II.1.Thiết bị, dụng cụ và hoá chất.
II.1.1.Thiết bị, dụng cụ. II.1.1.1.Thiết bị.
Tất cả các phép đo đều đợc thực hiện trên máy cực phổ xung vi phân
797 VA Computrace (Metrohm Thụy Sỹ) với hệ ba điện cực. Điện cực làm việc là điện cực giọt treo thủy ngân (HMDE) và điện cực so sánh là điện cực Ag/AgCl, điện cực phù trợ Pt và phép so sánh thực hiện trên máy AAS- Perkin Elmer – Viện Hóa Học Hà Nội.
II.1.1.2.Dụng cụ.
- Pipet các loại.
- Cốc thuỷ tinh: 250, 500 (ml). - Bình định mức.
- Máy đo pH Mobicasy 524009 (sản xuất ở Đức).
II.1.2.Hoá chất.
Tất cả các loại hoá chất sử dụng trong nghiên cứu đều có chất lợng “Suprapure” của MERCK, các dung dịch chuẩn kim loại đợc pha từ dung dịch gốc nồng độ 1000mg/l của MERCK, nớc cất sử dụng là nớc cất 2 lần. Hoá chất: - Dung dịch chuẩn gốc Zn2+ 1000ppm. - Dung dịch chuẩn gốc Cd2+ 1000ppm. - Dung dịch chuẩn gốc Pb2+ 1000ppm. - Dung dịch chuẩn gốc Cu 2+ 1000ppm. - Dung dịch đệm axetat: pH= 4,6. - Dung dịch HNO3 0,1M. - Dung dịch NaOH 0,1M.
Các bộ phận của dụng cụ, thiết bị đều làm bằng Teflon không kim loại để tránh gây nhiễm bẩn kim loại cho mẫu, bình đựng mẫu làm bằng nhựa PE.
Trớc khi dùng bình đựng mẫu đã đợc tráng rửa 3 lần bằng chính mẫu nớc biển cần lấy.
Mẫu đợc lấy ngày 01/03/06 tại bãi biển Cửa Lò- Thị Xã Cửa Lò- Nghệ An. Mẫu đợc lấy vào các thời điểm khác nhau trong ngày, ở các khu vực khác nhau và ở các độ sâu khác nhau.
Mẫu đợc bảo quản bằng cách cho vào 2 lít mẫu đợc lấy 10ml HNO3 đậm đặc tinh khiết phân tích vào để tránh các kim loại Zn, Cd, Pb, Cu bị hấp phụ lên thành bình chứa mẫu.Mẫu sau khi lấy đợc đa ngay về phòng thí nghiệm thuộc khoa Hoá trờng Đại học Vinh.
II.3.Thực nghiệm tìm các điều kiện tối u.
II.3.1.Phơng pháp pha chế dung dịch.
- Dung dịch chuẩn Zn2+ 1ppm. - Dung dich chuẩn Cd2+ 0,4ppm. - Dung dịch chuẩn Pb2+ 1ppm. - Dung dịch chuẩn Cu2+ 1ppm. - Dung dịch chuẩn Cd2+ 0,3ppm.
- Dung dịch chuẩn chứa đồng thời Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ với nồng độ mỗi ion là1ppm.
Cách tiến hành:
- Dung dịch chuẩn Zn2+ 1ppm: Lấy 0,1ml dung dịch Zn2+ 1000ppm định mức đến 100ml bằng nớc cất 2 lần ta đợc dung dịch Zn2+ 1ppm.
- Dung dịch chuẩn Cd2+ 0,4ppm: Lấy 0,04ml dung dịch Cd2+ 1000ppm định mức đến 100ml bằng nớc cất 2 lần ta đợc dung dịch Cd2+ 0,4ppm.
- Dung dịch chuẩn Cd2+ 0,3ppm: Lấy 0,03ml dung dịch Cd2+ 1000ppm định mức đến 100ml bằng nớc cất 2 lần ta đợc dung dịch Cd2+ 0,3 ppm.
- Dung dịch chuẩn Pb2+ 1ppm: Lấy 0,1ml dung dịch Pb2+ 1000ppm định mức đến 100ml bằng nớc cất 2 lần ta đợc dung dịch Pb2+ 1ppm.
- Dung dịch chuẩn Cu2+ 1ppm: Lấy 0,1ml dung dịch Cu2+ 1000ppm định mức đến 100ml bằng nớc cất 2 lần ta đợc dung dịch Cu2+ 1ppm.
