luận văn nghiên cứu các điều kiện xác định các dạng As bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng phương pháp hồi qui đa biến tuyến tính

luận văn nghiên cứu các điều kiện xác định các dạng As bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng phương pháp hồi qui đa biến tuyến tính Cùng với sự phát triển nhanh chóng của xã hội hiện đại, vấn đề ô nhiễm môi trường ngày nay đang...

Luận văn Nghiên cứu các điều kiện xác định các dạng As bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng phương pháp hồi qui đa biến tuyến tính Nguyễn Thị Thu Hằng CáC Kí HIệU VIếT TắT Khoa Hóa học Trờng ĐHKHTN Luận văn thạc sĩ B B N N G G K K H H I IU NHNG CH VIT TT Bỡnh phng ti thiu nghch o (inverse least squares) ILS Hi qui cu t chớnh (Principal component regression) PCR Cu t chớnh (Principal component) PC Phng phỏp o ph hp th nguyờn t s dng k thut hidrua hoỏ HVG - AAS Nguyễn Thị Thu Hằng Mục lục Khoa Hóa học Trờng ĐHKHTN Luận văn thạc sĩ M M C C L L C C M U 1 - CHNG 1. TNG QUAN 3 - 1.1. TRNG THI T NHIấN, NGUN GC ễ NHIM V CC DNG TN TI TRONG DUNG DCH CA ASEN 3 - 1.1.1. Trng thỏi t nhiờn v ngun gc ụ nhim As 3 - 1.1.2. Cỏc dng tn ti trong dung dch ca As 4 - 1.2. C TNH CA CC DNG ASEN 5 - 1.3. S PHN TN, DI CHUYN V CHUYN HểA LN NHAU TRONG MễI TRNG CA CC DNG ASEN 7 - 1.4. HIN TRNG ễ NHIM ASEN VIT NAM 8 - 1.5. PHNG PHP XC NH NG THI CC DNG ASEN 10 - 1.5.1. Cỏc phng phỏp xỏc nh cú s dng k thut hidrua húa (HVG) 10 - 1.5.2. Phng phỏp s dng h tỏch HPLC kt hp vi mt detector 11 - 1.6.1. Gii thiu phn mm Matlab 12 - 1.6.2. C s phng phỏp toỏn 13 - 1.6.3. Xỏc nh ng thi cỏc dng As bng phng phỏp HVG AAS s dng Chemometrics 21 - CHNG 2. THC NGHIM 23 - 2.1. NI DUNG V PHNG PHP NGHIấN CU 23 - 2.1.1. Phng phỏp nghiờn cu 23 - 2.1.2. Ni dung nghiờn cu 23 - 2.2. HểA CHT V DNG C TH NGHIM 24 - 2.2.1. Húa cht 24 - 2.2.2. Dng c v trang thit b o 25 - 2.2.3. Cỏc phn mm tớnh toỏn v x lớ 25 - 2.3. TIN HNH TH NGHIM 25 - Nguyễn Thị Thu Hằng Mục lục Khoa Hóa học Trờng ĐHKHTN Luận văn thạc sĩ 2.3.1. Qui trỡnh phõn tớch 25 - 2.3.2. Cỏc thut toỏn hi qui a bin 26 - CHNG 3. KT QU V THO LUN 28 - 3.1. NGHIấN CU CC IU KIN TI U XC NH HM LNG As(III) BNG PHNG PHP HVG AAS 28 - 3.1.1. Kho sỏt cỏc thụng s ca mỏy o AAS 28 - 3.1.2. Kho sỏt iu kin kh As(III) thnh asin vi h HVG 29 - 3.1.3. Kho sỏt khong tuyn tớnh v lp ng chun xỏc nh As(III) 43 - 3.1.4. Kho sỏt nh hng ca cỏc ion l ti phộp xỏc nh As(III) bng phng phỏp HVG AAS 45 - 3.2. NGHIấN CU NH HNG CA CC CHT KH I VI QU TRèNH KH CC DNG As THNH ASIN 51 - 3.2.1. Kh nng kh cỏc dng As(V) thnh As(III) ca KI 51 - 3.2.2. Kh nng kh cỏc dng As(V) thnh As(III) ca h kh KI/Ascobic 52 - 3.2.3. Kh nng kh cỏc dng As(V) thnh As(III) ca NaHSO 3 54 - 3.2.4. Kh nng kh cỏc dng As(V) thnh As(III) ca L-cystein 55 - 