Sau khi đã hoàn thành việc khảo sát ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit (mục 3.1.2). Chúng tôi đã chọn môi trường tốt nhất (axit tối ưu) cho Kẽm là axit HNO3 1M. Chúng tôi tiếp tục khảo sát để tìm phạm vi tuyến tính của nồng độ Kẽm. Chúng
Hoàng Thị Nhài 49 Lớp K32A- Hóa
tôi chuẩn bị một dãy các dung dịch Kẽm tiêu chuẩn có nồng độ từ 0,05 ppm ÷ 4,0 ppm. Rồi tiến hành đo phổ hấp thụ nguyên tử trên máy Shimadzu – 6300 trong điều kiện nguyên tử hoá đã chọn ở trên. Kết quả nghiên cứu được trình bày trên bảng 3.13 và hình 3.3
Bảng 3.13: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào nồng độ Kẽm
CZ n 2 + Độ hấp thụ (A) 0,05 0,0211 0,1 0,0346 0,3 0,0932 0,5 0,1575 1,0 0,3020 1,5 0,4281 2,0 0,5446 2,5 0,6465 3,0 0,7296 3,5 0,8110 4,0 0,9465
Hoàng Thị Nhài 50 Lớp K32A- Hóa 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0.05 0.1 0.3 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Độ hấp thụ A A C(M) Hình 3.3: Phạm vi tuyến tính của Kẽm
3.2.2. Tóm tắt các điều cơ bản của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử dùng ngọn lửa trực tiếp xác định Kẽm
Nghiên cứu toàn bộ những điều kiện cơ bản của phép đo chúng tôi đã chọn ra các thông số thực nghiệm cho Kẽm (bảng 3.14).
Các điều kiện này được sử dụng trong suốt quá trình nghiên cứu của chúng tôi và được đưa vào quy trình phân tích Kẽm trong mẫu nước. Với chú ý rằng một số yếu tố khác cũng ảnh hưởng tới kết quả phân tích như thời gian đo, chế độ đo (có bổ chính nền hoặc không có bổ chính nền), góc quay đầu đốt… Chúng tôi tuân theo chế độ mặc định của chương trình máy.
Hoàng Thị Nhài 51 Lớp K32A- Hóa
Bảng 3.14: Các điều kiện cơ bản đã chọn cho phép đo phổ hấp thụ nguyên tử Kẽm
3.3. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định Kẽm
3.3.1. Chuẩn bị dung dịch xây dựng đƣờng chuẩn
Để xác định hàm lượng nguyên tố Kẽm trong mẫu phân tích bằng phương pháp đường chuẩn, chúng tôi chuẩn bị các dung dịch xây dựng đường chuẩn đồng thời với dung dịch mẫu phân tích.
STT Các điều kiện đo Nguyên tố Zn
1 Điều kiện nguyên tử hoá Tốc độ không khí nén(lit/phút) 15 Tốc độ khí Axetilen(lit/phút) 2,0 Tốc độ dẫn mẫu(lit/phút) 20 2 Điều kiện tạo bức xạ cộng hưởng Cường độ dòng đèn catot HCL (mA) 7 Vạch đo (nm) 213,9
3 Chiều cao đầu đốt (nm) 7
4 Bề rộng khe đo (nm) 0,7
5 Thời gian nguyên tử hóa để đo (giây) 10
6 Chế độ đo bổ chính nền BGC-D2
Hoàng Thị Nhài 52 Lớp K32A- Hóa
Nồng độ các dung dịch để xây dựng đường chuẩn được chuẩn bị chính xác khác nhau và tăng dần trong phạm vi tuyến tính đã khảo sát với nền axit đã chọn lựa. Dựa vào đường chuẩn được thiết lập chúng ta xác định được nồng độ các ion kim loại trong mẫu.
