Axit pecloric cú tớnh oxi húa mạnh, cú thể ăn mũn kim loại, khụng phản ứng với cỏc axit khỏc, phỏ hủy hợp chất hữu cơ. Do axit pecloric cú thể gõy nổ mạnh khi tiếp xỳc với cỏc nguyờn liệu hữu cơ và cỏc chất vụ cơ dễ bị oxi húa nờn thường phải oxi húa mẫu trước bằng axit nitric sau đú mới sử dụng axit pecloric.
Trong trường hợp phỏ mẫu bằng lũ vi súng phải hết sức thận trọng vỡ trong bỡnh kớn ở nhiệt độ và ỏp suất cao axit pecloric dễ gõy nổ.
Loại mẫu được ỏp dụng là cỏc loại mẫu hữu cơ và vụ cơ. Trong nhiều trường hợp phải sử dụng hỗn hợp axit mới vụ cơ húa được hoàn toàn mẫu.
Chương 2 THỰC NGHIỆM 2.1 Thiết bị và dụng cụ và húa chất
2.1.1. Thiết bị và dụng cụ
a. Mỏy đo cực phổ 797 computrace (Metrohm - Thụy Sỹ)
Mỏy đo cực phổ 797 Computrace
Việc đo và ghi kết quả được thực hiện trờn mỏy đo cực phổ 797 Computrace do hóng Metrohm( Thụy Sỹ ) sản xuất.
Mỏy đo cực phổ 797 Computrace bao gồm cỏc bộ phận chớnh sau:
- Hệ điện cực
Gồm 3 phần:
• Điện cực làm việc (WE) : Điện cực giọt thủy ngõn treo (HMDE), là giọt thủy ngõn cú kớch thước nhỏ , đường kớnh 0,5 - 0,7mm, treo trờn một mao quản, điện cực này cú ưu điểm: Quỏ thế của hidro lớn( mụi trường axit - 1,2V cũn mụi trường trung tớnh hay kiềm - 1,5V). Trờn bề mặt điện cực xảy ra quỏ trỡnh làm giàu và hũa tan chất cần phõn tớch.
• Điện cực so sỏnh(RE): Ag AgCl KCl 3M điện cực luụn được bảo quản trong dung dịch KCl bóo hũa.
• Điện cực phụ trợ (AE): Điện cực Pt - Bỡnh điện phõn:
Dung tớch 100ml, được chế tạo từ thủy tinh thạch anh. Nắp bỡnh cú gắn cỏc điện cực, ống dẫn khớ trơ (Ar hoặc N2) nhằm đuổi oxi hũa tan trong dung dịch đo và cú một motor nhỏ gắn với que khuấy để khuấy trộn đều dung dịch đo. Bỡnh điện phõn bao gồm cỏc bộ phận: nắp giỏ đậy, bỡnh đo, điện cực làm việc, điện cực so sỏnh, điện cực phụ trợ, ống dẫn khớ và que khuấy.
- Mỏy vi tớnh:
Dựng để điều khiển thiết bị ,đo, ghi và xử lớ kết quả. Mọi thụng số đo đều được nhập từ bàn phớm. Khi khụng đo, mỏy cú thể thực hiện mọi chức năng như một mỏy tớnh cỏ nhõn bỡnh thường.
- Mỏy in:
Mỏy in HP Lazer Jet 1150 dựng để in cỏc dữ liệu kết quả, thụng số phộp đo, thao tỏc tiến hành phộp đo, ghi chỳ, đường chuẩn... sau khi đo, ghi xong.
- Phần mềm 797 Computrace Analysis 1.3
Được lập trỡnh để điều khiển hệ thống, lưu trữ cỏc phộp đo, quản lớ thụng số đo, xử lớ hỡnh ảnh phổ (thay đổi phúng đại, hệ số làm trơn, thay đổi chế độ màu, đường nột phổ...)
b.Thiết bị và dụng cụ khỏc
- Mỏy tớnh để xử lớ số liệu phần mềm Excel. - Thỡa thủy tinh.
- Đũa thủy tinh. - Chậu thủy tinh. - Ống đong 50 ml. - Pipet 1ml, 2ml, 5ml, 10 ml. - Micropipet 5 - 50àl - Bỡnh định mức 25ml, 50 ml, 100 ml - Bỡnh tia. - Ống hỳt húa chất.
