1. Hoá chất, thiết bị, dụng cụ
2.5. Xây dựng đờng chuẩn để xác định hàm lợng F-
(lgβ1-6 = 9,8; 17,3; 18,3; 23,3; 28; 32,1), bền hơn cả phức màu của Zr(IV) với thuốc thử hữu cơ alizarin. Do đó , khi cho florua tác dụng với phức màu zirconi- alizarin (đỏ tím) thì một lợng alizarin ( vàng) tơng đơng với florua bị đẩy ra khỏi phức; cờng độ màu của nó giảm dần theo sự tăng nồng độ florua.
Sự hấp thụ năng lợng ánh sáng của chất màu trong một khoảng nồng độ nào đó tuân theo định luật hợp nhất Bughe-Lambe- Beer:
A = ε .l.C = lgI0/I. Trong đó: A : độ hấp thụ quang ε : hệ số hấp thụ phân tử l : bề dày cuvet (cm)
C : nồng độ hợp chất màu ( mol/l).
Nh vậy, trong một khoảng nồng độ giới hạn, độ hấp thụ quang A của hợp chất màu trong Cuvet phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ.
Khi đó đờng biểu diễn mối quan hệ phụ thuộc tuyến tính giữa A và C gọi là đờng chuẩn.
Xuất phát từ nguyên tắc trên, chúng tôi tiến hành xây dựng đờng chuẩn trong khoảng mật độ quang phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ các mẫu chuẩn florua. Dựa vào đờng chuẩn đó , xác định hàm lợng florua (F-) trong các mẫu n- ớc cần phân tích. Một số chất có hàm lợng lớn nh: Cl- : 1800 mg/l. Al3+: 0,25 mg/l. PO43-: 5 mg/l. SO42-: 100 mg/l Fe3+: 2 mg/l. cũng gây sai số lớn.
Vì vậy, trớc khi lập đờng chuẩn, chúng tôi xác định hàm lợng các ion có thể gây ảnh hởng trên trong mẫu nớc cần phân tích.
Nếu hàm lợng các ion trên bé hơn giới hạn cho phép thì không ảnh hởng, nếu lớn hơn các giới hạn trên thì chúng tôi khắc phục bằng phơng pháp thêm: thêm các chất này vào dung dịch chuẩn khi lập đờng chuẩn.
Độ kiềm của nớc quá cao cũng gây ảnh hởng đến phép xác định, cần trung hoà mẫu nớc bằng axit HCl hoặc HNO3.
2.5.1. Xây dựng đờng chuẩn để xác định hàm lợng mẫu nớc đã xử lý
(Không phải thêm Fe3+ khi lập đờng chuẩn ).
Tiến hành: Chúng tôi pha dãy dung dịch chuẩn nh sau : lấy 5ml thuốc thử Zirconi-alizarin cho vào bình đựng nớc 50ml . Lấy 8 bình giống nhau nh trên . Lần lợt thêm vào mỗi bình 0,0; 0,2; 0,4; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 (ml) dung dịch NaF chuẩn sử dụng (1.1.2) đợc lấy từ Buret loại 10ml. Thêm nớc cất đến vạch. Lắc đều và để yên 1 giờ cho phản ứng diễn ra hoàn toàn. Sau đó đo mật độ quang trên máy CHROMA- Model 257 tại các điều kiện tối u đã chọn khi khảo sát, ta thu dợc kết quả ở bảng 7.
Bảng 7: Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ F-
Bình VddNaF(0.01mg/ml) Nồng độ dd NaF-(mg/l) Mật độ quang (A)
1 0.00ml 0.000 0.909 2 0.20ml 0.04 0.789 3 0.40ml 0.08 0.756 4 1.00ml 0.20 0.658 5 2.00ml 0.40 0.495 6 3.00ml 0.60 0.332 7 4.00ml 0.80 0.168 8 5.00ml 1.00 0.005
Khảo sát khoảng nồng độ có sự phụ thuộc tuyến tính giữa mật độ quang và nồng độ, chúng tôi thu đợc giới hạn khoảng ( 0.04 mg/l - 1 mg/l ) F -.
