Mẫu nước được lấy theo đúng kỹ thuật lấy mẫu tại hồ nuôi cá thuộc quận Hoàng Mai thành phố Hà Nội [15].
Mẫu nước được xử lý theo qui trình sau: Lấy 2000ml mẫu để xử lý.
Lọc thô nhiều lần để loại cặn bẩn đến khi thu được mẫu trong, sau đó cho vài giọt HNO3 đặc vào khấy đều. Tiến hành cô cạn và dùng nước cất định mức đến 20,00ml.
Dùng mẫu này để phân tích xác định hàm lượng Pb2+
.
Do điều kiện thời gian có hạn chúng tôi không nghiên cứu được những ion gây cản đến sự tạo phức của Pb2+ với PAN và CCl3COO- . Mặt khác dùng phương pháp thêm nhiều mẫu chuẩn để loại trừ các yếu tố cản trở, loại trừ sai số phông nền (Mattrix effect) thì hợp lý hơn. Theo Yu.A. ZoloTov [29] “Chiết các hợp nội phức”, NXB “Khoa học”, Maxcova, (1968): khi CCN- 2CPb2+ thì anion CN- che được các cation cản trở: Ag+, Au3+, Cd2+, Co2+, Cu2+, Hg2+, Ni2+, Tl3+, V5+, Zn2+, As5+,... . Do đó chúng tôi chọn phương pháp thêm nhiều mẫu chuẩn và dùng chất che là dung dịch NaCN 1,0.10-3
M trong phân tích trắc quang để xác định hàm lượng Pb2+
trong mẫu nước nói trên.
3.7.2. Xác định hàm lượng Pb2+ bằng phương pháp thêm nhiều mẫu chuẩn trong phân tích trắc quang. trong phân tích trắc quang.
Để xác định được hàm lượng Pb2+
trong mẫu nước chúng tôi tiến hành như sau:
Chuẩn bị các dung dịch phức PAN-Pb2+
-CCl3COO- từ mẫu nước bằng cách:
Lấy 6 bình dịnh mức 10,00ml. Mẫu 1 2 3 4 5 6 Vx(ml) mẫu 1 1 1 1 1 1 VTC, mlPb2+ (C0=10-4) - 0,25 0,5 0,75 1,0 1,25 VPAN(ml) dư 0,3 0.3 0,3 0,3 0,3 0,3 VCCl3COO-(ml) 1 1 1 1 1 1 VNaCN(ml) 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 CPb2+(TC) - 2,5.10-6 5,0.10-6 7,5.10-6 1,0.10-5 1,25.10-5 Đo A A0 ΔА2-1 ΔА3-1 ΔА4-1 ΔА5-1 ΔА6-1
Nồng độ tiêu chuẩn được tính theo công thức: CTC = dd TC V C V . 0 ; C0 = 10-4M.
Các dung dịch trên được chỉnh về pH tối ưu (pH = 7,80) và với lực ion bằng 0,1. Sau đó tiến hành đo mật độ quang của các dịch chiết phức đaligan ở các điều kiện tối ưu.
Chúng tôi tiến hành đo mật độ quang của các dịch chiết ở các mẫu 2,3,4,5,6 so với mẫu 1 (dung dịch so sánh). Kết quả thu được ở bảng 3.32 và hình 3.21.
Bảng 3.32: Giá trị mật độ quang của mẫu nước hồ nuôi cá Quận Hoàng Mai - Hà Nội.
Mẫu 1 2 3 4 5 6
CPb2+(TC) - 2,5.10-6 5,0.10-6 7,5.10-6 1,0.10-5 1,25.10-5
Hình 3.21: Đường thêm chuẩn xác định hàm lượng Pb(II) trong mẫu nước hồ nuôi cá quận Hoàng Mai - Hà Nội.
