Luận án Xác định Cadmi trong Mẫu Môi trường bằng Phương pháp Von-ampe Hòa tan Hấp phụ - Nguyễn Hải Phong

_ ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀNỌI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYEN HAI PHONG NGHIEN CUU XAC DINH CADMI TRONG MOT SO MAU MOI TRUONG BANG PHUONG PHAP VON-AMPE HOA TAN HAP PHU LUẬN ÁN TIEN SĨ HOA HOC HÀ NỘI - 2011 _ ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀNỌI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYEN HAI PHONG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CADMI TRONG MỘT SỐ MẪU MÔI TRƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE HÒA TAN HÁP PHỤ CHUYÊN NGÀNH : HÓA HỌC PHÂN TÍCH MÃ SỐ : 62442901 LUẬN ÁN TIEN SĨ HOA HOC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TỪ VỌNG NGHI 2. NGUYEN VAN HOP HA NOI - 2011 MỤC LỤC Trang DANH MỤC CAC KÝ HIỆU VIET TẮTT.-- 2 s22+2££+£x+zxezzseee 4 DANH MỤC CAC BANG .--©22-222 2S22E2212212211 2211221211111 xe 6 DANH MỤC CÁC HÌNH VE, DO THI .- 2© 2+x2x£xEtzxztrxeerxree 9 MỞ ĐẦU.1 0111 caeee 13 Chương 1. TONG QUAN LY THUYÉ:T.

2-52 s£EE£SE+EE+EE£EErEerrerred l6 1. GIỚI THIỆU VE PHƯƠNG PHAP VON-AMPE HOA TAN HAP PHU. Nguyên tắc của phương pháp von-ampe hòa tan hap phụ. Ưu điểm của phương pháp AdSV.---2- 2cs2sz+ce+zxerxersee 21 1.

Phối tử tao phức dùng trong phương pháp AdSV. Điện cực làm VIỆC .---- - --Ă + 221333112 ng ng ng ng vec 23 1. Các kỹ thuật ghi đường von-ampe hòa fan.- --- 5+ s-ss+xs+sx 27 1. GIỚI THIỆU VỀ KỸ THUẬT CHIET PHA RẮN.

Khái niệm chiết pha rắn. Một số kỹ thuật trong chiết pha rắn. Ưu điểm của kỹ thuật chiết pha rắn. Ứng dụng kỹ thuật chiết pha ran trong phân tích môi trường.

GIỚI THIỆU VE CADMI.---- ¿2£ ©+£2E£+EEt2EE£EEESEEtzEEerxeerkerrxee 31 1. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH LƯỢNG VET Cd. Các phương pháp phân tích phô.----2- -¿©2¿©5+2cx++zx+zs+szs2 34 1. Các phương pháp phân tích điện hóa.

NHUNG VAN DE CAN THIẾT KHI NGHIÊN CUU PHAN TÍCH VET VA SIÊU VET uncccscssesssessessssssessessusssessessessusssecsessussussssesessssessseeseess 37 1. Sự nhiễm ban và mat chat phân tích. Tach và làm giàu chất phân tích.--- 2-2 2 2+sz+xezxe£xerxsrszes 37 1. Thí nghiệm trắng.

KET LUẬN CHUNG PHAN TONG QUAN LÝ THUYÉT. NOI DUNG VÀ PHƯƠNG PHAP NGHIÊN CỨU. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.--2- 22 5£+2£+2E£+EE£+EEt£EEtEEevrxeerxeee 39 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

Tiến trình thí nghiệm theo phương pháp von-ampe hòa tan. Tiến trình thí nghiệm theo kỹ thuật chiết pha rắn. Nghiên cứu phức chat băng phương pháp phân tích điện hóa. THIẾT BỊ DỤNG CU VÀ HÓA CHẤTT.

Thiết bị và dụng CỤ. KET QUÁ NGHIÊN CỨU VA BAN LUẬN. NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH ĐIỆN HOA VÀ THÀNH PHAN PHỨC CHẤTT.--- 2© £+S<+SE9EE£EEEEEE2EEEEEEEEEEEE2E171211211121 7121. Lựa chọn dung dịch đệm và thuốc thử tạo PHU.

Đặc tính von-ampe hòa tan hấp phụ của Cd. Nghiên cứu phức chat bằng phương pháp phân tích điện hóa. NGHIEN CUU ANH HUONG CUA CAC YEU TO DEN TIN HIEU HOA TAN CUA Co ciceescssessssssessessessssssessessesssessessessssssessessessecsseess 57 3. Lựa chọn điện cực làm vIỆC.

Lựa chọn kỹ thuật đo tín hiệu hòa fan. Ảnh hưởng pH của dung dịch đệm Tris. Ảnh hưởng của nồng độ đệm 'Tis.--- 2-2 2 2 2+Ee£xe£xerszrs 62 3. Ảnh hưởng của nông độ ion Bi(II) tạo màng in si#/.

Anh hưởng của nồng độ 2-MBïT. Ảnh hưởng của thế điện phân làm giầu. Ảnh hưởng của thời gian điện phân làm giàu. Ảnh hưởng của thé hap phụ làm giầu.