3.3. NGHIấN CU NH HNG CA MễI TRNG PHN NG I VI QU TRèNH KH CC DNG As THNH ASIN BNG CHT KH NaBH 4 56 - 3.4. XC NH NG THI CC DNG As THEO PHNG PHP PH HP TH NGUYấN T KT HP VI CHEMOMETRICS 61 - 3.4.1. ng chun xỏc nh cỏc dng As riờng r 61 - 3.4.2. Gii hn phỏt hin v gii hn nh lng 62 - 3.4.3. lp li v ỳng ca cỏc phộp xỏc nh riờng tng dng As 64 - 3.4.4. Kim tra tớnh cng tớnh ca cỏc dng As 65 - 3.5. NH GI PHNG PHP PHN TCH V NG DNG PHN TCH MU THC T 70 - NguyÔn ThÞ Thu H»ng Môc lôc Khoa Hãa häc – Trêng §HKHTN LuËn v¨n th¹c sÜ 3.5.1. Đánh giá tính phù hợp của phương trình hồi qui thông qua mẫu kiểm chứng 70 - 3.5.2. Ứng dụng phân tích mẫu thực tế và tính hiệu suất thu hồi của phương pháp 76 - KẾT LUẬN 83 - TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 - PHỤ LỤC i Nguyễn Thị Thu Hằng Mở ĐầU Khoa Hóa học Trờng ĐHKHTN - 1 - Luận văn thạc sĩ M U Cựng vi s phỏt trin nhanh chúng ca xó hi hin i, vn ụ nhim mụi trng ngy nay ang tr thnh mi quan tõm chung ca nhõn loi. S lng cỏc c cht phõn tỏn trong mụi trng ngy mt nhiu hn do cỏc hot ng sn xut v tiờu th a dng ca con ngi ngy mt tng. Mt trong s nhng nguyờn t gõy ụ nhim mang c tớnh cao nht l Asen (As) ó v ang c phõn tỏn nhanh trong mụi trng theo nhiu con ng [1, 9, 45]. As c xem l c cht bng A khụng ch do tớnh c hi ln m cũn do nú cú kh nng tớch ly cao trong c th sinh vt v xõm nhp vo c th qua nhiu ng, mt khỏc, y hc hin nay vn cha cú phỏc iu tr hiu qu cho bnh nhõn nhim c As. Mc dự As v mt s hp cht ca nú l tỏc nhõn gõy nhiu bnh ung th, t bin v tn thng ni tng nhng i vi quỏ trỡnh sinh trng thỡ As l nguyờn t vi lng cn thit [1, 27, 40]. Do ú, hm lng As trong mụi trng c qui nh rt nghiờm ngt. Trong nhng thp k gn õy, vn ụ nhim As ang ngy cng tr nờn núng bng hn do mc ụ nhim trờn din rng ngy mt gia tng nhanh chúng theo tc phỏt trin ca i sng con ngi. Tựy theo ngun ụ nhim v iu kin phỏt tỏn, As i vo mụi trng theo nhiu con ng v tn ti nhiu dng khỏc nhau, kh nng phõn tỏn v di chuyn trong mụi trng, hp ph v tng tỏc lờn c th con ngi ca cỏc dng cng khỏc nhau [9, 11]. Vỡ vy, vic nh lng cỏc dng As ỏnh giỏ mc nhim c v lm tin cho vic kho sỏt ngun ụ nhim, t ú lp bin phỏp thớch hp loi tr v hn ch ụ nhim lan rng l vn cp bỏch. Trong nghiờn cu xỏc nh lng vt cỏc dng As, s lng cỏc cụng trỡnh nghiờn cu cũn hn ch v ch yu tp trung cỏc nghiờn cu trờn h kt hp sc kớ lng hiu nng cao (HPLC) kt ni vi b phn phỏt hin nh AAS, AES, AFS, MS, [8, 10, 19, 24, 32]. Cỏc h o ny cho phộp tỏch v nh lng ng thi cỏc dng As mt cỏch hiu qu trờn nhiu i tng, c bit l i tng sinh hc. Nhng, chi phớ cho quỏ trỡnh phõn tớch khỏ ln do ũi hi trang thit b t tin nờn khụng phi phũng thớ nghim no cng cú th trang b c. Vn t ra trong thc t thớ nghim Vit Nam hin nay l cn nghiờn cu mt phng phỏp cú th s dng cỏc thit b ph bin hn nh dng As m khụng cn