Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu một số đặc trưng hóa học như độ muối, các hợp chất dinh dưỡng vô cơ (Photpho, Nitơ), hàm lượng kim loại nặng của nước dằn và bùn dằn tàu trong tàu chở hàng ở cảng Hải Phòng. Mời các bạn tham khảo!
TỔNG QUAN
Nước dằn tàu
Vật dằn là chất lỏng hoặc rắn được sử dụng trên tàu để điều chỉnh sự ổn định và duy trì cân bằng Trước những năm 1880, tàu thuyền thường sử dụng các vật liệu cứng như đá, cát và kim loại để dằn, nhưng điều này không thuận tiện Gần đây, với sự phát triển của công nghệ, đặc biệt là tàu vỏ thép và công nghệ bơm, nước đã trở thành lựa chọn thay thế hiệu quả cho các vật thể rắn Việc sử dụng nước làm vật dằn mang lại lợi ích lớn, vì nó dễ dàng được bơm vào và ra khỏi các két nước mà không cần nhiều nhân lực.
Nước dằn tàu đóng vai trò quan trọng đối với những tàu mang ít hoặc không có hàng hóa, vì khi tàu không có hàng, sự ổn định trở nên khó khăn hơn Việc bơm nước dằn tàu giúp tăng trọng lượng ở phần thấp hơn, từ đó hạ thấp trọng tâm và cải thiện sự ổn định Nước dằn tàu không chỉ đảm bảo tính tiện dụng và an toàn trong quá trình bốc dỡ hàng hóa tại cảng và trên biển, mà còn giữ tàu ở độ sâu thích hợp để tối ưu hóa hoạt động của cánh quạt và bánh lái, đồng thời ngăn chặn tình trạng mũi tàu nổi lên, đặc biệt trong những vùng biển có sóng lớn.
Hình 1.1: Mặt cắt ngang của khoang chở hàng.
Tình trạng hiện tại của nước dằn tàu
Nước dằn tàu đóng vai trò quan trọng trong việc bù đắp nhiên liệu tiêu hao trong quá trình vận chuyển, giúp tàu Viễn Dương duy trì trạng thái ổn định và cân bằng, đồng thời bảo đảm độ bền cấu trúc Thông thường, tàu sẽ bơm nước dằn vào ba khoang chứa khi dỡ hàng tại cảng và bơm ra khi chất hàng hóa tại cảng khác Ngoài ra, nước dằn còn được sử dụng để gia tăng trọng lượng khi đi qua cầu và giảm trọng lượng khi đi vào những sông cạn hoặc kênh.
Hình 1.2: Hoạt động bơm và xả nước dằn của tàu thuyền
Nước dằn tàu thường chảy vào hệ thống đường ống và khoang hàng qua van thông biển Khi tàu bơm nước ra, một phần lớn nước dằn sẽ được xả ra, nhưng vẫn còn một lượng đáng kể nước, chứa nồng độ cao các chất bùn, lắng lại trong khoang chứa Phần nước này được gọi là nước dằn tàu không thể bơm ra hay còn gọi là bùn lắng.
1.2 Kiểm soát và quản lý nước dằn tàu
Trải qua hàng nghìn năm, các loài thủy sinh đã phân tán khắp các biển và đại dương nhờ dòng chảy và bám vào vật nổi Tuy nhiên, các rào cản tự nhiên như nhiệt độ, độ ẩm và đất liền đã hạn chế quá trình này, dẫn đến sự hình thành một hệ sinh thái đa dạng và đặc sắc.
Việc sử dụng nước biển làm nước dằn tàu đã tạo điều kiện cho việc đóng những con tàu lớn hơn và nhanh hơn, giúp chúng có thể đến bất kỳ nơi nào trên thế giới trong thời gian ngắn Điều này đã góp phần phá vỡ các rào cản tự nhiên, cho phép các sinh vật vượt qua và di chuyển đến môi trường mới thông qua nước dằn tàu.
Khi gặp điều kiện thuận lợi, các sinh vật sống sót có thể phát triển thành quần thể mới, gây hại cho hệ sinh thái địa phương Một số bệnh truyền nhiễm như dịch tả có thể được vận chuyển qua nước dằn tàu, tạo ra mối lo ngại về ảnh hưởng của các sinh vật lạ đến hệ sinh thái, kinh tế và sức khỏe con người Để đối phó với mối đe dọa từ loài thủy sinh xâm nhập, Hội nghị Liên Hiệp Quốc về môi trường và phát triển năm 1992 đã kêu gọi IMO và các tổ chức quốc tế khác tập trung vào vấn đề này Tại Hội nghị cấp cao về phát triển bền vững năm 2002, các biện pháp ngăn chặn loài thủy sinh xâm nhập qua nước dằn tàu đã được tái khẳng định Các nước thành viên của IMO đã xây dựng hướng dẫn kiểm soát và quản lý nước dằn tàu nhằm giảm thiểu việc chuyển giao sinh vật thủy sinh có hại và mầm bệnh.
IMO đã thực hiện các biện pháp quy định nhằm giảm thiểu sự thay đổi loài thông qua việc áp dụng Công ước quốc tế về kiểm soát và quản lý nước dằn tàu và trầm tích từ năm 2004, có hiệu lực sau 12 tháng Đến tháng 8/2012, Công ước về quản lý nước dằn tàu (BWM) đã được 35 quốc gia phê chuẩn, với tổng đội tàu chiếm 27,95% dung tích của đội tàu thương mại toàn cầu.
Theo thông tin từ Văn phòng IMO tại Việt Nam, ngành Vận tải biển đảm nhận hơn 80% lượng hàng hóa thương mại vận chuyển đến các quốc gia Với cường độ hoạt động cao như vậy, vận tải biển đã phát sinh nhiều vấn đề ảnh hưởng đến môi trường.
Nước dằn tàu là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm cục bộ, ảnh hưởng đến hệ sinh thái, đời sống sinh vật bản địa và nền kinh tế Theo thống kê của Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO), hàng năm có khoảng 10 tỷ tấn nước dằn tàu được nạp vào và thải ra từ các tàu biển, trong đó chỉ khoảng 60% được xử lý sạch, chủ yếu ở các nước phát triển Lượng nước chưa qua xử lý này thường chứa hơn 3.000 loài sinh vật và vi khuẩn, gây nguy cơ lây lan dịch bệnh khi xả ra biển, đặc biệt ở các nước đang phát triển như Việt Nam Hệ thống quản lý nước dằn tàu của Việt Nam còn hạn chế, thiếu quy định nghiêm ngặt về xử lý và xả nước dằn tàu, mặc dù đã áp dụng Công ước BWM năm 2004 từ ngày 4 tháng 11 năm 2009.
