Nghiên cứu và khảo sát các điều kiện tối ưu chế tạo cột khử cadimi trong phân tích nitrat

Khóa luận Tốt Nghiệp SVTH: Trần Lê Vân Thanh Trang Khóa luận Tốt Nghiệp MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Nitrat tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng sản phẩm nguồn nước Nitrat vào thể người chất tiền ung thư, làm hạ đường huyết, gây xẩy thai, quái thai phụ nữ có mang bệnh xanh da trẻ em Đối với môi trường nước, nitrat yếu tố gây tượng phú dưỡng làm ảnh hưởng đe dọa nghiêm trọng đến hệ sinh thái môi trường Hiện nay, có nhiều phương pháp định lượng nitrat trắc quang, điện hóa sắc ký Đặc biệt phịng thí nghiệm đơn giản trắc quang phương pháp chủ đạo Trong mơn thực hành phân tích mơi trường trường Đại Học Sư Phạm Đà Nẵng, gặp nhiều khó khăn việc xác định hàm lượng nitrat mẫu nước Phương pháp trắc quang với thuốc thử axit phenol disunfonic thuốc thử natri salixylat bị cản trở nhiều yếu tố ảnh hưởng ion NO2-, Cl-, Ca2+, Mg2+ nên việc phân tích đạt độ xác khơng cao Phương pháp chuẩn giới việc xác định nitrat ASTM 3867 – 99 Standard Methods for the Examination of water and wastewater 4500 – NO3- Các phương pháp kết hợp sử dụng cột khử Cd với máy quang trắc UV-VIS cho hiệu suất phân tích 91±1% khơng có nhiều yếu tố ảnh hưởng Vì vậy, chúng đáp ứng yêu cầu cho mẫu có hàm lượng nitrat thấp từ 0.01 đến mg NO3-/l Để hiểu rõ nguyên tắc làm việc cột khử Cd khảo sát điều kiện tối ưu cho quy trình phần tích thực tế, chọn đề tài “ Nghiên cứu khảo sát điều kiện tối ưu chế tạo cột khử Cadimi phân tích nitrat” hướng dẫn ThS Phạm Thị Hà SVTH: Trần Lê Vân Thanh Trang Khóa luận Tốt Nghiệp NỘI DUNG ĐỀ TÀI - Xử lý hạt Cadimi nhồi cột khử Cd-Cu - Khảo sát điều kiện tối ưu xác định cột khử - Đánh giá hiệu suất thu hồi q trình phân tích - Đánh giá sai số thơng kê phương pháp - Áp dụng quy trình phân tích để xác định hàm lượng nitrat số sản phẩm sữa thị trường SVTH: Trần Lê Vân Thanh Trang Khóa luận Tốt Nghiệp CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nitrat 1.1.1 Sự tồn nitrat 1.1.1.1 Nitrat đất Toàn nitơ chu trình nitơ sinh học diễn chủ yếu qua hoạt động cố định đạm vi khuẩn sống cây, tảo lục vi khuẩn cộng sinh rễ số lồi thực vật (ví dụ Rhizobium có nốt sần rễ số lồi họ đậu) Những sinh vật có khả chuyển hóa N2 thành NH4+, chiếm tỷ lệ nhỏ dịng nitơ tồn cầu, q trình cố định đạm nguồn cung cấp nitơ cao cho nơi sống cạn nước NH4+ thực vật sử dụng hạn chế, hầu hết nitơ tích luỹ dạng NO3- Thường lượng nitrat khơng đủ để tạo dưỡng dưỡng chất ni lớn trồng, nên người ta phải bón phân chứa nitrat thêm cho đất Tuy nhiên, lượng nitrat đất khơng ổn định, phụ thuộc vào chu trình sinh trưởng xanh Nếu xanh cần nhiều nitrat lượng nitrat tích tụ đất ngược lại 1.1.1.2 Nitrat nước Nitrat phân bố nước không Do tác động q trình nitrat hóa nước khiến cho hàm lượng nitrat