phân tích hàm lượng một số kim loại nặng trong nước mặt quanh thị xã phúc...

8/20/2019 Phân tích hàm lượng một số kim loại nặng trong nước mặt quanh thị xã Phúc Yên bằng phương pháp phổ hấp thụ…

1/77

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Nướ c có vai trò vô cùng quý giá đối vớ i con ngườ i cũng như bất cứ sinh vật nào trên trái đất. Nướ c là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá nhưng

không phải vô tận. Nướ c cần cho mọi sự sống và phát triển, nướ c vừa là môi

trườ ng vừa là nguyên liệu cho các quá trình sản xuất công nghiệp, nông nghiệp

và dịch vụ… Nhưng hiện nay nguồn nướ c này đang bị ô nhiễm trầm trọng do

nhiều nguyên nhân mà nguyên nhân chính là do hoạt động sản xuất và ý thức

của con ngườ i.

Ô nhiễm môi trườ ng nướ c có thể có nguồn gốc tự nhiên hoặc do con

ngườ i. Thực tế, con ngườ i trong quá trình phát triển kinh tế, đô thị hóa và tăng

dân số quá nhanh đã làm cho môi trườ ng nướ c ngày càng ô nhiễm trầm trọng

hơ n, không chỉ ở những thành phố lớ n mà cả ở những vùng nông thôn đang

phát triển.

Thị xã Phúc Yên, tỉnh V ĩ nh Phúc hiện đang từng ngày thay da đổi thịt

vớ i hàng loạt các khu công nghiệp, cụm công nghiệp, khu đô thị đượ c xây

dựng giữa các trục đườ ng nhựa, đườ ng bêtông rộng lớ n, hiện đại.

Trên trục đườ ng Quốc lộ 2 chạy qua địa phận thị xã hầu như lúc nào

cũng tấp nập các xe tải hạng nặng qua lại, chuyên chở những sản phẩm công

nghiệp có giá trị lớ n như ôtô, xe máy, linh kiện của nhà máy Toyota, Honda...

từ Phúc Yên để đưa về các tỉnh, thành phố khác tiêu thụ.

Cùng vớ i sự phát triển của nền kinh tế thị trườ ng, quá trình công nghiệp

hoá hiện đại hoá thì vấn đề ô nhiễm môi trườ ng ngày càng nghiêm trọng,không chỉ ô nhiễm về không khí mà còn ô nhiễm về tài nguyên đất, tài

nguyên nướ c và hậu quả mà chúng mang lại là ảnh hưở ng rất nhiều về mọi

mặt đối vớ i cuộc sống con ngườ i

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUY

WWW.FACEBOOK.COM/BOIDUONGHOAHOCQUY

WW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

ng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú


2/77

Trong những năm gần đây, các khu công nghiệp, các nhà máy lớ n trên

địa bàn Thị xã Phúc Yên như nhà máy Toyota, Honda, nhà máy Viglacera ….

càng đuợ c quan tâm và ưu tiên phát triển, đi cùng vớ i sự phát triển đó là tìnhtrạng ô nhiễm môi trườ ng quanh khu vực sản xuất sinh hoạt của ngườ i dân,

đặc là môi trườ ng nướ c.

Việc môi trườ ng nướ c bị ô nhiễm các kim loại nặng như Cu, Cd, Pb,

Mn ,… cũng đã tác động không nhỏ tớ i sức khỏe con ngườ i: tăng nguy cơ gây

ung thư, rối loạn trao đổi chất và suy giảm sức khỏe.

Vì vậy, việc phân tích, đánh giá mức độ ô nhiễm các kim loại nặng

trong môi trườ ng nướ c để đề ra biện pháp hạn chế ô nhiễm là rất cần thiết. Córất nhiều phươ ng pháp xác định hàm lượ ng các kim loại nặng như phươ ng

pháp phổ hấp thụ nguyên tử, phươ ng pháp trắc quang, phươ ng pháp cực phổ,

phươ ng pháp điện phân, phươ ng pháp sắc kí. Trong đó, phươ ng pháp phổ hấp

thụ nguyên tử là một phươ ng pháp hiện đại, có độ chính xác cao, độ nhạy và

độ chọn lọc cao, thích hợ p để xác định vi lượ ng các nguyên tố.

Xuất phát từ những lý do trên, tôi chọn đề tài:

“Phân tích hàm l ượ ng mộ t số kim loại nặ ng trong nướ c mặ t quanh th ị

xã Phúc Yên bằ ng phươ ng pháp phổ hấ p thụ nguyên tử (AAS)”.

2. Mục đích nghiên cứ u

Đề tài thực hiện nhằm xác định hàm lượ ng các kim loại Cu, Pb, Cd, Mn

trong nướ c quanh Thị xã Phúc Yên ở gần một số nhà máy như nhà máy

Toyota, Nhà máy Honda, Nhà máy gạch Viglacera ... Từ kết quả phân tích,

so sánh vớ i quy chuẩn Việt Nam để đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng

trong nướ c, đưa ra khuyến cáo để có biện pháp xử lí nguồn gây ô nhiễm.

3. Phạm vi nghiên cứ u

Tham khảo điều kiện tối ưu xác định hàm lượ ng các kim loại Cu, Pb,

Cd, Mn bằng phươ ng pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS)






3/77

và dựng đườ ng chuẩn để đánh giá hàm lượ ng các kim loại trên trong nướ c

mặt.

Xác định hàm lượ ng các kim loại nặng Cu, Pb, Cd, Mn trong nướ c mặtquanh Thị xã Phúc Yên ở gần một số nhà máy như nhà máy Toyota, Nhà máy

Honda, Nhà máy gạch Viglacera ... thờ i gian từ tháng 1 năm 2015 đến tháng

5 năm 2015 nơ i các nhà máy xả thải ra môi trườ ng và đánh giá mức độ ô

nhiễm bở i các kim loại đó.

4. Nhiệm vụ nghiên cứ u

-Tham khảo các điều kiện thực nghiệm xác định hàm lượ ng các kim

loại nặng Cu, Pb, Cd, Mn bằng phươ ng pháp phổ hấp thụ nguyên tử khôngngọn lửa (GF-AAS)

- Xác định hàm lượ ng các kim loại nặng bằng phươ ng pháp phổ hấp thụ

nguyên tử (AAS).

- Đánh giá sai số, độ lặp và khoảng tin cậy của phép đo.

- Sử dụng các đườ ng chuẩn để xác định hàm lượ ng các kim loại nặng

như đồng, chì, cadimi, mangan, trong mẫu phân tích.

- Từ kết quả phân tích đánh giá mức độ ô nhiễm môi trườ ng nướ c ở

một số sông hồ quanh Thị xã Phúc Yên.

5. Phươ ng pháp nghiên cứ u

Sử dụng phươ ng pháp phổ hấp thụ nguyên tử là một trong những

phươ ng pháp hiện đại, có độ nhạy, độ chính xác cao, phù hợ p vớ i việc xác

định vi lượ ng các nguyên tố kim loại nặng trong nướ c và các đối tượ ng khác.

Khi sử dụng phươ ng pháp này trong nhiều trườ ng hợ p không cần phải làm

giàu nguyên tố cần xác định trướ c khi phân tích nên tốn ít mẫu và thờ i gian.

Phươ ng pháp này còn cho phép xác định đồng thờ i nhiều nguyên tố.






4/77

6. Ý ngh ĩ a của đề tài

Về mặt lý thuyết, đề tài góp phần nghiên cứu lí thuyết cho việc phân

tích xác định vi lượ ng các nguyên tố trong nướ c bằng phươ ng pháp phổ hấpthụ nguyên tử, một trong những phươ ng pháp hiện đại và có độ chính xác cao.

Về mặt thực tiễn, ứng dụng quy trình phân tích đã nghiên cứu để đánh

giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong nướ c mặt quanh Thị xã Phúc Yên,

một vùng kinh tế và dân cư đang phát triển nhanh của cả nướ c. Từ đó nhận

thức cụ thể đượ c thực trạng nướ c bị ô nhiễm, để đặt ra yêu cầu phải có quy

trình xử lý nướ c để hạn chế ô nhiễm.

CHƯƠ NG 1: TỔNG QUAN

1.1. NGUỒN GỐC VÀ NGUYÊN NHÂN GÂY Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG

TRONG MÔI TRƯỜ NG NƯỚ C[1,2,4,5,6]






5/77

Kim loại nặng là những kim loại có khối lượ ng riêng lớ n hơ n 5g/cm3.

Một số kim loại nặng có thể cần thiết cho sinh vật, chúng đượ c xem là nguyên

tố vi lượ ng. Một số không cần thiết cho sự sống, khi đi vào cơ thể sinh vật cóthể không gây độc hại gì. Kim loại nặng gây độc hại vớ i môi trườ ng và cơ thể

sinh vật khi hàm lượ ng của chúng vượ t quá tiêu chuẩn cho phép.

