Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thanh Nga – K19
1
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thanh Nga – K19
Chương 1 - TỔNG QUAN
1.1.Giới thiệu về nguyên tố Ni, Cu, Zn
1.1.1. Tính chất vật lý và hoá học
1.1.1.1. Nguyên tố niken [10,15]
- Tính chất vật lí
Niken là một kim loại thuộc nhóm VIIIB của bảng tuần hoàn.
Bảng 1.1. Một số đặc điểm của nguyên tố niken
Số thứ tự Cấu hình electron hóa trị Bán kính nguyên tử, A
o
28 3d
8
4s
2
1,24
Trạng thái oxi hóa đặc trưng của Niken là +2 và +3.
Niken là kim loại có ánh kim, có màu trắng bạc.
Trong thiên nhiên có 5 đồng vị bền:
58
Ni (67,7%);
60
Ni;
61
Ni;
62
Ni ;
64
Ni.
Niken dễ rèn và dễ dát mỏng. Dưới đây là một số hằng số vật lí của Niken.

sắt và coban.
2
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thanh Nga – K19
Ở điều kiện thường không có hơi ẩm, không tác dụng rõ rệt với những nguyên
tố không kim loại điển hình như O
2
, S, Cl
2
, Br
2
vì có màng oxit bảo vệ. Nhưng khi
đun nóng, phản ứng xảy ra mãnh liệt nhất là khi Ni ở trạng thái chia nhỏ (do ở trạng
thái này Ni có tính chất tự chảy).
2Ni + O
2

 →
> C
o
500
2NiO
Ni + S → NiS
Ni không phản ứng với nước, bền với kiềm ở trạng thái dung dịch và nóng
chảy do oxit niken hầu như không thể hiện tính lưỡng tính.
Ni tan trong dung dịch axit giải phóng khí H
2
và tạo muối Ni
2+
- Trạng thái thiên nhiên
Trong vỏ trái đất niken chiếm khoảng 0,03% trọng lượng. Những khoáng vật

Nhiệt độ
sôi,
o
C
Nhiệt thăng
hoa, kJ/mol
Tỉ khối Độ cứng
(thang
Moxơ)
Độ dẫn điện
(Hg = 1)
1083 2543 339,6 8,94 3 57
3
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thanh Nga – K19
- Tính chất hóa học:
Về mặt hóa học đồng là kim loại kém hoạt động.
Ở nhiệt độ thường và trong không khí, đồng bị bao phủ một màng màu đỏ bao
gồm đồng kim loại và đồng (I) oxit. Oxit này được tạo nên bởi những phản ứng:
2Cu + O
2
+ 2H
2
O→ 2Cu(OH)
2
Cu(OH)
2
+ Cu → Cu
2
O + H
2

dung dịch xianua kim loại kiềm.
- Trạng thái thiên nhiên:
Đồng là nguyên tố tương đối phổ biến, trữ lượng trong vỏ trái đất là 0,003%.
Cu có thể tồn tại ở dạng tự do.
Những khoáng vật chính của đồng là: cancosin (Cu
2
S), cuprit (Cu
2
O), covelin
(CuS), cacopirit (CuFeS
2
) và malachite (CuCO
3
.Cu(OH)
2
).
1.1.1.3. Nguyên tố kẽm [10,15]
- Tính chất vật lí
Kẽm là một kim loại thuộc nhóm IIB của bảng tuần hoàn.
Bảng 1.5. Một số đặc điểm của nguyên tố kẽm
Số thứ tự Cấu hình electron hóa trị Bán kính nguyên tử, A
o
30 3d
10
4s
2
1,39
Trạng thái oxi hóa đặc trưng của kẽm là +2.
Kẽm là kim loại màu trắng bạc.
4