bên có hàm lượng cao có tới vài chục mg/l Trong lớp nước tầng sâu hàm lượng nitrat lại nhỏ, có vài mười hay vài chục mg/l Nitơ có nước thải hình thức khác nhau:  Nitơ hữu (amino acids, proteins, purines, pyrimidines nucleic acids)  Ammoniac  Nitrit  Nitrat Trong mẫu nước thải chưa xử lý, phần lớn thường amôniac nitơ hữu cơ, chất bị ơxy hố thành nitrit sau nitrat mơi trường Việc sử dụng phân bón chứa nitơ mức, việc xử lý hay không hiệu chất thải vào môi trường làm cho mơi trường nước ngày bị nhiễm nặng Vì vậy, nitrat tiêu để đánh giá chất lượng môi trường nước SVTH: Trần Lê Vân Thanh Trang Khóa luận Tốt Nghiệp Khi bón phân đạm cho trồng có lượng nhỏ tích tụ đất tan vào nước ngầm Vì vậy, không nước thải mà nước ngầm có nitrat 1.1.1.3 Nitrat sản phẩm từ động vật Các sản phẩm từ thịt tham gia vào trình lên men tạo H2S, NH3 Các chất gây biến đổi thực phẩm mà ảnh hưởng đến sức khỏe người Trong thịt, nitrit làm chậm trình phát triển botulinal toxin, độc tố làm hư thịt, làm gia tăng màu sắc hương vị thịt ướp, làm chậm trình ơi, trở mùi, mùi sản phẩm thịt Các muối nitrit sodium hay potassium, hay nitrat sodium, potassium thường sử dụng để xử lý, ướp thịt làm jambon, xúc xích Các chất tỏ hữu hiệu việc ngăn cản phát triển để diệt vi khuẩn, đặc biệt khuẩn clostridium botulinum đồ hộp Trong trình ướp, chuỗi phản xảy biến nitrat thành nitrit, thành oxid nitric Nito oxit kết hợp với myoglobin (chất màu làm cho thịt khơng ướp có màu đỏ tự nhiên) làm thành nitric oxid myoglobin, có màu đỏ sậm (như màu lạp xưởng) Màu đỏ sậm biến thành màu hồng nhạt đặc trưng gia nhiệt trình chế biến hay xơng khói thịt Cơ chế tạo màu đỏ thịt có mặt nitrite, nitrate: KNO3  KNO2 Trong môi trường pH thấp: KNO2  HNO2 HNO2  NO Nito oxit kết hợp với myoglobin tạo sản phẩm có màu đỏ sẫm NO + myoglobin  Nomyoglobin (màu đỏ sẫm) 1.1.1.4 Nitrat thực vật Trong trình sinh trưởng phát triển trồng, nitơ yếu tố dinh dưỡng cần thiết Trong trình trồng rau quả, người trồng sử dụng phân đạm bón cho nhằm mục đích kích thích phát triển Khi cung cấp khơng đủ hàm lượng nitơ cần thiết, q trình sinh trưởng phát triển trồng bị hạn chế ngưng hoàn toàn SVTH: Trần Lê Vân Thanh Trang Khóa luận Tốt Nghiệp Q trình trao đổi nitơ xảy toàn đời sống trồng thay đổi tùy thuộc vào giai đoạn sinh trưởng phát triển khác Trong điều kiện dinh dưỡng nitơ tối ưu, tốc độ sinh trưởng trồng thúc đẩy nhanh trình hóa già chậm lại Khi lượng NO3- thiếu hụt, đáp ứng cách oxy hóa NH3 Đây q trình nitrat hóa Q trình xảy mạnh điều kiện ẩm độ đất đạt 60-70%, nhiệt độ từ 25-30oC pH = 6,2-9,2 Các chất hữu vô chứa đạm nhiều dạng khác nhau, tùy theo dạng đạm, chúng chia thành dạng NO3-, NO2-, NH4+ Một số trồng có khả tích lũy lượng lớn NH3 suốt giai đoạn sinh trưởng mà khơng gây hại cho Các kết phân tích cho thấy có liên quan suất thu hoạch hàm lượng