Luận án tiến sĩ: Phát triển điện cực màng vàng-đồng xác định vết thủy ngân trong nước tự nhiên bằng phương pháp von-ampe hòa tan - Đại học Huế 2022

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ NHI PHƯƠNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN ĐIỆN CỰC MÀNG VÀNG – ĐỒNG ĐỂ XÁC ĐINH ̣ LƯỢNG VẾT THỦY NGÂN TRONG NƯỚC TỰ NHIÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE HÒA TAN LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ PHÂN TÍCH HUẾ - 2022 luan an 1 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ NHI PHƯƠNG NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN ĐIỆN CỰC MÀNG VÀNG – ĐỒNG ĐỂ XÁC ĐINH ̣ LƯỢNG VẾT THỦY NGÂN TRONG NƯỚC TỰ NHIÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE HÒA TAN NGÀNH: HÓA PHÂN TÍCH MÃ SỐ: 9440118 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ PHÂN TÍCH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. Hoàng Thái Long 2. Nguyễn Văn Hợp HUẾ - 2022 luan an 2 LỜI CAM ĐOAN Luận án này được hoàn thành tại Trường Đại học Khoa học - Đại học Huế, dưới sự hướng dẫn của quý thầy PGS. Nguyễn Văn Hợp và PGS.

Hoàng Thái Long. Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định Nguyễn Thị Nhi Phương luan an 3 LỜI CÁM ƠN Luận án được hoàn thành tại Phòng thí nghiệm Hóa Phân tích, Bộ môn Hóa Phân tích, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế.

Với lòng biết ơn chân thành, tôi xin cảm ơn PGS. Nguyễn Văn Hợp và PGS. Hoàng Thái Long đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. Xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô trong Bộ môn Hóa Phân tích, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế; Ban Giám hiệu và Phòng Sau Đại học Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế; Ban Giám hiệu và Bộ môn Hóa học – Môi trường, Khoa Hóa – Sinh – Môi trường, Trường Đại học Phạm Văn Đồng Quảng Ngãi đã tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành bản luận án này.

Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thành viên trong gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn! Thừa Thiên Huế, tháng 5 năm 2021 Tác giả luận án Nguyễn Thị Nhi Phương luan an 4 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT TT Tiếng Việt Tiếng Anh Kí hiệu 1 Bề rộng xung Pulse time tpulse 2 Biên độ xung Pulse amplitude Eampl 3 Dòng đỉnh Peak current Ip 4 Điện cực màng vàng Gold film electrode AuFE 5 Điện cực màng vàng khi có mặt Gold Copper film electrode AuFE-Cu đồng 6 Điện cực làm việc Working Electrode WE 7 Điện cực so sánh Ag/AgCl Reference Electrode RE Điện cực phụ trợ Auriliary hoạc Counter Electrode AE/CE 8 Độ lệch chuẩn tương đối Relative standard deviation RSD 9 Giới hạn định lượng Limit of quantification GHĐL (LOQ) 10 Giới hạn phát hiện Limit of detection GHPH (LOD) 11 Phần tỷ Part per billion ppb 12 Phần triệu Part per million ppm 13 Sóng vuông Square wave SqW 14 Than thủy tinh Glassy carbon GC 15 Thế điện phân làm giàu Deposition potential Edep 16 Thế đỉnh Peak potential Ep 17 Thế làm sạch Cleaning potential Eclean 18 Thời gian điện phân làm giàu Deposition time tdep 19 Thời gian làm sạch Cleaning time tclean 20 Tốc độ quay The rotating speed ω 21 Tốc độ quét thế Sweep rate ν 22 Von-ampe hòa tan Stripping voltammetry SV 23 Von-ampe hòa tan anot Anodic stripping voltammetry ASV 24 Von-ampe hòa tan catot Cathodic stripping voltammetry CSV luan an 5 25 Von-ampe hòa tan hấp phụ Adsorptive stripping voltammetry AdSV 26 Vòng/phút Rounds per minute rpm 27 Xung vi phân Differential Pulse DP 28 Than nhão Carbon Paste CP 29 Cacbon nano dạng ống đa tường Multi-walled carbon Nanotubes MWCNTs 30 Điện cực màng Film Electrode FE 31 Quang phổ hấp thụ nguyên tử Atomic absorption spectroscopy AAS 32 Quang phổ hấp thụ nguyên tử Cold vaporization Atomic CV-AAS hóa hơi lạnh absorption spectroscopy 33 Quang phổ huỳnh quang nguyên Atomic fluorescence spectroscopy AFS tử 34 Quang phổ phát xạ nguyên tử Atomic emmision spectroscopy AES 35 Khối phổ plasma cặp cảm ứng Inductive coupled plasma-mass ICP-MS spectroscopy 36 Quang phổ hấp thụ nguyên tử - Graphite-furnace atomic GF-AAS lò graphit absorption spectrometry 37 Quang phổ phát xạ cặp cảm ứng Inductive coupled plasma-optical ICP-OES Emission Spectrometry luan an 6 MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN. 4 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT. 5 MỤC LỤC ……………………………………………………………………… 7 DANH MỤC CÁC BẢNG.

