Link tải luận văn miễn phí cho ae
MỞ ĐẦU
Ngày nay vấn đề môi trường đang trở thành vấn đề cấp thiết đối với toàn thế giới. Việc đánh giá, xử lý mức độ ô nhiễm môi trường đang được xem xét một cách hết sức nghiêm túc không chỉ ở những nước phát triển mà ngay cả ở những nước đang phát triển như nước ta. Để giải quyết nhiệm vụ đó, một loạt các phương pháp phân tích có tính đa năng đã ra đời như: quang phổ hấp thụ nguyên tử, quang phổ phát xạ plasma, sắc kí khí cột mao quản, sắc kí lỏng hiệu năng cao . và các phương pháp phân tích điện hoá hiện đại mà diện điển hình là cực phổ Các phương pháp SV có nhiều ưu điểm nổi bật như độ nhạy và độ chọn lọc cao, giới hạn phát hiện thấp và đặc biệt chi phí thấp nên chúng được ứng dụng rộng rãi trong phân tích vết xung vi phân và các phương pháp von-ampe hoà tan (SV-stripping voltammetry).
Với việc sử dụng các điện cực khác nhau mà phương pháp von –ampe hòa tan đã được ứng dụng nhiều trong việc xác định kim loại nặng và một số vitamin, kháng sinh .Điện cực giọt Thủy ngân có tính ưu điểm nổi nên đã được ứng dụng nhiều trong nhiên cứu cũng như trong phân tích. Nhưng điện cực này lại có độc tính lớn gây nguy hiểm cho người sử dụng. Để khắc phục được nhược điểm đã có rất nhiều nghiên cứu để tạo ra một loại điện cực mới khắc phục được nhược điểm của điện cực giọt Hg. Theo hướng đó chúng tui đã và đang nghiên cứu một loại điện cực rắn mới đó là điện cực paste cacbon biến tính bởi HgO. Điện cực này có tính ưu việt rất lớn: cho độ nhạy tốt, giới hạn phát hiện thấp, và đặc biệt là độc tính rất thấp. Nên rất thân thiện với môi trường trong việc phân tích.
Việc xác đinh riêng lẻ 4 kim loại Pb, Cd, Zn và Cu đã được nghiêm cứu nhiều. Nhưng việc xác đinh đồng thời chúng thì chưa có nhiều. Chính vì vậy mà chúng tui đã ứng dụng điện cực paste cacbon biến tính bởi HgO vào việc xác đinh đồng thời 4kim loại này và đó cũng là lý do chúng tui chọn đề tài.
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 2
I.1. PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE HOÀ TAN 2
I.1.1. Nguyên tắc chung của phương pháp von-ampe hoà tan. 2
I.1.2. Các kỹ thuật ghi đường von-ampe hòa tan 3
I.1.2.1. Kỹ thuật von-ampe xung vi phân (DDP) 3
I.1.2.2. Kỹ thuật von-ampe sóng vuông ( SWV ) 3
I.1.2.3. Ưu điểm của phương pháp Von-ampe hòa tan 4
I.2. ĐIỆN CỰC DÙNG TRONG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE HÒA TAN 5
I.2.1. Giới thiệu về điện cực dùng trong phương pháp von-ampe hòa tan 5
I.2.2. Một số điện cực đĩa quay 7
I.2.3. Ưu điểm việc sử dụng điện cực đĩa quay 7
I.2.4. Giới thiệu về điện cực cacbon biến tính bởi HgO 8
I.3. KIM LOẠI NẶNG VÀ TÌNH TRẠNG Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG TRONG MÔI TRƯỜNG 10
I.3.1. Giới thiệu về kim loại nặng 10
I.3.2. Độc tính của một số kim loại 11
I.3.2.1.Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Chì 11
I.3.2.2. Vai trò, độc tính của Cd và hợp chất của nó: 13
I.3.2.3. Vai trò sinh học, độc tính của Cu và hợp chất của nó: 15
I.3.2.4. Vai trò và độc tính của Zn. 17
I.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP HIỆN ĐẠI XÁC ĐỊNH LƯỢNG VÉT CÁC KIM LOẠI Zn, Cd, Pb, Cu. 18
I.4.1. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS 18
I.4.2. Phương pháp phổ khối plasma cao tần cảm ứng ICP – MS[9] 19
I.4.3. Phương pháp von - ampe hòa tan 20
CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 23
II.1. THIẾT BỊ - HOÁ CHẤT: 23
II.1.1, Thiết bị 23
II.1.2. Hoá chất 23
PHẦN I: KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU RIÊNG VỚI TỪNG NGUYÊN TỐ 25
II.2.1. Khảo sát các điều kiện tồi ưu xác định Pb 25
II.2.1.1. Bản chất sự xuất hiện píc hòa tan của Pb2+ 25
II.2.1.2.Sự xuất hiện píc hòa tan của Pb2+ 25
II.2.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến píc hòa tan của Pb2+ 26
II. 2.2.Khảo sát điều kiện tối ưu xác đinh Cd 27
