Trong thực tế khi phân tích các mẫu thật chứa Pb(II)luôn có mặt của các ion lạ ảnh hưởng đến quá trình phân tích và xác định Pb2+
. Khi nồng độ của các ion lạ được coi là gây cản nếu sai số khi đo mật độ quang vượt quá 5 % [4,8].
Trong quá trình nghiên cứu ta tiến hành khảo sát một số ion lạ: Cu(II), Fe(III), Zn(II),… ảnh hưởng đến quá trình tạo phức PAN-Pb(II)-SCN- để thuận lợi cho quá trình phân tích mẫu thực tế.
Quá trình nghiên cứu bằng cách tiến hành đo mật độ quang của phức PAN-Pb(II)- SCN- có chứa các ion lạ với nồng độ tăng dần để tìm giới hạn ảnh hưởng của các ion lạ đó.
3.3.5.1. Ảnh hưởng của ion Cd(II)
Chuẩn bị các dung dịch trong bình định mức 10 ml có nồng độ và thành phần như sau: y = 0.1414x + 0.123 R² = 0.992 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 CPb(II).105 Ai
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Lê Thị Anh Phương
57
CPb(II) = 4.10-5 M, CPAN = 8.10-5 M, CSCN- = 0.2 M, = 0.1 M.
Sau đó ta thêm ion Cd(II) với nồng độ tăng dần, chiết phức bằng 5 ml dung dịch rượu iso amylic. Đo mật độ quang ở các điều tối ưu và so với dung dịch so sánh, ta thu được kết quả:
Bảng 3.31. Ảnh hưởng của ion Cd(II) đến mật độ quang của phức PAN-Pb(II)-SCN-
CCd(II).105 Ai Sai số % 0.000 0.452 0.000 0.100 0.464 2.650 0.200 0.471 4.200 0.300 0.474 4.870 0.400 0.483 6.860 0.500 0.496 9.730 0.600 0.518 14.600 0.700 0.520 15.040 0.800 0.530 17.260
Từ kết quả trên ta thấy ion Cd(II) có ảnh hưởng lớn mật độ quang của phức PAN- Pb(II)-SCN-. Khi nồng độ của Cd(II) được coi là gây cản nếu sai số khi đo mật độ quang vượt quá 5 % [4,8]. Theo kết quả trên nồng độ không cản của ion Cd(II) là CCd(II)/CPb(II) = 0.075.
3.3.5.2. Ảnh hưởng của ion Cu(II)
Tiến hành các thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của ion Cu(II) tương tự như với Cd(II), kết quả thu được như sau:
Bảng 3.32. Ảnh hưởng của ion Cu(II) đến mật độ quang của phức PAN-Pb(II)-SCN-
CCu(II).105 Ai Sai số %
0.000 0.413 0.000
0.100 0.419 1.450
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Lê Thị Anh Phương 58 0.300 0.429 3.870 0.400 0.433 4.840 0.500 0.440 6.540 0.600 0.458 10.900 0.700 0.490 18.640
Từ kết quả trên ta thấy Cu(II) có ảnh hưởng khá lớn mật độ quang của phức PAN- Cd(II)-SCN-. Khi nồng độ của Cu(II) được coi là gây cản nếu sai số khi đo mật độ quang vượt quá 5 % [4,8]. Theo kết quả trên nồng độ không cản của ion Cu(II) là CCu(II)/CPb(II) = 0.1.
3.3.5.3. Ảnh hưởng của ion Zn(II)
Tiến hành các thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của ion Zn(II) tương tự với Cd(II), kết quả như sau:
Bảng 3.33. Ảnh hưởng của ion Zn(II) đến mật độ quang của phức PAN-Pb(II)-SCN-
CZn(II).105 Ai Sai số % 0.000 0.374 0.000 1.000 0.378 1.070 2.000 0.380 1.600 5.000 0.382 2.140 10.000 0.386 3.210 15.000 0.390 4.290 20.000 0.392 4.810 25.000 0.401 7.720 30.000 0.409 9.360 35.000 0.422 12.830
Từ kết quả trên ta thấy nồng độ Zn(II) ảnh hưởng không lớn đến mật quang của phức PAN-Pb(II)-SCN-. Khi nồng độ của Zn(II) được coi là gây cản nếu sai số khi đo mật độ quang vượt quá 5 % [4,8]. Theo kết quả này ta nồng độ không cản của Zn(II) là CZn(II)/CPb(II) = 5 .
