Sử dụng phương pháp chiết pha rắn để tách và
làm giàu kim loại nặng trong một số đối tượng
môi trường Nguyễn Thị Thanh Huyền

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Luận văn ThS chuyên ngành: Hóa vô cơ; Mã số: 60 44 25
Người hướng dẫn: PGS.TS. Lê Như Thanh
Năm bảo vệ: 2012

Abstract: Xây dựng quy trình để tách và làm giàu Cadimi trong môi trường nước bằng
phương pháp chiết pha rắn với cột nhồi nhựa Chelex-100. Xác định nồng độ Cd và điều
kiện để xác định Cadimi bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử. Đồng thời
nghiên cứu sử dụng phương pháp sắc ký lỏng cao áp-cặp ion và sử dụng thiết bị quang
phổ hấp thụ nguyên tử như một detretor đặt trực tiếp ở cuối cột sắc ký để tách và xác định
một số dạng tồn tại của asen như As(III), As(V), monomethylarsinat (MMA). Độ nhạy
của phương pháp đáp ứng yêu cầu của việc phân tích các mẫu môi trường nhất là trong
các mẫu nước

Keywords: Bảo vệ môi trường; Hóa vô cơ; Kim loại nặng; Phương pháp quang phổ hấp
thụ

Content
I .Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Luận văn nghiên cứu giải quyết khó khăn trong việc xác định lượng vết cadimi và chì trong
các mẫu thực phẩm bằng thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử hiện nay. Đó là ảnh hưởng của
các ion gây nhiễu thường có trong thành phần của dung dịch và hạn chế của giới hạn đo các thiết
bị quang phổ hấp thụ nguyên tử thường được sử dụng ở nước ta. Lượng cadimi và chì thường là
rất nhỏ trong các mẫu nước ngọt đóng chai Do vậy luận văn tập chung nghiên cứu việc sử dụng

lập, phù hợp cho việc xác định nồng độ Cd
2+
và Pb
2+
trong mẫu. Cụ thể như sau :
Bảng 1: Tổng kết các điều kiện đo phổ AAS xác định Pb và Cd
Điều kiện đo
Nguyên tố
Pb
Cd
Vạch đo (nm)
217,0
228,8
Khe đo (mm)
0,5
0,5
Cường độ đèn HCL (mA)
8,0
2,5
Chiều cao đèn NTH (mm)
6
6
Tốc độ khí
Không khí (l/h)
469
469
Axetilen (l/h)
65
65
Thành phần nền

0,0113
1,00
0,0215
2,00
0,0405
3,00
0,0614
4,00
0,0779
5,00
0,0979
6,00
0,1180
7,00
0,1386
8,00
0,1567
9,00
0,1758
10,00
0,1929
11,00
0,2019
13,00
0,2140
0 2 4 6 8 10 12 14
0.00
0.05
0.10
0.15

Hình 3.2: Đường chuẩn của Pb

Bảng 3: Khoảng tuyến tính của Cd
Nồng độ (ppm)
Độ hấp thụ quang Ab
s
- Cd
0,05
0,0123
0,08
0,0218
0,10
0,0247
0,50
0,0861
1,00
0,1575
1,50
0,2313
Parameter Value Error
A 0.00286 4.602E-4
B 0.01915 8.774E-5

R SD N P
0.99987 0.00112 14 <0.0001
0 1 2 3 4 5
0.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Abs
C (ppm)

Hình 4: Đường chuẩn của Cd

1.3. Giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của phương pháp F-AAS xác định Pb và Cd.
Theo lý thuyết thống kê thì:
Giới hạn phát hiện ( Limit of detection – LOD): Được xem là nồng độ thấp nhất ( X
L
) của
chất phân tích mà hệ thống phân tích còn cho tín hiệu phân tích ( Y
L
) khác có nghĩa với tín hiệu
của mẫu trắng hay tín hiệu nền.
Giới hạn định lượng ( Limit of quantity – LOQ): Được xem là nồng độ thấp nhất ( X
Q
)
của chất phân tích mà hệ thống phân tích định lượng được với tín hiệu phân tích ( Y
Q
) khác có
nghĩa định lượng với tín hiệu của mẫu trắng hay tín hiệu nền.
Công thức tính LOD và LOQ như sau:

= 0 và với K = 3 nên
Parameter Value Error
A 0.01017 0.00197
B 0.14573 0.0015

R SD N P
0.99968 0.00377 8 <0.0001
LOD =
b
S
b
*3

LOQ =
b
S
b
*10

Trong đó:
b: Hệ số hồi quy tuyến tính
Để tìm LOD và LOQ, chúng tôi tiến hành đo độ hấp thụ của 15 mẫu trắng trong phép xác
định Pb, Cd bằng F-AAS. Kết quả như sau:
Bảng 4: Phân tích mẫu trắng
Số TT
Độ hấp thụ quang ( Abs)
Pb
Cd
1
0,0026

0,0018
12
0,0024
0,0040
13
0,0031
0,0026
14
0,0025
0,0041
15
0,0021
0,0035
Kết quả tính bằng orgin 6.0 như sau: Bảng 5: Giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của phép đo F-AAS xác định Pb, Cd
Thông số thống kê
Nguyên tố
Pb
Cd
Trung bình (Abs)
0,0027
0,0029
Độ sai chuẩn
7,35E-5
2,59E-4
Độ lệch chuẩn
2,85E-4
0,0010

6
7
H(%) Pb
62,46
72,40
86,80
97,12
93,20
H(%) Cd
78,30
77,72
97,50
97,25
94,30
Qua đó ta thu được đồ thị ảnh hưởng của pH tới hiệu suất thu hồi Pb; Cd

3 4 5 6 7 8
0
30
60
90
120
H (%)
pH
Pb
Cd

Hình 3.5: Ảnh hưởng của pH tới hiệu suất thu hồi Pb; Cd
Kết quả thực nghiệm cho thấy vùng pH tối ưu để làm giàu đồng thời Pb
2+

97,00
90,54
79,06
H (%) Cd
97,30
97,15
96,00
86,27
79,05
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
0
30
60
90
120
H (%)
Toc do nap mau (ml)
Pb
Cd

Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất thu hồi vào tốc độ nạp mẫu

Dựa vào kết quả thực nghiệm thấy rằng duy trì tốc độ nạp mẫu từ 1 – 2 ml/ph là thích
hợp. Tuy nhiên, tốc độ chậm quá thì tốn nhiều thời gian. Vì vậy chúng tôi lựa chọn tốc độ nạp
mẫu là 1,5 ml/ph cho các nghiên cứu về sau
1.4.3. Khảo sát quá trình rửa giải Cd(II) và Pb(II) khỏi cột SPE Muromac A1
Nhựa Muromac A1 là loại nhựa vòng càng với nhóm chức iminodiacetic axit (IDA). Cấu
trúc của nhóm nhóm chức iminodiacetic axit (IDA) như sau:
CH
2