cụng on tỏch. Luận văn Nghiên cứu các điều kiện xác định các dạng As bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng phương pháp hồi qui đa biến tuyến tính Nguyễn Thị Thu Hằng Mở ĐầU Khoa Hóa học Trờng ĐHKHTN - 2 - Luận văn thạc sĩ Trong nhng nm gn õy, cựng vi s phỏt trin mnh m ca ngnh toỏn hc thng kờ v tin hc ng dng, Chemometrics - mt nhỏnh ca húa hc phõn tớch hin i - ó phỏt trin nhanh chúng v c ng dng ngy mt rng hn. Mt mng quan trng trong Chemometrics ang c nghiờn cu v s dng hiu qu l k thut hi qui a bin thut toỏn xỏc nh ng thi nhiu cu t trong hn hp m khụng cn tỏch loi. Thut toỏn ny ó c ng dng rng rói gii quyt nhiu bi toỏn nh dng phc tp. i vi vn xỏc nh cỏc dng As trong hn hp, hin nay cha cú nhiu cụng trỡnh nghiờn cu theo hng ny tuy u im ca nú l rt ln so vi cỏc hng nghiờn cu khỏc. Vỡ vy, chỳng tụi ó la chn nghiờn cu gúp phn phỏt trin cỏc phng phỏp xỏc nh ng thi cỏc dng As theo hng ng dng Chemometrics trong phm vi lun vn l nghiờn cu cỏc iu kin xỏc nh cỏc dng As bng phng phỏp ph hp th nguyờn t s dng phng phỏp hi qui a bin tuyn tớnh. Nguyễn Thị Thu Hằng CHƯƠNG 1. TổNG QUAN Khoa Hóa học Trờng ĐHKHTN - 3 - Luận văn thạc sĩ CHNG 1. TNG QUAN 1.1. TRNG THI T NHIấN, NGUN GC ễ NHIM V CC DNG TN TI TRONG DUNG DCH CA ASEN 1.1.1. Trng thỏi t nhiờn v ngun gc ụ nhim As As xut hin trong mụi trng dng hp cht vụ c hoc hu c. As phõn b rt rng rói trong t nhiờn, c bit l trong ngun nc nh nc ngm, nc bin, ngun nc khoỏng, nc sụng sui. Trong t nhiờn As tn ti ch yu cỏc dng hp cht vi O, Cl, S, trong khoỏng vt nh khoỏng st, ỏ vụi, mui m, reagal As 4 S 4 , opriment As 2 S 3 , asenopirit FeAsS, qung km, [3, 27, 28]. Vic s dng rng rói As trong nhiu ngnh cụng nghip nh dc, sn xut kớnh, cht nhum, cht c n mũn, thuc tr sõu, thuc dit nm, thuc da, hoc ngnh cụng nghip s dng nhiờn liu húa thch nh cụng nghip xi mng, nhit in, cụng ngh t cht thi rn cng l ngun gõy ụ nhim khụng khớ, nc bi As [12, 14, 45]. Cỏc ngnh cụng nghip khai thỏc v ch bin cỏc loi qung, nht l qung sunfua, luyn kim to ra ngun ụ nhim As do vic khai o cỏc m nguyờn sinh ó phi l cỏc qung sunfua, lm gia tng quỏ trỡnh phong húa, bo mũn v to ra khi lng ln t ỏ thi cú ln asenopyrit lõn cn khu m. Ti cỏc nh mỏy tuyn qung, asenopyrit c tỏch ra khi cỏc khoỏng vt cú ớch v phi ra khụng khớ. Asenopyrit b ra trụi, dn n hu qu l mt lng ln As c a vo mụi trng xung quanh. Nhng ngi khai thỏc t do khi ói qung ó thờm vo axit sunphuric, xng du, cht ty. Asenopyrit sau khi tỏch khi qung s thnh cht thi v c cht ng ngoi tri v trụi vo sụng sui, gõy ụ nhim trn lan. Bờn cnh ú, cỏc quỏ trỡnh t nhiờn nh a cht, a húa, sinh a húa, ó lm cho As nguyờn sinh cú mt trong mt s thnh to a cht (cỏc phõn v a tng, cỏc bin i nhit dch v qung húa sunphua cha As) tip tc phõn tỏn hay tp trung gõy ụ nhim mụi trng sng [1, 