu nhận kết quả: Nồng độ kim loại mẫu nước suy từ phương trình đường thẳng kim loại chuẩn (được xây dựng phương pháp bình phương cực tiểu) trương tự trình bày trước Các lưu ý q trình phân tích mẫu: Nước dùng q trình pha dung dịch hóa chất nên sử dụng nước cất hai lần; tốt nước khử ion để tránh nhiễm bẩn mẫu kim loại Cần tiến hành lấy mẫu lưu trữ mẫu theo qui định Phương pháp 2: Xác định hàm lượng kim loại nước phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử lửa sau chelat hoá (APDC) chiết (Mibk) Phạm vi áp dụng: phương pháp áp dụng cấu tử có nồng độ tương đối thấp mẫu có độ phức tạp cao (hoặc chất mẫu chưa biết) chứa nhiều cấu tử hoà tan (nước mặn nước lợ) 176 Nguyên tắc xác định: Hàm lượng kim loại pha hữu xác định phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử lửa với phép lập đường chuẩn Phản ứng tạo phức ion kim loại cần xác định amoni - Pyrolidindithiocacbamat (APDC) chiết pH 2,5 với metyl - isobutylketon (MIBK) thực nhằm loại bỏ ảnh hưởng đến q trình phân tích Độ hấp thu dung dịch chứa cấu tử cần xác định máy quang phổ hấp thu nguyên tử bước sóng đặc trưng cấu tử Cách thực hiện: Các dung dịch chuẩn nguyên tố pha chế từ muối nguyên tố tương ứng mơi trường HNO3 lỗng Các dung dịch ngun tố kim loại chuẩn với nồng độ khác mẫu nước (đã chelat, chiết axit hóa) đo độ hấp thu với máy quang phổ hấp thụ lửa bước sóng đặc trưng Thu nhận kết quả: Nồng độ kim loại mẫu nước suy từ phương trình đường thẳng kim loại chuẩn (được xây dựng phương pháp bình phương cực tiểu) trương tự trình bày trước Phương pháp 3: Xác định hàm lượng kim loại nước phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử lửa sau chelat hoá (HMA - HMDC) chiết (DIPK - XYLEN) Phạm vi áp dụng: phương pháp áp dụng cho đối tượng mẫu giống phương pháp Tuy nhiên, phương pháp sử dụng mẫu có nồng độ cấu tử kim loại thấp Nguyên tắc xác định: Hàm lượng kim loại pha hữu xác định phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử lửa với phép lập đường chuẩn Tạo phức kim loại hexametylen-ammoni - hexametylendithiocacbamat (HMA - HMDC) chiết với diisopropylketon - xylen mơi trường đệm có độ pH từ đến Độ hấp thu dung dịch chứa cấu tử cần xác định máy quang phổ hấp thu nguyên tử bước sóng đặc trưng cấu tử Cách thực hiện: Các dung dịch chuẩn nguyên tố pha chế từ muối nguyên tố tương ứng môi trường HNO3 loãng Các dung dịch nguyên tố kim loại chuẩn với nồng độ khác mẫu nước (đã chelat, chiết axit hóa) đo độ hấp thu với máy quang phổ hấp thụ lửa bước sóng đặc trưng 177 Thu nhận kết quả: Nồng độ kim loại mẫu nước suy từ phương trình đường thẳng kim loại chuẩn (được xây dựng phương pháp bình phương cực tiểu) trương tự trình bày trước 4.2.3.4 Xác định Crom hóa trị (VI) (Theo TCVN 6658:2000: Chất lượng nước-Xác định Crom hóa trị (VI)) Phạn vi áp dụng: Phương pháp dùng để xác định hàm lượng Crom hoá trị (VI) mẫu lỏng Nguyên tắc xác định: Phương pháp mô tả dùng để xác định hàm lượng crom (VI) dung dịch phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử lửa với phép lập đường chuẩn Nguyên tắc xác định mô tả sau: mẫu nước sau xử lý để ổn định trạng thái oxy hoá crom (VI) crom (III) (nếu cấu tử có mặt dung dịch) cấu tử crom (VI) phản ứng với 1,5- diphenylcacbazid để tạo nên màu tím đỏ (phức crom- 1,5- diphenylcacbazon) Đo độ hấp thụ phức nằm khoảng 540 nm - 550 nm , bước sóng xác cần ghi báo cáo kết Cách xử lý mẫu: Đối với mẫu không chứa cấu tử có tính oxy hố hay tính khử: Mẫu nước xử lý với ba công đoạn: (i) kết tủa mẫu với nhôm sunfat điều kiện pH nằm khoảng 7,0-7,2; (ii) lắng mẫu khoảng (iii) lọc mẫu nước Sử dụng 200 mL nước sau lọc cho q trình phân tích xác định hàm lượng crom Lưu ý không nên sử dụng 50 mL trình lọc mẫu cho q trình phân tích định lượng crom Đối với mẫu chứa cấu tử có tính oxy hố tính khử: Mẫu nước xử lý với bốn công đoạn: (i) kết tủa mẫu với nhôm sunfat điều kiện pH nằm khoảng 7,0-7,2; (ii) thêm dung dịch natri sunfit vào mẫu nước (iii) lắng mẫu khoảng (iii) lọc mẫu nước Sử dụng 200 mL nước sau lọc cho q trình phân tích xác định hàm lượng crom Lưu ý không nên sử dụng 50 mL trình lọc mẫu cho q trình phân tích