nitrat (lượng đạm bón cao suất trồng tăng cao) lại tích lũy lượng thừa nitrat nơng phẩm Khi bón phân cho cây, loại phân đạm sử dụng bị vi khuẩn đất chuyển hoá thành NH4+ NO3- hấp thụ Nitrat amoni phần chủ yếu hấp thụ, phần giải phóng ngồi khí dạng N2, NH3 phần cịn lại tích tụ đất tan nước ngầm 1.1.2 Nitrat phú dưỡng Phú dưỡng tượng thường gặp hồ đô thị, sông kênh dẫn nước thải Biểu phú dưỡng hồ đô thị nồng độ chất dinh dưỡng N, P cao, tỷ lệ P/N cao tích luỹ tương đối P so với N, yếm khí mơi trường khử lớp nước đáy thuỷ vực, phát triển mạnh mẽ tảo nở hoa tảo, đa dạng sinh vật nước, đặc biệt cá, nước có màu xanh đen đen, có mùi khai thối khí H2S v.v Ngun nhân gây phú dưỡng thâm nhập lượng lớn N, P từ nước thải sinh hoạt khu dân cư, đóng kín thiếu đầu môi trường hồ Sự phú dưỡng nước hồ đô thị sông kênh dẫn nước thải gần thành phố lớn trở thành tượng phổ biến hầu giới Hiện tượng phú dưỡng hồ thị kênh nước thải tác động tiêu cực tới hoạt động văn hoá dân cư đô thị, làm biến đổi hệ sinh thái nước hồ, tăng thêm mức độ nhiễm khơng khí thị SVTH: Trần Lê Vân Thanh Trang Khóa luận Tốt Nghiệp 1.1.3 Độc tính nitrat sức khỏe người Trong lương thực lúa mì, ngơ, đậu xanh hàm lượng nitrat thấp Còn loại rau ăn, bắp cải, súp lơ có hàm lượng nitrat cao Hàm lượng nitrat lương thực, rau liên quan chặt chẽ tới lượng phân đạm sử dụng Nếu bón phân vừa đủ, cối phát triển tốt lượng nitrat dư thừa đất cịn ít, khơng đáng kể Nếu bón phân vượt lượng đạm cần thiết lượng nitrat dư thừa đất tăng lên Lượng nitrat dư thừa vào nguồn nước mặt, nước ngầm gây ô nhiễm, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ người NO3- vào thể người tham gia phản ứng khử dày đường ruột tác dụng men tiêu hoá sinh NO2- Nitrit sinh phản ứng với Hemoglobin tạo thành methaemoglobinemia làm khả vận chuyển oxi Hemoglobin Thông thường Hemoglobin chứa Fe2+ , ion có khả liên kết với oxi Khi có mặt NO2- oxi hố Fe2+ thành Fe3+ làm cho hồng cầu khơng làm nhiệm vụ chuyển tải O2 Nếu trì lâu dẫn tới tử vong 4HbFe2+(O2) + 4NO2- + 2H2O  2HbFe3+ + OH- + 4NO3- + O2 Sự tạo thành methaemoglobinemia đặc biệt thấy rõ trẻ em Trẻ em mắc chứng bệnh thường xanh xao ( bệnh Blue baby ) dễ bị đe doạ đến sống đặc biệt trẻ tháng tuổi Ngoài ra, NO2- thể dễ tác động với amin tạo thành nitrosaminemột hợp chất tiền ung thư Các hợp chất nitroso tạo thành từ amin bậc hai axit nitrơ ( HNO2) trở nên bền vững nhờ tách loại proton để trở thành nitrosamine Các amin bậc ba môi trường axit yếu pH = 3- với có mặt ion nitrit chúng dễ dàng phân huỷ thành anđehit amin bậc hai Sau amin bậc hai tiếp tục chuyển thành nitrosamin: SVTH: Trần Lê Vân Thanh Trang Khóa luận Tốt Nghiệp Các amin bậc hai thường xuất trình nấu rán thực phẩm giàu protein hay q trình lên men Nitrit có rau vào khoảng 0,05 - mg/kg Khi dùng thực phẩm hay nguồn nước chứa hàm lượng nitrit