1. 9 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ PHÂN TÍCH
3.6.XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG SẮT TRONG MẪU NHÂN TẠO BẰNG
PHƢƠNG PHÁP - TRẮC QUANG.
Chuẩn bị dung dịch nghiên cứu:
CFe3= 4,0.10 - 5M; CPAN-2 =6,0.10 - 5 M ; CCHClCOOH
2 =1000.CFe3 ; pH=3,90 Tiến hành tạo phức trong các điều kiện tối ƣu, đo mật độ quang của phức so với thuốc thử PAN-2. Lặp lại thí nghiệm 5 lần, kết quả đƣợc trình bày trong bảng 3.22:
Bảng 3.22: Kết quả xác định hàm lƣợng sắt trong mẫu nhân tạo bằng phƣơng pháp trắc quang ( l=1,001cm, =0,1, pH=3,90, max =762nm)
STT Hàm lƣợng thực của sắt Ai Hàm lƣợng sắt xác định đƣợc 1 4,0.10 - 5M 0,674 4,04.10 – 5M 2 4,0.10 - 5M 0,673 3,98. 10 – 5M 3 4,0.10 - 5M 0,675 4,05. 10 - 5M 4 4,0.10 - 5M 0,674 4,04. 10 - 5M 5 4,0.10 - 5M 0,672 3,97. 10 - 5M
Để đánh giá độ chính xác của phƣơng pháp chúng tôi sử dụng hàm phân bố student để so sánh giá trị trung bình của hàm lƣợng sắt xác định đƣợc với giá trị thực của nó, ta có bảng các giá trị đặc trƣng của tập số liệu thực nghiệm:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Giá trị trung bình(X) Phƣơng sai (S2
) Độ lệch chuẩn (SX) t(0,95; 4) 4,012.10 - 5M 12,75. 10 - 14 1,597. 10 - 7 2,78 Ta có: ttn = X S a X = 7 5 10 . 597 , 1 10 ). 000 , 4 012 , 4 ( =0,751
Ta thấy ttn < t 0,95; 4 X a là do nguyên nhân ngẫu nhiên với p = 0,95. Sai số tƣơng đối q% = .100
X S . t 100 . X X k ; p = 1,11% < 5%
Vì vậy có thể áp dụng kết quả nghiên cứu để xác định hàm lƣợng sắt trong mẫu thật.
3.7. XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG Fe(III) TRONG CÁC MẪU NƢỚC THẢI Ở KHU NHÀ MÁY GANG THÉP THÁI NGUYÊN VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ Ô NHIỄM BỞI Fe(III) TRONG CÁC MẪU NƢỚC THẢI NÀY
3.7.1. Lấy mẫu
* Đối tƣợng lấy mẫu:
Đối tƣợng để xác định hàm lƣợng ion sắt là các mẫu nƣớc thải tại khu công nghiệp nhà máy Gang thép Thành Phố Thái Nguyên. Ngày lấy mẫu : 17/12/2012
Mẫu số 1: (Ký hiệu là M1): Nƣớc ao đối diện (CTCP) Gang thép Thái Nguyên pH mẫu: 6,85 .
Mẫu số 2: (Ký hiệu là M2): Nƣớc rãnh đối diện phòng quản lí chất lƣợng sản phẩm và đo lƣờng CTCP Gang thép Thái Nguyên; pH mẫu: 6,90.
Mẫu số 3: (Ký hiệu là M3): Suối nƣớc thải tổ 30 phƣờng Cam Giá Thành Phố Thái Nguyên; pH mẫu: 6,79.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Mẫu số 4: (Ký hiệu là M4): Nƣớc thải ở cống số 1 nhà máy Gang thép Thái Nguyên; pH mẫu: 7,16.
Mẫu số 5: (Ký hiệu là M5): Nƣớc ao cá Trần Thị Giang Tổ 30 Phƣờng Cam Giá ; pH mẫu: 7,14.
3.7.2. Xử lý mẫu
- Thiết bị lấy mẫu: Các bình chứa mẫu không có sự tác động giữa nƣớc và vật liệu làm bình, tốt nhất là bình tối màu tránh ánh sáng và có thể dẫn đến phản ứng hóa học không mong muốn.