định lượng crom Cách tiến hành: Đối với mẫu khơng chứa cấu tử có tính oxy hố hay tính khử, q trình phân tích tiến hành sau: Dung dịch crom chuẩn pha chế từ hố chất K2Cr2O7 mơi trường HNO3 lỗng 178 Các dung dịch nguyên tố kim loại chuẩn với nồng độ khác mẫu nước (đã xử lý theo hướng dẫn phản ứng với diphenylcacbazid) đo độ hấp thu với máy quang phổ hấp thụ lửa bước sóng 540 nm 550 nm Thu nhận kết quả: Nồng độ kim loại mẫu nước suy từ phương trình đường thẳng kim loại chuẩn (được xây dựng phương pháp bình phương cực tiểu) trương tự trình bày trước Đối với mẫu chứa cấu tử có tính oxy hố hay tính khử, q trình phân tích tiến hành sau: Dung dịch crom chuẩn pha chế từ hố chất K2Cr2O7 mơi trường HNO3 lỗng Các dung dịch nguyên tố kim loại chuẩn với nồng độ khác mẫu nước (đã xử lý theo hướng dẫn; phản ứng với hypoclorit phản ứng với diphenylcacbazid) đo độ hấp thu với máy quang phổ hấp thụ lửa bước sóng 540 nm 550 nm Thu nhận kết quả: Nồng độ kim loại mẫu nước suy từ phương trình đường thẳng kim loại chuẩn (được xây dựng phương pháp bình phương cực tiểu) trương tự trình bày trước 4.2.3.5 Xác định Crom hóa trị (III) (Theo TCVN 6222:2008: Chất lượng nước-Xác định crom hóa trị (III)) Phạm vi áp dụng: Phạn vi áp dụng: Phương pháp dùng để xác định hàm lượng Crom hoá trị (VI) mẫu lỏng Nguyên tắc xác định: Hàm lượng crom dung dịch xác định phương pháp quang phổ hấp thu lửa với phép lập đường chuẩn Về nguyên tắc hàm lượng crom mẫu axit hóa xác định lửa nitơ oxit/axetylen Đo bước sóng 357,9 nm Để loại ảnh hưởng đến kết phân tích mẫu cần thêm muối lantan Cách thực hiện: Dung dịch crom chuẩn pha chế từ hoá chất K2Cr2O7 mơi trường HNO3 lỗng Dung dịch muối lantan pha chế từ hóa chất lantan oxit (La2O3) dung dịch HCl loãng Các dung dịch nguyên tố kim loại chuẩn với nồng độ khác mẫu nước (đã axit hóa thêm dung dịch muối lantan) đo độ hấp thu với máy quang phổ hấp thụ lửa bước sóng 357,9 nm Thu nhận kết quả: Nồng độ kim loại mẫu nước suy từ phương trình đường thẳng kim loại chuẩn (được xây dựng phương pháp bình phương cực tiểu) trương tự trình bày trước 179 Các lưu ý phân tích mẫu cần thực hiện: Đối với mẫu chứa crom hòa tan axit, thêm mL hydro peroxit mL axit nitric C(HNO3) = 1,5 mol/L vào 90 mL mẫu axit hóa lượng phù hợp mẫu khác tùy theo nồng độ dự kiến Đun sôi làm bay đến thể tích khoảng 50 mL (khơng làm mẫu bị khơ kiệt) Trường hợp mẫu có nồng độ crom thấp, phương pháp phá mẫu phải tiến hành nồi hấp lị vi sóng 4.3 BÀI TẬP Phương pháp quang phổ hấp thu tử ngoại Các hợp chất CH3-Cl, CH3-Br, CH3- I có mũi hấp thu độ dài sóng 173 nm; 204 nm 259 nm Cho biết mũi hấp thu ứng với chuyển mức xác định độ dài sóng hấp thu với hợp chất Đáp số: n → σ* CH3-Cl hấp thu xạ 173 nm; CH3-Br hấp thu xạ 204 nm, CH3-I hấp thu xạ 259 nm Hợp chất X hấp thu xạ max = 350 nm dung môi hexane hấp thu xạ max= 307 nm dung môi etanol Mũi hấp thu hợp chất X ứng với chuyển mức nào? Giải thích Đáp số: π → π* Trong dung môi nước, anilin hấp thu bước sóng 280 nm với  =1430 mol1 cm-1.l Nếu muốn pha chế 100 mL dung dịch alanin có độ truyền suốt 30% xạ phải cân gam alanin nguyên chất (dùng chậu đo có b = cm) Đáp số: 3,4.10-3 g 20 mL dung dịch quinine pha loãng thành 50 mL Đo độ hấp thu dung dịch loãng max = 348 nm giá trị A = 0,316 (sử dụng cuvet có b = cm) Lấy 20 mL dung dịch quinine khác thêm vào 10 mL dung dịch quinine 25 ppm, đưa đến thể tích 50 mL đem đo độ hấp thu dung dịch vừa pha (sử dụng cuvet có b = cm), giá trị A = 0,610 Tính nồng độ ppm quinine mẫu ban đầu Đáp số: 13,4 ppm Phương pháp quang phổ hấp thu thấy Định lượng Fe3+ nước phương pháp so màu, thuốc thử KSCN, mơi trường HNO3, pH 1÷2 Phức tạo thành có màu đỏ, hấp thu  = 480 nm với =6300 mol-1.cm.L 180 a/ Tính khoảng nồng độ mol thích hợp cho loạt dung dịch chuẩn đo, dùng máy đo cho sai số chấp nhận A nằm khoảng 0,2÷0,8 máy đo có A  0,3 (chậu đo có b = cm) b/ Dùng 20 mL mẫu nước tạo thành 50 mL dung dịch đo, kết định lượng cho nồng độ mol dung dịch đo CM = 9.10-5 M Tính hàm lượng Fe nước theo đơn vị ppm Đáp số: a/ Máy đo cho sai số chấp nhận 0,2 < A < 0,8: 3,17.10-5 M < A < 1,27.10-4 M Máy đo có A