Xử lý kết quả theo ngôn ngữ lập trình pascal với (p = 0,95) ta được phương trình đường thẳng :
ΔА = (0,4520 0,0067)CPb2+ + (0,0278 0,0016). Từ đó ta có phương trình đường thêm chuẩn là:
ΔА = (0,4520 0,0067)CPb2+ + (0,0278 0,0016).
Xử lý đường thêm chuẩn: Ta kéo dài đồ thị thấy cắt trục tung tại một điểm, thì điểm đó chính là giá trị Ax (mật độ quang của mẫu phân tích), và cắt trục hoành tại một điểm và từ đó ta xác định được nồng độ chì trong mẫu phân tích. Ta có mô hình như sau:
y = 0.452x + 0.0278 R2 = 0.9991 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 CPb2+.105M Ai
Các giá trị nồng độ và mật độ quang tương ứng trong đồ thị hình 3.21. Cx là nồng chì trong mẫu nước cần xác định.
Phương trình đường thêm chuẩn cắt trục tung tại điểm khi CPb2+ = 0,00M. Vậy ta có: Ax = 0,0278 0, 452 x x A tg C 2 0, 0278 6,15.10 0, 452 0, 452 X X A C M. Vậy nồng độ Pb2+
trong mẫu nước để phân tích là: C0Pb2+ = 6,15.10-2.10-5 = 6,15.10-7 M.
Hàm lượng chì trong 2000,00ml mẫu nước hồ là: Cđầu (Pb2+) = 6,15.10-7.10.20 / 2000 = 6,15.10-8 M. Tương đương với 1,273.10-5
g/l (hay 0,01273 mg/l).
Và để xác định xem kết quả phân tích của chúng tôi có chính xác hay không, chúng tôi so sánh kết quả chúng tôi phân tích được với kết quả phân tích của thạc sĩ Lê Thị Thu Hường theo luận văn thạc sĩ khoa học hoá học [14] :
Ax α ΔА C2 C3 C5 C6 ΔA2 ΔΑ3 ΔΑ4 ΔΑ5 ΔΑ6 C4 CPb2+.105M Cx 0
“ Nghiên cứu chiết - trắc quang sự tạo phức đaligan trong hệ 1-(2- PYRIDILAZƠ)-2-NAPTOL (PAN) - Pb(II) - SCN bằng dung môi hữu cơ và
ứng dụng phân tích” – Khoa hoá, Trường ĐHSP Hà Nội năm 2008. Kết quả
phân tích mẫu nước hồ nuôi cá ở quận Hoàng Mai – Hà Nội của thạc sĩ Lê Thị Thu Hường là : 0,01268 mg/l.
Để so sánh với kết quả phân tích của thạc sĩ Lê Thị Thu Hường, chúng tôi đã lấy mẫu nước phân tích ở hồ nuôi cá Quận Hoàng Mai – Hà Nội . Coi giá trị 0,01268 mg/l như là giá trị chuẩn (a), vì kết quả phân tích này đã được thạc sĩ Lê Thị Thu Hường so sánh với kết quả của phương pháp AAS.
Chúng tôi đã tiến hành xây dựng thêm bốn đường thêm nhiều mẫu chuẩn nữa (Cách xây dựng và xác định hàm lượng Chì tương tự như đường thêm nhiều mẫu chuẩn thứ nhất). kết quả được trình bày ở bảng 3.33.
Bảng 3.33: Kết quả xác định hàm lượng Chì của mẫu nước hồ nuôi cá Quận Hoàng Mai – Hà Nội.
STT Đƣờng thêm nhiều mẫu chuẩn Kết quả hàm lƣợng Chì (mg/l)
1 Thứ nhất 0,01273
2 Thứ hai 0,01342
3 Thứ ba 0,01256
4 Thứ tư 0,01354
5 Thứ năm 0.01328
Chúng tôi sử dụng hàm phân bố student để so sánh giá trị trung bình của hàm lượng chì xác định được với giá trị 0,01268 mg/l , ta có bảng các giá trị đặc trưng (bảng 3.34) của tập số liệu thực nghiệm.
Bảng 3.34: Các giá trị đặc trưng của tập số liệu thực nghiệm. Giá trị trung bình (X ) Phƣơng sai (s2) Độ lệch chuẩn SX ε t (0,95; 4) 0.01311 mg/l 1,89.10-7 1,945.10-4 5,4.10-4 2,78 Ta có : ttn = 0, 01311 0, 012684 2, 21 1, 945.10 X X a S
Ta thấy ttn < t (0,95;4) = 2,78 → X ≠ a là do nguyên nhân ngẫu nhiên với p = 0,95. 4 5, 4.10 % .100 .100 4,12% 0, 01311 q X
Sai số tương đối của phép xác định này là : q% = 4,12% < 5%.
Vậy mẫu nước hồ nuôi cá ở Quận Hoàng Mai – Hà Nội có hàm lượng Pb2+ là (0,01311 0.00054) mg/l thấp hơn giá trị giới hạn về hàm lượng Pb2+ (0,01311mg/l < 0,1mg/l) theo TCVN [15],[28].
3.8. Xác định hàm lƣợng Pb2+ trong mẫu nƣớc hồ nuôi cá ở huyện Chợ Mới - tỉnh Bắc Kạn.
3.8.1. Quy trình xử lý mẫu.
Mẫu nước được lấy theo đúng kỹ thuật lấy mẫu tại hồ nuôi cá ở Huyện Chợ Mới - Tỉnh Bắc Kạn [15].
Mẫu nước được xử lý theo qui trình sau: Lấy 2000ml mẫu để xử lý. Lọc thô nhiều lần để loại cặn bẩn đến khi thu được mẫu trong, sau đó cho vài giọt HNO3 đặc vào khấy đều. Tiến hành cô cạn và dùng nước cất định mức đến 20,00ml.
Dùng mẫu này để phân tích xác định hàm lượng Pb2+
.
Chúng tôi chọn phương pháp thêm nhiều mẫu chuẩn và dùng chất che là dung dịch NaCN 1,0.10-3M trong phân tích trắc quang để xác định hàm
lượng Pb2+
trong mẫu nước nói trên (Tương tự như xác định hàm lượng Pb2+ trong mẫu nước hồ nuôi cá Quận Hoàng Mai – Hà Nội).
3.8.2. Xác định hàm lượng Pb2+ bằng phương pháp thêm nhiều mẫu chuẩn trong phân tích trắc quang. trong phân tích trắc quang.
Để xác định được hàm lượng Pb2+
trong mẫu nước chúng tôi tiến hành như sau:
Chuẩn bị các dung dịch phức PAN-Pb2+
-CCl3COO- từ mẫu nước bằng cách: Lấy 6 bình dịnh mức 10,00ml. Mẫu 1 2 3 4 5 6 Vx(ml) mẫu 1 1 1 1 1 1 VTC, mlPb2+ (C0=10-4) - 0,25 0,5 0,75 1,0 1,25 VPAN(ml) dư 0,4 0.4 0,4 0,4 0,4 0,4 VCCl3COO-(ml) 1 1 1 1 1 1 VNaCN(ml) 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 CPb2+(TC) - 2,5.10-6 5,0.10-6 7,5.10-6 1,0.10-5 1,25.10-5 Đo A A0 ΔА2-1 ΔА3-1 ΔА4-1 ΔА5-1 ΔА6-1
Nồng độ tiêu chuẩn được tính theo công thức: CTC = VTC.C0/Vdd ; C0 = 10-4M.
Các dung dịch trên được chỉnh về pH tối ưu (pH = 7,80) và với lực ion bằng 0,1. Sau đó tiến hành đo mật độ quang của các dịch chiết phức đaligan ở các điều kiện tối ưu.