C
o
700~
ZnO + H
2
Có thế điện cực âm, kẽm dễ dàng tác dụng với axit không phải là chất oxi hóa
giải phóng khí hiđro.
Kẽm có thể tan trong dung dịch kiềm giải phóng hiđro giống như nhôm:
Zn + 2H
2
O + 2OH
-
→ [Zn(OH)
4
]
2-
+ H
2
- Trạng thái thiên nhiên:
Kẽm là nguyên tố tương đối phổ biến, chiếm khoảng 0,0015 % tổng số nguyên tử
trong vỏ trái đất.
Những khoáng vật chính của kẽm là sphalerit (ZnS), calamine (ZnCO
3
). Kẽm
còn có lượng đáng kể trong cơ thể con người và động vật.
1.1.2. Ứng dụng
1.1.2.1. Nguyên tố niken
5
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thanh Nga – K19
Niken có nhiều tính năng đặc biệt. Niken cứng nhưng lại dẻo, dễ cán kéo và

đồng làm dây và thanh dẫn điện, dùng làm các chi tiết trong máy điện. vô tuyến điện,
điện tín, điện thoại v.v..Với mục đích này đồng được dùng ở các dạng sạch (trên
99,95%Cu) để bảo đảm độ dẫn điện cao. Một phần lớn đồng được dùng để chế tạo
đồng thau, đồng thanh và các hợp kim khác dùng trong chế tạo máy, chế tạo tàu biển,
ôtô và nhiều thiết bị khác (25 – 30% tổng lượng đồng). Hợp kim đồng với Niken có
tính chống ăn mòn cao và dễ gia công, được dùng để chế tạo máy chính xác, y cụ,
hoá tinh vi và dùng để dập tiền kim loại. Đồng là vật liệu tốt để chế tạo thiết bị hoá
học: thiết bị chân không, thiết bi trao đổi nhiệt, nồi chưng cất v.v...Đồng còn được
dùng làm chất cho thêm vào thép kết cấu để tăng tính chống ăn mòn và tăng giới hạn
chảy cuả thép. Ngoài ra đồng còn được dùng trong xây dựng. Muối đồng dùng để chế
tạo sơn, thuốc trừ sâu và thuộc da.
Đồng có một lượng bé trong thực vật và động vật, cần thiết cho quá trình tổng
hợp hemoglobin và photpholit. Theo kết quả nghiên cứu của nhiều công trình cho
thấy Cu có vai trò rất quan trọng đối với phát triển của cây trồng. Cây trồng thiếu Cu
thường có tỷ lệ quang hợp bất thường, điều này cho thấy Cu có liên quan đến mức
phản ứng oxit hoá của cây. Trong cây thiếu chất Cu thì quá trình oxit hoá Acid
Ascorbic bị chậm, Cu hình thành một số lớn chất hữu cơ tổng hợp với Protein, Acid
amin và một số chất khác mà chúng ta thường gặp trong nước trái cây.
Người ta còn dùng CuSO
4
để chống mốc cho gỗ, dùng nước Boocđô là hỗn
hợp của dung dịch CuSO
4
và sữa vôi để trừ bọ cho một số cây.
1.1.2.3. Nguyên tố kẽm
Kẽm dễ dàng tạo hợp kim với nhiều kim loại màu khác cho các hợp kim có giá
trị. Ngoài ra kẽm còn có tính đúc tốt. Kẽm được dùng phổ biến nhất để tráng mạ lên
sắt ở dạng tấm, ống, dây và các dạng chi tiết khác. Sắt được tráng kẽm có khả năng
chống ăn mòn cao trong điều kiện thường cũng như trong điều kiện khí công nghiệp
và không khí vùng biển. Hợp kim cơ sở kẽm có pha thêm nhôm, đồng, magiê có độ

