CHƢƠNG 1 : TỔNG Q UN
1.8. Sai số của phương pháp phân tích
1.8.1. Giá trị trung bình cộng
Giả sử tiến hành phép đo nào đó n lần ta thu được n giá trị thực nghiệm X1; X2; X3;…..;Xn. Khi đó giá trị trung bình của phép đo là:
n X X X X X 1 2 3 ..... n
Đây là giá trị gần với giá trị thực của đại lượng cần đo với xác suất cao nhất trong số các giá trị đo được.
1.8.2. Phƣơng sai
Phương sai của phép đo phản ánh độ phân tán của kết quả đo được đánh giá bằng: k X X S n i i 1 2 2 ) (
k: số bậc tự do. Nếu chỉ có một đại lượng cần đo X thì k = n-1. Giá trị
S= 2
S được gọi là độ lệch chuẩn của phép đo.
Độ lệch chuẩn của đại lượng trung bình cộng SXđược tính theo cơng thức sau:
S = ) 1 ( ) ( 1 2 2 n n X X n S n i i 1.8.3. Hệ số biến động
Giả sử tiến hành phân tích lặp lại n lần, ta được các giá trị kết quả x1; x2; xn. Từ các biểu thức tốn học được trình bày ở phía trên ta tính được X và S. Hệ số biến động v của phương pháp phân tích đặc trưng cho độ lặp lại hay độ phân tán của các kết quả thí nghiệm và được xác định bằng hệ thức:
v = 100%
X
S
Như vậy, chúng ta có thể tính hệ số biến động theo độ lệch chuẩn và ngược lại.
1.8.4. Biên giới tin cậy
Biên giới tin cậy là giá trị tuyệt đối của hiệu giữa giá trị trung bình cộng và giá trị thựcX của đại lượng phải đo: X . Trong thực tế, số lần thí nghiệm n thường nhỏ nên để tìm ta thường dùng chuẩn Student được tính theo cơng thức:
t = n S X S X X n tS X
Giá trị thực nằm trong khoảng
n tS X n tS
X với xác suất tin cậy nào đó.
CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 2.1. Hóa chất, dụng cụ và máy móc 2.1. Hóa chất, dụng cụ và máy móc
2.1.1. Hóa chất
Amonimolipdat: (NH4)6Mo7O24.4H2O. Kaliđihiđrogenphotphat: KH2PO4. SnCl2 tinh khiết loại phân tích. FeCl3.6H2O.
NaF tinh khiết phân tích. Nước cất. 2.1.2. Dụng cụ Bình định mức 1000ml, 500ml, 250ml, 100ml, 50ml. Cốc 100ml, 250ml, 500ml. Pipet 1ml, 2ml, 5ml, 10ml, 20ml, 25ml. Ống đong: 25ml, 50ml.
Phễu, đũa thủy tinh. Giấy lọc.
2.1.3. Máy móc
Máy đo quang V-530. Máy lấy mẫu U22.
2.2. Pha hóa chất
2.2.1. Dung dịch amonimolipdat
Hịa tan 10g (NH4)6Mo7O24.4H2O trong 400ml nước cất, thêm 7ml H2SO4 đậm đặc. Bảo quản trong chai thủy tinh màu sẫm, sau 48h
mới được sử dụng.
2.2.2. Dung dịch gốc photphat 0,1g/l
Cân chính xác 0,1432g KH2PO4.
Hịa tan vào cốc rồi chuyển vào bình định mức 1000ml. Định mức đến vạch thu được dung dịch gốc với nồng độ PO43-
là 0,1g/l. Dùng pipet lấy chính xác 50ml dung dịch chuẩn gốc PO43-
vào bình định mức 500ml sau khi đã tráng pipet 2 lần bằng dung dịch chuẩn gốc. Định mức đến vạch ta được dung dịch PO43-
có nồng độ là 0,01g/l.