Chúng tôi tiến hành đo mật độ quang của các dịch chiết ở các mẫu 2,3,4,5,6 so với mẫu 1 (dung dịch so sánh). Kết quả thu được ở bảng 3.35 và hình 3.22.
Bảng 3.35: Giá trị mật độ quang của mẫu nước hồ nuôi cá ở Huyện Chợ Mới - Tỉnh Bắc Kạn. Mẫu 1 2 3 4 5 6 CPb 2+ (TC) - 2,5.10-6 5,0.10-6 7,5.10-6 1,0.10-5 1,25.10-5 ΔА A0 0,210 0,326 0,444 0,554 0,663
Hình 3.22: Đường thêm chuẩn xác định hàm lượng Pb(II) trong mẫu nước hồ nuôi cá ở Huyện Chợ Mới - Tỉnh Bắc Kạn.
Xử lý kết quả theo ngôn ngữ lập trình pascal với (p = 0,95) ta được phương trình đường thẳng :
ΔА = (0,4536 0,0146)CPb2+ + (0,0992 0,0029). Từ đó ta có phương trình đường thêm chuẩn là:
ΔА = (0,4536 0,0146)CPb2+ + (0,0992 0,0029).
Phương trình đường thêm chuẩn cắt trục tung tại điểm khi CPb2+ = 0,00M. Vậy ta có: Ax = 0,0992 0, 4536 x x A tg C 0, 0992 0, 218695 0, 4536 0, 4536 X X A C M y = 0.4536x + 0.0992 R2 = 0.9997 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 CPb2+.105M Ai
Vậy nồng độ Pb2+
trong mẫu nước để phân tích là: C0Pb2+ = 0,218695.10-5 = 2,18695.10-6 M . Hàm lượng chì trong 2000,00ml mẫu nước hồ là:
Cđầu (Pb2+) = 2,18695.10-6.10.20 / 2000 = 2,18695.10-7 M Tương đương với 4,527.10-5
g/l (hay 0,04527 mg/l).
Chúng tôi đã tiến hành xây dựng thêm bốn đường thêm nhiều mẫu chuẩn nữa (Cách xây dựng và xác định hàm lượng chì tương tự như đường thêm nhiều mẫu chuẩn thứ nhất). Kết quả được trình bày ở bảng 3.36.
Bảng 3.36: Kết quả xác định hàm lượng chì của mẫu nước hồ nuôi cá ở Huyện Chợ Mới - Bắc Kạn.
STT Đƣờng thêm nhiều mẫu chuẩn Kết quả hàm lƣợng chì (mg/l)
1 Thứ nhất 0,04527
2 Thứ hai 0,04389
3 Thứ ba 0,04638
4 Thứ tư 0,04452
5 Thứ năm 0,04594
Xử lí thống kê, ta có giá trị trung bình của hàm lượng chì xác định được là: X (0,0452 0,0013) mg/l.
Vậy mẫu nước hồ nuôi cá ở Huyện Chợ Mới - Tỉnh Bắc Kạn có hàm lượng Pb2+
là (0,0452 0,0013)mg/l thấp hơn giá trị giới hạn về hàm lượng Pb2+ (0,0452mg/l < 0,1mg/l) theo TCVN [15],[28].
KẾT LUẬN
Sau thời gian tiến hành đề tài luận văn chúng tôi rút ra một số kết luận sau:
1. Bước đầu đã nghiên cứu một cách có hệ thống phức đaligan trong hệ PAN- Pb(II)-CCl3COO- bằng phương pháp chiết -trắc quang.
2. Các điều kiện tạo phức và chiết phức đaligan tối ưu:
2.1 Phức đaligan PAN-Pb(II)-CCl3COO- chiết tốt bằng rượu n-butylic. 2.2 Bước sóng hấp thụ cực đại của phức: λ = 550nm.
2.3 Khoảng pH tối ưu là (7,50 – 8,15), chọn pH tối ưu là 7,80.
2.4 Thời gian phức trong pha nước có mật độ quang ổn định là 15 phút (sau khi pha chế),và khoảng thời gian phức ổn định tương đối dài.