27, 33, 35]. Nguyễn Thị Thu Hằng CHƯƠNG 1. TổNG QUAN Khoa Hóa học Trờng ĐHKHTN - 4 - Luận văn thạc sĩ 1.1.2. Cỏc dng tn ti trong dung dch ca As Sau khi phỏt tỏn vo mụi trng, As tn ti nhiu dng khỏc nhau tựy theo bn cht ca ngun phỏt tỏn, iu kin phỏt tỏn v iu kin ca mụi trng tn ti. Bng 1. Mt s dng As trong cỏc i tng sinh hc v mụi trng STT Tờn gi Cụng thc 1. Asin AsH 3 2. Asenit AsO 3 3- 3. Asenat AsO 4 3- 4. Axit dimetylasenic, DMAA Me 2 AsO 2 H 5. Axit metylasonic, MMAA MeAsO 3 H 2 6. Trimetylasin Me 3 As 7. Oxit trimetylasin, TMAO Me 3 As + -O - 8. Ion tetrametylasoni Me 4 As + 9. Trimetylasoniaxetat Me 3 As + CH 2 COO - 10. Asenocholin (2- trimetylasonietanol) Me 3 As + CH 2 CH 2 OH 11. Dimetylasinoyletanol Me 3 As + (O - )CH 2 CH 2 OH Cỏc dng ch yu ca As trong mụi trng nc i tng c quan tõm nht trong phõn tớch mụi trng l bn dng As(III), As(V), DMA v MMA, trong ú hai dng vụ c cú c tớnh cao hn. Hm lng As trong nc ngm ph thuc vo tớnh cht v trng thỏi mụi trng a húa. As tn ti trong nc ngm dng H 2 AsO 4 - (trong mụi trng pH axit n gn trung tớnh), HAsO 4 2- (trong mụi trng kim). Hp cht H 3 AsO 3 c hỡnh thnh ch yu [...]... chờnh lch hiu sut phn ng khi kh cỏc dng As thnh asin bng NaBH4 trong cỏc mụi trng cú nng H+ khỏc nhau Cỏc phn ng xy ra khi kh 4 dng As kho sỏt (As( III) vụ c, As( V) vụ c, DMA(V) v MMA(V)) nh sau [33, 43]: AsO43- + BH4- + H+ AsO33- + H2 + BO3AsO33- + BH4- + H+ AsH3 + H2 + BO3(CH3)nAs(O)(OH)3-n + BH4- + H+ (CH3)nAs(OH)3-n + H2 + BO3(CH3)nAs(OH)3-n + BH4- + H+ (CH3)nAsH3-n + H2 + BO3Trong ú, n l s nhúm... cú phng phỏp hu hiu cha bnh nhim c As, cỏc nghiờn cu vn ch tp trung vo iu tr triu chng v s dng b sung thờm cỏc thuc tng thi v vitamin c th t o thi As [1, 14] Hỡnh 2 Mt s hỡnh nh v nn nhõn nhim c As [45] Trong s cỏc hp cht ca As thỡ As( III) vụ c c hn c As( III) cú c tớnh cao hn As( V) khong 50 ln do As( V) v cỏc hp cht As hu c c o thi qua thn rt nhanh v hu nh ton b As( III) th hin tớnh c vỡ nú tn cụng... lng cỏc dng As vụ c Emil A.Cordosa v cỏc cng s ó xỏc nh hm lng As( III) v As( V) trong mu trờn h HVG AAS bng cỏch iu chnh pH ca mụi trng phn ng [15] Nghiờn cu ny ch ra rng, vi cỏc iu kin kh nht nh (v tc dũng, nng cht kh, ) thỡ As( V) s hon ton khụng b kh ti pH = 2, do ú cú th xỏc nh riờng hm lng As( III), sau ú s dng L cystein kh hon ton As( V) v As( III) xỏc nh tng hm lng v suy ra lng As( V) Trong mt... hp cht Dũng khớ mang Ar s dn AsH3 v cỏc hp cht metylasin khỏc sang vựng nguyờn t húa: (CH3)nAsH3-n 0 t nC + As + (3 + 2n)H nh lng As sinh ra bng phng phỏp ph hp th nguyờn t ti bc súng c trng ca As l = 193,7nm Ti mi mụi trng phn ng, cỏc dng As khỏc nhau s b kh vi tc khỏc nhau nờn lng As sinh ra l khỏc nhau, tớn hiu o c cng khỏc nhau Da trờn chờnh lch tớn hiu gia cỏc dng As trong cỏc mụi