Kết quả phân tích sẽ có độ chính xác cao nhất khi nồng độ Kẽm nằm trong khoảng tuyến tính. Do đó trong quá trình xử lý mẫu nước bề mặt chúng ta phải đưa nồng độ ion kim loại cần phân tích nằm vào khoảng tuyến tính đã xác định. Nếu hàm lượng chất phân tích vượt quá ngoài khoảng tuyến tính thì phải pha loãng dung dịch trước khi đo, ngược lại nồng độ các chất phân tích quá nhỏ, chúng ta phải làm giàu trước khi phân tích.
3.3.2. Xây dựng đƣờng chuẩn của Kẽm
Trên cơ sở các điều kiện thích hợp đã được chọn cho máy đo phổ, chúng tôi xây dựng đường chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào nồng độ Kẽm. Kết quả thực nghiệm như sau:
Bảng 3.15: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào nồng độ Kẽm
STT Nồng độ Kẽm (ppm) Độ hấp thụ của Kẽm ( TB)
Hoàng Thị Nhài 53 Lớp K32A- Hóa
Từ kết quả thu được, chúng tôi sử dụng chương trình được viết bằng ngôn ngữ pascal để xử lý đường chuẩn theo phương pháp hồi quy tuyến tính. Kết quả thu được phương trình hồi quy tuyến tính như sau:
Phương trình hồi quy tuyến tính:
A = ( 0,215 ± 0,036 )C 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.5 1 1.5 2 2.5 Độ hấp thụ của kẽm A C(M) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.4: Đường chuẩn của Kẽm
3.4. Đánh giá sai số và độ lặp lại của phƣơng pháp
Để đánh giá sai số và độ lặp lại của phương pháp từ đó xác định khoảng tin cậy của giá trị phân tích, chúng tôi chọn khảo sát
2 1,0 0,2697
3 1,5 0,3824
4 2,0 0,4847
Hoàng Thị Nhài 54 Lớp K32A- Hóa
ở tại ba giá trị nồng độ nằm ở đầu, giữa và cuối khoảng tuyến tính của đường chuẩn với từng kim loại. Ở mỗi loại nồng độ tiến hành đo lặp 7 lần.
Các kết quả thí nghiệm được xử lý thống kê theo các công thức sau: Độ lệch chuẩn: Stt = 1 1 2 n x x n i i ) ( = k x x n i i 1 2 ) ( Trong đó:
n là số lần phân tích lặp lại của mẫu i
k là số bậc tự do (k = n-1)
xi là giá trị phân tích lần thứ i
x là giá trị phân tích trung bình của i lần Độ lệch chuẩn tƣơng đối:
St đ =
x Stt
.100
Với chuẩn Student:
t = tt S x Trong đó: t là chuẩn Student
µ là giá trị thực của đại lượng cần đo Với độ chính xác :
Hoàng Thị Nhài 55 Lớp K32A- Hóa n S t. tt
Ta suy ra khoảng tin cậy của giá trị phân tích:
x - ≤ µ≤ x
Sau đây là bảng kết quả:
STT Nồng độ chuẩn bị (ppm)
Hoàng Thị Nhài 56 Lớp K32A- Hóa
Bảng 3.16: Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo Kẽm
Từ kết quả thu được ở trên, ta thấy rằng:
Các giá trị thu được có độ lặp tương đối tốt
So sánh t với tα,k = 2,447 (k=6,α =0,95) cho th ấy t < tα, k
do đó phương pháp không mắc sai số hệ thống. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khoảng tin cậy của giá trị phân tích của các phép đo hoàn toàn có thể đánh giá thông qua các giá trị x và tương ứng.