Anh hưởng của thời gian hấp phụ làm giàu. Ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật von-ampe sóng vuông. Ảnh hưởng của các chất cản trở. Ảnh hưởng của chế độ làm sạch bề mặt điện cực làm việc.

Nghiên cứu biến tính điện cực BiFE bằng Nafion. Đánh giá độ tin cậy của phương pháp SW-AdSV. Kết luận phan nghiên cứu phương pháp von-ampe hòa tan hap 0. NGHIÊN CỨU TÁCH VÀ LÀM GIÀU Cd BẰNG KỸ THUẬT CHIET PHA RẮN.

Kiểm soát chất lượng phương pháp DP-ASV dùng điện cực ¡050/81/2 2Ẽ 5h. Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu quả tách và làm giàu Cd bang kỹ thuật chiết pha rắn. Kết luận phan tách và làm giàu Cd bằng kỹ thuật chiết pha rắn. XÂY DỰNG QUY TRÌNH PHAN TÍCH VÀ ÁP DỤNG THỰC TE.

Xây dựng quy trình phân tích. Phân tích mẫu thực t6 .-- - ¿2+ s+Et+E+E£EEEE+EEEEEEEEEEEEErkeEererkrrrrers 103 KET LUẬN. 119 DANH MUC CAC CONG TRINH KHOA HOC CUA TAC GIA LIEN QUAN DEN LUẬN AN .1 xe 121 TÀI LIEU THAM KHẢO.-- 22 2©+£+E£+EEEt2EE+SEEEtEEEtErkesrkrrrrkcee 123 PHAN PHU LUỤC. 141 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VA TỪ VIET TAT °° Tiếng Việt Tiếng Anh ký hiệu 1 |Biên độ xung Pulse amplitude AE 2 |Cadmi Cadmium Cd 3 | Chiét pha ran Solid Phase Extraction SPE 4 |Dòng đỉnh hòa tan Peak current ly 5 |Dién cực giọt thuỷ ngân treo Hanging Mercury Drop Electrode HMDE 6 | Điện cực giọt thuỷ ngân tĩnh Stationary Mercury Drop Electrode SMDE 7 | Điện cực giọt thuỷ ngân rơi Drop Mercury Electrode DME 8 | Điện cực mang bitmut Bismuth Film Electrode BiFE 9 |Dién cuc mang thuy ngan Mercury Film Electrode MFE 10 | Điện cực lam việc Working Electrode WE 11 |Dién thé thời gian Chronopotentiometric CP 12 |Độ lệch chuẩn Standard Deviation S 13 |Độ lệch chuẩn tương đối Relative Standard Deviation RSD 14 | Độ thu hồi Recovery Rev 15 | Giới hạn định lượng Limit of quantification LOQ 16 | Giới han phat hiện Limit of detection LOD 17 |Nhóm chức iminodiacetic axit |IminoDiacetic Acid IDA 18 |Nôồng độ phan triệu Part per million ppm 19 |Nôồng độ phan tỷ Part per billion ppb 20 |Nước biển tổng hợp Synthetic Sea Water NBTH 21 |Oxy hòa tan Dissolve Oxygen DO 22 | Sai số tương đối Relative Error Re 23 |Sóng vuông Square Wave SW 24 |Tần số xung vuông Frequency tf 25 | Than thủy tinh Glassy carbon GC 26 |Thé dinh Peak potential ED 27 |Thế điện phân làm giàu Deposition potential Egep 28 | Thế hap phụ làm giàu Adsorptive potential Eaa 29 |Thế làm sạch điện cực Cleaning potential Eecr 30 | Thời gian điện phân làm giàu Deposition time tdep 31 |Thời gian hấp phụ làm giàu Adsorptive time tad 32 | Thời gian làm sạch điện cực Cleaning time tes 33 |Thời gian nghỉ Rest time trest 34 |Téc độ quay điện cực The rotating speed of electrode @ 35 |Tốc độ quét thé Sweep rate v 36 |Von-ampe hòa tan anot Anodic Stripping Voltammetry ASV 37 |Von-ampe hòa tan catot Cathodic Stripping Voltammetry CSV 38 |Von-ampe hòa tan hap phụ Adsorptive Stripping Voltammetry AdSV 39 | Xung vi phân Differential Pulse DP DANH MỤC CÁC BANG Trang Bang 1.

Khoảng thé làm việc của điện cực BiFE ở các pH khác nhau. Hàm lượng của Cd trong một số mẫu môi trường. Tỷ lệ bi 6 nhiễm Cd trong các ngành công nghiệp khác nhau. Một số phương pháp phân tích quang phổ xác định Cd.

Một số phương pháp phân tích điện hóa xác định Cd. Kết quả khảo sát các loại đệm và phối tử tạo phức khác nhau. Sự thay đổi của I,. (V) và Epa (V) theo tốc độ quét thế.