Khi hàm lượng đồng trong cơ thể người là 10g/kg thể trọng gây tử vong, liều
lượng 60 – 100 mg/kg gây nôn mửa. Đồng ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ do
thiếu hụt cũng như dư thừa. Đồng thiết yếu cho việc sử dụng sắt (Fe), bệnh thiếu máu
do thiếu hụt sắt ở trẻ em đôi khi cũng được kết hợp với sự thiếu hụt đồng [13].
8
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thanh Nga – K19
Với cá, khi hàm lượng đồng là 0,002 mg/l đã có 50% cá thí nghiệm bị chết.
Với khuẩn lam khi hàm lượng đồng là 0,01 mg/l làm chúng chết.
Với thực vật khi hàm lượng đồng là 0,1 mg/l đã gây độc, khi hàm lượng đồng
là 0,17 – 0,20 mg/l gây độc cho củ cải đường, cà chua, đại mạch [2]. Việc thừa đồng
cũng gây ra những biểu hiện ngộ độc mà chúng có thể dẫn tới tình trạng cây chết. Lý
do của việc này là do dùng thuốc diệt nấm, thuốc trừ sâu, đã khiến cho chất liệu đồng
bị cặn lại trong đất từ năm này qua năm khác, ngay cả bón phân Sulfat Cu cũng gây
tác hại tương tự [13].
Nồng độ giới hạn cho phép [8]:
Với nước uống và nước mặt: 0,02 – 1,5 mg/l tuỳ theo tiêu chuẩn từng nước.
Nước tới cây nông nghiệp: 0,2 mg/l riêng với đất rất thiếu đồng có thể dùng
nước chứa tới 5 mg/l để tới trong thời gian ngắn.
1.1.3.3. Kẽm
Kẽm là nguyên tố vi lượng được tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm và nước
uống dưới hình thức các phức chất hữu cơ. Các muối kẽm hòa tan đều độc. Khi ngộ
độc kẽm sẽ cảm thấy miệng có vị kim loại, đau bụng, mạch chậm, co giật... Chế độ
ăn thường là nguồn cung cấp kẽm chính cho cơ thể.
Mặc dù lượng kẽm trong nước ngầm thường không vượt quá 0,01 - 0,05 mg/l,
nhưng riêng nước máy có nồng độ kẽm cao hơn nhiều đo sự hoà tan kẽm từ ống dẫn
nước [13]. Độc tính của chúng phụ thuộc vào pH, nhiệt độ và độ cứng của nước [3].
- Đối với cây trồng: Sự dư thừa Zn gây độc đối với cây trồng khi Zn tích tụ
trong đất quá cao. Dư thừa Zn cũng gây ra bệnh mất diệp lục. Sự tích tụ Zn trong cây
quá nhiều gây một số mối liên hệ đến mức dư lượng Zn trong cơ thể người và góp
phần phát triển thêm sự tích tụ Zn trong môi trường mà đặc biệt là môi trường đất.

- Sấy, nung, cân kết tủa thu được.
Đặc điểm của nhóm phương pháp này là ảnh hưởng của một số ion kim loại có
thể gây nhiễm bẩn, gây sai số đáng kể. Ngày nay phương pháp phân tích trọng lượng
ít được sử dụng, nó được thay thể bằng các phương pháp công cụ cho độ chính xác
cao và đơn giản hơn.
10
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thanh Nga – K19
Phương pháp phổ biến để xác định hàm lượng niken đó là sử dụng thuốc thử
dimethylglyoxim để kết tủa chọn lọc niken tại pH = 10 trong đệm amoniac.
H3C(CN)(OH)-CH3(CN)(OH) + Ni
2+
→ Ni(C
4
H
7
O
2
N
2
)
2
+ 2H
+

Thuốc thử dimethylglyoxim pha trong cồn cho nên cần khống chế lượng thuốc
thử đưa vào làm kết tủa do ở một nồng độ cao cồn sẽ có thể hòa tan đáng kể kết tủa
niken dimethylglyoxim làm kết quả phân tích bị thấp so với thực tế. Tuy nhiên nếu
cho không đủ lượng thuốc thử sẽ không kết tủa được hoàn toàn lượng niken có trong
mẫu và gây sai số âm.
Tiến hành lọc, rửa kết tủa bằng nước cất tới khi hết ion Cl

