Đề tài Xác định hàm lượng crôm trong nước thải bằng phương pháp trắc quang

được đào thải qua nước tiểu từ vài tháng đến vài năm. Crôm chủ yếu gây bệnh ngoài da: tất cả các nghành nghề mà các công việc phải tiếp xúc, hít, thở,... với crôm hoặc hợp chất của crôm đều có thể xuất hiện các loại bệnh ngoài da như loét da, lóet thủng vàng ngăn mũi, viêm da tiếp xúc... Crôm kích thích viêm mạc ngứa mũi, chảy nước mũi, nước mắt, niêm mạc bị xưng đỏ và có thể gây xuất hiện mụi cơm, viêm gan, viêm thận, ung thư phổi, đau răng, tiêu hoá kém. Khi Cr(VI) xâm nhập vào cơ thể qua da, nó kết hợp với protein tạo thành phản ứng phức hợp kháng nguyên. Kháng thể gây hiện tượng dị ứng, bệnh tái phát. Khi tiếp xúc trở lại, bệnh sẽ tiến triển nếu không được cách ki và sẽ chở thành chàm hoá. Những công việc có thể gây nhiễm độc Crôm, ví dụ: Luyện kim, sản xuất nén, sáp, thuốc nhuộm, chất tảy rửa, thuốc nổ, pháo, diêm, xi măng, đồ gốm, thuỷ tinh, chế tạo ác quy, mạ kẽm, mạ điện và mạ Crôm. Tóm lại, hàm lượng lớn ion kim loại nặng nói chung và Crôm nói riêng đều ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ con người. Chính vì vậy, việc xác định hàm lượng Crôm trên cần thiết để đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nước. Từ đó, có biện pháp xử lí thích hợp, đảm bảo có nước sạch cho sinh hoạt và làm trong sạch môi trường. CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CRÔM 2.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CRÔM 2.1.1. Phương pháp phân tích thể tích[6] Đây là phương pháp cổ điển nhất được dùng để xác định Crôm ở nồng độ cao cỡ 10-2M. Trước hết Crôm cần được oxy hoá lên Crôm(VI) bằng persunfat trong môi trường axit. Sau khi đuổi hết chất oxy hoá dư, Crôm(VI) được chuẩn độ bằng dung dịch Fe(II) với chỉ thị là diphenylamin trong sự có mặt của H3PO4. Thế thay đổi màu của chất chỉ thị la E0 =+76V. Phản ứng chuẩn độ là: Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O Nếu Crôm ở trạng thái Cr3+ thì chuyển thành Cr(VI) bằng chất oxy hoá mạnh trong môi trường axit hày môi trường kiềm. Sau đó tiến hành chuẩn độ bằng chất khử trong môi trường axit: Cr3+ + S2O8 + H+ = Cr(VI) SO42- Cr3+ + H2O2 + OH- = CrO42- + H2O 2.1.2. Các phương pháp quang học[3,4,5] 2.1.2.1. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa Trong các mẫu nước thông thường, thường có chứa cả Cr(VI) và Cr(III). Phương pháp quang phổ hấp thụ không ngọn lửa xác định Cr(VI) trong mẫu nước nhờ việc tạo ra sự bay hơi khác giữa Cr(VI) và Cr(III). Sự bay hơi khác nhau bằng cách: Đưa thêm amoniumtrifloruaxetylaxeton vào triflorouaxeton và sau đó hai cấu tử này có nhiệt độ bay hơi khác nhau. Phương pháp quang phổ hấp thụ không ngon lửa để xác định Cr(VI) còn có cách khác là: Kết tủa Cr(VI) bằng PbSO4. Phương pháp này có thể phân tích được 2-300ppm Cr(VI) khi có mặt của trên 300ppm Cr(VI). Khi dùng phương pháp này giới hạn phát hiện Cr(VI) khi có mặt các ion Cr(III)< 100ppm, Cl<6g/l, SO42- <4g/l là 0,3ppm. Cr(VI) trong các mẫu nước được xác định sau khi làm giàu bằng trao đổi ion. 2.1.2.2. