DỤNG CỤ, MÁY MÓC, HÓA CHẤT

2.1.1. Dụng cụ, máy móc

- Các loại bình định mức 5; 10 ; 25; 50; 100; 1000ml và pipet các loại (Schott – Duran của Đức). - Bộ chƣng cất phenol và các dụng cụ thuỷ tinh khác...(Đức).

Giấy lọc Sartorius (Đức), màng lọc 0,45m.

Máy đo pH để bàn (Precisa, pH900) ; Giấy pH (Merck- Đức ) Cân phân tích Shimadzu – AUW220 – Nhật

Máy cất nƣớc hai lần, Barloworld – Anh, Model A4000D.

Máy quang phổ UV-VIS Varian Cary 50 series; hãng sản xuất: Varian; Quốc gia: Australia. Tủ lạnh SANYO và một số dụng cụ hóa chất khác.

2.1.2. Hóa chất

Đều sử dụng các loại PA của hãng Merck- Đức, nƣớc cất 2 lần. 1. Dung dịch phenol làm việc

 Dung dịch phenol (1,00g/l)

Hòa tan 1,00 gam Phenol (C6H5OH) tinh thể trong bình định mƣ́c 1000ml cho khoảng 900ml nƣớc cất ấm (70 800C), để nguội và định mức đến vạch bằng nƣớc cất.

Cho vào dung dịch trên 1gam CuSO4.5H2O tinh thể và 0,6 ml axit H2SO4 đậm đặc làm chất bảo quản.

Dung dịch này bền trong một tuần.

Chú ý – Không đƣợc để phenol chảy vào hoặc tiếp xúc trƣ̣c tiếp với da .

Đặc biệt chú ý : Không đƣợc để phenol chảy hoặc đổi màu . Có thể kiể m tra nồng độ

dung dịch phenol bằng phƣơng pháp chuẩn độ.

 Dung dich phenol (0,01g/l)

Lấy 5,0ml dung dịch gốc phenol 1,0g/l pha thành 500ml trong bình định mƣ́c 500ml cho khoảng 450ml nƣớc cất ấm (70 800C), để nguội và định mƣ́c đến vạch bằng nƣớc cất. Dung dịch này chƣ́a 0,01g/l C6H5OH.

Chuẩn bị pha dung dịch này để dùng trong ngày.

 Dung dịch phenol (1mg/l)

Lấy 50,0ml dung dịch gốc phenol 0,01g/l pha thành 500ml trong bình định mƣ́c 500ml cho khoảng 450ml nƣớc cất ấm (70 800C), để nguội và định mức đến vạch bằng nƣớc cất. Dung dịch này chƣ́a 1,0mg/l C6H5OH.

Chuẩn bị pha dung dịch này để dùng trong ngày. 2. Dung dịch 4-aminoantipyrin 0,1M (20g/l)

Hòa tan 2,0g 4-aminoantipyrin (C11H13N3O) tinh thể trong bình định mƣ́c 100ml à định mức đến vạch bằng nƣớc cất . Chuẩn bị pha thuốc thƣ̉ này ngay trƣớc khi dùng . Nếu thấy xuất hiện kết tủa màu đỏ thì phải loại bỏ dung dịch.

3. Dung dịch NH3

Lấy 35ml dung dịch NH3 (d=0,9, C% =25%) cho vào bình định mƣ́c 1000ml và dùng nƣớc cất định mức đến vạch. Dung dịch có nồng độ CM  0,5M.

4. Dung dịch đệm K2HPO4 và KH2PO4

Hòa tan 10,45gam K2HPO4 và 7,23gam KH2PO4 cho vào bình định mƣ́c 100ml dùng nƣớc cất định mức đến vạch. Dung dịch này có pH7.

5. Dung dịch K3Fe(CN)6 0,25M (80g/l)

Hòa tan 8,0g K3Fe(CN)6 vào bình định mức 100ml và định mƣ́c đế n vạch bằng nƣớc cất, có thể lọc nếu cần. Chuẩn bị pha dung dịch này để dùng trong một tuần .