2.5 Thời gian lắc chiết (đạt cân bằng chiết) là 5 phút.
2.6 Phức đaligan trong rượu n-butylic ổn định sau 10 phút (sau khi chiết), và khoảng thời gian phức ổn định tương đối dài.
2.7 Thể tích dung môi chiết (rượu n-butylic) là 5,0ml. 3. Đã nghiên cứu cơ chế phản ứng tạo phức và chiết phức:
+ Xây dựng các giản đồ phân bố của Pb(II), PAN, CCl3COOH. + Xây dựng đồ thị phụ thuộc -lgB = f(pH).
+ Đã xác định được cơ chế của phản ứng tạo phức. Dạng chì đi vào phức là: Pb2+
Dạng PAN đi vào phức: R-
Dạng CCl3COOH đi vào phức: CCl3COO- 4. Đã xác định các tham số định lượng của phức đaligan.
+ Hằng số cân bằng của phản ứng tạo phức đaligan: Kp
+ Hằng số cân bằng của phản ứng chiết phức đaligan: Kex lgKex = 11,57 0,47.
+ Hằng số bền điều kiện của phức đaligan: lgβ = 14,29 0,47. + Hệ số hấp thụ phân tử của phức đaligan
Theo phương pháp Komar: 4
( ) 3 (4, 44 0, 04).10
PAN Pb II CCl COO
Theo phương pháp đường chuẩn: 4
( ) 3 (4, 45 0, 04).10
PAN Pb II CCl COO
Kết quả của hai phương pháp này phù hợp nhau. 5. Kết quả ứng dụng phân tích.
+ Xác định Pb2+ trong mẫu nhân tạo. Kết quả cho thấy: tTN = 2,48 < tLT = 2,78
+ Đã xác định hàm lượng Pb2+ trong mẫu nước hồ nuôi cá ở Quận Hoàng Mai -Hà Nội. Kết quả cho thấy hàm lượng Pb2+ là 0,01311mg/l < 0,1mg/l (giới hạn cho phép theo TCVN).
+ Đã xác định hàm lượng Pb2+ trong mẫu nước hồ nuôi cá ở Huyện Chợ Mới - Bắc Kạn. Kết quả cho thấy hàm lượng Pb2+ là 0,0452 mg/l < 0,1mg/l (giới hạn cho phép theo TCVN ).
6. Phức đaligan trong hệ PAN-Pb2+-CCl3COO- có nhiều ưu điểm: + Hệ số hấp thụ phân tử cao (cho phép tăng độ nhạy).
+ Mật độ quang ổn định trong thời gian tương đối dài. + Có hằng số bền lớn.
Nên có thể áp dụng phức đaligan nghiên cứu được để xác định hàm lượng của chì trong các đối tượng phân tích bằng phương pháp chiết - trắc quang, một phương pháp thực thi, phù hợp với trang thiết bị của các phòng thí nghiệm ở Việt Nam, giá thành hạ.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt.
1. N.X.Acmetop (1978), Hóa vô cơ, Phần II, Nxb ĐH và THCN,Hà Nội. 2. A.K.Bapko, A.T. Pxilipenco (1975), Phân tích trắc quang, tập 1,2, Nxb
Giáo dục, Hà Nội.
3. Nguyễn Trọng Biểu (1974), Chuẩn bị dung dịch cho phân tích hóa học, Nxb KH và KT, Hà Nội.
4. Nguyễn Trọng Biểu, Từ Văn Mạc (2002), Thuốc thử hữu cơ, Nxb KH và KT, Hà Nội.
5. F. Côtton-G. Wilkilson (1968), Cơ sở hóa học vô cơ, phần III (TL dịch...). 6. Hoàng Minh Châu (1970), Hóa học phân tích định tính, Nxb GD, Hà Nội. 7. Vương Minh Châu (1999), Nghiên cứu khả năng thủy phân của các ion
kim loại trong dung dịch nước loãng và một số yếu tố ảng hưởng, Luận
văn thạc sĩ hóa học, Khoa hóa, ĐHSP Hà Nội.