Có thể biểu diễn quá trình trao đổi cation giữa nhựa Muromac A1 với ion Cd
2+

và Pb
2+
như sau
:
2R
x-
xH
+
+ xCd(NO
3
)
2
2R
x-
xCd
+
+ 2xHNO
3

2R
x-
xH
+
+ xPb(NO
3
)
2

.
1.4.4. Khảo sát nồng độ của dung dịch axit giải hấp.
Nồng độ H
+
đóng vai trò quan trọng trong việc giải hấp các kim loại. Nếu chúng ta sử dụng
nồng độ thấp, nồng độ ion H
+
không đủ lớn để có thể cạnh tranh và đẩy Cd ra khỏi phức của nó
dẫn đến hiệu suất thu hồi thấp. Vì vậy chúng ta cần phải tiến hành khảo sát nồng độ dung dịch
axit rửa giải tối ưu.
Để tiến hành khảo sát chúng ta thực hiện quy trình như sau:
Chuẩn bị 5 mẫu giả mỗi mẫu chứa 100 ml dung dịch có chứa Cd
2+
nồng độ 0,1ppm ;
Pb
2+
nồng độ 0,1ppm đã được pha từ dung dịch gốc. Mỗi mẫu đánh số M1, M2, M3, M4, M5.
Cho lần lượt 5 mẫu chạy qua cột với tốc độ dòng là 1.5ml/phút.
Rửa giải với 10ml axit với lần lượt ở các nồng độ axit khác nhau từ 1.5 đến 4 M
Đem dung dịch rửa giải thu được đo trên F-AAS
Kết quả thu được như sau :
Bảng 8: Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch axit giải hấp
Nồng độ axit (M)
1,5
2.0
2,5
3,0
3.5
4.0
H (%) Pb

6
7
8
9
10
H (%) Pb
69
72
80
88
89
93
H (%) Cd
72
79
84
89
90
90
Nhận xét :
Hiệu suất thu hồi tăng khi thể tích dung dịch axit rửa giải tăng và đạt trên 90 % khi thể tích
HNO
3
2M là 10ml.
Vậy trong đề tài này tôi chọn thể tích dung dịch rửa giải là 10ml.
Kết Luận :
Vậy sau khi tiến hành khảo sát phép đo phổ F-AAS và khảo sát các điều kiện chiết pha rắn
với nhựa Muromac A1. Chúng tôi đã xây dựng được một quy trình hoàn chỉnh để tiến hành làm
thực nghiệm như sau :
Quy trình thực hiện

+

10,00
K
+
10,00
Mg
2+

10,00
Ca
2+

10,00
Ni
2+

0,01
Zn
2+

0,01
Mn
2+

0,01
Fe
3+

0,01

Hút từ 10 – 20 ml mẫu vào bình Kendan, thêm 20 ml HNO
3
65%, đun sôi mẫu lăn tăn
trong quá trình đun thêm từ từ 4 ml H
2
O
2
30 đến khi dung dịch trong suốt (khoảng 3 – 4 giờ).
Chuyển mẫu sang cốc 250ml, đun trên bếp cách cát để đuổi bớt axit đến muối ẩm. Lấy cốc ra
để nguội và định mức bằng dung dịch HNO
3
0,5M đến 100ml.
Tiến hành đo theo đúng quy trình thực hiện đã xây dựng ở trên. Mỗi mẫu được lặp lại 5
lần. Kết quả thu được như sau:
Bảng 12: Kết quả phân tích mẫu thực
STT
Pb
Cd
Hàm lượng Pb
trong mẫu
(ppm)
Hàm lượng
giới hạn cho
phép (ppm)
Hàm lượng Cd
trong mẫu (ppm)
Hàm lượng giới
hạn cho phép
(ppm)


Pb
Cd
Vạch đo (nm)
217,0
228,8
Khe đo (mm)
0,5
0,5
Cường độ đèn HCL (mA)
8,0
2,5
Chiều cao đèn NTH (mm)
6
6
Tốc độ khí
Không khí (l/h)
469
469
Axetilen (l/h)
65
65
Thành phần nền
HNO
3
(M)
0,5
0,5
NH
4
Ac (%)