II.2. 2.1. Bản chất sự xuất hiện píc hòa tan của Cd2+ 27
II. 2.2.2. Khảo sát sự xuất hiện píc hòa tan của Cd2+ 28
II.2. 2.3.Khảo sát ảnh hưởng của pH đến píc hòa tan của Cd2+ 29
II.2. 3.Khảo sát điều kiện tối ưu xác định Zn 30
II.2. 3.1. Bản chất của sự xuất hiện píc hòa tan của Zn2+ 30
II.2. 3.2. Khảo sát sự xuất hiện píc của Zn2+ 30
II.2. 3.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến píc hòa tan của Zn2+ 31
II.2. 4. Khảo sát điều kiện tối ưu xác định Cu 32
II.2. 4.1.Bản chất việc xuất hiện píc của Cu2+ 32
II.2. 4.2.Khảo sát sự xuất hiện píc hòa tan của Cu2+ 33
II.2. 4.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến píc hòa tan của Cu2+ 33
PHẦN II :KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU XÁC ĐINH ĐỒNG THỜI 4 KIM LOẠI Pb2+, Cd2+, Zn2+ VÀ Cu2+. 34
II.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của thành phần nền. 34
II.3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến píc hòa tan của Pb2+, Cd2+, Zn2+ và Cu2+. 34
II.3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của nền điện ly đến píc hòa tan của Pb2+, Cd2+, Zn2+ và Cu2+. 36
II.3.1.3. Khảo sát nồng độ đệm đến cường độ dòng Zn2+,Cd2+,Pb2+. Cu2+. 39
II.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của thông số máy 40
II.3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của thế điện phân (Eđp ) đến píc của Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+. 40
II. 3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian điện phân đến cường độ dòng Zn2+, Cd2+, Pb2+,Cu2+ 42
II.3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng tần số của xung sóng vuông đến cường độ dòng của Zn2+, Cd2+, Pb2+,Cu2+ 45
II. 3.3.Khảo sát ảnh hưởng giữa các kim loại 46
II.3.3.1.Khảo sát ảnh hưởng của Cu2+ đến píc hòa tan của Pb2+ 46
II.3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của Cu2+ đến píc hòa tan của Pb2+, Cd2+. 47
II.3.3.3.Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng của Zn2+ đến píc hòa tan Cd2+ 50
II.3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của Zn2+ đến cường độ dòng Cd2+ và Pb2+ 51
II.3.3.5. Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng của Pb2+ đến píc hòa tan Cd2+ 54
II.3.3.6. Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng của Cd2+ đến píc của Pb2+ 56
II.3.3.7. Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng của Cu2+ đến píc của Cd2+ 59
II.3.3.8. Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng của Fe3+ đến píc của Cd2+ 59
II.3.3.9. Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng của Fe3+ đến cường độ dòng 4 kim loại Zn2+, Cd2+, Pb2+ và Cu2+ 60
II.3.4.Khảo sát độ lặp của phép đo và đánh giá phương pháp 60
II.3.4.1. Khảo sát độ lặp của phép đo. 60
II.3.4.2.Đánh giá giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của phương pháp 63
II.3.4.3. Khảo sát khoảng tuyến tínhnồng độ của hỗn hợp Zn2+, Cd2+, Pb2+ và Cu2+ 64
CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH MỘT SỐ MẪU NƯỚC 66
KẾT LUẬN 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO 69
MỞ ĐẦU
Ngày nay vấn đề môi trường đang trở thành vấn đề cấp thiết đối với toàn thế giới. Việc đánh giá, xử lý mức độ ô nhiễm môi trường đang được xem xét một cách hết sức nghiêm túc không chỉ ở những nước phát triển mà ngay cả ở những nước đang phát triển như nước ta. Để giải quyết nhiệm vụ đó, một loạt các phương pháp phân tích có tính đa năng đã ra đời như: quang phổ hấp thụ nguyên tử, quang phổ phát xạ plasma, sắc kí khí cột mao quản, sắc kí lỏng hiệu năng cao... và các phương pháp phân tích điện hoá hiện đại mà diện điển hình là cực phổ Các phương pháp SV có nhiều ưu điểm nổi bật như độ nhạy và độ chọn lọc cao, giới hạn phát hiện thấp và đặc biệt chi phí thấp nên chúng được ứng dụng rộng rãi trong phân tích vết xung vi phân và các phương pháp von-ampe hoà tan (SV-stripping voltammetry).
