Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

i
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM
––––––––––––––––––––––
VŨ THỊ THU LÊ
PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HÀM LƢỢNG
CÁC KIM LOẠI ĐỒNG, CHÌ, KẼM, CAĐIMI TRONG
NƢỚC MẶT SÔNG CẦU THUỘC THÀNH PHỐ THÁI
NGUYÊN BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ
NGUYÊN TỬ NGỌN LỬA (F-AAS)
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC

THÁI NGUYÊN - 2010


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

iii

LỜI CẢM ƠN
Luận văn này được hoàn thành dưới sự hướng dẫn và giúp đỡ chân
tình của PGS. TS. Trần Thị Hồng Vân. Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết
ơn sâu sắc đến Cô đã tận tình giảng dạy, chỉ bảo, giúp đỡ tôi rất nhiều trong
suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Chủ nhiệm Khoa Hoá học - Trường Đại
học Sư phạm Hà Nội, Ban Chủ nhiệm Khoa Hoá học, Khoa sau Đại học
trường Đại học Sư phạm, Phòng Thí nghiệm Hoá Phân tích trường Đại học
Khoa học - Đại học Thái Nguyên đã ưu ái tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong
suốt quá trình thực hiện luận văn.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo ở Bộ môn Hoá - Sinh khoa
Khoa học cơ bản Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên đã hỗ trợ
và chia sẻ cùng tôi trong suốt thời gian làm luận văn.
Xin chân thành cảm ơn các bạn bè đồng nghiệp và gia đình đã thường
xuyên quan tâm, động viên, giúp đỡ tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thiện luận
văn này.

Tác giả luận văn
VŨ THỊ THU LÊ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

v
2.2. Phương pháp nghiên cứu 25
2.2.1. Phương pháp đường chuẩn 26
2.2.2. Phương pháp thêm chuẩn 27
2.3. Nội dung nghiên cứu 29
2.3.1. Khảo sát các điều kiện thực nghiệm xác định đồng, chì, kẽm, cađimi
bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử dùng ngọn lửa 29
2.3.2. Khảo sát vùng tuyến tính của đồng, chì, kẽm, cađimi 29
2.3.3. Đánh giá sai số, độ lặp, khoảng tin cậy của phép đo 29
2.3.4. Phân tích mẫu thực theo phương pháp đường chuẩn và phương
pháp thêm chuẩn 29
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 30
3.1. Khảo sát các điều kiện thực nghiệm xác định các kim loại
đồng, chì, cađimi, kẽm, bằng phương pháp quang phổ hấp thụ
ngọn lửa (F-AAS) 30
3.1.1. Khảo sát các thông số của máy 30
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit 38
3.2. Khảo sát ảnh hưởng của các cation khác 45
3.3. Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của đồng, chì, kẽm, cađimi 48
3.4. Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và giới hạn
định lượng 52
3.4.1. Xây dựng đường chuẩn xác định đồng 53
3.4.2. Xây dựng đường chuẩn xác định chì 54
3.4.3. Xây dựng đường chuẩn xác định kẽm 56
3.4.4. Xây dựng đường chuẩn xác định cađimi 57
3.5. Tổng kết các điều kiện đo phổ F-AAS của đồng, chì, kẽm và cađimi 58
3.6. Đánh giá sai số và độ lặp lại của phép đo [3] 59
3.6.1. Đánh giá sai số và độ lặp lại của phép đo đồng 60

Atomic Absorption Spectrometry
Phép đo quang phổ hấp
thụ nguyên tử ngọn lửa
F- AAS
Flame - Atomic Absorption Spectrometry
Phép đo quang phổ hấp
thụ nguyên tử ngọn lửa
HCL
Hollow Cathoe Lamps
Đèn catôt rỗng
ppm
Part per million
Một phần triệu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

viii
DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1. Kết quả khảo sát các bước sóng hấp thụ khác nhau của đồng 31
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát các bước sóng hấp thụ khác nhau của chì 31
Bảng 3.3. Kết quả khảo sát các bước sóng hấp thụ khác nhau của cađimi 31
Bảng 3.4. Kết quả khảo sát các bước sóng hấp thụ khác nhau của kẽm 31
Bảng 3.5. Khảo sát cường độ dòng đèn đối với Pb 32
Bảng 3.6. Khảo sát cường độ dòng đèn đối với Cu 32
Bảng 3.7. Khảo sát cường độ dòng đèn đối với Zn 33
Bảng 3.8. Khảo sát cường độ dòng đèn đối với Cd 33
Bảng 3.9. Khảo sát tốc độ dẫn khí axetylen của Cu 34
Bảng 3.10. Khảo sát tốc độ dẫn khí axetylen của Pb 34

