Dùng các điều kiện tối ưu đã khảo sát để tiến hành phân tích hàm lượng crôm trong một số mẫu nước theo qui trình đã xây dựng.
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1. Nghiên cứu tối ƣu hóa các điều kiện xác định Cr2O72- bằng phƣơng pháp trắc quang phân tử UV-VIS
3.1.1. Khảo sát bƣớc sóng tối ƣu
Qua khảo sát đối với mẫu giả bước sóng tối ưu quét được dưới dạng pic có λmax = 540nm.
3.1.2. Kết quả khảo sát sự ảnh hƣởng của pH đến quá trình xác định Cr2O72-
Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến quá trình xác định Cr2O7 2-
được trình bày trong bảng 3.1 và hình 3.1
Bảng 3.1. Sự thay đổi của mật độ quang D theo sự thay đổi của pHđược khảo sát trong điều kiện: dung dịch Cr2O72- 0,0004mg/ml, 1ml dung dịch diphenylcacbazit
0,5%, thời gian ổn định 5 phút.
pH 1 2 3 4 5 6 7 8
Mật độ quang D 0,2767 0,2329 0,2159 0,2093 0,2014 0,1953 0,1736 0,1482
Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ quang D theo sự thay đổi của pH
Từ kết quả thu được ở bảng 3.1 và hình 3.1 cho thấy phức tạo bởi Cr2O72- và thuốc thử điphenylcacbazit trong môi trường axit H2SO4 cho mật độ quang cao nhất tại pH=1.
3.1.3. Kết quả khảo sát độ bền màu của phức theo thời gian
Kết quả sự phụ thuộc của mật độ quang D theo thời gian được trình bày trong bảng 3.2 và hình 3.2.
Bảng 3.2. Sự thay đổi của mật độ quang D theo thời gian được khảo sát trong điều kiện: dung dịch Cr2O72- 0,0004mg/ml, 1ml dung dịch diphenylcacbazit 0,5%, trong môi trường pH=1.
Thời gian đo (phút) Đo ngay Sau 5' Sau 10' Sau 15' Sau 20' Mật độ quang D 0,1972 0,2364 0,1956 0,1889 0,1828
Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ quang của phức giữa Cr2O72- vàthuốc thử điphenylcacbazit theo thời gian
Từ kết quả thu được ở bảng 3.2 và hình 3.2 cho thấy phức tạo bởi Cr2O72- và thuốc thử điphenylcacbazit trong môi trường axit H2SO4 tốt nhất là đo sau khi tạo phức màu 5 phút để dung dịch màu ổn định.
3.1.4. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của Fe3+ đến quá trình xác định Cr2O7 2-
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Fe3+ đến quá trình xác định Cr2O72- được biểu diễn qua bảng 3.3 và hình 3.3
Bảng 3.3.Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Fe3+ đối với việc xác định Cr2O7 2-
trong điều kiện: dung dịch Cr2O72- 0,0002mg/ml, 1ml dung dịch diphenylcacbazit 0,5%,
trong môi trường pH=1, thay đổi thể tích Fe3+
0,00002mg/ml từ 0÷5ml. Nồng độ Cr2O72- (mg/ml) Nồng độFe3+ (mg/ml) Mật độ quang D 0,0002 0,00000 0,1224 0,0002 0,00002 0,1102 0,0002 0,00004 0,1071 0,0002 0,00006 0,1046 0,0002 0,00008 0,1025 0,0002 0,00010 0,1013
Hình 3.3.Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của Fe3+
đối với việc xác định Cr2O72-
Dựa vào bảng số liệu và đồ thị ta thấy sự có mặt của Fe3+ với nồng độ nhỏ ảnh hưởng không đáng kể đến việc xác định crôm, bởi vì nó tạo phức có màu rất nhạt. Đặc biệt với hàm lượng của Fe3+ chỉ ở dạng vi lượng nên có thể kết luận rằng Fe3+ không ảnh hưởng đến quá trình xác định Cr2O7
2-
3.1.5. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của PO4 3-
đến quá trình xác định Cr2O7 2-
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của PO43-đến quá trình xác định Cr2O72- được biểu diễn qua bảng 3.4 và hình 3.4
Bảng 3.4.Kết quả khảo sát ảnh hưởng của PO4 3-
đối với việc xác định Cr2O7 2-
trong điều kiện: dung dịch Cr2O72- 0,0002mg/ml, 1ml dung dịch diphenylcacbazit 0,5%, trong môi trường pH=1, thay đổi thể tích PO43- 0,00002mg/ml từ 0÷5ml.