Với việc sử dụng các điện cực khác nhau mà phương pháp von –ampe hòa tan đã được ứng dụng nhiều trong việc xác định kim loại nặng và một số vitamin, kháng sinh...Điện cực giọt Thủy ngân có tính ưu điểm nổi nên đã được ứng dụng nhiều trong nhiên cứu cũng như trong phân tích. Nhưng điện cực này lại có độc tính lớn gây nguy hiểm cho người sử dụng. Để khắc phục được nhược điểm đã có rất nhiều nghiên cứu để tạo ra một loại điện cực mới khắc phục được nhược điểm của điện cực giọt Hg. Theo hướng đó chúng tui đã và đang nghiên cứu một loại điện cực rắn mới đó là điện cực paste cacbon biến tính bởi HgO. Điện cực này có tính ưu việt rất lớn: cho độ nhạy tốt, giới hạn phát hiện thấp, và đặc biệt là độc tính rất thấp. Nên rất thân thiện với môi trường trong việc phân tích.
Việc xác đinh riêng lẻ 4 kim loại Pb, Cd, Zn và Cu đã được nghiêm cứu nhiều. Nhưng việc xác đinh đồng thời chúng thì chưa có nhiều. Chính vì vậy mà chúng tui đã ứng dụng điện cực paste cacbon biến tính bởi HgO vào việc xác đinh đồng thời 4kim loại này và đó cũng là lý do chúng tui chọn đề tài.
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
I.1. PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE HOÀ TAN
I.1.1. Nguyên tắc chung của phương pháp von-ampe hoà tan.
Quá trình phân tích theo phương pháp von-ampe hoà tan gồm 2 giai đoạn: giai đoạn làm giàu và giai đoạn hoà tan:
-Giai đoạn làm giàu: Chất phân tích được tập trung lên bề mặt điện cực (dưới dạng kim loại hay hợp chất khó tan). Điện cực làm việc thường là điện cực giọt thuỷ ngân treo (HMDE), cực đĩa quay bằng vật liệu trơ (than thuỷ tinh, than nhão tinh khiết) hay cực màng thuỷ ngân trên bề mặt cực rắn trơ (MFE),hay điện cực mằng Bismut trên điện cực paste cacbon....
-Giai đoạn hoà tan: Hoà tan chất phân tích khỏi bề mặt điện cực làm việc bằng cách quét thế theo một chiều xác định (anot hay catot) đồng thời ghi đường von-ampe hoà tan bằng một kĩ thuật điện hoá nào đó. Nếu quá trình hoà tan là quá trình anot, thì lúc này phương pháp được gọi là von-ampe hoà tan anot (ASV) và ngược lại nếu quá trình hoà tan là quá trình catot thì phương pháp được gọi là von-ampe hoà tan catot (CSV).
Đường von-ampe hoà tan thu được có dạng peak. Thế đỉnh (Ep) và cường độ dòng hoà tan (Ip) phụ thuộc vào các yếu tố như: nền điện ly, pH, chất tạo phức, bản chất điện cực làm việc, kỹ thuật ghi đường von-ampe hoà tan.
Trong những điều kiện xác định, Ep đặc trưng cho bản chất điện hoá của chất phân tích và do đó dựa vào Ep có thể phân tích định tính. Ip tỷ lệ thuận với nồng độ chất phân tích trong dung dịch theo phương trình:
Ip = k.C
Trong đó k là hệ số tỷ lệ.
Như vậy qua việc đo cường độ dòng hòa tan ta có thể xác định được nồng độ chất phân tích.
I.1.2. Một số kỹ thuật ghi đường von-ampe hòa tan
I.1.2.1. Kỹ thuật von-ampe xung vi phân (DDP)
Kỹ thuật DDP là một trong những kỹ thuật được dùng phổ biến hiện nay. Điện cực được phân cực bằng một điện áp một chiều biến thiên tuyến tính, vào cuối mỗi chu kỳ sẽ đặt thêm một xung vuông góc có biên độ không đổi. Tuỳ theo từng thiết bị mà biên độ xung có thể thay đổi từ 10 100mV và bề rộng xung không đổi trong khoảng 30 100ms được đặt chồng lên mỗi bước thế. Dòng được ghi hai lần: 17ms trước khi nạp xung (I1) và 17ms trước khi ngắt xung (I2), khoảng thời gian ghi dòng thông thường là 10 17ms. Dòng thu được là hiệu của hai giá trị dòng đó (I = I1 - I2) và I ghi được là hàm của thế đặt lên cực làm việc.
Khi xung thế được áp vào, dòng tổng cộng trong hệ tăng lên do sự tăng dòng Faraday (If) và dòng tụ điện (Ic). Dòng tụ điện giảm nhanh hơn nhiều so với dòng Faraday vì:
IDYj7nQyla9ha5s
