1

2
LỜI MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Việt Nam là một nước có đất đai màu mỡ và phì nhiêu, đặc biệt là đất bùn
chiếm một lượng rất lớn và phân bố đều khắp các vùng trong cả nước. Than bùn
giàu nitơ, nghèo lân và rất nghèo kali, thường chua. Than bùn có rất nhiều ứng dụng
trong thực tế như làm chất đốt, làm chất kích thích sinh trưởng, làm chất hấp phụ…
Hiện nay than bùn được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp như là một chất độn để
ủ với các loại phân khác (phân lân, phân xanh, phân hữu cơ). Ở miền Trung nói
chung và Đà Nẵng nói riêng, có nhiều mỏ than bùn đang được thăm dò, tìm kiếm và
nghiên cứu để đưa vào sử dụng.
Bón phân cho đất tức là tăng cường các loại chất dinh dưỡng như nitơ, phốt
pho và kali và các vi chất dinh dưỡng như Bo, Cl, Mn, Fe, Zn, Cu, Mo và Se mục
đích là để thúc đẩy cây cối phát triển.
Việc xác định sắt trong than bùn để sử dụng hợp lý nó rất quan trọng, đặc
biệt là chuẩn bị hỗn hợp giữa than bùn và phân khoáng. Khi có sắt với hàm lượng
lớn thì than bùn không thể hỗn hợp được với supephotphat. Đồng thời than bùn
chứa nhiều sắt thì khi bón phân vào đất sẽ làm cho độ xốp của đất bị giảm đi ảnh
hưởng đến sự hấp thụ các chất dinh dưỡng của cây trồng, mặt khác sẽ gây ô nhiễm
môi trường đất. Vì vậy việc xác định sắt trong than bùn để sử dụng nó làm phân bón
là vấn đề chúng tôi quan tâm trong đề tài này.
Để khảo sát hàm lượng sắt trong than bùn phục vụ làm phân bón chúng tôi
thực hiện đề tài: Nghiên cứu xác định hàm lƣợng sắt trong một số mẫu than bùn
trên địa bàn quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng để làm phân bón bằng
phƣơng pháp trắc quang phân tử UV – VIS.
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Kết quả thu được của đề tài nhằm góp phần xây dựng một phương pháp phân
tích thích hợp để xác định hàm lượng sắt trong than bùn phù hợp điều kiện phòng

ở các tổ chức đặc biệt là tim, cơ bắp, não gây nên hiện tượng tim đập nhanh, trẻ nhỏ
có thể bị suy tim do thiếu máu, các biểu hiện: hoa mắt, chóng mặt do thiếu oxy não,
ù tai, cơ bắp yếu và cuối cùng là cơ thể mệt mỏi, chán ăn. Thiếu máu não ở trẻ lớn
còn làm cho trẻ mệt mỏi hay ngủ gật, thiếu tập trung trong giờ học dẫn đến học tập