2
Cl
2
+ 2KCl + SnCl
4
Đồng(I) tạo thành kết tủa dưới dạng muối Reinit (tetra thio xianatdiamin cromat).
Muối này không tan trong axit loãng.
CuCl
2
+ 2NH
4
[Cr(NH
3
)
2
(SCN)
4
] → 2Cu[Cr(NH
3
)
2
(SCN)
4
]
8
+ 2NH
4
Cl
Một cách khác để xác định Cu
2+

chỉ thị. Các phản ứng xảy ra trong quá trình định phân:
Ni
2+
+ H
2
Y
2-
⇔ NiY
2-
+ 2H
+
Murexit tạo phức mầu vàng với Ni
2+
trong môi trường kiềm mạnh Murexit ở
dạng H
2
F
3-
mầu tím xanh. ở điểm tương đương phản ứng xảy ra: (phản ứng rất chậm,
phải thêm EDTA từ từ)
H
2
Y
2-
+ [Ni(H
2
F)]
2-
⇔ H
2

2Cu
2+
+ 4I
-
→ 2CuI + I
2
I
2
thoát ra được chuẩn độ bằng dung dịch Na
2
S
2
O
3
.
2Na
2
S
2
O
3
+

I
2→ Na
4
S

+
ETOO tạo phức với Zn
2+
thành màu tím đỏ, đo phức của Zn
2+
với EDTA bền
12
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thanh Nga – K19
hơn, ETOO bị đẩy ra có màu xanh lam. Khi chuẩn trong môi trường kiềm những chỉ
thị thích hợp là pyrocatesin; xincon; tím napholic; metyltimol xanh hoặc murexit.
1.2.1.3. Phương pháp trắc quang
Phương pháp phân tích đo quang là phương pháp phân tích công cụ dựa trên
việc đo những tín hiệu bức xạ điện từ và tương tác của bức xạ điện từ với chất nghiên
cứu.
Phương pháp có ưu điểm là tiến hành nhanh, thuận lợi. Có độ nhạy cao, độ chính xác
được tới 10
-6
mol/l. Tuỳ thuộc vào hàm lượng chất cần xác định mà có độ chính xác từ
0,2 tới 20%.
- Xác định Ni
2+
bằng dimetylglyoxim
Phương pháp này dựa trên phép đo quang của phức màu đỏ tím được tạo ra
khi cho dimetylglyoxim (thuốc thử Trugaep) tác dụng với Ni
2+
ở môi trường kiềm khi
trong dung dịch có chất oxy hóa (I
2
, Br
2

nếu dùng các chất che như tatrat, citrat
… có thể loại trừ được một số các ion gây cản trở phép xác định.
-Ali Reza Fakhari, Afshin Rajabi Khorrami và Hossein Naeimi sử dụng tác
nhân N,N′-bis(3-metylsalicylidin)-ortho-phenyldiamin (MSOPD) cho phản ứng với
niken ở nhiệt độ phòng tại pH = 8 để tạo phức theo tỉ lệ 1:1, đo phức này tại bước
sóng 430 nm. Khoảng tuyến tính 0-1,0×10
-5
M, giới hạn phát hiện 1,36×10
-8
M.
- Xác định Cu
2+
Định lượng đồng bằng phương pháp trắc quang có thể tiến hành với các thuốc
thử hữu cơ như dithizon, natridiethyldithiocacbomat, axit rubeanic, 2,2’-biquinoline,
cupferon...
Xác định đồng bằng thuốc thử dithizon
Dithizon phản ứng với Cu
2+
trong dung dịch axit vô cơ tạo thành phức màu đỏ
tím. Trong axit HCl 1M, H
2
SO
4
, dithizon phản ứng với Cu
2+
, Hg
2+
, Pd
2+
, Ag