6. Axit H3PO4 0,01M

Trộn 1 thể tích axit photphoric với 9 thể tích nƣớc. 7. Đồng (II) sunfat, CuSO4.5H2O dạng hạt

8. Đồng (II) sunfat, dung dịch 100g/l. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Hòa tan 100g CuSO4.5H2O trong nƣớc và định mƣ́c đến 1000ml. 9. Natri sunfat khan, Na2SO4, dạng hạt. Sấy ở nhiệt độ 1050C trong 2 giờ. 10. Clorofom.

Cảnh báo – Clorofom rất độc và có thể là chất gây ung thƣ – Tránh hít phải hơi

clorofom, không để tiếp xúc với da và mắt.

2.2. NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG PHENOL

Phƣơng pháp phân tích phenol đƣợc trình bày đầy đủ trong mục 5530 của tài liệu [36]. Trong nghiên cƣ́u này , hàm lƣợng phenol trong nƣớc đƣợc xác định bằng phƣơng pháp đ o mật độ quang theo t ài liệu [36] đƣợc trình bà y trong phần 5530D, 5530C. Quy trình phân tích nhƣ sau:

2.2.1. Phƣơng pháp 5530D

Phenol có mặt trong nƣớc thải công nghiệp, do đó có thể tìm thấy phenol trong nƣớc mặt và nƣớc ngầm. Sự có mặt của phenol trong nƣớc có thể ảnh hƣởng đến màu sắc và mùi vị của nƣớc kể cả ở nồng độ rất thấp. Đem chƣng cất ngay hoặc bảo quản lạnh [36].

Tách các hợp chất phenol khỏi tạp chất và chất bảo quản mẫ u bằng chƣng cất . Vì tốc độ bay hơi của các hợp chất phenol chậm nên thể tích phần cất phải bằng thể tích mẫu đem chƣng cất [36].

Giai đoạn 1: Lấy mẫu và bảo quản mẫu Giai đoạn 2: Chƣng cất nhƣ [36].

Lấy khoảng 300ml mẫu nƣớc hoặc một thể tích phù hợp, lọc để loại các chất cặn lơ lửng. Lấy chính xác 250ml nƣớc lọc (dd Xa) chuyển vào bình cất, cất đến khi gần cạn,

thêm tiếp khoảng 250ml nƣớc cất, cất tiếp (để đuổi hết phenol) và thu vào bình. Chuyển toàn bộ dung dịch cất vào bình định mức 500ml (dd Xb), định mức đến vạch. Dung dịch mẫu sau khi chƣng cất có hàm lƣợng phenol bị pha loãng n lần (n phụ thuộc vào thể tích mẫu thu hồi). Có thể chƣng cất mẫu một lƣợng nhỏ hơn [36].

Giai đoạn 3: Thƣ̣c hiện phản ƣ́ng màu

Lấy V1 ml dung dịch X b chuyển vào bình định mứcVx1= 100ml, thêm 2,5ml dung dịch NH3 0,5M; 2,0ml hỗn hợp đệm K 2HPO4 và KH2PO4; 1,0 ml dung dịch 4- aminoantipyrin 0,1M; 50ml nƣớc cất ; 1,0ml dung dịch K 3Fe(CN)6 0,25M; lắc đều và định mức đến vạch bằng nƣớc cất thu đƣợc dung dịch X1. Phức antipyrine màu nâu đỏ , ổn định, cƣờng độ màu tỉ lệ với hàm lƣợng phenol có trong mẫu.

Giai đoạn 4: Thƣ̣c hiện đo quang và tính toán kết quả

Mang dung dịch X1 thu đƣợc ở trên thƣ̣c hiện đo quang bằng má y UV-VIS Varian Cary 50 series ở bƣớc sóng lí thuyết 500nm. Xác định nồng độ phenol nhờ đƣờng chuẩn.

