1.4.1.Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRAY)
- Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể của chất rắn do tính tuần hoàn của cấu trúc tinh thể tạo nên các cực đại và cực tiểu nhiễu xạ. Kỹ thuật nhiễu xạ tia X(thường viết gọn là nhiễu xạ tia X) được sử dụng để phân tích cấu trúc chất rắn, vật liệu... Xét về bản chất vật lý, nhiễu xạ tia X cũng gần giống với nhiễu xạ điện tử, sự khác nhau trong tính chất phổ nhiễu xạ là do sự khác nhau về tương tác giữa tia X với nguyên tử và sự tương tác giữa điện tử và nguyên tử.
- Nguyên lý của nhiễu xạ tia X
Hình 1.5: Hiện tượng các tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể chất rắn C/q
Xét một chùm tia X có bước sóng λ chiếu tới một tinh thể chất rắn dưới góc tới θ.
Do tinh thể có tính chất tuần hoàn, các mặt tinh thể sẽ cách nhau những khoảng đều đặn d, đóng vai trò giống như các cách tử nhiễu xạ và tạo ra hiện tượng nhiễu xạ của các tia X. Nếu ta quan sát các chùm tia tán xạ theo phương phản xạ (bằng góc tới) thì hiệu quang trình giữa các tia tán xạ trên các mặt là:
Như vậy, để có cực đại nhiễu xạ thì góc tới phải thỏa mãn điều kiện:
Ở đây, n là số nguyên nhận các giá trị 1, 2,...
Đây là định luật Vulf-Bragg mô tả hiện tượng nhiễu xạ tia X trên các mặt tinh thể.
Cường độ nhiễu xạ:
Cường độ chùm tia nhiễu xạ được cho bởi công thức:
Với ψg là hàm sóng của chùm nhiễu xạ, còn Fg là thừa số cấu trúc (hay còn gọi là xác suất phản xạ tia X), được cho bởi:
ở đây, g véctơ tán xạ của chùm nhiễu xạ, ri là vị trí của nguyên tử thứ trong ô đơn vị, còn fi là khả năng tán xạ của nguyên tử. Tổng được lấy trên toàn ô đơn vị.
1.4.2.Phương pháp điện cực chọn lọc ion
Nguyên tắc: Khi điện cực chọn lọc ion florua tiếp xúc với dung dịch nước có chứa ion florua, sự chênh lệch điện thế giữa điện cực đo và điện cực so sánh tăng lên. Giá trị của sự chênh lệch về điện thế này tỷ lệ với logarit của hoạt động ion florua theo phương trình Nernst.
Nhiệt độ và nồng độ của ion có thể ảnh hưởng đến sự chênh lệch điện thế. Do đó, các thông số phải giữ nguyên trong suốt quá trình hiệu chuẩn và đo và phải giữ cố định trong suốt quá trình phân tích.
Hoạt độ của ion florua cũng phụ thuộc vào độ pH. Độ pH giữa 5 và 7 là thích hợp nhất cho phép đo. Các dung dịch đệm đặc biệt được sử dụng để ổn định độ pH và hệ số hoạt tính.
Các điện cực chọn lọc ion florua hoạt động trong khoảng 0,2 mg/l và 2 000 mg/l, và cho thấy mối quan hệ tuyến tính giữa điện thế và logarit của nồng độ của florua [13].
1.4.3. Phương pháp SPADNS
Nguyên tắc: là phương pháp so màu dựa trên phản ứng giữa florua và phức màu đỏ tía của Zirconi và thuốc thử SPADNS. Florua phản ứng với phức màu đỏ tía, tách ra một phần tạo thành phức không màu (ZrF62-) và một phần màu.Vì lượng Florua tăng, nên màu sẽ nhạt dần.
Tốc độ phản ứng giữa florua và ion Zirconium bị ảnh hưởng lớn bởi tính axit của hỗn hợp phản ứng. Nếu axit của thuốc thử tăng, phản ứng có thể xảy ra tức thời.
Tuy nhiên dưới điều kiện như vậy, ảnh hưởng của các ion khác với phương pháp alizarin thông thường. Sự chọn lựa màu cho phương pháp phân tích Florua nhanh bị chi phối lớn bởi những ion này.
Giới hạn xác định của phương pháp này hàm lượng F- từ 0,1 tới 1,5mg/l [13].
1.4.4. Phương pháp complexone
Nguyên tắc: Mẫu được chưng cất tự động và phần cất cho phản ứng với thuốc thử lanthanum xanh flo alizarin để tạo thành phức màu xanh và so màu ở bước sóng 620nm.
Độ nhiễu: Quá trình chưng cất đã loại bỏ các tạp chất nên phương pháp này không bị nhiễu.
Ứng dụng: Phương pháp này có thể áp dụng cho nước uống, nước muối cũng như nước thải trong công nghiệp và sinh hoạt. Giới hạn xác định của phương pháp:
hàm lượng F- từ 0,1 đến 2mg/l [13].
Chương 2: THỰC NGHIỆM