Bảng 3.35. Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của chì 50
Bảng 3.36. Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của cađimi 51
Bảng 3.37. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào nồng độ đồng 53
Bảng 3.38. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào nồng độ chì 55
Bảng 3.39. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào nồng độ kẽm 56
Bảng 3.40. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào nồng độ cadimi 57
Bảng 3.41. Tổng kết các điều kiện đo phổ F-AAS của đồng, chì, kẽm
và cađimi 59
Bảng 3.42. Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo đồng 61
Bảng 3.43. Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo kẽm
Nồng độ chuẩn bị 62
Bảng 3.44. Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo chì 63
Bảng 3.45. Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo cađimi 64
Bảng 3.46. Địa điểm và kí hiệu lấy mẫu nước 65
Bảng 3.47. Nồng độ các kim loại trong mẫu nước lấy ngày 10/05/2010 67

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

x
Bảng 3.48. Nồng độ các kim loại trong mẫu nước lấy ngày 10/06/2010 67
Bảng 3.49. Nồng độ các kim loại trong mẫu nước lấy ngày 6/07/2010 67
Bảng 3.50. Giới hạn tối đa nồng độ kim loại trong các loại mẫu nước 68
Bảng 3.51. Kết quả phân tích hàm lượng đồng ngày 10/5/2010 69
Bảng 3.52. Kết quả phân tích hàm lượng chì 10/5/2010 69
Bảng 3.53. Kết quả phân tích hàm lượng kẽm 10/5/2010 70
Bảng 3.54. Kết quả phân tích hàm lượng cađimi 10/5/2010 70
Bảng 3.55. Kết quả phân tích hàm lượng đồng 6/7/2010 71
Bảng 3.56. Kết quả phân tích hàm lượng chì 6/7/2010 71
Bảng 3.57. Kết quả phân tích hàm lượng kẽm 6/72010 72
Bảng 3.58. Kết quả phân tích hàm lượng cađimi 6/7/2010 72

Sự gia tăng dân số cùng với các hoạt động phát triển kinh tế, giao thông
vận tải, đô thị hoá, Dẫn đến hàng ngày, hàng giờ con người không ngừng
thải ra môi trường các loại chất thải, gồm chất thải rắn, chất thải lỏng, khí,
chất phóng xạ Hàm lượng của chúng ngày càng tăng, lan tràn làm ô nhiễm
đất, nước, không khí.
Các nguồn gây ô nhiễm rất nhiều, song có thể xếp thành 3 nhóm: Tự
nhiên, sinh vật và con người. Chất gây ô nhiễm môi trường rất phong phú bao
gồm vô cơ, hữu cơ, các đơn chất, hợp chất trong đó phải kể đến các ion kim
loại độc hại. Những chất thải này qua quá trình phong hoá, biến đổi tạo thành
cá ion đi vào nguồn nước, vào bùn, đất. Đặc biệt nguồn nước hiện nay đang bị
ô nhiễm nghiêm trọng, mặc dù vai trò của nó thì ai cũng biết: Nước là nguồn
gốc của mọi sự sống, có tác dụng giữ cân bằng các hệ sinh thái, điều hoà khí
hậu Ở ngay nước ta hiện nay, không có gì khó để tìm thấy một con sông,
ao, hồ đặc quánh những chất ô nhiễm nghiêm trọng, nồng nặc mùi hôi thối và
thuỷ sản ở đấy chết hàng loạt. Tất cả là do thói quen sinh hoạt, từ rác thải
nông nghiệp, công nghiệp, y tế, Có rất nhiều chỉ tiêu để đánh giá chất lượng
nước như: độ pH, độ kiềm và độ axit; hàm lượng oxi (DO,BOD, COD), hàm
lượng chất hữu cơ, chất bảo vệ thực vật, hàm lượng các cation, anion, Một
trong số đó là chỉ tiêu về hàm lượng các kim loại nặng như: Chì, Niken,
Đồng, Thuỷ ngân, Kẽm, Asen, Cađimi Chúng sẽ tích luỹ vào các loại thực

