CHƢƠNG 2 THỰC NGHIỆM
2.1.4.2.Dung dịch H2SO4 5N
Cho vào bình định mức 500ml 68ml axit H2SO4 đặc 98% rồi định mức đến vạch. Ta được dung dịch H2SO4 5N.
2.1.4.3. Dung dịch axit ascobic 1%
Hòa tan 1g tinh thể axit ascobic vào 99ml nước cất.
2.1.4.4. Dung dịch potassium atimonyl tartrar 0.01M
Cân 1,3715g K(SbO)C4H4O6. 1/2H2O cho vào cốc thủy tinh khô, dùng đũa
thủy tinh khuấy đều cho tan hết. Chuyển dung dịch trên vào bình định mức 500ml và định mức bằng nước cất cho đến vạch.
2.1.4.5. Dung dịch amoni molipdat 4%
Hòa tan 8g amoni molipdat vào vào bình định mức 192ml nước cất.
2.1.4.6. Thuốc thử hỗn hợp
Thuốc thử hỗn hợp pha theo tỷ lệ thể tích phù hợp, được thể hiện trên bảng 2.
Bảng 2.1. Tỷ lệ thể tích để pha thuốc thử hỗn hợp
H2SO4 5N
Potassium atimonyl tartrar 0.01M amoni molipdat 4% axit ascobic 1% 10ml 1ml 3ml 6ml
2.1.4.7. Dung dịch SnCl2 bão hòa
Cho 100ml dung dịch HCl đặc vào cốc thủy tinh 250ml, thêm Sn hạt vào cốc, khuấy đều cho đến khi tan hết, tiếp tục cho Sn hạt vào cốc và khuấy cho đến khi thấy dung dịch không sủi bọt được nữa. Đun dung dịch trên bếp điện trong vòng 5 phút đồng thời khuấy đều cho đến khi khơng sủi bọt nữa thì dừng.
Cân chính xác 10g KNO3 tinh thể và hòa tan vào 90ml nước cất.
2.1.4.9. Dung dịch NaF 0.5M
Hòa tan 0.21g tinh thể NaF vào bình định mức 100ml. Định mức đến vạch bằng nước cất.
2.3. Những vấn đề cần nghiên cứu
- Nghiên cứu điều kiện vơ cơ hóa mẫu
- Chọn chất khử thích hợp - Khảo sát thể tích thuốc thử - Khảo sát độ bền màu - Xây dựng đường chuẩn - Xác định hiệu suất thu hồi
- Đánh giá sai số thống kê của phương pháp - Đề xuất quy trình phân tích
- Phân tích một số mẫu đất trồng rau và trồng cây ăn quả trên địa bàn thành phố Đà Nẵng.
2.4. Thực nghiệm nghiên cứu điều kiện vơ cơ hóa mẫu [3, 5, 6, 8, 11, 12, 13] 2.4.1. Phƣơng pháp vơ cơ hóa mẫu
Sau khi tham khảo một số tài liệu [6, 8], chúng tơi nhận thấy phương pháp vơ cơ hóa mẫu khơ – ướt kết hợp có nhiều ưu điểm, nó tận dụng những ưu điểm của phương pháp vơ cơ hóa khơ và khắc phục được những nhược điểm của phương pháp vơ cơ hóa ướt. Do đó trong đề tài này, chúng tơi chọn phương pháp vơ cơ hóa mẫu khơ – ướt kết hợp để phân hủy mẫu đất.
2.4.2. Dung mơi vơ cơ hóa mẫu
Qua tham khảo tài liệu [5, 6] thì hỗn hợp dung mơi sử dụng để vơ cơ hóa mẫu đất là HNO3 đặc, HClO4 đặc và H2O2 đặc. Tuy nhiên, theo [6], để vơ cơ hóa hồn tồn, chúng tơi dùng thêm H2SO4 đặc.
Lấy 2 bình định mức 50ml cho vào mỗi bình chính xác 4ml dung dịch chuẩn KH2PO4 0,1 mg P2O5/ml và 7ml dung dịch NaF 0,5M.