3.3.5.4. Ảnh hưởng của ion Fe(III)
Tiến hành các thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của ion Fe(III) tương tự như với Cd(II), kết quả thu được như sau:
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Lê Thị Anh Phương
59
Bảng 3.34. Ảnh hưởng của ion Fe(III)đến mật độ quang của phức PAN-Pb(II)-SCN-
CFe(III).105 Ai Sai số % 0.000 1.220 0.000 5.000 1.218 0.164 10.000 1.214 0.482 30.000 1.210 0.820 50.000 1.205 1.230 70.000 1.198 1.803 100.000 1.194 2.131 130.000 1.186 2.787 150.000 1.180 3.279 180.000 1.162 4.754 200.000 1.154 5.410
Từ kết quả trên ta thấy nồng độ Fe(III) ảnh hưởng không lớn đến mật quang của phức PAN-Pb(II)-SCN-. Khi nồng độ của Fe(III) được coi là gây cản nếu sai số khi đo mật độ quang vượt quá 5 % [4,8]. Theo kết quả này ta nồng độ không cản của Zn(II) là CFe(III)/CPb(II) = 45 .
3.3.6. Xây dựng đường chuẩn khi có mặt các ion kim loại lạ dưới ngưỡng gây cản của phức PAN-Pb(II)-SCN-
Chuẩn bị một dãy thí nghiệm gồm các dung dịch có nồng độ Pb2+ thay đổi như đường chuẩn ở phần trước nhưng có thêm các ion dưới ngưỡng gây cản. Nồng độ PAN giữ cố định bằng 8.10-5 M. Đo mật độ quang ở các điều kiện tối ưu theo bảng 3.16. Ta thu được kết quả như sau:
Bảng 3.35. Kết quả xây dựng đường chuẩn của phức PAN-Pb(II)-SCN- khi có mặt các ion dưới ngưỡng gây cản
CPb(II).105 0.100 0.200 0.300 0.500 1.000
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Lê Thị Anh Phương
60
Hình 3.23. Đồ thị biểu diễn đường chuẩn của phức PAN-Pb(II)-SCN- khi Pb(II)có nồng độ từ 0.1.10-5 đến 1.0.10-5 M
Qua kết quả trên cho thấy rằng đường chuẩn đã xây dựng tuân theo định luật Beer khi Pb có nồng độ từ 0.1.10-5 đến 1.0.10-5 M đều này rất có lợi cho việc xác định hàm lượng Pb trong mẫu thực tế. Để thuận lợi hơn cho việc xác định Pb ở nồng độ cao hơn ta tiến hành khảo sát ảnh hưởng của Pb(II) ở nồng độ từ 1.5.10-5 đến 8.10-5 M, kết quả được trình bày như sau:
Bảng 3.36. Kết quả xây dựng đường chuẩn của phức PAN-Pb(II)-SCN- khi có mặt các ion dưới ngưỡng gây cản
CPb(II).105 1.500 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 Ai 0.541 0.612 0.718 0.849 0.917 0.990 1.130 1.211 y = 0.3744x + 0.1255 R² = 0.995 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 CPb(II).105 Ai
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Lê Thị Anh Phương
61
Hình 3.24. Đồ thị biểu diễn đường chuẩn của phức PAN-Pb(II)-SCN- khi Pb(II) ở nồng độ từ 1.5.10-5 đến 8.10-5 M
Kết quả từ đồ thị ta thấy có 2 đường chuẩn khi nồng độ của Chì ở khoảng nồng độ thấp và nồng độ cao:
+ Đường chuẩn 1 là đường chuẩn khi chì ở nồng độ thấp từ 0.1 đến 1.10-5
M, khi đó đường chuẩn 1: A = 0.3744x + 0.1255. R2
= 0.995.
+ Đường chuẩn 2 là đường chuẩn khi chì ở nồng độ cao từ 1.5 đến 8.10-5 M, khi đó đường chuẩn 2: A = 0.1012x + 0.4094. R2
= 0.994
Trong các phần nghiên cứu tiếp theo ta sẽ xác định hàm lượng các ion kim loại nặng (Pb, Cd) vào từng đường chuẩn cụ thể.
