Nghiên cứu xác định hàm lượng vết kim loại nặng zn, cu, pb, cd trong một số loại nấm linh chi bằng phương pháp von ampe hòa tan anot xung vi phân

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA HÓA HỌC - - NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG VẾT KIM LOẠI NẶNG Zn, Cu, Pb, Cd TRONG MỘT SỐ LOẠI NẤM LINH CHI BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON – AMPE HỊA TAN ANOT XUNG VI PHÂN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CHUN NGÀNH: HĨA PHÂN TÍCH Cán hướng dẫn Sinh viên thực Lớp : : : TS Đinh Thị Trường Giang Vũ Thị Thu Hiền 49B - Hóa VINH, 5/2012 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 10 1.1 Giới thiệu nguyên tố đồng (Cu), chì (Pb), kẽm (Zn), cađimi (Cd) 10 1.1.1 Nguyên tố kẽm (Zn) phương pháp xác định 10 1.1.1.1 Giới thiệu nguyên tố kẽm (Zn) 10 1.1.1.1.1 Vị trí, cấu tạo tính chất kẽm 10 1.1.1.1.2 Ứng dụng kẽm (Zn) 10 1.1.1.1.3 Tác dụng sinh hóa kẽm 11 1.1.1.2 Các phương pháp xác định kẽm (Zn) 12 1.1.1.2.1 Phương pháp trắc quang 12 1.1.1.2.2 Phương pháp cực phổ 14 1.2.2.3 Phương pháp AAS 16 1.1.2 Nguyên tố cađimi phương pháp xác định 17 1.1.2.1 Giới thiệu nguyên tố cađimi (Cd) 17 1.1.2.1.1 Vị trí, cấu tạo tính chất cađimi (Cd) 17 1.1.2.1.2 Ứng dụng cacđimi 18 1.1.2.1.3 Độc tính cacđimi 18 1.1.2.2 Các phương pháp xác định cađimi (Cd) 19 1.1.2.2.1 Phương pháp trắc quang 19 1.1.2.2.2 Phương pháp chuẩn độ Complexon 20 1.1.2.2.3 Phương pháp AAS 21 1.1.2.2.4 Phương pháp cực phổ 22 1.1.3 Nguyên tố chì (Pb) phương pháp xác định 23 1.1.3.1 Giới thiệu nguyên tố chì (Pb) 23 1.1.3.1.1 Vị trí, cấu tạo tính chất chì 23 1.1.3.1.2 Ứng dụng chì 25 1.1.3.1.3 Độc tính chì 25 1.1.3.2 Các phương pháp xác định chì (Pb) 26 1.1.3.2.1 Phương pháp trắc quang 26 1.1.3.2.2 Phương pháp cực phổ 26 1.1.3.2.4 Phương pháp chuẩn độ Complexon 28 1.1.3.2.4.1 Xác định trực tiếp thị Ecriocrom đen T 28 1.1.3.2.4.2 Xác định trực tiếp thị Xylen da cam 29 1.1.4 Nguyên tố đồng phương pháp xác định 29 1.1.4.1 Giới thiệu nguyên tố đồng (Cu) 29 1.1.4.1.1 Vị trí, cấu tạo tính chất đồng (Cu) 29 1.1.4.1.2 Ứng dụng đồng 30 1.1.4.1.3 Độc tính đồng 30 1.1.4.2 Các phương pháp xác định đồng 31 1.1.4.2.1 Phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử DDC 31 1.1.4.2.2 Phương pháp cực phổ 31 1.1.4.2.3 Phương pháp Neocuproine 33 1.1.4.2.4 Phương pháp AAS 34 1.2 Phương pháp Vơn – Ampe hịa tan 35 1.3 Các kỹ thuật định lượng phương pháp Vơn – Ampe hịa tan 37 1.3.1 Kỹ thuật mẫu chuẩn 37 1.3.2 Kỹ thuật đường chuẩn 37 1.3.3 Kỹ thuật thêm chuẩn 37 1.3.4 Kỹ thuật thêm 38 1.4 Các loại điện cực sử dụng phân tích cực phổ Vơn – Ampe hịa tan 39 1.4.1 Cực rắn hình đĩa (RDE) (Rotating disc electrode) 39 1.4.2 Điện cực màng thuỷ tinh ( TMFE ): 39 1.4.3 Điện cực giọt thuỷ ngân treo (HMDE) 40 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 42 2.1 Thiết bị, dụng cụ hóa chất 42 2.1.1 Thiết bị dụng cụ 42 2.1.1.1 Máy đo cực phổ 797 Computrace (Metrohm – Thụy Sĩ) 42 2.1.1.2 Thiết bị dụng cụ khác 43 2.1.2 Hóa chất 43 2.2 Pha chế dung