trng phn ng... u nu mi dn xut ca asin c sinh ra t mt hp cht ban u Phng phỏp c in nht xỏc nh As theo hng ny l phng phỏp Guizeit - s dng Zn v axit HCl kh As v o asin bng phộp o quang vi bc dietyldithiocacbamat [34] Nhiu cụng trỡnh sau ú s dng NaBH4 lm cht kh thay cho h Zn/HCl kt hp vi mt b phn phỏt hin khỏc nh lng asin nh AAS, GC AAS, GC MS, [36, 37, 39] Cỏc nh khoa hc nghiờn cu nh lng cỏc dng As theo hng ny ó... vụ hiu hoỏ enzim: As( III) nng cao cũn lm ụng t protein, cú l do As( III) tn cụng vo cỏc liờn kt cú nhúm sunfua Tuy nhiờn, phn ln As( III) hp th vo c th u nhanh chúng b trit tiờu qua ng tit niu o thi As cha metyl húa v thụng qua hot ng kh c ca gan bng cỏch metyl húa thnh MMAA hoc DMAA [27, 40] Khoa Hóa học Trường ĐHKHTN - 6 - Luận v Nguyễn Thị Thu Hằng CHƯƠNG 1 TổNG QUAN As( V) dng AsO43- cú tớnh cht... nghiờn cu xõy dng qui trỡnh xỏc nh ng thi cỏc dng As bng phng phỏp ph hp th nguyờn t kt hp vi vic s dng chemometrics, trong lun vn ny chỳng tụi tp trung nghiờn cu cỏc vn sau: 1 Ti u húa qui trỡnh xỏc nh As( III) vụ c trờn h o HVG AAS Khoa Hóa học Trường ĐHKHTN - 23 - Luận v Nguyễn Thị Thu Hằng CHƯƠNG 2 THựC NGHIệM 2 Nghiờn cu nh hng ca mt s cht kh i vi quỏ trỡnh kh cỏc dng As thnh asin 3 Nghiờn cu... phn khỏc 1.6.3 Xỏc nh ng thi cỏc dng As bng phng phỏp HVG AAS s dng Chemometrics Nhúm tỏc gi [42] ó phỏt trin mt phng phỏp xỏc nh ng thi 4 dng As l As( III) vụ c, As( V) vụ c, DMA(V) v MMA(V) bng ph hp th nguyờn t s dng k thut bỡnh phng ti thiu nghch o xõy dng ng chun a bin Phng phỏp ny xõy dng trờn c s 4 dng As ny cho tớn hiu hp th khỏc nhau khi o trờn h quang AAS sau khi kh bng NaBH4 Vi 4 bin c lp,... trỡnh chuyn húa n gin ca As trong t nhiờn Hỡnh 3 Quỏ trỡnh chuyn húa ca cỏc dng As trong mụi trng [30] 1.4 HIN TRNG ễ NHIM ASEN VIT NAM Nhng nm gn õy, khi trờn th gii ó phỏt hin nhiu vựng nhim As cú nh hng nghiờm trng ti i sng v sc kho ngi dõn thỡ vn ụ nhim As Vit Nam cng tr thnh vn thi s Viờc liờn tip phỏt hin nhiu vựng ụ nhim As mc nng ó khin Vit Nam cú tờn trong bn ụ nhim As ca th gii [39, 41]... Trng Bn phõn b hm lng As (hỡnh 4) ti mt s tnh phớa bc trờn õy cng Khoa Hóa học Trường ĐHKHTN - 9 - Luận v Nguyễn Thị Thu Hằng CHƯƠNG 1 TổNG QUAN cho thy nhiu vựng cú hm lng As trong nc ngm cao hn mc cho phộp nhiu ln [1] 1.5 PHNG PHP XC NH NG THI CC DNG ASEN 1.5.1 Cỏc phng phỏp xỏc nh cú s dng k thut hidrua húa (HVG) Phng phỏp ny da trờn nguyờn tc kh cỏc hp cht As v dng asin v metylasin sau ú nh lng sn . Luận văn Nghiên cứu các điều kiện xác định các dạng As bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng phương pháp hồi qui đa biến tuyến tính. dng As m khụng cn cụng on tỏch. Luận văn Nghiên cứu các điều kiện xác định các dạng As bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng phương