vượt giới hạn cho phép gây ngộ độc, liều lượng cao gây chết người Vì thực phẩm nguồn nước có chứa nitrat nitrit cao cần phải loại bỏ việc xác định hàm lượng nitrat chúng có ý nghĩa quan trọng việc đánh giá chất lượng nước, chất lượng nông sản rau Bảng 1.1 Hàm lượng Nitrat cho phép số loại rau tươi theo tiêu chuẩn tổ chức Y Tế Thế Giới (WHO) Loại sản phẩm Hàm lượng (mg/kg) Loại sản phẩm Hàm lượng (mg/kg) Dưa hấu 60 Hành tây 80 Dưa bở 90 Cà chua 150 Ớt 200 Dưa chuột 150 Măng tây 200 Khoai tây 250 Đậu 200 Cà rốt 250 Ngô rau 300 Hành 400 Cải bắp 500 Bầu bí 400 Su hào 500 Cà tím 400 Su lơ 500 Xà lách 1500 SVTH: Trần Lê Vân Thanh Trang Khóa luận Tốt Nghiệp Bảng Quyết định Bộ Trưởng Bộ Y Tế “ Danh mục tiêu chuẩn vệ sinh lương thực, thực phẩm “ Số 867/1998/QĐ-BYT STT Chỉ số quốc tế Tên phụ gia Tên thực phẩm Giới hạn tối đa cho phép có dùng phụ gia thực phẩm Thịt hộp, thịt 252 nguội, lạp Kali nitrat xưởng, jambon Thịt hộp, thịt 249 nguội, lạp Kali nitrit 500mg/kg, dùng hay kết hợp với Natri nitrat 125mg/kg, dùng hay kết hợp với Kali nitrit xưởng, jambon Thịt hộp, thịt 250 nguội, lạp Natri nitrit xưởng, jambon Thịt hộp, thịt 251 nguội, lạp Natri nitrat xưởng, jambon 125mg/kg, dùng hay kết hợp với Kali nitrit 500mg/kg, dùng hay kết hợp với Kali nitrat Theo đánh giá tổ chức y tế giới WHO hàm lượng NO3- nước ngầm sử dụng cho cấp nước sinh hoạt hầu phát triển tăng lên Bảng Tiêu chuẩn hàm lượng nitrat nước uống số tổ chức giới STT Tổ chức Hàm lượng NO3(mg/l) WHO 45 Canada 10 EEC 50 CHLB Đức 50 SVTH: Trần Lê Vân Thanh Trang Khóa luận Tốt Nghiệp Bảng 1.4 Tiêu chuẩn kĩ thuật quốc gia nước ăn uống ( QCVN 0.1: 2009/BYT) STT 26 Tên Đơn Giới hạn Phương pháp tiêu vị tính tối đa thử Hàm lượng Mg/l 50 TCVN 61801996 nitrat (ISO 78901988) 1.1.4 Tính chất hóa học nitrat [1] Các muối nitrat tan nước khơng có màu Các muối ion kiềm mạnh có tính trung tính, cịn với ion kiềm yếu có tính axit Các muối axit nitric dễ bị phân hủy đun nóng Các muối kim loại kiềm chuyển thành muối nitric 2NaNO3  2NaNO2 + O2 Nitrat bị phân hủy tạo khí nito oxit nung mạnh nitrat tất kim loại quý số kim loại khác kim loại tự giải phóng Hg(NO3)2  Hg + 2NO2 + O2 Trong môi trường axit, ion nitrat có tính oxi hóa mạnh Độ hoạt tính ion tăng lên pH môi trường tăng NO3- + e- + H+  NO2 + H2O NO3- + 3e- + 4H+  NO +H2O NO3- + 8e- + 10H+  NH4+ + 3H2O Chúng oxi hóa tất kim loại không kim loại, chuyển nguyên tố từ trạng thái có mức oxi hóa thấp lến trạng thái có mức oxi hóa cao Do tính chất oxi hóa mơi trường acid, nitrat cịn có khả nitro hóa với số chất hữu như: acid sulfosalicilic, diphenylamin, antipyrin Khi chuyển môi trường SVTH: Trần Lê Vân Thanh Trang 10 Khóa luận Tốt Nghiệp hạt Cd dung dịch đệm amoni EDTA pH = 8.5 CuO tạo phức với NH4OH khỏi cột Cu + CuO + 1/2O2  CuO NH4+  [Cu(NH3)4]2+ Hạt Cd sau xử lí xong có màu sáng