Bảng 3.1. Ảnh hưởng của loại axit tới CPE
Axit H2SO4 HNO3 HCl H3PO4
86 84 (% ) 82 su ất 80 Hi ệu 78 76 74 72
H2SO4 HNO3 HCl H3PO4
Axit
Hình 3.1. Ảnh hưởng của loại axit đến hiệu suất chiết điểm mù
Số liệu ở Bảng 3.1 và Hình 3.1 cho thấy các axit khác nhau cho hiệu suất chiết điểm mù khác nhau. Loại axit được sử dụng để tạo môi trường tạo phức ảnh hưởng trực tiếp tới khả năng tạo phức của thuốc thử với chất phân tích và từ đó ảnh hưởng tới hiệu suất chiết điểm mù. Mặc dù axit H2SO4 và HCl cho hiệu suất chiết tương đương nhau nhưng ta chọn axit HCl làm yếu tố điều chỉnh pH nhằm tránh xuất hiện các quá trình phụ xảy ra trong quá trình nguyên tử hóa mẫu. Vì vậy axit HCl được chọn để điều chỉnh pH cho quá trình tạo phức.
3.1.2. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất chiết điểm mù
Trong quá trình chiết điểm mù, pH đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành phức kim loại với thuốc thử và hiệu suất chiết phụ thuộc vào pH. Vì vậy, ảnh hưởng của pH vào độ nhạy và thông số chiết được khảo sát để xác định được giá trị pH cho hiệu suất tạo phức cao nhất. Để khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình chiết điểm mù, tiến hành với mẫu chuẩn Cr6+ 5,0 ppm. Quy trình thực nghiệm như sau:
+ Lấy 1,0 ml dung dịch chuẩn Cr6+ 5,0 ppm
+ Điều chỉnh pH của dung dịch bằng dung dịch HCl 0,1M với pH thay đổi 0,7; 1; 2; 3; 4; 5 và 6 bằng máy đo pH MP220 - Toledo
+ Thêm 0,2 ml dung dịch 1,5-diphenylcarbazide 0,1% + Thêm 0,5 ml Triton X-100 4%
+ Thêm 1,0 ml NaCl 5,0%.
+ Định mức 10 ml và đun cách thủy ở 90°C trong 110 phút.
+ Sau đó, lấy ra ly tâm 15 phút với tốc độ ly tâm 3500 vòng/phút, làm lạnh 15 phút.
+ Tách lấy phần nhớt sau đó hòa tan bằng dung dịch axit HNO3 0,1M - Metanol và định mức thành 10 ml.
Xác định nồng độ Cr theo phương pháp F-AAS. Dựa trên nồng độ vừa đo được để tính hiệu suất chiết của phương pháp. Kết quả thể hiện trong Bảng 3.2.
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của pH tới CPE
pH 0,7 1 2 3 4 5 6 Hiệu suất (%) 84,4 85,2 86,2 25,6 3,8 0,6 0,6 100 90 80 70 (% ) 60 su ất 50 Hi ệu 40 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 7 pH
Bảng 3.2 và Hình 3.2 cho thấy hiệu suất chiết điểm mù đạt giá trị cao nhất khi pH nằm trong khoảng từ 1 – 2, pH càng tăng lên thì hiệu suất chiết càng giảm đi do khả năng tạo phức màu của crom với DPC đạt giá trị cao nhất khi pH = 2. pH càng tăng lên thì khả năng tạo phức màu càng giảm do đó hiệu suất chiết cũng bị giảm theo. Vì vậy pH = 2 được chọn để tiến hành trong các thí nghiệm tiếp theo.