Ngoài xuất hiện trong tự nhiên dướ i dạng quặng ra.Các kim loại còn xuất

hiện trong sản phẩm, chất thải của các ngành công nghiệp, sản xuất, giao

thông và đờ i sống. Cụ thể như:

Các kim loại nặng đượ c thải vào không khí thông qua bụi lò của các nhà máy

luyện kim, bụi khoáng của các ngành công nghiệp xây dựng, khí thải của cácphươ ng tiện giao thông chủ yếu chứa các hợ p chất độc hại của chì, khói bụi

của các ngành công nghiệp khai khoáng…

Môi trườ ng nhiễm độc kim loại nặng nhiều nhất phải kể đến môi trườ ng nướ c,

Kim loại nặng thông qua nướ c thải của các nhà máy luyện kim, hóa chất,

nướ c thải của các quá trình mạ, rửa ngâm trong các bể chứa có đồng, nướ c

thải của các ngành công nghiệp khai khoáng, nướ c thải các quá trình lọc hóa

dầu

Nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm kim loại nặng là quá trình đổ vào

môi trườ ng nướ c nướ c thải công nghiệp và nướ c thải độc hại không xử lý

hoặc xử lý không đạt yêu cầu. Ô nhiễm nướ c bở i kim loại nặng có tác động

tiêu cực tớ i môi trườ ng sống của sinh vật và con ngườ i. Kim loại nặng tích

luỹ theo chuỗi thức ăn thâm nhập và cơ thể ngườ i. Nướ c mặt bị ô nhiễm sẽ

lan truyền các chất ô nhiễm vào nướ c ngầm, vào đất và các thành phần môitrườ ng liên quan khác. Ðể hạn chế ô nhiễm nướ c, cần phải tăng cườ ng biện

pháp xử lý nướ c thải công nghiệp, quản lý tốt vật nuôi trong môi trườ ng có

nguy cơ bị ô nhiễm như nuôi cá, trồng rau bằng nguồn nướ c thải






6/77

1.2 GIỚ I THIỆU CHUNG VỀ CÁC NGUYÊN TỐ ĐỒNG, CHÌ,

CADIMI, MANGAN [1,19,21,22,38,43]

Đồng, chì, cadimi, mangan đều là các nguyên tố khá phổ biến trong tự nhiên.Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học chúng là các nguyên tố

thuộc nhóm IB, IVA, IIB, VIIB của các chu kì 4,6,5,4

Bảng 2.1 Tóm tắt một số đặc điểm đặc trưng của đồng, chì, cadimi,mangan

Đặc điểm Cu Pb Cd Mn

Số thứ tự 29 82 48 25

Khối lượ ng

nguyên tử

63.546 207,200 112,411 54,938

Cấu hình

electron

[Ar]

3d104s1[Xe]

4f 145d106s26p2[Kr]

4d104s2[Ar]

3d54s2

Bán kính

nguyên tử

1,28A0 1,75 A0 1,56 A0 1,30 A0

Khối lượ ng

riêng (g/cm

3

)

8,94 11,34 8,63 7,4

Nhiệt độ nóng

chảy (0C)

1083 327 321 1244

Nhiệt độ sôi(0C) 2543 1737 767 1244

Trong tự nhiên chúng tồn tại chủ yếu dướ i dạng quặng

Đồng là một nguyên tố khá phổ biến trong tự nhiên (khoảng 2% khối

lượ ng vỏ trái đất), tồn tại cả hai dạng đơ n chất và hợ p chất, nhưng chủ yếu là

dạng hợ p chất. Các hợ p chất chứa đồng là quặng cancosin (Cu2S), cancopirit(CuFeS2), malachit (Cu(OH)2CO3)…Đồng có 11 đồng vị

58Cu đến 68Cu, chủ

yếu là hai đồng vị thiên nhiên 63Cu (69,1%) và 65Cu (30,9%).






7/77

Chì là một nguyên tố khá phổ biến nhưng không phổ biến bằng đồng.

Trong tự nhiên, chì có tồn tại ở dạng kim loại nhưng ít gặp, thườ ng tìm thấy

chì ở dạng quặng cùng vớ i kẽm, bạc và phổ biến nhất là đồng. Khoáng chìchủ yếu nhất là galena PbS (trong đó chiếm 86.6% về khối lượ ng), ngoài ra

còn có các quặng khác như cerrusslite (PbCO3), anglesite (PbSO4).

Chì có bốn đồng vị bền là 202Pb, 204Pb, 207Pb và 208Pb. Chì là sản phẩm

cuối cùng của quá trình phân rã phóng xạ của các nguyên tố nặng hơ n như

thori và urani.

Cadimi là một kim loại khá hiếm trong tự nhiên, không tồn tại ở dạngđơ n chất mà trong các loại quặng. Quặng chứa cadimi là quặng Greenockit

(CdS). Cadimi thườ ng tồn tại trong quặng kẽm, đượ c sản xuất từ phụ phẩm

của quá trình khai thác, nấu chảy, tinh luyện quặng sunfua kẽm. Đây là một

kim loại chuyển tiếp có 6 đồng vị trong tự nhiên, nhưng có hai đồng vị phổ

biến nhất là 112Cd (24,07%) và 114Cd (28,86%).

Mangan chiếm khoảng 1000 ppm (0,1%) trong vỏ Trái Đất, đứng hàng

thứ 12 về mức độ phổ biến của các nguyên tố. Đất chứa 7–9000 ppm mangan

vớ i hàm lượ ng trung bình 440 ppm. Nướ c biển chỉ chứa 10 ppm mangan và

trong khí quyển là 0,01 µg/ m3.[43]

Mangan có mặt chủ yếu trong pyrolusit (MnO2), braunit,(Mn2+Mn3+6)(SiO12),

psilomelan(Ba,H2O)2Mn5O10,và ít hơ n trong rhodochrosit (MnCO3).Quặng mangan

quan trọng nhất là pyrolusit (MnO2). Các quặng quan trọng khác thườ ng có sự phân

bố liên quan đến các quặng sắt. Các nguồn trên đất liền lớ n nhưng phân bố không

đồng đều. [43]

Mangan là kim loại trắng xám giống sắt, nó là kim loại cứng, rất giòn khó

nóng chảy, dễ bị oxi hoá bở i các tác nhân oxi hoá như phi kim, nướ c, axit,






8/77

không khí ẩm….Mn là kim loại chỉ có từ tính sau khi qua xử lý đặc biệt,

manganvà các ion phổ biển của nó có tính chất thuận từ.

1.3 Ứ NG DỤNG CỦA ĐỒNG, CHÌ, CACDIMI, MANGAN

1.3.1 Ứ ng dụng của đồng

Ở dạng đơ n chất, đồng kim loại dạng tấm có màu đỏ đặc trưng ,dạng

vụn có màu đỏ gạch. Đồng có nhiệt độ nóng chảy 10830C, nhiệt độ sôi

25430C, độ cứng là 3, khối lượ ng riêng 8,94g/cm3, độ dẫn điện 5,7. Do có

những tính chất trên nên đồng là kim loại dẻo, dai, dễ kéo sợ i và dễ dát mỏng,

dẫn điện tốt,vì vậy nó đượ c sử dụng rộng dãi trong sản xuất các sản

phẩm:Dây điện, đúc tượ ng,que hàn đồng, tay nắm của các đồ vật khác trong

xây dựng nhà cửa, cuộn từ nam châm điện, đặc biệt là động cơ điện….

Đồng là kim loại quan trọng trong công nghiệp và k ĩ thuật. Hơ n 50% lượ ng

đồng khai thác hàng năm đượ c dùng làm dây dẫn điện, 30% chế tạo các hợ p

kim.Các hợ p kim của đồng có ứng dụng rộng rãi. Hợ p kim vớ i cadimi làm

tăng độ bền, không làm giảm độ dẫn điện nên làm dây dẫn điện tốt. Hợ p kim

vớ i Sn, Al, Pb, Be (bronzo) có độ bền cơ học cao, tính đàn hồi tốt dùng chế

tạo các chi tiết động cơ máy bay, tàu thủy, lò xo cao cấp…[2,10,14]

1.3.2 Ứ ng dụng của chì

Ứ ng dụng lớ n nhất của chì là dùng trong công nghiệp sản xuất acquy,

ngoài ra chì còn dùng để chế tạo que hàn, trang trí, pha trộn men gốm sứ,

muối của chì đượ c dùng tạo chất nhuộm trắng trong sơ n, chì dùng làm chất ổn

định trong nhựa PVC, làm tấm ngăn chống phóng xạ hạt nhân [21]

Trong công nghiệp kỹ thuật điện, chì đượ c sử dụng làm vỏ bọc dây cáp

rất bền chặt và dẻo dai.Một lượ ng chì khá lớ n đượ c dùng để làm que hàn, để






9/77

bảo vệ thiết bị khỏi sự ăn mòn, các nhà máy hóa chất và các xí nghiệp luyện

kim màu ngườ i ta mạ chì (một lớ p rất mỏng) lên mặt các buồng và tháp để

sản xuất axit sunfuric, các ống dẫn, các bể tẩy rửa và các bể điện phân.Trongnhiều máy móc và hợ p kim có thể gặp các để làm bi gồm chì và các nguyên tố

khác

Trướ c kia chì đượ c sử dụng để làm các đoạn ống và các chi tiết khác

của đườ ng ống dẫn nướ c. Ngườ i HiLạp cổ sử dụng chì để bọc tàu thuyền, để

bảo vệ đáy thuyền và các đinh thuyền bằng sắt khỏi bị han gỉ [38].

Trong xăng dầu, để giảm khả năng cháy nổ chì đượ c thêm vào dướ idạng tetraankyl như Pb(C2H5)4, Pb(CH3)4 cùng vớ i 1,1-đibroetan hoặc 1,2

đicloetan [13].

1.3.3 Ứ ng dụng của cadimi

Khoảng 3/4 cadimi sản xuất ra đượ c sử dụng trong các loại pin (đặc

biệt là pin Ni-Cd) và phần lớ n trong 1/4 còn lại sử dụng chủ yếu trong

các chất màu, lớ p sơ n phủ, các tấm mạ kim và làm chất ổn định cho plastic.

Ngoài ra một lượ ng lớ n Cd trên thế giớ i đượ c dùng để mạ thép vì độ

bền đẹp hơ n mạ kẽm.113Cd có khả năng bắt notron tốt nên dùng làm thanh

điều chỉnh notron trong lò phản ứng nguyên tử. Cadimi dùng chế tạo các tế

bào quang điện nhạy vớ i tia tử ngoại, vì thế nó đượ c dùng trong các thiết bị

đo điện(pin chuẩn Weston).Cd còn dùng làm xúc tác cho các phản ứng hữu

cơ . CdSO4 dùng làm thuốc diệt nấm….

1.3.4 Ứ ng dụng của Mn






10/77

Mangan có vai trò quan trọng trong sản xuất thép vì có tác dụng khử

lưu huỳnh, khử ôxi, và mang những đặc tính của hợ p kim. Luyện thép và cả

luyện sắt sử dụng nhiều mangan nhất( chiếm khoảng 85-90% tổng nhu cầu).