bảo quản dung dịch đệm amoni Hình Hạt Cd bảo quản dung dịch đệm amoni Tiến hành khảo sát hoạt tính hạt Cd theo quy trình 2.7.1, chúng tơi thu kết thể bảng 3.4 hình 3.8 Bảng Hiệu suất khử thay đổi theo hạt Cd qua lần xử lý khác Nồng độ NO3(ppm) Hạt Cd xử lý với dung dịch HCl 6N Hạt Cd – Cu SVTH: Trần Lê Vân Thanh Mật độ quang Hiệu suất khử (%) 0.04 0.0178 59.63 0.08 0.0391 61.10 0.12 0.0657 66.78 0.04 0.0248 80.19 Trang 38 Khóa luận Tốt Nghiệp mỏng Hạt Cd – Cu dày 0.08 0.0543 83.42 0.12 0.0786 79.41 0.04 0.0261 84.01 0.08 0.0562 86.21 0.12 0.0874 88.03 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0.04 ppm 0.08 ppm 0.12 ppm Hạt Cd xử lý HCl Hạt Cd-Cu mỏng Hạt Cd-Cu dày Hình Biểu đồ hiệu suất khử thay đổi theo hạt Cd qua lần xử lý khác Hạt Cd sau rửa dung dịch HCl 6N loại bỏ lớp CdO Dung dịch nitrat bị khử nitrit Tuy nhiên, hiệu suất khử lại khơng cao hạt Cd có hoạt tính mạnh nên nitrat bị khử xuống tận NH4+, N2 Cd - 2e  NO3- + 2H2O Cd2+ ( E0 = -0.402V)  NO2- + 2OH- ( E0 = +0.01V) Khi hạt Cd phủ lớp kim loại Cu hiệu suất cột khử tăng đáng kể Kim loại Cu có vai trò xúc tác chuyển electron từ Cd sang ion nitrat Vì vậy, hạt Cd phủ lớp kim loại Cu dày chọn để nhồi cột khử 3.3.2 Kết khảo sát chiều dài cột khử tối ưu SVTH: Trần Lê Vân Thanh Trang 39 Khóa luận Tốt Nghiệp Chiều dài cột khử yếu tố quan ảnh hưởng đến hiệu suất khử Cột khử hệ dị thể thể rắn thể khí phản ứng oxi hóa khử nên chịu tác động thời gian tiếp xúc dung dịch hạt Cd-Cu Thời gian cột khử thấp nitrat khơng thể bị khử hết thành nitrit Và ngược lại, thời gian khử dài nitrat tạo thành bị khử thành sản phẩm khác NH4+, N2 Chúng tiến hành khảo sát thời gian cột khử tối ưu theo quy trình mục 2.7.2 thu kết sau Bảng Hiệu suất khử thay đổi theo chiều dài cột khử Chiều dài cột Nồng độ NO3- khử (ppm) 10 cm 20 cm 30 cm 40 cm SVTH: Trần Lê Vân Thanh Mật độ quang Hiệu suất khử (%) 0.04 0.0184 61.39 0.08 0.0362 56.84 0.12 0.0518 53.17 0.04 0.0225 73.44 0.08 0.0487 75.20 0.12 0.0786 79.41 0.04 0.0254 81.96 0.08 0.0550 84.45 0.12 0.0851 85.77 0.04 0.0276 88.42 0.08 0.564 86.51 0.12 0.0882 88.81 Trang 40 Khóa luận Tốt Nghiệp 100 90 80 70 60 0.04 ppm 50 40 30 20 10 0.08 ppm 0.12 ppm 10 cm 20 cm 30 cm 40 cm Hình Biểu đồ hiệu suất khử thay đổi theo chiều dài cột Nhìn chung hiệu suất khử tăng chiều dài cột khử tăng Khi chiều dài cột khử thấp khoảng 10cm lượng hạt Cd khơng đủ để khử lượng NO3- nên hiệu suất khử giảm dần nồng độ NO3- tăng Chiều dài cột khử sau tăng với nồng độ NO3- Trong trường hợp nồng độ chất phản ứng hiệu suất phản ứng tăng Tuy nhiên chiều dài tăng thời gian phân tích dung mơi rửa cột tăng lên Chúng định chọn 40 cm chiều dài tối ưu cho thí nghiệm sau 3.3.3 Kết khảo sát thành phần dung dịch đệm Sau lần phân tích bảo quản cột, cột làm để lấy toàn nitrit cịn lại mẫu dung dịch thích hợp Việc lựa chọn