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngon lửa(FAAS) Phương pháp này được áp dụng rộng rãi trong phân tích do có độ nhạy cao và ổn định. Việc nghiên cứu được thực hiện trên máy phổ hấp thụ nguyên tử varriantichron AA – 875. Tốc độ tối ưu của dòng khí C2H2 và không khí nén là 1,3 5,0l/mm. Khi tốc độ dòng khí C2H2 tăng thì Ti, Fe, Ca, Mg, Al, Cd, Cu, Zn, Ni, Mn, Mo ảnh hưởng đến quá trình phân tích do đó người ta thêm Na2SO4; K2SO4 hoặc KHSO4 trong đó KHSO4 có thể là giảm ảnh hưởng với nồng độ 2000mg/ml của các nguyên tố ảnh hưởng. Việc xác định Cr được tiến hành sau khi phân huỷ mẫu bằng hỗn hợp HNO3; HF; HCLO4 khi xác định Cr với hàm lượng 6,5 – 10% thì độ lệch chuẩn tương đối là 5,5 – 10-3. 2.1.2.3. Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (FAES) Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử dùng xác định lượng về Cr trong mẫu sinh học, nước tự nhiên. Giới hạn xác định của phương pháp này là 0,08ppm, độ lệch chuẩn tương đối là 0,1 0,15 phụ thuộc hàm lượng Cr trong mẫu. Với mẫu nước sông, hồ độ lệch chuẩn tương đối của việc xác định Cr(III) là 0,05 0,2mg Cr trong 100ml tương ứng là 2,45 và 5,6. 2.1.2.4. Phương pháp trắc quang [12] Crôm tạo phức với nhiều thuốc thử hữu cơ trong đó phải nói đến o-nitropcnylfloron. Phương pháp này có thể xác định hàm lượng Crôm ở những nồng độ trung bình. Phức giữa Cr(VI) với o-nitrophenylfloron phức tạo thành có thành phần Cr(VI) và thuốc thử tương ứng tỷ lệ 1:1 ở pH = 4,5 và tỷ lệ 1:2pH = 4,7. Có hấp thụ cực đại của phức này là max = 582nm, khoảng tuân theo định luật Beer ở khoảng nồng độ C 0,2mg/ml. Các ion ảnh hưởng đến quá trình xác định Crôm là Fe(II); Al(III); Cu+2; Ti+4 Các ion này được che bằng dung dịch KF 2% axtrans – 1,2 diaminocyclexylaxtic 0,02% và natrikalitactrat 0,1%. Phương pháp sử dụng xác định Cr trong đất trồng và nước thải công nghiệp. Phương pháp xác định Cr(VI) bằng cách cho Cr(VI) tạo phức với dung dịch khoáng Cu2CO3(OH)2 (khoáng này có màu xanh lá cây) trong môi trương axit axetic ở pH = 2,5. Phức tạo thành có cực đại hấp thụ max = 560nm hệ số tắt phân tử gam là 8.104l/mol.cm. Khoáng tuân theo định luật Bia là từ 2,0 – 22,8mg/ml Cr. Khi nồng độ crôm cỡ (ppm) thì trước khi tạo phức Cr(VI) được làm giàu bằng cách chiết với hydroxyt amidines và CCl3 trong môi trường HCL 0,20,8M. Phức này đô ở bước sóng cực đại max = 390 400nm. Giới hạn phát hiện là 0,1mg/cm3. 2.1.2.5. Phương pháp trắc quang xác định Crôm với thuốc thử Diphenylcacbazit Phương pháp này dựa trên phản ứng tạo hợp chất màu đỏ tím của Cr(VI) với thuốc thử Diphenylcacbazit trong môi trường axit H3PO4. Thuốc thử diphenylcacbazit viết tắt là: DPC DPC là một thuốc thử đặc trưng để xác định Cr(VI) trong môi trương axit. DPC có công thức cấu tạo là Ký hiệu thuốc thử DPC là H4L. H4L có M = 243,3 điểm nóng cháy 1720C. DPC ở thể rắn màu trắng. Trong không khí sẽ chuyển sang màu hồng. DPC chỉ tan trong rượu, axeton và dung môi hữu cở khác. Dung dịch H4L cần được bảo quản trong bóng tối và nhiệt độ thấp do dung dịch dần dần có màu vàng bởi sự oxi hoá. Các tác giả cho thấy rằng phức được tạo thành do thuốc thử DPC với Cr(VI) trong môi trường [H+] và được hấp thụ cực đại ở bước sóng max = 540nm. Phương trình phản ứng viết gọn: 2CrO22- + 3H4L + 8H+ Cr3(HL)2+ + Cr(III) + H2l + 8H2O Như đã