3.2.1. Xác định hàm lượng As(III) trong mẫu nước ngầm
*Quy trình lấy mẫu và bảo quản mẫu: Mẫu nƣớc đƣợc lấy vào chai nhựa, rồi thêm vào đó khoảng 5 ml dung dịch axit HCl 1/1, lắc đều rồi đậy nắp kín. Nếu có cặn phải đem lọc bỏ cặn. Sau đó đem đi phân tích ngay.
Các mẫu nƣớc ngầm N1 ÷ N8 đƣợc lấy ở các giếng khoan và giếng khơi thuộc Tỉnh Phú Thọ. Thông tin về các mẫu nƣớc này đƣợc ghi trong bảng 3.14:
Bảng3.14 : Thông tin về các mẫu nước ngầm
Stt Tên
mẫu Địa điểm lấy mẫu
Ngày lấy mẫu
Độ sâu giếng (m) 1 N1 Phạm Thị Duyên - Khu 2 - Đoan Hạ - Thanh Thủy 9/7/2011 30 2 N2 Phan Đình Tuấn – Khu 10 – Thạch Sơn – LâmThao 11/7/2011 10 3 N3 UBND – Khu 10 - Hiền Quan – Tam Nông 10/7/2011 12 4 N4 Trần Sỹ Hải - Khu 2 - Đoan Hạ - Thanh Thủy 9/7/2011 30 5 N5 Nguyễn Thị Sách - Khu 10 – Thạch Sơn – Lâm Thao 11/7/2011 10 6 N6 Hà Đức Liêm - Khu 3 - Điêu Lƣơng - Cẩm Khê 10/7/2011 7 7 N7 Lê Thị Hạt - Khu 3 - Đoan Hạ - Thanh Thủy 9/7/2011 36 8 N8 Nguyễn Xuân Hợp - Khu 4 - Đoan Hạ - Thanh Thủy 9/7/2011 10
Mẫu nƣớc ngầm số 1 (N1):
Chuẩn bị 10 bình định mức dung tích 25ml:
Bình 1: 2,00 ml dung dịch KIO3 2%; 2,00 ml dung dịch HCl 1M
Bình 2: 2,00 ml dung dịch KIO3 2%; 2,00 ml dung dịch HCl 1M; 1,5 ml dung dịch safranin 0,02%
Bình 3- 4: 5,00 ml mẫu nƣớc N1; 2,00 ml dung dịch KIO3 2%; 2,00 ml dung dịch HCl 1M; 1,5 ml dung dịch safranin 0,02%.
Bình 5- 6: 5,00 ml mẫu nƣớc N1; 0,50 ml dung dịch As(III) 10ppm; 2,00 ml dung dịch KIO3 2%; 2,00 ml dung dịch HCl 1M; 1,50 ml dung dịch safranin 0,02%.
Bình 7- 8: 5,00 ml mẫu nƣớc N1; 1,00 ml dung dịch As(III)10ppm; 2,00 ml dung dịch KIO3 2%; 2,00 dung dịch ml HCl 1M; 1,5 ml dung dịch safranin 0,02%.
Bình 9- 10: 5,00 ml mẫu nƣớc N1; 1,50 ml dung dịch As(III) 10ppm; 2,00 ml dung dịch KIO3 2%; 2,00 dung dịch ml HCl 1M; 1,5 ml dung dịch safranin 0,02%.