- Giấy lọc định lượng. - Bếp điện, bếp từ 4 vị trớ. - Tủ sấy.
- Cõn phõn tớch Sartorius cú độ chớnh xỏc ±0,01 - Mỏy đo pH Pelta Ohm.
- Kẹp gỗ.
- Phễu thủy tinh.
- Bỡnh tam giỏc 250ml, 500 ml.
Cỏc dụng cụ đều được rửa sạch, thường xuyờn trỏng lại bằng dung dịch HNO3 và hỗn hợp rửa K2Cr2O7 và H2SO4 đặc sau đú trỏng lại nhiều lần bằng nước cất siờu sạch.
2.1.2. Húa chất
Cỏc dung dịch gốc Se4+ 1000ppm, H2SO4 đặc (98%), H2O2 30%, nước cất siờu sạch.
Húa chất được pha chế:
- Pha chế dung dịch Se4+ 1ppm : Lấy 50 àl dung dịch Selen gốc 1000ppm vào bỡnh định mức 50 ml sau đú định mức bằng H2SO4 0,1M.
- Pha chế dung dịch (NH4)2SO4 10% : Cõn chớnh xỏc 25,00g (NH4)2SO4
cho vào một chiếc cốc đó được rửa sạch trước và hũa tan bằng nước cất siờu sạch. Sau đú dung dịch này vào bỡnh định mức 250ml và định mức đến vạch bằng nước cất siờu sạch.
- Pha chế dung dịch EDTA (C10H16N2O8.2(H2O).Na2) 37224 ppm : Cõn chớnh xỏc 3,72g EDTA cho vào một chiếc cốc đó được rửa sạch trước và hũa tan bằng nước cất siờu sạch. Sau đú cho dung dịch này vào bỡnh định mức 100 ml và định mức đến vạch bằng nước cất siờu sạch.
- Pha chế dung dịch CuSO4 1g/l : Cõn chớnh xỏc 0,393g CuSO4.5H2O cho vào một chiếc cốc đó được rửa sạch và hũa tan bằng nước cất siờu sạch. Sau đú cho dung dịch này vào bỡnh định mức 100ml và định mức đến vạch bằng nước cất siờu sạch.
- Dung dịch HCl 5M : Lấy 42 ml dung dịch HCl gốc cho vào bỡnh định mức 100 ml sau đú định mức đến vạch bằng nước cất.
- Dung dịch HCl 1M : Lấy 1,415 ml HCl gốc pha loóng bằng nước cất siờu sạch và định mức tới 50 ml.
2.2. Lấy mẫu và xử lớ mẫu
2.2.1. Lấy mẫu
2.2.1.1. Lấy mẫu nước sụng
- Địa điểm: Chọn điểm lấy mẫu là sụng Lam. Chỳng ta cần lấy ở cỏc vị trớ khỏc nhau, độ sõu khỏc nhau để lượng mẫu lấy là đặc trưng nhất.
- Thời điểm: buổi sỏng sớm, ngày 8/4/2012.
- Lượng mẫu: 10 lớt nước trong đú lấy 2 lớt nước bờn bờ sụng phớa Nghệ An cỏch bờ 1m, 2 lớt nước bờn bờ sụng phớa Hà Tĩnh cỏch bờ 1m, 4 lớt nước mặt ở giữa dũng và 2 lớt nước ở độ sõu 2m ở giữa dũng.
- Dụng cụ lấy mẫu bằng nhựa PE được ngõm 1 ngày trong nước xà phũng, rửa sạch bằng nước cất 1 lần rồi trỏng bằng hỗn hợp sunfocromit, cuối cựng rửa sạch bằng nước cất siờu sạch.
Sau khi lấy, mẫu được đưa về bảo quản bằng 30 ml HNO3 đặc và khuấy đều chờ xử lớ.
2.2.1.2. Mẫu nước thải
- Địa điểm: Phũng thớ nghiệm húa phõn tớch,khoa Húa học trường Đại học Vinh.
- Thời gian lấy mẫu: Buổi sỏng sớm, ngày 23/4/2012.