- Dung dịch chuẩn chứa đồng thời Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ với nồng độ mỗi ion là1ppm: Lấy 0,1ml dung dịch Zn2+ 1000ppm; 0,1ml dung dịch Cd2+ 1000ppm; 0,1ml dung dịch Pb2+ 1000ppm; 0,1ml dung dịch Cu2+ 1000ppm rồi định mức đến 100ml bằng nớc cất 2 lần ta đợc dung dịch chứa đồng thời Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+
với nồng độ mỗi ion là1ppm
II.3.2.Khảo sát các điều kiện tối u. II.3.2.1.Khảo sát sự xuất hiện của pic.
II.3.2.1.1.Khảo sát sự xuất hiện của pic Kẽm (II).
Để khảo sát sự xuất hiện của pic Kẽm (II) chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm nh sau:
Lấy 10ml nớc cất 2 lần; 0,5ml dung dịch đệm axetat pH=4,6; 0,2ml dung dịch Zn2+ 1ppm; 0,2ml dung dịch Cd2+ 0,4ppm; 0,2ml dung dịch Pb2+ 1ppm; 0,2ml dung dịch Cu2+ 1ppm cho vào bình điện phân, tiến hành điện phân ở Udp=-1,2V, quét thế từ -1,2Vữ - 0,1 V.
Sau đó tiến hành thêm 0,2ml dung dịch Zn2+ 1ppm vào bình điện phân 1ppm và tiến hành ghi đo đờng xung vi phân. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
` Hình 2.1.Sự xuất hiện pic Zn2+
Qua hình 2.1 chúng tôi kết luận vị trí xuất hiện pic Zn2+ : Upic (Zn) là: -1,02 0,05 V±
II.3.2.1.2.Khảo sát sự xuất hiện của pic Cadimi (II).
Để khảo sát sự xuất hiện của pic Cadimi (II) chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm nh sau:
Lấy 10ml nớc cất 2 lần; 0,5ml dung dịch đệm axetat pH=4,6; 0,2ml dung dịch Zn2+ 1ppm; 0,2ml dung dịch Cd2+ 0,4ppm; 0,2ml dung dịch Pb2+ 1ppm; 0,2 ml dung dịch Cu2+ 1ppm cho vào bình điện phân, tiến hành điện phân ở Uđp=-1,2V, quét thế từ -1,2Vữ - 0,1V.
Sau đó tiến hành thêm 2 lần dung dịch Cd2+ 1ppm vào bình điện phân, mỗi lần thêm 0,2ml dung dịch Cd2+ 1ppm và tiến hành ghi đo đờng xung vi phân các lần thêm.
Chúng tôi thu đợc kết quả nh sau:
Hình 2.2.Sự xuất hiện pic Cd2+
Qua hình 2.2 chúng tôi kết luận vị trí xuất hiện pic Cd2+ : Upic (Cd) là: -0,593 0,05 V±
Để khảo sát sự xuất hiện của pic Chì (II) chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm nh sau:
Lấy 10ml nớc cất 2 lần; 0,5ml dung dịch axetat pH=4,6; 0,2ml dung dịch Zn2+ 1ppm; 0,2ml dung dịch Cd2+ 1ppm; 0,2ml dung dịch Pb2+ 1ppm; 0,2ml dung dịch Cu2+ 1ppm cho vào bình điện phân, tiến hành điện phân ở Uđp=-1,2V, quét thế từ -1,2V ữ - 0,1V.
Sau đó tiến hành thêm 2 lần dung dịch Pb2+ 1ppm, mỗi lần thêm 0,2ml dung dịch Pb2+1ppm vào bình điện phân và tiến hành ghi đo các đờng xung vi phân của 2 lần thêm.
Chúng tôi thu đợc kết quả:
Hình 2.3.Sự xuất hiện pic Pb2+
Qua hình 2.3 chúng tôi kết luận vị trí xuất hiện pic Pb2+ : Upic (Pb) là: -0,414 0,05V±
II.3.2.1.4. Khảo sát sự xuất hiện của pic Đồng (II).
Để khảo sát sự xuất hiện của pic Đồng (II) chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm nh sau:
Lấy 10ml nớc cất 2 lần; 0,5ml dung dịch đệm axetat pH=4,6; 0,2ml dung dịch Zn2+ 1ppm; 0,2ml dung dịch Cd2+ 0,4ppm; 0,2ml dung dịch Pb2+ 1ppm; 0,2 ml
dung dịch Cu2+ 1ppm cho vào bình điện phân, tiến hành điện phân ở Uđp=-1,2V, quét thế từ -1,2Vữ - 0,1V.
