3.16.1 Phương pháp so màu Thiocianate
Nguyên tắc
Các muối hòa tan của sắt trong nước thường được xác định bằng phương pháp so màu Thiocianate. Phương pháp này dựa trên nguyên tắc trong môi trường acid, Fe2+ bị oxy hóa thành Fe3+ bằng một tác nhân oxy hóa thích hợp. Fe3+ mới tạo thành và Fe3+ có sẵn trong mẫu nước sẽ kết hợp với SCN- hình thành một phức chất có màu đỏ máu, cường độ đậm hay nhạt phụ thuộc vào hàm lượng ion Fe3+ có trong mẫu nước ban đầu.
10Fe2+ + 10H+ + K2S2O7 = 10Fe3+ + K2S2O8 + 5H2O K2S2O7 + 3SCN- = Fe(SCN)3 (Màu đỏ máu)
Thuốc thử
- Dung dịch Thiocianate ammonium hay potassium: Hòa tan 50g NH4SCN hay KSCN trong một ít nước cất sau đó pha loãng thành 100mL.
- Dung dịch Potassium persulfate: Hòa tan 1,7g K2S2O8 trong một ít nước cất sau đó pha loãng thành 100mL.
- HCl đặc d= 1,18
- Dung dịch Fe3+ tiêu chuẩn 0,2mg/mL: Cho 20mL H2SO4 đậm đặc vào 50mL nước cất, hòa tan 1,4g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O vào dung dịch này. Cho từng giọt KMnO4 0,1N vào cho đến khi dung dịch trở nên màu hồng nhạt thì dừng lại. Sau đó pha loãng thành 1.000mL.
- Dung dịch Fe3+ tiêu chuẩn 0,1mg/mL: Lấy 50mL dung dịch Fe3+ tiêu chuẩn 0,2mg/mL pha loãng thành 100mL.
Tiến hành
- Xác định sắt tổng số
Lấy 2 bình tam giác 100mL, cùng kích thước lần lượt mỗi bình các hóa chất sau:
Bảng 7. 8. Tiến trình để phân tích hàm lượng Fe tổng số trong nước Bình 1 Bình 2 1. 50mL mẫu nước 2. 1,5 mL HCl đặc lắc đều 3. 2,5mL K2S2O8, lắc đều 4. 1,5 mL KSCN, lắc đều dung dịch có màu đỏ máu. 1. 50mL nước cất. 2. 1,5 mL HCl đặc lắc đều. 3. 2,5mL K2S2O8, lắc đều.
4. 1,5 mL KSCN, lắc đều dung dịch không màu. Dùng dung dịch Fe3+ tiêu chuẩn 0,1mg/mL chuẩn độ từ từ cho đến khi dung dịch có màu đỏ máu giống bình 1 thì dừng lại ghi thể tích V1 dung dịch Fe3+ tiêu chuẩn đã sử dụng. Làm lại như trên một lần nữa để lấy giá trị V1 trung bình.
- Xác định Fe2+
Lấy 2 bình tam giác 100mL, cùng kích thước, lần lượt cho vào mỗi bình các hóa chất như sau:
Bảng 7.9. Tiến trình để phân tích hàm lượng Fe2+ trong nước
Bình 1 Bình 2 1. 50mL mẫu nước. 2. 1,5 mL HCl đặc lắc đều 3. 1,5 mL KSCN, lắc đều dung dịch có màu đỏ máu. 1. 50mL nước cất. 2. 1,5 mL HCl đặc lắc đều 3. 1,5 mL KSCN, lắc đều dung dịch không màu. Dùng dung dịch Fe3+ tiêu chuẩn 0,1mg/mL chuẩn độ từ từ cho đến khi dung dịch có màu đỏ máu giống bình 1 thì dừng lại, ghi thể tích V2 dung dịch Fe3+ tiêu chuẩn đã sử dụng. Làm lại như trên một lần nữa để lấy giá trị V2 trung bình.
Tính kết quả Fe tổng số (mg/L) = 1000 50 1 , 0 x V x Fe3+ (mg/L) = 1000 50 1 , 0 2 x V x Fe tổng số (mg/L) = 1000 50 ) ( 1 , 0 1 2 x V V x −
182
3.16.2 Phương pháp o-phenantroline
Nguyên tắc
Sắt bị khử thành dạng Fe2+ bằng cách đun sôi với acid và hydroxylamine và được xử lý với 1, 10 phenanthroline ở pH 3,2 - 3,3. 3 phân tử phenanthroline tạo hợp chất càng cua với mỗi một nguyên tử Fe2+ thành dạng phức chất có màu đỏ-cam. Sau đó được xác định bởi máy so màu quang phổ ở bước sóng 510nm.
Thuốc thử
- Dung dịch A - HCl đậm đặc
- Dung dịch B - Dung dịch Hydroxylamine 10%: hòa tan 10g NH2OH.HCl với nước cất thành 100mL.
- Dung dịch C - Dung dịch đệm pH = 5: hòa tan 250g CH3COONH4 trong 150mL nước cất sau đó thêm 700mL CH3COOH đậm đặc.
- Dung dịch D - Thuốc thử o-phenanthroline: hòa tan 0,1g o-phenanthroline trong 100mL nước cất đã làm nóng ở 800C.
Dung dịch chuẩn
- Dung dịch Fe2+ 200mg/l: hoà tan 1,4g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O với 20mL H2SO4 đậm đặc với 50mL nước cất. Dau đó thêm vài giọt KMnO4 0,1N dung dịch sẽ có màu hồng nhạt, pha loãng thành 1000mL.
- Dung dịch Fe2+ 100mg/l: đong 50mL dung dịch Fe2+ 200mg/l pha loãng thành 100mL
Thiết lập mẫu chuẩn
Chọn 6 bình tam giác có dung tích 100mL, cùng kích thước, không màu lần lượt cho vào các hóa chất sau:
Bảng 7.10. Các bước thiết lập mẫu chuẩn để phân tích Fe tổng số bằng phương pháp o-phenantroline.
STT Nồng độ mẫu chuẩn
(mg/l) Thể tích dung dịch Fe2+ 100mg/l (mL) Thể tích nước cất hay nước biển lọc có S%o = S%o với nước mẫu (mL) 1 0,0 0,0 100,0 2 0,4 0,4 99,6 3 0,8 0,8 99,2 4 1,2 1,2 98,8 5 1,6 1,6 98,4 6 2,0 2,0 98,0 Tiến hành
- Lần lượt đong 25mL của 06 mẫu chuẩn vào 06 bình tam giác
- Đong 25mL mẫu nước cần phân tích vào bình tam giác,
1mL dung dịch A 1mL dung dịch B
- Sau đó, đem đun trên bếp cho cạn còn khoảng 10-15mL, đem để nguội.
- Định mức lại với nước cất thành 25mL,
- Tiếp tục thêm vào 5mL dung dịch C và 0,5mL dung dịch D,
- Lắc đều,
- Đem so màu ở bước sóng 510nm
Chú ý, nếu màu dung dịch quá đậm ta nên làm lại bằng cách pha loãng, sau khi ghi kết quả từ máy ta xử lý là với hệ số pha loãng sẽ cho kết quả nồng độ của mẫu mà ta cần đo.