11
sút kém. Biểu hiện của thiếu máu do thiếu sắt là da xanh, niêm mạc nhợt (đặc biệt là
niêm mạc mắt và môi), móng tay móng chân nhợt nhạt, móng tay dễ gãy biến dạng,
tóc khô cứng dễ gãy và bạc màu. Trẻ thiếu máu thường biếng ăn chậm lớn, còi cọc,
táo bón, ăn hay nôn trớ.
Thiếu sắt còn ảnh hưởng đến các bộ phận khác của cơ thể: ảnh hưởng đến hệ
tiêu hóa: viêm teo gai lưỡi, khó nuốt, kém hấp thu, độ toan dạ dày giảm, gan, lách
to; ảnh hưởng đến hệ thần kinh: mệt mỏi, kích thích, rối loạn dẫn truyền thần kinh;
đau nhức xương.
Sắt tham gia vào tăng cường hệ thống miễn dịch cho cơ thể nên thiếu sắt trẻ
hay bị ốm đau do hệ thống miễn dịch suy giảm.
1.2. Các phƣơng pháp vô cơ hóa mẫu [6]
1.2.1. Phƣơng pháp vô cơ hóa mẫu khô (vô cơ hóa khô)
Nguyên tắc: Mẫu được nung trong chén nung ở một nhiệt độ nhất định cho
đến tro trắng. Sau khi nung, mẫu được hòa tan vào dung môi thích hợp (nước, axit,
hỗn hợp axit, hỗn hợp axit và chất oxy hóa mạnh, kiềm, hỗn hợp kiềm, hỗn hợp
kiềm và chất oxy hóa mạnh, dung dịch muối) thì mới chuyển được các chất phân
tích vào dạng dung dịch, để sau đó xác định nó theo một phương pháp đã chọn.
Trong quá trình nung có thể thêm hay không thêm chất phụ gia – là chất có
tác dụng bảo vệ hay làm cho việc nung xảy ra nhanh hơn, tốt hơn.
Ưu nhược điểm của phương pháp:
- Thao tác và cách làm đơn giản.
- Không phải dùng nhiều axit đặc.
- Xử lý được triệt để, nhất là các mẫu nền hữu cơ.
- Không mất thời gian như xử lý ướt bình thường.

) để phân hủy mẫu
phân tích trong điều kiện đun nóng trong bình Kendan hay trong hộp kín, hoặc
trong lò vi sóng.
Ưu nhược điểm của phương pháp:
- Không làm mất các chất phân tích.
- Tốn nhiều axit đặc và kiềm tinh khiết cao.
- Dễ làm nhiễm bẩn mẫu.
- Thời gian phân hủy mẫu dài.
- Phải đuổi axit và kiềm dư lâu.
1.2.3. Phƣơng pháp vô cơ hóa mẫu khô – ƣớt kết hợp
Nguyên tắc: Trước tiên, mẫu được phân hủy trong chén hay cốc nung mẫu
bằng một lượng nhỏ axit, và chất phụ gia để phá vỡ sơ bộ cấu trúc ban đầu của các
hợp chất mẫu, tạo điều kiện giữ một số nguyên tố có thể bay hơi khi nung. Sau đó
mới đem nung ở nhiệt độ thích hợp cho đến tro trắng.
Ưu, nhược điểm của phương pháp:
- Hạn chế được sự mất của một số chất phân tích.
- Sự tro hóa là triệt để, sau khi hòa tan tro sẽ có dung dịch mẫu trong.
- Không phải dùng nhiều axit tinh khiết cao.
- Thời gian xử lý nhanh hơn vô cơ hóa ướt.
- Không phải đuổi axit dư lâu nên hạn chế được sự nhiễm bẩn do môi trường.
- Phù hợp cho nhiều loại mẫu khác nhau để xác định kim loại.
- Không cần trang bị phức tạp.
Phương pháp vô cơ hóa mẫu khô – ướt kết hợp đã phát huy được ưu điểm và
khắc phục được nhược điểm của phương pháp vô cơ hóa mẫu khô và vô cơ hóa mẫu
ướt. Vì vậy, chúng tôi tiến hành vô cơ hóa mẫu bằng phương pháp khô – ướt kết
hợp.
1.3. Các phƣơng pháp xác định vi lƣợng sắt [1, 3, 10]
1.3.1. Phƣơng pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES)

13

pH = 3 - 9 hay 2,2 - bipyridyl trong môi trường axit axetic…
1.3.3.1. Xác định hàm lƣợng sắt bằng thuốc thử isothioxianat

14
Isothioxianat là một thuốc thử nhạy với ion Fe (III), nó được sử dụng rộng
rãi trong định tính và định lượng sắt.
Xử lý mẫu và oxi hóa toàn bộ lượng sắt có trong mẫu thành sắt (III). Trong
môi trường axit ion Fe
3+
tạo được với ion SCN
-
phức chất màu đỏ
Fe
3+
+ SCN
-
→ [FeSCN]
2+