* Sau khi xử lý thông kê, chúng tôi thu đợc phơng trình đờng chuẩn : y = - 0.8165x + 0.8203
<=> Ci = 8165 . 0 8203 . 0 −Ai ( mg/l )
-Đánh giá độ chính xác của các hệ số trong phơng trình đờng chuẩn dạng: y = ax + b
λa = tp,t . S a ( thờng lấy P = 0.95 và k = m-1 ) =2,447.1,5945.10-3=0.0039
λb = tp,t . Sb
=2,447 . 0,8955 . 10 -3 = 0.0022 Phơng trình đờng chuẩn đầy đủ là : y = - 0.8126x + 0.8225 Hay: Ai = - 0.8126Ci + 0.8225 <=> Ci = 8126 . 0 8203 . 0 −Ai ( mg/l ) (2.5.1)
Hình 5: Đờng chuẩn xác định hàm lợng F- (cha thêm Fe3+)
2.5.2. Xây dựng đờng chuẩn để xác định hàm lợng F- trong mẫu nớc cha xử lý (có thêm Fe3+ khi lập đờng chuẩn sao cho hàm lợng Fe3+≈ 0,25 mg/l)
Tiến hành:
Chúng tôi pha dãy dung dịch chuẩn nh sau:
- Lấy 5 ml thuốc thử Zirconi - Alizarin cho vào bình định mức 50 ml. Lấy 8 bình giống nhau nh trên.
0.1 0.2 0.4 0.6 0.7 0.9 0 0.5 1 1.5
- Lần lợt thêm vào mỗi bình 0,00; 0,20; 0,40; 1,00; 2,00; 3,00; 4,00; 5,00 (ml) dung dịch NaF chuẩn sử dụng (1.1.2) đợc lấy từ pipet loại 2ml.
-Thêm vào mỗi bình 5ml dung dịch FeCl3 0,01 M (1.1.3).
Thêm vào một ít nớc cất, lắc đều cẩn thận rồi định mức đến vạch. Để yên 1 giờ, sau đó đo mật độ quang trên máy CHROMA- Model 257 tại các điều kiện tối u đã chọn,chúng tôi thu đợc kết quả ở bảng sau:
Bảng 8:Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ F- (có thêm Fe3+).
Bình Vdd NaF(0,01mg/ml)(ml) CddNaF(mg/l) A 1 0,00 0,00 0,909 2 0,20 0,04 0,863 3 0,40 0,08 0,836 4 1,00 0,20 0,753 5 2,00 0,40 0,616 6 3,00 0,60 0,478 7 4,00 0,80 0,340 8 5,00 1,00 0,202
Sau khi xử lý thống kê các kết quả thực nghiệm chúng tôi thu đợc đờng chuẩn có dạng y = - 0,6880.x + 0,8908
Hay Ai = - 0,6880.Ci + 0,8908
Độ chính xác của các hệ số trong phơng trình;
εa = tp,k.Sa
= 2,447. 3,62 . 10-4 = 0,0009 εb = tp,k.Sb
= 2.447. 2,03 . 10-4 = 0,0005 Phơng trình đờng chuẩn đầy đủ: y = - 0,6871.x + 0,8913 Hay Ai = - 0,6871.Ci + 0,8913 ⇔ Ci = 0,89130,6871−Ai (mg/l). (2.5.2) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.5 1 1.5
Hình 6: Đờng chuẩn xác định F- (đã thêm Fe3+) 2.6. Kiểm tra quy trình bằng mẫu giả
2.6.1.Kiểm tra quy trình khi cha thêm Fe3+
Tiến hành: Pha mẫu giả có hàm lợng F- là 0,500 (mg/l)
Lấy 5 ml dung dịch NaF chuẩn (1.1.2) cho vào bình định mức 100 ml sau đó thêm nớc cất đến vạch lắc đều ta sẽ đợc dung dịch F- với hàm lợng 5 mg/l. Dùng pipet lấy 5 ml dung dịch trên cho vào bình định mức 50 ml, thêm vào 5 ml thuốc thử Zirconi - Alizarin, thêm nớc cất lắc đều cẩn thận rồi định mức đến vạch.
Tiến hành đo mật độ quang ở các điều kiện tối u đã chọn với 6 mẫu thử đợc các kết quả (Thay các giá trị Ai vào công thức (2.5.1) ta thu đợc các giá trị Ci).
Lần 1: A1 = 0.417 ⇒C1 = 0,499 (mg/l) Lần 2: A2 = 0,416 ⇒C2 = 0,500 (mg/l) Lần 3: A3 = 0,417 ⇒C3 = 0,499 (mg/l) Lần 4: A4 = 0,415 ⇒C4 = 0,502 (mg/l) Lần 5: A5 = 0,415 ⇒C5 = 0,502 (mg/l) Lần 6: A6 = 0,416 ⇒C6 = 0,500 (mg/l) C = 0,5003 (mg/l)
Thực tế hàm lợng F- trong mẫu giả là C = 0,500 (mg/l). - Đánh giá:
ttn = (C- C)/SC= (0,5003 - 0,500)/(0,558.10-3) = 0,538
Tra bảng phân bố Student với xác suất p = 0,95 và bậc tự do k = 5, tìm đợc tlt
= 2,571. Nh vậy ttn < tlt sai số là do nguyên nhân ngẫu nhiên
2.6.2. Kiểm tra quy trình khi thêm Fe3+
Dùng pipet lấy 10 ml dung dịch F- (5 mg/l) (2.6.1) cho vào bình định mức 50 ml, thêm vào 5 ml thuốc thử Zirconi - Alizarin, thêm 5 ml dung dịch FeCl3 0,01 M (1.1.3), thêm nớc cất lắc đều cẩn thận rồi định mức đến vạch.