biết, trong thực tế phân tích người ta sử dụng vùng tuyến tính gọi là đường chuẩn của phương pháp phân tích. Khoảng tuyến tính này rộng hay hẹp phụ thuộc vào hệ số hấp thụ phân tử () của mỗi chất phân tích hoặc chất màu tạo ra nên. Các hợp chất nhạy phổ UV – VIS thì vùng tuyến tính càng hẹp và càng lùi về phía nồng độ thấp, thuận lợi cho việc định lượng các chất có hàm lượng nhỏ. Các bước xây dựng đường chuẩn Phương pháp này, dựa trên cơ sở xây dựng đường phụ thuộc tuyến tính giữa A và C. Sau đó đo độ hấp thụ quang trong cùng điều kiện. Xác định hàm lượng các chất bằng phương pháp đường chuẩn. Bước 1: Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn chứa lượng chất phân tích tăng dần, cho vào mỗi dung dịch một lượng thuốc thử như nhau, điều kiện pH. Dung môi, nhiệt độ,... Như nhau. Bước 2: Sau khi nghiên cứu chọn điều kiện tối ưu để cho phổ, ta chọn một dung dịch chuẩn bất kỳ trong dãy chuẩn đo phổ hấp thụ của dung dịch này nằm ở bước sóng trong vùng xác định của máy. Xác định max tại đó cho giá trị Amax. Bước 3: Tiến hành đo độ hấp thụ quang A của các dung dịch còn lại tại bước sóng max. Bước 4: Từ những giá trị Ai – Ci tương ứng ta lập đường chuẩn trong hệ toạ độ xy xác định hàm lượng chất cần nghiên cứu trong mẫu thực Cx bằng đường chuẩn khi biết hấp thụ quang của mẫu Ax. Áp dụng thực tế vào để xác định hàm lượng Crôm trong nước thải công nghiệp. Do hàm lượng crôm ở trong nước thải rất nhỏ nên dùng phương pháp đường chuẩn sẽ chính xác, vì vậy để chính xác hơn ta dùng phương pháp thêm chuẩn. Nguyên tắc tiến hành như sau: Thực hiện phản ứng hiện màu ở các điều kiện tối ưu đã tim được của dãy dung dịch có lượng chất nghiên cứu như nhau (Cx) và thêm vào đó(từ dung dịch thứ 2 trở đi) những dung dịch chuẩn của chất cần định lượng các lượng khác nhau và tăng dần. Đo độ hấp thụ quang của dãy dung dịch ta được [11]: Cx Cx + C1 Cx + C2 Ax A1 A2 Vẽ đường chuẩn: Và từ đó dựa theo hàm lượng của C1, C2,... Ngoại suy ra ta sẽ tính được Cx. Hoặc xử lý kết quả A theo phương pháp bôi quy tuyến tính bình phương tối thiểu. Vì phương trình A – C tuyến tính nên dạng chung là:y=ax + b Trong đó: Khi đó có giá trị Ax; Cx được tính theo phương trình: 2.1.3. Phương pháp điện hoá 2.1.3.1. Phương pháp volampe hoà tan Phương pháp này là phương pháp có khả năng phân tích đơn giản chỉ cần một lượng tối thiểu chất phân tích và khả năng xác định được nhiều kim loại có nồng độ thường là 0,10-8M n.106M với sai số là 5:15%. Phương pháp volampe hoà tan sử dụng hệ hai điện cực. Điện cực calomon bão hoà làm điện cực so sánh và điện cực làm việc là điện cực graphit đã được nghiên cứu để xác định Cr trong các đối tượng khác nhau. Điện phân làm giàu Cr(III) hydroxyt kết tủa trên điện cực graphit, sau đó hoà tan anot. Việc xác định Cr dựa vào phản ứng. CrO4 + 4H2O + 3e Cr(OH)3 + 5OH- Brainian đã sử dụng các nền khác nhau để xác định Cr, kết quả nghiên cứu cho thấy ở mỗi nền khác nhau. PH khác nhau thì cần điện phân làm giàu ở thế khác nhau và thế đỉnh pic cũng khác nhau. Trong nền đệm NH4Cl 0,4M + NH4OH 0,1M điện phân làm giàu ở thế E = -0,7V. Độ nhạy của phương pháp là cao nhất và có thể xác định được đến 2.108M CrO42-. Người ta