Tính nồng độ phenol trong mẫu dung dịch X0 theo công thức: 1 1 1 1 . .1000 (12) x x C V C V  Trong đó:

C là nồng độ phenol trong mẫu dung dịch Xo (ban đầu), (mg/l). A là nồng độ phenol xác định nhờ đƣờng chuẩn, (mg/l).

vo là thể tích mẫu đem phân tích để tạo phản ứng màu (ml). n là hệ số nồng độ pha loãng.

1000 là hệ số chuyển đổi milít sang lít.

Phƣơng pháp này cho phép xác định phenol trong nƣớc uống, nƣớc mặt, nƣớc ngầm, nƣớc biển, nƣớc thải công nghiệp và nƣớc thải sinh hoạt trong phạm vi từ 0,05 – 1,5 mg/l [36].

2.2.2. Phƣơng pháp 5530C

Khi xác định ở nồng độ phenol rất nhỏ dƣới 0,05mg/l ta xác định theo phƣơng pháp 5530C.

Giai đoạn 1: Lấy mẫu và bảo quản mẫu Giai đoạn 2: Chƣng cất nhƣ 2.2.1 [36]. Giai đoạn 3: Thƣ̣c hiện phản ƣ́ng màu

Lấy vo ml dung dịch X chuyển vào bình định mức 100ml, thêm 2,5ml dung dịch NH 0,5M; 2,0ml hỗn hợp đệm K 2HPO4 và KH 2PO4; 1,0 ml dung dịch 4- aminoantipyrin 0,1M; 50ml nƣớc cất ; 1,0ml dung dịch K 3Fe(CN)6 0,25M; lắc đều và định mức đến vạch bằng nƣớc cất . Phức antipyrine màu nâu đỏ , ổn định , cƣờng độ màu tỉ lệ với hàm lƣợng phenol có trong mẫu.

Giai đoạn 4: Chiết phƣ́c màu bằng clorofom

Lấy vx =100ml dung dịch x + vy =25ml clorofom cho vào phễu chiết 250ml, lắc đều nhiều lần. Dung dịch chiết chia thành 2 lớp. Chiết lấy ≈ 25ml dung dịch màu phía dƣới (dung dịch y) vào bình định mức.

Giai đoạn 5: Lọc, thấm loại bỏ nƣớc

Mang dung dịch chiết đƣợc đem lọc qua lớp Na2SO4 khan đã đƣợc sấy khô thu vào bình định mức 25ml và định mƣ́c lại bằng clorofom thu đƣợc vz = 25ml dung dịch z.

Giai đoạn 6: Thƣ̣c hiện đo quang và tính toán kết quả

Mang dung dịch z thu đƣợc ở trên thƣ̣c hiện đo quang bằng máy UV-VIS Varian Cary 50 series ở bƣớc sóng lí thuyết 455nm. Xác định nồng độ phenol nhờ đƣờng chuẩn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Tính nồng độ phenol trong mẫu dung dịch X0 theo công thức: 0 . .1000 (13) . z x x z C V C V V 

Nếu màu quá nhạt hoặc quá đậm, ta có thể tăng hoặc giảm thể tích dung dịch sao cho nồng độ phenol trong mẫu đo nằm trong khoảng tuyến tính. Lƣợng tối thiểu phát hiện đƣợc tƣơng đƣơng với 0,01 mg/l phenol trong 25ml clorofom phần chiết và đƣợc đo bằng cuvet 50mm [36].

2.2.3. Các yếu tố ảnh hƣởng

Ảnh hƣởng từ các hợp chất sunfua đƣợc hạn chế tối thiểu bởi axit hóa mẫu đến pH < 4 bằng H3PO4, khuấy mạnh mẫu và thêm CuSO4. Dùng CuSO4.5H2O khi chƣng cất mẫu đã axit hóa nhằm tạo CuS mà không tạo ra H2S. Axit hóa dung dịch là để tránh tạo kết tủa Cu(OH)2, là chất có khả năng oxi hóa các hợp chất phenol [36].