Bình thứ nhất thêm vào chính xác 4ml thuốc thử hỗn hợp.
Bình thứ hai cho chính xác 0,1ml SnCl2 bão hịa và 0,5ml amonimolipdat 4%. Định mức đén 50ml bằng nước cất.
Lắc đều và để yên trong khoảng 20 phút. Đo mật độ quang ở bước sóng max = 715nm. So sánh và chọn ra chất khử thích hợp. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.4.4. Chọn thể tích thuốc thử
Lấy 2 bình định mức 50ml, cho vào mỗi bình chính xác 4ml dung dịch chuẩn KH2PO4 0,1 mg P2O5/ml và 7ml dung dịch NaF 0,5M.
Thể tích thuốc thử Amonimolipdat thay đổi lần lượt 0,2ml, 0,4ml, 0,6ml, 0,8ml, 1ml, 1,2ml rồi định mức đến vạch bằng nước cất.
Sau thời gian khoảng 20 phút sau khi chuẩn bị dung dịch, tiến hành đo mật độ quang của phức photphomolipdat ở bước sóng max .
2.4.5. Khảo sát độ bền màu của phức giữa photphomolipdat theo thời gian
Lấy chính xác 4ml dung dịch chuẩn KH2PO4 0,1 mg P2O5/ml cho vào bình định mức 50ml và 7ml NaF 0,5M.
Thêm chất khử và thuốc thử với lượng đã khảo sát được, định mức đến 50ml bằng nước cất.
Tiến hành đo mật độ quang tại bước sóng max theo thời gian: sau 5 phút, 10 phút, 15 phút,…, 45 phút.
2.5. Xây dựng đƣờng chuẩn
Pha một dãy dung dịch chuẩn KH2PO4 có nồng độ tăng dần, định mức bằng nước cất đến 50ml. Tiến hành xác định photpho ở các điều kiện tối ưu đã khảo sát ở trên. Đo mật độ quang của phức thu được tại bước sóng max = 715nm . Lập đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của photpho, xây dựng đường chuẩn.
Chuẩn bị 5 mẫu giả bằng cách: mẫu đất sau khi đã vơ cơ hố, lọc lấy phần cặn làm mẫu giả. Thêm vào dung dịch chuẩn KH2PO4 đã biết chính xác nồng độ, tiến hành vơ cơ hóa mẫu và phân tích như mẫu thật.
2.7. Đánh giá hiệu suất thu hồi
Để xác định hiệu suất thu hồi của phương pháp, ta tiến hành phân tích trên 5 mẫu giả với nồng độ photpho ban đầu đã biết chính xác 0,002 mgP2O5/ml. Các điều kiện phân tích đã khảo sát ở mục 2.4. 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. Đánh giá sai số thống kê của phƣơng pháp [7] Giá trị trung bình cộng
Giả sử ta tiến hành n phép đo độc lập X với các kết quả X1, X2, X3, ..., Xn. Giá trị trung bình cộng: n X X X X X 1 2 3 ... 4
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.
Phƣơng sai
Phương sai của phép đo phản ánh độ lặp lại của kết quả đo được đánh giá bằng công thức: S2 = 1 ) ( 2 n X Xi
Với: k là số bậc tự do. Nếu chỉ có một đại lượng cần đo X thì k = n - 1. Giá trị s = 2
S thường được gọi là độ lệch chuẩn của phép đo.
Độ lệch tiêu chuẩn tƣơng đối (% RSD) tức là hệ số biến động Cv: đặc
trưng cho độ lặp lại của các kết quả thí nghiệm và được xác định bằng cơng thức: Cv = 100%
X S
RSD hay Cv càng nhỏ độ lặp lại càng tốt.
Ta có thể dựa vào chuẩn student để tìm biên giới tin cậy: μ = x ± n S t. hoặc μ = x ± trong đó = ± n S t.
là biên giới tin cậy.
Giá trị thực μ nằm trong khoảng x - < μ <x + với xác suất tin cậy nào đó.