Việt Nam đang ngày càng chú trọng đến việc quản lý và xử lý nước dằn tàu trước khi thải ra môi trường Một số nghiên cứu đã được thực hiện về nước dằn tàu, chủ yếu tập trung vào lĩnh vực sinh học, như nghiên cứu của Nguyễn Việt Quốc về thành phần loài phiêu sinh động vật ngoại lai trong nước dằn tàu tại các cảng TP Hồ Chí Minh với hơn 200 mẫu nước dằn tàu (2008-2009) và nghiên cứu của Trần Thị Ngọc Tuyền về tình hình quản lý nước dằn tàu tại hệ thống cảng TP Hồ Chí Minh (2010).
Thành phần chính của nước dằn tàu
Theo ước tính của IMO, hàng năm có khoảng 10 tỷ tấn nước được di chuyển trên toàn cầu, mang theo từ 7.000 đến 10.000 loài sinh vật trong các khoang chứa nước dằn tàu Những sinh vật này bao gồm vi khuẩn, vi sinh vật, động vật không xương cỡ nhỏ, trứng, nang bào tử và ấu trùng của nhiều loài khác nhau Vấn đề trở nên phức tạp do hầu hết các loài sinh vật biển đều có vòng đời với giai đoạn phù du, trong khi khi trưởng thành, chúng gắn chặt với đáy biển và không thể vượt qua cửa hút của bơm nước dằn tàu Tuy nhiên, ở giai đoạn phù du, chúng vẫn có khả năng di chuyển.
Nhiều loài sinh vật xâm lấn đã di chuyển xa nhờ vào nước dằn của tàu, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái và sức khỏe con người trên toàn cầu Danh sách các loài gây hại ngày càng dài, với ví dụ điển hình là loài Dreissena Polymorpha đã xâm nhập 40% vùng nội thủy của Mỹ, khiến người dân phải chi khoảng 1 tỷ USD để khắc phục từ năm 1989 đến 2000 Tại Úc, loài tảo bẹ châu Á Undaria Pinnatifida đã nhanh chóng chiếm lĩnh vùng nước mới, thay thế hầu hết quần thể sinh vật đáy biển Ở Biển Đen, giống sứa Bắc Mỹ Mnemiopsis cũng đã di cư theo nước dằn tàu, làm gia tăng mối lo ngại về tác động của sinh vật xâm lấn.
Biển Đen đã từng ghi nhận mật độ ô nhiễm lên đến 1kg/m², dẫn đến sự suy kiệt nghiêm trọng của các loài sinh vật phù du và hủy hoại toàn bộ ngành thủy sản tại đây Tại một số quốc gia khác, các loài tảo nhỏ, tảo lạ và thủy triều đỏ (các loài trùng roi độc hại) đã xâm nhập vào cơ thể động vật nuôi có vỏ cứng như sò, gây ra tình trạng tê liệt và thậm chí tử vong khi chúng ăn phải.
Hình 1.3: Mô hình đời sống và khả năng được vận chuyển qua nước dằn tàu của con trai – A, và tôm Panda – B
Những loài sinh vật biển xâm lƣợc đang trở thành một trong bốn mối đe dọa lớn nhất đối với đại dương toàn cầu, khác với các hình thức ô nhiễm môi trường biển khác.
8 nhƣ tràn dầu, những nơi này có thể đƣợc dọn sạch trở lại, tác động của những loài sinh vật biển xâm chiếm hầu nhƣ không phục hồi đƣợc [20]
Hình 1.4: Ô nhiễm dầu và hệ sinh thái biển
1.3.2 Thành phần hóa học chung của nước dằn tàu
1.3.2.1 Độ muối Độ muối của nước biển là đại lượng đặc trưng định lượng cho lượng các chất khoáng rắn hoà tan (các muối) trong nước biển
Bảng 1.1: Thành phần chủ yếu của nước biển (theo Bruevích) [7]
Mặc dù nồng độ muối trong nước biển có thể thay đổi đáng kể, tỷ lệ khối lượng của các thành phần chính trong nước biển vẫn giữ ổn định.
Để xác định độ muối của nước biển, chỉ cần đo hàm lượng ion Clorua, vì đây là thành phần chiếm nồng độ lớn nhất và có thể xác định nhanh chóng bằng các phương pháp hóa học đơn giản Độ muối nước biển được tính bằng trọng lượng cặn khô của một kilogam nước biển, với điều kiện các halogen được thay thế bằng Clo tương đương Đơn vị đo độ muối là PSU (đơn vị độ muối thực tế), tương đương với phần nghìn (%o) hoặc g/kg Độ muối trung bình toàn cầu là 35,5 PSU, dao động từ dưới 15 PSU ở cửa sông đến hơn 40 PSU trong Biển Chết.
Nghiên cứu các hợp chất dinh dưỡng vô cơ trong nước biển có vai trò quan trọng trong hóa học biển, sinh học biển và môi trường Quá trình sản xuất sơ cấp trong biển cho thấy nhu cầu sử dụng Cacbon, Silic, Nitơ và Photpho trong quang hợp của thực vật nổi (Phytoplankton) có tỷ lệ C:Si:N:P = 42:28:7:1, cao hơn nhiều so với tỷ lệ tự nhiên của chúng trong nước biển Do đó, Photpho và Nitơ được xem là các yếu tố giới hạn quang hợp trong môi trường biển Việc sử dụng các chất dinh dưỡng vô cơ trong quang hợp của thực vật biển là khâu then chốt trong chu trình chuyển hóa vật chất và năng lượng của hệ sinh thái biển.
Photpho (P) là một yếu tố thiết yếu cho sự sống, đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản sinh năng lượng cho tế bào Tất cả sinh vật sống, bao gồm cả con người, đều chứa một lượng nhỏ photpho Trong nước biển, photpho tồn tại dưới bốn dạng chính: photpho hữu cơ lơ lửng (Phcll), photpho hữu cơ hoà tan (Phcht), photpho vô cơ lơ lửng (Pvcll).
Photpho vô cơ hoà tan (Pvcht) Tổng lƣợng Photpho trong biển đƣợc biểu diễn nhƣ sau:
Công thức ∑P = Phcll + Phcht + Pvcll + Pvcht mô tả tổng lượng photpho trong môi trường biển Các hợp chất photpho hữu cơ tồn tại trong các tầng trên của biển, nơi chúng phân hủy và thải ra các sản phẩm sinh học Kết quả là, photpholipid, nucleotide photpho và các dẫn xuất của photpho có mặt trong nước biển.