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

2
vật (các loại rau, củ, quả, ) hoặc các động vật (tôm, cua, sò, ốc, cá ) và theo
chuỗi thức ăn sẽ đi vào cơ thể con người gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con
người. Chẳng hạn: Kẽm là nguyên nhân gây rối loạn hoạt động của cơ quan
cảm giác, kìm hãm sự phát triển của cơ thể và gây đau dạ dày; Cađimi ảnh
hưởng đến thận kéo theo sự mất cân bằng thành phần khoáng trong xương,
làm biến dạng xương, hơn nữa còn ảnh hưởng đến hệ tiêu hoá, làm đau dạ dày

Do thời gian có hạn nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, mong
được sự góp ý của thầy cô và các bạn đồng nghiệp. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

4
Chƣơng 1
TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về các nguyên tố đồng, chì, cađimi và kẽm
1.1.1. Tính chất vật lý, hoá học và tác dụng sinh hoá của chì
1.1.1.1. Tính chất vật lý của chì

12,13


Chì là một kim loại màu xám, mềm và nặng, lấp lánh khi cắt và bị mờ
trong không khí. Nhiệt độ nóng chảy (t
o
nc) = 327,4
o
C, nhiệt độ sôi (t
o
s
) = 1737
o
C,
tỷ khối 11,34g/cm
3
. Chì dễ dát mỏng, dẫn điện, dẫn nhiệt.

(C < 80%) do tạo
thành PbCl
2
, PbSO
4
khó tan. Với dung dịch đặc hơn, chì dễ tan tạo thành hợp
chất phức tan.
- Với aixt HNO
3
, chì tác dụng như kim loại thông thường.
3 Pb + 8 HNO
3
→ 3 Pb(NO
3
)
2
+ 2 NO + H
2
O
- Chì có thể tác dụng với bazơ
Pb + 2 KOH + 2 H
2
O → K
2
[Pb(OH)
4
] + H
2
O


2
[Pb(OH)
6
]
PbO
2
là một chất oxy hoá mạnh. Những chất dễ cháy nhưng S, P khi
nghiền với bột PbO
2
sẽ bốc cháy. Dựa vào đây PbO
2
được dùng để làm một
thành phẩm của thuốc đầu diêm và ác quy chì.
- Chì orthoplombat (Pb
3
O
4
): Là một chất oxy hoá mạnh, bị khử về đến
kim loại bởi CO hoặc H
2
, cacbon khi nung nóng, tác dụng với H
2
SO
4
đặc
nóng giải phóng khi oxy, tác dụng với HCl giải phóng ra khí Cl
2
.
Pb
3

* Chì hidroxit: Pb(OH)
2

- Chì hidroxit: Là chất kết tủa dạng keo khó tan trong nước, màu trắng,
khi đun nóng bị phân huỷ thành oxit, là hợp chất lưỡng tính, tính bazơ lớn
hơn tính axit.
Khi tan trong axit tạo thành nước và Pb
2+

Pb(OH)
2
+ 2 H
+
→ Pb
2+
+ 2H
2
O
Khi tan trong kiềm mạnh tạo ra plombit
Pb(OH)
2
+ 2 OH
-
 [Pb(OH)
4
]
2-

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn


và glucozơ để sản xuất năng lượng cho quá
trình sống. Ở trong máu nếu nồng độ chì cao hơn 0,8 ppm (8.10
-7
M) gây hiện
tượng thiếu máu do sự thiếu hemoglobin. Nếu nồng độ chì trong máu nằm
trong khoảng 0,5  0,8 ppm gây ra sự rối loạn chức năng thận và phá huỷ não.
Do sự tương tự về tính chất hoá học của Pb
2+
và Ca
2+
,
xương được coi
là nơi tàng trữ Pb tích tụ của cơ thể. Sau đó phần chì này có thể tương tác với
photpho trong xương và thể hiện tính độc khi truyền vào các mô mềm của cơ
thể. Khi bị nhiễm độc, người bệnh có một số rối loạn trong cơ thể, trong đó
chủ yếu là rối loạn bộ phận tạo huyết (tuỷ xương). Tuỳ theo mức độ nhiễm
độc có thể gây ra những tai biến như đau bụng chì, đường viên Burton ở lợi,
đau khớp, viêm thận, cao huyết áp vĩnh viễn, liệt, tai biến mạch máu não, nếu
nặng dẫn đến tử vong.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