3.1.3. Ảnh hưởng của tác nhân tạo phức 1,5-diphenylcarbazide(DPC) (DPC)
Hiệu suất chiết phụ thuộc vào sự hình thành phức, động học của sự hình thành phức và sự chuyển hóa khối lượng giữa các pha. Vì vậy, ảnh hưởng của nồng độ và thể tích 1,5-diphenylcarbazide đến hiệu suất chiết điểm mù của Cr6+ được nghiên cứu nhằm tìm ra nồng độ và thể tích tối ưu của DPC để hiệu suất chiết đạt giá trị cao nhất mà không lãng phí hóa chất. Để khảo sát ảnh hưởng của nồng độ thuốc thử 1,5-diphenylcarbazide đến hiệu suất chiết điểm mù, tiến hành với dung dịch mẫu chuẩn Cr6+ 5,0 ppm. Quy trình tiến hành thực nghiệm như sau:
3.1.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ DPC
+ Lấy 1,0 ml dung dịch chuẩn Cr6+ 5,0 ppm + Thêm axit HCl 0,1M để dung dịch có pH=2
+ Thêm 0,2 ml dung dịch 1,5-diphenylcarbazide với các nồng độ: 0,02 %; 0,05 %; 0,1 %; 0,15 %; 0,20 %; 0,25 %
+ Thêm 0,5 ml Triton X-100 4 % + Thêm 1,0 ml NaCl 5,0 %.
+ Định mức 10 ml và đun cách thủy ở 90°C trong 110 phút.
+ Sau đó, lấy ra ly tâm 15 phút với tốc độ ly tâm 3500 vòng/phút, làm lạnh 15 phút.
+ Tách lấy phần nhớt sau đó hòa tan bằng dung dịch axit HNO3 0,1 M - Metanol và định mức thành 10 ml.
Xác định nồng độ Cr bằng phương pháp F-AAS. Dựa trên nồng độ vừa đo được để tính hiệu suất chiết của phương pháp. Kết quả được thể hiện trong
Bảng 3.3.
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ DPC tới CPE
Nồng độ (%) 0,02 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 Hiệu suất (%) 26,6 76,4 84,6 84,6 84,6 84,2 90 80 70 (% ) 60 su ất 50 H iệ u 40 30 20 10 0 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 Nồng độ DPC (%)
Hình 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ DPC tới CPE
Hình 3.3 cho thấy nồng độ thuốc thử DPC có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất chiết. Với sự tăng dần của nồng độ DPC thì hiệu suất của quá trình chiết điểm mù cũng tăng lên và đạt giá trị cao nhất là 84,6 % khi nồng độ DPC là 0,1
% Tiếp tục tăng nồng độ DPC lên thì thấy hiệu suất chiết không tăng lên nữa. Nguyên nhân là do Cr(VI) đã tạo phức màu hoàn toàn với DPC 0,1 %. Do đó nồng độ DPC 0,1 % được chọn để tiến hành trong các thí nghiệm tiếp theo.
3.1.3.2. Ảnh hưởng của thể thích DPC 0,1%
+ Lấy 1,0 ml dung dịch chuẩn Cr6+ 5,0 ppm + Thêm axit HCl 0,1M để dung dịch có pH=2
+ Thêm dung dịch 1,5-diphenylcarbazide 0,1 % với các thể tích: 0,02; 0,05; 0,1; 0,15; 0,2 và 0,25 ml
+ Thêm 0,5 ml Triton X-100 4 % + Thêm 1,0 ml NaCl 5,0 %.
+ Định mức 10 ml và đun cách thủy ở 90°C trong 110 phút.
+ Sau đó, lấy ra ly tâm 15 phút với tốc độ ly tâm 3500 vòng/phút, làm lạnh 15 phút.
+ Tách lấy phần nhớt sau đó hòa tan bằng dung dịch axit HNO3 0,1M - Metanol và định mức thành 10 ml.
Xác định nồng độ Cr bằng phương pháp F-AAS. Dựa trên nồng độ vừa đo được để tính hiệu suất chiết của phương pháp. Kết quả được thể hiện trong
Bảng 3.4.