Định mức tất cả các bình bằng nƣớc cất đến vạch mức, sóc trộn đều dung dịch. Đem đo độ hấp thụ quang của dung dịch ở bƣớc sóng 519 nm, với dung dịch so sánh là dung dịch trong bình 1. Kết quả thu đƣợc nhƣ bảng 3.15:
Bảng 3.15: Xác định hàm lượng As trong mẫu nước ngầm số 1
V (ml) A nền A mẫu ∆A A
5,00 ml mẫu nƣớc N1 0,945 0,943 0,002
0.002 0,945 0,943 0,002
5,00 ml mẫu nƣớc N1, thêm 0,50 ml As(III) 10,00 ppm
0,945 0,934 0,011
0.012 0,945 0,932 0,013
5,00 ml mẫu nƣớc N1, thêm 1,00 ml As(III) 10,00 ppm
0,945 0,919 0,026
0.025 0,945 0,921 0,024
5,00 ml mẫu nƣớc N1, thêm 1,50 ml As(III) 10,00 ppm
0,945 0,908 0,037
0.037 0,945 0,908 0,037
Hình3.9 : Đường thêm chuẩn xác định As(III) trong mẫu nước ngầm số 1
Từ hình ta có nồng độ As(III) là: Cx = 22,03 (ppb)
Tƣơng ứng với hàm lƣợng A(III) trong mẫu nƣớc ngầm số 1 là:
5 25 10 03 , 22 3 = 0,11 μg/ml Mẫu nƣớc ngầm số 2 (N2):
Các bƣớc tiến hành thí nghiệm tƣơng tự với mẫu nƣớc ngầm số 1, ta có:
Bảng 3.16: Xác định hàm lượng As trong mẫu nước ngầm số 2
V (ml) A nền A mẫu ∆A A
5,00 ml mẫu nƣớc N2 0,945 0,9441 0,0009 0.0009 0,945 0,9441 0,0009
5,00 ml mẫu nƣớc N2, thêm 0,50 ml As(III) 10,00 ppm
0,945 0,933 0,012
0.011 0,945 0,935 0,010
5,00 ml mẫu nƣớc N2, thêm 1,00 ml As(III) 10,00 ppm
0,945 0,920 0,025
0.024 0,945 0,922 0,023
5,00 ml mẫu nƣớc N2, thêm 1,50 ml As(III) 10,00 ppm
0,945 0,9091 0,0359
0.0361 0,945 0,9087 0,0363
Hình3.10 : Đường thêm chuẩn xác định As(III) trong mẫu nước ngầm số 2
Từ hình ta có nồng độ As(III) là: Cx = 3,54 (ppb)
Tƣơng ứng với hàm lƣợng A(III) trong mẫu nƣớc ngầm số 2 là:
5 25 10 54 , 3 3 = 0,018 μg/ml Mẫu nƣớc ngầm số 3 (N3):
Các bƣớc tiến hành thí nghiệm tƣơng tự với mẫu nƣớc ngầm số 1, ta có:
Bảng 3.17: Xác định hàm lượng As trong mẫu nước ngầm số 3
V (ml) A nền A mẫu ∆A A
5,00 ml mẫu nƣớc N3 0,948 0,947 0,001 0.001 0,948 0,947 0,001
5,00 ml mẫu nƣớc N3, thêm 0,50 ml As(III) 10,00 ppm
0,948 0,937 0,011
0.012 0,948 0,935 0,013
5,00 ml mẫu nƣớc N3, thêm 1,00 ml As(III) 10,00 ppm
0,948 0,921 0,027
0.025 0,948 0,925 0,023
5,00 ml mẫu nƣớc N3, thêm 1,50 ml As(III) 10,00 ppm
0,948 0,909 0,039
0.038 0,948 0,911 0,037
Hình3.11 : Đường thêm chuẩn xác định As(III) trong mẫu nước ngầm số 3
Từ hình ta có nồng độ As(III) là:
Cx = 6,45 (ppb)