3.4. Xác định hàm lƣợng Cadimi Và Chì trong mẫu giả và mẫu thực tế
3.4.1. Xác định hàm lượng Cadimi trong mẫu giả bằng phương pháp đường chuẩn
Chuẩn bị 2 dãy thí nghiệm. Mỗi dãy thí nghiệm pha 3 dung dịch có thành phần giống nhau:
+ Dãy 1: hút 0.05 ml dung dịch Cd(II),có nồng độ C0 biết trước. Sau đó thêm 0.5 ml dung dịch PAN 10-3 M, cho thêm các ion dưới ngưỡng gây cản, thêm 1ml dung dịch KSCN 1 M, 1 ml dung dịch KNO3 1 M, điều chỉnh pH đến 6.5 định mức đến 10 ml. Chiết
y = 0.1012x + 0.4094 R² = 0.994 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 λ (nm) Ai
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Lê Thị Anh Phương
62
phức bằng 5 ml rượu iso amylic. Sau đó tiến hành đo mật quang dịch chiết phức ở các điều kiện tối ưu.
+ Dãy 2: hút 0.25 ml dung dịch Cd(II)có nồng độ C0 biết trước. Sau đó thêm 0.5 ml dung dịch PAN 10-3 M, cho thêm các ion dưới ngưỡng gây cản, thêm 1ml dung dịch KSCN 1 M, 1 ml dung dịch KNO3 1 M, điều chỉnh pH đến 6.5 định mức đến 10 ml. Chiết phức bằng 5 ml rượu iso amylic. Sau đó tiến hành đo mật quang dịch chiết ở các điều kiện tối ưu. Kết quả như sau:
Bảng 3.37. Xác định hàm lượng Cadimi trong mẫu giả bằng đường chuẩn
Dãy 1 Dãy 2 Lần TN Ai Ai trung bình Lần TN Ai Ai trung bình 1 0.584 0.582 1 1.680 1.683 2 0.587 2 1.680 3 0.576 3 1.690
Dựa vào hai đường chuẩn đã xây dựng ta sẽ tính được hàm lượng Cd(II) theo hai phương trình trên đường chuẩn, thu được kết quả sau:
+ Áp dụng đường chuẩn 1 (đường chuẩn đã được xây dựng ở mục 3.3.3): A = 0.8024.105.C + 0.1706.Với Ai trung bình là 0.582 thì CCd(II) = 0.513.10-5 M. Với C0 = 0.5.10-5 M.
Sai số: q1 =
.100 = 2.600 %
+ Áp dụng đường chuẩn 2 (đường chuẩn đã được xây dựng ở mục 3.3.3): A = 0.2362.105.C + 1.1138. Với Ai trung bình là 1.683 thì CCd(II) = 2,410.10-5 M. Với C0 = 2.500.10-5 M.
Sai số: q2 =
100 = 3.600 %.
Dựa vào kết quả sai số q1 và q2 cho thấy rằng ở nồng thấp (0.5.10-5 M) thì việc xác định hàm lượng Cadimi cho kết quả chính xác hơn với sai số q1 = 2.600 %.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Lê Thị Anh Phương
63
3.4.2. Xác định hàm lượng Chì trong mẫu giả bằng phương pháp đường chuẩn
Chuẩn bị 2 dãy thí nghiệm. Mỗi dãy thí nghiệm pha 3 dung dịch có thành phần giống nhau:
+ Dãy 1: hút 0.08 ml dung dịch Pb(II)có nồng độ C0 biết trước. Sau đó thêm 0.5 ml dung dịch PAN 10-3 M, cho thêm các ion dưới ngưỡng gây cản, thêm 1ml dung dịch KSCN 1 M, 1 ml dung dịch KNO3 1 M, điều chỉnh pH đến 5.7 định mức đến 10 ml. Chiết bằng 5 ml rượu iso amylic. Sau đó tiến hành đo mật quang dịch chiết ở các điều kiện tối ưu.
+ Dãy 2: hút 0.4 ml dung dịch Pb(II)có nồng độ C0 biết trước. Sau đó thêm 0.5 ml dung dịch PAN 10-3 M, cho thêm các ion dưới ngưỡng gây cản, thêm 1ml dung dịch KSCN 1 M, 1 ml dung dịch KNO3 1 M, điều chỉnh pH đến 5.7 định mức đến 10 ml. Chiết bằng 5 ml rượu iso amylic. Sau đó tiến hành đo mật quang dịch chiết ở các điều kiện tối ưu. Kết quả như sau:
Bảng 3.38. Xác định hàm lượng Chì trong mẫu giả bằng đường chuẩn
Dãy 1 Dãy 2 Lần TN Ai Ai trung bình Lần TN Ai Ai trung bình 1 0.417 0.417 1 0.809 0.804 2 0.419 2 0.798 3 0.415 3 0.805
Dựa vào hai đường chuẩn đã xây dựng ta sẽ tính được hàm lượng Pb(II) theo hai phương trình trên đường chuẩn, thu được kết quả sau:
+ Áp dụng đường chuẩn 1 (đường chuẩn đã được xây dựng ở mục 3.3.6): A = 0.3744.105.C + 0.1255.Với Ai trung bình là 0.417 thì CCd(II) = 0.779.10-5 M. Với C0 = 0.800.10-5 M.