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của lượng DPC đến CPE
Thể tích ( ml) 0,02 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25
80 70 (% ) 60 50 su ất 40 Hi ệu 30 20 10 0 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 Thể tích DPC 0,1% (mL)
Hình 3.4. Ảnh hưởng của thể tích DPC 0,1 % tới hiệu suất chiết
Hình 3.4 ta thấy hiệu suất chiết tăng dần và đạt cực đại khi thể tích DPC 0,1 % là 0,1 ml. Tại thể tích này, toàn bộ lượng Cr trong mẫu đã tạo phức hoàn toàn với DPC vì vậy mà hiệu suất chiết không thể tăng lên nữa mặc dù có tăng thêm thể tích DPC. Do đó thể tích DPC 0,1 % được chọn để tiến hành trong các thí nghiệm tiếp theo là 0,1 ml.
3.1.4. Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt Triton X-100
Hàm lượng của Triton X-100 không chỉ ảnh hưởng đến hiệu quả chiết mà còn tăng thể tích pha giàu chất hoạt động bề mặt. Vì vậy sự ảnh hưởng của lượng Triton X-100 vào chiết điểm mù được nghiên cứu. Thí nghiệm tiến hành khảo sát nồng độ và thể tích của Triton X-100 được tiến hành như sau:
3.1.4.1. Ảnh hưởng của nồng độ chất hoạt động bề mặt Triton X-100
+ Lấy 1,0 ml dung dịch chuẩn Cr6+ 5,0 ppm + Thêm axit HCl 0,1M để dung dịch có pH=2
+ Thêm 0,1 ml dung dịch 1,5-diphenylcarbazide 0,1 %
+ Thêm 0,5 ml Triton X-100 với các nồng độ: 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5
+ Thêm 1,0 ml NaCl 5,0%
+ Định mức 10 ml và đun cách thủy ở 90°C trong 110 phút
+ Sau đó, lấy ra ly tâm 15 phút với tốc độ ly tâm 3500 vòng/phút, làm lạnh 15 phút
+ Tách lấy phần nhớt sau đó hòa tan bằng dung dịch axit HNO3 0,1M - Metanol và định mức thành 10 ml.
Xác định nồng độ Cr bằng phương pháp F-AAS. Dựa trên nồng độ vừa đo được để tính hiệu suất chiết của phương pháp. Kết quả được thể hiện trong
Bảng 3.5.
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của nồng độ Triton X-100 tới hiệu suất chiết
Nồng độ (%) 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 Hiệu suất (%) 71,8 78,8 86,2 85,2 84,2 83,4 82,4 100 90 80 su ất( %) 70 50 60 H iệ u 40 30 20 10 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 Nồng độ Triton X-100 (%)
Hình 3.5. Ảnh hưởng của nồng độ Triton X-100 đến hiệu suất chiết điểm mù
Kết quả từ Bảng 3.5 và Hình 3.5 cho thấy hiệu suất chiết tăng dần và đạt giá trị cao nhất tại nồng độ Triton X-100 2 % (86,2 %), sau đó lại có xu hướng
giảm dần. Nguyên nhân của hiện tượng này là do khi tăng nồng độ chất hoạt động bề mặt làm tăng độ nhớt của dung dịch sau khi hòa tan pha giàu chất hoạt động bề mặt. Điều này làm ảnh hưởng đến vận tốc hút mẫu trong quá trình bơm mẫu vào hệ thống đo AAS. Vì vậy Triton X-100 2 % được chọn để tiến hành trong các thí nghiệm tiếp theo.
3.1.4.2. Ảnh hưởng của thể tích Triton X-100 2%
+ Lấy 0,5 ml dung dịch chuẩn Cr6+ 5,0 ppm + Thêm axit HCl 0,1M để dung dịch có pH=2
+ Thêm 0,1 ml dung dịch 1,5-diphenylcarbazide 0,1 %
+ Thêm dung dịch Triton X-100 2 % với các thể tích: 0,12; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0 và 1,25 ml
+ Thêm 1,0 ml NaCl 5,0%.