Tƣơng ứng với hàm lƣợng A(III) trong mẫu nƣớc ngầm số 3 là:
5 25 10 45 , 6 3 = 0,03 μg/ml Mẫu nƣớc ngầm số 4 (N4):
Các bƣớc tiến hành thí nghiệm tƣơng tự với mẫu nƣớc ngầm số 1, ta có:
Bảng 3.18: Xác định hàm lượng As trong mẫu nước ngầm số 4
V (ml) A nền A mẫu ∆A 5,00 ml mẫu nƣớc N4 0,946 0,945 0,001 5,00 ml mẫu nƣớc N4, thêm 1,25 ml As(III) 10,00 ppm 0,946 0,915 0,031 5,00 ml mẫu nƣớc N4, thêm 2,50 ml As(III) 10,00 ppm 0,946 0,885 0,061 5,00 ml mẫu nƣớc N4, thêm 3,75 ml As(III) 10,00 ppm 0,946 0,8515 0,0945
Hình3.12 : Đường thêm chuẩn xác định As(III) trong mẫu nước ngầm số 4
Từ hình ta có nồng độ As(III) là:
Cx = 4,83(ppb)
Tƣơng ứng với hàm lƣợng A(III) trong mẫu nƣớc ngầm số 4 là:
5 25 10 83 , 4 3 = 0,02 μg/ml Mẫu nƣớc ngầm số 5 (N5):
Các bƣớc tiến hành thí nghiệm tƣơng tự với mẫu nƣớc ngầm số 1, ta có:
Bảng 3.19: Xác định hàm lượng As trong mẫu nước ngầm số 5
V (ml) A nền A mẫu ∆A A
5,00 ml mẫu nƣớc N5 0,946 0,9451 0,0009
0.0008 0,946 0,9453 0,0007
5,00 ml mẫu nƣớc N5, thêm 0,50 ml As(III) 10,00 ppm
0,946 0,936 0,010
0.011 0,946 0,934 0,012
5,00 ml mẫu nƣớc N5, thêm 1,00 ml As(III) 10,00 ppm
0,946 0,925 0,021
0.023 0,946 0,921 0,025
5,00 ml mẫu nƣớc N5, thêm 1,50 ml As(III) 10,00 ppm
0,946 0,9103 0,0357
0.0355 0,946 0,9107 0,0353
Hình3.13 : Đường thêm chuẩn xác định As(III) trong mẫu nước ngầm số 5
Từ hình ta có nồng độ As(III) là:
Cx = 2,76(ppb)
Tƣơng ứng với hàm lƣợng As(III) trong mẫu nƣớc ngầm số 5 là:
5 25 10 76 , 2 3 = 0,01 μg/ml Mẫu nƣớc ngầm số 6 (N6): Chuẩn bị 10 bình định mức dung tích 25ml:
Bình 1: 2,00 ml dung dịch KIO3 2%; 2,00 ml dung dịch HCl 1M
Bình 2: 2,00 ml dung dịch KIO3 2%; 2,00 ml dung dịch HCl 1M; 1,50 ml dung dịch safranin 0,02%
Bình 3- 4: 5,00 ml mẫu nƣớc N6; 2,00 ml dung dịch KIO3 2%; 2,00 ml dung dịch HCl 1M; 1,50 ml dung dịch safranin 0,02%.
Bình 5- 6: 5,00 ml mẫu nƣớc N6; 0,50 ml dung dịch As(III) 1ppm; 2,00 ml dung dịch KIO3 2%; 2,00 ml dung dịch HCl 1M; 1,50 ml dung dịch safranin 0,02%.
Bình 7- 8: 5,00 ml mẫu nƣớc N6; 1,00 ml dung dịch As(III)1ppm; 2,00 ml dung dịch KIO3 2%; 2,00 dung dịch ml HCl 1M; 1,50 ml dung dịch safranin 0,02%.
Bình 9- 10: 5,00 ml mẫu nƣớc N6; 1,50 ml dung dịch As(III) 1ppm; 2,00 ml dung dịch KIO3 2%; 2,00 dung dịch ml HCl 1M; 1,50 ml dung dịch safranin 0,02%.