thành phần dung dịch thích hợp khơng góp phần đáng kể vào hiệu xuất khử cột mà cịn bảo quản cột khử khơng bị hỏng Chúng tơi tiến hành khảo sát thành phần dung dịch rửa cột tối ưu theo quy trình 2.7.3 thu kết sau: SVTH: Trần Lê Vân Thanh Trang 41 Khóa luận Tốt Nghiệp Bảng Hiệu suất khử thay đổi theo thành phần dung dịch đệm Thành phần Nồng độ NO3- dung dịch đệm (ppm) Mật độ quang Hiệu suất khử (%) 0.04 0.0095 35.25 0.08 0.0231 37.60 0.12 0.0412 42.79 0.04 0.0231 75.20 0.08 0.0465 71.97 0.12 0.0786 79.41 NH4OH + 0.04 0.0274 87.83 NH4Cl 0.08 0.0578 88.56 (pH = 8.5) 0.12 0.0914 91.94 NH4OH + 0.04 0.0276 88.42 NH4Cl + EDTA 0.08 0.0584 89.45 (pH = 8.5) 0.12 0.0907 91.26 Nước cất NH4Cl 0.015 M SVTH: Trần Lê Vân Thanh Trang 42 Khóa luận Tốt Nghiệp 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0.04 ppm 0.08 ppm 0.12 ppm Nước cất NH4Cl 0.015M Đệm amoni Đệm amoni + (pH = 8.5) EDTA (pH = 8.5) Hình 10 Biểu đồ hiệu suất khử thay đổi theo thành phần dung dịch đệm Hiệu suất khử thấp dung dịch qua cột ion NO 3- nước cất có mặt thành phần NH4Cl, NH4OH, EDTA hiệu suất khử tăng đáng kể khả tạo phức điều chỉnh môi trường đến pH tối ưu cho phản ứng Theo BATS Methods – April 1997, dung dịch qua cột khử NH4Cl NH4Cl có khả tạo mơi trường đệm cho phản ứng Ion NO3- dễ dàng bị khử xuống sản phẩm có số oxi hóa thấp làm ảnh hưởng đến kết phân tích Để đảm bảo cho điều không xảy ra, phản ứng cần thực mơi trường trung tính kiềm NO3- + H2 O + 2e-  NO2- + OH- (E0 = 0.015V) NH4Cl mẫu tạo phức với Cd2+ tránh việc Cd(OH)2 tạo thành bám vào cột khử Hạt Cd có màu nâu nhạt làm giảm hiệu suất cột 2NH4+ Cd2+ +  2NH3 2NH3 + 2H+  [Cd(NH3)2] Tuy nhiên việc có mặt NH4Cl không đảm bảo cho pH môi trường phản ứng Sự có mặt NH4OH với NH4Cl thành đệm pH = 8.5 làm hiệu suất phản ứng tăng lên rõ rệt Nhìn vào biểu đồ kết hiệu suất khử dung dịch đệm NH 4+/NH3 có khơng có EDTA xấp xĩ Sự có mặt EDTA tạo phức với số ion kim loại SVTH: Trần Lê Vân Thanh Trang 43 Khóa luận Tốt Nghiệp gây cản nhiễu mẫu thực tế Fe3+, Pb2+, Ag+, Hg2+, Bi3+, Au3+ Ngồi q trình khử nitrat xảy ra, EDTA tạo phức với ion Cd2+ sinh sau phản ứng Khi trình nitrat xảy ra, lượng EDTA thêm vào tạo phức ion Cd2+, Cu2+ Nhưng khả tạo phức khác CuY 2 = 6.3.1018 CdY 2 = 1016.46 nên phản ứng sau có chuyển dịch cân hóa học Cds + CuY2-  CdY2- + Cus Ion Cd2+ tạo phức tốt Cu2+ làm phản ứng chuyển dịch sang chiều nghịch nên kim loại Cd không bị hao hụt sau cho dung dịch có chứa ion nitrat qua cột Vì chọn dung dịch amoni + EDTA dung dịch tối ưu để rửa cột 3.3.4 Kết khảo sát pH dung dịch đệm Phản ứng khử nitrat Cd-Cu chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố pH pH cao thấp làm giảm hiệu suất khử Chúng tiến hành khảo sát pH dung dịch đệm theo quy trình 2.7.4 thu kết sau: Bảng Hiệu suất khử thay đổi theo pH dung dịch đệm pH mẫu Nồng độ NO3- phân tích (ppm) 5.12 6.07 7.02 SVTH: Trần Lê Vân Thanh Mật độ quang Hiệu suất khử (%) 0.04 0.0148 50.82 0.08 0.0335 52.87 0.12 0.0457 47.20 0.04 0.216 70.79 0.08 0.0493 76.08 0.12 0.0802 80.98 0.04 0.0267 85.77 Trang 44 Khóa luận Tốt Nghiệp 8.00 9.03 10.07 SVTH: Trần Lê Vân Thanh 0.08 0.0564 86.51 0.12 0.0876 88.22 0.04 0.0281 89.89 0.08 0.0593 90.77 0.12 0.0874 88.03 0.04 0.0274 87.83 0.08 0.0581 89.01 0.12 0.0867 87.34 0.04 0.0238 77.26 0.08 0.0543 83.42 0.12 0.0814 82.15 Trang 45 Khóa luận Tốt Nghiệp 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0.04 ppm 0.08 ppm 0.12 ppm 5,12 6,07 7,02 9,03 10,07 Hình 11 Biểu đồ hiệu suất khử thay đổi theo thành phần dung dịch mẫu phân tích Tại mơi trường pH thấp, nitrat bị khử xuống NH4+, N2 làm mẫu phân tích - NO3- + 2H+ + 2e  NO2- + H2O - HNO2 + 5H+ + 4e  NH3OH+ + H2O - HNO2 + 7H+ + 6e  NH4+ + H2O Khi pH tăng, hàm lượng H+ môi trường giảm nên sản phảm chủ yếu NO2- Giá trị pH cao đủ điều kiện kết tủa Cd(OH)2 bám vào cột làm giảm hiệu suất nên hiệu suất khử lại giảm Kết cho thấy hiệu suất khử cao pH khoảng 7-9 Theo khuyến cáo standard of methods, chọn pH dung dịch đệm 8.5 3.4 Kết phân tích hàm lượng nitrat số mẫu nước địa bàn thành phố Đà Nẵng Áp dụng điều kiện tối ưu cột khử khảo sát mục 3.3., chúng tơi tiến hành phân tích hàm lượng nitrat mẫu sữa hộp thị trường thành phố Đà Nẵng Quy trình phân tích thực theo mục 2.8 thu kết sau: Bảng Kết phân tích hàm lượng nitrat số mẫu sữa hộp thị trường SVTH: Trần Lê Vân Thanh Trang 46 Khóa luận Tốt Nghiệp Hàm lượng NO3- (mg/l) TCVN 6180-1996 – 50mg/l Cô gái Hà Lan 29.63 Đạt tiêu chuẩn Ovaltine 21.47 Đạt tiêu chuẩn TH True milk 11.05 Đạt tiêu chuẩn Fami 17.32 Đạt tiêu chuẩn V-fresh milk 6.66 Đạt tiêu chuẩn Milo 16.65 Đạt tiêu chuẩn Vinamilk 8.74 Đạt tiêu chuẩn Tên Kết phân tích cho thấy, mẫu sữa phân tích có hàm lượng nitrat mức cho phép so với TCVN 6180-1996 3.5 Đánh giá hiệu suất thu hồi sai số thống kê phương pháp Dựa điều kiện tối ưu khảo sát, tiến hành đánh giá hiệu suất thu hồi sai số thống kê phương pháp thí nghiệm nồng độ 0.4ppm 0.8ppm theo mục 2.8 thu kết sau: Bảng Kết đánh giá hiệu suất thu hồi phương pháp STT NO3- (0.04ppm) NO3- (0.08ppm) 0.03487 0.0691 0.0348 0.0692 0.0346 0.0691 0.0347 0.0690 0.0348 0.0692 0.03475 0.0691 86.86% 86.38% Giá trị trung bình Hiệu suất thu hồi Vậy hiệu suất thu hồi phương pháp phân tích 86.77% Kết đánh giá hiệu suất thu hồi trình bày bảng sau SVTH: Trần Lê Vân Thanh Trang 47 Khóa luận Tốt Nghiệp Bảng Kết đánh giá sai số thống kê phương pháp Các đại lượng đặc trưng NO3- 0.04ppm NO3- 0.08ppm Phương sai S2 1,1.10-8 7.10-9 Độ lệch chuẩn S 9.4.10-5 7.5.10-5 Hệ số biến động Cv 0,271 0,11 Biên giới tin cậy  1,34.10-4 1,06.10-4 Sai số tương đối Δ% 13% 13.23% Phương pháp có sai số nhỏ, độ xác cao hệ số biến động nhỏ, chứng tỏ độ lặp lại tốt