Photpho hữu cơ tồn tại lơ lửng trong nước biển, có nguồn gốc từ xác động thực vật và cặn bã của quá trình hô hấp, bài tiết Qua các quá trình sinh hóa có sự tham gia của vi khuẩn hoặc men, photpho hữu cơ này có thể chuyển đổi thành dạng hòa tan Đây là giai đoạn quan trọng trong quá trình phân hủy chất hữu cơ lơ lửng, giúp chuyển đổi thành chất hữu cơ hòa tan, bao gồm cả photpho Photpho hòa tan trong nước biển thường có mặt trong các hợp chất phức tạp như gốc axit photphoric, este và phức chất protein, đồng thời một phần có thể tồn tại dưới dạng keo.
Photpho vô cơ hòa tan trong nước biển chủ yếu tồn tại dưới dạng axit photphoric và các dẫn xuất của nó, là nguồn photpho quan trọng cho thực vật trong quá trình tổng hợp chất hữu cơ Axit photphoric, một axit yếu bậc 3, tồn tại trong nước biển với bốn dạng chính: H3PO4, H2PO4-, HPO4-2, và PO4-3 Tất cả bốn dạng này được gọi là photphat, chúng duy trì sự cân bằng động và có khả năng chuyển hóa lẫn nhau tùy thuộc vào điều kiện cụ thể Việc xác định nồng độ photphat trong nước biển thực chất là đo tổng nồng độ của cả bốn dạng này, thường được biểu diễn qua khối lượng của nguyên tố photpho hoặc ion PO4-3 trong các dạng đó.
Nitơ là một yếu tố thiết yếu trong chế độ ăn uống của tất cả sinh vật, đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc protein và axit nucleic Trong môi trường biển, nitơ tồn tại dưới bốn dạng: nitơ hữu cơ lơ lửng (Nhcll), nitơ hữu cơ hòa tan (Nhcht), nitơ vô cơ lơ lửng (Nvcll) và nitơ vô cơ hòa tan (Nvcht).
Hợp chất nitơ trong biển chủ yếu tồn tại dưới dạng ion amoni (NH4+), nitrit (NO2-) và nitrat (NO3-), đây là những dạng nitơ mà thực vật có thể đồng hóa trong quá trình quang hợp để tạo ra chất hữu cơ Vai trò của các hợp phần này trong nước biển tương tự như vai trò của đạm trong đất đối với cây trồng, và ý nghĩa dinh dưỡng của nitơ trong biển hoàn toàn phụ thuộc vào các dạng này.
Lượng nitrat cao trong nước bề mặt có thể gây phú dưỡng, dẫn đến sự dư thừa chất dinh dưỡng, thiếu oxy và cá chết Ngoài ra, nitrat có thể chuyển hóa thành amoniac, mà nồng độ nhỏ của amoniac tự do cũng có thể gây độc hại cho cá.
Các hợp chất NOx phản ứng với nước để tạo ra axit nitric hòa tan, giúp giảm nồng độ nitơ oxit trong khí quyển Hợp chất PAN (Peroxy Acetyl Nitrate) xuất phát từ ô nhiễm môi trường trên mặt đất, nhưng cũng có thể được vận chuyển qua tầng đối lưu và đại dương Cuối cùng, các hợp chất này sẽ phân hủy thành NOx.
Xác định thành phần hóa học chung của nước dằn tàu
Phương pháp hóa học để xác định độ muối của nước biển, mặc dù có phần cồng kềnh hơn so với các phương pháp vật lý, nhưng lại mang lại độ chính xác cao với sai số ± 0,02%o, đáp ứng yêu cầu trong lĩnh vực Hải dương học Cụ thể, phương pháp này sử dụng chuẩn độ mẫu nước biển bằng dung dịch Bạc.
Nitrat (AgNO3) là một trong những phương pháp xác định độ muối thông qua độ Clo Qua thời gian, các phương pháp xác định độ muối đã có sự thay đổi đáng kể Từ đầu thế kỷ 20 cho đến năm 1978, độ Clo được chọn làm thành phần đại diện và ước tính độ muối.
Nước đại dương và các biển có mối quan hệ chặt chẽ với độ muối (S%o), tỷ trọng tại 0 o C (ρ 0) và độ Clo (Cl%o) Sự trao đổi này ảnh hưởng đến các đặc tính vật lý và hóa học của nước biển, góp phần vào sự đa dạng sinh học và sự ổn định của hệ sinh thái đại dương.
Để xác định độ muối của nước biển, ta cần xác định độ Clo, sử dụng dung dịch Bạc Nitrat (AgNO3) với nồng độ đã biết để chuẩn độ mẫu nước biển cho đến khi các halogen kết tủa thành muối Bạc màu trắng sữa Để đảm bảo xác định chính xác thời điểm kết tủa, có thể áp dụng các phương pháp chuẩn độ Clo như phương pháp Mohr, Volhard và Fajans, với nguyên tắc của các phương pháp này được tóm tắt trong Bảng 1.2.
Bảng 1.2: Nguyên tắc của ba phương pháp chuẩn độ các halogen
Phương pháp Mohr Phương pháp Volhard Phương pháp Fajans
Sử dụng CrO 4 2- Chuẩn độ lƣợng Ag + dƣ bằng dung dịch chuẩn SCN - , chất chỉ thị Fe (III)
Chỉ thị Fluorescein (HFl) làm chỉ thị Điểm tương đương xuất hiện màu đỏ xuất hiện đỏ cam Kết tủa màu trắng chuyển sang màu hồng
Phương pháp Mohr được ưa chuộng nhờ vào những lợi thế nổi bật, bao gồm khoảng pH tối ưu phù hợp với mẫu, sử dụng hóa chất đơn giản và không độc hại, cùng với thời gian phân tích ngắn.
Lượng photpho tồn tại dưới dạng orthophotphat có thể được đo bằng ba phương pháp chính: trọng lượng, thể tích và trắc quang Phương pháp trọng lượng thường được áp dụng khi hàm lượng photpho cao, nhưng ít khi xảy ra trong thực tế Trong khi đó, phương pháp thể tích chỉ được sử dụng khi nồng độ orthophotphat vượt quá 50 mg/L, tuy nhiên, phương pháp này tiêu tốn nhiều thời gian Đối với việc đo hàm lượng photpho trong nước và nước thải, phương pháp trắc quang được ưa chuộng nhờ độ chính xác cao.