- Lượng mẫu: Lấy 1 lớt nước thải ở cỏc phũng thớ nghiệm Húa phõn tớch. - Dụng cụ lấy mẫu tương tự như đối với nước sụng.
Sau đú bảo quản mẫu bằng 3ml HNO3 đặc và khuấy đều, chờ xử lớ.
2.2.2. Xử lớ mẫu [16]
2.2.2.1. Mẫu nước sụng
Lấy 3 lớt nước cho vào 6 bỡnh tam giỏc 500ml, sau đú cho vào mỗi bỡnh 8ml H2SO4 (98%). Đun cỏc bỡnh này trờn bếp điện ở nhiệt độ 2000C cho đến
sụi. Khi sụi được khoảng 30 phỳt ta cho lần lượt vào cỏc bỡnh này 2ml H2O2
30% rồi tiếp tục đun. Cứ 30 phỳt lại tiếp tục thờm H2O2 cho đến khi thể tớch H2O2 thờm vào là 10 ml.
Sau đú tăng nhiệt độ lờn 350 - 4000C. Tiếp tục đun đến gần cạn thỡ cho thờm 3 ml HCl 5M (mục đớch để chuyển Se6+ về Se4+) và đun nhỏ lửa ở nhiệt độ khoảng 60 - 800C để đuổi axit. Đun đến khi thấy xuất hiện muối trắng ẩm thỡ dừng lại.
Sau đú trộn 6 mẫu muối trắng ẩm ở 6 bỡnh tam giỏc vào bỡnh định mức 25ml, trỏng rửa nhiều lần cỏc bỡnh tam giỏc bằng nước cất siờu sạch sau đú lọc và định mức tới 25ml.
Lưu ý: Giai đoạn cuối cựng này là hết sức quan trọng và ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả phõn tớch. Người xử lớ mẫu khụng được tăng nhiệt độ cao hơn vỡ như vậy cú thể làm bay hơi cả muối Se4+ . Ở cuối giai đoạn làm bay hơi axit người phỏ mẫu phải chỳ ý để kết quả cuối cựng thu được muối trắng ẩm.
2.2.2.2. Mẫu nước thải
Lấy 250 ml nước thải cho vào bỡnh tam giỏc 250 ml, sau đú thờm vào 4 ml H2SO4 (98%) đun ở nhiệt độ 2000C. Sau khi sụi khoảng được 30 phỳt cho thờm 1 ml H2O2 (30%). Cứ 30 phỳt một lần lại thờm H2O2 , đến khi thể tớch H2O2 thờm vào là 5ml. Sau đú tăng nhiệt độ lờn 350 - 4000C. Tiếp tục đun đến gần cạn thỡ cho thờm 2 ml HCl 5M. Sau đú tiến hành đun ở nhiệt độ khoảng 60 - 800C để đuổi axit. Đun đến khi thấy xuất hiện muối trắng ẩm thỡ dừng lại, để nguội rồi cho nước cất siờu sạch vào để hũa tan muối sau đú lọc rồi định mức đến 25 ml .
Mẫu phải được tiến hành đo ngay sau khi xử lớ để trỏnh thất thoỏt mẫu và gõy ra sai số.
2.3. Kết quả và thảo luận
2.3.1. Mẫu nước sụng
Lấy 0,5 ml nước sụng đó xử lớ cho vào cốc đựng mẫu rồi thờm 10 ml nước cất siờu sạch + 2 ml (NH4)2SO4 10%+ 0,3 ml EDTA 37224 ppm + 0,1 ml CuSO4
1g/l ( lấy bằng micropipet). Sau đú sử dụng mỏy đo pH để điều chỉnh pH vào khoảng 2,2 - 2,25 bằng cỏc dung dịch axit HCl 1M và dung dịch NaOH 1M, toàn bộ dung dịch đem vào bỡnh điện phõn chuẩn bị đo định lượng.