Người ta dùng axit HNO
3
làm môi trường mà không dùng các axit khác vì
trong môi trường HCl và H
3
PO
4
sẽ tạo phức gây cản trở đến quá trình phân tích, còn
trong môi trường H
2
SO

Phương pháp dùng thuốc thử SCN
-
có giới hạn phát hiện kém, độ chính xác
thấp mà được sử dụng rộng vì phương pháp này đơn giản, nhanh, áp dụng được
trong các dung dịch axit mạnh và chi phí của nó tương đối thấp. Phương pháp này
xác định được hàm lượng sắt từ 1 – 10 ppm.
1.3.3.2. Xác định hàm lƣợng sắt bằng thuốc thử axit sunfosalixilic
Axit sunfosalixilic tạo với sắt các ion phức có màu khác nhau: tại pH = 2 –
2,5 [Fe(Sal)]
+
có màu đỏ, tại pH = 4 – 8 [Fe(Sal)
2
]
-
có màu nâu và tại pH = 8 – 11,5
[Fe(Sal)
3
]
3-
có màu vàng. Trong môi trường axit những ion phức nêu trên chỉ được
tạo thành với oxit sắt (III) còn trong môi trường kiềm thì cả với oxit sắt (II) và oxit
sắt (III) vì trong những điều kiện như vậy Fe
2+
dễ dàng được oxi hóa thành Fe
3+
.
Phương pháp dùng thuốc thử axit sunfosalixilic trong môi trường amoniac
cho phép xác định tổng lượng các ion Fe
2+
và Fe

định vì chúng tạo phức với axit sunfosalixilic.
1.3.3.3. Xác định hàm lƣợng sắt bằng thuốc thử o-phenantrolin
Thuốc thử o - phenantrolin phản ứng với ion Fe
2+
tạo thành phức chất có
màu tím đỏ. Khoảng pH thích hợp cho quá trình tạo phức khá rộng từ 3 – 9. Phức
này hoàn toàn bền, cường độ màu không thay đổi trong khoảng pH từ 2 – 9 và phức
có λ
max
= 510 nm.
Fe
3+
cũng tạo phức với o – phenantrolin, phức này có màu xanh lục nhạt ở
λ
max
= 585 nm. Tuy vậy, phức này không bền theo thời gian và chuyển dần sang
màu vàng nhạt có cực đại hấp thụ ở λ
max
= 360 nm.
Mangan có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình xác định nên khi mẫu phân tích
có mặt mangan thì không định lượng được sắt bằng phương pháp này. Lượng đồng
trong mẫu lớn (>10mg) cũng gây ảnh hưởng nhưng có thể loại trừ ảnh hưởng đó
bằng cách tiến hành phản ứng trong khoảng pH = 3 – 4. Phương pháp này có thể
xác định được hàm lượng sắt từ 0,4 – 8 ppm.
1.3.3.4. Xác định hàm lƣợng sắt bằng thuốc thử 2,2 – bipyridyl
Mẫu sau khi xử lý chứa Fe
3+
. Dùng axit ascobic khử Fe
3+
về Fe

Cơ sở lý thuyết của phương pháp là định luật Bugơ – Lambe – Bia:
D = lg(I
0
/I) = ε
λ
.l.C
Trong đó:
- D là mật độ quang của dung dịch chất hấp thụ.
- ε
λ
là hệ số hấp thụ phân tử của chất hấp thụ với bức xạ đơn sắc có độ dài
sóng λ.
- l là độ dày lớp dung dịch chất hấp thụ (đo bằng cm).
- C là nồng độ chất hấp thụ (đo bằng mol/l).
Nguyên tắc: Chuyển chất phân tích về dạng dung dịch có màu bằng thuốc
thử thích hợp rồi đo sự hấp thụ ánh sáng (mật độ quang) của dung dịch màu và từ
đó xác định nồng độ của chất phân tích.
1.4.2. Các điều kiện tối ƣu của một phép đo quang
1.4.2.1. Bƣớc sóng tối ƣu λ
max