1.4.2.1 Xác định photpho bằng phương pháp khối lượng
Sau khi vô cơ hóa và loại bỏ tạp chất như chất không tan và keo silic, mẫu được hòa tan trong axit để chuyển đổi thành photphat Trong môi trường đệm (NH3/NH4+), photphat tương tác với hỗn hợp (Mg2+, NH4+) tạo ra kết tủa tinh thể dưới dạng muối kép.
NH 4 MgPO 4 6H 2 O Lọc rửa, than hóa, tro hóa và nung kết tủa ở 900 0 C đến khối lƣợng không đổi, cân dạng Mg 2 P 2 O 7 và tính ra phần trăm photphat có trong mẫu [9, 39]
1.4.2.2 Xác định photpho bằng phương pháp thể tích với thuốc thử molypdat
Trong môi trường axit HNO3, axit photphoric tạo thành với amoni molypdat kết tủa dạng muối phức dị đa amoni photpho molypdat
PO 4 3- + 3NH 4 + + 12MoO 4 2- (NH 4 ) 3 [P(Mo 12 O 40 )] + 12H 2 O
Kết tủa không tan trong HNO3, nhưng tan một phần trong HCl và H2SO4, và tan hoàn toàn trong môi trường kiềm Sau khi kết tủa H3PO4 hoàn toàn, tiến hành lọc và rửa kết tủa, sau đó hòa tan kết tủa bằng dung dịch NaOH dư và thực hiện chuẩn độ ngược lượng dư NaOH bằng dung dịch axit chuẩn.
1.4.2.3 Xác định photpho bằng phương pháp trắc quang - Với thuốc thử molypdat
Trong môi trường axit, PO4 3- tạo thành với molydat hợp chất phức axit heteropoly photphomolybdic màu vàng
PO 4 3- + 12MoO 4 2- + 27H + H 3 [P(Mo 12 O 40 )] + 12H 2 O Trong hợp chất chứa tỉ lệ P : M có thể là 1:3, 1:6, 1:9 hoặc 1:12 Trong đó tỉ lệ 1:12 là bền và thường dùng trong định lượng Ở hàm lượng nhỏ, hợp chất này ở dạng phức màu vàng, hấp thụ ở 380 nm Khi hàm lƣợng photpho lớn, tạo thành kết tủa vàng có thể định lượng bằng phương pháp thể tích Lượng dư thuốc thử ảnh hưởng đến phép đo hấp thụ, để giảm ảnh hưởng có thể đo ở bước sóng 400 – 420 nm.[6, 12,
Khi sử dụng phức màu vàng, độ nhạy của phương pháp thường không cao Để nâng cao độ nhạy, người ta thường áp dụng các chất khử đặc trưng nhằm chuyển đổi phức dị đa sang dạng màu xanh có hệ số hấp thụ phân tử gam lớn hơn Các tác nhân khử phổ biến được sử dụng bao gồm SnCl2 và axit ascorbic.
Sử dụng tác nhân khử là thiếc clorua
Dạng α - Axit heteropoly photphomolybdic đƣợc tạo thành và bị khử mạnh bởi thiếc clorua thành dạng phức β - Axit heteropoly photphomolybdic có màu xanh molybden
PMo VI 12 O 40 3- + Sn 2+ + H + P Mo IV 8 Mo VI 4 O 32 3-
Tỉ lệ màu và cường độ màu phụ thuộc vào nồng độ PO4^3- trong mẫu, được đo tại bước sóng 690 nm Phương pháp này có giới hạn đo lên đến 7 µg/L P bằng cách tăng chiều dày cuvet Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp là cần kiểm soát các điều kiện như pH, thời gian phản ứng và nhiệt độ, dẫn đến độ chính xác không cao.
Sử dụng axit ascorbic Axit heteropoly photphomolybdic bị khử mạnh bởi axit ascorbic tạo màu xanh molypden ( max= 880 nm) Trong trường hợp mẫu chứa các
15 dạng photphat khác nhau, cần chuyển các dạng này về dạng ion photphat bằng cách đun sụi dưới ỏp suất cao Giới hạn phỏt hiện xấp xỉ 10 àg/L P.[6 12]
Hợp chất nitơ trong biển chủ yếu tồn tại dưới dạng nitơ vô cơ hòa tan, bao gồm các ion amoni (NH4+), nitrit (NO2-) và nitrat (NO3-), đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái biển.
Vì vậy N thường được xác định qua 3 dạng tồn tại chủ yếu là amoni (NH4 +
), nitrit (NO 2 - ) và nitrat (NO 3 - )
Người ta có thể xác định nitrat theo phương pháp này dựa trên phản ứng khử
NO 3 - về các trạng thái oxi hoá thấp hơn bằng các chất khử thích hợp Sau đó tiến hành phép chuẩn độ (có thể sử dụng phép chuẩn độ trực tiếp hay chuẩn độ ngƣợc) Với phép chuẩn độ ngƣợc cần thêm một lƣợng chính xác dung dịch chuẩn Fe 2+ vào dung dịch mẫu Sau đó chuẩn lƣợng dƣ Fe 2+ bằng dung dịch Cr 2 O 7 2- với chỉ thị ferrion Các phản ứng xãy ra nhƣ sau:[11, 12]
Trong môi trường điện li có ion La 3+ hoặc Ba 2+, ion NO 3 - tạo ra sóng cực phổ ở thế từ -1,1 đến -1,4 V Để xác định nitrat, người ta thường sử dụng sóng xúc tác của urani UO 2 2+ Khi sử dụng môi trường tạo phức Na 2 CO 3 0,1M, UO 2 2+ chỉ cho một sóng định lượng với E1/2 từ 0,9 đến 1,1V, phụ thuộc vào nồng độ của NO 3 -.
Nitrat có thể được xác định trên điện cực giọt thủy ngân (DME) bằng dung dịch nền H2SO4 đặc pha với phenol theo tỷ lệ 4:1 Phương pháp này cho phép xác định NO3- với giới hạn phát hiện là 5ppm và không bị ảnh hưởng bởi ion NO2-, do đó đảm bảo độ chính xác cao.
