Luận văn Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng amoni, nitrit và nitrat trong nước

LỜI CẢM ƠN 1

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 13

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1. Giới thiệu chung về nitrit, nitrat và amoni 3

1.1.1. Tính chất lí, hóa học của nitrit, nitrat và amoni 3

1.1.2. Độc tính của nitrit và nitrat và amoni 6

1.1.3. Chu trình sinh hóa của Nitơ trong môi trường 7

1.2. Các phương pháp phân tích nitrit, nitrat và amoni trong phòng thí nghiệm 8

1.2.1. Phương pháp phân tích thể tích và trọng lượng 8

1.2.2. Phương pháp trắc quang 11

1.2.3. Các phương pháp khác 19

1.3. Các phương pháp phân tích nhanh amoni, nitrit và nitrat 22

1.3.1.Chế tạo thiết bị đo quang nhỏ gọn 22

1.3.2. Các bộ test kit hiện có xác định amoni, nitrit và nitrat 24

1.3.2.1. Xác định nitrit 24

1.3.2.2. Xác định nitrat 25

1.3.2.3. Xác định amoni 26

 

doc107 trang | Chia sẻ: mimhthuy20 | Lượt xem: 378 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng amoni, nitrit và nitrat trong nước, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
khan và 3g EDTA. Cho thêm một ít nước cất, lắc cho tan hết, để nguội, sau đó định mức đến vạch. - Dung dịch natri nitropussiat 0,1% (w/v) Dung dịch natri nitropussiat 0,1%: Cân 0,1g natri nitropussiat trên cân phân tích, cho vào bình định mức 100,0 ml. Định mức đến vạch bằng nước cất. Dung dịch này sử dụng trong ngày. - Dung dịch đệm hidrocacbonat / cacbonat pH = 11 Dung dịch đệm cacbonat pH=11: Cân 1,0g NaHCO3 và 1,6g Na2CO3 cho vào bình định mức 100,0 ml. Định mức đến vạch bằng nước cất, sau đó điều chỉnh pH trên máy đo pH. Các giá trị pH khác từ pH = 9 – 12 điều chỉnh bằng lượng NaHCO3 và Na2CO3 và kiểm tra trên máy đo pH. - Dung dịch thuốc thử Natri hypoclorit Dung dịch Natri hypoclorit được pha chế từ nước Javen không có amoni. Sau đó được chuẩn lại bằng phương pháp Iotthiosunfat.[11] Từ đó tính được nồng độ của dung dịch NaClO là 5%. Dung dịch NaClO 0,5% được chuẩn bị bằng cách: Lấy 2,5ml Javen cho vào bình định mức 25,00 ml, sau đó định mức bằng dung dịch đệm cacbonat pH =11 đã chuẩn bị ở trên (tỉ lệ thể tích NaClO 5% : dung dịch đệm = 1: 10). - Các dung dịch khác + Các dung dịch tạo môi trường pH từ 1 - 3: pha loãng từ dung dịch HCl 36,5%. + Các dung dịch tạo môi trường pH từ 3 - 4,2: dung dịch CH3COOH 2M và dung dịch CH3COONa 1M. 2.1.2. Dụng cụ, thiết bị Các dụng cụ thủy tinh phòng thí nghiệm thông thường (bình định mức, pipet) là thủy tinh loại A. Cân phân tích Scientech SA 210, độ chính xác 0,0001g. Máy trắc quang UV- VIS 1650 PC của hãng Shimazu (Nhật Bản), vùng đo 190 - 900nm, sử dụng đèn D2 trong vùng UV và đèn 50W halogen trong vùng VIS, cuvet nhựa có chiều dày 1cm. Máy đo pH HANNA 211. 2.2. Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu của chúng tôi có các nội dung chủ yếu sau đây: - Nghiên cứu tìm điều kiện tối ưu xác định nitrit trong nước với thuốc thử Griees. - Nghiên cứu chế tạo kit thử để phân tích nitrit tại hiện trường. - Nghiên cứu chế tạo kit thử để phân tích nitrat tại hiện trường. - Nghiên cứu tìm điều kiện tối ưu xác định amoni trong mẫu nước theo phương pháp indothymol tại phòng thí nghiệm. - Nghiên cứu chế tạo kit thử để phân tích amoni tại hiện trường. - Nghiên cứu ứng dụng kit thử phân tích tại hiện trường sử dụng máy đo quang cầm tay. 2.3. Phương pháp nghiên cứu 2.3.1. Phương pháp trắc quang xác định nitrit bằng thuốc thử Griess Đầu tiên nitrit phản ứng với axit sunfanilic tạo thành muối điazo: Sau đó muối này phản ứng với α-naphtylamin tạo thành hợp chất azo có màu hồng: Độ hấp thụ quang được đo ở bước sóng 520nm. Phản ứng thường được tiến hành ở pH khoảng 1,7 – 3[29]. 2.3.2. Phương pháp khử nitrat thành nitrit Trong phần tổng quan tài liệu, chúng tôi nhận thấy có một số chất khử có thể khử nitrat xuống nitrit như: Cd-Cu, VCl3 trong môi trường HCl 1M, cột khử Jone. Tuy nhiên, chi phí cho mỗi điều kiện khử cao và xảy ra chậm (đối với VCl3) hoặc hóa chất độc hại (Cd), đòi hỏi thời gian dài và phải khống chế điều kiện nhiệt độ. Do vậy, chúng tôi chọn chất khử là Zn bột có mặt NH4Cl và chất độn trơ. 2.3.3. Phương pháp trắc quang xác định NH4+ bằng thuốc thử thymol Trong môi trường kiềm amoni dễ dàng chuyển thành NH3 NH4+ + OH-→ NH3 + H2O Amoniac sinh ra phản ứng ngay với hypoclorit tạo thành cloramin. NH3 + ClO- → NH2Cl + OH- Khi có mặt lượng dư thymol mono cloroamin phản ứng với thymol khi có xúc tác natri nitropussiat tạo thành hợp chất mang màu indothymol có λmax= 690nm. [19, 27] 2.3.4. Phương pháp nghiên cứu chế tạo kit thử Với mục đích tạo ra bộ kit thử dễ sử dụng và vận chuyển, bền theo thời gian chúng tôi chuyển thuốc thử thành dạng bột. - Dựa trên các điều kiện tối ưu trong phòng thí nghiệm, tính toán lượng cân cần thiết của thuốc thử và để tránh sai số do lượng cân nhỏ cần thêm các chất tạo môi trường và chất độn trơ hoặc chất tạo lực ion trong dung dịch là hằng số. - Các thể tích của dung dịch mẫu được lấy bằng xylanh. - Các thể tích thuốc thử (nếu cần để dạng dung dịch) lấy bằng công tơ hút nhỏ giọt. - Với xử lý mẫu, để tránh phải sử dụng giấy lọc dung xylanh bơm mẫu gắn đầu lọc kích có màng lọc 0,45 µm. 2.3.5. Nghiên cứu ứng dụng kit thử phân tích tại hiện trường sử dụng máy đo quang cầm tay - Máy đo DPM – MT (hãng Kyoritsu water analysis) tính năng đo các chỉ tiêu: NO2-, NO3-, PO43-,Cl-, As, Al, Ca, COD, Cu, Fe, Mn, Ni, Zn.. - Máy đo hoạt động dựa trên nguyên tắc nguồn sáng là đèn LED màu đi kèm bộ đa kit thử. Kết quả hiển thị là mg/l. - Trong nghiên cứu này chúng tôi thay thế kit thử bán sẵn bằng kit thử tự chế tạo trên cơ sở thiết lập công thức tính quy đổi áp dụng cho mẫu nước mặt. 2.4. Phương pháp thí nghiệm và xử lý số liệu Tìm điều kiện tối ưu của phản ứng tạo phức màu: Theo phương pháp đơn biến (biến thiên một yếu tố tại một thời điểm). Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp phân tích thông qua độ chụm, độ lệch chuẩn, độ đúng, LOD, LOQ, khoảng tuyến tính, hiệu suất thu hồi. Phương pháp đánh giá tính ổn định của kit thử: Thay đổi thời gian khảo sát và đánh giá độ chệch và độ chụm. Phương pháp ứng dụng kit thử phân tích nitrit, nitrat, amoni tại hiện trường thông qua hiệu chỉnh kết quả đo trực tiếp trên máy đo quang cầm tay với kết quả phòng thí nghiệm. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng nitrit 3.1.1. Nghiên cứu tìm điều kiện tối ưu xác định NO2- trong phòng thí nghiệm 3.1.1.1. Phổ hấp thụ của phức màu Để khảo sát cực đại hấp thụ của hợp chất màu tạo thành, lấy 1,50 ml dung dịch chuẩn NO2- 10,00 ppm vào bình định mức 25,00 ml. Thêm thuốc Griess gồm: 2,00 ml dung dịch B, 2,00 ml dung dịch A sau đó định mức đến vạch bằng nước cất. Lắc đều và tiến hành đo độ hấp thụ quang của phức màu sau 10 phút từ khi thêm thuốc thử trong khoảng bước sóng từ 450 đến 600nm, với dung dịch so sánh là mẫu trắng. Phổ hấp thụ được ghi lại trên hình 3.1 Hình 3.1: Phổ hấp thụ của phức màu giữa nitrit và thuốc thử Griees Phổ hấp thụ dung dịch phức màu ở nồng độ cuối là 0,60 ppm NO2- cho thấy cực đại hấp thụ đạt được tại λmax = 520 nm. Bước sóng này giống với λmax trong các tài liệu tham khảo. Trong các thí nghiệm sau, chúng tôi đo độ hấp thụ quang của phức màu ở bước sóng 520nm. 3.1.1.2. Ảnh hưởng của pH đến độ hấp thụ quang Phức màu điazo được tạo thành trong môi trường axit. Tuy nhiên để xác định khoảng pH phức màu ổn định nhất và không ảnh hưởng tới phép đo, chúng tôi tiến hành khảo sát pH như sau: Chuẩn bị 13 bình định mức 25,00 ml, lấy vào mỗi bình 1,50 ml dung dịch chuẩn NO2- 10,00 ppm. Thêm thuốc thử Griess gồm: 2,00 ml dung dịch B, 2,00 ml dung dịch A vào mỗi bình sau đó định mức bằng dung dịch HCl có pH thay đổi từ 1 đến 2 hoặc dung dịch đệm axit axetic và natriaxetat có pH thay đổi từ 3 đến 4,2 lắc đều. Kiểm tra lại pH của các dung dịch trước khi đo trên máy đo pH. Sau 10 phút đem đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 520 nm. Kết quả được trình bày trong bảng 3.1 và biểu thị trên hình 3.2. Bảng 3.1: Ảnh hưởng của pH đến độ hấp thụ quang của phức màu xác định nitrit pH 1,02 1,48 1,84 2,02 2,24 2,44 - Abs 0,584 0,581 0,581 0,581 0,581 0,582 - pH 2,66 3,05 3,22 3,64 3,86 4,04 4,22 Abs 0,580 0,579 0,577 0,550 0,544 0,528 0,497 Hình 3.2 : Ảnh hưởng của pH đến độ hấp thụ quang của phức màu azo Kết quả thực nghiệm cho thấy trong khoảng pH từ 1 đến 3 độ hấp thụ quang cao và ổn định. Khi pH tăng dần (từ 3 đến 4,2) độ hấp thụ quang giảm dần do phản ứng tạo phức màu điazo xảy ra trong môi trường axit. Trong các thí nghiệm tiếp theo cần chọn pH trong khoảng từ 2- 2,5 làm môi trường tạo màu cho phản ứng. Vì vậy, khi làm thí nghiệm chúng tôi tính toán trước lượng axit axetic cho vào thuốc thử để có pH trong khoảng này và không cần thêm axit. 3.1.1.3. Ảnh hưởng