Dung dịch chất màu mà ta phân tích hấp thụ bức xạ đơn sắc một cách chọn
lọc. Khi sử dụng phương pháp đo quang để phân tích định lượng một chất, người ta
phải dùng tia đơn sắc nào mà khi chiếu vào dung dịch giá trị mật độ quang đo được
là lớn nhất, gọi là mật độ quang cực đại D
max
, khi này cho kết quả phân tích có độ
nhạy và độ chính xác tốt nhất.
Bước sóng tương ứng với mật độ quang cực đại D
max


Hình 1.2. Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ
1.4.2.3. Thời gian ổn định màu
Thời gian ổn định màu của phức giữa chất cần phân tích với thuốc thử cũng
là một yếu tố quan trọng, ta nên kiểm tra xem thời gian nào ổn định màu vì cường
độ màu của một số dung dịch thì bền nhưng đối với một số dung dịch màu khác thì
lại chỉ bền trong một thời gian nhất định.
1.4.2.4. Sự có mặt của ion lạ
Thông thường trong các mẫu phân tích ngoài chất phân tích không thể không
kể đến sự có mặt của ion lạ, các ion này có khả năng tương tác với chất cần phân
tích hay tạo màu với thuốc thử trong dung dịch cho nên sẽ ảnh hưởng đến quá trình
xác định, bắt buộc phải tìm cách loại trừ. Hai cách hay sử dụng nhất để loại trừ là
tách chúng ra khỏi dung dịch phân tích hoặc tìm cách che.
1.4.2.5. Môi trƣờng pH
Nếu thuốc thử dùng trong phương pháp này thuộc dạng axit mạnh thì pH hầu
như không ảnh hưởng đến sự hấp thụ bức xạ điện từ. Nếu thuốc thử thuộc dạng axit
yếu thì yếu tố pH sẽ ảnh hưởng đến sự tạo phức và phải tìm điều kiện môi trường
pH tối ưu cho quá trình xác định.

18
1.4.3. Các phƣơng pháp phân tích định lƣợng
Để phân tích định lượng trắc quang phân tử, có 2 phương pháp hay sử dụng
là phương pháp đường chuẩn và phương pháp thêm chuẩn.
1.4.3.1. Phƣơng pháp đƣờng chuẩn
Quy trình thực hiện như sau:
- Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn có nồng độ chính xác, tăng dần nhất
định C
1
, C
2

- Từ phương trình đường thẳng suy ra nồng độ C
x

Hình 1.3. Đường chuẩn của phương pháp đo quang
Đặc điểm của phương pháp:
- Ưu điểm: dễ làm, rất thuận tiện khi phân tích hàng loạt nhiều mẫu, có độ
chính xác cao, thường có thể loại bỏ được sai số hệ thống.
- Nhược điểm: dung dịch chuẩn thường có thành phần không giống như dung
C (mg/ml)
D

D
5

D


19
dịch mẫu phân tích nên có thể có những ảnh hưởng mà ta không xác định được,
nhiều thao tác nên tốn nhiều thời gian.
1.4.3.2. Phƣơng pháp thêm chuẩn
Quy trình thực hiện như sau:
- Đo mật độ quang của dung dịch phân tích D
x
.
- Thêm một lượng chất chuẩn a vào dung dịch phân tích, đo mật độ quang D
x+a
từ các giá trị đo được, xác định nồng độ của mẫu C
x
.