Các phương pháp trắc quang
Một trong những phương pháp được ứng dụng rộng rãi để xác định NO3 - là phương pháp trắc quang Phương pháp này dựa trên ba phản ứng sau:
Nitrat hoá các hợp chất phenolic
Oxi hoá các hợp chất hữu cơ có nhóm mang màu đặc trƣng
Khử NO 3 - thành NO 2 - hoặc NH 3 rồi xác định chúng theo phương pháp thích hợp
Xác định nitrat bằng phương pháp trắc quang với phenol disunfonic
THỰC NGHIỆM
Đối tƣợng nghiên cứu
Hai loại mẫu được nghiên cứu trong luận văn này là mẫu nước và bùn dằn tàu đƣợc lấy từ các tàu chở hàng tại cảng Hải Phòng
Luận văn sẽ tập trung vào việc xác định các chỉ tiêu hóa học cơ bản trong nước dằn tàu, bao gồm độ muối, hàm lượng chất dinh dưỡng (P, N) và nồng độ kim loại nặng trong các mẫu nước dằn và bùn dằn.
Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu của chúng tôi có các nội dung chủ yếu sau đây:
- Xây dựng đường chuẩn, xác định LOD, LOQ của phép phân tích, độ chính xác của phương pháp phân tích qua các giá trị: E r CV%, H%
Tối ưu hóa quá trình chiết pha rắn với vỏ trấu biến tính nhằm xác định các kim loại nặng được thực hiện dưới các điều kiện như pH, loại dung môi rửa giải, tốc độ rửa giải, nồng độ và thể tích dung môi rửa giải.
- Phân tích mẫu thực tế: bao gồm nước dằn tàu và bùn dằn tàu, cho các chỉ số sau:
Độ muối: xác định thông qua việc xác định hàm lượng clorua bằng phương pháp Mohr
Hàm lượng tổng Photpho: xác định bằng phương pháp xanh Molypden
Hàm lượng tổng Nitơ: bao gồm NO 3 - , NO 2 - , NH 4 + , xác định bằng phương pháp hấp thụ phân tử UV – VIS
Hàm lƣợng kim loại nặng:
Xác định kim loại nặng trong nước biển bằng phương pháp ICP-MS kết hợp với phương pháp chiết pha rắn để loại bỏ ảnh hưởng của nền muối
Xác định kim loại nặng trong mẫu bùn bằng phương pháp ICP-MS
- Đánh giá sơ bộ về tình trạng ô nhiễm của nước và bùn dằn tàu.
Phương pháp nghiên cứu
Mẫu nước và bùn dằn tàu được thu thập từ một số tàu chở hàng tại cảng Hải Phòng trong khoảng thời gian từ tháng 11 năm 2013 đến tháng 5 năm 2014 Tất cả các tàu chở hàng đều sử dụng bùn dằn để đảm bảo an toàn trong quá trình vận chuyển.
Các tàu chở hàng được trang bị 26 khoang chứa nước dằn riêng, giúp ngăn chặn sự tiếp xúc trực tiếp giữa nước và bùn dằn tàu với hàng hóa, từ đó bảo đảm hàng hóa không bị ô nhiễm Danh sách các tàu được lấy mẫu được trình bày trong Bảng 2.1, và các mẫu này được lưu giữ và bảo quản theo quy định, phù hợp với quy trình phân tích cho từng chỉ tiêu.
Bảng 2.1: Danh sách các tàu lấy mẫu
Tên tàu Loại tàu Trọng tải Cảng xuất phát Ngày lấy mẫu
Hoàng Anh 3 Tàu chở hàng 16000 tấn Bỉ 13/11/2013
Hoàng Anh 1 Nt 16000 tấn Bỉ 13/11/2013
Hoàng Anh X Nt 16000 tấn Bỉ 13/11/2013
Vinacom Nt 7600 tấn Đông Nam Á 26/3/2014
Mỹ Vương Nt 14000 tấn Singapore 26/3/2014
Thịnh Cường Nt 8200 tấn Singapore 14/4/2014
2.3.2.1 Xác định Clorua: Phương pháp Mohr
Chuẩn độ Cl - bằng AgNO3 với chất chỉ thị K 2 CrO 4 trong môi trường trung tính hay kiềm nhẹ, phương trình phản ứng như sau:
Tại diểm tương đương dung dịch xuất hiện kết tủa đỏ gạch của Ag 2 CrO 4
2.3.2.2 Xác định tổng photpho: Phương pháp xanh Molypden
Nghiên cứu này tập trung vào việc đo nồng độ photpho trong nước dằn tàu và nước biển, bao gồm cả photpho vô cơ, photpho hữu cơ và polyphotphat Quá trình chuyển đổi photpho hữu cơ thành orthophotphat được thực hiện bằng hỗn hợp H2SO4 và K2S2O8 Sau đó, orthophotphat được xác định thông qua việc thêm hỗn hợp axit sulfuric, tartrate, molybdat và acid ascorbic, tạo thành phức dị đa màu xanh, được định lượng bằng phương pháp trắc quang.
PO 4 3- + 12MoO 4 2- + 24H + → PMo VI 12 O 40 3- + 12H 2 O Màu xanh tạo ra do PMo VI 12 O 40 3- đƣợc khử bằng axit ascorbic để tạo thành một phức bền màu xanh
PMo VI 12 O 40 3- + 4e ↔ PMo V 4 Mo VI 18 O 40 7-
27 Đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 880 nm để xác định hàm lượng của photpho trong nước dằn tàu, nước biển.[12]
2.3.2.3 Xác định nitrat: Phương pháp khử với Zn/CdSO 4
Nồng độ nitrat trong mẫu nước dằn tàu và nước biển được xác định thông qua phương pháp khử nitrat thành nitrit bằng Zn/CdSO4 Tiếp theo, nitrit sẽ phản ứng với hỗn hợp thuốc thử axit sunfanilic và α-naphthylamin để tạo ra thuốc nhuộm azo màu đỏ Sau 10 phút, tiến hành đo quang ở bước sóng 520 nm.
2.3.2.4 Xác định nitrit: Phương pháp trắc quang với thuốc thử Griss
Nồng độ nitrit trong mẫu nước dằn tàu và nước biển được xác định bằng phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử Griss Trong môi trường axit axetic, NO2- phản ứng với axit sunfanilic và α-naphthylamin, tạo thành hợp chất màu đỏ Đo độ hấp thụ quang được thực hiện ở bước sóng 520 nm.
): Phương pháp trắc quang với thuốc thử Nessler
Nồng độ amoni trong mẫu nước dằn tàu và nước biển được xác định bằng phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử Nessler Trong môi trường bazơ mạnh, ion NH4+ chuyển hóa thành NH3, và cả NH3 mới hình thành lẫn NH3 có sẵn trong mẫu nước sẽ phản ứng với phức chất K2HgI4, tạo ra phức chất có màu vàng nâu Cường độ màu sắc của phức chất này, từ đậm đến nhạt, phụ thuộc vào hàm lượng NH3 trong mẫu nước và có thể được đo bằng máy trắc quang tại bước sóng 420 nm.
