Phạm vi áp dụng
- Tiêu chuẩn này quy định giới hạn các thông số và nồng độ cho phép của các chất ô nhiễm trong nước mặt.
- Tiêu chuẩn này áp dụng để đánh giá mức độ ô nhiễm của một nguồn nước mặt.
Giá trị giới hạn:
Thông số Đơn vị Giá trị C
A B
Chú thích:
- Cột A áp dụng đối với nước mặt có thể dùng làm nguồn cấp nước sinh hoạt nhưng phải qua quá trình xử lí theo quy định.
- Cột B áp dụng đối với nước mặt dùng cho các mục đích khác. Nước dùng cho nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản có quy định riêng.
Dụng cụ
Các thí nghiệm đo điện tích được thực hiện bằng cách sử dụng autolab potentiostat PGSTAT 10 (Ecochemie, Utrecht, Hà Lan) điều khiển bằng phần mềm GPES 4.8.
Các phép đo được thực hiện trong tế bào thủy tinh có chứa điện cực phụ lá bạch kim và một điện cực calomel bão hòa (SCE) làm tài liệu tham khảo.
Một carbon quay đĩa dán mô hình 616 series 4030 EGG sản xuất tại Hoa Kỳ phục vụ như điện cực làm việc.
Độ pH của dung dịch được đo bằng cách sử dụng mô hình đo pH Accumet Scientifique AB 15 BASIC.
Cảm tính các phép đo AES huyết tương kết hợp được thực hiện bằng cách sử dụng Ultima 2 máy quang phổ Jobin Yvon
Thuốc thử
Tất cả các dung dịch đều được làm từ thuốc thử cấp phân tích. Nước dung dịch đã được chuẩn bị bằng nước cất.
Dung dịch gốc Mn (II) (100mg / L) được điều chế bằng cách hòa tan 0,036g MnCl2 trong 100 mL nước cất.
Tiêu chuẩn mangan loãng hơn đã được chuẩn bị từ giải pháp này.
Dung dịch điện giải hỗ trợ là 0,1 M CH3COOH / CH3COONa đệm, 0,2 M. Dung dịch đệm NaH2PO4 / Na2HPO4, 0,1 M CH3COONH4 và 0,2 M H2BO3
Tất cả các thử nghiệm đã được thực hiện ở nhiệt độ phòng (25 ± 1 ° C) mà không cần loại bỏ ôxy.
Chuẩn bị điện cực dán cacbon (CPE) CPE được điều chế bằng cách trộn 1 g bột than chì “Fluka” (đường kính hạt 0,1 mm) và 300 µl dầu parafin sử dụng vữa và chày cho đến khi thu được hỗn hợp đồng nhất. Dán là sau đó được đưa vào khoang điện cực và đánh bóng trên bề mặt nhẵn giấy. Quy trình xác định Mangan
bằng phương pháp DPCSV Trong công trình hiện tại, việc phân tích mangan trong
nước tự nhiên được đánh giá bằng cách sử dụng dải cathode xung vi sai đo vôn (DPCSV). Tất cả các phép đo được thực hiện trong dung dịch chứa nồng độ Mn (II) thích hợp trong boric axit (pH 7,0). Dung dịch có nồng độ thích hợp Mn (II) và H3BO3 trong KCl (pH 7,0) được đặt trong tế bào điện hóa. Điện cực dán carbon được quay ở 300 vòng / phút và điện thế tích lũy (0,8V) được áp dụng cho điện cực trong 120 s để lắng mangan vào điện cực bề mặt. Khi kết thúc quá trình tích lũy, quá trình quay của điện cực bị dừng lại. Thế điện cực được quét từ 0,8V đến -0,2 V, và một voltammograme tước đã được ghi lại ở chế độ DPCSV, sử dụng biên độ xung 100 mV và điện thế bước 10 mV.