- Địa điểm lấy mẫu: Cần lấy mẫu ở cửa ra nơi lấy nƣớc để sử dụng hoặc cửa vào của nguồn nƣớc chính. Địa điểm lấy mẫu phải đánh dấu rõ ràng.
Nƣớc bề mặt (ao, hồ…): lấy mẫu cách bờ ít nhất 5 m sâu trên 50 cm. Nƣớc thải lấy trực tiếp từ cửa cống thải.
- Xử lý mẫu: Cho một lƣợng axit HNO3 đặc vào bình, chú ý bình phải đầy nƣớc để tránh bị oxi hóa bởi không khí. Trƣớc khi cho axit cần xác định sơ bộ pH của mẫu nƣớc.
Quy trình xử lý mẫu: Lấy 500ml mẫu lọc loại bỏ cặn đục lơ lửng, cô cạn thành 250ml, trong quá trình cô cạn cần cho thêm axit HNO3 để tránh sự tạo thành kết tủa của các ion kim loại. Đo pH của dung dịch
3.7.3. Phƣơng pháp phân tích
Để xác định hàm lƣợng vết các ion kim loại nặng thông thƣờng ngƣời ta dùng các phƣơng pháp nhƣ: phƣơng pháp đƣờng chuẩn, phƣơng pháp thêm tiêu chuẩn. Trong đó phƣơng pháp đƣờng chuẩn có nhiều ƣu điểm trong phân tích hàng loạt mẫu nhƣng không loại trừ đƣợc các yếu tố phông nền. Phƣơng pháp thêm tiêu chuẩn không thuận lợi cho phân tích hàng loạt mẫu nhƣng lại loại trừ các yếu tố phông nền. Trong trƣờng hợp xác định hàm lƣợng ion sắt chúng tôi nhận thấy sự ảnh hƣởng của các ion lạ tới độ hấp thụ của phức Fe3+ -PAN-2 là tƣơng đối nhỏ. Vì vậy chúng tôi sử dụng phƣơng pháp thêm nhiều mẫu chuẩn để xác định hàm lƣợng ion sắt. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Trƣớc khi phân tích cô cạn 500 ml mẫu nƣớc 2 lần xuống còn 250 ml. Với phƣơng pháp thêm tiêu chuẩn, chúng tôi chuẩn bị một dãy thí nghiệm trong bình định mức 10,0ml.
- Dung dịch so sánh: 1ml mẫu phân tích, CPAN-2 = 5.10-5M; pH=3,90; µ=0,1. - Dung dịch đo: 1ml mẫu phân tích, CPAN-2 = 5.10-5M; CFe
3+
=0,5.10-5M đến CFe
3+
=1,5.10-5M; pH=3,90; µ=0,1.
Đo độ hấp thụ và dựa vào hàm hồi quy A=f(CFe3+), ngoại suy tính ra nồng độ của sắt trong mẫu. Đồ thị của phƣơng pháp thêm tiêu chuẩn đƣợc xây dựng nhƣ sau:
Hình 3.16: Đồ thị của phƣơng pháp thêm tiêu chuẩn
Các hàm hồi quy dạng A = a.CX + b. Tại A =0, CX =|b/a|.