Trong những mục đích khác, Mn là thành phần chủ yếu trong việc sản

xuất thép không rỉ vớ i chi phí thấp, và có trong hợ p kim nhôm.Một lượ ng lớ n

Mn đượ c dùng để điều chế hợ p kim fero –mangan( 60-90% Mn và 40-10%

Fe) khi khử hỗn hợ p Fe và quặng mangan. Loại hợ p kim này rất bền và cứng,

thườ ng đượ c dùng làm các ổ bi, các bộ phận máy nghiền, làm đườ ng day xe

lửa. Ngườ i ta dùng hợ p kim của mangan để điều chế trực tiếp gang trắng

trong lò cao.Hợ p kim bronzo-mangan (95% Cu và 5%Mn) có độ bền cơ học

cao.Mn còn đượ c thêm vào dầu hỏa để giảm tiếng nổ lọc cọc cho động cơ

[21].

Mangan đioxit đượ c sử dụng trong pin khô, hoặc làm chất xúc tác.

Mangan đượ c dùng để tẩy màu thủy tinh (loại bỏ màu xanh lục do sắt tạo ra)

hoặc tạo màu tím cho thủy tinh. Mangan oxit là một chất nhuộm màu nâu,

dùng để chế tạo sơ n, và là thành phần của màu nâu đen tự nhiên. Kali

pemangannat là chất ôxi hóa mạnh, dùng làm chất tẩy uế trong hóa học và y

khoa. Photphat hóa mangan là phươ ng pháp chống rỉ và ăn mòn cho thép.Nó

thườ ng hay đượ c dùng để sản xuất tiền xu.Những loại tiền xu duy nhất có sử

dụng mangan là đồng xu niken “thờ i chiến”.Hiện nay, không có giải pháp

công nghệ thực tế nào có thể thay thế mangan bằng chất liệu khác hay sử

dụng các trầm tích trong nướ c hoặc các công nghệ làm giàu khác để giảm

hoàn toàn sự phụ thuộc của Hoa kỳ vào các quốc gia khác đối vớ i quặng Mn

1.4 HOẠT TÍNH SINH HÓA CỦA Cu, Pb, Cd, Mn [2,13,19]

1.4.1 Hoạt tính sinh hóa của Cu






11/77

Đồng là một nguyên tố vi lượ ng cần thiết cho cơ thể thực vật và động vật.

Đồng có trong thành phần của một số enzim, hợ p chất của đồng cần cho sự

tổng hợ p hemoglobin và photpholipit, nếu thiếu thì có thể gây nên bệnh thiếumáu.

Hàng ngày, cơ thể có thể hấp thụ lượ ng đồng vào khoảng 0,033 đến

0,05mg/kg thông qua thức ăn và tập trung chủ yếu ở cơ , gan xươ ng. Nếu nồng

độ đồng quá cao, có thể ảnh hưở ng đến mùi vị và dinh dưỡ ng của thức ăn,

kích thích sự oxi hóa của dầu mỡ , chóng ôi thiu, đẩy nhanh quá trình phá hủy

vitamin. Ăn phải lượ ng lớ n muối đồng có thể gây ngộ độc cấp tính, hiện

tượ ng nôn nhiều.

Hàm lượ ng đồng cao trong cơ thể cũng là nguyên nhân gây nên bệnh

Wilson, gây nên tổn thươ ng não và gan do đồng bị giữ lại không tiết ra bở i

gan vào trong mật.

1.4.2 Hoạt tính sinh hóa của Pb

Chì là một nguyên tố vi lượ ng trong cơ thể, có vai trò quan trọng vớ i sự

sinh trưở ng và phát triển của con ngườ i và động vật.

Tuy nhiên, khi tồn tại vớ i nồng độ cao thì chì lại là một chất rất độc. Chì

gây ức chế một số emzym quan trọng của quá trình tổng hợ p máu, không tạo

đượ c hồng cầu. Hàm lượ ng chì trong máu > 0,3ppm ngăn cản quá trình sử

dụng oxi để oxi hóa glucozơ cung cấp năng lượ ng cho hoạt động sống gây

nên hiện tượ ng mệt mỏi.

Tiếp xúc lâu ngày vớ i chì và các hợ p chất của chì có thể gây bệnh về thận,những cơ n đau bất thườ ng giống như đau bụng, phụ nữ mạng thai có thể bị

sẩy thai, nam giớ i cũng bị giảm khả năng sinh sản. Đối vớ i trẻ em, chì làm

giảm khả năng nhận thức, ảnh hưở ng tớ i quá trình học tập.






12/77

Chì tích tụ ở mô mềm và trong xươ ng, nhưng tác hại chủ yếu của chì vẫn

là rối loạn máu và tổn thươ ng hệ thần kinh, hệ miễn dịch.

1.4.3

Hoạt tính sinh hóa của Cd

Cadimi là một nguyên tố không có lợ i gì cho cơ thể con ngườ i và sinh vật.

Nguyên tố này và các hợ p chất của cadimi là những chất cực độc, thậm chí

vớ i nồng độ rất thấp. Chúng can thiệp vào các phản ứng của các enzim chứa

kẽm. Tuy giống kẽm nhưng cadimi không thể thay thế vai trò sinh học của

kẽm, mà nó còn can thiệp vào quá trình sinh học có chứa Ca và Mg.

Khi hít thở phải bụi chứa cadimi thì dẫn đến ảnh hưở ng tớ i hệ hô hấp vàthận, có thể dẫn tớ i tử vong (thườ ng là do hỏng thận). Nếu nuốt phải một

lượ ng cadimi thì có thể phát sinh ngộ độc tức thì, dẫn tớ i tổn thươ ng về gan,

thận. Các hơ p chất của cadimi còn là một trong những nguyên nhân gây ung

thư. Cadimi ngoài việc gây tổn thươ ng cho thận, nó còn gây nên bệnh loãng

xươ ng, nhuyễn xươ ng. Phụ nữ có thai mà bị ảnh hưở ng bở i cadimi thì tăng

nguy cơ dị dạng cho thai nhi.

Trẻ em khi bị ngộ độc cadimi có triệu chứng mệt mỏi, nhức đầu, ói mửa,

thiếu máu, mất vị giác, rối loạn chức năng thận. Hiện nay chỉ có thuốc trị

đượ c triệu chứng mà chưa có thuốc đặc trị.

1.4.4 Hoạt tính sinh hóa của mangan

Cơ thể ngườ i trưở ng thành chứa từ 10 – 20 mg Mn, phần lớ p tập trung

trong xươ ng, gan và thận. Lượ ng Mn trong máu vào khoảng 10 g/l, tập

trung ở hồng cầu. Huyết tươ ng có chứa từ 0,6-4 g/l. Các cơ bắp nhận đượ cMn từ máu và giữ khoảng 35% tổng số Mn của cơ thể [36].

Do có tác dụng kích thích sự hoạt động của một số enzyn, hoặc kiềm

chế tác dụng của một số chất khác như canxi, Mn tham gia vào nhiều hoạt

động sinh hóa của cơ thể và là nguyên tố cần thiết có liên quan tớ i sự sinh






13/77

sản, sự phát triển của xươ ng, cảm giác giữ thăng bằng, sự hoạt động của

não, sự tổng hợ p của cholesterol, việc điều chỉnh lồng độ glucose trong

máu, sự đông máu (phối hợ p vớ i Vitamin K)…Giống như đồng, Mn tham gia vào cấu tạo của một số tế bào có tác

dụng chống oxy hóa. Nhưng nếu tế bào này có dư, chúng lại có tác dụng

ngượ c lại, làm cho các tế bào có liên quan mau bị lão hóa.

Trong nướ c, ở hàm lượ ng nhỏ (dướ i 0,1 mg/l) thì mangan có lợ i cho

sức khỏe. Tuy nhiên nếu mangan có hàm lượ ng cao (từ 1 – 5 mg/l) sẽ ảnh

hưở ng đến một số cơ quan nội tạng của cơ thể. Thườ ng chỉ có hiện tượ ng

cơ thể bị ngộ độc vì thừa mangan, đa số trườ ng hợ p do làm việc ở nơ i khaithác (mỏ Mn) hoặc sử dụng Mn làm nguyên liệu ở các nhà máy hóa chất.

Ngườ i công nhân bị nhiễm Mn qua đườ ng hô hấp, làm tổn hại phổi, hệ

thống thần kinh [ ].

Tiêu chuẩn WHO quy định nướ c uống có hàm lượ ng mn không quá

0,1mg/l. Trong nướ c thải nhỏ hơ n 1 mg/l [34].

1.5 THỊ XÃ PHÚC YÊN VÀ HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜ NG NƯỚ C

TẠI ĐÂY[40,41,43]

1.5.1 Giớ i thiệu về Thị xã Phúc Yên

Phúc Yên là một thị xã thuộc tỉnh V ĩ nh Phúc . Là đô thị cửa ngõ của

tỉnh V ĩ nh Phúc, Phúc Yên đượ c xác định như là một trong những đô thị vệ

tinh của Vùng thủ đô Hà Nội; là trung tâm du lịch, nghỉ dưỡ ng, thể dục thể

thao và đào tạo, là trung tâm kinh tế công nghiệp- dịch vụ, trung tâm khoa học

kỹ thuật và công nghệ, giữ vị trí chiến lượ c quan trọng về phát triển côngnghiệp và thươ ng mại - du lịch của tỉnh, góp phần kết nối giao lưu phát triển

kinh tế vớ i vùng thủ đô Hà Nội.

Địa giớ i hành chính thị xã Phúc Yên:






14/77

Phía Bắc giáp tỉnh Thái Nguyên

Phía Tây giáp huyện Bình Xuyên và Phía Nam, Đông giáp vớ i Thủ đô Hà

Nội.Thị xã Phúc Yên nằm ở phía Đông Nam tỉnh V ĩ nh Phúc, phía Đông

Bắc của Thủ đô Hà Nội, cách trung tâm thủ đô 30 Km. Thị xã Phúc Yên có

chiều dài theo trục Bắc - Nam 24 km, từ phườ ng Hùng Vươ ng đến đèo Nhe,

xã Ngọc Thanh giáp vớ i tỉnh Thái Nguyên.