2.2.3. Dung dịch SnCl2
Cân chính xác 1,95g SnCl2.2H2O hịa tan trong 18,4ml HCl đậm đặc rồi cho vào 50ml nước cất, trộn đều, bảo quản trong chai thủy tinh có nút nhám.
Mỗi lần làm hút 2,5ml dung dịch trên pha loãng bằng nước cất đến 10ml.
2.2.4. Dung dịch FeCl3 nồng độ 0,1g/l
Cân chính xác 0,1665g muối FeCl3.6H2O, hòa tan vào cốc sau đó cho vào bình định mức 1000ml. Thêm nước cất đến vạch được dung dịch FeCl3 nồng độ 0,1g/l.
2.2.5. Dung dịch NaF 0,1g/l
Cân chính xác 0,221g NaF, hịa tan vào cốc sau đó cho vào bình định mức 1000ml. Thêm nước cất đến vạch được dung dịch NaF nồng độ 0,1g/l (tính theo F-
).
2.3. Quy trình xây dựng đƣờng chuẩn xác định PO43-
Các dung dịch chuẩn làm việc PO43-
ở các nồng độ chính xác khác nhau được chuẩn bị từ dung dịch PO43-
0,1g/l và thêm các thuốc thử theo bảng 2.1.
Bảng 2.1. Bảng giá trị xây dựng đường chuẩn
trắng 1 2 3 4 5 6 Dung dịch PO43- 0,01mg/ml 1 3 5 7 9 12 0 Dung dịch amonimolipdat (ml) 0,5 Dung dịch SnCl2 (ml) 0,1 Nước cất Định mức thành 50ml Nồng độ PO43- (mg/l) 0,2 0,6 1 1,4 1,8 2,4 0 Để yên trong 20 phút.
Lắc đều, sau đó đem đo mật độ quang ở bước sóng max.
2.4. Quy trình phân tích PO43- bằng phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS
- Lấy chính xác 10ml mẫu nước vào bình định mức 50ml. - Thêm một lượng amonimolipdat.
- Thêm một lượng SnCl2. - Để yên một thời gian.
- Lắc đều, đo mật độ quang tại bước sóng max. - Dựa vào đường chuẩn để suy ra nồng độ mẫu.
Thực nghiệm cho thấy, với quy trình này kết quả đo bị ảnh hưởng nhiều bởi lượng thuốc thử amonimolipdat, lượng tác nhân khử SnCl2, thời gian ổn định phức màu và ảnh hưởng của ion Fe3+
. Từ đó, chúng tơi tiến hành khảo sát lượng thuốc thử amonimolipdat, thuốc thử SnCl2, thời gian ổn định phức màu và ảnh hưởng của ion Fe3+ trên mẫu giả với nồng độ PO43- là 0,5mg/l.
2.5. Các quy trình khảo sát điều kiện tối ƣu
2.5.1. Quy trình khảo sát thời gian ổn định phức màu
- Chuẩn bị 9 dung dịch chuẩn PO43-
ở cùng nồng độ 0,5mg/l. - Thêm 0,5ml thuốc thử amonimolipdat.
- Để phản ứng tạo phức màu giữa thuốc thử và ion phân tích xảy ra trong những thời gian khác nhau cho từng mẫu từ 5 đến 45 phút.
- Tiến hành đo mật độ quang tại bước sóng max= 690nm. - Từ đó chọn thời gian thích hợp để dung dịch ổn định màu.
2.5.2. Quy trình khảo sát lƣợng thuốc thử amonimolipdat
- Chuẩn bị 7 dung dịch chuẩn PO43-
ở cùng nồng độ 0,5mg/l.
- Thêm một lượng chính xác (biến thiên) dung dịch amonimolipdat. - Thêm 0,1ml dung dịch thiếc (II) clorua.
- Để 20 phút cho phản ứng tạo phức màu xảy ra hoàn toàn giữa thuốc thử và ion phân tích.
- Tiến hành đo mật độ quang tại bước sóng max= 690nm. - Từ đó xác định lượng amonimolipdat phù hợp cho phép đo.
