Mn(II) phản ứng với thuốc thử 8-HQ tạo thành phức tạo thành phức màu vàng [102]. Phản ứng tạo phức xảy ra theo phản ứng sau:
MnQ2 có
Đối với thuốc thử PAN, Mn(II) phản ứng tạo thành phức Mn(PAN)2 [103] theo phản ứng sau:
Mn(II) + 2 → + 2H+ (3.2)
Các phản ứng tạo phức (3.1) và (3.2) phụ thuộc vào pH của dung dịch. Tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến quá trình tạo phức của Mn(II) và 8-HQ, PAN theo quy trình thí nghiệm như sau:
+ Hút 1,0 mL dung dịch chuẩn Mn(II) 2,0 mg/L trong nước cho vào ống ly tâm thủy tinh thể tích 10 mL. Tiếp theo thêm 2,0 mL dung dịch đệm pH với các giá
trị pH thay đôi từ 4 đến 12.
+ Thêm tiếp 1,0 mL dung dịch 8- HQ 4.10-3 M hoặc 1,0 mL dung dịch PAN 4.10-3 M. Thêm 1,0 mL dung dịch chất hoạt động bề mặt Triton X - 100 4%, thêm 1,0 mL dung dịch NaCl 5,0% để thúc đẩy quá trình tách pha tạo mixen của các phân tử chất hoạt động bề mặt theo cơ chế tách nước.
+ Định mức đến 10 mL bằng nước cất 2 lần, đun cách thủy trong bể ôn nhiệt ở 95oC trong 40 phút.
+ Sau đó, ly tâm 10 phút với tốc độ ly tâm 3500 vòng/phút, làm lạnh bằng cách ngâm vào nước đá 10 phút. Tách bỏ pha nước thu lấy pha nhớt, hòa tan pha nhớt bằng 1,0 mL dung dịch axit HNO3 0,1 M và phân tích nồng độ Mn sử dụng phương pháp FAAS bằng đường chuẩn đã xây dựng.
Từ đó xác định được hiệu suất chiết điểm mù bằng tỉ số nồng độ xác định được với nồng độ ban đầu. Tiến hành thí nghiệm 3 lần, hiệu suất chiết trung bình được trình bày trong bảng 3.1.
Bảng 3.1. Khảo sát đồng thời pH và chất tạo phức CPE Mn(II)
STT pH Hiệu suất chiết (%)
8-HQ PAN 1 4 0,9 ± 0,7 0 2 5 1,8 ± 0,2 0 3 6 65,5 ± 0,7 4,5 ± 1,6 4 7 84,3 ± 2,4 30,3 ± 2,3 5 8 88,1 ± 2,1 81,2 ± 2,5 6 9 96,8 ± 2,3 83,9 ± 2,7 7 10 97,8 ± 1,8 87,8 ± 1,2 8 11 95,3 ± 2,2 86,5 ± 1,8 9 12 93,1 ± 2,2 86,0 ± 1,7
Biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất chiết Mn(II) trong trường hợp dùng thuốc thử 8-HQ khi thay đôi pH bằng đồ thị, thu được hình 3.1. Từ kết quả thu được, nhận thấy cation Mn(II) tạo phức tốt với 8-HQ khi giá trị pH ≥ 8, tại giá trị pH = 10 tối ưu cho phản ứng tạo phức. Kết quả này hoàn toàn phù hợp vì 8-HQ có pKa = 9,82 do đó môi trường pH = 10 chất tạo phức tồn tại dạng ion A- và khi đó Mn(II) không tạo phức hiđroxo nên thuận lợi cho quá trình tạo phức. Khi pH > 10 xảy ra quá trình tạo
phức hiđroxo của Mn(II), do đó hiệu suất chiết giảm.
S. Yalçin và cộng sự công bố quá trình CPE phản ứng tạo phức giữa Mn(II) với 8-HQ tối ưu khi pH ≥ 9 [88]. Trong nghiên cứu của M. A. Farajzadeh và cộng sự, chọn hệ đệm có pH = 7 làm môi trường cho phản ứng tạo phức giữa Mn(II) với 8- HQ, do đó hiệu suất chiết thấp trong khoảng 59,4% ÷ 70,9%. Nguyên nhân là do ở giá trị pH = 7 thuốc thử 8-HQ tồn tại ở dạng phân tử HA nên không thuận lợi cho phản ứng tạo phức. Khi đó Mn(II) không tạo phức hoàn toàn vẫn tồn tại một phần ở dạng tự do nên không bị chiết vào pha chất hoạt động bề mặt.
Hình 3.1. Sự ảnh hưởng của pH đối với CPE Mn(II) thuốc thử 8-HQ C = 0,2 mg/L; C = 4.10-4 M; C = 0,4%
Mn(II) 8-HQ TX-100
Sự phụ thuộc của hiệu suất chiết Mn(II) trong trường hợp sử dụng chất tạo phức PAN khi thay đôi giá trị pH môi trường được biểu diễn trong hình 3.2.
Hình 3.2. Sự ảnh hưởng của pH đối với CPE Mn(II) thuốc thử PAN C = 0,2 mg/L; C = 4.10-4 M; C = 0,4% TX-100 H ( % H ( % Mn(II) PAN 100 80 60 40 20 pH 0 4 5 6 7 98 10 11 12 100 80 60 40 20 pH 0 4 5 6 7 8 910 11 12
Thuốc thử PAN có giá trị pKa1 = 2,9 và pKa2 = 11,6 nên khi pH ≥ 10 là khoảng pH tối ưu cho phản ứng tạo phức giữa Mn(II) và PAN. So sánh kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của pH tới quá trình chiết điểm mù với các nghiên cứu khác cho thấy có sự phù hợp. Giá trị pH =10 tối ưu cho quá trình tạo phức giữa Mn(II) và PAN cũng được xác nhận trong nghiên cứu của M. S. Arain và cộng sự [83].
Hiệu suất chiết điểm mù Mn(II) trong trường hợp dùng thuốc thử 8-HQ cao hơn so với hiệu suất chiết Mn(II) trong trường hợp dùng chất tạo phức PAN. Do đó, chúng tôi lựa chọn sử dụng thuốc thử 8-HQ trong phép chiết Mn(II).