Chỳng tụi tiến hành đimhj lượng hàm lượng Selen trong mẫu nước sụng ở cỏc điều kiện tối ưu đó khảo sỏt, cụ thể như sau :
- pH : 2.2 ± 0,1
- Thế điện phõn: - 0,55V - Thời gian điện phõn: 30s - Thời gian cõn bằng: 30s - Thời gian đặt xung: 0,02s - Bước thế: 0,006V
- Thời gian mỗi bước thế: 0,3s - Biờn độ xung: 0,08V
- Thế quột bắt đầu: - 0,55V - Thế kết thỳc: - 0,9V
- Tốc độ quột thế: 0,02 (V/s) - Thời gian sục khớ N2 : 300s - Điện cực làm việc : HMDE - Chế độ đo: DP
- Cỡ giọt : 4
Sau đú chỳng tụi tiến hành đo với cỏc thụng số như trờn.
Để thu được kết quả đỳng và cú độ chớnh xỏc cao chỳng tụi sử dụng phương phỏp thờm tiờu chuẩn để xỏc định Selen cú trong mẫu nước. Qua khảo sỏt sơ bộ, chỳng tụi cho lượng Selen chuẩn thờm vào là 50àl, 100àl cho tất cả cỏc mẫu với thời gian làm giàu là 90s. Mỗi mẫu được phõn tớch lặp lại 3 lần tương ứng với 3 dung dịch song song, số lần thờm chuẩn là 2, mỗi lần thờm chuẩn lặp lại 2 lần. Kết quả thu được thể hiện ở hỡnh 2.1 , 2.2 và 2.3
mau nuoc song
mau nuoc song
-0.60 -0.70 -0.80 -0.90 U (V) -2.00n -4.00n -6.00n -8.00n I (A ) Se
Final results +/ - Res. dev. % Comments
- - - - - - Se:
Se = - - - àg/L No result found
Hỡnh 2.1. Kết quả định lượng Se trong mẫu nước sụng lần phõn tớch 1
mau nuoc song
mau nuoc song
-0.60 -0.70 -0.80 -0.90 -2.00n -4.00n -6.00n -8.00n I (A ) Se
Final results +/ - Res. dev. % Comments
- - - - - - - Se
Se = - - - àg/L No result found
Hỡnh 2.2. Kết quả định lượng Se trong mẫu nước sụng lần phõn tớch 2
mau nuoc song
mau nuoc song
-0.60 -0.70 -0.80 -0.90 -10.0n -20.0n -30.0n I (A ) Se
Final results +/ - Res. dev. % Comments
- - - - - - - - - - - -
Se:
Se = - - - àg/L No result found
Hỡnh 2.3. Kết quả định lượng Se trong mẫu nước sụng lần phõn tớch 3
2.3.2. Mẫu nước thải
Lấy 1 ml mẫu đó xử lớ cho vào cốc đựng mẫu đó rửa sạch rồi cho thờm 10 ml nước cất siờu sạch + 2 ml (NH4)2SO4 10%+ 0,3 ml EDTA 37224 ppm + 0,1àl CuSO4 1g/l. Sau đú điều chỉnh pH bằng dung dịch HCl 1M và dung dich NaOH 1M để pH nằm trong khoảng 2,2 - 2,25. Cuối cựng cho dung dịch này vào bỡnh điện phõn đó rửa sạch, chuẩn bị đo định lượng.