3.7.5. Xác định hàm lƣợng Fe3+ bằng phƣơng pháp thêm nhiều mẫu chuẩn trong phân tích trắc quang
Bảng 3.24: Giá trị độ hấp thụ quang của các dung dịch
(có thêm Fe3+ chuẩn)
Cx
A
Nồng độ thêm ∆Ci ∆C1 ∆C2 ∆C3 ∆C4 ∆C5 ∆C6 X
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn STT CFe 3+ .105M chuẩn ∆A1 Mẫu 1 ∆A2 Mẫu 2 ∆A3 Mẫu 3 ∆A4 Mẫu 4 ∆A5 Mẫu 5 1 0,5 0,829 1,027 1,128 1,275 0,761 2 1,0 1,059 1,250 1,356 1,509 0,983 3 1,2 1,142 1,343 1,452 1,602 1,094 4 1,5 1,274 1,470 1,564 1,732 1,219
Dựa vào kết quả trên ta có các đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ thêm chuẩn của các mẫu và phƣơng trình đƣờng thêm chuẩn nhƣ sau: y = 0,4447x + 0,609 R2 = 0,9996 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 Series1 Linear (Series1)
Hình 3.17: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của mẫu M1 (1,00 ml) có thêm chất chuẩn (với các lƣợng khác nhau) so với mẫu phân tích vào nồng độ tiêu
chuẩn ∆Ai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn y = 0,4445x + 0,8057 R2 = 0,9998 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 Series1 Linear (Series1)
Hình 3.18: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của mẫu M2 (1,00 ml) có thêm chất chuẩn (với các lƣợng khác nhau) so với mẫu phân tích vào nồng độ tiêu
chuẩn y = 0,4404x + 0,9126 R2 = 0,9977 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 Series1 Linear (Series1)
Hình 3.19: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của mẫu M3 (1,00 ml) có thêm chất chuẩn (với các lƣợng khác nhau) so với mẫu phân tích vào nồng độ tiêu
chuẩn ∆Ai CFe3+.105M CFe 3+ .105M ∆Ai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn y = 0,4585x + 1,0481 R2 = 0,9996 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 Series1 Linear (Series1)
Hình 3.20: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của mẫu M4 (1,00 ml) có thêm chất chuẩn (với các lƣợng khác nhau) so với mẫu phân tích vào nồng độ tiêu
chuẩn y = 0,4622x + 0,529 R2 = 0,9984 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 Series1 Linear (Series1)
Hình 3.21: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang của mẫu M5 (1,00 ml) có thêm chất chuẩn (với các lƣợng khác nhau) so với mẫu phân tích vào nồng độ tiêu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
chuẩn
Dựa vào kết quả trên ta có phƣơng trình sự phụ thuộc mật độ quang của dung dịch đo vào nồng độ Fe3+ chuẩn cho thêm vào dung dịch.
Từ đó ta tính đƣợc hàm lƣợng Fe3+ theo công thức: ∆Ai CFe 3+ .105M ∆Ai CFe3+.105M
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
CFe 3+
= b/a.
Vì nồng độ này trong 10ml do hút 1ml mẫu đã cô cạn 2 lần để pha chế, nên ta có: CFe3+ thực .5 500 250 . 10 . a b a b (M)
Bảng 3.25: Phƣơng trình sự phụ thuộc độ hấp thụ quang dung dịch
đo vào nồng độ Fe3+
chuẩn cho thêm vào dung dịch và kết quả tính
đƣợc hàm lƣợng Fe3+
trong các mẫu
Mẫu Phƣơng trình thêm
chuẩn CFe 3+ (M) CFe3+ thực (M) CFe3+(mg/l) 1 Y=0,4447x + 0,609 1,369.10-5 6,847.10-5 3,834 2 Y=0,4445x + 0,806 1,813.10-5 9,066.10-5 5,077 3 Y=0,4404x + 0,913 2,073.10-5 10,365.10-5 5,804 4 Y=0,4585x + 1,048 2,286.10-5 11,430.10-5 6,401 5 Y=0,4622x + 0,529 1,145.10-5 5,725.10-5 3,206
So sánh với kết quả kiểm tra nồng độ của sắt theo phƣơng pháp HTNT thì sai số của phép đo trắc quang so với phép đo HTNT là:
Bảng 3.26: Sai số của phép đo quang so với phép đo - HTNT
Mẫu PP trắc quang (mg/l) PP HTNT (mg/l) Sai số (%)
1 3,834 3,883 2,34
2 5,077 5,192 2,16
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
4 6,401 6,404 1,08
5 3,206 3,219 1,30
Sai số này có thể chấp nhận đƣợc. Vì thế có thể ứng dụng phƣơng pháp trắc quang để xác định hàm lƣợng sắt trong một số mẫu nƣớc
Hàm lƣợng sắt cho phép theo (TCVN 5945: 1995) trong nƣớc công nghiệp có các khoảng là 1 mg/l đến 5 mg/l và 5mg/l đến 10mg/l. Từ đó ta có bảng so sánh kết quả phân tích với tiêu chuẩn.