Hàm lượng kim loại nặng như Fe, Cu, Zn, Pb, Cr, Co, và Cd trong mẫu nước dằn tàu và nước biển được xác định thông qua phương pháp ICP-MS, kết hợp với kỹ thuật chiết pha rắn nhằm loại bỏ ảnh hưởng của muối nền.
2.3.3 Đánh giá chung về các phép đo
2.3.3.1 Giới hạn phát hiện, Giới hạn định lượng
Theo lý thuyết thống kê:
Giới hạn phát hiện (Limit of detection – LOD): đƣợc xem là nồng độ thấp nhất
(x i ) của chất phân tích mà hệ thống phân tích còn cho tín hiệu phân tích (yi) khác có nghĩa với tín hiệu mẫu trắng hay tín hiệu nền.[15]
Giới hạn định lượng (Limit of Quantity - LOQ) là nồng độ thấp nhất của chất phân tích mà hệ thống phân tích có thể nhận diện được tín hiệu phân tích khác biệt với tín hiệu mẫu trắng hoặc tín hiệu nền.
Công thức tính LOD và LOQ nhƣ sau:
Với yb: là tín hiệu mẫu trắng sau nb thí nghiệm
S b : Độ lệch chuẩn khi đo lặp lại tín hiệu của mẫu trắng k: Đại lƣợng số học đƣợc chọn theo độ tin cậy mong muốn
Vì mẫu trắng có x b = 0 và k = 3 nên
Trong đó: : Sai số của giá trị y trong phương trình hồi quy b: Hệ số hồi quy tuyến tính
2.3.3.2 Sai số của phép đo
Theo tiêu chuẩn ISO, phương pháp đo lường được đánh giá dựa trên độ chính xác và độ chụm Độ chụm thể hiện sự tái lặp của nhiều phép đo, thường được mô tả qua độ lệch chuẩn, sai số chuẩn hoặc khoảng tin cậy Độ chính xác phản ánh mức độ gần gũi giữa kết quả thực nghiệm và giá trị thực hoặc giá trị đã được chấp nhận, thường được biểu diễn dưới dạng sai số tuyệt đối.
Hoặc sai số tương đối E r
Trong đú: à: giỏ trị quy chiếu đƣợc chấp nhận
Giá trị trung bình độ chụm được đánh giá dựa trên độ lệch chuẩn (S) và độ lệch chuẩn tương đối (%-RSD) hoặc hệ số biến thiên (CV%).
A i : Nồng độ đo đƣợc của chất phân tích
A tb : Nồng độ trung bình của chất phân tích trong n lần đo n : Số lần đo lặp lại
Độ lệch chuẩn của mẫu S được xác định theo phương trình Horwitz trong tiêu chuẩn ISO/IEC 17025 Đối với các mẫu có nền phức tạp, mối quan hệ giữa giá trị CV (%) cho phép đo và nồng độ chất phân tích được trình bày trong Bảng 2.2.
Bảng 2.2: Mối quan hệ giữa nồng độ chất phân tích và giá trị CV(%) chấp nhận được theo phương trình Horwitz tại ISO/ CEI 17025
Cũng theo ISO, sai số tương đối được đánh giá qua độ chính xác của phương pháp là:
- Nếu hàm lượng chất phân tích ≤ 1ppb sai số tương đối cho phép từ - 50% đến +30%
- Nếu hàm lượng chất phân tích từ 1 ppb đến 10 ppb, sai số tương đối cho phép từ – 30 % đến +10 %
- Nếu hàm lượng chất phân tích < 1 ppm, sai số tương đối cho phép từ -20% đến +10%
Hóa chất và thiết bị
Máy đo UV-VIS quang phổ (UV-1601) của SHIMADZU-Nhật Bản với khoảng bước sóng từ 400nm đến 900nm chiều dài đường quang học: b = 1cm
Máy ICP – MS Model ELAN 9000 – Perkin Elmer – USA
Cân phân tích Scientech SA 210 có độ chính xác đến 0.0001 g – USA
Máy khuấy từ, máy li tâm, bếp điện
Máy lắc: Orbital shaker Stuart ® SSL1, Bibby Scientific, UK, tốc độ lắc 1 – 300 vòng/phút, thời gian cài đặt 1 – 90 phút
Dữ liệu thực nghiệm và đồ thị đƣợc phân tích thông qua Microsoft Excel, Minitab 14
Bình định mức 10, 25, 50, 100, 250, 500 và 1000 mL
Cột chiết pha rắn có đường kính 1.3cm
2.4.3 Các hóa chất tiêu chuẩn
AgNO 3 0,1 M: Hòa tan 1,7 g AgNO 3 trong 100 mL nước cất 2 lần Lưu trữ trong một chai thủy tinh màu nâu
Dung dịch chuẩn gốc KH2PO 4 50 mg/L P (50 ppm): Hòa tan hoàn toàn 0,2197 g KH 2 PO 4 khan đã sấy khô ở 105 o C trong 800 mL nước cất, sau đó định mức đến
1000 mL với nước cất 2 lần Bảo quản trong chai tối màu, nút nhám, trong tủ lạnh Để về nhiệt độ phòng trước khi sử dụng
Dung dịch chuẩn KH₂PO₄ 2 mg/L P (2 ppm) được chuẩn bị bằng cách chuyển 4,00 mL dung dịch chuẩn gốc KH₂PO₄ vào bình định mức 100 mL và sau đó định mức đến vạch bằng nước cất hai lần Lưu ý rằng dung dịch pha chế này chỉ nên được sử dụng trong ngày.
Để chuẩn bị dung dịch H2SO4 2,5M, bạn cần thêm 140 mL dung dịch H2SO4 đậm đặc 98% (có khối lượng riêng 1,84 g/mL) vào 700 mL nước cất hai lần Sau đó, để dung dịch nguội đến nhiệt độ phòng và định mức đến 1000 mL bằng nước cất hai lần Cuối cùng, axit sunfuric sẽ được chuẩn lại bằng NaOH.
31 sử dụng chỉ thị phenolphtalein Dung dịch NaOH đƣợc chuẩn lại bằng H 2 C 2 O 4 2H 2 O sử dụng chỉ thị phenolphtalein
Dung dịch Kali antimon tartrate 4.10 -3 M được chuẩn bị bằng cách hòa tan 1,3715 g K(SbO)C4H4O6.1/2H2O trong 400 mL nước cất hai lần trong bình 500 mL, sau đó định mức tới vạch bằng nước cất hai lần Dung dịch này nên được bảo quản trong bình thủy tinh kín ở nhiệt độ phòng.