2.5.3. Quy trình khảo sát lƣợng thuốc thử thiếc (II) clorua
- Chuẩn bị 7 dung dịch chuẩn PO43- ở cùng nồng độ 0,5mg/l. - Thêm 0,5ml dung dịch amonimolipdat.
- Thêm một lượng chính xác (biến thiên) dung dịch thiếc (II) clorua.
- Để 20 phút cho phản ứng tạo phức màu xảy ra hồn tồn giữa thuốc thử và ion phân tích.
- Tiến hành đo mật độ quang tại bước sóng max= 690nm. - Từ đó xác định lượng thiếc (II) clorua phù hợp cho phép đo.
2.5.4. Quy trình khảo sát ảnh hƣởng của Fe3+
đến quá trình xác định PO43-
- Chuẩn bị 7 dung dịch chuẩn PO43-
ở cùng nồng độ 1mg/l. - Bổ sung thêm một lượng Fe3+ chính xác (biến thiên). - Thêm 0,5ml dung dịch amonimolipdat.
- Thêm 0,1ml dung dịch thiếc (II) clorua.
- Để 20 phút cho phản ứng tạo phức màu xảy ra hồn tồn giữa thuốc thử và ion phân tích.
- Tiến hành đo mật độ quang tại bước sóng max= 690nm. - Từ đó khảo sát được ảnh hưởng của Fe3+
2.6. Các quy trình đánh giá sai số thống kê 2.6.1. Quy trình khảo sát độ lặp lại 2.6.1. Quy trình khảo sát độ lặp lại
Mỗi phương pháp phân tích có một giá trị độ lặp lại riêng, để biết độ lặp lại của phương pháp xác định PO43-
ta làm như sau:
- Chuẩn bị 8 dung dịch mẫu phân tích PO43- có nồng độ chính xác là 0.5mg/l. - Lần lượt thêm vào mỗi mẫu 0,5ml dung dịch amonimolipdat, 0,1ml dung dịch thiếc (II) clorua đã khảo sát theo quy trình 2.5.2 và 2.5.3.
- Sau đó để 20 phút cho phản ứng tạo phức màu xảy ra hoàn toàn giữa thuốc thử và ion phân tích.
- Tiến hành đo mật độ quang tại bước sóng max= 690nm. - Từ đó xác định được độ lặp lại của phương pháp.
2.6.2. Quy trình khảo sát độ chính xác
Tiến hành xác định nồng độ của 5 mẫu theo quy trình 2.3 và 2.4. Làm 5 lần như vậy đối với mỗi mẫu phân tích. Tính theo 1.8 để xác định độ chính xác của phương pháp.
2.7. Hiệu suất thu hồi của phƣơng pháp.
Để xác định hiệu suất thu hồi của phương pháp, ta tiến hành phân tích trên 5 mẫu giả với nồng độ photphat ban đầu đã biết chính xác. Các điều kiện phân tích theo quy trình 2.5. Đo mật độ quang tại bước sóng max, sau đó dựa vào phương
trình đường chuẩn xác định nồng độ của dung dịch, từ nồng độ ban đầu cho vào với nồng độ đo được ta đánh giá hiệu suất thu hồi của phương pháp.
2.8. Phƣơng pháp lấy mẫu 2.8.1. Thời gian lấy mẫu
Chúng tôi tiến hành lấy mẫu theo 2 đợt
Đợt 1: ngày 23/03/2012, trời nắng nóng, gió nhẹ.
Đợt 2: ngày 12/04/2012, trời râm mát, có mưa nhỏ, gió mạnh.
Thời gian lấy mẫu: Lấy buổi sáng lúc 8h30 khi các hoạt động của vi sinh vật đã ổn định.
2.8.2. Dụng cụ
Dụng cụ chứa mẫu: Chai nhựa PET dung tích 1 lít.