Định mức tất cả các bình bằng nƣớc cất đến vạch mức, sóc trộn đều dung dịch. Đem đo độ hấp thụ quang của dung dịch ở bƣớc sóng 519 nm, với dung dịch so sánh là dung dịch trong bình 1. Kết quả thu đƣợc nhƣ bảng 3.20:
Bảng3.20: Xác định hàm lượng As trong mẫu nước ngầm số 6
V (ml) A nền A mẫu ∆A A
5,00 ml mẫu nƣớc N6 0,945 0,944 0,001 0,001 0,945 0,944 0,001
5,00 ml mẫu nƣớc N6, thêm 0,50 ml As(III) 1,00 ppm
0,945 0,942 ,003
0.0025 0,945 0,943 0,002
5,00 ml mẫu nƣớc N6, thêm 1,00 ml As(III) 1,00 ppm
0,945 0,941 0,004
0.004 0,945 0,941 0,004
5,00 ml mẫu nƣớc N6, thêm 1,50 ml As(III) 1,00 ppm
0,945 0,939 0,006
0.0055 0,945 0,940 0,005
Hình3.14 : Đường thêm chuẩn xác định As(III) trong mẫu nước ngầm số 6
Từ hình ta có nồng độ As(III) là: Cx = 10(ppb)
Tƣơng ứng với hàm lƣợng As(III) trong mẫu nƣớc ngầm số 6 là:
5 25 10 10 3 = 0,05 μg/ml Mẫu nƣớc ngầm số 7 (N7):
Các bƣớc tiến hành thí nghiệm tƣơng tự với mẫu nƣớc ngầm số 6, ta có:
Bảng 3.21: Xác định hàm lượng As trong mẫu nước ngầm số 7
V (ml) A nền A mẫu ∆A A
5,00 ml mẫu nƣớc N7 0,946 0,945 0,001 0,001 0,946 0,945 0,001
5,00 ml mẫu nƣớc N7, thêm 0,50 ml As(III) 1,00 ppm
0,946 0,944 0,002
0.002 0,946 0,944 0,002
5,00 ml mẫu nƣớc N7, thêm 1,00 ml As(III) 1,00 ppm
0,946 0,943 0,003
0.003 0,946 0,943 0,003
5,00 ml mẫu nƣớc N7, thêm 1,50 ml As(III) 1,00 ppm
0,946 0,942 0,004
0.004 0,946 0,942 0,004
Hình3.15 : Đường thêm chuẩn xác định As(III) trong mẫu nước ngầm số 7
Từ hình ta có nồng độ As(III) là:
Cx = 20 (ppm)
Tƣơng ứng với hàm lƣợng As(III) trong mẫu nƣớc ngầm số 7 là:
5 25 10 20 3 = 0,10 μg/ml Mẫu nƣớc ngầm số 8 (N8): Chuẩn bị 10 bình định mức dung tích 25ml:
Bình 1: 2,00 ml dung dịch KIO3 2%; 2,00 ml dung dịch HCl 1M
Bình 2: 2,00 ml dung dịch KIO3 2%; 2,00 ml dung dịch HCl 1M; 1,50 ml dung dịch safranin 0,02%
Bình 3- 4: 5,00 ml mẫu nƣớc N8; 2,00 ml dung dịch KIO3 2%; 2,00 ml dung dịch HCl 1M; 1,50 ml dung dịch safranin 0,02%.
Bình 5- 6: 5,00 ml mẫu nƣớc N8; 1,25 ml dung dịch As(III) 1ppm; 2,00 ml dung dịch KIO3 2%; 2,00 ml dung dịch HCl 1M; 1,50 ml dung dịch safranin 0,02%.
Bình 7- 8: 5,00 ml mẫu nƣớc N8; 2,50 ml dung dịch As(III)1ppm; 2,00 ml dung dịch KIO3 2%; 2,00 dung dịch ml HCl 1M; 1,50 ml dung dịch safranin 0,02%.
Bình 9- 10: 5,00 ml mẫu nƣớc N8; 3,75 ml dung dịch As(III) 1ppm; 2,00 ml dung dịch KIO3 2%; 2,00 dung dịch ml HCl 1M; 1,5 0ml dung dịch safranin 0,02%.