Bộ thu thập mẫu
Mẫu nước sông được lấy ở sông Boubo từ Adahidougou làng nằm trong vùng Divo (Côte d’Ivoire) (Hình 2). Các mẫu được thu thập ở mặt cắt dọc trên bốn mẫu được chọn trạm ở độ sâu ba mét. Các trang web này gần với địa điểm khai thác mangan. Mẫu nước đầm được lấy tại độ sâu ba mét từ các đầm phá khác nhau trong khu vực Grand-Lahou ở Côte d’Ivoire. Các mẫu được axit hóa bằng nitric axit (70%, Aldrich) cho vào chai polyetylen ở 4 ° C.
Hình 2: VỊ TRÍ ĐỊA LÝ CỦA TẠP CHÍ GRAND-LAHOU VÀ SÔNG BOUBO, NAM CÔTE D’IVOIRE. A: LAGOON TAGBA; B: LAGOON MACKEY; C:
TADIO LAGOON; D: LAGOON NIOUZOUMOU.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN:
Các nghiên cứu sơ bộ về sự tích tụ mangan là được thực hiện trên điện cực dán carbon (CPE) và trên một điện cực dán cacbon quay (RCPE). Hình 3 cho thấy một phép đo điện áp tước catốt được ghi lại ở CPE điện cực từ 0,8 đến -0,2 V sau khi tích tụ trong dung dịch axit boric có chứa 10 -5 mol. L-1 của Mn (II) không có chuyển động quay của điện cực. Như có thể thấy từ Hình 3 (a), cực đại tước của catốt ở 0,4 V được quan sát tại điện cực dán cacbon. Hình 3 (b) cho thấy một CSV được ghi lại ở một điện cực dán carbon trong cùng một giải pháp, trong cùng điều kiện và luân chuyển điện cực ở tốc độ 300 vòng / phút. Một đỉnh được xác định rõ đã được quan sát ở cùng một tiềm năng. Tăng hơn gấp nhiều lần trong cực đại dòng điện trên điện cực đĩa quay thu được so với CPE theo quan sát của các tác giả khác (Jorge và cộng sự, 2007; Manivannan và cộng sự, 2005). Nó là được báo cáo bởi một số tác giả (Christine và cộng sự, 2006; Yoleydis et al., 2011) rằng, khả năng tái sản xuất trong và giữa các điện cực dán carbon (CPE) kém, với độ nhạy
thay đổi đáng kể từ điện cực đến điện cực. Tuy nhiên, trong phân tích tước điện hóa, CPE đại diện cho một trong những kiểu làm việc thường xuyên nhất điện cực. Gần đây, dấu vết của các ion kim loại khác nhau có được xác định bởi CSV hoặc ASV bằng cách sử dụng CPE với một khả năng tái tạo (Senthilkumar và Saraswathi, 2009; Svobodova và cộng sự, 2011; Enass, 2010; Bang và cộng sự, 2012, Brett và Brett, 1992). Ngoài ra, một trong những thủy động lực học lợi thế của điện cực là tăng khả năng tái tạo (Brett và Neto, 1989). Điều quan trọng cần đề cập là điện cực dán carbon được phát hiện là kém hiệu quả hơn và ít tái tạo hơn so với quay điện cực.
Hình 3: Khác biệt voltammogram, sau khi bổ sung 10-5 mol. L-1 Mn2+ cho 120 s. ở pH 8 trên dòng điện tử cacbon (a) không có xoay chiều điện tử; (b) tốc độ xoay
300 rpm.
Ảnh hưởng của chất điện phân hỗ trợ
Hình 4 cho thấy ảnh hưởng của chất điện phân hỗ trợ đệm về quá trình oxy hóa khử của mangan. Các quá trình oxy hóa mangan phụ thuộc rất nhiều vào độ pH và
hỗ trợ điện giải. Thông thường, đệm CH3COOH / CH3COONa, đệm NaH2PO4 /
Na2HPO4, CH3COONH4 và H3BO3 trong dung dịch đệm KCl đã được sử dụng. Tác
được tập trung trước từ bề mặt điện cực cũng đã được nghiên cứu. Kết quả tốt nhất
được tìm thấy với 0,2 M H3BO3 trong 0,1 M KCl như được hiển thị trong Hình 4.