2.8.3. Cách lấy mẫu và bảo quản mẫu 2.8.3.1. Cách lấy mẫu 2.8.3.1. Cách lấy mẫu
Mẫu nước được lấy theo TCVN: Nhúng thiết bị lấy mẫu xuống mặt nước ở các vị trí khác nhau và độ sâu khác nhau sao cho nước nạp vào đầy thiết bị rồi kéo lên. Sau đó, chuyển vào bình chứa mẫu.
Số lượng mẫu: Ở mỗi hồ chọn 5 vị trí lấy mẫu đại diện cho chất lượng nước hồ.
2.8.3.2. Bảo quản mẫu
Thêm từ 2-4ml cloroform cho mỗi lít mẫu nước để bảo quản trước khi đưa về phịng thí nghiệm phân tích.
2.9. Sơ đồ mặt bằng lấy mẫu
Chú thích: : Điểm lấy mẫu. : Bè bèo ở lịng hồ.
Hình 2.1. Sơ đồ vị trí lấy mẫu
Trong đó, các mẫu M1 – M10 lấy ở độ sâu 30 – 40 cm.
5m 5m VĂN CAO HÀM NGHI Mmmama TÔ NGỌC VÂN M4 M3 M5 M2 M1 MẶT BẰNG VỊ TRÍ LẤY MẪU M7 M8 M6 M9 M10
y = 0.5591x - 0.0608 R2 = 0.9983 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Nồng độ C (mg/l) M ật đ ộ q u an g D Series1 Linear (Series1) 30 – 40 cm 30 – 40 cm 30 – 40 cm
Hình 2.2. Sơ đồ mặt cắt vị trí lấy mẫu CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả xây dựng đƣờng chuẩn
Các dung dịch chuẩn làm việc được chuẩn bị và đo mật độ quang theo quy trình 2.3 và 2.4.
Mật độ quang của các dung dịch chuẩn đo ở max= 690nm được liệt kê trong bảng 3.1 và hình 3.1 dưới đây.
Bảng 3.1. Giá trị mật độ quang của dãy dung dịch chuẩn
Dung dịch PO43- 0,01mg/ml (ml)
1 3 5 7 9 12
Nồng độ PO43- (mg/l) 0,2 0,6 1 1,4 1,8 2,4
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0 10 20 30 40 50 Thời gian (phút) M ật đ ộ q u an g D Series1
Hình 3.1. Đồ thị đường chuẩn xác định PO43-
3.2. Khảo sát thời gian ổn định phức màu
Để khảo sát thời gian ổn định phức màu thích hợp cho q trình, chúng tơi thực hiện theo quy trình 2.5.1.
Kết quả mật độ quang của các mẫu đo ở bước sóng max= 690nm được liệt kê trong bảng 3.2 và hình 3.2 dưới đây.
Bảng 3.2. Giá trị mật độ quang của dung dịch PO43-
ở các thời gian khác nhau
Thời gian (phút) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Mật độ quang D 0,1431 0,1754 0,1759 0,1755 0,1749 0,1769 0,1871 0,2141 0,2239
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Lƣợng thuốc thử (ml) M ật đ ộ q u an g D Series1
Hình 3.2. Giá trị mật độ quang của dung dịch PO43-
ở các thời gian khác nhau
Qua kết quả trên có thể thấy phức xanh molipden có thời gian ổn định màu từ 10 đến 30 phút. Do đó chúng tơi chọn thời gian tạo phức màu là 20 phút.
3.3. Kết quả khảo sát lƣợng thuốc thử amonimolipdat
Để khảo sát lượng thuốc thử amonimolipdat thích hợp cho q trình, chúng tơi thực hiện theo quy trình 2.5.2.
Kết quả mật độ quang của các mẫu đo ở bước sóng max= 690nm được liệt kê trong bảng 3.3 và hình 3.3 dưới đây.