CHƢƠNG 4 XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG KẼM TRONG 1 Nồng độ phát hiện đƣợc (ppm) 0,5021 1,026 2,5051 0,5019 1,0373 2,5105 0,4979 1,0458 2,4998 0,4983 1,0485 2,4989 0,5009 1,0427 2,4897 0,4997 1,0452 2,4865 0,4970 1,03 2,4968 2 Giá trị nồng độ trung bình(ppm): x 0,4997 1,039 2,4981 3 Độ lệch chuẩn(St t) 2,02.10- 3 8,57.10- 3 8,19.10- 3 4 Độ lệch chuẩn tƣơng đối: St đ(%) 0,405 0,826 0,328 5 Chuẩn Student: t 0,150 0,047 0,23 6 Độ chính xác: 1,15.10- 4 1,52.10- 4 7,12.10- 4
Hoàng Thị Nhài 57 Lớp K32A- Hóa
MẪU NƢỚC BỀ MẶT
4.1. Nguyên tắc lấy mẫu và xử lý mẫu 4.1.1. Nguyên tắc lấy mẫu n ƣớc bề mặt 4.1.1. Nguyên tắc lấy mẫu n ƣớc bề mặt
Để xác định hàm lượng kim loại nặng Kẽm trong mẫu nước hồ ở Hà Nội chúng tôi đã áp dụng TCVN về lấy và bảo quản mẫu nước bề mặt.
Mẫu được axit hoá (ngay sau khi lấy và đo PH ban đầu) bằng axit HNO3 đặc sao cho PH=1÷2 để tránh sự thuỷ phân của ion kim loại Zn2 +. Các mẫu sau khi lấy xong đều được bảo quản và dán nhãn lý lịch cho biết địa điểm lấy mẫu.
4.1.2. Xử lý mẫu
Để phân tích được kim loại Kẽm trong mẫu nước, trước hết chúng tôi phải xử lý mẫu để đưa nguyên tố vào dung dịch dưới dạng muối tan của chúng.
Mẫu lấy xong sau khi xác định PH được axit hoá, lọc lấy mỗi mẫu 250ml, đem trộn đều và đem lọc lấy 1000ml (lấy mỗi mẫu 250ml). Mỗi lượng mẫu ban đầu đó được cho thêm vào 5ml dung dịch axit HNO3 đặc và đem đun trên bếp điện trong tủ hốt đến khi thu được lớp muối ẩm trắng thì ngừng. Mục đích của việc cho 5ml dung dịch HNO3 đặc vào 800ml mẫu trước khi đun nhằm phá bỏ những hợp chất hữu cơ có trong mẫu nhờ tính oxi hoá mạnh của axit HNO3 đặc. Muối ẩm được hoà tan vào bình định mức 10ml, lọc các muối không tan bằng cách lọc để loại bỏ những hợp chất hữu cơ có trong mẫu. Chuyển toàn bộ mẫu vào bình định mức 25ml, thêm 2,5ml dung dịch HNO3 5M. Mẫu nước đã được làm
Hoàng Thị Nhài 58 Lớp K32A- Hóa
giàu lên 80 lần. Sau khi xử lý thành dung dịch tiến hành đo phổ hấp thụ nguyên tử để xác định hàm lượng nguyên tố Kẽm cần phân tích bằng phương pháp đường chuẩn. Các kết quả đều được đo 3 lần và lấy trung bình.
4.2. Phân tích mẫu thực
Dựa vào giá trị độ hấp thụ A của nguyên tố và dựa vào đường chuẩn. Chúng tôi đã xác định được nồng độ của nguyên tố Kẽm trong dung dịch mẫu đã qua xử lý. Nồng độ của nguyên tố cần xác định có trong mẫu thực được tính theo công thức:
C0x = 0 X X X V V C . Trong đó:
C0x là nồng độ của nguyên tố có trong mẫu phân tích thực
Cx là nồng độ của nguyên tố có trong mẫu đem đo
Vx là thể tích lấy mẫu sau khi xử lý (25ml)
V0x là thể tích mẫu phân tích ban đầu đem xử lý(1000ml)
Các kết quả thu được đều được đo 3 lần và lấy trung bình. Kết quả thu được thể hiện trong bảng 3.17
Hoàng Thị Nhài 59 Lớp K32A- Hóa
Từ kết quả thu được ta thấy rằng có thể áp dụng phương pháp đường chuẩn trong phân tích lượng vết và lượng cực nhỏ nguyên tố Kẽm trong các loại mẫu khác nhau đặc biệt là các loại mẫu có thành phần vật lý và hoá học phức tạp, các mẫu quặng. Và đó cũng là một phương pháp để xác định độ phát hiện của một phương pháp.
Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5942-1995 chất lượng nước– tiêu chuẩn chất lượng nước mặt [13].
Bảng 3.18: Giới hạn tối đa nồng độ kim loại Zn trong
STT Địa Điểm Hàm lƣợng Kẽm xác định đƣợc(mg/l) 1 Hồ Tây 6,594.10- 2 2 Hồ Trúc Bạch 6,211.10- 2 3 Hồ Thành Công 4,450.10- 2 4 Hồ Thủ Lệ 3,020.10- 2 5 Hồ Ngọc Khánh 6,594.10- 2 6 Hồ Nghĩa Tân 3,716.10- 2
Hoàng Thị Nhài 60 Lớp K32A- Hóa
các loại mẫu nước
STT Loại mẫu nƣớc Giới hạn tối đa kim loại Zn
trong các loại mẫu nƣớc 1 Nước dùng cho sinh
hoạt(A) (µg/ml) 0,1 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2 Nước dùng cho các mục
đích khác (B) (µg/ml) 1,0
Như vậy, chúng ta thấy rằng hàm lượng kim loại Kẽm trong nước ở một số hồ ở Hà Nội xác định được ở trên vẫn nằm trong giới hạn cho phép của tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) 5942-1995.
Tuy nhiên, chúng tôi nghĩ rằng hàm lượng ion kim loại Kẽm có thể lớn hơn so với kết quả thực, do thời điểm lấy mẫu không phải là thời điểm lúc cống xả chính xả nước thải hằng ngày hoặc do phần lớn kim loại này đã kết hợp với các anion, kết hợp với các vật chất hữu cơ trong nước để tạo thành những hạt keo lắng tụ xuống bùn hoặc do theo thời gian các chất thải thả xuống mà lắng đọng không xử lý kịp thời cũng là nhân tố gây ô nhiễm… Chính vì vậy khi phân tích hàm lượng kim loại Kẽm trong nước phải xử lý mẫu nước ngay sau khi lấy mẫu và bảo quản mẫu cẩn thận.
Hoàng Thị Nhài 61 Lớp K32A- Hóa
Sau một thời gian nghiên cứu, chúng tôi đã thu được kết quả như sau:
1.Đã chọn được các thông số phù hợp của máy phổ hấp thụ nguyên tử Shimadzu -6300 cho việc xác định Kẽm (bảng 3.14)
2.Đã khảo sát và chọn được các điều kiện nguyên tử hoá mẫu tối ưu và phù hợp trong quá trình nguyên tử hoá mẫu để xác định Kẽm bằng phương pháp F – AAS(bảng 3.14)
3.Đã khảo sát ảnh hưởng của ba loại axit HCl, H2SO4, HNO3, nồng độ của chúng và đã chọn ra được môi trường phù hợp cho phép xác định Kẽm theo phương pháp F -AAS là axit HNO3
1M.
4.Đã kiểm tra ảnh hưởng của các nguyên tố có mặt trong mẫu xác định Kẽm và thu được kết quả là các cation có mặt trong mẫu không gây ảnh hưởng đến phép đo.
5.Trên cơ sở các điều kiện thực nghiệm đã chọn, xác định được khoảng tuyến tính, giới hạn của phép xác định và xây dựng đường chuẩn của Kẽm.
6.Đã rút ra được một quy trình xử lý nước bề mặt cho phép đo F – AAS để xác định Kẽm.
7.Đã đánh giá được sai số, độ nhạy của phương pháp từ đó xác định được khoảng tin cậy của nồng độ trong phép xác định Kẽm.