Tiến hành đo mật độ quang ở các điều kiện tối u đã chọn với 6 mẫu thử đợc các kết quả (Thay các giá trị Ai vào công thức (2.5.2) ta thu đợc các giá trị Ci). Lần 1: A1 = 0,206 ⇒C1 = 0,997 (mg/l) Lần 2: A2 = 0,203 ⇒C2 = 1,002 (mg/l) Lần 3: A3 = 0,207 ⇒C3 = 0,996 (mg/l) Lần 4: A4 = 0,207 ⇒C4 = 0,996 (mg/l) Lần 5: A5 = 0,203 ⇒C5 = 1,002 (mg/l) Lần 6: A6 = 0,206 ⇒C6 = 0,997 (mg/l) C= 0,9983 (mg/l)
Thực tế hàm lợng F- trong mẫu giả là C = 1,000 (mg/l).
- Đánh giá: ttn = (C- C)/SC= (0,9983 - 1,000)/(1,174.10-3) = -1,448
Tra bảng phân bố Student với xác suất p = 0,95 và bậc tự do k = 5, tìm đợc tlt
= 2,571. Nh vậy ttn < tlt, sai số là do nguyên nhân ngẫu nhiên.
Vì thế ta có thể áp dụng các quy trình trên để xác định hàm lợng F-
trong mẫu cần phân tích.
2.7. Xác định hàm lợng F- trong mẫu nớc
2.7.1. Xác định hàm lợng F- trong nớc đã xử lý
Sử dụng phơng trình đờng chuẩn ( 2.5.1 ) xác định hàm lợng F- trong mẫu nớc đã xử lý ( nồng độ Fe3+ không ảnh hởng ) .
Lấy20 ml nớc đã xử lý cho vào bình định mức 50 ml, thêm 5 ml thuốc thử Zirconi - Alizarin, đo mật độ quang tại các điều kiện tối u đã khảo sát.
Kết quả: (Sử dụng phơng trình 2.5.1) – Mỗi mẵu chúng tôi làm 3 lần, sau đó lấy giá trị trung bình ở bảng sau:
ơ Bảng 9: Kết quả xác định hàm lợng F-trong nớc đã xử lý ơ Stt Địa điểm A CF (mg/l) 1 Phòng 1 - KTX1 0,643 0,5522 2 Phòng 2 - KTX1 0,640 0,5615 3 Phòng 1 - KTX2 0,645 0,5401 Nhận xét:
Theo tài liệu của Bộ Khoa học công nghệ và môi trờng, 1993 quy định chất lợng nớc ăn uống và sinh hoạt thì hàm lợng flo phải nằm trong giới hạn 0,5 ữ 1 mg/l. Nh vậy, hàm lợng F- trong nớc sinh hoạt tại KTX - ĐHV vẫn đảm bảo tiêu chuẩn
2.7.2. Xác định hàm lợng F- trong mẫu nớc cha xử lý
Tiến hành:
Lấy 20 ml nớc cha xử lý cho vào bình định mức 50 ml, thêm 5 ml thuốc thử Zirconi - Alizarin, đo mật độ quang tại các điều kiện tối u đã khảo sát.
Kết quả: (Sử dụng phơng trình 2.5.2) – Mỗi mẫu chúng tôi làm 3 lần sau đó lấy giá trị trung bình ở bảng sau:
Bảng 7: Kết quả xác định hàm lợng F-trong nớc cha xử lý
Stt Địa điểm A CF (mg/l)
1 KTX1 0,608 1,0308
2 KTX2 0,605 1,0417
Nhận xét:
Theo tài liệu của Bộ Khoa học công nghệ và môi trờng, 1993 quy định chất lợng nớc ngầm phục vụ cấp nớc thì hàm lợng flo phải nằm trong giới hạn 0,75 ữ
1,5 mg/l. Nh vậy, hàm lợng F- trong nớc ngầm cấp cho KTX - ĐHV vẫn đảm bảo tiêu chuẩn .
Phần III: kết luận
Qua một thời gian nghiên cứu tìm hiểu và tiến hành thực nghiệm, chúng tôi đã hoàn thành một số công việc sau:
1.Đã tổng quan đợc đặc điểm, các phản ứng, khả năng tạo phức của ion F-
cũng nh các phơng pháp định tính, định lợng ion F-.