Kết quả này phù hợp tốt với kết quả trước đó làm việc (Brett, 1999). Sau đó, axit Boric được chọn để nghiên cứu sâu hơn.
Hình 4: Ảnh hưởng của việc hỗ trợ điện tử khác nhau đối với peak hiện nay sau khi
nuôi dưỡng chính xác điện tử cacbon trong dung dịch chứa 10-8 mol. L-1 Mn2+ cho
120 s; tiềm năng dự phòng 0.8V.
Tác dụng pH của electrolyte hỗ trợ
Như đã được biết ở trên, sự hiện tượng của axit boric là cần thiết để quan sát sự tăng cường của Manganese peak. Hình 5 thể hiện ảnh hưởng của ph đến đỉnh mang hiện nay, các đo lường được vận hành trong 0,2 m Axit Boric chứa 10-7 mol. L-1 của Mn. Ảnh hưởng của pH được điều tra trong phạm vi giữa 6 và 10. Các điều kiện khác đã được báo cáo trong đoạn 3. Phản ứng tăng nhanh chóng với pH giữa 6 và 8, và các quyết định tăng nhanh ở các giá trị pH cao hơn. Các kết quả này được đồng ý với các kết quả đã được báo cáo trước. Ở pH cao hơn (pH > 8), sự giảm thiểu chiều cao đỉnh là do sự tăng sản xuất cạnh tranh của Mn(OH)2 mà có thể phải oxi hóa và chính xác như Mn(OH)4 bởi oxy hóa trong dung dịch (brett và neto,
1989). Vậy, pH 8 đã được chọn cho phân tích. Kết thúc quá trình oxy hóa khử của Mn phụ thuộc vào pH, hình 6 thể hiện ảnh hưởng của pH đến tiềm năng giảm giá của tiềm năng giảm giá của Mn (II) trong sự biến đổi pH giữa 2 và 9. nhiều tiềm năng giảm pH riêng (E) chia sẻ mối quan hệ tuyến tính, với số lượng lớn 113 mV. Dự kiến khắc phục độ dốc của thiết bị Nernst là 118 mV, chỉ định bốn proton và hai quá trình electron. Giá trị thực nghiệm của 113 được đóng (chính xác 4,3%) vào giá trị dự án theo công ty cổ phần hiện nay. điều đó khng định rằng thiết bị của phản ứng trong dây chuyền điện hóa là:
MnO2 + 4H+ + 2e Mn2+ + 2H2O
Hình 5: Ảnh hưởng của pH đến dòng ngắt xung vi sai tích tụ 10-7 mol.L-1 Mn2 + trong 0, 2 mol.L-1 H3BO3 / 0,1 mol .L-1 KCl; thời gian tích lũy 120 s; tốc độ quay
Hình 6: Mối quan hệ giữa các giảm tiềm năng đỉnh của MnO2 trên pH của chất điện ly
Ảnh hưởng của tốc độ quay điện cực
Nhiều tác giả sử dụng điện cực đĩa quay trong ion kim loại phân tích báo cáo rằng RDE cải thiện độ nhạy và khả năng tái tạo của phân tích (Jorge và cộng sự, 2007; Manivannan và cộng sự, 2005; Ghanjaoui và cộng sự, 2009; Tanaka và cộng sự, 1993). RDE cải thiện dòng thủy động lực học của chất điện phân ở bề mặt điện cực và tăng cường vận chuyển khối lượng tới điện cực. Ảnh hưởng của tốc độ quay điện cực về đỉnh khử của mangan trong dung dịch chứa 10-7 mol.L-1 của Mn (II) trong khoảng 100 đến 1000 vòng / phút được minh họa trong Hình 7. Dòng quay của bề mặt điện cực được tạo ra bởi nguyên nhân đối lưu cưỡng bức cải thiện độ nhạy từ 100 đến 400 vòng / phút. Tốc độ quay không ảnh hưởng nhiều hơn đến dòng điện cực đại đối với tốc độ quay dưới 400 vòng / phút. Các kết quả này chỉ ra rằng ở tốc độ quay trên 400 rpm, chúng tôi đã đạt đến độ bão hòa của bề mặt điện cực. Chúng tôi chọn 300 vòng / phút làm tốc độ quay cho phần còn lại của công việc. Kết quả của chúng tôi phù hợp với kết quả được báo cáo bởi (Tanaka và cộng sự, 1993). Phía dưới cái điều kiện tối ưu (tốc độ quay 300 vòng / phút; thế lắng 0,8