Dung dịch Amoni molybdat 4% (chuẩn bị hàng ngày): Hòa tan 20 g
(NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 4H 2 O trong 500 mL nước cất Bảo quản trong bình thủy tinh kín
Axit ascorbic 0,2M (chuẩn bị hàng ngày): Hòa tan 1,76g Axit ascobic trong 50 mL nước cất, dung dịch bền trong 1 tuần khi giữ ở 4 o C
Để chuẩn bị hỗn hợp thuốc thử, trộn 50 mL H2SO4 2,5 M, 5 mL dung dịch kali antimon tartrat, 15 mL dung dịch amoni molybdat 4% và 30 mL dung dịch axit ascorbic 0,2 M theo tỉ lệ 100 mL Lắc đều dung dịch sau mỗi lần thêm chất mới và đảm bảo các thuốc thử được đưa về nhiệt độ phòng trước khi trộn Lưu ý rằng hỗn hợp thuốc thử chỉ có thể sử dụng trong vòng 4 giờ.
Lấy 0,3 ml dung dịch sắt (III) nitrat 1,0 M hòa với 0,3 ml dung dịch kiềm 1,0 M để thu được dung dịch sắt (III) hidroxit Fe(OH)3, sau đó định mức đến 100 ml bằng nước cất Khi thêm dung dịch này vào nước biển, sẽ tạo ra kết tủa photphat sắt Sau khi kết tủa lắng xuống, gạn và lọc lấy phần trong suốt bên trên để thu được nước biển không chứa photphat.
Dung dịch chuẩn gốc NaNO2 với nồng độ 1000 mg/L NO2- (1000 ppm) được tạo ra bằng cách hòa tan 0,1479 g NaNO2 tinh khiết đã được sấy khô ở 105°C trong nước cất hai lần, sau đó pha loãng đến 100 mL để có dung dịch gốc NO2-.
Dung dịch làm việc có hàm lƣợng NO 2 - 20 ppm Dung dịch pha dùng trong ngày
Để chuẩn bị dung dịch chuẩn gốc KNO3 với nồng độ 1000 mg/L NO3- (1000 ppm), hòa tan 0,1631 g KNO3 tinh khiết đã được sấy khô ở 105°C bằng nước cất 2 lần Sau đó, thêm vào 1 mL clorofoc, lắc kỹ và định mức đến 100 mL để thu được dung dịch có hàm lượng NO3-.
Thuốc thử A, dung dịch α- naphtylamin (A):: Hoà tan 0,1 g α- naphtyl amin trong vài giọt axit acetic đặc 99,5%, rồi trộn đều với 75 mL CH 3 COOH 12%
Thuốc thử B, dung dịch axit sulfanilic (B): : Hoà tan 0,25 g axit sulfanilic trong
75 mL CH 3 COOH 12% Dung dịch đƣợc giữ trong lọ tối
Axit axetic 12%: Hòa tan 25 mL axit axetic đặc đến 200 mL bằng nước cất 2 lần
Dung dịch NaOH 0,05 M: Hoà tan 0,1 g NaOH tinh khiết phân tích bằng 50 mL nước cất 2 lần
Dung dịch HCl 0,16 M: Pha loãng 3,3 mL HCl đặc thành 250 mL bằng nước cất 2 lần
Kẽm dạng dung dịch huyền phù được chuẩn bị ngay trước khi sử dụng bằng cách hòa tan 2g kẽm trong 10 mL nước cất Sau đó, đặt hỗn hợp trên máy khuấy từ để khuấy liên tục, giúp kẽm duy trì trạng thái huyền phù.
Dung dịch CdSO4 0,114M: Hòa tan 4g CdSO 4 8H 2 O trong 100 mL nước cất 2 lần
Dung dịch NH4Cl tiêu chuẩn NH4 +
100 ppm: Hòa tan 0,02965g NH 4 Cl đã được sấy khô ở 105 0 C, sau đó pha loãng thành 100 mL bằng nước cất hai lần
Dung dịch N-NH4 + tiêu chuẩn 10 ppm: Chuyển 5 mL dung dịch NH4 +
100 ppm vào bình định mức dung tích 50 mL sau đó định mức đến vạch bằng nước cất 2 lần
Dung dịch Seignett được chuẩn bị bằng cách hòa tan 50 g KNaC₄H₄O₆.4H₂O trong 100 mL nước cất hai lần Sau khi lọc để loại bỏ cặn, thêm vào 5 mL NaOH 10% và đun nóng để đuổi NH₃ Khi thể tích dung dịch đạt 100 mL, ngừng đun và để dung dịch trở về nhiệt độ phòng trước khi sử dụng.
Dung dịch A: Hòa tan 9 g KI và 3,3875g HgCl2 trong 250 mL nước cất 2 lần
Dung dịch B: Hòa tan 50 g NaOH trong 100 mL nước cất hai lần
Thuốc thử: Trộn dung dịch A và dung dịch B theo tỉ lệ là A : B = 250 : 75, dung dịch được lưu giữ trong bình màu nâu
Dung dịch Cu 2+, Pb 2+, Zn 2+, Cd 2+, Co 2+, Fe 3+, Cr 6+ với nồng độ 1000 ppm là các gốc chuẩn của Merck Để phục vụ cho quá trình nghiên cứu, các dung dịch có nồng độ thấp hơn được pha loãng từ dung dịch chuẩn 1000 ppm này.
Dung dịch chuẩn làm việc hỗn hợp các ion kim loại Fe, Cu, Zn 200 ppb và Co,
Cr, Cd, Pb 10 ppb đƣợc pha từ các dung dịch chuẩn gốc đơn nguyên tố trên
1-( 2Pyridylazo) -2-naphthol (PAN), sodium dodecyl sulfate (SDS), ethanol, aceton, axit clohidric, axit sunfuric, axit nitric, natri hidroxit, NaCl … đều của Merck
Vật liệu vỏ trấu biến tính đã đƣợc gắn thuốc thử PAN
Quy trình phân tích
2.5.1 Quy trình phân tích nước dằn tàu
2.5.1.1 Xác định độ muối trong nước dằn tàu
Chuyển 10 mL mẫu vào ba bình nón, thêm khoảng 10 giọt chỉ thị K 2 CrO 4 5% vào mỗi bình Trộn đều hỗn hợp, sau đó chuẩn độ với AgNO3 0,01 M cho đến khi dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu nâu đỏ, xác định chính xác thể tích AgNO 3 đã dùng Độ muối S đƣợc xác định theo độ Cl
2.5.1.2 Xác định photpho trong nước dằn tàu
Chuyển 1 mL H 2 SO 4 2,5 M, 250 mg K 2 S 2 O 8 vào 3 bình nón có chứa 25 mL nước dằn, đặt 3 phễu lên trên 3 bình nón để ngăn mẫu khỏi bị khô Đun nóng mẫu trên bếp điện ở nhiệt độ 120 0 C trong vòng 45 phút, sau đó lọc mẫu bằng giấy lọc và chuyển các dung dịch lọc vào bình định mức 25 mL Trung hòa axit dƣ đƣợc bằng NaOH với chỉ thị phenolphtalein sau đó pha loãng đến vạch bằng nước cất hai lần Chuyển 6,0 mL dung dịch thu đƣợc vào bình định mức 10 mL Thêm 1,6 mL hỗn hợp
Thực hiện thí nghiệm bằng cách cho 34 loại thuốc thử vào các bình, để yên trong 10 phút, sau đó tiến hành đo quang tại bước sóng 880 nm Kết quả sẽ được sử dụng để xác định nồng độ photpho thông qua đường chuẩn.
