Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIấN CỨU
2.1. Đối tượng và phương phỏp nghiờn cứu
2.1.3. Cỏc phương phỏp nghiờn cứu
2.1.3.1. Phương phỏp phõn tớch nhiễu xạ tia X (XRD)
Thành phần sột cú thể được xỏc định dựa trờn cơ sở phõn tớch bằng phương phỏp nhiễu xạ tia X [74] và phõn tớch nhiệt vi sai,.... Cả hai phương phỏp này đó được sử dụng để nhận dạng cỏc sột núi riờng và cỏc vật liệu núi chung [24, 36].
Phổ nhiễu xạ tia X sử dụng trong việc xỏc định cấu trỳc, bởi vỡ nú cho biết đặc trưng của cỏc nguyờn tử kết hợp với nhau trong tinh thể, gúc và khoảng cỏch giữa cỏc nguyờn tử [24].
2.1.3.2. Phương phỏp phõn tớch nhiệt vi sai (TDA)
Dựa vào đường cong nhiệt vi sai khi phõn tớch vật liệu người ta cú thể khẳng định được tớnh đặc trưng của từng loại vật liệu. Bởi vỡ đường cong nhiệt vi sai thể
hiện đặc điểm kiến trỳc mạng tinh thể của vật liệu, trong đú phản ỏnh cả lượng nước liờn kết và cỏc tạp chất cú trong vật liệu [24].
2.1.3.3. Phương phỏp phõn tớch phổ hấp thụ nguyờn tử (AAS)
Phương phỏp phổ hấp thụ nguyờn tử được sử dụng để định tớnh và định lượng cỏc cation kim loại. Nguyờn lý hoạt động của phương phỏp này là mỗi một nguyờn tử hay một phõn tử khi tiếp nhận năng lượng kớch thớch phự hợp sẽ phỏt ra một bức xạ đặc trưng của chất. Mỗi một chất sẽ được ghi nhận bằng phổ đặc trưng của nú. Độ lớn của tớn hiệu tương ứng với nồng độ chất trong mẫu. Trong luận ỏn sử dụng AAS để xỏc định định lượng cỏc cation Ni(II), Cu(II), Fe(III) và Cr(III) trước và sau khi hấp phụ vào MB.
2.1.3.4. Phương phỏp sắc ký khớ detectơ cộng kết điện tử và detectơ khối phổ
Sắc ký khớ đó trở thành cụng cụ hữu hiệu trong nghiờn cứu cơ bản, trở thành phương phỏp định tớnh và định lượng phổ biến cỏc chất hữu cơ, và cú hiệu quả khi xỏc định hàm lượng vết cỏc chất hữu cơ này, đặc biệt là phõn tớch mụi trường và phõn tớch thuốc bảo vệ thực vật.
Ngày nay cú rất nhiều loại detectơ, nhưng cỏc detectơ sử dụng phổ biến để phõn tớch cỏc hợp chất hữu cơ là detectơ ion hoỏ ngọn lửa (FID), detectơ cộng kết điện tử (ECD), detectơ khối phổ (MS). Trong luận ỏn đó sử dụng detectơ ECD và detectơ MS để phõn tớch xỏc định PCBs.
Detectơ ECD cú những đặc trưng sau:
+ Cú độ chọn lọc cao đối với cỏc hợp chất PCBs; + Cú độ nhạy cao đối với PCBs;
+ Độ ổn định cao;
+ Khoảng động học của detectơ cho phộp đo khụng quỏ nhỏ và cho phộp định tớnh và định lượng chất trong vựng nồng độ rộng.
Detectơ MS cú những đặc trưng sau:
+ Cú thể xỏc định định tớnh được cỏc chất nhờ cú thư viện phổ.
+ Khi sử dụng phương phỏp chọn lọc ion thỡ MS cú thể xỏc định chọn lọc và nhận được độ nhậy cao đối với cỏc chất cần xỏc định.
2.1.3.5. Phương phỏp phổ hồng ngoại (IR)
Phương phỏp phõn tớch phổ hồng ngoại là một trong những kỹ thuật phõn tớch hiệu quả. Một trong những ưu điểm quan trọng nhất của phương phỏp phổ hồng ngoại trong phộp phõn tớch cấu trỳc là cung cấp thụng tin về cấu trỳc phõn tử nhanh, khụng đũi hỏi cỏc phương phỏp tớnh toỏn phức tạp. Kỹ thuật này dựa trờn hiệu ứng đơn giản của cỏc hợp chất hữu cơ khi hấp thụ chọn lọc bức xạ hồng ngoại. Sau khi hấp thụ cỏc bức xạ hồng ngoại, cỏc phõn tử của cỏc hợp chất hữu cơ dao động với nhiều vận tốc dao động khỏc nhau, dẫn đến làm xuất hiện dải phổ hấp thụ gọi là phổ hấp thụ bức xạ hồng ngoại.