Bảng 3.27: So sánh kết quả phân tích so với tiêu chuẩn
Mẫu M1 M2 M3 M4 M5
Mức độ ô nhiễm theo tiêu chuẩn X X X X X Số lần vƣợt chỉ tiêu cho phép 2,834 0,077 0,804 1,401 2,206
Ghi chú: (X): nƣớc đã bị ô nhiễm (O): nƣớc chƣa bị ô nhiễm
Nhận xét:
- Theo phƣơng pháp thêm chuẩn chúng tôi đã xác định đƣợc hàm lƣợng của sắt trong một số mẫu phân tích. Kết quả cho thấy các mẫu M1, M5 nƣớc thải công nghiệp có giá trị thông số và nồng độ sắt nhỏ hơn giá trị quy định ở cột B ( nhỏ hơn 5mg/l ) đƣợc đổ vào các vực nƣớc dùng cho giao thông thủy, tƣới tiêu, bơi lội, nuôi thủy sản. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Kết quả cho thấy các mẫu M2, M3, M4 nƣớc thải công nghiệp giá trị các thông số và nồng độ sắt lớn hơn 5mg/l nhƣng nhỏ hơn 10mg/l đổ vào nơi quy định
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
KẾT LUẬN
Căn cứ vào nhiệm vụ của đề tài, dựa trên các kết quả nghiên cứu chúng tôi rút ra các kết luận sau:
1. Lần đầu tiên đã khảo sát đƣợc hiệu ứng tạo phức đơn ligan PAN-2 - Fe3+ và phức đa ligan PAN-2 - Fe3+ - CHCl2COO - .
2. Đã nghiên cứu khả năng tạo phức PAN-2 - Fe3+ - CHCl2COO - trong dung môi nƣớc - axeton
3. Đã xác định đƣợc các điều kiện tối ƣu của sự tạo phức đa ligan PAN-2 - Fe3+ - CHCl2COO - :
Thời gian mật độ quang ổn định t = 80 phút, pHtu=3,90, tƣ =762nm
4. Đã xác định thành phần, cơ chế phản ứng và các tham số định lƣợng của phức trong hỗn hợp dung môi nƣớc – axeton
Bằng bốn phƣơng pháp độc lập: tỉ số mol, hệ đồng phân tử , Staric - Bacbanel và phƣơng pháp chuyển dịch cân bằng, chúng tôi đã xác định đƣợc thành phần phức đa ligan:
PAN-2: Fe3+ : CHCl2COO = 1: 1: 2.
Phức trong hệ PAN-2 - Fe(III) - CHCl2COO - là phức đơn nhân đa ligan.
Nghiên cứu cơ chế phản ứng đã xác định đƣợc các dạng cấu tử đi vào phức là:
- Dạng ion kim loại là Fe(OH)2+.
- Dạng thuốc thử PAN-2 là R - .
- Dạng của thuốc thử NaCHCl2COO là CHCl2COO - . Phản ứng tạo phức đa ligan.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Fe(OH)2+ + HR + 2CHCl2COO- (R)Fe(CHCl2COO)2 + H2O
5. Xác định các tham số định lƣợng của phức đa ligan PAN-2 -
Fe3+ - CHCl2COO theo phƣơng pháp Komar thu đƣợc kết quả: PAN-2 - Fe3+
- CHCl2COOH = (1,771 0,001).104
lgKcb = 10,45 0,30 và lg = 26,81 0,14 (p=0,95; k=4).
6. Đã xây dựng phƣơng trình đƣờng chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức:
Ai = (1,774 0,012).10 4 .CFe
3+
+(0,0075 0,002).
7. Xác định đƣợc hàm lƣợng sắt trong 5 mẫu nƣớc khu công nghiệp Gang thép Thái Nguyên
Từ kết quả phân tích ta thấy: Một số mẫu nƣớc vùng này đã bị ô nhiễm ion sắt so với tiêu chuẩn Việt Nam. Do đó phải thải ra đúng quy định
Với kết quả thu đƣợc trong luận văn này, hi vọng góp phần làm phong phú thêm các phƣơng pháp phân tích vết kim loại sắt trong các đối tƣợng phân tích khác nhau.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng việt
1. N.X. Acmetop (1978), Hóa học vô cơ - Phần 2, NXB. ĐH&THCN. 2. I.V. Amakasev, V.M. Zamitkina (1980), Hợp chất trong dấu móc
vuông, NXB KHKT, Hà Nội.