Sau đó tiến hành thêm 2 lần dung dịch Cu2+ 1ppm, mỗi lần thêm 0,2ml dung dịch Cu2+ 1ppm vào bình điện phân và tiến hành đo ở các điều kiện nh trên.
Chúng tôi thu đợc kết quả:
Hình 2.4.Sự xuất hiện của pic Cu(II) Qua hình 2.4 chúng tôi kết luận vị trí xuất hiện pic Cu2+ : Upic (Cu) là:-0,00381 0,05 V±
II.3.2.2.Khảo sát biên độ xung.
Để khảo sát biên độ xung, chúng tôi sử dụng điện phân ở thế điện phân Uđp=-1,2 V, thời gian sục khí N2 là 300s và thời gian điện phân tđp=30s, quét thế từ -1,2Vữ - 0,1V.
Lấy 10ml nớc cất 2 lần cho vào bình điện phân, thêm 0,2ml dung dịch chứa đồng thời Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ với nồng độ mỗi ion là1ppm và 0,5ml dung dịch đệm axetat pH=4,6.
Tiến hành ghi đo đờng xung vi phân của dung dịch ở các biên độ xung khác nhau, kết quả thu đợc ở bảng 2.1 và hình 2.5.
Hình 2.5.Sự thay đổi chiều cao pic theo biên độ xung
Bảng 2.1. Sự thay đổi chiều cao pic theo biên độ xung
Chiều cao pic h (A) Biên độ xung(V) Zn Cd Pb Cu 0,02 4,8. 10-8 2,07. 10-8 1,27. 10-8 6,14. 10-8 0,03 6,87. 10-8 2,9. 10-8 1,81. 10-8 8,74. 10-8 0,04 8,78. 10-8 3,7. 10-8 2,3. 10-8 1,15.10-7 0,05 1,01. 10-7 4,28. 10-8 2,64. 10-8 1,32. 10-7 0,06 1,09. 10-7 4,66. 10-8 2,9. 10-8 1,43. 10-7 0,07 1,18. 10-7 4,98. 10-8 3,09. 10-8 1,54. 10-7 0,08 1,2. 10-7 5,1. 10-8 3,16. 10-8 1,58. 10-7
Qua kết quả ở bảng 2.1 và hình 2.5 chúng tôi rút ra đợc kết luận: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khi biên độ xung cao thì chiều cao pic tăng, tuy nhiên nếu biên độ xung cao quá thì nền cao, đờng không đẹp cho nên ta chọn biên độ xung 0,05V.
I.3.2.3.Khảo sát thời gian đặt xung.
Để khảo sát thời gian đặt xung chúng tôi đặt các điều kiện đo nh ở thí nghiệm II.3.2.2, nhng thay đổi thời gian đặt xung và kết quả thu đợc ở hình 2.6 và bảng 2.2.
Hình 2.6.Sự thay đổi chiều cao pic Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ theo thời gian đặt xung.
Bảng 2.2. Sự thay đổi chiều cao pic Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ theo thời gian đặt xung.
Chiều cao pic h (A)
Thời gian đặt xung(s)
Zn Cd Pb
0,01 1,48. 10-7 6,43. 10-8 3,69. 10-8 1,75. 10-7
0,02 1,01. 10-7 4,28. 10-8 2,64. 10-8 1,32. 10-7
0,03 1,64. 10-7 6,54. 10-8 3,66. 10-8 1,37. 10-7
Qua hình 2.6 và bảng 2.2 chúng tôi thấy khi thời gian đặt xung bằng 0,01 hay 0,03 thì chiều cao pic tăng nhng nền cao.Qua kết quả thực nghiệm thu đợc giá trị chiều cao pic ổn định và nền thấp ở thời gian đặt xung t = 0,02s.
I.3.2.4.Khảo sát tốc độ quét thế.
Các điều kiện đo nh các thí nghiệm trên và thay đổi tốc độ quét thế, kết quả thu đợc ở hình 2.7 và bảng 2.3.
Hình2.7.Sự thay đổi chiều cao, hình dạng pic theo tốc độ quét thế.
Bảng2.3. Sự thay đổi chiều cao pic theo tốc độ quét thế.