2.1.3.6. Phương phỏp phõn tớch phổ tỏn xạ Raman
Nguyờn lý của phương phỏp phõn tớch phổ tỏn xạ Raman là khi chiếu một chựm tia sỏng vào mẫu vật, thỡ mẫu vật sẽ phỏt ra ỏnh sỏng đặc trưng cho nú. Trờn cơ sở phõn tớch phổ ỏnh sỏng đặc trưng này người ta đó xỏc định được thành phần cấu tạo của mẫu vật. Trong những năm gần đõy, phương phỏp phõn tớch này đó cú những bước tiến nhảy vọt, nõng cao độ nhạy nhờ vào việc sử dụng tia laser. Nú cú thể phõn tớch thành phần cấu tạo của một mẫu vật từ một lượng nhỏ cỡ vài ba hạt bụi.
Phổ tỏn xạ Raman khụng chỉ giỳp nghiờn cứu tớnh đối xứng khụng gian của cấu trỳc vật liệu, mà cũn là cụng cụ đắc lực để nghiờn cứu cỏc tớnh chất dao động, sự biến đổi trạng thỏi, biến đổi cấu trỳc vi mụ, ...
2.1.3.7. Phương trỡnh xỏc định độ hấp phụ theo thuyết Freudlich
Để đỏnh giỏ khả năng hấp phụ của cỏc chất cú thể dựa vào thuyết hấp phụ Freudlich. Phương trỡnh Freudlich là phương trỡnh thực nghiệm thể hiện mối tương quan về khả năng hấp phụ của một chất rắn (a) nào đú đối với chất bị hấp phụ cú nồng độ (c) ở trạng thỏi cõn bằng, và tại một nhiệt độ khụng đổi. Mối tương quan đú được thể hiện bằng biểu thức sau:
a = f (c) (1)
- Thứ nhất: sử dụng cựng một lượng chất hấp phụ nhưng nồng độ chất bị hấp phụ thay đổi.
- Thứ hai: sử dụng một loại dung dịch chất bị hấp phụ cú cựng nồng độ (c) ban đầu khụng đổi nhưng lượng chất hấp phụ được dựng khỏc nhau.
Trong luận ỏn nghiờn cứu hấp phụ theo cỏch thứ hai. Phương trỡnh hấp phụ đẳng nhiệt Freudlich xõy dựng trờn cơ sở biểu thức sau:
a = k.cn (2)
Trong đú: a - Lượng chất bị hấp phụ bởi chất hấp phụ, k - Hằng số Freudlich,
c - Nồng độ của chất bị hấp phụ ở trạng thỏi cõn bằng,
n - Bậc mũ của biến c luụn nhỏ hơn 1, đặc trưng định tớnh
cho bản chất lực tương tỏc của hệ.
Trong điều kiện tĩnh, a được xỏc định theo cụng thức sau:
Trong đú: co - Nồng độ dung dịch ở trạng thỏi ban đầu, c - Nồng độ dung dịch ở trạng thỏi cõn bằng, V- Thể tớch dung dịch,
m - Khối lượng chất hấp phụ.
Ở đõy, cỏc giỏ trị của a, c, c0 là kết quả thu được từ thực nghiệm và trờn cơ sở số liệu phõn tớch; cũn cỏc hệ số n và k của phương trỡnh cú thể dựng phương phỏp hồi quy tuyến tớnh hoặc phương phỏp đồ thị để xỏc định.
2.1.3.8. Phương phỏp phản ứng ống dũng
Thiết bị phản ứng ống dũng cú sử dụng lũ gia nhiệt. Trong ống phản ứng cú chứa chất phản ứng, vật liệu phản ứng; ống phản ứng luụn duy trỡ dũng khớ đi qua với tốc độ chậm đủ thời gian để chất phản ứng. Thiết bị được sử dụng để nghiờn cứu phản ứng phõn hủy nhiệt cỏc chất ở cỏc nhiệt độ khỏc nhau. Lũ gia nhiệt cho phản ứng cú thể tăng nhiệt độ lờn tới 1000oC.
m V c c a 0 (3)