8.Ứng dụng phương pháp F – AAS đã xác định hàm lượng Kẽm trong mẫu nước bề mặt ở một số hồ ở Hà Nội.
Vậy, phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử dùng ngọn lửa trực tiếp để xác định kim loại Kẽm trên máy Shimadzu – 6300 hoàn
Hoàng Thị Nhài 62 Lớp K32A- Hóa
toàn thích hợp với việc xác định lượng vết và lượng nhỏ kim loại nặng trong nước bề mặt sau khi xử lý với kết quả nhanh độ chính xác cao, độ lặp lại tốt có thể phân tích hàng loạt với hàm lượng rất nhỏ (10- 4 %), tốn ít thời gian cũng như tốn ít mẫu. Đặc biệt, với phương pháp này ít bị ảnh hưởng bởi các nguyên tố khác có trong mẫu.
Với những nghiên cứu và đề xuất của mình, chúng tôi hy vọng đã góp phần vào việc ứng dụng kỹ thuật F – AAS để đánh giá, kiểm tra, phân tích môi trường góp phần bảo vệ môi trường, bảo vệ sức khoẻ con người.
Từ kết quả nghiên cứu và so sánh với Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) 5942 – 1995, chúng tôi có thể kết luận rằng: hàm lượng Kẽm trong nước bề mặt ở một số hồ ở Hà Nội vẫn ở dưới mức cho phép. Nguyên nhân là do phần lớn kim loại này dễ kết hợp với các anion, kết hợp với các vật chất hữu cơ có trong nước tạo thành những hạt keo lắng tụ xuống đáy bùn. Vì thế, chúng ta phải có phương án quản lý chất lượng các nguồn nước thải xuống các sông, hồ một cách hợp lý phải có kế hoạch nạo vét bùn đáy định kỳ để đảm bảo sự trong sạch của hệ thống nước bề mặt trên thành phố Hà Nội.
Hoàng Thị Nhài 63 Lớp K32A- Hóa
1. Trịnh Đức Cƣờng (2006), Nghiên cứu xác định hàm lượng các kim loại Zn, Cd, Pb, Cu trong gạo bằng ph ương pháp cực phổ Von– Ampe hoà tan trên điện cực giọt Hg, Luận văn thạc sĩ khoa học ĐHSP Hà Nội.
2. Nguyễn Tinh Dung (2000), Hoá học phân tích phần III: Các phương pháp định lượng hoá học, Nhà xuất bản Giáo Dục.
3. Trần Từ Hiếu. Từ Vọng Nghi. Nguyễn Văn Ri (1999), Hoá học phân tích - phần 1, 2: Các phương pháp phân tích công cụ, Nhà xuất bản Giáo Dục.
4. Phạm Luận (1999), Giải thích và hướng dẫn về những vấn đề cơ sở của các kỹ thuật xử lý mẫu phân tích - phần I: Những vấn đề chung, Nhà xuất bản ĐHQG Hà Nội.
5. Phạm Luận. Từ Vọng Nghi(1990), Cơ sở lý thuyết một số phương pháp phân tích điện hoá hiện đại, Trường ĐHTH.
6. Phạm Luận (2004), Phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử, Nhà xuất bản ĐHQG Hà Nội.
7. Nguyễn Thị Huyền Ngọc (2006), Xác định hàm lượng một số kim loại đồng, chì, cadimi trong nước sinh hoạt và nước bề mặt ở một số sông hồ khu vực Cầu Giấy – Hà Nội bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử trong ngọn lửa F – AAS, Luận văn tốt nghiệp ĐHSP Hà Nội.
8. Hoàng Nhâm (2003), Hoá vô cơ - tập 3, Nhà xuất bản Giáo Dục.
9. Hồ Viết Quý (1999), Các phương pháp phân tích quang học trong hoá học, Nhà xuất bản ĐHQG. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
10. Hồ Viết Quý. Nguyễn Tinh Dung (1991), Các phương pháp phân tích lý hoá, Trường ĐHSP Hà Nội.