CuDDC tại bước sóng 440 nm. Trong phương pháp này có một sô ion gây cản trở cho
việc xác định Cu là Fe
3+
, Ni
2+
, Mn
2+
, Co
2+
,… do cũng tạo phức màu với thuốc thử
NaDDC. Có thể loại trừ ảnh hưởng của các ion này bằng cách thêm vào một lượng
chất che như amonixitrat, axit xitric, EDTA, kali natri tactrat…
Hàm lượng đồng được xác định theo phương pháp quang phổ đo quang vi sai
ở dạng phức Cu(NH
3
)
4
2+
. Phức có cực đại hấp thụ ở λ
max
= 620nm. Độ hấp thụ quang
dung dịch phân tích được đo với dung dịch so sánh là dung dịch phức Cu(NH
3
)
4
2+
có
nồng độ C
0
đã biết. Có hai cách xác định nồng độ theo phương pháp đo vi sai là

Phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử đã được sử dụng để xác định
các kim loại trong các mẫu quặng, đất, đá, nước khoáng, các mẫu của y học, sinh học,
các sản phẩm nông nghiệp, rau quả, thực phẩm, nước uống, các nguyên tố vi lượng
trong phân bón, trong thức ăn gia súc, v.v... Ở nhiều nước trên thế giới, nhất là các
nước phát triển, phương pháp phân tích phổ hấp thụ
nguyên tử đã trở thành một phương pháp tiêu chuẩn để định lượng nhiều kim loại.
Niken, đồng và kẽm được xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thụ
nguyên tử trong ngọn lửa không khí – axetilen. Niken được đo tại bước sóng 232,0
nm, đồng được đo tại bước sóng 324,8 nm, kẽm được đo tại bước sóng 213,9 nm.
1.2.1.6. Các phương pháp điện hóa
Phương pháp cực phổ nói chung cho độ nhạy chỉ đạt cỡ 10
-4
-10
-5
M. Cường độ
dòng phụ thuộc thế điện phân trong dung dịch và thế điện cực. Người ta tiến hành
điện phân và đo cường độ dòng với một dãy dung dịch chuẩn biết trước nồng độ.
Dựa vào đồ thị xác định được nồng độ chất phân tích khi biết cường độ dòng. Giá trị
thế bán sóng cho biết thành phần định tính, chiều cao sóng cho biết thành phần định
lượng của chất phân tích.
Phương pháp cực phổ dòng một chiều hay còn gọi là phương pháp cực phổ cố
điển được áp dụng trên nhiều lĩnh vực của hóa phân tích. Ưu điểm cơ bản của
phương pháp cực phổ là thiết bị tương đối đơn giản mà có thể phân tích nhanh nhậy
chính xác hàng loạt các chất hữu cơ và vô cơ mà không cần tách riêng chúng khỏi các
thành phần hỗn hợp.
15
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thanh Nga – K19
Để phân tích kim loại bằng phương pháp cực phổ cổ điển, người ta tiến hành
trong một số nền như: HCl, KCl, KCl + KSCN, K
2

xuống Cu
0
có thế bán sóng là - 0,54V so với điện cực calomen
bão hòa. Để xác định đồng người ta dùng sóng thứ hai. Trong nền này đa số các ion
kim loại khác bị khử ở thế âm hơn và do đó không gây ảnh hưởng đến việc xác định
đồng. Để loại oxi hòa tan trong dung dịch người ta thường dùng Na
2
SO
3
.
Phương pháp von-ampe hòa tan thích hợp để xác định đồng trong các loại nước thiên
nhiên, nước sạch và có thể xác định đồng thời kim loại Cu, Zn. Người ta thêm dung
dịch đệm cacbonat vào dung dịch phân tích (pH = 10 – 10,5) với sự có mặt của
natricitrat để ngăn ngừa kết tủa CaCO
3
. Thêm hỗn hợp dung dịch KOH 1M và dung
dịch natricitrat 0,04M vào 10 ml mẫu, thổi khí N
2
trong 10 phút. Tiến hành làm giàu
kim loại trên điện cực thủy ngân tĩnh ở -1,8 V (so với điện cực Ag/AgCl) trong
khoảng 2 – 3 phút sau đó quét thế theo chiều anot từ – 1,4 ÷ - 1,0V. Sai số khi sử
dụng phương pháp thêm là 5% [26].
Để xác định đồng thời Ni, Cu, Zn trong nước mưa cũng sử dụng phương pháp
này trên nền HCl (pH = 2). Điện phân tại thế – 1,2 V trong khoảng 1 đến 3 phút, điện
cực làm việc là điện cực giọt thủy ngân tĩnh. Đuổi oxi bằng cách sục khí N
2
trong
khoảng 30 phút, ghi đường hòa tan đến 0,0 V. Sai số tương đối là 0,15 với hàm lượng
kim loại là 2,5 ÷ 5 ppm.
Phương pháp Von-ampe hòa tan xung vi phân (DP-ASV) trên điện cực giọt