còn sử dụng phương pháp volampe hoà tan dao động sử dụng điện cực làm việc là điện cực Pb tạo hỗn hống với Hg. Để xác định CrO42- trong nước (H2O), điện phân làm giàu kết tủa PbCrO4 ở thế E = -0,82V(so với điện cực calomen bão hoà). Phân cực catot từ -0,82 đến – 1V thì PbCrO4 bị hoà tan. Kết quả nghiên cứu cho thấy ở nền KNO3 0,2M với pH = 7 tốc độ quét thế 80mV là điều kiện tốt nhất để xác định Cr và có thể xác định CrO4 trong khoảng 10-9M đến 10-5M. Co(II); Ni(II); Zn(II) không gay ảnh hưởng đến việc xác định. Độ lệch chuẩn là 0,15 khi xác định 10-6 đến 105M CrO42-. 2.1.3.2. Phương pháp điện cực đĩa quay[6] Phương pháp này được dùng để xác định Cr(VI) dựa trên việc chuẩn độ ampe ở điện cực chất rắn chất điện ly là một loại bột tạo hỗn hống với điện cực màng ở một pH xác định. Phương pháp được sử dụng để xác định Cr(VI) với giới hạn cho phép pháp hiện là 0,9.10-9mol/cm3 với độ tin cậy là 95%. 2.1.4. Các phương pháp khác 2.1.4.1. Phương pháp sắc ký ion Phương pháp sắc ký ion là phương pháp tách, khi đó hỗn hợp được tách bằng sự trao đổi ion trên hệ màng polime của hydroxytlenethacrylate bao gôm pha động của chất đệm gồm các muối phophat và muối natriclorua. Hỗn hợp được tách ra dùng để xác định chon lọc ion Cr(VI) bằng việc sử dụng detecto UV với sự pháp hiện chuẩn tương đối là 2-2,6ppm. Phương pháp này được sử dụng để xác định nước thải công nghiệp luyện kim. 2.1.4.2. Phương pháp sắc ký lỏng cặp ion pha ngược độ phân giải cao(HPLC) Phương pháp này xác định đồng thời hàm lượng Cr có trong mẫu nước thải (Cr3+ và Cr(VI)). Trước khi phân tích cột AC đã được dùng tách hỗn hợp Cr(III). EDTA từ ion Cr(VI) với dung dịch rửa giải có chứa axetonitrin và ion tetrabutinamonium. 2.1.4.3. Phương pháp phân tích FIA(Flow injectin Analyis) kỹ thuật phân tích dòng chảy Phương pháp phân tích FIA là phương pháp phân tích nhanh nhạy đơn giản, nó cho phép ta dùng detector khác nhau để phân tích được hầu hết các cation và anion tuỳ thuộc vào tính chất hoá lý và hoá học của sản phẩm phản ứng. Các tinh chất hoá lý thường là sự hấp thụ quang phân tử UV – VIS và nguyên tử, tính chất phát xạ của nguyên tử, tính chất huỳnh quang, sự thay đổi chiết suất, tính chất điện hoá như sự thay đổi cường độ dòng thế điện trở, độ dẫn điện và tương ứng với tính chất hoá lý đã gặp đối với các sản phẩm phản ứng đã tạo ra chúng là do các detector. Detector phổ phát xạ ICP, detector điện hoá hoà tan, detector chiết xuất. Một hệ FIA đơn giản gồm theo hình 1. Trong đó: P: Bơm để đẩy dòng chất mang (MP) với tốc độ không đổi (chất mang có thể là thuốc thử, chất che, dung dịch đệm,...) áp suất từ 1 đến 5 bar. S: van bơm mẫu RC: vòng phản ứng D: detector R: máy ghi Phương pháp này thích hợp để xác định các chất không bền, dễ phân huỷ theo thời gian ngắn. Phương pháp này có độ nhạy tương đối cao, nên thích hợp để xác định vết các chất. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM - KẾT QUẢ 3.1. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CRÔM TRONG NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP TẠI HÀ NỘI BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG Phương pháp dùng chỉ thị 1,5- diphenylcacbazide để xác định Cr(VI). Do đó muốn xác định tổng hàm lượng crôm trong nước thì phải chuyển toàn bộ Cr(II), Cr(III) lên Cr(VI) bằng phản ứng oxy hoá với (NH4)2S2O8 hoặc KMnO4 Để xác định crôm trong mẫu nước, người ta axit hoá 1lit nước bằng HNO3 cho tới pH<2, rồi oxy hoá Cr(II), Cr(III) bằng (NH4)2S2O8 Sau đó thực hiện phản ứng màu với 1,5- điphenylcacbazide. Trong môi trường axit, phức màu đỏ tím hình thành. Đo cường độ của phức trên máy trắc quang Bruck-Sienetific- 100. 3.1.1. DỤNG CỤ, THIẾT BỊ, MÁY MÓC Máy trắc quang UV 160 IPC – Spectrophotometer của Đức Máy trắc quang Bruck-Sienetific – 100 của Anh. Máy đo pH-meter E516 Titriskop Bình định mức 250ml, bình định mức 100ml, bình định mức 50ml, bình định mức 25ml, pipet, Buret, bình nón. Cân phân tích, tủ sấy, bếp điện và các dụng cụ chuyên dụng như: pipel, cốc thuỷ tinh... 3.1.2. HOÁ CHẤT Các dung dịch chuẩn được pha từ các hoá chất tinh khiết phân tích(PA) và được pha bằng nước cất hai lần trong bình định mức 250ml. 3.1.2.1. Dung dịch chuẩn Cr(VI) 1000ppm Cr(VI)(1000ppm) từ dung dịch chuẩn K2Cr2O7 Cân 0,70725g K2Cr2O7 thêm 25ml dung dịch HCl 10%, lắc cho tan, sau đó định mức bằng nước cất đến vạch định mức. Chuẩn lại nồng độ Cr(VI) bằng dung dịch Fe2+ được pha từ muối Mohr đã biết trước nồng độ, với chất chỉ thị là diphenylamin trong môi trường axit đến khi dung dịch chuyển từ màu tím sang màu xanh nhạt. Hằng ngày dùng dung dịch Cr(VI) 10ppm bằng cách pha loãng dung dịch trên. 3.1.2.2. Pha dung dịch thuốc thử diphenylcacbazit Cân chính xác 0,5g diphenylcacbazit pha trong rượu ctylic và nước cất với tỉ lệ 1:1 trong bình định mức 100ml. Bảo quản trong chai mầu nâu ở 40C, loại bỏ khi dung dịch trở lên mất màu. Tốt nhất là pha trước mỗi lần dùng. 3.1.2.3 Các dung dịch để khảo sát ảnh hưởng + Dung dịch Pb2+1000ppm từ Pb(NO3)2: Cân 0,15980g cho vào bình định mức 100ml, thêm 20ml dung dịch HNO3 10%, đun nhẹ cho tan, định mức bằng nước cất đến vạch định mức. + Dung dịch Mn2+1000ppm từ MnSO45H2O: Cân 0,3382g cho vào bình định mức 100ml, thêm 20ml dung dịch H2SO4 10%, lắc cho tan sau đó định mức bằng nước cất vào bình định mức 100ml. + Dung dịch Fe2+1000ppm từ muối Mohr [Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O]: cân 0,70217g, cho vào bình định mức 100ml, thêm 20ml dung dịch H2SO4 10%, lắc cho tan, định mức bằng nước cất tới vạch định mức. + Dung dich Fe3+1000ppm từ (NH4)Fe(SO4)2.12H2O: Cần 0,86071g, cho vào bình định mức 100ml, thêm 20ml H2SO410%, lắc cho tan, định mức bằng nước cất tới vạch định mức. + Dung dịch Ba2+1000ppm từ BaCl2.2H2O: Cân 0,17787g cho vào bình định mức 100ml thêm 10ml HCL 10%, lắc cho tan, định mức bằng nước cất tới vạch định mức. + Mg2+1000ppm từ MgSO4.7H2O: Cân 1,02500g trong 5ml H2SO4 10%, lắc cho tan, định mức bằng nước cất tới vạch định mức trong bình định mức 100ml. + Dung dịch Cu2+1000ppm từ CuSO4.5H2O: Cân 0,39295g cho vào bình định mức 100ml, thêm 10ml H2SO4 10%, lắc cho tan, định mức bằng nước cất tới vạch định mức. + Dung dịch Ca2+1000ppm từ CaCl2.6H2O: Cân 0,54470g cho vào bình định mức 100ml, thêm 10ml HCl10%, lắc cho tan, định mức bằng nước cất tới vạch định mức. + Dung dịch Zn2+ 1000ppm từ Zn kim loại, cân 1(g) trong