Nồng độ Cr2O72- (mg/ml) Nồng độ PO43- (mg/ml) Mật độ quang D 0,0002 0,00000 0,1224 0,0002 0,00002 0,1229 0,0002 0,00004 0,1236 0,0002 0,00006 0,1248 0,0002 0,00008 0,1253 0,0002 0,00010 0,1264
Hình 3.4.Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của PO4
3- đối với việc xác định Cr2O72-
Dựa vào bảng số liệu và đồ thị ta thấy sự có mặt của PO4 3-
ảnh hưởng không đáng kể đến việc xác định crôm kể cả khi nồng độ của PO4
3-
lớn hơn nồng độ của Cr2O72-. Điều này được giải thích là do PO4
3-
không tạo phức với điphenylcacbazit. Do đó có thể kết luận rằng PO4
3-
không ảnh hưởng đến việc xác định Cr2O7 2-
3.1.6. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của Ni2+ đến quá trình xác định Cr2O7 2-
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Ni2+ đến quá trình xác định Cr2O72- được biễu diễn qua bảng 3.5 và hình 3.5:
Bảng 3.5:Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Ni2+ đối với việc xác định Cr2O7 2-
trong điều kiện: dung dịch Cr2O72- 0,0002mg/ml, 1ml dung dịch diphenylcacbazit 0,5%,
trong môi trường pH=1, thay đổi thể tích Ni2+
0,00002mg/ml từ 0÷5ml. Nồng độ Cr2O72- (mg/ml) Nồng độ Ni2+ (mg/ml) Mật độ quang D 0,0002 0,00000 0,1224 0,0002 0,00002 0,1235 0,0002 0,00004 0,1241 0,0002 0,00006 0,1246 0,0002 0,00008 0,1250 0,0002 0,00010 0,1252
Hình 3.5:Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của Ni2+
đối với việc xác định Cr2O72-
Trong mẫu nước thông thường chứa cùng lúc Cr2O7 2-
và Ni2+, đặc biệt là mẫu nước thải công nghiệp (nhất là công nghiệp mạ). Dựa vào bảng 3.5 và hình 3.5 ta thấy sự thay đổi mật độ quang là không đáng kể, do Ni2+ không tham gia tạo phức với thuốc thử điphenylcacbazit, nên có thể kết luận rằng: Ni2+ không ảnh hưởng đến quá trình xác định Cr2O72-.
3.1.7. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thể tích H2SO4
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thể tích H2SO4 được biểu diễn qua bảng 3.6 và hình 3.6.
Bảng 3.6:Kết quả khảo sát thể tích H2SO4 đối với việc xác định Cr2O72-
Nồng độ Cr2O72-(mg/ml) 0,0002 0,0002 0,0002 0,0002 0,0002 VH2SO4 (ml) 0 0,5 1 1,5 2 Mật độ quang D 0,005 0,1048 0,1229 0,1047 0,1052
Hình 3.6:Kết quả khảo sát thể tích H2SO4 đối với việc xác định Cr2O7 2-
Phản ứng thực hiện giữa Cr2O72- và thuốc thử đipheenylcacbazit trong môi trường axit H2SO4. Qua bảng số liệu và hình vẽ 3.6 trên ta nhận thấy thể tích H2SO4 1:1 tối ưu là 1ml.
3.2. Kết quả khảo sát giới hạn phát hiện của Cr2O72-
Thí nghiệm khảo sát giới hạn phát hiện Cr2O7 2-
được tiến hành với các dung dịch đo trong mỗi bình định mức 50 ml: dung dịch Cr2O72- 0,00004mg/ml lấy với nồng độ giảm dần, 1ml dung dịch axit sunfuric 1:1, 0,1 ml dung dịch H3PO4 85%, 1ml thuốc thử điphenylcacbazit, định mức bằng nước cất tới vạch.
Kết quả khảo sát cho thấy giới hạn nồng độ phát hiện Cr2O72- là 0,00004 mg/ml.
3.3. Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính
Thực hiện quá trình khảo sát như đối với giới hạn phát hiện của Cr2O72-, nồng độ Cr2O72- tăng dần từ 0,00004 đến 0,002 mg/ml.
Kết quả khảo sát sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Cr2O72- được thể hiện qua bảng 3.7 và hình 3.7.
Bảng 3.7.Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Cr2O7 2-
CCr2O72-(mg/ml) 0,00004 0,00008 0,00012 0,00016 0,0002 0,00024 0,00028 D 0,0349 0,0509 0,0849 0,1013 0,1263 0,1574 0,1744 CCr2O72-(mg/ml) 0,00032 0,0004 0,0006 0,0008 0,001 0,002
D 0,2034 0,2364 0,3273 0,4915 0,5782 0,5163
Hình 3.7. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Cr2O72-
Dựa vào đồ thị ta rút ra nhận xét: khoảng nồng độ thích hợp để tiến hành phép đo là từ 0,00004 đến 0,001 mg/ml.