Hình 1.1 Vị Trí Thị xã Phúc Yên nhìn từ vệ tinh

Phúc Yên có hệ thống giao thông đa dạng: đườ ng bộ có các tuyến Quốclộ 2, Quốc lộ 23, đườ ng xuyên Á Hà Nội - Lào Cai đi qua; có đườ ng sắt Hà

Nội – Lào Cai, giáp cảng hàng không quốc tế Nội Bài, tạo điều kiện cho Phúc

Yên tiềm lực, lợ i thế để mở rộng thị trườ ng, thu hút đầu tư, giao lưu kinh tế,

văn hoá.

Thị xã Phúc Yên còn có hệ thống hạ tầng kỹ thuật, hệ thống cung cấp dịch vụ

tươ ng đối hoàn chỉnh.

1.5.2 Hiện trạng ô nhiễm nướ c tại Thị xã Phúc yên

Thị xã Phúc Yên là trọng điểm kinh kế là đầu tàu kinh tế của tỉnh V ĩ nh

Phúc, bao gồm các ngành nghề chính : Công nghiệp sản xuất, lắp ráp xe






15/77

máy,ô tô, công nghiệp lắp ráp cơ khí, điện tử, sản xuất gạch ốp lát, chế biến

thực phẩm, công nghiệp nhẹ, hàng tiêu dùng…..

Trong những năm gần đây tốc độ tăng trưở ng kinh tế của thị xã luôn ở mức cao, cơ cấu kinh tế chuyển dịch theo hướ ng công- nông nghiệp và dịch

vụ, đặc biệt ưu tiên phát triển công nghiệp. Hàng loạt các khu công nghiệp,

cụm công nghiệp đượ c đầu tư xây dựng và mở rộng. Cùng vớ i sự phát triển

của nền kinh tế thị trườ ng, quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá thì vấn đề

ô nhiễm môi trườ ng ngày càng nghiêm trọng, không chỉ ô nhiễm về không khí

mà còn ô nhiễm về tài nguyên đất, tài nguyên nướ c và hậu quả mà chúng

mang lại là ảnh hưở ng rất nhiều về mọi mặt đối vớ i cuộc sống con ngườ i.

Hình 1.2 Hình ảnh ô nhiễm và xả nướ c thải ra sông tại Thị xã Phúc Yên






16/77

Ô nhiễm môi trườ ng nướ c do nướ c thải từ các nhà máy quanh Thị xã

trong những năm gần đây đang ở mức báo động, đặc biệt là tình trạng ô

nhiễm môi trườ ng quanh khu vực sản xuất sinh hoạt của ngườ i dân.Một số nhà máy lớ n như Honda cũng có hệ thống xử lý nướ c thải tuy

nhiên một năm chỉ xử lý 2 lần do kinh phí lớ n và còn hạn chế.Chính vì vậy

mà nguy cơ ô nhiễm môi trườ ng ngày càng tăng.

Trong cụm công nghiệp, ngườ i dân không chỉ làm việc mà còn ăn ở và

sinh hoạt hàng ngày. Nướ c sử dụng trong quá trình sản xuất và sinh hoạt thải

ra gây ô nhiễm môi trườ ng, gây độc cho vi sinh vật, cây trồng, vật nuôi, nhất

là sức khỏe của con ngườ i.Tình trạng xả thẳng nướ c thải công nghiệp ra môi trườ ng đang làm suy

thoái môi trườ ng ảnh hưở ng trực tiếp đến quá trình sản xuất, sinh hoạt của

ngườ i dân, cũng như tác động trực tiếp đến sức khỏe của ngườ i dân làm cho

tình trạng bệnh tật gia tăng, nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản giảm sút.

1.6. CÁC PHƯƠ NG PHÁP ĐỊNH LƯỢ NG Cu, Pb, Cd, Cr

1.6.1. Các phươ ng pháp phân tích hóa học1.6.1.1. Phươ ng pháp phân tích khố i l ượ ng [7,8,31]

Phân tích khối lượ ng là phươ ng pháp dựa trên việc tách cấu tử xác định

dướ i dạng hợ p chất ít tan bằng thuốc thử đặc trưng.Từ đó chuyển dạng kết tủa

thành dạng cân, dựa vào khối lượ ng dạng cân tính hàm lượ ng cấu tử trong

mẫu phân tích.

Các mẫu phân tích đượ c xử lý và đưa về dạng dung dịch đồng thể. Lấymột thể tích mẫu xác định rồi kết tủa chất cần phân tích dướ i dạng hợ p chất

khó tan. Sau đó tiến hành lọc, rửa kết tủa, sấy đến khối lượ ng không đổi rồi

mang cân. Từ đó xác định đượ c hàm lượ ng các nguyên tố cần phân tích.






17/77

Các nguyên tố Cu, Pb, Cd, Mn đượ c xác định thông qua các hợ p chất

của chúng như sau:

- Xác định Cu dướ i dạng kết tủa CuS

- Xác định Pb dướ i dạng kết tủa PbSO4 hoặc PbCrO4

- Xác định Cd dướ i dạng kết tủa CdSO4, CdNH4SO4

- Xác định Mn dướ i dạng kết tủa MnO2

Phươ ng pháp này khá đơ n giản nhưng lại dễ mắc sai số trong khi

cân, thờ i gian phân tích kéo dài. Mặt khác, ngoài kết tủa của nguyên tố

phân tích còn kết có thể có kết tủa của rất nhiều nguyên tố khác trong

mẫu, phải khống chế pH phù hợ p để kết tủa đượ c hoàn toàn chất phân

tích. Nhượ c điểm của phươ ng pháp này là chỉ xác định đượ c hàm lượ ng

lớ n các kim loại, không phân tích đượ c lượ ng vết.

1.6.1.2. Phươ ng pháp phân tích thể tích [7,8,31]

Nội dung cơ bản của phươ ng pháp phân tích thể tích là thêm dần dung

dịch thuốc thử B đã biết chính xác nồng độ(dung dịch chuẩn) vào dung dịch

cần xác định(dung dịch cần chuẩn)A đến khi lượ ng thuốc thử B tác dụng vừa

đủ vớ i lượ ng chất cần xác định A.

Phươ ng pháp này rất phổ biến và đượ c sử dụng rộng rãi để xác định các

kim loại vì nhanh và đơ n giản. Tuy nhiên phươ ng pháp này chỉ chính xác vớ i

nồng độ khoảng 10-3M, tức là cũng không thể xác định đượ c lượ ng vết, lại có

thể mắc nhiều sai số và độ chọn lọc thấp.

• Xác định hàm lượ ng nguyên tố đồng:






18/77

- Chuẩn độ oxi hóa – khử:

Khử Cu2+ về Cu+ bằng dung dịch iotua trong môi trườ ng pH =4 – 5 ,

chuẩn độ iot sinh ra bằng dung dịch natrithiosunphat, chỉ thị hồ tinh bột:

2Cu2+ + 5I- 2CuI + I3−

I3− + 2S2O3

2− S4O62− + 3I−

- Chuẩn độ tạo phức:

Sử dụng dung dịch EDTA có nồng độ xác định, đệm amoni, pH = 8,

chỉ thị murexit. Phản ứng chuẩn độ kết thúc khi dung dịch chuyển từ màu

vàng (cỏ úa) sang màu tím hoa cà. Các phản ứng lần lượ t xảy ra như sau:

Cu2+ + 4NH3 Cu(NH3)42+ (xanh thẫm)

Cu(NH3)42+ + H4In

- Cu(H2In)- (vàng) + 2NH4

+ + 2NH3

Cu(NH3)42+ + H2Y

2- CuY2- + 2NH4+ + 2NH3

Cu(H2In)- (vàng) + H2Y

2- CuY2- + H3In2- (tím) + H+

• Xác định hàm lượ ng nguyên tố chì: Chuẩn độ tạo phức theo hai

cách:

- Chuẩn độ trực tiếp Pb2+ bằng EDTA, chỉ thị eriocrom đen T, môi

trườ ng trung tính hoặc kiềm yếu. Chú ý, do Pb2+ dễ bị thủy phân nên trướ c khi

chuẩn độ cho Pb2+ tạo phức kém bền vớ i tactrat hoặc trietnolamin. Kết thúc

chuẩn độ khi dung dịch chuyển từ đỏ sang xanh.

- Chuẩn độ thay thế: tận dụng tính chất bền của phức PbY2- hơ n so vớ i

phức ZnY2- trong môi trườ ng đệm amoni, Pb2+ đẩy đượ c Zn2+ ra khỏi phứcZnY2-. Sau đó chuẩn độ Zn2+ bằng EDTA, chỉ thị murexit, dừng chuẩn độ khi

dung dịch chuyển từ màu đỏ nho sang màu xanh:

Pb2+ + ZnY2- PbY2- + Zn2+

Zn2+ + H2In ZnIn + 2H+






19/77

Zn2+ + H2Y2- ZnY2- + 2H+

ZnIn (đỏ nho) + H2Y2- ZnY2- + H2In (xanh)

•

Xác định hàm lượ ng nguyên tố Cadimi: Cũng dùng phươ ng pháp chuẩnđộ tạo phức vớ i EDTA ở pH = 5, chỉ thị xylen da cam (H6F), dung dịch

đệm urotrophin. Kết thúc quá trình chuẩn độ khi dung dịch chuyển từ

màu đỏ sang màu vàng:

H4F2- (vàng) + Cd2+ H4FCd (đỏ)

Cd2+ + H2Y2- CdY2- + 2H+

H4FCd (đỏ) + H2Y2- Cd2+ + H6F (vàng)

• Xác định hàm lượ ng nguyên tố Mangan:

- Chuẩn độ oxi hóa – khử MnO4- vớ i dung dịch asenit trong môi

trườ ng axit

2 MnO4- + 5 AsO3

3- + 6 H+ → 2 Mn2+ + 5 AsO43- + 3 H2O

- Chuẩn độ oxi hóa – khử MnO4- vớ i dung dịch muối Mo

MnO4- + 5 Fe2+ + 8 H+ → Mn2+ + 5 Fe3+ + 4 H2O

1.6.2. Các phươ ng pháp phân tích công cụ 1.6.2.1. Các phươ ng pháp phân tích đ iệ n hóa [23,25,26,28,29]

Các phươ ng pháp phân tích điện hóa là các phươ ng pháp dựa trên ứng

dụng của các quá trình điện hóa đó là các quy luật, hiện tượ ng có liên quan

đến phản ứng điện hóa xảy ra trên ranh giớ i tiếp xúc giữa các cực, dung dịch

phân tích hoặc tính chất điện hóa của dung dịch tạo nên môi trườ ng giữa các

điện cực.