bình H trong HNO3. + Dung dịch Al3+ 1000ppm từ phôi Al được hoà tan trong HNO3 đặc. 3.2. NGHIÊN CỨU SỰ TẠO PHỨC GIỮA Cr(VI) VỚI 1,5-ĐIPHENY-CACBAZIDE 3.2.1. Phổ hấp thụ của phức giữa Cr(VI) với 1,5-điphenycacbazide Như chúng ta đã biết, Crôm(VI) kết hợp với 1,5 – điphenycacbazide trong môi trường axit mạnh thì tạo phức màu đỏ tím. H – H C6H5 N – N - C6H5 N - N O =C + H2Cr2O7 C – O Cr(OH)2 + 3H2O N – N - C6H5 N = N H – H C6H5 Dùng pipet lấy 7,5ml dung dịch tiêu chuẩn Cr(VI)(10ppm), (lượng Cr(VI) trong bình là 1,5ppm). Cho vào bình định mức 50ml, thêm 40ml nước cất và 1ml H3PO4 85%. Lắc đều rồi cho tiếp vào 1ml 1,5- điphenycacbazide, thêm nước cất đến vạch định mức. Lắc đều, và đợi 10 phut để phức lên màu ổn định. Dung dịch so sánh là [DPC] và môi trường phản ứng. Tiến hành do màu trên máy quang phổ 1601 – PC spectrophotometer ta được phổ của phức như hình 2: Từ kết quả khảo sát phổ hấp thụ của phức chúng tôi xác định được bước sóng tối ưu tại đó của Crôm(VI) với 1,5- điphenylcacbazide hấp thụ cực đại là max = 540nm. Do vậy, việc nghiên cứu tiếp theo sẽ được thực hiện ở bước sóng 540nm. 3.2.2. Chọn các điều kiện tối ưu tạo phức giữa Cr(VI) và 1,5- điphenylcacbazide 3.2.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của thứ tự cho thuốc thử Làm thí nghiệm với 5ml dung dịch tiêu chuẩn Cr(VI)(10ppm), (Lượng Cr(VI) trong bình là 1ppm) và 1ml thuốc thử 1,5 – điphenylcacbazide, đệm là 1ml axit H3PO4 85%, cho theo thứ tự như trong bảng, sau đó định mức đến vạch của bình 50ml và đo ở sóng 540nm. Dung dịch so sánh là [DPC] và môi trường phản ứng. Thu được kết quả như trong bảng sau: Bảng 3: Khảo sát ảnh hưởng thứ tự cho thuốc thử Thứ tự cho chất A Thuốc thử + Cr(VI) + H+ 0,306 Thuốc thử H+ + Cr(VI) 0,317 Cr(VI) + H+ + Thuốc thử 0,334 Cr(VI) + Thuốc thử + H+ 0,331 H+ + Cr(VI) + Thuốc thử 0,326 H+ + Thuốc thử + Cr(VI) 0,316 Từ kết quả trên ta thấy thứ tự cho thuốc thử để mật độ quang là cực đại là theo thứ tự: Cr(VI) + H+ + thuốc thử. 3.2.2.2. Xác định pH tối ưu Chúng ta biết rằng pH có ảnh hưởng khá lớn đến quá trình phân tích theo phương pháp trắc quang, thông thường với các kim loại nặng như Cu2+, Pb2+, Zn2+ , Cr(VI)... Người ta đều tiến hành với 8 mẫu dung dịch, mỗi mẫu gồm 5ml dung dịch Cr(VI)(10ppm), (Lượng Cr(VI) trong bình là 1ppm). Định mức bằng nước cất đến 50ml. Dùng NaOH lN và H3PO4(1) đều điều chỉnh pH của các dung dịch trên các giá trị lần lượt là 0,5; 1; 1,3; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; Bằng máy chỉnh pH. Cho tiếp vào mỗi mẫu 1ml thuốc thử 1,5 – điphenylcacbazide. Tiến hành do mẫu bước sóng max = 540nm. Lặp lại các thí nghiệm này 3 lần, giá trị pH khác nhau cho các độ hấp thụ quang trung bình ứng với các giá trị đó. Kết quả dẫn ra ở bảng 4 và hình 4, dung dịch so sánh thuốc thử điphenylcacbzide và môi trường phản ứng ở các pH tương ứng. Bảng 4: Xác định pH tối ưu Mẫu 1 2 3 4 5 6 7 8 PH 0,5 1 1,3 1,5 2 2,5 3 3,5 A 0,266 0,273 0,275 0,281 0,331 0,331 0,338 0,365 Hình 4: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào pH Từ kết quả này, nhận thấy ứng với pH = 2 – 2,5 thì độ hấp thụ quang tương đối ổn định. Như vậy, ở khoảng pH này là tối ưu cho sự thành phức Cr(VI) – DPC. Do đó chúng tôi tiến hành các thí nghiệm ở khoảng pH này (2 – 2,5). 