3. A.K.Bapko, A.T.Philipenco (1975), Phân tích trắc quang. Tập 1,2, NXB.GD - Hà Nội.
4. Nguyễn Trọng Biểu (1974), Chuẩn bị dung dịch cho phân tích hoá học, NXB KH& KT, Hà Nội
5. Nguyễn Trọng Biểu, Từ Văn Mặc (2002), Thuốc thử hữu cơ, NXB KHKT.
6. N.L. Bloc (1974), Hóa học phân tích, NXB Giáo dục.
7. Tào Duy Cần (1996), Tra cứu tổng hợp thuốc và biệt dược nước ngoài , NXB KH KT, Hà Nội.
8. Nguyễn Tinh Dung (2002), Hóa học phân tích - Phần II:Các phản ứng ion trong dung dịch nước, NXB Giáo dục.
9. Nguyễn Tinh Dung (1981), Hóa học phân tích - Phần I:Lý thuyết cơ sở (cân bằng ion), NXB Giáo dục.
10. Trần Thị Đà, Nguyễn Thế Ngôn (2001), Hóa học vô cơ - Tập 2, Sách CĐSP. NXB Giáo dục.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
11. H.Flaschka, G. Sxhwarzenbach (1979), Chuẩn độ phức chất, NXB ĐHQG Hà Nội.
12. Trần Từ Hiếu (2002), Hoá học phân tích, NXB ĐHQG Hà Nội.
14. Doerffel K (1983), Thống kê trong hóa học phân tích, Trần Bính và Nguyễn Văn Ngạc dịch, NXB ĐH và THCN, Hà Nội.
17. Hồ Viết Quý (1999), Phức chất trong hoá học. NXB KH&KT.
18. Hồ Viết Quý (1992), “Nghiên cứu cơ chế tạo phức của ion kim loại đa hóa trị và thuốc thử hữu cơ đa phối vị”. Thông báo khoa học Trƣờng ĐHSP, Hà Nội.
19. Hồ Viết Quý(1974), Xử lí số liệu thực nghiệm bằng phương pháp toán học thống kê . NXB ĐHSP Quy Nhơn.
20. Hồ Viết Quý (1994), Phức chất phương pháp nghiên cứu và ứng dụng trong hoá học hiện đại, NXB ĐHSP Quy Nhơn.
21. Hồ Viết Quý (1999), Các phương pháp phân tích quang học trong hoá học, NXB ĐH Quốc gia Hà Nội.
22. Hồ Viết Quý (1991), Nguyễn Tinh Dung, Các phương pháp phân tích lý hóa, NXB ĐHSP,Hà Nội
23. Lê Thị Thanh Thảo(2002), “Nghiên cứu sự tạo phức đơn và đa ligan của Fe(III) với 4-(2-pyridilazo)-Rezocxin (PAR) và KSCN bằng phương pháp trắc quang và chiết - trắc quang”. Luận văn thạc sĩ khoa học hóa học.
24. Nguyễn Thị Thoa(2003), Nghiên cứu sự tạo phức đa ligan trong hệ 4- (2-pyridilazo)-Rezocxin (PAR)-Zr(IV)-HX (HX: axit axetic và các dẫn xuất
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
clo của nó) bằng phương pháp chiết - trắc quang. Luận văn thạc sĩ khoa học hóa học.
Tài liệu tiếng Anh
25. Zhu Z.C., Wang Y.C., Huang J.H – (1996), "A sentive spectro photo metric methol for determination of trace Fesmuth based on the Fesmuth, nitroso R salt / crystal violet reaction". Fenxi Huaxue, 24(11), pp.1269-1272.
26. En, Jianrong, Teo, Khay Chuan (2002), Determination of cadmium, copper, lead anh zinc in water samples by flame automic absortion spectrometry after cloud point extraction, Analytica Chimica Acta, 450(1-2), 215-222, Chem.Abs, Vol 136, 188936.
27. EPA; Revision 1 (1992), Chapter one quanlity control.P 27. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
28. Fernander M.L, Molina D.A, Pascual M.I, Capitan L.F (1965), “Solid- Phase Spectrophotometric determination of trace amounts of vanadium at sub – mg/ml level with 4-(2-pyridylazo) – resorsinol”, Talanta, Vol.42, pp.1057-