References
Tài liệu tiếng Việt
1. Lê Lan Anh, Lê Trường Giang, Đỗ Việt Anh và Vũ Đức Lợi (1998),” phân tích kim loại
nặng trong lương thực, thực phẩm bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan trên điện cực
màng thủy ngân”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý và sinh học tập 3(2) trang 21-24.
2. Lê Lan Anh, Vũ Đức Lợi, Ngô Thị Bích Hà(2002), “ Nghiên cứu xác định hàm lượng Hg,
Pb trong nước tiểu và máu”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh Học, Tập 5, số 2.
3. Nguyễn Thị Vân Anh (2008), Nghiên cứu đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại trong thuốc
đông y, Luận văn thạc sỹ khoa học, ĐHKHTN-ĐHQGHN.
4. PGS.TS. Đặng Đình Bạch, TS. Nguyễn Văn Hải (2006), Giáo trình hóa học môi trường,
NXB Khoa học và kĩ thuật.
5. Nguyễn Đình Bảng, Hoàng Thị Hương Huế, Nguyễn Minh Phương, Nguyễn Văn Nghĩa, La
Thị Phượng, Nguyễn Thu Hương (2003). Nghiên cứu tách loại các kim loại nặng Ni(II),
Cu(II), Cr(VI) từ nước, nước thải bằng than bùn. Hóa học thế kỷ XXI vì sự phát triển bền
vững. Tuyển tập các session, Tập II, Quyển II, Số 2, 30-34.
6. Hoàng Văn Bính (1996), Độc chất học công nghiệp và dự phòng nhiễm độc trong sản xuất,
Tập 1, NXB T.P HCM.
7. Trần Thúc Bình, Trần Tú Hiếu, Phạm Luận (1996), “ Xác định trắc quang Cu, Ni, Mn, Zn
trong cùng hỗn hợp với pyridin-azo-naphtol (PAN)”, Tạp chí phân tích hóa lý và sinh học,
Tập 1(3+4).
8. Nguyễn Xuân Dũng, Phạm Luận (1987), Sách tra cứu pha chế dung dịch, NXB Khoa học và
kỹ thuật Hà Nội.
9. N.L Glinka (Biên dịch: Lê Mậu Quyền), Hóa học đại cương, NXB Trung học chuyên nghiệp
năm 1988.
10. Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Xuân Trung, Nguyễn Văn Ri (2003), Hóa học phân
tích phần II-Các phương pháp phân tích công cụ, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội.
11. A.P Kreskov (1976), Cơ sở hóa học phân tích- T2, NXB ĐH và THCN Hà Nội, (Từ Vọng
Nghi, Trần tứ Hiếu dịch).
12. Phạm Luận (1994/2002), Vai trò của muối khoáng và các nguyên tố vi lượng đối với sự sống
của con người, Trường ĐHKHTN Hà Nội.

extraction on Alkyl-bonded Silicagels in inorganic anlysic”, Analytical Sciences Appril, 22,
pp. 503-518.
28 .Bortolli, A. Gerotto, M. Marchiori, M. Mariconti, F. Palonta, M. Troncon (1996),
Microchemical Journal, 54, pp. 402.
29. Celal Duran, Hasan Basri Senturk, , Latif Elci, Mustafa Soylak, Mehmet Tufekci (2009),
“Simultaneous preconcentration of Co(II), Ni(II), Cu(II), and Cd(II) from environmental
samples on Amberlite XAD-2000 column and determination by FAAS,” Journal of
Hazardous Materials, 162(1), pp. 292-299.
30. David Harvey ( DePauw Univesity) (2000), Modern Analytical Chemistry, The McGraw-
Hill, pp. 215- 221.
31. H. Tel, Y. Altas, M. S. Taner (2004), “ Adsorption characteristics and separation of Cr(III)
and Cr(VI) on hydros titanium (IV) oxide”, Journal of Hazardous Materials, 112, pp. 225-
231.
32. Hirotoshi Sato and Joichi UEDA (2001), “ Coprecipitation of trace metal ions in water with
Bismuth (III) Diethyldithiocarbamate for an Electrothermal atomic adsorption spectrometric
determination”, Analytical sciences, 17, pp. 461-463.
33. Latif Elci, Seval Isldar, Mehmet Dogan (1994), “Spectrophotometric
determination of gold and palladium in anode slimes after separation with Amberlite
XAD-7 resin”, Analytica Chimica Acta, 293(3), pp. 319-324.