Sai số: q3 =
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Lê Thị Anh Phương
64
+ Áp dụng đường chuẩn 2 (đường chuẩn đã được xây dựng ở mục 3.3.6): A = 0.1012.105.C + 0.4094.Với Ai trung bình là 0.850 thì CCd(II) = 3.899.10-5 M. Với C0 = 4.000.10-5 M.
Sai số: q4 =
100 = 2.525 %.
Dựa vào kết sai số q3 và q4 cho thấy việc xác định hàm lượng Pb trong mẫu giả ở hàm lượng cao (4.10-5 M) cho độ chính xác cao hơn với sai số q4 = 2.525 %.
3.4.3. Xác định hàm lượng Cadimi và Chì trong các mẫu thật
Để xác định hàm lượng các kim loại Cadimi và Chì trong mẫu thật ta áp dụng các đường chuẩn đã được xây dựng ở các thí nghiệm trên. Đối tượng lấy mẫu là rau ở chợ Đô Lương và chợ Rạch Dừa trên thành phố Bà Rịa-Vũng Tàu, thông tin mẫu được trình bày trong bảng sau:
Bảng 3.39. Thông tin về mẫu thí nghiệm
Tên mẫu Địa chỉ lấy mẫu Thời gian lấy
mẫu Ký hiệu mẫu
Khối lượng mẫu (g)
Rau muống Chợ Đô Lương 24/06/2015 M1 400
Cải ngọt Chợ Đô Lương 24/06/2015 M2 400
Cải bẹ xanh Chợ Đô Lương 24/06/2015 M3 400
Rau muống Chợ Rạch Dừa 26/06/2015 M4 400
Cải ngọt Chợ Rạch Dừa 26/06/2015 M5 400
Cải bẹ xanh Chợ Rạch Dừa 26/06/2015 M6 400
3.4.3.1. Xử l m u
Cân 200 gam mẫu rau tươi sau đó dùng dao thái nhỏ, chuyển mẫu đã thái nhỏ chuyển vào cốc thủy tinh chịu nhiệt, tẩm ướt mẫu 2 ml nước cất, thêm 30 ml HNO3 65 %, thêm 10 ml H2O2 sau đó lắc đều. Cho cốc thủy tinh lên bếp điện và tiến hành đun mẫu trong tủ hút, thời gian đun trong tủ hút là 6 giờ đối với cải ngọt và cải bẹ xanh, còn đối với rau muống là 6 giờ 30 phút. Sau khi nung ta thu được một lượng muối ẩm nhỏ, định
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Lê Thị Anh Phương
65
mức thành 10 ml bằng nước cất. Sau đó tiến hành đo để xác định nồng độ Cd2+, Pb2+ trong mẫu.
3.4.3.2. Xác định hàm lư ng kim loại trong m u
Nồng độ kim loại trong 10 ml mẫu được xác định theo công thức sau: C0 =
Trong đó:
+ C0 là nồng độ của kim loại (mol/lít) có trong V0 ml mẫu đem phân tích (V0 = 2ml).
+ Cx là nồng độ ion kim loại có trong Vx ml mẫu (Vx = 10 ml) được đem đo mật độ quang và được xác định thông qua đường chuẩn.
+ Vx là thể tích mẫu sau khi đã xử lý để đem đo mật độ quang (Vx = 10 ml). + V0 là thề tích mẫu đem đi đo mật độ quang (V0
= 2ml).
Sau khi tính được nồng độ ion kim loại ta có thể tính được hàm lượng ion kim loại nặng trong mẫu theo công thức:
X = .1000 Trong đó:
+ X (mg/kg) là hàm lượng kim loại trong 1 kg mẫu tươi. + V là thể tích dung dịch mẫu định mức ban đầu (V = 10 ml). + M là khối lượng phân tử của kim loại nặng cần xác định. + m là khối lượng mẫu rau đem thí nghiệm (200 gam).