Các chất oxi hóa nhƣ Cl- trong mẫu thì đƣợc phát hiện bởi iot tự do đƣợc giải phóng ra trong quá trình axit hóa mẫu trong sự có mặt của KI. Khi đó Cl- sẽ bị loại bỏ ngay lập tức sau khi thêm một lƣợng dƣ sắt (II) amoni sunfat vào mẫu [36].

Các yếu tố ảnh hƣởng thƣờng gặp trong nƣớc là các vi khuẩn có khả năng oxi hóa hoặc khử các hợp chất phenol [36].

2.2.4. Khảo sát các điều kiện tối ƣu

1. Ảnh hƣởng của pH đến phản ứng tạo hợp chất màu antipyrine nâu đỏ

Chuẩn bị 9 bình định mức 100ml, đánh số và lấy chính xác vào mỗi bình thể tích các dung dịch: 3,50ml dung dịch phenol chuẩn 10mg/l; 2,5ml dung dịch NH3 0,5M; 2,0ml hỗn hợp đệm K2HPO4 và KH2PO4; 1,0ml dung dịch 4-aminoantipyrin 0,1M; 50ml nƣớc cất; 1,0ml dung dịch K3Fe(CN)6 0,25M. Điều chỉnh pH của dung dịch trong các bình sao cho đến khi định mƣ́c có giá trị lần lƣợt là: 5,0; 6,0; 7,0; 7,5; 8,0; 8,5; 9,0; 10 và 11,0. Bằng dung dịch H3PO4 0,1M và dung dịch NH3 0,5M, lắc đều (kiểm tra pH bằng máy đo pH). Để 15 phút cho màu phát triển ổn định và đo mật độ quang của các dung dịch màu

bằng máy UV-VIS Varian Cary 50 series ở bƣớc sóng lí thuyết 500nm. Kết quả thu đƣợc, ta tìm đƣợc khoảng pH, tại đó mật độ quang ổn định và đạt giá trị lớn nhất.

2. Ảnh hƣởng của tỉ lệ nồng độ thuốc thƣ̉ đến phản ƣ́ng tạo phƣ́c

Hàm lƣợng 4-aminoantipyrine trong nƣớc sẽ ảnh hƣởng đáng kể đến phản ứng tạo màu. Ta thực hiện khảo sát nhƣ sau:

a. Thí nghiệm 1:

Chuẩn bị 8 bình định mức 100ml, đánh số và lấy chính xác vào mỗi bình thể tích các dung dịch : 3,50ml dung dịch phenol chuẩn 10mg/l; 2,5ml dung dịch NH 3 0,5M; 2,0ml hỗn hợp đệm K 2HPO4 và KH2PO4; 50ml nƣớc cất ; 1,0ml dung dịch K3Fe(CN)6 0,25M; v1 (ml) dung dịch 4-aminoantipyrin 0,1M vào các bình định mức . Sao cho khi định mức đến vạch bằng nƣớc cất thì nồng độ của 4-aminoantipyrin trong các bình có giá trị lần lƣợt là: 0,0005; 0,001; 0,0015; 0,002; 0,0025; 0,003; 0,004 và 0,005 (M); lắc đều. Để 15 phút cho màu phát triển ổn định và đo mật độ quang của các dung dịch màu bằng máy UV-VIS Varian Cary 50 series ở bƣớc sóng lí thuyết 500nm.

b. Thí nghiệm 2:

Chuẩn bị 8 bình định mức 100ml, đánh số và lấy chính xác vào mỗi bình thể tích các dung dịch : 2,5ml dung dịch NH3 0,5M; 2,0ml hỗn hợp đệm K2HPO4 và KH2PO4; 50ml nƣớc cất; 1,0ml dung dịch K3Fe(CN)6 0,25M; v2 (ml) dung dịch 4-aminoantipyrin 0,1M vào các bình định mức. Sao cho khi định mức đến vạch bằng nƣớc cất thì nồng độ của 4-aminoantipyrin trong các bình có giá trị lần lƣợt là : 0,0005; 0,001; 0,0015; 0,002; 0,0025; 0,003; 0,004 và 0,005 (M); lắc đều. Để 15 phút cho màu phát triển ổn định và đo mật độ quang của các dung dịch màu bằng máy UV -VIS Varian Cary 50 series ở bƣớc sóng lí thuyết 500nm.