Các phươ ng pháp phân tích điện hóa đượ c chia thành hai nhóm:* Nhóm các phươ ng pháp d ự a trên quá trình đ iện cự c ( thườ ng là phản

ứ ng oxi – hóa khử của chấ t đ iện hoạt và đ iện cự c).

Các phươ ng pháp thuộc nhóm này rất phong phú. Nhóm này đượ c chia

thành hai phân nhóm nhỏ:






20/77

- Phân nhóm các phươ ng pháp trong đó phản ứng điện cực ở trạng

thái cân bằng (dòng bằng không)

- Phân nhóm các phươ ng pháp dựa trên sự điện phân (dòng kháckhông).

* Nhóm các phươ ng pháp không dùng các phản ứ ng đ iện cự c

Đây là các phươ ng pháp cổ điển có giớ i hạn phát hiện đượ c khá cao

nhưng lại có nhượ c điểm chủ yếu là độ chọn lọc rất kém. Do đó các

phươ ng pháp này ít đượ c sử dụng trong thực tiễn phân tích.

Hiện nay, một số phươ ng pháp phân tích điện hóa hiện đại có độ nhạy

cao đượ c ứng dụng rộng rãi là:- Các phươ ng pháp điện thế dùng các điện cực chọn lọc ion.

- Các phươ ng pháp cực phổ hiện đại, đặc biệt là cực phổ xung và

xung vi phân.

- Các phươ ng pháp điện hóa hòa tan.

1.6.2.2. Các phươ ng pháp phân tích sắ c ký [26,31,39]Sắc ký là quá trình tách dựa trên sự phân bố liên tục của các cấu tử chất

phân tích lên hai hai pha: một pha thườ ng đứng yên, có khả năng hấp thu chất

phân tích gọi là pha t ĩ nh, một pha di chuyển qua pha t ĩ nh đượ c gọi là pha

động; do các cấu tử chất phân tích có ái lực khác nhau vớ i pha t ĩ nh, chúng di

chuyển vớ i tốc độ khác nhau và tách ra khỏi nhau.

Phươ ng pháp sắc ký đượ c sử dụng rộng rãi để phân tích cả hợ p chất

hữu cơ và vô cơ . Do đó, hệ thống k ĩ thuật của phươ ng pháp sắc ký vô cùng

phong phú: k ĩ thuật sắc ký khí, lỏng. Trong đó sắc ký khí gồm có sắc ký khí –

rắn, khí – lỏng; sắc ký lỏng gồm sắc ký lỏng hiệu năng cao – HPLC, sắc kí

lỏng phẳng.

Hiện nay, các k ĩ thuật sắc ký khí và lỏng đã đượ c ghép nối vớ i k ĩ thuật

khối phổ - MS, tạo nên những máy đo hoàn chỉnh, LC- MS và GC-MS, do






21/77

tích hợ p đượ c hai khả năng tách và nhận biết tốt trên cùng một máy đo. Vớ i

các k ĩ thuật này, phươ ng pháp sắc ký có thể nhận biết đượ c nhiều chất trong

mẫu vớ i độ nhạy cực kì cao, phân tích các chất vớ i nồng độ cỡ ppb và ppt.Ngoài hai phươ ng pháp trên, phươ ng pháp sắc ký điện di mao quản

đượ c ra đờ i và phát triển vào cuối thế kỉ XX là một tiến bộ lớ n trong khoa

học. Phươ ng pháp này có hiệu quả phân tách rất cao trong khi chi phí thấp.

Ngoài hai ưu điểm này, phươ ng pháp sắc ký điện di mao quản còn có thể áp

dụng cho hầu hết các loại chất phân tích, từ ion đến không ion, từ khối lượ ng

nhỏ tớ i khối lượ ng lớ n. Đây chính là một lợ i thế mà ngày nay k ĩ thuật này

đượ c áp dụng rộng rãi.

1.6.2.3. Các phươ ng pháp phân tích quang họ c [26;29]a) Phươ ng pháp phân tích tr ắ c quang

Cơ sở khoa học của phươ ng pháp là dựa trên khả năng tạo phức màu

của cấu tử phân tích vớ i một thuốc thử nào đó. Đo độ hấp thụ quang của phức

màu từ đó tính đượ c nồng độ chất phân tích.

Phươ ng pháp này tuân theo định luật hợ p nhất Buge Lambe –Bee:

A= εlC

A: Độ hấp thụ quang

ε: hệ số hấp thụ nguyên tử (mol-1.l.cm-1)

l: Bề dày cuvet (cm)

C: Nồng độ chất màu

Phươ ng pháp này có độ nhạy, độ chính xác và độ chọn lọc khá cao nên

đượ c dùng để xác định hàm lượ ng bé, trung bình và lớ n của các nguyên tố

trong nhiều đối tượ ng phân tích. Ngoài ra, đây là một phươ ng pháp phân tích

nhanh, thuận lợ i, thiết bị đơ n giản và dễ tự động hóa nên đượ c dùng rộng rãi

trong nhiều phòng thí nghiệm nghiên cứu khoa học, phòng thí nghiệm nhà

máy…






22/77

Yếu tố quyết định độ nhạy, độ chính xác, độ chọn lọc và thờ i gian phân

tích của phươ ng pháp này chính là phản ứng hóa học tạo ra hợ p chất màu.

b)

Các phươ ng pháp phân tích quang phổ Đây là nhóm các phươ ng pháp đượ c sử dụng rộng rãi nhất trong hóa học

phân tích. Để xác định hàm lượ ng các kim loại trong các mẫu phân tích,

thườ ng dùng hai phươ ng pháp: phươ ng pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES) và

phươ ng pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS).

Hai phươ ng pháp phổ này đều dựa trên sự chuyển mức năng lượ ng của các

eletron hóa trị của nguyên tử các nguyên tố cần phân tích, từ thấp lên cao (phổ

hấp thụ) hoặc từ cao xuống thấp (phổ phát xạ).Chúng đều có độ nhạy cao (cỡ ppb), độ chọn lọc, độ chính xác cao, tốn ít

mẫu và tốc độ phân tích nhanh, do đó đượ c dùng trong nhiều l ĩ nh vực để xác

định lượ ng vết kim loại. Hiện nay có thể phân tích đượ c khoảng 40 – 60

nguyên tố bằng phươ ng pháp này.

1.7. GIỚ I THIỆU PHƯƠ NG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ [15, 16,18]

Ở trạng thái cơ bản, các nguyên tử tồn tại bền vững và có năng lượ ngnhỏ nhất, nguyên tử không phát cũng không thu năng lượ ng (bức xạ).

Khi chuyển các nguyên tử về trạng thái hơ i tự do ở mức năng lượ ng cơ

bản và chiếu vào đám hơ i nguyên tử một chùm tia sáng đơ n sắc λ có năng

lượ ng thích hợ p (thườ ng là bức xạ có bướ c sóng đúng bằng bướ c sóng mà

nguyên tử phát ra trong quá trình phát xạ), nguyên tử sẽ hấp thụ năng lượ ng

của tia sáng λ và nhảy lên mức năng lượ ng cao hơ n (trạng thái kích thích).

Phổ đượ c sinh ra trong quá trình này là phổ hấp thụ nguyên tử (AAS).

1.7.1.Nguyên tắc của phươ ng pháp

Phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) là phươ ng pháp dựa trên nguyên lý hấp

thu của hơ i nguyên tử. Ngườ i ta cho chiếu vào đám hơ i nguyên tử một năng






23/77

lượ ng bức xạ đặc trưng của riêng nguyên tử đó. Sau đó đo cườ ng độ còn lại

của bức xạ đặc trưng này sau khi đã bị đám hơ i nguyên tử hấp thụ, sẽ tính ra

đượ c nồng độ nguyên tố có trong mẫu đem phân tíchMuốn đo phổ hấp thụ nguyên tử để xác định hàm lượ ng của một

nguyên tố chúng ta phải thực hiện theo các nguyên tắc sau:

- Xử lí mẫu, chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu ( rắn hoặc

lỏng) về dạng dung dich đồng thể.

- Hóa hơ i dung dịch mẫu, để có đám hơ i (khí) của các chất mẫu.

- Nguyên tử hóa đám hơ i, tạo ra môi trườ ng của các nguyên tử tự do.

Đây là bướ c rất quan trọng, vì chỉ khi nguyên tử ở trạng thái tự dothì chúng mớ i có thể hấp thụ đượ c năng lượ ng của bức xạ. Do đó,

phải sử dụng các nguồn năng lượ ng có nhiệt độ cao như ngọn lửa

đèn khí, lò graphit hoặc dùng k ĩ thuật hóa hơ i lạnh để đảm bảo

nguyên tử hóa hoàn toàn đám hơ i mẫu phân tích, mang lại kết quả

phân tích tốt và ổn định.