V; và pH 8), một phản ứng tuyến tính của chiều cao đỉnh so với nồng độ trong phạm vi 2.10-8 mol.L-1 đến 2.10-6 mol.L-1 (1-100 µg.L-1 ) đã thu được. Phương trình đường chuẩn và mối tương quan hệ số là Ip (µA) = 7.21 + 0.18 CMn (µg L-1 ); và lần lượt là 0,997. Giới hạn phát hiện thu được là 4 x 10-9 mol. L-1 (0,2 µg L-1 ). Tiêu chuẩn tương đối độ lệch (RSD%) cho năm phép đo là 3%. Sự tăng thời gian lắng đọng về nguyên tắc có thể được áp dụng để cải thiện giới hạn phát hiện. Phạm vi tuyến tính này nồng độ và giới hạn phát hiện rất hữu ích trong giám sát thực địa của mangan trong mẫu thực, bởi vì các báo cáo tài liệu cho rằng sự tập trung của Mangan trong nước sông là một vòng 10 µg.L-1 (Schiele, 1991). Để đánh giá hiệu suất của quay điện cực đĩa dán carbon, nước sông và nước đầm phá đã được phân tích.
Hình 7: Ảnh hưởng của tốc độ quay đối với việc tước catốt xung vi sai dòng điện tích tụ 10-7 mol.L-1 Mn2+ trong 0, 2 mol.L-1 H3BO3 / 0,1 mol .L-1 KCl; thời gian tích lũy 120 s; thế lắng 0,8V. Hình 6. Ảnh hưởng của tốc độ quay đối với xung vi sai dòng điện tước catốt tích tụ 10-7 mol.L-1 Mn2+ trong 0, 2 mol.L-1 H3BO3 / 0,1
mol .L-1 KCl; thời gian tích lũy 120 s; thế lắng 0,8V.
Để đánh giá tính chọn lọc của phương pháp này, cùng thử nghiệm đã được thực hiện với sự hiện diện của các ion kim loại trong các điều kiện tối ưu đã cho ở trên. Theo dữ liệu tài liệu, sự can thiệp từ một số các ion kim loại: Pb (II), Cd (II), Zn (II), Ni (II), Fe (II), Cu (II) là đã điều tra. Kết quả cho thấy sự hiện diện của Cu (II), Pb (II), Cd (II), Zn (II), Ni (II) trong dung dịch trong nồng độ vượt quá 100 lần so với mangan không can thiệp. Nhiều nghiên cứu sử dụng các điện cực khác nhau cho thấy rằng đồng, chì, sắt (III), niken hoặc cadimi không ảnh hưởng đáng kể đến tín hiệu mangan ngay cả khi hiện vượt quá 100 lần (Di và Zhang, 2003; Các ngân hàng và cộng sự, 2005; Ján và cộng sự, 1989; Sarterlay và cộng sự, 1999). Các sự can thiệp của Fe (II) trong đỉnh tước hiện tại là điều tra bằng cách thêm số lượng ngày càng tăng của kim loại này vào một dung dịch chứa 10-8 mol L-1 Mn. Kết quả chỉ ra rằng cường độ dòng điện cực đại của Mn (II) là bị ảnh hưởng bởi 10% ở nồng độ bằng Fe (II). Ở trên cao nồng độ, dư 100 lần so với Mn (II) trong chất phân tích dung dịch, sự có mặt của Fe (II) ảnh hưởng đến 100% đỉnh cường độ dòng điện Mn (II). Kết quả này phù hợp với Saterlay và cộng sự, (1999). Sự giao thoa của Fe (II) có thể là được loại bỏ bằng cách sử dụng bột mì hoặc axit tartaric (Pakkermans và cộng sự, 1998).