3.4.3.3. Cách thức đo m u
3.4.3.3.1. Xác định Cadimi bằng phương pháp chiết trắc quang
Chuẩn bị dãy thí nghiệm gồm 2 dung dịch: dung dịch phức Cd2+ và dung dịch so sánh.
Hút 2 ml dung dịch mẫu, thêm 0.5 ml dung dịch PAN 10-3 M, 1 ml dung dịch SCN 1M, 1 ml dung dịch NO3, định mức trong bình định mức đến 10 ml bằng nước cất, điều chỉnh các điều kiện tối ưu theo bảng 3.6. Một nửa mẫu sẽ được gửi đến trung
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Lê Thị Anh Phương
66
tâm trắc quang để xác định hàm lượng, sau đó tiến hành đo mật độ quang của một nửa mẫu còn lại bằng phương pháp chiết trắc quang tại phòng thí nghiệm của trường. Dựa vào đường đã xây dựng: A = 0.8024x + 0.1706 sẽ tính được hàm lượng Cd2+, kết quả được trình bày ở bảng sau:
Bảng 3.40. ết quả xác định hàm lượng Cadimi trong mẫu thật STT mẫu ∆Ai trung bình Cx.105 (mol/lít) X (mg/kg)
M1 0.2540 0.0834 0.0234 M2 0.3050 0.1675 0.0471 M3 0.2930 0.1525 0.0429 M4 0.2500 0.0990 0.0278 M5 0.5040 0.4155 0.1168 M6 0.3980 0.2834 0.0796
Dựa vào kết quả bảng 3.40 cho thấy rằng hàm lượng Cadimi ở mẫu M5 (Cải ngọt) bằng 0.1168 mg/kg là cao nhất, hàm lượng Cadimi ở mẫu M1 (Rau muống) bằng 0.0234 mg/kg là thấp nhất.
3.4.3.3.2. Xác định Chì bằng phương pháp chiết trắc quang
Chuẩn bị dãy thí nghiệm gồm 2 dung dịch: dung dịch phức Pb2+ và dung dịch so sánh.
Hút 2 ml dung dịch mẫu, thêm 0.5 ml dung dịch PAN 10-3 M, 2 ml dung dịch SCN 1M, 1 ml dung dịch NO3, định mức trong bình định mức đến 10 ml bằng nước cất, điều chỉnh các điều kiện tối ưu theo bảng 3.16. Một nửa mẫu sẽ được gửi đến trung tâm trắc quang để xác định hàm lượng, sau đó tiến hành đo mật độ quang của một nữa mẫu còn lại bằng phương pháp chiết trắc quang tại phòng thí nghiệm của trường. Dựa vào đường đã xây dựng: A = 0.3744x + 0.1255 và A = 0.1012x + 0.4094 sẽ tính được hàm lượng Pb2+, kết quả được trình bày ở bảng sau:
Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS. Lê Thị Anh Phương
67
Bảng 3.41. ết quả xác định hàm lượng Chì trong mẫu thật
STT mẫu ∆Ai trung bình Cx.105 (mol/lít) X (mg/kg)
M1 0.5400 1.0804 0.5729 M2 0.5240 1.0644 0.5508 M3 0.1910 0.1749 0.0905 M4 0.6640 2.5158 1.3019 M5 0.6100 1.9822 1.0258 M6 0.6780 2.6542 1.3735
Dựa vào kết quả bảng 3.41 cho thấy rằng hàm lượng Chì ở mẫu M6 (Cải bẹ xanh) bằng 1.375 mg/kg là cao nhất, hàm lượng Chì ở mẫu M3 (Cải bẹ xanh) bằng 0.0905 mg/kg là thấp nhất.
3.4.4. Hàm lượng Chì và Cadimi được xác định ở trung tâm quang trắc
Bảng 3.42. Hàm lượng Chì và Cadimi được xác định ở trung tâm quang trắc
STT mẫu Hàm lượng Cadimi
(mg/kg) Hàm lượng Chì (mg/kg)
M1 0.0225 0.6385
M2 0.0525 0.5960
M3 0.0450 0.0925
Để đánh giá kết quả xác định hàm lượng của Cd và Pb bằng phương pháp chiết trắc quang, ta tiến hành gửi ba mẫu rau M1, M2, M3 đến trung tâm trắc quang để xác định hàm lượng của Cd và Pb trong mẫu thật, từ kết quả của bảng 3.41 và 3.42 ta có thể đánh giá được tính đúng của phép đo bằng phương pháp chiết trắc quang, do điều kiện thời