xax
xa
x
ax
x
ax
x
DD
DC
C
D
D
CC
C


chua.
- Than bùn chuyển tiếp là loại than bùn nằm giữa hai loại than bùn sâu và
than bùn nông, nghèo chất dinh dưỡng và chua.
1.5.2. Tính chất hóa lý của than bùn
- Than bùn có màu đen, sẫm hoặc nâu; xốp, mịn hoặc hòa quyện thành bùn.
- Than bùn có mức độ phân giải khác nhau, có thể còn giữ nguyên dạng của
cây hoặc 30 – 40% hình dạng của cây khô phân biệt ít mùn mục.
- Hàm lượng đạm khoảng 0,98 – 1,75% theo trọng lượng khô, lân trong
khoảng 0,035 – 0,17%, kali trong khoảng 0,14 – 1%.
- Bề dày của các mỏ than bùn ở nước ta khoảng 0,5 – 3,6 m thường nằm ở
lớp đất mặt (từ 0,2 – 3,5m), có khi nằm lộ thiên, thường chua.
1.5.3. Thành phần hóa học của than bùn
Thành phần các chất hữu cơ hoàn toàn phụ thuộc vào thực vật tạo thành,
mức độ phân hủy và môi trường trong đó than bùn được hình thành. Theo kết quả
nghiên cứu của các nhà khoa học cho rằng than bùn có năm nhóm hữu cơ căn bản:
- Nhóm chất hữu cơ hòa tan trong nước gồm polisaccarit, amin,… thành
phần này dao động trong khoảng 5 - 10% tùy theo mức độ phân hủy.
- Nhóm chất hữu cơ tan trong este và rượu gồm axit béo, sáp…thành phần
này dao động trong khoảng rộng, liên quan chặt chẽ đến thực vật tạo thành than.
- Nhóm các chất xenlulozơ, hemixenlulozơ chiếm khoảng 5 – 10%.
- Nhóm ligin và các dẫn xuất của nó chiếm khoảng 5 – 40% rất bền đối với
sự tác động của vi sinh vật.
- Nhóm hợp chất chứa nitơ chiếm tỉ lệ thấp khoảng 0,3 – 4%.
Chất hữu cơ chiếm khoảng 48 – 65,9%, chủ yếu là axit humic.
Mùn là hợp chất cao phân tử, có thành phần không ổn định, được hình thành
khi phân hủy chất hữu cơ hoặc mùn hóa chất hữu cơ, trong than bùn tổng lượng

21
mùn có thể đạt tới vài chục phần trăm. Ở trạng thái khô, chất mùn có màu đen, cứng
giòn, có khả năng hấp thụ nhiều nước và chất dinh dưỡng, chất mùn hòa tan từng

làm tăng năng suất cho cây cải bắp, củ cải, bí, khoai tây, đậu Hà Lan,… Ở Trung
Quốc, sử dụng để tăng năng suất cho khoai lang, lúa mạch, lúa mì,… còn ở Việt
Nam, thì có nhiều nghiên cứu về hiệu quả của axit humic lên khả năng nhân giống
invitro cây khoai tây, cho năng suất cao, áp dụng cho cây lúa đã nâng cao từ 10 –
20%, cho cây chè tăng lên 40 -50%, cho cà chua tăng từ 60 – 70%. Ngoài ra còn
một số thí nghiệm ở gà, lợn cho năng suất tăng từ 15 – 20%.
1.5.5.3. Làm chất hấp phụ
Nhà khoa học Beczeliuns đã nghiên cứu về khả năng hấp phụ, trao đổi cation
của các chất mùn (trong than bùn, than nâu), than bùn có nhiều ứng dụng trong
nông nghiệp cũng như công nghiệp.
Trong nông nghiệp thường xảy ra hiện tượng đất phì nhiêu, để hạn chế hiện
tượng đó người ta đã sử dụng chất mùn, bởi lẽ chất mùn có trong đất trồng hấp phụ
trao đổi và giữ lại các cation có trong dung dịch nước, làm cho thành phần chất dinh
dưỡng của đất trồng thường xuyên được bù đắp và nâng cao.
Trong thời gian gần đây, đã có nhiều công trình nghiên cứu về khả năng hấp
phụ trao đổi cation của than bùn để tách các kim loại nặng ra khỏi nước thải, hay từ
dung dịch loãng nhằm mục đích làm sạch nước thải bảo vệ môi trường. Ví dụ như
nghiên cứu của Szalay: nếu cho một mẫu than bùn vào dung dịch nitrat uran rất
loãng ở độ pH = 4 – 6 thì cation UO
2
2+
trong dung dịch “mất đi” một cách nhanh
chóng.
Trong công nghiệp, than bùn được sử dụng để bảo vệ môi trường. Nhà
nghiên cứu Minxơ sử dụng than bùn để tái sinh nước thải khỏi các ion thủy ngân
(Hg
2+
), chì (Pb
2+
) và các chất phóng xạ. Ngoài ra than bùn còn được dùng để hấp