2.5.1.3 Xác định nitơ trong nước dằn tàu
Chuyển 5 mL mẫu vào bình định mức 10 mL, thêm 0,5 mL dung dịch axit sufanilic và 0,5 mL dung α- naphtylamin Sau 10 phút màu ổn định thì tiến hành đo quang ở λ = 520 nm Pha loãng mẫu nếu cần thiết
Xác định nitrat và nitrit:
Chuyển 10 mL mẫu đã đƣợc điều chỉnh pH trong khoảng từ 8,5 ÷ 10 bằng NaOH 0,05 M Thêm vào mỗi ống 1 mL dung dịch CdSO 4 0,114 M và 1 mL dung dịch huyền phù kẽm rồi ly tâm 10 phút để khử NO 3 - thành NO 2 - Sau đó lấy 5 mL
NO 2 - vào bình định mức 10 mL định mức đến vạch rồi thêm vào mỗi bình 0,04 mL dung dịch HCl 0,16 M; 0,5 mL dung dịch axit sufanilic và 0,5 mL dung dịch α- naphtylamin Sau 10 phút tiến hành đo quang ở λ = 520 nm.[9]
Chuyển 5 mL mẫu vào bình định mức 10 mL, thêm 0,2 mL dung dịch Seignett và 0,3 mL thuốc thử Nessler (pha loãng mẫu nếu cần) Lắc đều rồi để yên sau 10 phút màu ổn định tiến hành đo độ hấp thụ quang ở λ = 420 nm
2.5.1.4 Xác định kim loại nặng trong mẫu nước dằn tàu
Kết quả phân tích ICP-MS có thể bị ảnh hưởng bởi nền mẫu, đặc biệt khi mẫu nước có nồng độ muối lớn hơn 1 g/L Để loại bỏ tác động của nền muối, chúng ta sử dụng cột SPE được nhồi sẵn 0,5 g vật liệu hấp phụ, cụ thể là vỏ trấu biến tính có gắn thuốc thử PAN, nhằm loại bỏ ion Cl- và giữ lại các kim loại nặng.
Quy trình chuẩn bị vật liệu hấp phụ
Vỏ trấu sau khi được rửa sạch bằng nước cất sẽ được sấy khô ở nhiệt độ 100°C trong 24 giờ Sau đó, vỏ trấu được nghiền nhỏ và khuấy trong nước cất nóng ở 65°C trong 1 giờ Tiếp theo, hỗn hợp được lọc khô và rửa bằng hỗn hợp n-hexan/etanol theo tỷ lệ 1:1 trong hệ chiết soxhlet trong 5 giờ Cuối cùng, vỏ trấu được phơi khô và bảo quản trong bình hút ẩm.
Cân 10 gam trấu khô đã đƣợc làm sạch (VL0) cho vào cốc thủy tinh có dung lƣợng 500 mL, thêm vào đó 100 mL dung dịch acid sulfuric 13 M, hỗn hợp đƣợc đun nóng ở nhiệt độ 175-180 0 C trong 20 phút (có khuấy), để nguội, lọc bằng máy hút
Than cacbon thu được từ quá trình 35 chân không cần được rửa nhiều lần bằng nước cất cho đến khi nước rửa không làm thay đổi màu của thuốc thử da cam methyl và không xuất hiện kết tủa với dung dịch BaCl2 Sau đó, cần sử dụng nước cất để rửa lại và kết hợp với việc sử dụng sàng có kích cỡ lỗ lớn.
Vật liệu được sấy khô ở nhiệt độ 120 o C cho đến khi đạt khối lượng không đổi, sau đó được làm nguội trong bình hút ẩm và bảo quản trong bình sạch, kín, từ đó thu được vật liệu hấp phụ (VL1) có kích thước từ 16 đến 60 mesh.
Cân 10 g vật liệu (VL1) cho vào bình tam giác 500 mL thêm 250 dung dịch PAN có nồng độ 5,6.10 -5 M pha trong aceton – nước (1:1) có mặt SDS 3.10 -6 M, điều chỉnh pH =1, lắc với tốc độ 250 vòng/phút trong 2 giờ, lọc chất rắn đem sấy khô ở
65 0 C thu đƣợc vật liệu đã biến tính
Cân 0,5 gam vật liệu nhồi vào cột có đường kính 1,3 cm, chiều dài cột 10 cm (lƣợng chất hấp phụ trong cột chiếm chiều cao từ 1 đến 2 cm).[9]
Quy trình chiết pha rắn (SPE) để loại bỏ ảnh hưởng của nền muối
Cột SPE cần được kích hoạt bằng nước DI trước khi sử dụng Sau đó, mẫu 50mL có pH điều chỉnh từ 3 đến 8 được chạy qua cột với tốc độ dòng chảy từ 0,5 mL/phút đến 2 mL/phút Cuối cùng, cột được rửa 2-3 lần bằng nước.
Trước khi tiến hành rửa giải mẫu nước dằn tàu, cần sử dụng các dung môi như HCl, HNO3, HNO3: axeton (1:1, v/v), và HNO3: etanol (1:1, v/v) Nồng độ HNO3 được thay đổi từ 0,5 M đến 2,0 M và thể tích từ 5 mL đến 20 mL, với tốc độ rửa giải 0,5 mL/phút và đinh mức đến 50 mL bằng nước DI Sau khi rửa giải, tiến hành đo ICP-MS để xác định nồng độ kim loại nặng trong mẫu.
Quy trình phân tích ICP – MS