Sai số tƣơng đối Δ%: Δ% = 100
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
X
%
Để đánh giá sai số thống kê, ta tiến hành quy trình phân tích trên 2 mẫu giả với nồng độ photpho đã biết chính xác là 0,002 mgP2O5/ml và 0,004 mgP2O5/ml với các điều kiện tối ưu đã xác định. Mỗi mẫu làm 5 lần. Từ đó tính sai số thống kê của phương pháp.
2.9. Qui trình phân tích
Trên cơ sở khảo sát các điều kiện tối ưu xác định photpho bằng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS sử dụng amonimolipdat làm thuốc thử như ở mục 2.4, đồng thời qua tham khảo tài liệu [8, 10], chúng tôi tiến hành xây dựng quy trình phân tích photpho trong đất bằng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS. Sự có mặt của muối Silic trong đất làm đục dung dịch nên chúng tôi loại trừ bằng dung dịch gelatin 1%. Ảnh hưởng của Fe3+
được loại trừ bằng dung dịch NaF 0,5M. Áp dụng quy trình này chúng tơi tiến hành phân tích tổng hàm lượng photpho trong một số mẫu đất tại một số diện tích đất trồng rau và trồng cây ăn quả trên địa bàn thành phố Đà Nẵng.
2.10. Phân tích mẫu thực tế
2.10.1. Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu đất
Lấy mẫu theo phương pháp lấy mẫu riêng biệt. Áp dụng lấy mẫu theo đường chéo hoặc đường thẳng góc với địa hình vng gọn, lấy mẫu theo đường gấp khúc hoặc nhiều đường chéo với địa hình dài. Mỗi điểm lấy khoảng 200g đất bỏ dồn vào một túi lớn.
Các mẫu riêng biệt được giã nhỏ và trộn đều trên giấy hoặc nilon. Sau đó dàn mỏng rồi chia làm 4 phần theo đường chéo, lấy hai phần đối điện trộn lại được mẫu hỗn hợp.
Phơi mẫu: mẫu lấy từ ruộng về phải được hong khô kịp thời, giã nhỏ (cỡ 1- 1.5cm), nhặt sạch các xác thực vật, sỏi đá,…
Nghiền và rây mẫu: đất sau khi đã hong khô, giã nhỏ và nhặt hết xác thực vật và các chất lẫn khác. Dùng phương pháp ô chéo lấy 500g đem nghiền nhỏ, phần còn lại cho vào túi vải củ giữ đến khi phân tích xong. Giã phần đất đem nghiền trong cối sứ rồi rây qua rây 1mm, đựng trong lọ thủy tinh có nút nhám rộng miệng, hộp nhựa hoặc túi nilon.
2.10.2. Địa điểm lấy mẫu
Mẫu được lấy tập trung chủ yếu ở các quận huyện có diện tích đất nơng nghiệp trồng các loại rau và cây ăn quả lớn: quận Liên Chiểu, huyện Hòa Vang, quận Sơn Trà, quận Ngũ Hành Sơn.
- Quận Liên Chiểu: Lấy mẫu tại đường Nguyễn Khuyến, tổ 22, kiệt 4 đường Phạm Như Xương.
- Huyện Hòa Vang: Lấy mẫu tại tổ 1 và 2 thơn Phước Hưng xã Hịa Nhơn. - Quận Ngũ Hành Sơn: Lấy mẫu tại phường Khuê Mỹ và phường Hòa Hải. - Quận Sơn Trà: Lấy mẫu tại Đường Trần Nhân Tông, phường Mân Thái và tổ 8M phường Nại Hiên Đông.
2.10.3. Phân tích mẫu đất
Dựa vào điều kiện tối ưu đã khảo sát và vào quy trình đề xuất, chúng tơi tiến hành phân tích tổng hàm lượng photpho của một số diện tích đất trồng rau và trồng cây ăn quả trên địa bàn thành phố Đà Nẵng.
CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1. Kết quả khảo sát các điều kiện tối ƣu phƣơng pháp phân tích hàm lƣợng photpho tổng trong đất
3.1.1. Kết quả khảo sát dung mơi vơ cơ hóa mẫu
Qua tham khảo tài liệu [6, 8], chúng tôi sử dụng hỗn hợp dung môi để vô cơ mẫu bao gồm : H2SO4đ, HNO3đ, HClO4đ, H2O2 30%, KNO3 10%. Trong đó axit H2SO4 có vai trị đặc biệt quan trọng, do đó chúng tơi khảo sát thể tích H2SO4 có vai trị đặc biệt quan trọng, nó vừa là chất oxy hóa mạnh, vừa có khả năng bẽ gãy các liên kết phức tạp trong đất. Vì thế, chúng tơi khảo sát thể tích H2SO4đ để tìm lượng dung mơi tối ưu. Thể tích các chất cịn lại được trình bày trong bảng 3.1.
Bảng 3.1. Thể tích dung mơi vơ cơ hóa mẫu
HClO4 HNO3 H2O2 KNO3
0,5ml 2ml 1ml 2ml
Kết quả khảo sát được thể hiện ở bảng 3.2 và hình 3.1.
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát thể tích dung mơi vơ cơ hóa mẫu
Thể tích
H2SO4 (ml) 0,5 1 1,5 2 2,5 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mật độ
kết quả khảo sát thể tích H2SO4 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 ml D D
Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang D vào thể tích H2SO4
Kết quả của bảng 3.2 và hình 3.1 cho thấy với thể tích dung mơi H2SO4 là 1ml thì cho mật độ quang cao nhất. Do đó, chúng tơi chọn thể tích dung mơi H2SO4 đặc là 1ml. Vậy, hỗn hợp dung mơi dùng để vơ cơ hóa mẫu bao gồm 1ml H2SO4đ, 2ml HNO3đ, 0,5ml HClO4đ, 2ml H2O2 30%, 2ml KNO3 10%.
3.1.2. Kết quả khảo sát chất khử
Dung dịch khảo sát như mục 2.4.3, đo mật độ quang của dung dịch phức màu với 2 chất khử khác nhau ở bước sóng max = 715nm. Kết quả phân tích được thể hiện trong bảng 3.3 và hình 3.2.
Bảng 3.3. Kết quả khảo sát chất khử
Chất khử Axit ascobic SnCl2 bão hòa
Khảo sát chất khử 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1 2 D D Chú thích: 1- Chất khử là axit ascorbic 2- Chất khử là SnCl2 Hình 3.2. Đồ thị khảo sát chất khử
Từ bảng 3.3 và hình 3.2, chúng tơi thấy chất khử SnCl2 cho mật độ quang cao hơn, do đó chúng tơi dùng SnCl2 làm chất khử.
3.1.3. Kết quả khảo sát thể tích thuốc thử Amonimolipdat
Dung dịch khảo sát như mục 2.4.4. Đo mật độ quang ở bức sóng max = 715nm. Kết quả khảo sát được thể hiện trong bảng 3.4 và hình 3.3.
Bảng 3.4. Kết quả khảo sát thể tích thuốc thử amonimolipdat
Thể tích amonimolipdat
(ml)
0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
Khảo sát thể tích Amoni molipdat 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 V (ml) D D Hình 3.3. Đồ thị khảo sát thể tích thuốc thử
Từ kết quả trên, thể tích thuốc thử amonimolipdat tối ưu là 0,8ml.
3.1.4. Kết quả khảo sát khoảng thời gian bền màu của phức
Dung dịch khảo sát như trong mục 2.4.5, đo mật độ quang ở bước sóng
max = 715nm. Kết quả phân tích được thể hiện trong bảng 3.5 và hình 3.4.