3.4. Kết quả xây dựng đƣờng chuẩn
Dãy chuẩn gồm 5 bình định mức dung tích 50 ml, thêm vào mỗi bình lần lượt 1 ml; 2ml; 3ml; 4ml; 5ml dung dịch Cr2O7
2-
0,002 mg/50ml. Thực hiện tương tự như khảo sát khoảng tuyến tính.
Trong một bình định mức 50 ml khác chuẩn bị dung dịch trống tương tự như ở trên nhưng không có dung dịch Cr2O72-.
Tiến hành đo mật độ quang trên máy UV – VIS tại λmax = 540 nm. Kết quả xây dựng đường chuẩn thu được như bảng 3.8 và hình 3.8.
Bảng 3.8. Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Cr2O7 2-
trong khoảng tuyến tính
Nồng độ Cr2O72-(mg/ml) 0,00004 0,00008 0,00012 0,00016 0,0002
Mật độ quang D 0,0363 0,0527 0,0837 0,1034 0,1235
Hình 3.8. Đường chuẩn của phép xác định Cr2O72- bằng thuốc thử điphenylcacbazit
3.5. Kết quả khảo sát hiệu suất thu hồi của phƣơng pháp
Bảng 3.9. Kết quả khảo sát hiệu suất thu hồi của phương pháp
Mẫu Nồng độ Cr2O7 2- ban đầu (C.10-5 mg/ml) Nồng độ Cr2O72- đo được (C.10-5 mg/ml) Hiệu suất H (%) 1 4,00 3,54 88,50 2 4,00 3,45 86,25 3 4,00 3,58 89,50 4 4,00 3,53 88,25 5 4,00 3,44 86,00 Htrung bình 87,70
Như vậy, hiệu suất trung bình của phương pháp là 87,70 %, đáp ứng được yêu cầu của phương pháp phân tích lượng vết kim loại.
3.6. Kết quả đánh giá sai số thống kê của phƣơng pháp
Kết quả đánh giá sai số thống kê của phương pháp được thể hiện qua bảng 3.10 và bảng 3.11.
Bảng 3.10. Kết quả nồng độ đo được của dung dịchCr2O7 2- 0,00004 và 0,00008 (mg/ml) Mẫu 1 2 3 4 5 Nồng độ Cr2O72-đo được (C.10-5 mg/ml) Cr2O72- 0,00004 (mg/ml) 3,54 3,45 3,58 3,53 3,44 Cr2O72- 0,00008 (mg/ml) 7,08 7,02 7,06 7,03 6,98
Bảng 3.11. Kết quả đánh giá sai số thống kê của phép đo Các đại lượng đặc trưng Cr2O7
2-
0,00004 (mg/ml) Cr2O7 2-
0,00008 (mg/ml) Nồng độ trung bình đo được 3,508.10-5 7,040.10-5
Phương sai S2
3,670.10-13 3,400.10-13
Độ lệch chuẩn S 6,058.10-7 5,831.10-7
Hệ số biến động Cv (%) 1,727 0,828
Độ lệch chuẩn của đại lượng
trung bình cộng SX 2,709.10-7 2,608.10-7
Sai số tin cậy ε ± 7,532.10-7 ± 7,249.10-7
Như vậy khi nồng độ lớn thì có hệ số biến động và sai số nhỏ hơn so với nồng độ nhỏ. Kết quả đánh giá sai số thống kê cho thấy phương pháp có sai số nhỏ, chứng tỏ độ chính xác cao và hệ số biến động nhỏ, chứng tỏ độ lặp lại tốt. Do đó, ta có thể sử dụng phương pháp này để xác định hàm lượng Cr2O72- có trong mẫu phân tích.
3.7. Qui trình phân tích xác định hàm lƣợng Cr2O7 2-
trong một số mẫu nƣớc
Lấy 20ml mẫu nước cần phân tích cho vào bình định mức 50ml . Cũng lấy 20ml mẫu nước cần phân tích cho vào bình nón 250ml, thêm vài giọt phenolphtalein, nếu
dung dịch có màu hồng thì thêm từng giọt dung dịch H2SO4 1N tới khi mất màu hồng, ghi số thể tích H2SO4 đã dùng; nếu dung dịch không màu thì thêm từng giọt dung dịch NaOH 1N vào cho tới khi xuất hiện màu hồng, ghi số thể tích dung dịch NaOH đã dùng.
Thêm bằng ấy giọt H2SO4 1N (hayNaOH 1N) đã xác định được trong thí nghiệm phụ trên vào bình định mức 50ml có chứa mẫu để trung hòa. Sau đó thêm 1ml dung dịch axit H2SO4 1:1, 0,1ml dung dịch axit H3PO4 85%, 1ml dung dịch điphenylcacbazit, thêm nước tới vạch mức. Lắc đều. Sau 5 phút đem đo mật độ quang trên máy UV – VIS tại λmax = 540 nm. So sánh với mẫu trắng.