1.2.2.1. Định nghĩa dạng kim loại
- Dạng trao đổi: Kim loại trong dạng này liên kết với trầm tích bằng lực hấp
phụ yếu trên các hạt. Sự thay đổi lực ion của nước sẽ ảnh hưởng đến khả năng hấp
phụ hoặc giải hấp các kim loại này dẫn đến sự giải phóng hoặc tích lũy kim loại tại
bề mặt tiếp xúc của nước và trầm tích.
- Dạng liên kết với carbonat: các kim loại liên kết với carbonat rất nhạy cảm
với sự thay đổi của pH, khi pH giảm thì kim loại tồn tại ở dạng này sẽ được giải
phóng.
17
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thanh Nga – K19
- Dạng liên kết với Fe-Mn oxi hydroxit: Ở dạng liên kết này kim loại được
hấp phụ trên bề mặt của Fe-Mn oxi hydroxit và không bền trong điều kiện khử, bởi vì
trong điều kiện khử trạng thái oxi hóa khử của sắt và mangan sẽ bị thay đổi, dẫn đến
các kim loại trong trầm tích sẽ được giải phóng vào pha nước.
- Dạng liên kết với hữu cơ: Các kim loại ở dạng liên kết với hữu cơ sẽ không
bền trong điều kiện oxi hóa, Khi bị oxi hóa các chất cơ sẽ phân hủy và các kim loại sẽ
được giải phóng vào pha nước.
- Dạng cặn dư: Phần này chứa các muối khoáng tồn tại trong tự nhiên có thể
giữ các vết kim loại trong nền cấu trúc của chúng, do vậy khi kim loại tồn tại trong
phân đoạn này sẽ không thể hòa tan vào nước [18, 29, 41].
1.2.2.2. Yêu cầu của phân tích dạng
Yêu cầu quan trọng và nghiêm ngặt nhất của phép phân tích dạng hoá học là
phải giữ sao cho không hoặc làm biến đổi ít nhất dạng tồn tại của các nguyên tố trong
mẫu, nghĩa là phải giữ sao cho các cân bằng hoá lí ở trạng thái tự nhiên trong suốt
quá trình phân tích.
Đối với nhà phân tích, để có thể tiến hành phân tích dạng một cách khoa học
cần phải hiểu biết về:
+ Những chất chủ yếu sử dụng trong công nghiệp có thể tạo dạng với nguyên
tố được phân tích.
+ Những chất thải nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt dân cư chính có thể