- Chiếu chùm tia đơ n sắc vào đám hơ i nguyên tử tự do để sinh phổ

AAS (chùm tia phát xạ của chính nguyên tố cần phân tích). Các loại

nguồn đơ n sắc thườ ng đượ c dùng là đèn catot rỗng (HCL), đèn

phóng điện không điện cực (EDL), ngoài ra còn dùng nguồn liên tục

biến điệu, đen hơ i Hg áp suất cao.

- Hệ thống máy quang phổ thu phổ AAS, phân tích dải phổ này, chọn

một λ để đo Aλ và ghi lại Aλ.

1.7.2 Phép định lượ ng của phươ ng pháp

Sự phụ thuộc của cườ ng độ vạch phổ hấp thụ nguyên tử của một

nguyên tố vào nồng độ của nguyên tố đó trong dung dịch mẫu phân tích đượ c

nghiên cứu thấy rằng, trong một khoảng nồng độ C nhất định của nguyên tố






24/77

trong mẫu phân tích, cườ ng độ vạch phổ hấp thụ và số nguyên tử N của

nguyên tố đó trong đám hơ i nguyên tử tuân theo định luật Lambe-Bia:

Aλ = k.N.l

Trong đó:

-Aλ: Cườ ng độ hấp thụ của vạch phổ

- k: Hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào nhiệt độ môi trườ ng hấp

thụ và hệ số hấp thụ nguyên tử của nguyên tố.

- l: là bề dày của lớ p hấp thụ (cm)

-N: là số nguyên tử của nguyên tố trong đám hơ i nguyên tử

Nếu gọi Clà nồng độ của chất phân tích có trong mẫu đem đo phổ thì

mối quan hện giữa N và C đượ c biểu diễn:

N: =ka.Cb

Trong đó:

- b là hằng số bản chất, phụ thuộc vào nồng độ C, tính hấp thụ

của nguyên tử đó.

- ka là hằng số thực nghiệm, phụ thuộc vào tất cả các điều kiện

nguyên tử hóa hơ i và hóa mẫu.

Khi đó phươ ng trình trở thành: Aλ = k ka.Cb.l , vớ i K= k ka gọi là hằng

số thực nghiệm phụ thuộc vào tất cả các điều kiện thực nghiệm để hóa hơ i và

nguyên tử hóa mẫu.






25/77

Như vậy ta có phươ ng trình cơ sở của phép định lượ ng các nguyên tố

theo phổ hấp thụ nguyên tử của nó là: Aλ = K Cb

(coi l=1).Đườ ng biểu diễn

mối quan hệ thể hiện ở hình 1.3

Hình 3: S ự phụ thuộc của A λ vào C

Khi b=1 phươ ng trình phụ thuộc trở thành: Aλ = K C thì mối quan hệ giữa Aλ và C là tuyến tính theo phươ ng trình có dạng y=a.x .Khoảng nồng độ

này đượ c gọi là khoảng tuyến tính của phép đo.

1.7.3. Ư u điểm, nhượ c điểm của phươ ng pháp GF-AAS

1.7.3.1. Ư u đ iể mPhép đo phổ hấp thụ nguyên tử có độ nhạy và độ chọn lọc cao. Hiện nay

đã có khoảng 60 nguyên tố đượ c xác định bằng phươ ng pháp này vớ i độ nhạyn10-7%. Do đó có thể xác định lượ ng vết các kim loại trong các mẫu y học,

sinh học, nông nhiệp, nướ c, kiểm tra hóa chất có độ tinh khiết cao.

C0

Vùng tuyến tính b = 1

Vùng không tuyến tính b < 1






26/77

Do có độ nhạy cao nên trong nhiều trườ ng hợ p không phải làm giàu các

nguyên tố cần xác định trướ c khi phân tích nên tốn ít mẫu, ít thờ i gian, không

phải dùng nhiều hóa chất tinh khiết, đắt tiền.Vớ i hệ thống hoàn toàn tự động, có thể phân tích hàng loạt mẫu trong

khoảng thờ i gian ngắn, xử lí số liệu nhanh và mang lại kết quả có độ chính

xác cao.

1.7.3.2. Nhượ c đ iể mHệ thống máy GF-AAS tươ ng đối đắt tiền nên nhiều cơ sở không có đủ

điều kiện để xây dựng phòng thí nghiệm và mua thiết bị này.

Phép đo có độ nhạy rất cao nên sự nhiễm bẩn ảnh hưở ng rất lớ n tớ i kếtquả phân tích hàm lượ ng vết. Trong một số trườ ng hợ p, độ ổn định không cao

do ảnh hưở ng của phổ nền. Do đó, dụng cụ phải thật sạch, hóa chất có độ tinh

khiết cao. Thiết bị máy rất phức tạp, cần có cán bộ phân tích am hiểu và thành

thạo vận hành.

Ngoài ra, phươ ng pháp này chỉ cho phép xác định thành phần và hàm

lượ ng nguyên tố mà không chỉ ra đượ c trạng thái liên kết của nguyên tố đó

trong mẫu phân tích.






27/77

CHƯƠ NG 2: THỰ C NGHIỆM VÀ PHƯƠ NG PHÁP

NGHIÊN CỨ U

2.1. HÓA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ MÁY MÓC

2.1.1. Hóa chất

- Nướ c cất hai lần.

- Dung dịch HNO3 đặc 65% loại PA (Merck - Đức).

- Dung dịch chuẩn gốc các ion kim loại: đồng, chì, mangan, crom,

magie nồng độ 1000 ppm, loại Merck của Đức.

2.1.2. Dụng cụ - Các dụng cụ lấy mẫu và bảo quản mẫu làm bằng nhựa polietilen.

- Bình định mức các loại: 25ml, 50ml, 100ml, 250ml, 500ml, 1000ml.

- Cốc thuỷ tinh chịu nhiệt các loại:50 ml ,100ml, 150ml, 400ml,

600ml.

- Pipet các loại: 0,1ml; 0,2ml; 0,5ml; 5ml; 10ml.

- Giấy lọc, giấy chỉ thị pH.

2. 1.3. Thiết bị máy móc- Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Shimadzu 6300 của Nhật Bản, hệ

thống lò graphit GF7A, hệ thống làm mát MU, hệ thống đưa mẫu tự động RX.

- Máy cất nướ c hai lần Hamilton - Anh.

- Các dụng cụ phụ trợ khác như: cân phân tích có độ chính xác tớ i

0,0001(g), bếp điện, tủ lạnh, tủ sấy, tủ hốt, …

2.2. PHƯƠ NG PHÁP NGHIÊN CỨ U

Chúng tôi sử dụng phươ ng pháp phổ hấp thụ nguyên tử (GF-AAS) để

xác định hàm lượ ng các nguyên tố kim loại đồng, chì, cadimi, mangan trong

các mẫu nướ c phân tích.






28/77

Phươ ng pháp AAS là một trong những phươ ng pháp hiện đại, phổ biến

đượ c sử dụng trong các phòng thí nghiệm phân tích trên thế giớ i. Phươ ng

pháp này xác định đượ c hàm lượ ng hầu hết các kim loại trong mọi loại mẫusau khi đã chuyển hoá chúng về dạng dung dịch. Để phân tích hàm lượ ng chất

phân tích nhỏ (ở dướ i giớ i hạn đinh lượ ng) ngườ i ta vẫn phải làm giàu hàm

lượ ng của nguyên tố này lên nhiều lần trong các đối tượ ng nghiên cứu. Vì quá

trình làm giàu rất dễ bị nhiễm bẩn, nên để hạn chế nhượ c điểm này, kỹ thuật

nguyên tử hoá không ngọn lửa (GF-AAS) ra đờ i cho phép xác định chính xác

tớ i hàm lượ ng ppb. Do đó, có thể bỏ qua giai đoạn làm giàu mẫu. Trong luận

văn này, chúng tôi sử dụng phươ ng pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọnlửa (GF-AAS) để xác định hàm lượ ng các kim loại đồng, chì, cadimi,

mangan, trong các mẫu nướ c cần phân tích.

Chúng tôi tham khảo các tài liệu để tìm điều kiện phù hợ p cho các phép

phân tích (các thông số tối ưu của máy). Sau đó dùng máy quang phổ

Shimadzu 6300 của Nhật Bản để tiến hành đo trên mẫu chuẩn. Phân tích mẫu

thật theo phươ ng pháp đườ ng chuẩn và đánh giá kết quả.

2.2.1. Kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lử a [16]

Kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa ra đờ i sau kỹ thuật nguyên tử

hóa trong ngọn lửa. Nhưng kỹ thuật này đượ c phát triển rất nhanh và hiện nay

đang đượ c ứng dụng rất phổ biến, vì kỹ thuật này cung cấp cho phép đo AAS

có độ nhạy rất cao (mức nanogam ppb), có khi gấp hàng nghìn lần phép đo

trong ngọn lửa.

Đặc điểm nữa của phép đo không ngọn lửa là đòi hỏi một lượ ng mẫu

tươ ng đối nhỏ. Thông thườ ng mỗi lần đo chỉ cần lượ ng mẫu từ 20 - 50 µL. Do

đó không cần nhiều lượ ng mẫu phân tích, việc chuẩn bị mẫu cũng dễ dàng và

không tốn nhiều hóa chất cũng như các dung môi tinh khiết cao đắt tiền.






29/77

Về nguyên tắc, kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa là quá trình

nguyên tử hóa tức khắc trong thờ i gian rất ngắn nhờ năng lượ ng của dòng

điện công suất lớ n và trong môi trườ ng khí trơ . Quá trình nguyên tử hóa xảyra theo ba giai đoạn kế tiếp nhau: sấy khô, tro hóa luyện mẫu, nguyên tử hóa

để đo phổ hấp thụ nguyên tử và cuối cùng là làm sạch cuvet. Trong đó hai giai

đoạn đầu là chuẩn bị cho giai đoạn nguyên tử hóa để đạt kết quả tốt. Nhiệt độ

trong cuvet graphit là yếu tố quyết định mọi sự diễn biến của quá trình

nguyên tử hóa mẫu.