7
Chì nhiễm vào cơ thể qua da, đường tiêu hoá, hô hấp. Trẻ em từ 6 tuổi
trở xuống và phụ nữ mang thai là những đối tượng mẫn cảm với những ảnh
hưởng nguy hại đến sức khoẻ do chì gây ra. Chì có thể nhiễm qua nhau thai
người rất sớm từ tuần thứ 20 của thai kỳ và tiếp diễn suốt thời gian mang thai.
Trẻ em có mức hấp thu chì gấp 4-5 lần người lớn, mặt khác thời gian bán huỷ
sinh học chì ở trẻ em cũng lâu hơn người lớn.
EPA (Environmental Protection Agency) đã công nhận chì có thể gây

Zn + X
2
 ZnX
2
(X: F, Cl, Br, I)
Với axit không có tính oxy hoá như HCl, H
2
SO
4
loãng
Zn + H
2
SO
4
 ZnSO
4
+ H
2

Với HNO
3đặc
, Zn tác dụng và tạo ra sản phẩm khử NO, NO
2
, N
2
O.
3 Zn + 8 HNO
3đ
 3Zn(NO
3

2
SO
4đ/nguội
 4 ZnSO
4
+ H
2
S + 4 H
2
O
Zn tan trong dung dịch kiềm đặc, nóng tạo ra zin cat và giải phóng H
2
.
Zn + 2H
2
O + 2NaOH  Na
2
[Zn(OH)
4
] + H
2

Về khả năng tạo phức: ion Zn
2+
tạo nên nhiều phức chất, tuy nhiên khả
năng tạo phức kém hơn Cu và Ag. Những ion thường gặp:
[ZnX
4
]
2-

* Kẽm oxit
ZnO là chất lưỡng tính không tan trong H
2
O nhưng tan trong dung dịch
axit, thậm chí ZnO cũng có thể tan trong dung dịch kiềm và kiềm nóng chảy:
ZnO + H
2
SO
4
 ZnSO
4
+ H
2
O
ZnO + 2 NaOH  Na
2
ZnO
4
+ H
2
O
Ở nhiệt độ cao ZnO bị H
2
khử thành Zn:
ZnO + H
2
 Zn + H
2
O
Trong thiên nhiên, ZnO tồn tại dưới dạng khoáng vật zinkit và

ZnCl
2
có phản ứng tạo phức halogenua tương ứng:
ZnCl
2
+ 2 NaCl  Na
2
[ZnCl
4
]
Dung dịch ZnCl
2
đặc phản ứng với H
2
O tạo axit:
ZnCl
2
+ H
2
O  H
2
[ZnCl
2
(OH)
2
]
 Muối sunphat: Khi bị nung nóng đỏ ZnSO
4
bị phân huỷ:
2 ZnSO

tuyến thượng thận, tuyến sinh dục ). Hệ thống này có vai trò quan trọng trong
việc phối hợp với hệ thần kinh trung ương, điều hoà hoạt động sống trong và
ngoài cơ thể, phản ứng với các kích thích từ môi trường và xã hội, làm cho
con người phát triển và thích nghi với từng giai đoạn và các tình huống phong
phú của cuộc sống. Vì thế thiếu kẽm có thể ảnh hưởng tới quá trình thích nghi
và phát triển của con người.
Ngoài ra các nghiên cứu còn cho thấy kẽm có vai trò làm giảm độc
tính của các kim loại độc như asen, cađimi, Góp phần vào quá trình làm
giảm lão hoá. Khả năng miễn dịch của cơ thể được tăng cường nhờ kẽm. Vì
vậy khi thiếu kẽm, nguy cơ nhiễm khuẩn của bệnh nhân sẽ tăng lên.
Kẽm không chỉ quan trọng trong hoạt động sống với vai trò độc lập,
mà còn quan trọng hơn khi sự có mặt của nó sẽ giúp cho quá trình hấp thu và
chuyển hoá các nguyên tố khác cần thiết cho sự sống như đồng, mangan, Do
vậy, khi cơ thể thiếu kẽm sẽ kéo theo sự thiếu hụt hoặc rối loạn chuyển hoá
của nhiều yếu tố, ảnh hưởng rất lớn đến tình trạng sức khoẻ.
Người trưởng thành cần hấp thu 15 - 20 mg kẽm mỗi ngày. Tuy chỉ là
vi lượng nhưng nếu thiếu sẽ phát sinh hàng loạt triệu trứng và bệnh lý:
- Chán ăn, thay đổi vị giác.
- Chậm sinh trưởng, hư hại do nghèo khoáng ở xương, tăng keratin hoá
(sừng hoá) các tổ chức
- Thiểu năng hoặc mất khả năng sinh dục nam, giảm khả năng sinh sản
ở cả hai giống đực, cái, dị dạng bào thai
- Suy giảm miễn dịch, dễ viêm loét và chậm lành vết thương, tổn thương
ở mắt, tiêu chảy, rối loạn chuyển hoá glucid, protit, hệ thần kinh suy nhược.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