Các giá trị AE,` (V) đối với các nồng độ Cd(I) khác nhau. Kết quả giá trị E, và I, của Cd đối với điện cực BiFE va MFE. Kết quả xác định I, va độ lặp lại của I, sử dụng điện cực BiFE trong phương pháp DP-AdSV và SW-AdSV. Ảnh hưởng của pH đến I, và Ep của Cd.---cc:-scccccccsrrrreerree 62 Bảng 3.

Ảnh hưởng của Crys đến I, và Ep của Cd. Ảnh hưởng của Cpiqn tạo màng đến I; và By của Cd. Ảnh hưởng của C2 wp+ đến I, và Ep của Cd. Ảnh hưởng của Epep dén Tp và By của Cd.

Ảnh hưởng của tpep đến I, và Ey của Cd. Ảnh hưởng của Ea¿ đến I, và Ey của Cd. Ảnh hưởng của tag đến I; và By của Cd. Ảnh hưởng của ƒ đến Ty và Ey của Cd.

Anh hưởng của AE đến I, va Ep của Cd.----¿cccc+ccccsrcecee 72 Bang 3. Ảnh hưởng của v đến ly và Ey của Cd. Ảnh hưởng của nồng độ ion CI đến Ty của Cd. Ảnh hưởng của các ion kim loại ở các nồng độ khác nhau đến I, 0ì 801 e.

Ảnh hưởng của nồng độ Triton X - 100 đến I, của Cd. Giá trị độ thu hồi ở các chế độ làm sạch bề mặt điện cực khác Bảng 3. Ảnh hưởng của nông độ Nafion đến I, và Ep của Cd. Giá trị I, trong trường hợp biến tính và không biến tính điện cực.

Các điều kiện thí nghiệm thích hợp để xác định Cd bằng phương pháp SW-AdSV sử dụng điện cực BiFE-bt và phối tử tạo phức 2-MIBÏT”.- --- c1 HH TH HH ng 85 Bang 3. Hệ số tương quan (r), độ nhạy (b, hệ số góc), LOD va LOQ của phương pháp SW-AdSV dùng điện cực BIFE-bt. Các giá trị I,„r; và độ lệch chuẩn ở các giá trị nồng độ CdI) khác nhaU. -- G1 1H TH HH tre 87 Bang 3.

Giá tri của I, cua Cd trong khoảng nông độ Cd(I) từ 0 đến 10 0. Kết quả xác định độ đúng của phương pháp DP-ASV. Kết quả xác định nồng độ Cd(]) (ppb) trong mẫu trang. Kết quả xác định nồng độ Cd(II) (ppb) trong mẫu nước biển "011581001107.

Giá trị sai số tương đối ở các pH khác nhau của dung dich mẫu. Giá trị sai số tương đối ở các giá tri tốc độ mẫu qua cột. Giá trị sai số tương đối ở các chế độ tiền rửa giải khác nhau. Pham trăm khối lượng Cd tích lũy ra khỏi cột SPE.

Giá trị sai số tương đối 6 các độ muối khác nhau. Khối lượng của Fe bị giữ lại trên cột SPE ở các pH khác nhau. Thông tin về các mẫu nước tự nhiên và trầm tích sông ở một số khu vực tỉnh Thừa Thiên Huế .---2- 2 5£ 5¿25+2£++zx+zxezss 105 Bang 3. Thời gian lây mẫu nước và trầm tích.

Kết quả xác định nồng độ Cd(I) trong mẫu trắng theo quy trình 1. Kết quả xác định độ thu hồi Cd trong mẫu N-BTA. Ham lượng Cd trong các mẫu nước tự nhiên dot 1 và độ lệch các kết quả của hai phương pháp DP-ASV và SW-AdSV. Hàm lượng Cd trong các mẫu nước sông Hương đợt 2, 3 và 4.

Ham lượng Cd trong một số hóa chat tinh khiết của hãng Merck. Kết quả xác định nồng độ Cd trong mẫu trang theo quy trình 2. Kết quả xác định hàm lượng Cd trong “Mẫu chuẩn” bằng phương pháp DP-ASV dùng MEE.Kết quả xác định hàm lượng Cd trong “Mẫu chuẩn” bằng phương pháp SW-AdSV dùng BIFE-bt. Kết quả kiểm soát chất lượng quy trình 2 bằng phương pháp DP-ASV dùng MEE trên mẫu TT-BV .--- 252 s+cz+s+ssc: 116 Bảng 3.

Kết quả kiểm soát chất lượng quy trình 2 bằng phương pháp SW-AdSV dùng BiFE-bt trên mẫu TT-B. Kết quả xác định hàm lượng Cd trong mẫu trầm tích sông DANH MỤC CÁC HÌNH VE, DO THỊ Trang Hình 1. Sơ đồ phân loại các phương pháp phân tích điện hóa hòa tan. Diễn bién thế trên WE theo thời gian trong quá trình hap phụ làm giàu hai giai đoạn trong phương pháp DP-AdSšV.

Công thức cau tạo của 2-MBIT. Công thức câu tạo của Nafion.----¿-25c©2cccsc2cxcerxerrrerkeerrree 25 Hình 1. Cau tạo của điện cực màng kim loại biến tính bằng Nafion. Các bước trong kỹ thuật SPE ở điều kiện động .