Chiều cao pic h (A)
Tốc độ quét thế (V/s) Zn Cd Pb Cu 0,085 9,22. 10-8 3,94. 10-8 2,53. 10-8 1,18. 10-7 0,1 9,72. 10-8 4,18. 10-8 2,67. 10-8 1,26. 10-8 0,12 1,01. 10-7 4,34. 10-8 2,73. 10-8 1,31. 10-7 0,15 1,01. 10-7 4,28. 10-8 2,64. 10-8 1,32. 10-7
Qua hình 2.7 và bảng 2.3 chúng tôi thấy khi giảm tốc độ quét thế từ 0,15 (V/s) xuống 0,085 (V/s) thì chiều cao pic giảm; nền cao.Chúng tôi chọn tốc độ quét thế là 0,15 (V/s) vì lúc đó chiều cao pic lớn và ổn định, đồ thị đẹp, nền thấp.
II.3.2.5.Khảo sát thời gian sục khí.
Để khảo sát sự ảnh hởng của thời gian sục khí đến chiều cao pic và nền pic chúng tôi tiến hành làm nh sau.Tiến hành các điều kiện đo: thế điện phân, thời gian điện phân, biên độ xung, thời gian đặt xung, tốc độ quét thế nh trên và sục khí với áp suất PN2 =1 atm, thay đổi thời gian sục khí chúng tôi thu đợc kết quả thể hiện ở hình 2.8 và bảng 2.4:
Hình 2.8. Sự ảnh hỏng thời gian sục khí N2 tới chiều cao, nền pic.
Bảng 2.4. Sự ảnh hởng thời gian sục khí tới chiều cao pic.
Chiều cao pic h (A)
Thời gian sục khí (s) Zn Cd Pb Cu 5 9,22. 10-8 3,64. 10-8 2. 10-8 1,52. 10-7 30 1,09. 10-7 3,89. 10-8 2,34. 10-8 1,23. 10-7 200 1,14. 10-7 3,79. 10-8 2,43. 10-8 1,18. 10-7 300 1,19. 10-7 3,89. 10-8 2,48. 10-8 1,23. 10-7 600 1,16. 10-7 3,72. 10-8 2,47. 10-8 1,15. 10-7
Qua hình 2.8 và bảng 2.4 chúng tôi nhận thấy khi thời gian sục khí là 300s thì chiều cao pic đạt cực đại, đồ thị đẹp, nền thấp.Vì vậy chúng tôi chọn thời gian sục khí là 300s.
II.3.2.6.Khảo sát thời gian điện phân.
Thời gian điện phân đợc chọn tùy thuộc vào nồng độ của chất cần xác định trong dung dịch phân tích và kích thớc của cực làm việc.Để khảo sát sự ảnh hởng của thời gian điện phân chúng tôi lựa chọn cỡ giọt là 4, các điều kiện đo khác nh các thí nghiệm trên và thay đổi thời gian điện phân từ nhỏ đến lớn chúng tôi thu đ- ợc kết quả ở hình 2.9 và bảng 2.5:
Hình 2.9. Sự biến đổi chiều cao pic theo thời gian điện phân.
Bảng 2.5. Sự biến đổi chiều cao pic theo thời gian điện phân. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chiều cao pic h (A)
Thời gian điện phân (s)
Zn Cd Pb Cu
10 4,66. 10-8 1,54. 10-8 1,04. 10-8 4,96. 10-8
30 1,19. 10-7 3,89. 10-8 2,48. 10-8 1,23. 10-7
60 2,23. 10-7 7,01. 10-8 4,72. 10-8 2,11. 10-7
90 3,41. 10-7 1,06. 10-7 7,2. 10-8 3,17. 10-7
Qua kết quả thu đợc ở hình 2.9 và bảng 2.5 chúng tôi rút ra đợc kết luận: khi thời gian điện phân càng tăng thì chiều cao của pic càng tăng. Nhng chúng tôi chọn thời gian điện phân là 30s là thời gian trung gian để khi chúng tôi thực hiện phơng pháp thêm lần 2,3,4... thì ta có thể thu đợc giá trị pic đẹp tránh tình trạng pic quá cao. Và khi thời gian điện phân quá cao thì các kim loại có thể bị phủ kín trên điện cực giọt, sinh ra kết tủa đa lớp, việc thêm tiếp dung dịch chuẩn cho kết quả không chính xác.Vì vậy chúng tôi chọn thời gian điện phân là 30s.
II.3.2.7.Khảo sát thời gian cân bằng.