Cỏc thụng số khi đo và quỏ trỡnh tiến hành đo tương tự như đối với mẫu nước sụng. Phộp phõn tớch thực hiện lặp lại 3 lần tương ứng với 3 dung dịch đo song song. Kết quả thu được thể hiện ở cỏc hỡnh 2.4 , 2.5, 2.6
mau nuoc thai5
mau nuoc thai
-0.60 -0.70 -0.80 -0.90 U (V) -20.0n -40.0n -60.0n -80.0n -100n -120n I (A ) Se
Final results +/ - Res. dev. % Comments
- - - - - - - - -
Se:
Se = 56.180 àg/L 2.238 3.984
Hỡnh 2.4. Kết quả định lượng Se trong mẫu nước thải lần phõn tớch 1
Xac dinh Se
X Dinh Se trong mau nuoc thai
-0.60 -0.70 -0.80 -0.90 -5.00n -10.0n -15.0n -20.0n -25.0n I (A ) Se
Final results +/ - Res. dev. % Comments
- - - - - - - - -
Se:
Se = 59,000 àg/L 0.009 14.723
Hỡnh 2.5. Kết quả định lượng Se trong mẫu nước thải lần phõn tớch 2
mau nuoc thai 6
mau nuoc thai 6
-0.60 -0.70 -0.80 -0.90 0 -25.0n -50.0n -75.0n -100n -125n I (A ) Se
Final results +/ - Res. dev. % Comments - - - - - - -
Se:
Se = 55.009 àg/L 4.154 7.552
Hỡnh 2.6. Kết quả định lượng Se trong mẫu nước thải lần phõn tớch 3
2.3.3. Mẫu trắng
Mẫu trắng là mẫu được chuẩn bị tương tự như mẫu thật, chỉ khỏc khụng cú nước thải hay nước sụng mà thay vào đú là nước cất siờu sạch, cỏc hoỏ chất, xử lớ tương tự như hai mẫu nước sụng và nước thải. Sử dụng cỏc thụng số ghi đo và cỏch tiến hành đo mẫu trắng định lượng Selen như mẫu thật. Kết quả thu được thể hiện ở hỡnh 2.7:
Xac dinh Se
X Dinh Se trong mau trang
-0.60 -0.70 -0.80 -0.90 -2.00n -4.00n -6.00n -8.00n -10.0n I (A ) Se
Final results +/ - Res. dev. % Comments
- - - - - - - - -
Se:
Se = - - - àg/L No result
Hỡnh 2.7. Kết quả định lượng Selen trong mẫu trắng.
2.3.4. Xử lý kết quả
Từ cỏc phộp ghi đo trỡnh bày ở cỏc mục 2.4.1, 2.4.2, 2.4.3, ta cú kết quả định lượng Selen được thể hiện ở bảng 2.1:
Bảng 2.1. Kết quả định lượng Se Mẫu Lần phõn tớch Hàm lượng Selen trờn đồ thị (àg/l) Hàm lượng Selen sau khi trừ mẫu
trắng (àg/l) Hàm lượng Selen trung bỡnh (àg/l) Nước sụng Lần 1 0,000 0,000 0,000 Lần 2 0,000 0,000 Lần 3 0,000 0,000 Nước thải Lần 1 56,180 56,180 56,730 Lần 2 59,000 59,000 Lần 3 55,009 55,009 Mẫu trắng Lần 1 0,000
Từ quy trỡnh xử lý mẫu thể hiện ở mục 2.3 và kết quả ở bảng 2.1, ta thấy rằng: hàm lượng Se trong mẫu nước sụng là 0.000 àg/l.
Đối với mẫu nước thải ta cú: 250 ml nước thải đem xử lớ và cụ cạn định mức đến 25ml thỡ nồng độ Selen là 56,730 (àg/l).
Vậy nồng độ Selen trong mẫu nước thải ban đầu là: (56,730 ì25) : 250 = 5,673 (àg/l) Nhận xột:
Nồng độ Selen trong mẫu nước thải là 5,673 àg/l. So sỏnh với tiờu chuẩn chất lượng nước của Việt Nam [14] chỳng tụi thấy rằng hàm lượng Se thấp hơn giới hạn cho phộp. Vỡ vậy cú thể kết luận rằng nguồn nước thải của phũng thớ nghiệm húa học khụng bị ụ nhiễm bởi Selen.
KẾT LUẬN
Sau một thời gian nghiờn cứu tài liệu, tiến hành thực nghiệm và phõn tớch số liệu chỳng tụi thu được một số kết quả như sau:
1. Đó lựa chọn cỏc thụng số ghi đo như thế điện phõn, thời gian điện phõn, thời gian cõn bằng, thời gian đặt xung, thế quột bắt đầu, thế kết thỳc… và đó chọn lựa được dung dịch điện ly phự hợp cho phộp định lượng.
2. Đó lựa chọn được quy trỡnh xử lý mẫu Se phự hợp cho phộp định lượng Se trong cỏc mẫu nước sụng và nước thải với sai số thấp và lặp lại.
3. Đó tiến hành thành cụng phương phỏp thờm chuẩn để định lượng ion Se4+ trong mẫu nước sụng Lam và mẫu nước thải ở phũng thớ nghiệm húa phõn tớch.
Từ kết quả xỏc định hàm lượng Selen ta thấy :
- Hàm lượng Selen trong nước sụng Lam là 0,000 àg/l.