Quy trình phân tích hàm lượng Cr2O72- trong nước được thể hiện qua hình 3.9.
Hình 3.9. Sơ đồ quy trình phân tích hàm lượngCr2O7 2-
trong nước
Lấy chính xác 20ml mẫu nước cần phân tích
+ Thêm H2SO4 (hay NaOH) để trung hòa mẫu nước
Dung dịch phân tích
+ 1ml dd axit H2SO4 + 0,1ml H3PO4 85% + 1ml điphenylcacbazit
Định mức lên 50ml, lắc đều để yên 5 phút Dung dịch màu
3.8. Kết quả phân tích mẫu thực tế
Trên cơ sở quy trình phân tích đã xây dựng, chúng ta tiến hành phân tích trên một số mẫu thực tế:
Bảng 3.12. Kết quả phân tích hàm lượng Cr2O72- trong mẫu nước thực tế
Tên mẫu Địa điểm lấy mẫu Vị trí lấy mẫu Hàm lượng Cr2O72- (mg/ml) 1 Hồ Thạch Gián-Vĩnh Trung Cống đường
Đỗ Quang
1,21.10-4
2 Hồ Thạch Gián-Vĩnh Trung Cống đường Hàm Nghi
8,33.10-4
3 Hồ Thạch Gián-Vĩnh Trung Cống đường Văn Cao
1,75.10-4
4 (KCN Hòa Khánh) Nhà máy thép Thái Bình Dương
0,0000
5 Sông Phú Lộc Thượng nguồn 4,603.10-5
6 Sông Phú Lộc Trung lưu 6,575.10-5
7 Sông Phú Lộc Hạ lưu 7,997.10-5
Kết quả phân tích một số mẫu nước trên địa bàn thành phố Đà Nẵng cho thấy hàm lượng Cr2O7
2-
trong nước phụ thuộc vào vị trí lấy mẫu (hay vị trí cống xả thải). Nước hồ chủ yếu là nước thải sinh hoạt từ khu dân cư ven hồ Thạch Gián-Vĩnh Trung thải ra. Tùy theo loại chất thải mà hàm lượng Cr2O72- cao hay thấp, cống thải nằm phía đường Văn Cao có nồng độ Cr2O72- cao. Đối với nước sông Phú Lộc thì hàm lượng Cr2O72- tương đối thấp.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Đã khảo sát được các điều kiện xác định crôm (thuốc thử, môi trường, độ bền màu của phức, ảnh hưởng của các kim loại khác và đề xuất phương pháp loại trừ,...).
Lập dựng được phương pháp phân tích hàm lượng Cr2O7 2-
trong nước bằng phương pháp trắc quang phân tử UV - VIS.
Áp dụng quy trình đã xây dựng để xác định hàm lượng Cr2O72- trong một số nước thuộc địa bàn thành phố Đà Nẵng. Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng Cr2O72- cao hay thấp phụ thuộc vào vị trí lấy mẫu.
2. Kiến nghị
Phân tích hàm lượng của các kim loại khác, đặc biệt là các kim loại độc hại. Nghiên cứu phương pháp loại bỏ Cr2O72- trong nước.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Phạm Thị Hà, Bài giảng các phương pháp phân tích quang học, Đại học Sư phạm Đà Nẵng, năm 2008.
[2] Từ Vọng Nghi, Huỳnh Văn Trung, Trần Tứ Hiếu (1986), Phân tích nước, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
[3] Hoàng Minh Châu, Từ Văn Mặc, Từ Vọng Nghi, Cơ sở Hóa học phân tích, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, năm 2002.
[4] Nguyễn Trọng Biểu, Từ Văn Mặc, Thuốc thử hữu cơ, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, năm 2002.
[5] Đặng Ngọc Định (2006), luận văn thạc sĩ khoa học: Xác định lượng vết Cr(VI) và Cr(III) bằng kỹ thuật chiết pha rắn và phương pháp quang phổ, ĐHKHTN – ĐHQG Hà Nội.
[6] Nguyễn Bá Can (1962), Phòng bệnh hóa chất, NXB y học.
[7] Nguyễn Hữu Danh (2001), Tìm hiểu trái đất và loài người, NXB GD. [8] Phan Nguyên Hồng (2001), Hỏi đáp về môi trường sinh thái, NXB GD. [9] Phạm Luận (1987), Sổ tay pha chế dung dịch, NXB KHKT – Hà Nội. [10] Hoàng Nhâm (2000), Hóa học vô cơ, NXB GD.
[11] Tạ Thị Thảo (2005), Bài giảng chuyên đề thống kê trong hóa phân tích, ĐH KHTN – ĐH Quốc gia Hà Nội.
[12] Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 5945-2005, TCVN 5994:1995, TCVN 5999:1995, TCVN 7939:2008.