Sau khi điện phân thờng ngừng khuấy dung dịch, nếu dùng cực giọt thuỷ ngân tĩnh hoặc cực màng thuỷ ngân điều chế tại chỗ trên bề mặt cực đĩa thì cần có
“thời gian nghỉ” tức là để yên hệ thống trong một khoảng thời gian ngắn để lợng kim loại phân bố đều trên bề mặt cực.Để khảo sát sự ảnh hởng của thời gian cân bằng tới phép đo chúng tôi tiến hành thí nghiệm với các điều kiện đo khác nh các thí nghiệm trên và thay đổi thời gian nghỉ trong mỗi lần điện phân và thu đợc kết quả ở bảng sau:
Bảng 2.6. Sự thay đổi chiều cao pic theo thời gian cân bằng.
Chiều cao pic h (A)
Thời gian cân bằnd (s)
Zn Cd Pb Cu 1 1,38. 10-7 4,35. 10-8 2,91. 10-8 1,35. 10-7 2 1,24. 10-7 3,93. 10-8 2,68. 10-8 1,19. 10-7 3 1,32. 10-7 4,17. 10-8 2,82. 10-8 1,28. 10-7 5 1,36. 10-7 4,27. 10-8 2,9. 10-8 1,29. 10-7 10 1,31. 10-7 4,08. 10-8 2,78. 10-8 1,23. 10-7 30 1,4. 10-7 4,36. 10-8 2,97. 10-8 1,29. 10-7
Qua kết quả thực nghiệm thu đợc ở bảng 2.6 chúng tôi thấy thời gian cân bằng là 1s hay 30s thì chiều cao pic lớn nhng đồ thị xấu, nền cao. Khi thời gian cân bằng tăng từ 2s đến 5s thì chiều cao pic tăng nhng thời gian cân bằng là 10s thì chiều cao pic giảm vì vậy chúng tôi chọn thời gian cân bằng là 5s.
II.3.2.8.Khảo sát sự ảnh hởng của pH.
II.3.2.8.1.Khảo sát sự ảnh hởng của pH trong trờng hợp không sử dụng dung dịch đệm axetat pH =4,6.
Để khảo sát ảnh hởng của pH đến chiều cao pic chúng tôi điều chỉnh giá trị pH của dung dịch điện phân bằng dung dich HNO3 0,1M.
Cách thực hiện: Lấy 10ml nớc cất thêm vào 0,2ml dung dịch chứa đồng thời Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ với nồng độ mỗi ion là1ppm.
Sử dụng các điều kiện đo: biên độ xung, thời gian đặt xung, tốc độ quét thế, thời gian sục khí, thời gian điện phân, thời gian cân bằng tối u đã khảo sát ở trên; quét thế từ -1,2 Vữ - 0,1V, tốc độ khuấy 2000 vòng/phút thì thu đợc kết quả ở bảng 2.7.
Bảng 2.7:Sự thay đổi chiều cao pic theo pH.
pH 4,45 3,3. 10-9 2,3. 10-8 1,08. 10-8 2,93 1,15. 10-7 7,18. 10-8 2,29. 10-8 5,83. 10-8 7,08.10-9 2,69 1,07. 10-7 6,22. 10-8 2,58. 10-8 6,18. 10-8 1,4. 10-9 2,48 1,04. 10-7 5,23. 10-8 2,77. 10-8 7,02. 10-8 2,22 9,53. 10-8 4,17. 10-8 2,55. 10-8 7,13. 10-8 4,29. 10-10 2,02 9,07. 10-8 3,98. 10-8 2,55. 10-8 7,2. 10-8 1,94 8,95. 10-8 3,83. 10-8 2,45. 10-8 7,33. 10-8 1,8 7,73. 10-8 3,56. 10-8 2,33. 10-8 7,35. 10-7
Qua bảng 2.7 chúng tôi thấy khi pH giảm từ 4,6 xuống 2,48 thì chiều cao pic tăng, giảm không ổn định. Khi pH giảm từ 2,48 xuống 1,8 thì chiều cao pic giảm vậy chúng tôi có thể chọn pH tối u cho qúa trình cho quá trình định lợng Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ trong khoẩng 2,02 ữ 2,69 .
II.3.2.8.2.Khảo sát sự ảnh hởng của pH trong trờng hợp sử dụng dung dịch đệm axetat pH =4,6.
Để khảo sát ảnh hởng của pH đến chiều cao pic trong trờng hợp này chúng