Các giai đ oạ n củ a quá trình nguyên tử hóa mẫ u

Hình 2.1. Các giai đ oạ n xả y ra trong lò Graphit

Quá trình nguyên tử hóa trong các dụng cụ đó đều xảy ra theo ba giai đoạn kế

tiếp nhau trong thờ i gian tổng cộng từ 60 - 80 giây. Các giai đoạn đó là:

* Giai đ oạn sấ y khô mẫ u:

Đây là giai đoạn đầu tiên của quá trình nguyên tử hóa mẫu. Nó có nhiệm

vụ để cho dung môi hòa tan mẫu bay hơ i nhẹ nhàng và hoàn toàn, nhưng

không làm bắn mẫu, mất mẫu. Để thực hiện quá trình sấy tốt, đối vớ i mỗi loại

mẫu cần phải tiến hành nghiên cứu, phát hiện và chọn nhiệt độ thờ i gian sấy






30/77

cho phù hợ p. Nhiệt độ và thờ i gian sấy khô của mỗi loại mẫu phụ thuộc vào

bản chất của các chất ở trong mẫu và dung môi hòa tan nó.

* Giai đ oạn tro hóa luyện mẫ u:Mục đích là tro hóa (đốt cháy) các hợ p chất hữu cơ và mùn có trong

mẫu sau khi đã sấy khô, đồng thờ i nung luyện ở một nhiệt độ thuận lợ i cho

giai đoạn nguyên tử hóa tiếp theo đạt hiệu suất cao và ổn định. Nếu chọn

nhiệt độ tro hóa quá cao thì một số hợ p chất có thể bị phân hủy mất trong giai

đoạn này.

Nhiệt độ tro hóa giớ i hạn là nhiệt độ mà sự tro hóa mẫu ở nhiệt độ đó và

nhỏ hơ n nó, thì cườ ng độ vạch phổ là không đổi. Còn nếu tro hóa mẫu ở nhiệtđộ lớ n hơ n nhiệt độ đó thì cườ ng độ vạch phổ bị giảm và không ổn định.

Nhiệt độ tro hóa giớ i hạn của mỗi nguyên tố rất khác nhau, nó phụ thuộc bản

chất của mỗi nguyên tố và phụ thuộc vào dạng hợ p chất mà nguyên tố đó tồn

tại, cũng như matrix (chất nền) của mẫu.

Ngoài yếu tố nhiệt độ thì tốc độ tăng nhiệt độ trong quá trình tro hóa

cũng có ảnh hưở ng đến độ ổn định của cườ ng độ vạch phổ. Nói chung, tốc độ

tăng nhiệt độ quá lớ n thườ ng làm bắn mẫu. Việc tăng chậm cho kết quả tốt

hơ n, ngh ĩ a là phải thực hiện tro hóa luyện mẫu trong một thờ i gian không quá

ngắn. Thông thườ ng là từ 30-60 giây, vớ i lượ ng mẫu đưa vào cuvet nhỏ hơ n

100 µL.

* Giai đ oạn nguyên t ử hóa:

Đây là giai đoạn cuối cùng của quá trình nguyên tử hóa mẫu, nhưng lại

là giai đoạn quyết định cườ ng độ của vạch phổ. Song nó lại bị ảnh hưở ng bở i

hai giai đoạn trên. Giai đoạn này thực hiện trong thờ i gian rất ngắn, thông

thườ ng từ 3 – 6 giây, nhưng tốc độ thực sự lớ n (1500 – 30000C/s) để đạt đượ c

nhiệt độ nguyên tử hóa trung bình và hoàn thành đo phổ. Nhiệt độ nguyên tử

hóa của các nguyên tố khác nhau là không giống nhau. Khi nguyên tử hóa






31/77

mẫu ở nhiệt độ cao hơ n giớ i hạn nhiệt độ chuẩn, độ hấp thụ của phổ không

tăng nhưng kết quả đo thườ ng không ổn định và cuvet dễ bị hỏng. Ngoài nhiệt

độ xác định, việc chọn thờ i gian nguyên tử hóa đúng cũng cần thiết trongbướ c này.

Ngoài ra còn có 2 quá trình phụ:

Làm sạch cuvet: thổi sạch chất trong cuvet, chuẩn bị cho lần phân tích

tiếp theo. Nhiệt độ làm sạch cuvet thườ ng cao hơ n nhiệt độ nguyên tử hóa

1000C.

Làm nguội cuvet: Sau giai đoạn làm sạch cuvet, nhiệt độ cuvet còn rất

cao, nếu bơ m mẫu vào tiếp theo thì mẫu sẽ bị bắn hết vì thế cần có giai đoạnlàm nguội cuvet để đưa cuvet về nhiệt độ phòng và sau đó bơ m mẫu phân tích

tiếp theo.

Ư u đ iể m: kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa có độ nhạy của phép

đo cao (mức nanogam ppb), lượ ng mẫu ít, có thể tự động hóa, ứng dụng đụơ c

vớ i nhiều nguyên tố trong nhiều loại nền khác nhau.

Nhượ c đ iể m: độ ổn định của phép đo không ngọn lửa thườ ng kém phép

đo trong ngọn lửa, ảnh hưở ng của phổ nền thườ ng rất lớ n.

2.2.2. Phươ ng pháp đườ ng chuẩn [16]

Nguyên tắc của phươ ng pháp này là dựa vào phươ ng trình cơ bản: Aλ =

K.C và một dãy mẫu đầu (dãy mẫu chuẩn) để dựng một đườ ng chuẩn, sau đó

nhờ đườ ng chuẩn này và giá trị Aλ để xác định nồng độ Cx của nguyên tố cần

phân tích trong mẫu đo.






32/77

C 7C 6C 5C 4C 3

Α λ

C ( m g / m L )

A x

C x

C 1 C 20

Hình 2.2. Đồ th ị củ a phươ ng pháp đườ ng chuẩ n

Trướ c hết phải chuẩn bị một dãy mẫu chuẩn và các mẫu phân tích trong

cùng điều kiện. Ví dụ dãy mẫu chuẩn của nguyên tố X cần xác định có nồng

độ C1, C2, C3, C4, C5 (mg/ml)…và các mẫu phân tích CX1, CX2, CX3…, rồi

chọn một quá trình phân tích phù hợ p để đo phổ. Đo các mẫu chuẩn và các

giá trị mẫu phân tích theo một bướ c sóng λ đã chọn, giả sử thu đượ c các giá

trị cườ ng độ tươ ng ứng vớ i các nồng độ là A1, A2, A3, A4, A5 và AX1, AX2,AX3…sau đó dựng đườ ng chuẩn theo hệ tọa độ Aλ - Cx.

Dựa vào đườ ng chuẩn và các giá trị Ax ta sẽ dễ dàng tính đượ c nồng độ

Cx. Cụ thể là các giá trị Ax đặt lên trục tung Aλ của hệ tọa độ, từ đó kẻ đườ ng

song song vớ i trục hoành Cx. Đườ ng này sẽ cắt đườ ng chuẩn tại điểm M, từ

điểm M hạ đườ ng vuông góc vớ i trục hoành cắt trục hoành tại Cx. Cx là nồng

độ cần tìm.

2.3. LẤY MẪU, BẢO QUẢN, XỬ LÝ MẪU

Để xác định hàm lượ ng các kim loại nặng trong nướ c thải và nướ c sông

hồ quanh Thị xã Phúc Yên, chúng tôi tiến hành lấy mẫu nướ c tại các địa điểm






33/77

xác định, đánh dấu vị trí lấy mẫu rồi ghi rõ thứ tự sau đó bảo quản mẫu cẩn

thận, xử lý mẫu theo quy trình rồi tiến hành đo nồng độ các kim loại bằng

phươ ng pháp phổ hấp thụ nguyên tử (GF – AAS).

2.3.1. Lấy mẫu

Mẫu nướ c thải của một số nhà máy, chúng tôi lấy trực tiếp tại cống xả

nướ c thải (cách nhà máy khoảng 4-5km) theo thờ i gian, vị trí khác nhau và

lấy cách mặt nướ c từ 10-30cm.

Vớ i mẫu nướ c sông hoặc ao hồ, chúng tôi chọn một số địa điểm có nhiều

cống nướ c thải của các nhà máy hoặc cống nướ c thải sinh hoạt của ngườ i dân

đổ ra sông hoặc ao hồ.

Tất cả các mẫu nướ c đượ c lấy bằng chai nhựa polietilen, đượ c ngâm và

rửa sạch bằng nướ c cất một lần. Khi lấy mẫu các chai lại đượ c tráng bằng

chính mẫu nướ c cần lấy.

Khi lấy mẫu, chúng tôi đo ngay pH ban đầu rồi axit hóa mẫu nướ c bằng

HNO3 65% sao cho pH của mẫu vào khoảng 1-2, để chuyển hết kim loại về

dạng ion, tránh sự thủy phân hay kết tủa kim loại.

Mẫu sau khi lấy đượ c đậy kín nắp bình vào bảo quản cẩn thận. Mẫu đượ cđưa về phòng thí nghiệm và tiến hành xử lý để xác định hàm lượ ng các kim loại

nặng.

2.3.2. Xử lý mẫu

Khi lấy mẫu nướ c tôi thấy mẫu nướ c thải có màu đen hoặc nâu, có mùi

tanh khó chịu, các mẫu nướ c sông thườ ng có màu vàng nhạt có nhiều vẩn đục.

Chúng tôi tiến hành xử lý mẫu sơ bộ bằng cách lọc qua giấy lọc để loại

bỏ cặn bẩn, đưa mẫu về dạng dung dịch trong suốt.Trướ c khi đo, các mẫu đượ c lắc k ĩ và tiến hành xác định hàm lượ ng các

kim loại nặng bằng phươ ng pháp phổ hấp thụ nguyên tử GF-AAS.

Một số mẫu khi đo có tín hiệu ngoài đườ ng chuẩn thì tiến hành cô cạn

mẫu hoặc pha loãng mẫu để đưa về vùng nồng độ xác định đượ c.