+ Định mức 10 ml và đun cách thủy ở 90°C trong 110 phút.
+ Sau đó, lấy ra ly tâm 15 phút với tốc độ ly tâm 3500 vòng/phút, làm lạnh 15 phút.
+ Tách lấy phần nhớt sau đó hòa tan bằng dung dịch axit HNO3 0,1M - Metanol và định mức thành 10 ml.
Xác định nồng độ Cr bằng phương pháp AAS. Dựa trên nồng độ vừa đo được để tính hiệu suất chiết của phương pháp. Kết quả thể hiện trong Bảng 3.6.
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của thể tích Triton X-100 2% tới hiệu suất CPE
Thể tích (ml) 0,12 0,25 0,50 0,75 1,0 1,25
90.0 80.0 70.0 (% ) 60.0 H iệ u su ất 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 Thể tích Triton X-100 2% (mL)
Hình 3.6. Ảnh hưởng của thể tích Triton X-100 2% tới hiệu suất CPE
Từ Bảng 3.6 và Hình 3.6 cho thấy hiệu suất chiết đạt giá trị cao nhất tại thể tích X-100 2% là 0,5 ml (86,2 %). Với thể tích 0,12 và 0,25 ml có hiệu suất thấp hơn là do lượng chất hoạt động bề mặt chưa đủ để hòa tan hoàn toàn phức màu. Tuy nhiên với thể tích X-100 trên 1 ml lại khiến cho hiệu suất chiết bắt đầu có xu hướng giảm dần do nó cũng có hiện tượng tăng độ nhớt trong dung dịch làm ảnh hưởng đến quá trình bơm hút mẫu. Vì vậy 0,5 ml dung dịch X-100 2 % được chọn để tiến hành trong các thí nghiệm tiếp theo.
3.1.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đun cách thủy
Nhiệt độ và thời gian đun cách thủy là hai yếu tố cần thiết để phản ứng xảy ra hoàn toàn và sự phân tách pha dễ dàng và hoàn toàn, hiệu quả làm giàu cao. Để lựa chọn được điều kiện tối ưu với thời gian đun ngắn nhất và nhiệt độ thấp nhất mà hiệu suất chiết đạt cao nhất. Các yếu tố khác được lấy theo các kết quả khảo sát bên trên, hai yếu tố ảnh hưởng trên được khảo sát trong khoảng 50 – 100°C và 60 – 130 phút.
3.1.5.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Để khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất chiết CPE, ta tiến hành với các điều kiện tối ưu đã được chọn ở trên và tiến hành gia nhiệt ở 50 – 100°C. Kết quả thu được trong Bảng 3.7.
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ đun cách thủy đến hiệu suất chiết CPE
Nhiệt độ (°C) 50 60 70 80 90 100 Hiệu suất (%) 0,06 0,06 46,2 72,2 85,2 85,4 90 80 70 (% ) 60 50 su ất Hi ệu 40 30 20 10 0 0 20 40 60 80 100 120 Nhiệt độ (°C)
Hình 3.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ đun cách thủy đến hiệu suất chiết CPE CPE
Kết quả khảo sát thể hiện trong Hình 3.7 cho thấy hiệu suất chiết đạt giá trị cao nhất khi nhiệt độ đun cách thủy là 90°C. Tiếp tục tăng nhiệt độ thì thấy hiệu suất chiết gần như không thay đổi. Vì vậy nhiệt độ phản ứng được duy trì
ở 90°C trong suốt quá trình tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.
3.1.5.2. Ảnh hưởng của thời gian đun cách thủy
Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đun cách thủy với hiệ u su ất chiết CPE được tiến hành tương tự như thí nghiệm về nhiệt độ đun cách thủy. Quá trình tiến hành với các điều kiện tối ưu đã được khảo sát ở trên. Thời gian đun nóng
duy trì phản ứng được tiến hành khảo sát từ 60 – 130 phút. Kết quả thu được thể hiện trong Bảng 3.8.