Định mức tất cả các bình bằng nƣớc cất đến vạch mức, sóc trộn đều dung dịch. Đem đo độ hấp thụ quang của dung dịch ở bƣớc sóng 519 nm, với dung dịch so sánh là dung dịch trong bình 1. Kết quả thu đƣợc nhƣ bảng 3.22:
Bảng 3.22: Xác định hàm lượng As trong mẫu nước ngầm số 8
V (ml) A nền A mẫu ∆A A
5,00 ml mẫu nƣớc N8
0,946 0,945 0,001
0,001 0,946 0,945 0,001
5,00 ml mẫu nƣớc N8, thêm 1,25 ml As(III) 1,00 ppm
0,946 0,942 0,004
0.004 0,946 0,942 0,004
5,00 ml mẫu nƣớc N8, thêm 2,5 ml As(III) 1,00 ppm
0,946 0,937 0,009
0.008 0,946 0,938 0,008
5,00 ml mẫu nƣớc N8, thêm 3,75 ml As(III) 1,00 ppm
0,946 0,934 0,012
0.0115 0,946 0,935 0,011
Hình3.16 : Đường thêm chuẩn xác định As(III) trong mẫu nước ngầm số 8
Từ hình ta có nồng độ As(III) là:
C x = 11 (ppb)
Tƣơng ứng với hàm lƣợng As(III) trong mẫu nƣớc ngầm số 8 là:
5 25 10 11 3 = 0,055 μg/ml.
KẾT LUẬN
Với mục đích đặt ra cho luận văn là xác định hàm lƣợng Asen trong mẫu môi trƣờng (nƣớc ngầm) bằng phƣơng pháp trắc quang với thuốc thử Safranin, chúng tôi đã tham khảo các tài liệu và tiến hành khảo sát các thí nghiệm để lựa chọn các điều kiện thích hợp rồi tiến hành phân tích mẫu thực tế kết quả thu đƣợc nhƣ sau:
1. Đã khảo sát đƣợc các điều kiện tối ƣu của phản ứng chỉ thị để xác định As(III) dựa trên tác dụng xúc tác của nó với phản ứng giữa axit hydrochloric, Kali iodate và Safranin. Nồng độ cuối của các tác nhân phản ứng KIO3, Safranin, HCl lần lƣợt là 0,16 %; 1,2x10-3 %; 0,08M. Nồng độ As(III) đƣợc xác định dựa trên việc theo dõi biến thiên độ hấp thụ quang của Safranin theo phƣơng pháp tgα sau khi thêm các tác nhân phản ứng và xây dựng độ thị chuẩn giữa hiệu số độ hấp thụ quang (y) khi không có và khi có As(III) theo nồng độ As(III). Phƣơng trình hồi quy dạng y = (- 0,0076 ± 0,00497) + (0,06048 ± 0,00104) × CAs(III) . LOD và LOQ của phƣơng pháp lần lƣợt là 0,01 và 0,05 ppm. Khoảng tuyến tính khi xây dựng đƣờng chuẩn là 0,05 – 8 ppm.
2. Phép xác định As(III) bị ảnh hƣởng bởi sự có mặt của các ion cản khi nồng độ của chúng gấp As(III) nhƣ sau: 50 lần với ion Fe3+
; 100 lần với ion Cu2+; Ba2+ không bị ảnh hƣởng ở khoảng nồng độ khảo sát; 10 lần với ion Zn2+; 7 lần với ion NO3- ; 5 lần với ion SO42-và 150 lần với ion Ca2+
. Tuy nhiên, trong mẫu nƣớc ngầm thì hàm lƣợng những ion trên hầu nhƣ không bị ảnh hƣởng. Phƣơng pháp có độ chính xác cao, độ lặp lại của phƣơng pháp CV = 3,11% và 2,47% ứng với nồng độ As(III) thêm vào mẫu nƣớc ngầm số 2 là 4,0ppm và 6,0ppm.
3. Phƣơng pháp nghiên cứu đã đƣợc ứng dụng để phân tích mẫu thực tế xác định đƣợc hàm lƣợng As(III) trong một số mẫu nƣớc ngầm và thu đƣợc hàm lƣợng As(III) trong mẫu phân tích cụ thể là 0,11g/ml (với mẫu nƣớc ngầm số 1); 0,018 g/ml (với mẫu nƣớc ngầm số 2); 0,03 g/ml (với mẫu nƣớc ngầm số 3); 0,02g/ml (với mẫu nƣớc ngầm số 4); 0,01 g/ml (với mẫu nƣớc ngầm số 5); 0,05 g/ml (với mẫu nƣớc ngầm số 6); 0,1 g/ml (với mẫu nƣớc ngầm số 7); 0,055 g/ml (với mẫu nƣớc ngầm số 8).