34/77

2.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨ U

Nội dung nghiên cứu theo các bướ c sau đây:

1. Tham khảo các điều kiện tối ưu, khoảng tuyến tính trong phép đoGF-AAS của các nguyên tố đồng, chì, cadimi, mangan và xây dựng đườ ng

chuẩn của phép đo đồng, chì, cadimi, mangan

2. Xác định giớ i hạn phát hiện, giớ i hạn định lượ ng của phép đo .

3. Đánh giá sai số và độ lặp lại của phép đo.

4. Phân tích mẫu thực tế theo phươ ng pháp đườ ng chuẩn.






35/77

CHƯƠ NG 3

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨ U VÀ THẢO LUẬN

3.1 ĐIỀU KIỆN ĐO PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ GF-AAS VỚ IĐỒNG, CHÌ, CADDIMI, MANGAN

Trong phươ ng pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử để nghiên cứu đạt kết quả

tốt thì việc chọn lựa những thông số đo phù hợ p vớ i phân tích định lượ ng của

nguyên tố hóa học là việc làm rất quan trọng.

Bằng việc nghiên cứu, tham khảo tài liệu và kết quả khảo sát các điều

kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử GF –AAS đối vớ i nguyên tố đồng, chì, cadimi

và mangan của các luận văn thạc s ĩ năm 2013, 2014 chúng tôi tóm tắt các

điều kiện tối ưu trong phép đo phổ GF-AAS của các nguyên tố này trong

bảng 3.1

Bảng 3.1 Các đ iề u kiện đ o phổ hấ p thụ nguyên t ử GF-AAS đố i vớ i

nguyên t ố đồng, chì, cadimi và Mangan

Nguyên tố

STT Các điều kiện đo Cu[13] Pb[13] Cd[13] Mn

1 Bướ c sóng (nm) 324,40 283,57 228,77 279,5

2

Cườ ng độ dòng đèn

catot rỗng HCL (mA)

6

(75% Imax)

7

(64% Imax)

7

(78% Imax)

7

(70% Imax)

3 Bề rộng khe đo (mm) 0,7 0,7 0,7 0,2

4 Môi trườ ng khí (ml/ph) Ar Ar Ar Ar

5 Loại cuvet A A A A

Nhiệt độ làm khô

(oC)

160 120 150 120

Nhiệt độ sấy (oC) 260 250 250 230

6

Điều

kiện Nhiệt độ tro hóa oC 850 600 500 750






36/77

Nhiệt độ nguyên tử

hóa (oC)

2450 2500 2200 2200nguyên

tử hóa

Nhiệt độ rửa cuvet

(oC)

2600 2600 2400 2300

7 Môi trườ ng dung dịch mẫu HNO3 2% HNO3 2% HNO3 2% HNO3 2%

8 Chất biến tính Mg(NO3)2 Mg(NO3)2 Mg(NO3)2 Mg(NO3)2

9 Lượ ng mẫu (µl) 10 10 10 10

10 Khoảng nồng độ tuyến tính

(ppb)

0,5 – 12 0,5 – 20 0,1 – 5 0,2 – 8

3.2. DỰ NG ĐƯỜ NG CHUẨN XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ CỦA ĐỒNG, CHÌ,

CADIMI, MANGAN TRONG PHÉP ĐO PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

GF-AAS

Chúng tôi pha một dãy các dung dịch vớ i nồng độ khác nhau nằm trong

khoảng nồng độ tuyến tính từ dung dịch chuẩn 1000 ppm và tiến hành đo phổ

hấp thụ nguyên tử của dãy mẫu thu đượ c các giá trị độ hấp thụ nguyên tử A.

Từ đó xây dựng đượ c đườ ng chuẩn xác định nồng độ của các nguyên tố phântích.

Phươ ng trình hồi quy đầy đủ của đườ ng chuẩn có dạng như sau:

y = (a ± εa) + (b ± εb).x = (a ± (p,f) at .s ) + (b ± (p ,f ) bt .s ).x

Ax= (a ± (p,f) at .s ) + (b ± (p , f ) bt .s ).Cx

Trong đó:

- Ax, Cx: tươ ng ứng là độ hấp thụ quang và nồng độ của nguyên tố X

- (p ,f )t : thừa số student lý thuyết vớ i độ tin cậy thống kê p là 95%, hệ số

tự do là f = n – 1; n là số lần xác định

Kiểm tra tính có ngh ĩ a của hằng số a trong phươ ng trình hồi quy dùng






37/77

chuẩn Fisher. Để kiểm tra tính có ngh ĩ a của hằng số a cần so sánh hằng số a

của phươ ng trình hồi quy vớ i giá trị 0, vì nếu a khác 0 do nguyên nhân ngẫu

nhiên thì phươ ng pháp phân tích mắc sai số hệ thống.So sánh Ftính vớ i Fbáng(P, f 1, f 2). Vớ i Fbáng(P, f 1, f 2) ứng vớ i độ tin cậy P =

95% và bậc tự do: f 1 = N−2; f 2 = N−1

- Nếu Ftính < Fbáng(P, f 1, f 2) thì sự sai khác giữa a và 0 (a≠0) là đáng tin

cậy (hay a ≠ 0 là ngẫu nhiên).

- Nếu Ftính > Fbáng(P, f 1, f 2) thì sự sai khác giữa a và 0 (a≠0) là không

đáng tin cậy (hay a ≠ 0 là không ngẫu nhiên).

Cụ thể:

- Xét phươ ng trình đườ ng chuẩn có dạng: Ax = a + b.Cx thì phươ ng saiN

2i i

2 i 11

(A a b.C )S

N 2=

− −

=−

∑

- Nếu xem hệ số a = 0 phươ ng trình trở thành: Ax = b’.Cx thì phươ ng sai

N2

i i2 i 12

(A b '.C )S

N 1=

−

=−

∑

Trong đó : Ai là độ hấp thụ quang của nguyên tố đo lần thứ i

Ci là nồng độ của nguyên tố đo lần thứ i

N là số mức nghiên cứu

Ta có Ftính >1 nên: Ftính =2122

S

S (nếu 2 21 2S S> ) ; Ftính =

2221

S

S(nếu 2 22 1S S> )

3.2.1. Xây dự ng đườ ng chuẩn xác định nồng độ của đồng

Các giá trị nồng độ và mật độ quang khi tiến hành dựng đườ ng chuẩn thể

hiện ở bảng 3.2. Đườ ng chuẩn của đồng trong khoảng nồng độ 0,5-12ppb

đượ c thể hiện trong hình 3.1.






38/77

Bảng 3.2. Các giá tr ị C và A để xây d ự ng đườ ng chuẩ n xác định nồng độ của

đồng bằ ng phươ ng pháp phổ GF-AAS

C (ppb) 2 4 6 10 12Abs 0,0172 0,0223 0,0248 0,0312 0,0337

2 4 6 8 10 12

0,016

0,018

0,020

0,022

0,024

0,026

0,028

0,030

0,032

0,034

0,036 Y = A + B * X

Parameter Value Error

------------------------------------------------------------

A 0,01494 7,87184E-4

B 0,0016 1,01625E-4

------------------------------------------------------------

R SD N

------- ---------------------------------------------------

0,99402 8,42937E-4 5

------------------------------------------------------------

A b s

Conc(ppb)

Hình 3.1 Đườ ng chuẩ n xác định nồng độ của đồng bằ ng

phươ ng pháp phổ GF-AAS

Từ phươ ng trình y= a + b.x ta có các hệ số a, b như sau:

Hệ số Gía trị Độ chính xác (ε)

a 0,01494 7,87184E-4

b 0,0016 1,01625E-4

R2 0,99402

Phươ ng trình đườ ng chuẩn của Cu:

ACu = (0,01494 ± 0,0008) + (0,0016 ±0,0001).CCu2+

Kiểm tra hằng số trong phươ ng trình hồi quy (dùng chuẩn Fisher)

Nếu xem hệ số a = 0 thì phươ ng trình trở thành ACu = b’.CCu2+. Thay các






39/77

giá trị CCu2+ và A trong bảng 3.2 vào phươ ng trình này, ta có các giá trị b’.

Bảng 3.3 Các giá tr ị b’ của đườ ng chuẩ n đồng

TT CCu ACu b’1

2 0,0172 0,00862

4 0,0223 0,00563

6 0,0248 0,00414

10 0,0312 0,00315

12 0,0337 0,0028

Xử lý thống kê đượ c:

'b =0,0048; b's = 0,0024 ; (p,f)t = t(0,95;4) = 2,78

(p ,f ) b't .s = 2,78.0,0024 = 0,0067

Nếu a ≠ 0 là ngẫu nhiên, ở mức tin cậy 95% thì phươ ng trình hồi quy có

dạng:

ACu = ( 'b ± (p ,f ) b't .s ). CCu2+

ACu = (0,0048 ± 0,0067).CCu2+

Xử lý thống kê tính đượ c các giá trị phươ ng sai trong bảng 3.15.

Bảng 3.4: Các giá tr ị phươ ng sai trong phép đ o phổ GF-AAS

xác định nồng độ của đồng

Hàm Bậc tự do Phươ ng sai (S2)

1.ACu=a + b.CCu2+ 3 7,1133.10-7

2.ACu = b’.CCu2+ 4 0,000234205

Ftính =2221

S

S= 329,25; Fbáng(P, f 2, f 1) = Fbảng(0,95;4;3) = 6,59

Như vậy Ftính > Fbảng ngh ĩ a là Ftính tin cậy hơ n Fbảng. Do đó sự sai khác






40/77

giữa a và 0 (a ≠ 0 ) là không ngẫu nhiên.Vậy phươ ng trình đườ ng chuẩn xác

định nồng độ của đồng là:

ACu = (0,01494 ± 0,0008) + (0,0016 ±0,0001).CCu2+

3.2.2. Xây dự ng đườ ng chuẩn xác định nồng độ củ

phân tích hàm lượng một số kim loại nặng trong nước mặt quanh thị xã phúc...

Documents