Đáp ứng yêu cầu phương pháp phân tích vi lượng SVTH: Trần Lê Vân Thanh Trang 48 Khóa luận Tốt Nghiệp CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KẾT NGHỊ 4.1 Kết luận Qua đề tài này, thu kết sau : - Thể tích thuốc thử tối ưu để nitrit tạo phức 3ml, thời gian phức nitrit ổn định 10 phút - Cột khử cho hiệu suất khi: hạt Cd phủ lớp Cu dày, chiều dài cột 40cm, thành phần dung dịch đệm amoni +EDTA, pH dung dịch đệm tối ưu từ 7-9 - Áp dụng cột khử Cd để phân tích số mẫu sữa thị trường Trong đó, mẫu sữa đạt tiêu chuẩn - Đánh giá hiệu suất thu hồi đạt 86.77 %, đánh giá sai số phương pháp cho thấy độ xác phương pháp 4.2 Kiến nghị - Áp dung cột khử cadimi để nâng cao độ xác phân tích nitrat - Chế tạo hệ thống phân tích nitrat hồn toàn tự động từ khâu khử NO3- đến khâu NO2- tạo phức với thuốc thử để nâng cao độ xác, tránh sai số q trình phân tích SVTH: Trần Lê Vân Thanh Trang 49 Khóa luận Tốt Nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A-Krekov, Cơ sở hóa học phân tích – Tập 1, NXB Đại học Giáo dục chuyên nghiệp Hà Nội (1976) [2] Lê Huy Bá, Độc học môi trường, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh (2000) [3] Phạm Thị Hà, Các phương pháp phân tích quang học (2000) [4] Phạm Thị Hà, Hóa Mơi Trường (2000) [5] Trịnh Thị Thanh, Độc học môi trường sức khỏe người, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội (2003) [6] 4500 - NO3- - Nitrogen (Nitrat), Approved by Standard Methods Committee, 1997 [7] Determination of Nitrate in Sea Water, BATS Methods – April 1997 [8] Ali A Ensafi, A Kazemadeh, Analytica Chimica Acta 382, 1999, 15 – 21 [9] Ali A Ensafi, A Kazemadeh, Analytica Chimica Acta 442, 2001, 319 – 326 [10] Carmen Gal, Wolfgrang Frenzel and Jurgen Moller, Microchim, Acta 146, 2004, 155 – 164 [11] John H Margeson, Jack C Suggs and M Rodne Midgett, Anal Chem, 1980, 1955 – 1957 [12] Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 14th Edition, p 427, Method 419D (1975) [13] Folke Nydahl, Department of Analytical Chemistry, Universy of Uppsala, Box 531,S -751 Uppsala, Sweden, Talanta, Vol 23, 1976, 349 SVTH: Trần Lê Vân Thanh Trang 50 Khóa luận Tốt Nghiệp SVTH: Trần Lê Vân Thanh Trang 51 Khóa luận Tốt Nghiệp SVTH: Trần Lê Vân Thanh Trang 52 ... nguyên tắc làm việc cột khử Cd khảo sát điều kiện tối ưu cho quy trình phần tích thực tế, chọn đề tài “ Nghiên cứu khảo sát điều kiện tối ưu chế tạo cột khử Cadimi phân tích nitrat? ?? hướng dẫn ThS... 2.7.3 Khảo sát thành phần dung dịch đệm Chúng tiến hành khảo sát thành phần dung dịch rửa cột tối ưu theo quy trình sau: - Hạt Cd xử lý tối ưu nhồi vào cột khử với chiều dài tối ưu khảo sát -... gian topt 2.7 Quy trình khảo sát điều kiện tối ưu để chế tạo cột khử Cd-Cu 2.7.1 Khảo sát hoạt tính hạt Cd qua lần xử lý Hoạt tính hạt Cd có vai trị định hiệu suất khử nitrat cột Việc xử lý hạt Cd