3.3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng lượng thuốc thử đến sự tạo phức Chuẩn bị 9 mẫu dung dịch nghiên cứu, mỗi mẫu gồm 2,5ml dung dịch tiêu chuẩn Cr(VI)(10ppm) trong bình định mức 50ml, lượng Cr(VI) trong bình là 1ppm. Dùng dung dịch NaOH và H3PO4(loãng) để điều chỉnh pH của dung dịch về pH = 2 thêm lượng thuốc thử 1,5 – điphenylcacbazide tăng dần từ 0,1ml đến 2ml. Tién hành do quang ở bước sóng 540nm. Lập lại thí nghiệm 3 lần, các giá trị độ hấp thụ quang trung bình dần ra ở bảng 5 và biểu thị trên hình 5: Bảng 5: Khảo sát ảnh hưởng lượng thuốc thử đến sự tạo phức Tỷ lệ [DPC]/ [Cr(VI)] 1 2 3 4 5 6 7 8 [DPC](M) 10-5 2.10-5 3.10-5 4.10-5 5.10-5 6.10-5 7.10-5 8.10-5 [Cr(VI)](M) 10-5 10-5 10-5 10-5 10-5 10-5 10-5 105 A 0,124 0,147 0,151 0,156 0,159 0,162 0,165 0,171 Hình 5: Khảo sát sự ảnh hưởng lượng thuốc thử tới sự tạo phức Từ kết quả của hình trên, chúng tôi thấy thành phần phức giữa DPC và Cr(VI) là 1:2. 3.2.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tới sự tạo phức Lấy 5ml dung dịch Cr(VI) 10ppm vào bình định mức 50ml(lượng Cr(VI) trong bình là 1ppm), cho vào tiếp vào 40ml nước cất và 1ml axit H3PO4 85%... Điều chỉnh pH = 2. Lắc đều, rồi cho vào 1ml thuốc thử 1,5 – điphenylcacbazid, lắc mạnh đợi đến khi phức lên màu thì tiến hành đo màu ở bước sóng tối ưu 540nm theo thời gian. Dung dịch so sánh là [DPC] và môi trường phản ứng. Kết quả thu được như trong bảng: Bảng 6: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tới sự tạo phức Nồng độ Cr(VI)(ppm) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Thời gian(phút) 5 10 15 20 30 40 60 A 0,318 0,332 0,332 0,331 0,331 0,331 0,331 Hình 6: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tới sự tạo phức Từ kết quả khảo sát trên, ta thấy phức được hình thành và bền ở khoảng thời gian 10 phut sau khi lên màu trở đi. Nhưng thời gian tối ưu để có thể đo độ hấp thụ quang của phức mà ổn định nhất là từ 10 phút đến 15 phút. 3.2.2.5. Khảo sát sự tuân theo định luật Beer của phức Cr(VI) với 1,5 – diphenylcacbazide Chuẩn bị một dãy dung dịch Cr(VI) với hàm lượng tăng từ 0-4ppm,. Điều chỉnh pH của các dung dịch này tới pH tối ưu thêm 1ml thuốc thử DPC và tiến hành đo độ hấp thụ quang của phức ở bước sóng 540nm. Dung dịch so sánh là [DPC] và môi trường phản ứng. Kết quả như trong bảng: Bảng 7: Khảo sát sự tuân theo định luật beer Cr(VI)ppm 0,3 0,4 0,6 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 A 0,084 0,124 0,169 0,334 0,474 0,589 0,476 0,865 0,922 0,988 Hình 7: khảo sát sự tuân theo định luật Từ kết quả khảo sát trên đây ta thấy Cr(VI) tuân theo định luật Beer trong khoảng hàm lượng từ 0 – 3ppm Cr. Vì vậy, chúng tôi tiến hành nghiên cứu phức của Cr(VI) và 1,5 - điphenylcacbazide trong khoảng hàm lượng đó. 3.2.2.6. Khảo sát ảnh hưởng của các ion Pb2+, Zn2+, Fe3+ và Mn2+ Đối với mỗi ion chuẩn bị các dung dịch trong các bình định mức 50ml gồm những lượng sau: 5ml dung dịch tiêu chuẩn Cr(VI) (lượng Cr(VI) trong bình là 1ppm) thêm vào mỗi mẫu lượng tương ứng của Pb2+, Zn2+, Fe2+, Fe3+ và Mn2+ tăng dần từ nhỏ tới lớn. Cho thêm nước cất