2. Đã khảo sát đợc điều kiện tối u để xác định F- bằng phơng pháp trắc quang dựa trên sự giảm màu của phức Zirconi - Alizarin.
3.Đã xác định hàm lợng của một số ion thờng có mặt trong nớc có thể ảnh hởng đến độ nhạy của phơng pháp nh Cl-,SO42-,PO43-,Al3+, Fe3+ trong cả hai loại nớc: đã xử lý và cha xử lý. Từ đó kết luận rằng, trong nớc đã xử lý, hàm lợng các ion trên đều nhỏ hơn giới hạn ảnh hởng; trong nớc cha xử lý, chỉ có hàm lợng ion Fe3+(0,25 mg/l) lớn hơn giới hạn ảnh hởng(0,2 mg/l).
4. Đã xây dựng đợc quy trình xác định hàm lợng ion F- khi có và không có sự ảnh hởng của ion Fe3+ trong các mẫu nớc ngầm, nớc dùng sinh hoạt của KTX- Đại Học Vinh.
5. Dựa vào quy trình đó, xác định hàm lợng F- trong các mẵu nớc cần nghiên cứu.
Kết quả: 1/. Hàm lợng F- trong nớc ngầm (cha xử lý): CF = 1,032 mg/l.
So với tiêu chuản của Bộ khoa học công nghệ và môi trờng, 1993 quy định chất lợng nguồn nớc ngầm phục vụ cấp nớc thì hàm lợng florua từ 0,75 ữ 1,5 mg/l, nh vậy, nớc ngầm dùng để cung cấp cho KTX-ĐH Vinh vẫn nằm trong giới hạn cho phép.
2/. Hàm lợng F- trong nớc đã xử lý (đợc dùng để sinh hoạt): CF
= 0,5533 mg/l.
So với tiêu chuẩn hàm lợng florua trong nớc uống là từ 0,5 ữ 1 mg/l thì nớc dùng sinh hoạt tại KTX-ĐH Vinh nằm trong giới hạn cho phép.
Do thời gian thực hành hạn chế và do các điều kiện khách quan khác nên trong phạm vi luận văn này, chúng tôi mới chỉ xác định hàm lợng F- trong nớc
dùng ở KTX_ĐH Vinh (có hàm lợng F-bé) mà cha xác định đựợc hàm lợng F-
trong nớc thải của một số nhà máy (những nơi có hàm lợng F- lớn).
Hơn nữa, chúng tôi cũng cha có điều kiện xác định hàm lợng F- bằng một số phơng pháp khác, ví dụ phơng pháp điện thế dùng điện cực chọn lọc ion để so sánh kết quả với phơng pháp đã chọn.
Vì vậy, hớng phát triển của đề tài là:
. Xác định đợc hàm lợng F- ở nớc thải của một số nhà máy hoá chất, tuyển quặng, nhà máy thuỷ tinh, dệt, khai thác gỗ,…
.Xác định đợc hàm lợng F- trong một số loại kem đánh răng hiện hành.
Tài liệu tham khảo
1. Lê Văn Khoa (Chủ biên), Nguyễn Xuân Cự, Bùi Thị Ngọc Dung, Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Cái Văn Tranh -
Phơng pháp phân tích đất- nớc-phân bón- cây trồng_
NXBGD 2000 2.Từ Vọng Nghi, Huỳnh Văn Trọng, Trần Tứ Hiếu- Phân tích nớc_ NXBKH-KT Hà Nội 1986.
3. Nguyễn Trọng Biểu, Mai Hữu Đua, Nguyễn Viết Huệ, Lê Ngọc Khánh, Trần Văn Sơn, Mai Văn Thanh (dịch) -
Chuẩn bị dung dịch cho phân tích Hoá học (P.Koroxtelev-1975). 4.Đào Hữu Vinh, Lâm Ngọc Thụ (dịch) -
Chuẩn độ phức chất _ NXBKH-KT 1978. 5. Howbenweyl -
Các phơng pháp phân tích hoá học hữu cơ (T1). 6.Nguyễn Trọng Biểu, Từ Văn Mặc –
Thuốc thử hữu cơ _ NXBKH-KT 1978. 7. A.K.Bapko .A.T.Pilipenko -
Phân tích trắc quang (T1) - (T2)_ NXBKH-KT 1975. 8.Nguyễn Tinh Dung (dịch) -
Phân tích định tính (Phần III-Phản ứng anion)_ NXB GD 1976. 9. Nguyễn Khắc Nghĩa -
áp dụng toán học thống kê để xử lý số liệu thực nghiệm _ ĐHV 1997 10. Nguyễn Khắc Nghĩa -
Các phơng pháp phân tích hoá lý _ ĐHV 1996 11. Hồ Viết Quý -
Cơ sở hóa học phân tích hiện đại T2 _ NXB ĐHSP HN 2002.