Bảng 3.3. Giá trị mật độ quang của dung dịch PO43-
với lượng thuốc thử amonimolipdat khác nhau Dung dịch amonimolipdat (ml) 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Mật độ quang D 0,1121 0,125 0,1625 0,1756 0,1587 0,1523 0,1223
Hình 3.3. Giá trị mật độ quang của dung dịch PO43- với lượng thuốc thử amonimolipdat khác nhau
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 Lƣợng thuốc thử (ml) M ật đ ộ q uan g D S eries 1
Qua kết quả trên có thể thấy với lượng thuốc thử ít thì mật độ quang thu được là nhỏ, nguyên nhân là thiếu thuốc thử. Tuy nhiên, với lượng thuốc thử lớn hơn nhiều thì giá trị mật độ quang đo được cũng giảm, đồng thời màu dung dịch khơng ổn định. Do đó, lượng thuốc thử amonimolipdat phù hợp là 0,5ml.
3.4. Kết quả khảo sát lƣợng thuốc thử thiếc (II) clorua
Để khảo sát lượng thuốc thử thiếc (II) clorua thích hợp cho q trình, chúng tơi thực hiện theo quy trình 2.5.3. Kết quả mật độ quang của các mẫu đo ở bước sóng max= 690nm được liệt kê trong bảng 3.4 và hình 3.4 dưới đây:
Bảng 3.4. Giá trị mật độ quang của dung dịch PO43-
với lượng thuốc thử thiếc (II) clorua khác nhau
Dung dịch thiếc
(II) clorua (ml) 0,03 0,06 0,08 0,1 0,12 0,15 0,2
Mật độ quang D 0,1352 0,1423 0,1586 0,1753 0,1759 0,1762 0,1756
Mật độ quang của dung dịch thấp hơn nếu lấy lượng thiếc clorua ít hơn 0,1ml, nếu lấy nhiều mật độ quang tăng lên nhưng nhanh bị đục màu. Với lượng
Hình 3.4. Giá trị mật độ quang của dung dịch PO43- với lượng thuốc thử thiếc (II) clorua khác nhau
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1 2 3 4 5 6 Thứ tự mẫu M ật đ ộ q u an g D Mẫu đối chứng Mẫu đo được
thuốc thử 0,1ml SnCl2 thì màu của dung dịch mẫu không đổi, các giá trị đo được ổn định. Do đó, có thể thấy với lượng thuốc thử thiếc (II) clorua bằng 0,1ml là phù hợp.
3.5. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng Fe3+
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Fe3+
đối với việc xác định PO43+ được thể hiện qua bảng 3.5 và hình 3.5.
Bảng 3.5. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Fe3+
đối với việc xác định PO43-
Nồng độ PO43- (mg/l) Nồng độ Fe3+ (mg/l) Mật độ quang D 0,04 0 0,8967 0,04 0,005 0,8739 0,04 0,01 0,8647 0,04 0,02 0,8330 0,04 0,03 0,8230 0,04 0,04 0,7892
Qua kết quả khảo sát, chúng tôi thấy rằng Fe3+
ảnh hưởng mạnh đến kết quả q trình phân tích xác định PO43-. Do đó trong q trình phân tích phải loại trừ ảnh hưởng của nó.
3.6. Khảo sát loại trừ ảnh hƣởng của Fe3+
bằng cách tạo phức FeF63-
Để khảo sát loại trừ ảnh hưởng của Fe3+
chúng tôi đã chuẩn bị 10 dung dịch chuẩn PO43-
ở cùng nồng độ 0,5mg/l. Sau đó thêm vào các mẫu cùng một lượng chính xác dung dịch Fe3+
và dung dịch F- có nồng độ thay đổi rồi tiến hành đo mật độ quang theo quy trình 2.3 và 2.4.
Kết quả khảo sát loại trừ ảnh hưởng của Fe3+
đối với việc xác định PO43+ được thể hiện qua bảng 3.6 và hình 3.6.
Bảng 3.6. Giá trị mật độ quang của dung dịch PO43-
khi có mặt Fe3+ và được loại trừ bằng F- Mẫu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Nồng độ Fe3+ (mg/l) 0 4 4 4 4 4 4 4 4 4 Nồng độ F- (mg/l) 0 0 1 2 3 4 6 8 10 12