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TIẾNG VIỆT
1. Đỗ Văn Ái, Mai Trọng Nhuận (2000), Nguyễn Khắc Vinh, Một số đặc điểm phân bố Asen trong tự nhiên và vấn đề ô nhiễm Asen trong môi trường ở Việt Nam.
2. Nguyễn Trọng Biểu, Từ Văn Mặc (1978), Thuốc thử hữu cơ, NXB KH và KT, Hà Nội. 3. Hoàng Ngọc Cang (1963), Hóa vô cơ, nhà xuất bản GD Hà Nội (78).
4. Hoàng Ngọc Cang (2001), Hoàng Nhâm, Hóa vô cơ (tập 2), Nhà xuất bản Giáo dục. 5. Trần Hồng Côn, Đặng Kim Loan (2005), Động học xúc tác, Nhà xuất bản Đại học Quốc
Gia Hà Nội.
6. Trần Tứ Hiếu, Nguyễn Văn Nội (2008), Giáo trình cơ sở hóa học môi trường, tr. 119 - 121.
7. Trần Tứ Hiếu, Lâm Ngọc Thụ (2000), Phân tích định tính, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Hà Nội.
8. Trần Tứ Hiếu, Hóa học môi trường,Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Hà Nội.
9. Phạm Ngọc Hồ, Đồng Kim Loan, Phan Anh Tuấn (2005), Một số kết quả nghiên cứu sự phân bố Asen trong môi trường không khí đô thị.
10. ILGLINK (1997), Hóa đại cương (tập 2), Lê Mậu Quyền dịch.
11. Phan Thị Quỳnh Lan (2008), Phương pháp phân tích asen trong nước ngầm bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật không ngọn lửa lò graphit (GF - AAS), Khóa luận tốt nghiệp.
12. Phạm Luận (1998), Cơ sở lý thuyết phương pháp phân tích phổ phát xạ và hấp thụ nguyên tử (tập I, II), Đại học Khoa học Tự nhiên.
13. Phạm Luận (1999), Cơ sở lý thuyết của phương pháp phân tích phổ khối lượng nguyên tử - phép đo phổ ICP – MS, Đại học tổng hợp Hà Nội.
14. Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Hà Nội, Hà Nội.
15. Nguyễn Văn Ly, Phạm Tuấn Nhật, Ngô Huy Du, Trần Tứ Hiếu (2006), “Xác định lƣợng vết As(III) bằng phƣơng pháp động học – trắc quang dựa trên ảnh hƣởng ức chế phản ứng giữa kalibromat – kalibromua trong môi trƣờng axit sunfuric”, Tạp chí phân tích hóa, lý và sinh học, 11(4), tr. 73- 77.
16. Tạ Thị Thảo, Chu Xuân Anh, Đỗ Quang Trung, Trần Văn Cƣờng (2005), “Đo quang xác định As sau khi hấp thụ Asin bằng hỗn hợp AgNO3-PVA-C2H5OH”, Tạp chí phân tích hóa, lí và sinh học Tập10(4), tr. 46-53.
17. Tạ Thị Thảo (2005), Bài giảng chuyên đề thống kê trong hóa phân tích, ĐHQG Hà Nội.
18. Phạm Hùng Việt (2008), Phát triển và tối ưu hóa các giải pháp loại bỏ ô nhiễm Asen trong thực phẩm và nước ăn cho các hộ nông dân vùng châu thổ sông Hồng, Việt Nam, Bộ Khoa Học và Công Nghệ.
TIẾNG ANH
19. Alloway, (1995) B.J. Alloway, "Heavy Metals in Soils", Blackie Academic & Professional, London.
20. Badal Kumar Mandal, Yasumitsu Ogra, Kazunori Anzai, and Kazuo T.Suzuki. (2004), “Speciation of arsenic in biological samples” Toxicology and Applied Pharmacology,