9 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ. TỔNG QUAN TÀI LIỆU. GIỚI THIỆU VỀ THỦY NGÂN. Sơ lược về thủy ngân.

Các nguồn phát sinh và dạng tồn tại của thủy ngân trong môi trường. Tác hại của thủy ngân đối với con người và môi trường. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH LƯỢNG VẾT THỦY NGÂN. Các phương pháp quang phổ nguyên tử.

Phương pháp phân tích điện hóa. Một số phương pháp phân tích khác. NHẬN XÉT CHUNG PHẦN TỔNG QUAN. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Thiết bị dụng cụ và hóa chất. Xác định diện tích bề mặt điện cực.

Tiến trình phương pháp von-ampe hòa tan. Phương pháp đánh giá độ tin cậy của phương pháp phân tích 36 2. Công cụ phân tích thống kê. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.

KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH VON-AMPE HÒA TAN BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE VÒNG. Xác định diện tích bề mặt hoạt động của điện cực. Đặc tính von-ampe hòa tan của Hg. NGHIÊN CỨU ĐI ̣NH LƯỢNG THỦY NGÂN BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE HÒA TAN ANOT XUNG VI PHÂN.

Khảo sát ảnh hưởng của thành phần nền. Ảnh hưởng nồng độ dung dịch Au(III) và Cu(II) đến tín hiệu hòa tan của Hg. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn vật liệu nhồi điện cực than nhão. Ảnh hưởng của thế và thời gian điện phân làm giàu.

Ảnh hưởng của thế và thời gian làm sạch. Ảnh hưởng của tốc độ quay điện cực (). Ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật von-ampe hòa tan xung vi phân. Đánh giá độ tin cậy của phương pháp.

Ảnh hưởng của chất cản trở. Quy trình phân tích. ÁP DỤNG THỰ C TẾ VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH PHÂN TÍCH. Chuẩn bị mẫu.

Kiểm soát chất lượng quy trình phân tích. 98 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ. 100 LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN. 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

101 8 luan an DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1. Giới hạn phát hiện của một số phương pháp quang phổ trong phân tích Hg. Một số kết quả xác định Hg với phương pháp von-ampe hòa tan anot…. Tổng hợp kết quả xác định Hg bằng phương pháp điện hóa kỹ thuật ASV với các kiểu điện cực vàng khác nhau ……………………………………….

Tổng hợp kết quả xác định Hg bằng phương pháp điện hóa với các kiểu điện cực khác nhau ……………………………………………………………. Tổng hợp kết quả xác định Hg bằng phương pháp AdASV với các kỹ thuật khác nhau …………………………………………………………………. Kết quả xác định diện tích bề mặt hoạt động A của các điện cực …. Các điều kiện thí nghiệm cố định ban đầu để khảo sát tín hiệu von-ampe hòa tan của HgII bằng phương pháp DP-ASV ………………………………………49 Bảng 3.

Ảnh hưởng của thành phần nền đến tín hiệu hòa tan của Hg ……………. Ảnh hưởng của nồng độ HClO4 đến Ip của Hg trên nền điện cực GC ……53 Bảng 3. Ảnh hưởng của nồng độ HClO4 đến Ip của Hg trên nền điện cực CP và CP- CNTs ………………………………………………………………………………54 Bảng 3. Ảnh hưởng của CAuIII và CCuII đến tín hiệu hòa tan của Hg ……………….

Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn graphit và dầu paraffin đến Ip của Hg trên điện cực AuFE-Cu/CP ……………………………………………………………. Ảnh hưởng của tỷ lệ graphit và CNTs trong vật liệu than nhão đến Ip của Hg …………………………………………………………………………………. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn G-CNTs và dầu paraffin đến Ip của Hg trên điện cực AuFE-Cu/CP-CNTs ……………………………………………………. Ảnh hưởng của thế điện phân làm giàu đến Ip của Hg ………………….

Ảnh hưởng của thời gian điện phân làm giàu đến Ip của Hg ……………68 Bảng 3. Ảnh hưởng của thế làm sạch đến Ip của Hg ……………………………. Ảnh hưởng của thời gian làm sạch đến Ip của Hg ………………………71 Bảng 3. Kết quả ảnh hưởng của tốc độ quay điện cực đến Ip của Hg …………….73 9 luan an Bảng 3.

Các thông số liên quan của tương quan dạng Ip = K.ω với các loại điện cực khảo sát ………………………………………………………………………. Kết quả ảnh hưởng của biên độ xung đến Ip của Hg ……………………77 Bảng 3. Ảnh hưởng của tốc độ quét thế đến Ip của Hg …………………………. Các điều kiện thí nghiệm thích hợp để xác định HgII bằng phương pháp DP-ASV trên 4 loại điện cực đang khảo sát ……………………………………….

Kết quả khảo sát độ lặp lại của Ip đến nồng độ Hg ……………………. Khoảng nồng độ trong đó Ip có thể phụ thuộc tuyến tính vào CHgII ……. Các giá trị b, Sy/x, LOD, LOQ khi xác định HgII bằng phương pháp DP- ASV trên 4 điện cực đang khảo sát …………………………………………………84 Bảng 3. Phương trình hồi quy tuyến tính IpCHgII và các thông số liên quan đối với các loại điện cực khảo sát ………………………………………………………84 Bảng 3.

Nồng độ của chất cản trở bắt đầu ảnh hưởng đến Ip của dung dịch Hg. Tổng hợp kết quả xác định Hg bằng phương pháp điện hóa với các kiểu điện cực than nhão biến tính ………………………………………………………. Vị trí lấy mẫu nước tự nhiên ……………………………………………92 Bảng 3. Độ lặp lại khi xác định HgII của các mẫu phòng thí nghiệm GK1a và GK1b bằng phương pháp DP-ASV sử dụng điện cực AuFE-Cu/CP-CNTs.

Kết quả phân tích HgII trong các mẫu thêm chuẩn để đánh giá độ đúng ……………………………………………………………………………………. Kết quả phân tích HgII bằng phương pháp DP-ASV dùng điện cực AuFE- Cu/CP-CNTs và CV-AAS. Nồng độ HgII hòa tan trong các mẫu nước phân tích bằng phương pháp DP-ASV với điện cực AuFE-Cu/CP-CNTs ……………………………………….97 10 luan an DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1. Chu trình thủy ngân trong môi trường …………………………………….

Sự biến thiên theo thời gian – Dạng đường von-ampe trong phương pháp von-ampe xung vi phân …………………………………………………….Error! Bookmark not defined. Sự biến thiên thế theo thời gian – Dạng đường von-ampe trong phương pháp SqW …………………………………………………………………. Dạng đường von-ampe vòng và các đại lượng liên quan ………. Đường CV để xác định diện tích bề mặt hoạt động của các loại điện cực 43 Hình 3.

Đường CV của các dung dịch Au(III) trên các điện cực GC, CP và CP- CNTs. Đường CV của các dung dịch nghiên cứu khác nhau trên điện cực GC …47 Hình 3. Đường CV của các dung dịch Hg(II) trên các điện cực GC, CP và CP- CNTs. Các đường DP-ASV của Hg(II) trên điện cực AuFE/GC, AuFE-Cu/GC, AuFE-Cu/CP và AuFE-Cu/CP-CNTs trong dung dịch có chứa HNO3 10-3 M …….