ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM THỊ LOAN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TÁCH, LÀM GIÀU VÀ XÁC ĐỊNH LƯỢNG VẾT MỘT SỐ ION KIM LOẠI CỦA CHẤT HẤP PHỤ ĐIỀU CHẾ TỪ VỎ TRẤU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM THỊ LOAN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TÁCH, LÀM GIÀU VÀ XÁC ĐỊNH LƯỢNG VẾT MỘT SỐ ION KIM LOẠI CỦA CHẤT HẤP PHỤ ĐIỀU CHẾ TỪ VỎ TRẤU Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số : 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN XUÂN TRUNG Hà Nội – 2014 LỜI CẢM ƠN Với tấm lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cám ơn chân thành tới PGS. TS Nguyễn Xuân Trung, người thầy trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo em trong suốt quá trình thực hiện luận văn thạc sỹ. Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo bộ môn Hóa Phân tích, cùng các thầy cô giáo khoa Hóa học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn này. Cũng nhân dịp này em xin gửi những tình cảm sâu sắc và lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè, người than đã luôn giúp đỡ, động viên em em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày 18 tháng 2 năm 2014 Phạm Thị Loan MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Chương 1: TỔNG QUAN 2 1.1. Sơ lược về đồng, chì, kẽm, cadimi. 2 1.1.1. Độc tính của đồng, chì, kẽm, cadimi. 2 1.1.2. Tiêu chuẩn Việt Nam về nước thải chứa ion đồng, chì, kẽm, cadimi. 3 1.2. Phương pháp phân tích công cụ xác định kim loại năng 4 1.2.1. Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV - VIS 4 1.2.2. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 5 1.3. Các phương pháp tách, làm giàu lượng vết các kim loại. 7 1.3.1. Phương pháp kết tủa, cộng kết 7 1.3.2. Phương pháp chiết lỏng - lỏng 8 1.3.3. Phương pháp chiết pha rắn (SPE) 8 1.4. Thuốc thử 1-(2-pyridylazo )-2- naphtol (PAN) 10 1.4.1. Cấu tạo, tính chất vật lí của PAN 10 1.4.2. Khả năng tạo phức của PAN 11 1.5. Vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu. 13 Chương 2: THỰC NGHIỆM 15 2.1. Nội dung nghiên cứu 15 2.2. Dụng cụ và hóa chất 15 2.2.1. Dụng cụ 15 2.2.2. Hóa chất 16 2.3. Chuẩn bị vật liệu hấp phụ 16 2.3.1. Chuẩn bị vỏ trấu 16 2.3.2. Điều chế vật liệu cacbon từ vỏ trấu 16 2.3.3. Biến tính vật liệu bằng PAN 17 2.4. Phương pháp nghiên cứu 17 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 18 3.1. Khảo sát các điều kiện đo phổ trên máy AAS-6800 18 3.1.1. Khảo sát chọn vạch đo phổ 18 3.1.2. Khảo sát cường độ đèn catot rỗng ( HCl) 18 3.1.3. Khảo sát độ rộng khe đo 19 3.1.4. Khảo sát chiều cao của đèn nguyên tử hóa mẫu. 20 3.1.5. Khảo sát tốc độ dẫn khí axetilen 21 3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo F-AAS 21 3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của loại axit 21 3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của chất cải biến nền 22 3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của các cation 23 3.2.3.1.Khảo sát ảnh hưởng của các cation kim loại kiềm 23 3.2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của các cation kim loại kiềm thổ 24 3.2.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của các cation kim loại hóa trị ba Al, Fe 25 3.2.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của các cation kim loại nặng 25 3.3. Đánh giá chung 27 3.3.1. Tổng hợp các điều kiện đo F-AAS 27 3.3.2. Khoảng tuyến tính của phép đo F-AAS 28 3.3.3. Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của các kim loại. 32 3.3.3.1. Dựng đường chuẩn, xác định LOD và LOQ của Đồng 33 3.3.3.2. Dựng đường chuẩn, xác định LOD và LOQ của Chì. 34 3.3.3.3. Dựng đường chuẩn, xác định LOD và LOQ của Kẽm. 35 3.3.3.4. Dựng đường chuẩn, xác định LOD và LOQ của Cadimi. 37 3.4. Biến tính PAN lên vật liệu cacbon điều chế từ vỏ trấu 38 3.4.1. Khảo sát pH tối ưu hấp phụ PAN vật liệu cacbon điều chế từ vỏ trấu 38 3.4.2. Đánh giá khả năng hấp phụ PAN lên vật liệu cacbon điều chế từ vỏ trấu 39 3.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tách và làm giàu ion kim loại theo phương pháp tĩnh. 40 3.5.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ ion kim loại (Cu 2+ ; Pb 2+ ; Cd 2+ ; Zn 2+ ). 40 3.5.2. Khảo sát khả năng hấp thu ion kim loại (Cu 2+ ; Pb 2+ ; Cd 2+ ; Zn 2+ ) của vật VL1 và VL2 44 3.6. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tách và làm giàu ion kim loại theo phương pháp động 45 3.6.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng tách và làm giàu 45 3.6.2. Khảo sát lượng vật liệu cho vào cột 47 3.6.3. Chuẩn bị cột chiết 48 3.6.4. Khảo sát tốc độ nạp mẫu 48 3.6.5. Khảo sát thể tích mẫu 49 3.6.6. Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại 50 3.6.7. Khảo sát loại chất rửa giải 54 3.6.8. Khảo sát nồng độ chất rửa giải 55 3.6.9. Khảo sát tốc độ rửa giải 56 3.6.10. Khảo sát thể tích rủa giải 57 3.7. Khảo sát ảnh hưởng của một số ion kim loại có trong mẫu đến độ thu hồi của các ion im loại Cu 2+ , Pb 2+ , Zn 2+ , Cd 2+ . 58 3.8. Đánh giá độ lặp lại của phương pháp 60 3.9. Độ thu hồi – hệ số làm giàu 61 3.10. Khảo sát khả năng tái sử dụng 62 3.11. Phân tích mẫu giả 63 3.12. Phân tích mẫu thật 64 KẾT LUẬN 66 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Quy định giá trị nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp 4 Bảng 3.1 Kết quả khảo sát chọn vạch phổ của các ion kim loại 18 Bảng 3.2 Kết quả khảo sát cường độ đèn 19 Bảng 3.3 Kết quả khảo sát khe đo 20 Bảng 3.4 Kết quả khảo sát chiều cao đèn nguyên tử hóa mẫu 20 Bảng 3.5 Kết quả khảo sát tốc độ dẫn khí 21 Bảng 3.6 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nền axit 22 Bảng 3.7 Kết quả khảo sát ảnh hưởng chất cải biến nền 23 Bảng 3.8 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của cation kim loại kiềm 24 Bảng 3.9. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của cation kim loại kiềm thổ 24 Bảng 3.10 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của cation kim loại hóa trị ba 25 Bảng 3.11 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của cation kim loại nặng đối với Cu 25 Bảng 3.12. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của cation kim loại nặng đồi với Cd 26 Bảng 3.13 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của cation kim loại nặng đối với Pb 26 Bảng 3.14 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của cation kim loại nặng đối với Zn 26 Bảng 3. 15 Tổng hợp khảo sát ảnh hưởng của các cation kim loại nặng 27 Bảng 3. 16. Tổng hợp các điều kiện đo phổ 27 Bảng 3.17: Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính của Cu 29 Bảng 3. 18 Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính của Zn 30 Bảng 3.19 Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính của Cd 31 Bảng 3. 20: Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính của Pb 32 Bảng 3.21. Kết quả khảo sát pH tối ưu hấp phụ PAN lên VL1 39 Bảng 3. 22. Kết quả khảo sát ảnh hưởng pH đến khả năng hấp phụ các ion kim loại theo phương pháp tĩnh 42 Bảng 3.23. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ của VL1 và VL2 44 Bảng 3. 24. Kết quả khảo sát ảnh hưởng pH đến khả năng tách, làm giàu theo phương pháp động 46 Bảng 3.25. Kết quả khảo sát lượng vật liệu cho vào cột 47 Bảng 3.26. Kết quả khảo sát ảnh hưởng tốc độ nạp mẫu 49 Bảng 3. 27. Kết quả khảo sát thể tích mẫu 50 Bảng 3. 28. Kết quả khảo sát dung lượng hấp phụ theo phương pháp động 51 Bảng 3.29. Tổng hợp kết quả dung lượng của các ion kim loại 53 Bảng 3. 30. Kết quả khảo sát loại chất rửa giải 54 Bảng 3. 31. Kết quả khảo sát nồng độ chất rửa giải 56 Bảng 3.32.Kết quả khảo sát tốc độ rửa giải 57 Bảng 3.33 Kết quả khảo sát thể tích rửa giải 58 Bảng 3. 34. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các kim loại có trong mẫu đến độ thu hồi 59 Bảng 3.35. Kết quả đánh giá độ lặp lại của phương pháp 60 Bảng 3.36. Kết quả độ thu hồi và hệ số làm giàu 61 Bảng 3. 37. Kết quả khảo sát khả năng tái sử dụng cột chiết 62 Bảng 3. 38. Thành phần nền mẫu giả 63 Bảng 3.39. Kết quả phân tích mẫu giả 63 Bảng 3.40. Kết quả phân tích mẫu thật 65 DANH MỤC HÌNH Hình 3.1 : Khoảng tuyến tính của Cu 29 Hình 3.2: Khoảng tuyến tính của Zn 30 Hình 3.3: Khoảng tuyến tính của Cd 31 Hình 3.4: Khoảng tuyến tính của Pb 32 Hình 3.5. Đường chuẩn của Cu 33 Hình 3.6. Đường chuẩn của Pb 34 Hình 3.7 : Đường chuẩn của Zn 35 Hình 3. 8 : Đường chuẩn của Cd 37 Hình 3.9. Lượng PAN hấp phụ lên VL1 39 Hình 3.10: Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ các ion kim loại của VL1 43 Hình 3.11: Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ các ion kim loại của VL2 43 Hình 3. 12: Khả năng hấp phụ kim loại của VL1 và VL2 45 Hình 3.13: Ảnh hưởng pH đền khả năng tách, làm giàu theo phương pháp động 46 Hình 3. 14: Lượng chất hấp phụ cho vào cột 48 Hình 3. 15: Ảnh hưởng tốc độ nạp mẫu 49 Hình 3. 16: Khảo sát loại chất rửa giải 55 Hình 3.17: Khảo sát nồng độ chất rửa giải 56 Hình 3.18: Khảo sát tốc độ rửa giải 57 Hình 3.19: Khảo sát thể tích rửa giải 58 Hình 3. 20: Độ thu hồi 61 [...]... chất rửa giải và thể tích rửa giải phù hợp - Đánh giá khả năng tách, làm giàu và xác định lượng vết ion kim loại bằng chất hấp phụ cacbon điều chế từ vỏ trấu - Nghiên cứu khả năng tái sử dụng của vật liệu - Ứng dụng tách, làm giàu lượng vết ion kim loại với mẫu giả - Ứng dụng phân tích mẫu thực tế 2.2 Dụng cụ và hóa chất 2.2.1 Dụng cụ - Hệ thống máy phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật ngọn lửa (F – AAS)... định các kim loại: Cu; Zn; Cd; Pb bằng phương pháp F-AAS - Chế tạo chất hấp phụ cacbon từ vỏ trấu - Biến tính vật liệu cacbon điều chế từ vỏ trấu bằng PAN - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng khả năng tách, làm giàu lượng vết ion kim loại: ảnh hưởng pH, ảnh hưởng nồng độ ban đầu ion kim loại, ảnh hưởng lượng chất hấp phụ, ảnh hưởng thời gian thiết lập cân bằng hấp phụ - Nghiên cứu tìm chất rửa giải và thể... quả phân tích tốt nhưng đòi hỏi trang thiết bị giá thành lớn và kỹ thuật phân tích cao Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đền tài: “ Nghiên cứu đánh giá khả năng tách, làm giàu và xác định lượng vết một số ion kim loại của chất hấp phụ điều chế từ vỏ trấu 1 Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Sơ lược về đồng, chì, kẽm, cadimi 1.1.1 Độc tính của đồng, chì, kẽm, cadimi Trong sản xuất công nghiệp Pb có... dụng vỏ trấu tự nhiên và vỏ trấu đã được biến đổi bằng kiềm để nghiên cứu khả năng loại bỏ Cd2+ trong nước Thực nghiệm