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của thời gian đun cách thủy tới hiệu suất CPE
Thời gian (phút) 60 70 80 90 100 110 120 130 Hiệu suất (%) 45,8 53,2 62,6 70,0 79,2 82,4 82,2 82,2 90.0 80.0 70.0 60.0 (% ) 50.0 su ất Hi ệu 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
Thời gian đun (phút)
Hình 3.8. Ảnh hưởng của thời gian đun cách thủy tới hiệu suất CPE
Thời gian đun cách thủy là khoảng thời gian để đám mixen kết tụ lại với nhau nhằm tạo ra sự phân tách pha. Kết quả ở Bảng 3.8 và Hình 3.8 cho thấy thời gian đun cách thủy tối ưu là 110 phút. Vì vậy thời gian duy trì phản ứng trong các thí nghiệm tiếp theo là 110 phút.
3.1.6. Ảnh hưởng của lực ion
Sự tăng hàm lượng chất điện ly sẽ làm tăng nhiệt độ sôi và làm giảm nhiệt độ đông đặc của dung dịch, các kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy, sự tăng hàm lượng chất điện ly sẽ làm giảm nhiệt độ điểm mù của chất hoạt
động bề mặt do các ion của NaCl đã loại nước của nhóm ethoxy trong chất hoạt động bề mặt. Sự tăng nồng độ mixen làm tăng sự hòa tan của chất phân tích dẫn đến hiệu suất chiết được tăng lên.
3.1.6.1. Ảnh hưởng của nồng độ NaCl
+ Lấy 1,0 ml dung dịch chuẩn Cr6+ 5,0 ppm + Thêm axit HCl 0,1M để dung dịch có pH=2
+ Thêm 0,1 ml dung dịch 1,5-diphenylcarbazide 0,1 % + Thêm 0,5 ml Triton X-100 2 %
+ Thêm 1,0 ml NaCl với các nồng độ: 1, 3, 5, 7, 9 %
+ Định mức 10 ml và đun cách thủy ở 90°C trong 110 phút.
+ Sau đó, lấy ra ly tâm 15 phút với tốc độ ly tâm 3500 vòng/phút, làm lạnh 15 phút.
+ Tách lấy phần nhớt sau đó hòa tan bằng dung dịch axit HNO3 0,1M - Metanol và định mức thành 10 ml.
Xác định nồng độ Cr bằng phương pháp F-AAS. Dựa trên nồng độ vừa đo được để tính hiệu suất chiết của phương pháp. Kết quả thu được trong
Bảng3.9.
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của nồng độ chất điện li tới hiệu suất CPE
Nồng độ (%) 1 3 5 7 9
80 70 (% ) 60 50 su ất 40 H iệ u 30 20 10 0 0 2 4 6 8 10 Nồng độ NaCl (%)
Hình 3.9. Ảnh hưởng của nồng độ chất điện li tới hiệu suất CPE
Bảng 3.9 cho thấy hiệu suất chiết tăng dần từ 26,6 – 82,8 % khi nồng độ NaCl tăng từ 1 – 5 %. Nguyên nhân là do khi nồng độ muối tăng lên làm tăng quá trình tách nước của nhóm ethoxyl của chất hoạt động bề mặt. Do đó làm tăng khả năng phân tách pha của đám mixen dẫn đến hiệu suất tách chiết tăng lên. Vì vậy NaCl 5 % được chọn để tiến hành trong thí nghiệm tiếp theo.
3.1.6.2. Ảnh hưởng của thể tích NaCl
+ Lấy 1,0 ml dung dịch chuẩn Cr6+ 5,0 ppm + Thêm axit HCl 0,1M để dung dịch có pH=2
+ Thêm 0,1 ml dung dịch 1,5-diphenylcarbazide 0,1 %