Kết quả thu đƣợc, ta so sánh giá trị mật độ quang ở 2 thí nghiệm và tìm đƣợc giá trị mật độ quang tại đó ổn định và đạt giá trị lớn nhất.

3. Ảnh hƣởng của tỉ lệ nồng độ K3Fe(CN)6 đến phản ứng tạo phức

Chuẩn bị 7 bình định mức 100ml, đánh số và lấy chính xác vào mỗi bình thể tích các dung dịch: 3,50ml dung dịch phenol chuẩn 10mg/l; 2,5ml dung dịch NH3 0,5M; 2,0ml hỗn hợp đệm K2HPO4 và KH2PO4; 1,0 ml dung dịch 4-aminoantipyrin 0,1M; 50ml nƣớc ất; v3 (ml) dung dịch K3Fe(CN)6 0,25M vào các bình định mức. Sao cho khi định mức đến vạch bằng nƣớc cất thì nồng độ của dung dịch K3Fe(CN)6 trong các bình có giá trị lần lƣợt là: 0,00125; 0,0025; 0,005; 0,0075; 0,010 và 0,0125 (M); lắc đều. Để 15 phút cho màu phát triển ổn định, đo mật độ quang bằng máy UV-VIS Varian Cary 50 series ở bƣớc sóng lí thuyết 500nm. Kết quả thu đƣợc, ta tìm đƣợc khoảng nồng độ K3Fe(CN)6 mà tại đó mật độ quang ổn định và đạt giá trị lớn nhất.

Chuẩn bị 11 bình định mức 100ml, đánh số và lấy chính xác vào mỗi bình thể tích các dung dịch: 3,50ml dung dịch phenol chuẩn 10mg/l; 2,5ml dung dịch NH3 0,5M; 2,0ml hỗn hợp đệm K2HPO4 và KH2PO4; 1,0 ml dung dịch 4-aminoantipyrin 0,1M; 50ml nƣớc cất; 1,0ml dung dịch K3Fe(CN)6 0,25M; lắc đều và định mức đến vạch bằng nƣớc cất. Bắt đầu theo dõi thời gian đến khi đƣợc 2, 5, 7,10,13,15, 20, 25, 30, 40 và 60 phút thì lấy các phức màu đo mật độ quang bằng máy UV-VIS Varian Cary 50 series ở bƣớc sóng lí thuyết 500nm. Kết quả thu đƣợc, ta tìm đƣợc khoảng thời gian mà tại đó mật độ quang ổn định và đạt giá trị lớn nhất.

2.2.5. Đo phổ hấp thụ electron của phƣ́c antipyrine màu nâu đỏ

a) Phƣơng pháp 5530D - Chuẩn bị 3 bình định mức , đánh số và thƣ̣c hiện phản ứng tạo phức màu tƣơng tự nhƣ mục 2.2.4-4 với ba nồng độ phenol thấp, trung bình, cao. Thực hiện scan bƣớc sóng trên UV-VIS Varian Cary 50 series trong dải 400 

700nm. Kết quả thu đƣợc 3 đƣờng hấp thụ mật độ quang có cực đại ở cùng một bƣớc sóng (một điểm), chứng tỏ tại giá trị bƣớc sóng đ ó hấp thụ cực đại phức màu nâu đỏ antipyrine. Đó là bƣớc sóng thực nghiệm tối ƣu, đƣợc sử dụng cho các phép đo tiếp theo.