thu được kết quả pH tối ưu để hấp phụ Cd2+ 6,5, dung lượng hấp phụ Cd2+ cực đại của vỏ trấu tự nhiên là 73,96 mg/g, của vỏ trấu biến đổi bằng kiềm là 125,94 mg/g Trong một nghiên cứu khác tác giả [28] đã sử dụng cacbon từ vỏ trấu để loại bỏ Cu2+ trong nước thải Kết quả cho thấy khả năng. .. kết quả cho thấy các chất hấp phụ từ vỏ trấu có chi phí thấp và có hiệu quả hấp phụ cao được sử dụng để loại bỏ các kim loại nặng với nồng độ khoảng 20-60 mg/l 13 Tác giả Dada và các cộng sự [23] đã sử dụng vỏ trấu đã được biến đồi hóa học bằng H3PO4 để loại bỏ chì trong nước bị ô nhiễm chì Vỏ trấu khô được sàng lọc và rửa sạch với nước để loại bỏ cặn bẩn và các tạp chất kim loại sau đó được sấy khô... nghiên cứu đánh giá khả năng tách kim loại nặng trong nước thải công nghiệp bằng cacbon điều chế từ vỏ trấu Kết quả nghiên cứu cho thấy cacbon hoạt tính điều chế từ vỏ trấu cho khả năng tách kim loại Cu, Pb, Zn, Cd trong nước thải công nghiệp Với hiệu suất thu hồi Pb, Cd, Cu, Zn lần lượt: 74,04%, 43,4%, 70,08%, 77,3% 1.4 Thuốc thử 1-(2-pyridylazo )-2- naphtol (PAN) 1.4.1 Cấu tạo, tính chất vật lí của. .. giàu lượng vết các kim loại Trong thực tế phân tích, hàm lượng các chất có trong mẫu đặc biệt là hàm lượng các ion kim loại nặng trong nước thường rất nhỏ, nằm dưới giới hạn phát hiện của các công cụ phân tích Vì vậy, trước khi xác định chúng thì cần thông qua quá trình tách và làm giàu Để tách, làm giàu kim loại nặng trong nước thường dùng một số phương pháp thông dụng như phương pháp kết tủa và cộng... cất và axit axetic Mẫu sau đó được sấy khô ở 50 oC cho đến khi khối lượng không đổi Vật liệu sử dụng để nghiên cứu khả năng hấp phụ thủy ngân Kết quả cho thấy khả năng hấp phụ thủy ngân của vỏ trấu biến đổi bằng NaOH tối đa 42 mg/l ở pH = 6,5 14 Chương 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Nội dung nghiên cứu Trong luận văn này chúng tôi tập trung nghiên cứu sâu các vấn đề sau: - Nghiên cứu tối ưu hóa điều kiên xác định. .. vỏ trấu nhồi vào cột chiết để loại bỏ hoàn toàn As (III) và As (V) theo các điều kiện sau: hàm lượng As ban đầu , 100 µg/l; lượng trấu 6 g, với kích thước hạt trung bình, 780 và 510 µm; tốc độ chảy 6,7 và 1,7 ml/phút và độ pH= 6.5 và 6.0, tương ứng Hiệu quả giải hấp với bằng KOH 1M của nước ngầm chảy qua cột là trong khoảng 71-96% Tác giả Hala Ahmed Hegazi [26] đã nghiên cứu chất hấp phụ từ vỏ trấu. .. không làm ảnh hưởng đến phép đo phổ của các ion kim loại 3.2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của các cation kim loại kiềm thổ Nhóm kim loại kiềm thổ được khảo sát trong dung dịch Cu2+ 4 ppm ; Cd2+ 4 ppm ; Zn2+ 2ppm và Pb2+ 4ppm trong nền HNO3 2% và NH4Ac 1% với sự có mặt của các cation kim loại kiềm thổ ở khoảng nồng độ : - Ca2+ với nồng độ từ 0 – 100 ppm - Mg2+ với nồng độ từ 0 – 100 ppm - Ba2+ với nồng độ từ . THỊ LOAN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TÁCH, LÀM GIÀU VÀ XÁC ĐỊNH LƯỢNG VẾT MỘT SỐ ION KIM LOẠI CỦA CHẤT HẤP PHỤ ĐIỀU CHẾ TỪ VỎ TRẤU Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số : 60440118 . TỰ NHIÊN PHẠM THỊ LOAN NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TÁCH, LÀM GIÀU VÀ XÁC ĐỊNH LƯỢNG VẾT MỘT SỐ ION KIM LOẠI CỦA CHẤT HẤP PHỤ ĐIỀU CHẾ TỪ VỎ TRẤU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA. giá thành lớn và kỹ thuật phân tích cao. Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đền tài: “ Nghiên cứu đánh giá khả năng tách, làm giàu và xác định lượng vết một số ion kim loại của chất