- (i) Dạng linh động, dễ trao đổi của nguyên tố: dạng này bao gồm phần dễ tan
trong nước và dễ dàng trao đổi và dễ dàng tan trong các phức cơ kim. Hóa chất được
sử dụng cho dạng này thường là một trong những nhóm sau đây [21]:
• Nước hoặc các dung dịch muối dễ tan (lực ion <0,01 M, như MgCl
2
);
• Dung dịch muối trung hòa không có đệm pH (Ví dụ như CaCl
2
, NaNO
3
);
• Dung dịch muối có đệm pH (Ví dụ NH
4
Oac)
- (ii) Dạng liên kết với cacbonat: để hòa tan lượng vết nguyên tố liên kết với
cacbonat thường sử dụng các dung dịch đệm cacbonat (Ví dụ HOAc / NaOAc; pH =
19
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thanh Nga – K19
5). Zeien và Brummer đã chiết xuất cacbonat hòa tan bằng cách thêm lượng tương
đương HCl loãng vào 1mol/l dung dịch đệm NH
4
OAc/HOAc.
- (iii) Dạng liên kết với các phần dễ khử (liên kết với oxit Fe/Mn): NH2OH ·
HCl ở pH = 2 thường được sử dụng;
- (iv) Các dạng liên kết với dạng hữu cơ dễ chiết: NaOCl hoặc Na
4
P
2
O
7

như là một phương pháp chiết cho các loại đất. Cho đến nay, quy trình BCR đã được
áp dụng thành công với nhiều mẫu bùn, trầm tích, và đất. Mặc dù quy trình này cung
cấp một công cụ để đạt được những dữ liệu đối chiếu, song vẫn còn nhiều hạn chế.
Gần đây, các nhà nghiên cứu có xu hướng sử dụng các quy trình tương tự, chủ
yếu dựa trên quy trình của Tessier và cộng sự [17]. Tessier và cộng sự đã thu thập các
mẫu trầm tích từ lưu vực sông ở miền đông Quebec (bán đảo Gasp'e). Các mẫu trầm
tích được tách thành tám loại kích thước từ 850 μm đến <1μm bằng cách sàng ướt,
lắng trọng lực, hoặc ly tâm. Mỗi mẫu trầm tích sau đó phân tích bằng một quy trình
chiết liên tục được thiết kế để phân tách các hạt kim loại nặng thành năm dạng.
20
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thanh Nga – K19
Salomons và Forstner đã sử dụng kỹ thuật chiết liên tục để xác dạng hóa học
của các kim loại nặng với trầm tích cụ thể. Họ phân biệt năm cơ chế tích lũy kim loại
trầm tích: (1) hấp phụ lên các hạt vật chất nhỏ, (2) kết tủa trên các hợp chất kim loại,
(3) đồng kết tủa với oxit sắt và mangan, cacbonat, (4) liên kết với các hợp chất hữu
cơ, (5) nằm trong mạng tinh thể.
Hai quy trình chiết (một quy trình chiết 5 bước cải tiến từ quy trình Tessier và
quy trình 3 bước của BCR đã được sử dụng để phân tích 4 mẫu trầm tích với hàm
lượng kim loại nặng khác nhau. Các kết quả thu được cho phân tích dạng kim loại
của Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn bằng quy trình khác nhau đáng kể.
Quy trình ba bước: một hàm lượng đáng kể kim loại nặng được chiết xuất với
các thuốc thử ôxi hóa, trong khi với quy trình của Tessier cải tiến hàm lượng kim loại
không nằm trong cặn đã được phân bố giữa các giai đoạn chiết thứ hai, thứ ba, và thứ
tư (sử dụng các chất chiết tương ứng CH
3
COOH trong đệm acetat pH = 5, chất khử,
và chất oxi hóa). Phần còn sót lại được áp dụng theo quy trình ba bước nói chung cao
hơn so với thu được bằng cách sử dụng quy trình năm bước, trừ Cd.
Quy trình chiết liên tục có nhiều thuận lợi cho việc phân tích đồng thời cho
một phạm vi xác định đối với các điệu kiện môi trường tự nhiên đa dạng khác nhau.