Theo kết quả nghiên cứu của Trung tâm tư vấn, đào tạo và chuyển giao kỹ
thuật (ACTC) cùng Công ty TNHH Non Côi Vĩnh Phúc, phân bón hữu cơ vi sinh từ
than bùn và rác giúp tăng 18 – 19% năng suất cây trồng và tạo ra sản phẩm nông
nghiệp an toàn. Phân bón được sản xuất từ than bùn, mùn rác thải kết hợp với đạm,
lân, kali, rỉ mật và bột kích hoạt vi sinh, sau đó được ủ lên men trên công nghệ mới
để tạo ra những quần thể sinh vật có ích. Loại phân này còn giúp hạn chế sâu bệnh,
cải tạo đất, làm cho đất tơi xốp, giúp cây trồng hấp thụ tối đa chất dinh dưỡng…
Sản phẩm được thử nghiệm trên cây lúa cho thấy: đẻ nhánh khỏe, tăng số nhánh
hữu hiệu, cây lúa cứng, giảm tỷ lệ sâu bệnh hại. Năng suất đạt gần 60 tạ/ha, tăng
18%, gấp 1,6 lần so với đối chứng. Đối với cây ngô, bắp to, tỷ lệ hạt cao hơn đối
chứng 35 hạt, trọng lượng 1000 hạt cao hơn 28,3g đưa năng suất đạt 6,1 tấn/ha, tăng

24
19%, gấp 1,4 lần so với dùng loại phân bón thông thường.
1.6 Than bùn ở Việt Nam và trên thế giới [ 12, 18]
1.6.1. Than bùn trên thế giới
Diện tích đất than bùn trên thế giới được ước tính là khoảng 400 triệu ha,
chiếm khoảng 3% diện tích trái đất. Phân bố chủ yếu của đất than bùn là ở Bắc Mỹ,
Nga và châu Âu. Ở vùng nhiệt đới, than bùn phân bố chủ yếu ở Đông Á, Đông Nam
Á, vùng Caribea, Trung Mỹ và Nam Mỹ.
Ở Đông Nam Á có khoảng 30 triệu ha đất than bùn, chiếm 60% toàn bộ
nguồn than bùn nhiệt đới. Số liệu ước tính diện tích đất than bùn ở từng quốc gia có
sự chênh lệch rõ ràng.
Tổng diện tích đất than bùn ở Inđônêxia có khoảng 21 triệu ha, trong đó có
33% phân bố ở Sumatera, 25% ở Kalimantan và 42% ở Puapua và các vùng khác
(như Sulawesi và Java). Một số vùng đất than bùn quan trọng nằm ở Lariang –
Lumu (Nam Sulaxvesi), rừng đầm lầy than bùn còn lại đang bị đe dọa nằm ở Java
trong khu bảo tồn thiên nhiên Rawa Danua. Đất than bùn chiếm khoảng 11% diện
tích đất ở Inđônêxia.
Sau Inđônêxia, Malaixia là quốc gia đứng thứ hai về diện tích đất than bùn

thuộc vào thành phần các loại thực vật và quy trình phân hủy các chất hữu cơ.
Bảng 1.1. Hàm lượng các chất dinh dưỡng của một số mẫu than bùn ở vùng Đông
Nam Bộ
Địa điểm
Chất
Dinh dưỡng
Tây Ninh
Củ Chi
Mộc Hóa
Duyên Hải
N (%)
0,38
0,09
0,016 – 0,91
0,64
P
2
O
5
(%)
0,003
0,1 – 0,3
0,16
0,11
K (%)
0,37
0,1 – 0,5
0,31
0,42
pH