b) Phƣơng pháp 5530C - Chuẩn bị 3 bình định mức , đánh số và thƣ̣c hiện phản ứng tạo phức màu tƣơng tự nhƣ mục 2.2.4-4 với ba nồng độ phenol thấp, trung bình, cao. Sau đó cho phƣ́c màu vào phễu chiết 250ml, tiếp tục cho 25ml clorofom, lắc đều nhiều lần.Chiết lấy khoảng 25ml dung dịch màu phía dƣới vào bình định mức . Mang dung dịch chiết đƣợc đem lọc qua lớp Na2SO4 khan đã đƣợc sấy khô. Thực hiện scan bƣớc sóng trên UV-VIS Varian Cary 50 series trong dải 400  700nm. Kết quả thu đƣợc 3 đƣờng hấp thụ mật độ quang có cực đại ở cùng một bƣớc sóng (một điểm), chứng tỏ tại giá trị bƣớc sóng đó hấp t hụ cực đại phức màu nâu đỏ antipyrine . Đó là bƣớc sóng thực nghiệm tối ƣu, đƣợc sử dụng cho các phép đo tiếp theo.

2.3. THƢ̣C NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THỐNG KÊ

Chúng tôi lựa chọn các thông số cơ bản để thực hiện xác nhận giá trị sử dụng của phƣơng pháp.

2.3.1. Xác định khoảng tuyến tính

Tiến hành thí nghiệm trên mẫu chuẩn để xác định khoản tuyến tính. Thƣ̣c hiện khảo sát khoảng tuyến tính trên các nồng độ phenol lũy tiến dần dần đến khi mật độ quang hấp thụ của dung dịc h không khác nhau nhiều (gần nhƣ bằng nhau ). Tại nhiều thời điểm khác nhau.

2.3.2. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định phenol

a) Phƣơng pháp 5530D: Xây dựng đƣờng chuẩn với các nồng độ phenol : 0,05; 0,1; 0,35; 0,5; 0,65; 0,85; 1,0 và 1,2 mg/l. Chuẩn bị 9 bình định mức 100ml, đánh số và lấy chính xác vào mỗi bình thể tích các dung dịch : v4 (ml) dung dịch phenol chuẩn 10mg/l; 2,5ml dung dịch NH3 0,5M; 2,0ml hỗn hợp đệm K 2HPO4 và KH2PO4; 1,0 ml (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

dung dịch 4-aminoantipyrin 0,1M; 50ml nƣớc cất; 1,0ml dung dịch K3Fe(CN)6 0,25M; lắc đều và định mức đến vạch bằng nƣớc cất. Đo quang trên máy UV-VIS Varian Cary 50 series ở giá trị max đã chọn. Dung dịch nền đƣợc chuẩn bị tƣơng tự, nhƣng không có phenol. Ghi lại giá trị mật độ quang c ủa các dung dịch và thực hiện dựng đƣờng chuẩn xác định phenol trên phần mềm Excel .

Phƣơng pháp 5530C: Xây dựng đƣờng chuẩn với các nồng độ phenol : 0,01; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08; và 0,10 mg/l. Chuẩn bị 7 bình định mức 100ml, đánh số và lấy chính xác vào mỗi bình thể tích các dung dịch: v5 (ml) dung dịch phenol chuẩn 1,0mg/l, thƣ̣c hiện phản ứng tạo phức màu tƣơng tự nhƣ mục 2.3.2-a. Sau đó cho phƣ́c màu vào phễu chiết 250ml, tiếp tục cho 25ml clorofom , lắc đều nhiều lần .Chiết lấy khoảng 25ml dung dịch màu phía dƣới vào bình định mƣ́c . Mang dung dịch chiết đƣợc đem lọc qua lớp Na 2SO4 khan đã đƣợc sấy khô. Đo quang trên máy UV-VIS Varian Cary