C trong 5h
Dạng trao đổi (F1)
Dạng liên kết với cacbonat (F2)
Dịch chiết
Phần cặn 2
Dịch chiết
Phần cặn 1
20 ml hỗn hợp 3:1
HCl-HNO
3
Dạng liên kết với hữu cơ (F4)
Dạng cặn dư nằm trong cấu
trúc của trầm tích
(F5)
Dịch chiết
Phần cặn 3
10 ml CH
3
COONH
4
3,2M
trong HNO
3
20%
Lắc 0,5h ở nhiệt độ phòng
Dạng liên kết với sắt-mangan oxi-
hydroxit (F3)
Dịch chiết Phần cặn 4
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thanh Nga – K19
1.3. Các phương pháp phân tích niken, đồng, kẽm trong luận văn

nguyên tử tự do vừa được tạo ra ở trên. Các nguyên tử của nguyên tố cần xác định
trong đám hơi sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của nó.
3.Tiếp đó, nhờ một hệ thống máy quang phổ người ta thu toàn bộ chùm sáng,
phân ly và chọn một vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần phân tích để đo cường độ
của nó. Cường độ đó chính là tín hiệu hấp thụ. Trong một giới hạn nồng độ nhất định
của nồng độ C, giá trị cường độ này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên
tố ở trong mẫu phân tích theo phương trình:
A
λ

= k.C
b
(*)
Trong đó:
A
λ

: Cường độ của vạch phổ hấp thụ
k : Hằng số thực nghiệm
C : Nồng độ của nguyên tố cần xác định trong mẫu đo phổ
b : Hằng số bản chất (0 < b ≤ 1)
Hằng số thực nghiệm k phụ thuộc vào tất cả các điều kiện hoá hơi và nguyên tử
hoá mẫu nhất định đối với một hệ thống máy AAS và với các điều kiện đã chọn cho
mỗi phép đo; b là hằng số bản chất, phụ thuộc vào từng vạch phổ của từng nguyên tố.
Giá trị b = 1 khi nồng độ C nhỏ, khi C tăng thì b nhỏ xa dần giá trị 1.
Như vậy, mối quan hệ giữa A
λ

và C là tuyến tính trong một khoảng nồng độ
nhất định. Khoảng nồng độ này được gọi là khoảng tuyến tính của phép đo. Trong

- Bộ máy in
- Máy tính với màn hình để hiển thị dữ liệu, phần mềm xử lý số liệu và điều
khiển toàn bộ hệ thống máy đo.

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo của máy quang phổ hấp thụ nguyên tử
Trong ba kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu thì kĩ thuật F-AAS ra đời sớm hơn. Theo
kỹ thuật này người ta dùng nhiệt ngọn lửa đèn khí để nguyên tử hóa mẫu. Do đó mọi
24
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Thanh Nga – K19
quá trình xảy ra trong khi nguyên tử hóa mẫu đều phụ thuộc vào đặc tính của ngọn
lửa và nhiệt độ là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hóa mẫu phân tích
1.3.3. Kỹ thuật ngọn lửa
Theo kĩ thuật này người ta dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hóa
hơi và nguyên tử hóa mẫu phân tích. Vì thế mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên tử
hóa mẫu phụ thuộc vào các đặc trưng và tính chất của ngọn lửa đèn khí, nhưng chủ
yếu là nhiệt độ của ngọn lửa. Đó là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hóa mẫu
phân tích, và mọi yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ của ngọn lửa đèn khí đều ảnh hưởng
đến kết quả.
1.3.4. Kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa
Về nguyên tắc, kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa là quá trình nguyên tử
hóa tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng của dòng điện công suất lớn và
trong môi trường khí trơ. Quá trình nguyên tử hóa xảy ra theo ba giai đoạn kế tiếp
nhau: sấy khô, tro hóa luyện mẫu, nguyên tử hóa để đo phổ hấp thụ 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 chính quyết định mọi sự
diễn biến của quá trình nguyên tử hóa mẫu.
Kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa hiện nay đang được ứng dụng rất phổ
biến, vì kĩ thuật này cung cấp cho phép đo AAS có độ nhạy rất cao (mức nanogam
ppb); có khi gấp hàng trăm đến hàng nghìn lần phép đo trong ngọn lửa.
1.3.5. Một số phương pháp xử lí mẫu trước khi phân tích