và 1ml H3PO485% điều chỉnh các dung dịch đến pH tối ưu. Cho vào mỗi dung dịch 1ml thuốc 1,5 – điphenylcacbazide, rồi định mức đến vạch 50ml bằng nước cất. Lắc đều và sau 10 phút, tiến hành đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 540nm với. Dung dịch so sánh là [DPC] và môi trường phản ứng với mỗi ion lập lại thí nghiệm 3 lần. Các giá trị trung bình của độ hấp thụ quang dẫn ra ở các bảng và biểu thị trên đồ thị như sau: Bẳng 8-a: Khảo sát ảnh hưởng của ion Pb2+ tới sự tạo phức Mẫu 0 1 2 3 4 5 N.độCr(VI)(ppm) 1 1 1 1 1 1 N.độ Pb2+(ppm) 0 0,1 0,3 0,5 1 2 A 0,334 0,334 0,335 0,335 0,335 0,335 Hình 8-a: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của ion Ph2+ đến độ hấp thụ quang Bẳng 8-b: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ ion Zn2+ Mẫu 0 1 2 3 4 5 N.độCr(VI)(ppm) 1 1 1 1 1 1 N.độZn2+(ppm) 0 0,01 0,05 0,1 0,5 1 A 0,334 0,334 0,334 0,334 0,335 0,335 Hình 8-b: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của ion Zn2+ đến độ hấp thụ quang Bẳng 8-c: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của ion Fe3+ đến độ hấp thụ quang Mẫu 0 1 2 3 4 5 6 7 N.độ Cr(VI)(ppm) 1 1 1 1 1 1 1 1 N.độFe3+(ppm) 0 0,05 0,5 1 1,5 2 2,5 3 A 0,334 0,335 0,333 0,329 0,324 0,319 0,309 0,30 Hình 8-c: Khảo sát ảnh hưởng của ion Fe3+ tới độ hấp thụ quang Bẳng 8-d: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ ion Mn2+. Mẫu 0 1 2 3 4 5 6 N.độ Cr(VI)(ppm) 1 1 1 1 1 1 1 N.độMn2+(ppm) 0 0,01 0,05 0,1 0,5 1 2 A 0,334 0,334 0,335 0,338 0,349 0,356 0,368 Hình 8-d: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của ion Mn2+ đến độ hấp thụ quang Từ bẳng 3.5-a,b,c,d và hình 3.6-a,b,c,d chúng tôi nhận thấy có Fe3+ với nồng độ >3ppm và Mn2+>2ppm thì độ hấp thụ quang của dung dịch phức không còn ổn định nữa chứng tỏ ion Mn2+, Fe3+ đã tạo phức với thuốc thử và kìm hãm sự lên màu của phức Crôm. Còn với Pb2+, Zn2+ giá trị độ hấp thụ quang vẫn tương đối ổn định. Vì vậy, chúng tôi kết luận rằng các ion Pb2+, Zn2+, ở khoảng nồng độ trên không ảnh hưởng đến việc xác định hàm lượng Crôm trong nước thải công nghiệp bằng phương pháp trắc quang. 3.2.2.7. Ảnh hưởng của ion Cu2+ Chuẩn bị 7 mẫu dung dịch với lượng như nhau la 5ml dung dịch tiêu chuẩn Cr(VI)(10ppm)(Lượng Cr(VI) trong bình là 1ml) thêm vào mỗi mẫu những lượng Cu2+ tương ứng theo thứ tự tăng dần (bẳng 3.6) và thêm tiếp 1ml axit H3PO4 85% vào mỗi mẫu và điều chỉnh các dung dịch tới pH = 2. Cho thêm vào mỗi mẫu 1ml thuốc thử 1,5-điphenlcacbazide, cho nước cất tới vạch định mức 50ml, lắc đều và đợi 10 phút cho màu xuất hiện ổn định rồi tiến hành do ở bước sóng 540nm. Dung dịch so sánh là [DPC] và môi trường phản ứng.Lặp lại thí nghiệm 3 lần, kết quả độ hấp thụ quang trung bình được dẫn ra ở bảng 9 và biểu diễn ở đồ thị 9. Bảng 9: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ Cu2+ Mẫu 0 1 2 3 4 5 N.độCr(VI)(ppm) 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 N.độCu2+(ppm) 0 0,002 0,004 0,01 0,02 0,04 A 0,334 0,333 0,332 0,326 0,318 0,299 Hình 9: Khảo sát ảnh hưởng của ion Cu2+ tới độ hấp thụ quang 3.2.2.8. Khảo sát ảnh hưởng của các nguyên tố đa lượng: Ca2+, Al3+, Ba2+ và Mg2+. Đối với mỗi ion khảo sát ảnh hưởng chuẩn