Ứng dụng cho vùng nước tự nhiên:
Nghiên cứu này nhằm ứng dụng một đĩa dán carbon quay điện cực để xác định Mangan tự do (II) qua vi phân xung cathode tước điện áp đo trong nước từ sông Boubo. Thật không may, các kim loại vết đã hòa tan trong nước tự nhiên có thể tồn tại dưới dạng các ion tự do và ở dạng hữu cơ và các phức chất vô cơ. Ngoài ra, chúng tôi đã sử dụng bộ lọc để loại bỏ vật chất dạng hạt và quá trình oxy hóa cực tím (UVO) để phá hủy các phức chất (Donat và Bruland., 1988), mangan sau khi không bền có thể được phát hiện bằng RCPE.
Quy trình đề xuất được sử dụng cho mangan xác định trong nước sông Boubo lấy gần địa điểm khai thác mangan. Sau khi lọc và UV chiếu xạ, các mẫu nước sông bị pha loãng bởi yếu tố 10 với dung dịch đệm, độ pH được điều chỉnh thành 8, các mẫu được tiêm vào tế bào và DPCSV được sử dụng để thu được phản ứng cho Mn (II) trong dung dịch. Sự bổ sung của một Tiêu chuẩn mangan trong nước sau đó đã được thực hiện. Ngoại suy các dòng điện thoát ra từ bổ sung mangan tiêu chuẩn đã tạo điều kiện cho định lượng mangan trong các mẫu nước, do đó hàm lượng mangan có thể được tính toán. Kết quả thu được ở bốn trạm được tóm tắt trong Bảng 4. kết quả cho thấy nồng độ mangan phụ thuộc trên các trạm đã thu thập. Phân tích mẫu số 1 đã lấy từ việc khai thác mangan ở hạ nguồn, cho kết quả cao hơn đáng kể so với kết quả tìm thấy trong nước sông. Sự khác biệt về nồng độ của bốn mẫu có thể là được giải thích bởi sự vận chuyển và phân vùng của mangan trong nước, đặc điểm kỹ thuật được xác định chủ yếu bằng pH, oxy hóa khử tiềm năng và tính di động. Đối với nồng độ cao của cacbonat, mangan cacbonat (MnCO3) có khả năng kết tủa vì độ hòa tan thấp (ATSDR, 2000). Các dạng mangan không hòa tan khác cũng có thể tồn tại bằng cách sự hấp phụ của các hydroxit mangan trên sắt, đất sét, mangan đioxit (MnO2), hoặc chất hữu cơ dạng hạt (Tessier và Turner, 1995). Hàm lượng mangan trong nước phụ thuộc vào đặc tính của môi trường và khoản phí liên quan đến việc đình chỉ (MES) sẽ giải thích sự khác biệt về nồng độ. Kể từ khi nước của Sông Boubo được sử dụng theo nhiều cách khác nhau của vùng ven biển dân số, một sự thay đổi trong bản chất của nước phụ thuộc về hoạt động của quần thể ven biển, trong khi mangan là một kim loại sinh học hiện diện ở nồng độ rất thấp trong tự nhiên nhiều nước. Nước sông có hàm lượng mangan xấp xỉ 10 μg.L-1 (Schiele, 1991; Ward, 1995). So sánh với điều này, chúng ta có thể nói rằng nước Boubo Sông ở làng Adahidougou có mức mangan cao hơn những gì thường thấy trong sông nước. Các mẫu cũng được phân tích bằng cách sử dụng ICP-AES. Các kết quả thu được từ “labratoire d’analyse
élémentaire ICP AES ”của CNRST tại Rabat, Maroc thể hiện sự đồng thuận tốt so với những thứ thu được bằng phương pháp đề xuất.
Bảng 4. Kết quả của mẫu tại Sông Boubo và Đầm Grand-Lahou Nồng độ của Mn g. L-1
Mẫu Độ sâu (m) DPCVS RSD % ICP – AES
Sông Boubo 1 3 1200 1.2 970 2 0 91 1.7 72 3 3 73 1.5 69 4 3 65 2.2 57 Đầm Mackey