11
Ngoài vai trò to lớn đôi với cơ thể, kẽm cũng là một trong số bảy
nguyên tố vi lượng rất cần thiết đối với cơ thể động vật và thực vật. Ở động

nếu có lẫn tạp chất. Do vậy dây dẫn điện là đồng có độ tinh khiết tới 99,99%.
d = 2,78g/cm
3
; t
o
nc
= 1.083
o
C
1.1.3.2. Tính chất hoá học của đồng [2, 12, 13]
E
o
CuCu /
2
= + 0,34V đứng sau cặp oxy hoá khử E
o
2
/
2
2 HH

. Do vậy là
kim loại kém hoạt động, có tính khử yếu.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

12
* Đơn chất
Cu tác dụng với một số phi kim: O
2

SO
4đ


o
t
CuSO
4
+ SO
2
 + 2 H
2
O
3 Cu + 8 HNO
3(l)
 3 Cu (NO
3
)
2
+ 2 NO + 4 H
2
O
Đồng tác dụng với dung dịch muối:
Cu + 2 Ag NO
3
 Cu(NO
3
)
2
+ 2 Ag

Cu(OH)
2
không tan trong nước nhưng tan dễ trong dung dịch axit, dung
dịch NH
3đ
và chỉ tan trong dung dịch kiềm 40% khi đun nóng.
Cu(OH)
2
+ 2 Na(OH)  Na
2
[Cu(OH)
4
]
Cu(OH)
2
+ 4 NH
3
 [Cu(NH
3
)
4
] (OH)
2

* Muối đồng (II)
Đồng sunfat (CuSO
4
) ở dạng khan là chất rắn màu trắng khi hấp thu
nước tạo thành muối hidrat CuSO
4

1.1.4. Tính chất vật lý, hoá học và tác dụng sinh hoá của cađimi
1.1.4.1. Tính chất vật lý của cađimi [4,12, 13]
Cađimi là kim loại màu trắng bạc, để ở trong không khí ẩm bị phủ một
lớp oxy mỏng, có khối lượng riêng lớn, có độ bay hơi cao, mềm, dễ nóng chảy.
1.1.4.2. Tính chất hoá học của cađimi [4,12,13,14]
* Đơn chất
Cađimi là nguyên tố thuộc nhóm IIB, khi tiếp xúc với không khí khô ở
nhiệt độ thường, Cađimi không bị biến đổi nhưng khi đun nóng đều tạo ra
oxit CdO, HgO.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

14
Cd tan trong các axit không có tính oxy hoá như HCl, H
2
SO
4
tạo ra H
2
.
Cd phản ứng với H
2
SO
4
đặc nóng tạo ra SO
2
và S, với H
2
S đặc nguội
có thể tạo ra H

2
O
4
2-
.
1.1.4.3. Tác dụng sinh hoá của cađimi [2,21]
Cađimi có độc tính cao đối với động vật thuỷ sinh ra con người. Cd
tích tụ phần lớn ở thận và có thời gian bán huỷ sinh học dài từ 10 - 35 năm.
Khi con người bị nhiễm độc Cd, tuỳ theo mức độ nhiễm độc sẽ bị ung thư
phổi, vách ngăn mũi, đặc biệt là gây tổn thương thận dẫn đến ảnh hưởng
protein niệu, nội tiết, máu, tim mạch (hình 1.1).
Nhiễm độc Cađimi xảy ra tại Nhật ở dạng bệnh “itai itai” hoặc “ouch
ouch” làm xương trở nên giòn. Ở nồng độ cao, Cađimi gây đau thận, thiếu
máu, phá huỷ tuỷ xương. Phần lớn Cađimi thâm nhập vào cơ thể người được
đào thải qua thận. Một phần nhỏ liên kết với protein của cơ thể người thành
metallothionein có ở thận. Phần còn lại được giữ trong cơ thể và dần dần tích
luỹ theo thời gian. Khi lượng đủ lớn, Cađimi

sẽ thay thế Zn
2+
ở các enzym quan
trọng và gây rối loạn tiêu hoá, rối loạn các chức năng của thận, tăng huyết áp…