8. Nguyễn Tinh Dung (2000), Hóa học phân tích, Phần II - Các phản ứng
ion trong dung dịch nước, Nxb Giáo dục, Hà Nội.
9. Nguyễn Tinh Dung, Đào Thị Phương Diệp (2005), Hóa học phân tích-
Câu hỏi và bài tập cân bằng ion trong dung dịch, Nxb ĐHSP Hà Nội.
10. Nguyễn Xuân Dũng, Phạm Luận (1987), Sách tra cứu pha chế dung dịch, Tập II, Nxb KHTN, Hà Nội.
11. Hoàng Thị Việt Hà (2008), Nghiên cứu chiết - trắc quang phức đaligan
trong hệ 1-(2-pyridilazo)-2-Naphtol (PAN-Co(III)-Cl- bằng metylisobutylxeton
(MIBX), Luận văn tốt nghiệp, Khoa hóa, ĐHSP Hà Nội.
12. Trịnh Ngọc Hào (2007), Nghiên cứu chiết - trắc quang phức đaligan
trong hệ PAN-Fe(III)-SCN-
(hay axit salixilic) bằng metylisobutylxeton
(MIBX) và ứng dụng phân tích, luận văn thạc sĩ hóa học, Khoa hoá,
13. Đỗ Văn Huê (2004), Nghiên cứu đánh giá độ nhạy trắc quang và ứng
dụng phân tích của phản ứng tạo phức giữa PAR và Pb, Luận án tiến sĩ
hóa học, Khoa hoá, ĐHSP Hà Nội.
14. Lê Thị Thu Hường (2008), Nghiên cứu chiết - trắc quang sự tạo phức
đaligan trong hệ 1-(2-PYRIDILAZƠ)-2-NAPTOL (PAN)-Pb(II)-SCN-
bằng
dung môi hữu cơ và ứng dụng phân tích, Luận văn thạc sĩ hóa học, Khoa
hoá, ĐHSP Hà Nội.
15. Trần Ngọc Lan (2007), Hoá học nước tự nhiên, Nxb Đại học quốc gia Hà Nội.
16. Hoàng Nhâm (2000), Hóa học vô cơ, tập ba, Nxb Giáo dục, Hà Nội.
17. Dương Quang Phùng, Bùi Thu Thủy, Nguyễn Thị Thanh Thúy, Nguyễn Thị Nguyệt, Đỗ Văn Huê (2000), “Nghiên cứu sự tạo phức của một số ion kim loại (Cu2+
, Pb2+, Cd2+, Zn2+) với 4-(2-pyridylazo) rezoxin (PAR) và ứng dụng chúng vào phân tích nước thải”, Tuyển tập báo cáo khoa học tại hội nghị khoa học phân tích Hóa - Lý và sinh học Việt Nam lần thứ nhất, tr.126-129.
18. Dương Quang Phùng, Vũ Văn Tiến, Đỗ Văn Huê, Phạm Thị Hảo (2001), “Xác định hàm lượng Pb(II) trong hồ nuôi cá Hồ Tây bằng phương pháp chiết- trắc quang”, Tạp chí khoa học trường ĐHSP Hà Nội số 4, tr. 92-104. 19. Hồ Viết Quý (1999), Các phương pháp phân tích quang học trong hóa
học, Nxb ĐHQG, Hà Nội.
20. Hồ Viết Quý (2001,2006), Chiết, tách, phân chia và xác định các chất
bằng dung môi hữu cơ, Tập I, II, Nxb KH và KT Hà Nội.