Bảng 3.5. Kết quả khảo sát khoảng thời gian bền màu của phức
Thời gian
đo Đo ngay Sau 5 phút Sau 10 phút
Sau 15 phút Sau 20 phút Mật độ quang D 0,4832 0,5571 0,6033 0,6538 0,6543 Thời gian đo Sau 25 phút Sau 30 phút Sau 35 phút Sau 40 phút Sau 45 phút Mật độ quang D 0,6593 0,6603 0,6289 0,5637 0,4963
Khoảng thời gian bền màu của phức 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0 10 20 30 40 50 phút D D
Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn kết quả khảo sát thời gian bền màu của phức
Từ kết quả khảo sát ở bảng 3.5 và hình 3.4 cho thấy phức photphomolipdat có màu bền trong khoảng thời gian từ 15 đến 30 phút sau khi chuẩn bị dung dịch, do đó trong đề tài này, chúng tơi để dung dịch ổn định trong 20 phút sau khi chuẩn bị dung dịch rồi đem đo quang.
3.2. Kết quả xây dựng đƣờng chuẩn
Để xây dựng đường chuẩn, từ dung dịch chuẩn ban đầu, chúng tôi pha các dung dịch chuẩn P2O5 có nồng độ 0,000334mg/ml, 0,001mg/ml, 0,00167mg/ml, 0,00234mg/ml, 0,003mg/ml, 0,004mg/ml. Thực hiện quá trình phân tích photpho với các điều kiện tối ưu đã khảo sát ở mục 3.1, đo mật độ quang của phức thu được tại bước sóng max = 715nm. Lập đồ thị xây dựng đường chuẩn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Màu sắc của dung dịch chuẩn được thể hiện trong hình 3.5. Kết quả xây dựng đường chuẩn được thể hiện trong bảng 3.6 và hình 3.6.
Bảng 3.6. Kết quả xây dựng đường chuẩn Dung dịch P2O5 (mg/ml) 0,002 0,006 0,01 0,014 0,018 0,024 Mật độ quang D 0,0284 0,2695 0,5106 0,7517 0,9928 1,3545
Phương trình đường chuẩn y = 60.281x - 0.0922
R2 = 0.9966 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 mg P2O5/ml D D Linear (D)
Hình 3.6. Phương trình đường chuẩn của phép xác định photpho
Từ bảng 3.6 và hình 3.6 ta thấy, phương trình đường chuẩn xác định photpho có dạng D = 60,281C – 0,0922.
3.3. Kết quả đánh giá hiệu suất thu hồi của phƣơng pháp
Chuẩn bị 5 mẫu giả, mỗi mẫu là 50ml KH2PO4 0,002 mg P2O5/ml. Thực hiện quy trình phân hủy với hỗn hợp dung môi bao gồm: 1ml H2SO4đ, 2ml HNO3đ, 0,5ml HClO4đ, 2ml H2O2 30%, 2ml KNO3 10% và sử dụng các điều kiện tối ưu là chất khử SnCl2, thể tích thuốc thử amonimolipdat 4% là 0,8ml, thời gian để phức màu ổn định là 20 phút sau khi chuẩn bị dung dịch. Đo mật độ quang tại bước sóng max= 715nm. Kết quả được thể hiện ở bảng 3.7.
Bảng 3.7. Kết quả đánh giá hiệu suất thu hồi
Lần đo Nồng độ P2O5 ban đầu (mg/ml)
Nồng độ P2O5 đo được (mg/ml)
Hiệu suất thu hồi % 1 2.10-3 1,784.10-3 89,2 2 2.10-3 1,766.10-3 88,3 3 2.10-3 1,741.10-3 87,05 4 2.10-3 1,738.10-3 86,92 5 2.10-3 1,757.10-3 87,85 Htrung bình 87,86
Từ kết quả ở bảng 3.7 ta thấy, hiệu suất thu hồi của phương pháp là 87,86%, đáp ứng yêu cầu của phân tích lượng vết.
3.4. Kết quả đánh giá sai số thống kê của phƣơng pháp
Chuẩn bị 2 mẫu giả, mỗi mẫu là 50ml dung dịch KH2PO4 đã biết chính xác nồng độ là 0,002 mgP2O5/ml và 0,004 mgP2O5/ml, tiến hành quy trình phân tích