dịch 44 2.2.1 Pha chế dung dịch cho phép xác định Zn, Cd, Cu, Pb 44 2.2.1.1 Pha chế dung dịch Zn2+ 44 2.2.1.2 Pha chế dung dịch Cd2+ 44 2.2.1.3 Pha chế dung dịch Pb2+ 44 2.2.1.4 Pha chế dung dịch Cu2+ 44 2.2.1.5 Dung dịch chuẩn chứa đồng thời Zn 2+ 10ppm, Cd2+ 0,3ppm, Cu2+ 2ppm, Pb2+ 5ppm 44 2.2.2 Pha chế dung dịch khác 45 2.2.2.1 Dung dịch đệm axetat pH=4,6 45 2.2.2.2 Dung dịch HCl 1M 45 2.2.2.3 Dung dịch NaOH 1M 45 2.3 Chuẩn bị mẫu xử lí mẫu 45 2.3.1 Địa điểm lấy mẫu 45 2.3.2 Chuẩn bị mẫu để vơ hóa mẫu 45 2.3.3 Xử lí mẫu 46 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 48 3.1 Điều kiện chung để định lượng đồng thời hàm lượng kẽm, cađimi, chì, đồng loại nấm linh chi phương pháp Von – Ampe hòa tan anot xung vi phân 48 3.2 Kết định lượng đồng thời hàm lượng kẽm, cađimi, chì, đồng số loại nấm linh chi phương pháp Vơn – Ampe hịa tan anot xung vi phân 49 3.2.1 Định lượng kẽm (II), cađimi(II), chì (II), đồng (II) mẫu trắng 49 3.2.2 Định lượng kẽm (II), cađimi(II), chì (II), đồng (II) mẫu nấm linh chi 50 3.2.3 Định lượng kẽm (II), cađimi(II), chì (II), đồng (II) mẫu nấm lạ 54 3.2.4 Định lượng kẽm (II), cađimi(II), chì (II), đồng (II) mẫu nhân tạo 58 KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Đặc điểm nguyên tố Zn 10 Bảng 1.2: Đặc điểm nguyên tố Cd 17 Bảng 1.3: Đặc điểm nguyên tố Pb 24 Bảng 1.4: Các số vật lý đồng 29 Bảng 3.1: Kết định lượng đồ thị mẫu nấm linh chi song song kết trung bình 54 Bảng 3.2: Bảng kết tính hàm lượng Zn, Cd, Pb, Cu mẫu nấm linh chi 54 Bảng 3.3: Kết định lượng đồ thị mẫu nấm lạ song song kết trung bình 58 Bảng 3.4: Bảng kết tính hàm lượng Zn, Cd, Pb, Cu mẫu nấm lạ 58 Bảng 3.5: Bảng kết tính hàm lượng Zn, Cd, Pb, Cu mẫu nhân tạo 60 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1: Phổ xung vi phân Zn, Cd, Pb, Cu mẫu trắng 49 Hình 3.2: Phổ xung vi phân Zn, Cd, Pb, Cu nấm linh chi (LC1) 51 Hình 3.3: Phổ xung vi phân Zn, Cd, Pb, Cu nấm linh chi (LC2) 52 Hình 3.4: Phổ xung vi phân Zn, Cd, Pb, Cu nấm linh chi (LC3) 53 Hình 3.5: Phổ xung vi phân Zn, Cd, Pb, Cu mẫu nấm lạ (NL1) 55 Hình 3.6: Phổ xung vi phân Zn, Cd, Pb, Cu mẫu nấm lạ (NL2) 56 Hình 3.7: Phổ xung vi phân Zn, Cd, Pb, Cu mẫu nấm lạ (NL3) 57 Hình 3.8: Phổ xung vi phân Zn, Cd, Pb, Cu mẫu nhân tạo 60 LỜI CẢM ƠN Đề tài khóa luận tốt nghiệp hồn thành phịng thí nghiệm Hóa phân tích trung tâm Thí nghiệm – Thực hành trường Đại học Vinh Những dòng khóa luận tốt nghiệp cho phép em bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới giảng viên TS Đinh Thị Trường Giang, người giao đề tài tận tình hướng dẫn, động viên em suốt thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy khoa Hóa học tất thầy giáo đóng góp ý kiến q báu mình, kỹ thuật viên phụ trách phịng thí nghiệm, anh chị bạn giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho việc nghiên cứu hoàn thành luận văn Qua em xin cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Vinh, Ban lãnh đạo khoa Hóa học – Trường Đại học Vinh tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn Cuối cho em xin gửi lòng biết ơn sâu sắc tới người thân yêu gia đình ln động viên, cổ vũ để em hồn thành đề tài khóa luận tốt nghiệp Tuy nhiên luận văn không tránh khuyết điểm thiếu sót nên em mong quý thầy bạn góp ý để hồn thiện luận văn tích lũy kinh nghiệm cho cơng tác nghiên cứu sau Vinh, tháng 05 năm 2012 Vũ Thị Thu Hiền MỞ ĐẦU Bảo vệ môi trường từ lâu vấn đề đặc biệt quan tâm nhiều quốc gia giới, ảnh hưởng lớn đến tồn phát triển giới sinh vật, đặc biệt người trái đất Giờ vấn đề khơng bó hẹp quốc gia riêng rẽ mà trở thành vấn đề tồn cầu Vì việc phân tích đánh giá mơi trường ngày vấn đề mũi nhọn ngành khoa học đặc biệt khoa học hóa học phân tích Cùng với phát triển xã hội q trình cơng nghiệp hóa đại hóa nhu cầu phát triển nông nghiệp không ngừng gia tăng Và từ vấn đề nhiễm môi trường đặc biệt ô nhiễm kim loại nặng ngày gia tăng, trở thành vấn đề nóng bỏng khơng nước mà phạm vi toàn cầu Trong số kim loại nặng đồng kẽm nguyên tố cần thiết cho thể nồng độ thấp, nồng độ cao chúng gây vấn đề tim mạch, tiêu hóa thận dẫn đến tử vong Chì cađimi kim loại có độc tính cao với động vật người gây bệnh ung thư, bệnh xương Khi hàm lượng chì máu cao làm giảm hấp thụ vi chất, gây thiếu máu, ăn suy dinh dưỡng, từ làm giảm trí tuệ trẻ em Do việc nghiên cứu phân tích kim loại nặng môi trường sống, thực phẩm tác động chúng tới thể người nhằm đề biện pháp tối ưu bảo vệ chăm sóc sức khỏe cộng đồng việc vơ cần thiết, cấp bách xã hội quan tâm Có nhiều phương pháp xác định kim loại nặng Cu, Pb, Cd, Zn phương pháp Vơn – Ampe hịa tan xung vi phân (DPP) điện cực giọt thủy ngân treo phương pháp cho độ nhạy, độ xác, độ lặp lại phép đo cao, cho phép xác định đồng thời nhiều nguyên tố sử dụng rộng rãi phân tích lượng vết kim loại nặng Từ sở khoa học chọn đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu xác định hàm lượng vết kim loại nặng Zn, Cu, Pb, Cd số loại nấm linh chi phương pháp Vơn – Ampe hịa tan anot xung vi phân” Với đề tài đề nhiệm vụ: - Các phương pháp xác định hàm lượng số kim loại nặng Zn, Cd, Pb, Cu số loại nấm - Bước đầu xác định hàm lượng số kim loại nặng Zn, Cd, Pb, Cu số loại nấm phương pháp Vơn – Ampe hịa tan Chúng tơi hi vọng khóa luận góp phần bổ sung thêm phương pháp xác định lượng vết kim loại số đối tượng khác 3.2 Kết định lượng đồng thời hàm lượng kẽm, cađimi, chì, đồng số loại nấm linh chi phương pháp Vôn – Ampe hòa tan anot xung vi phân 3.2.1 Định lượng kẽm (II), cađimi(II), chì (II), đồng (II) mẫu trắng Chúng tơi tiến hành thí nghiệm định lượng mẫu trắng sau: Lấy 0,5ml dung dịch chứa đồng thời kẽm (II), cađimi(II), chì (II), đồng (II) mẫu trắng +10 ml nước cất siêu sạch, điều chỉnh giá trị pH = 4,6 sau thêm 0,5ml dung dịch axetat pH=4,6 cho vào bình điện phân, sục khí 300s, tiến hành ghi đo đường xung vi phân điều kiện ghi đo tối ưu mục 3.1 Định lượng mẫu trắng phương pháp thêm chuẩn cách thêm chuẩn lần, thể tích lần thêm dung dịch chuẩn chứa đồng thời Zn 2+ 10ppm, Cd2+ 0,3ppm,Pb 2+ 5ppm, Cu2+ 2ppm 0,05 ml Tiếp tục ghi đường Vơn – Ampe hịa tan anot xung vi phân lần thêm chuẩn, kết thu mẫu trắng thể hình 3.1 Zn -Cd -Pb - Cu cac loai nam mau trang 1.00u Zn I (A) 800n 600n 400n Cu 200n Pb Cd -1.00 -0.75 -0.50 -0.25 U (V) Hình 3.1: Phổ xung vi phân Zn, Cd, Pb, Cu mẫu trắng 49 Final results +/- Res dev % Comments - Zn: Zn = 0.189 mg/L 0.023 10.253 Cd: Cd = 4.726 ug/L 0.018 0.375 Pb: Pb = 0.360 mg/L 0.002 0.637 Cu: Cu = 0.044 mg/L 0.001 2.212 3.2.2 Định lượng kẽm (II), cađimi(II), chì (II), đồng (II) mẫu nấm linh chi Quá trình định lượng kẽm (II), cađimi(II), chì (II), đồng (II) mẫu nấm linh chi phương pháp Vơn-Ampe hịa tan anot xung vi phân tiến hành sau: Lấy 0,5ml dung dịch mẫu chứa kẽm (II), cađimi(II), chì (II), đồng (II) nấm linh chi xử lý +10 ml nước cất siêu sạch, điều chỉnh pH = 4,6 thêm 0,5ml đệm cho vào bình điện phân, tiến hành ghi đo đường Vơn – Ampe hịa tan anot xung vi phân theo thơng số mục 3.1 Thêm chuẩn lần thể tích lần thêm dung dịch chuẩn chứa đồng thời Zn2+ 10ppm, Cd2+ 0,3ppm,Pb 2+5ppm, Cu2+ 2ppm 0,05 ml Tiếp tục ghi đo đường Vơn – Ampe hịa tan anot xung vi phân sau lần thêm chuẩn, kết thu mẫu nấm linh chi song song thể hình 3.2; 3.3; 3.4 50 Zn - Cd - Pb - Cu cac loai nam Nam linh chi 800n Zn I (A) 600n 400n Cu 200n Pb Cd -1.20 -1.00 -0.80 -0.60 -0.40 -0.20 U (V) Hình 3.2: Phổ xung vi phân Zn, Cd, Pb, Cu nấm linh chi (LC1) Final results +/- Res dev % Comments - Zn: Zn = 0.678 mg/L 0.012 1.753 Cd: Cd = 13.317 ug/L 0.627 4.708 Pb: Pb = 0.452 mg/L 0.007 1.653 Cu: Cu = 0.486 mg/L 0.012 2.459 51 Zn - Cd - Pb - Cu cac loai nam Nam linh chi 800n Zn I (A) 600n 400n Cu 200n Pb Cd -1.20 -1.00 -0.80 -0.60 -0.40 -0.20 U (V) Hình 3.3: Phổ xung vi phân Zn, Cd, Pb, Cu nấm linh chi (LC2) Final results +/- Res dev % Comments - Zn: Zn = 0.934 mg/L 0.026 2.832 Cd: Cd = 10.330 ug/L 0.938 9.079 Pb: Pb = 0.427 mg/L 0.012 2.892 Cu: Cu = 0.445 mg/L 0.017 3.817 52 Zn - Cd - Pb - Cu cac loai nam Nam linh chi 1.00u Zn I (A) 800n 600n 400n Cu 200n Pb Cd -1.20 -1.00 -0.80 -0.60 -0.40 -0.20 U (V) Hình 3.4: Phổ xung vi phân Zn, Cd, Pb, Cu nấm linh chi (LC3) Final results +/- Res dev % Comments - Zn: Zn = 0.926 mg/L 0.018 1.931 Cd: Cd = 10.683 ug/L 1.341 17.451 Pb: Pb = 0.437 mg/L 0.004 1.044 Cu: Cu = 0.424 mg/L 0.010 Kết định lượng kẽm (II), cađimi(II), chì (II), đồng (II) mẫu nấm linh chi thể bảng 3.1 bảng 3.2: 53 Bảng 3.1: Kết định lượng đồ thị mẫu nấm linh chi song song kết trung bình Mẫu Hàm lượng Zn (mg/l) Cd (  g/l) Pb (mg/l) Cu (mg/l) LC1 LC2 LC3 LC 0,678 13,317 0,452 0,486 0,934 10,330 0,427 0,445 0,926 10,683 0,437 0,424 0,846 11,443 0,439 0,452 Bảng 3.2: Bảng kết tính hàm lượng Zn, Cd, Pb, Cu mẫu nấm linh chi Hàm lượng Zn Mẫu (mg/l) Mẫu nấm linh chi 0,846 Mẫu trắng 0,189 Hàm lượng mẫu nấm linh chi 0,657 Hàm lượng thực mẫu nấm 32,850 ( g / g ) linh chi sau xử lý Giới hạn cho phép theo quy định < 40 ( g / g ) 46/2007/QĐ – BYT Cd (  g/l) 11,443 4,726 6,717 0,336 Pb Cu (mg/l) (mg/l) 0,439 0,452 0,360 0,044 0,079 0,408 3,950 20,400 ( g / g ) ( g / g ) ( g / g )