của lượng thuốc thử Griees đến độ hấp thụ quang Chuẩn bị 8 bình định mức 25,00 ml, lấy vào mỗi bình 1,50 ml dung dịch chuẩn NO2- 10,00 ppm. Thêm vào mỗi bình các thể tích bằng nhau của hai thuốc thử A, B và tổng thể tích thuốc thử từ 1,00 đến 8,00 ml. Lắc đều và định mức tới vạch bằng nước cất. Sau 10 phút đem đo độ hấp thụ quang tại bước sóng 520 nm, với mẫu trắng làm dung dịch so sánh. Kết quả thực nghiệm ở bảng 3.2 và được biểu diễn trên hình 3.3. Bảng 3.2 : Ảnh hưởng của hàm lượng thuốc thử đến độ hấp thụ quang xác định nitrit Tổng VGriees (ml) 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 Abs 0,285 0,513 0,572 0,580 0,580 0,587 0,590 0,590 Hình 3.3: Ảnh hưởng của hàm lượng thuốc thử đến độ hấp thụ quang xác định nitrit Kết quả thực nghiệm cho thấy, khi tổng thể tích thuốc thử Griees trong khoảng 4,00 – 8,00 ml độ hấp thụ quang của phức màu tương đối ổn định do phản ứng tạo phức đã xảy ra hoàn toàn. Do vậy, trong các thí nghiệm tiếp theo theo chúng tôi chọn tổng thể tích thuốc thử Griees thêm vào là 5,00 ml trong bình định mức 25,00 ml. 3.1.1.4. Ảnh hưởng của thứ tự thêm thuốc thử đến độ hấp thụ quang Lấy vào các bình định mức 25,00 ml nồng độ nitrit từ 0,2 đến 0,8 ppm, thay đổi thứ tự thêm thuốc thử: cho dung dịch A trước hoặc dung dịch B trước hoặc trộn hai dung dịch A và B với nhau, tổng thể tích thuốc thử Griees là 5,00 ml cho vào các bình định mức đã chuẩn bị sẵn nồng độ. Lắc đều và định mức tới vạch bằng nước cất. Sau 10 phút đem đo độ hấp thụ quang tại bước sóng 520 nm, với mẫu trắng làm dung dịch so sánh. Kết quả thực nghiệm ở bảng 3.3. Bảng 3.3: Ảnh hưởng của thứ tự thêm thuốc thử đến độ hấp thụ quang xác định nitrit C NO2- (ppm) Dd B trước Dd A trước Trộn trước hai dd A, B (1+1) 0,2 0,192 0,029 0,221 0,4 0,346 0,076 0,371 0,6 0,538 0,219 0,518 0,8 0,699 0,315 0,656 Ở tất cả các mức nồng độ khi thêm dung dịch B trước, độ hấp thụ quang đều cao hơn so với khi thêm dung dịch A trước vì theo cơ chế phản ứng nitrit tạo hợp chất điazo với axit sunfanilic (dung dịch B) trước, sau đó tạo màu với α- naphtyl amin (dung dịch A). Khi trộn hai thuốc thử ở mức nồng độ thấp độ hấp thụ cao hơn so với khi cho dung dịch B trước, khi lên mức nồng độ cao hơn độ hấp thụ quang lại thấp hơn so với cho dung dịch B trước. Tuy nhiên, trong thực tế phân tích tại hiện trường, với mục đích tiện lợi thì việc trộn hai thuốc thử không làm thay đổi nhiều độ hấp thụ quang và vẫn ổn định. Do vậy, trong qui trình xây dựng kit thử ta có thể trộn hai thuốc thử với nhau. 3.1.1.5. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tới độ ổn định màu của phức Để khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tới độ ổn định màu của phức tạo thành, lấy 1,00 ml dung dịch chuẩn NO2- 10,0 ppm vào các bình định mức 25,00 ml. Thêm thuốc Griess gồm: 2,50 ml dung dịch B, 2,50 ml dung dịch A, phản ứng được thực hiện ở các nhiệt độ khác nhau, sau đó định mức đến vạch bằng nước cất. Lắc đều và tiến hành đo độ hấp thụ quang theo thời gian ở bước sóng 520 nm trong 30 phút, với dung dịch so sánh là mẫu trắng. Kết quả thu được ở bảng 3.4 và được biểu diễn trên hình 3.4. Bảng 3.4: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tới độ hấp thụ quang xác định nitrit Thời gian(phút) Nhiệt độ (0C) 1 3 5 7 9 15 20 30 3 0,346 0,355 0,362 0,366 0,370 0,374 0,376 0,377 9 0,356 0,363 0,368 0,371 0,373 0,376 0,377 0,377 24 0,383 0,387 0,389 0,390 0,392 0,393 0,393 0,393 43 0,380 0,385 0,388 0,389 0,390 0,391 0,391 0,391  Hình 3.4: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tới độ hấp thụ quang xác định nitrit Kết quả thực nghiệm cho thấy ở nhiệt độ cao phản ứng tạo phức màu xảy ra nhanh hơn. Ở tất cả các nhiệt độ khảo sát sau 10 phút kể từ khi thêm thuốc thử phức màu bền, độ hấp thụ quang ổn định đến 30 phút. Vì vậy trong các thí nghiệm tiếp theo chúng tôi tiến hành đo độ hấp thụ quang của phức màu sau khi đã cho thuốc thử từ 10 - 20 phút với nhiệt độ môi trường. Từ các kết quả khảo sát điều kiện trên, chúng tôi chọn được quy trình xác định nitrit tối ưu khi chưa có các ion ảnh hưởng trong bình 25,00 ml là: thuốc Griess gồm: 2,50 ml dung dịch B, 2,50 ml dung dịch A.Phản ứng xảy ra trong môi trường pH 2 – 2,5. Sau 10 phút đem đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 520nm, với mẫu trắng làm dung dịch so sánh. 3.1.1.6. Khảo sát ảnh hưởng của các ion cản trở đến độ hấp thụ quang Theo tài liệu tham khảo thì phép xác định NO2- bị ảnh hưởng bởi các ion Sb3+, Fe3+, Pb2+, Hg2+, Ag+ sẽ bị kết tủa trong điều kiện phản ứng, các chất có khả năng phản ứng với NO2- và các ion có màu cũng gây ảnh hưởng đến phép xác định. Tuy nhiên, với mục đích xác định hàm lượng nitrit trong nước chúng tôi chỉ khảo sát ảnh hưởng của các ion Cl-, SO42-, SO32-, Fe3+, NO3-. Sau khi chuẩn bị các dung dịch chuẩn của các ion cản trở riêng biệt, các khảo sát về ảnh hưởng và ngưỡng ảnh hưởng được tiến hành như sau: Lấy 1,00 ml dung dịch chuẩn NO2- 10,00 ppm vào các bình định mức 25,00 ml (1,5 ml dung dịch chuẩn NO2- 10,00 ppm với khảo sát SO32-) và nồng độ của ion cản trở trong bình phản ứng tăng dần từ thấp đến cao cho đến khi nhận được sự khác biệt về độ hấp thụ quang so với trường hợp không có ion lạ đó. Thêm vào đó 2,5ml dung dịch B và 2,5ml dung dịch A, định mức đến vạch bằng nước cất. Sau 20 phút, đo độ hấp thụ quang tại bước sóng 520nm với mẫu trắng làm dung dịch so sánh và đánh giá ảnh hưởng so với dung dịch chỉ có NO2-. Ngưỡng ảnh hưởng của các ion cản trở, được đánh giá qua sai số tương đối với từng loại ion. Các kết quả được tổng hợp ở bảng 3.5. Bảng 3.5 :Ảnh hưởng của ion cản trở đến độ hấp thụ quang xác định nitrit Ion C ion lạ (ppm) A A’ A’ - A Sai số tương đối(%) Fe3+ 4 10 0,387 0,382 0,407 -0,005 0,02 -1,29 +5,16 Cl- 40 160 400 0,387 0,391 0,388 0,388 0,004 0,001 0,001 +1,03 +0,25 +0,25 SO42- 40 160 400 0,380 0,382 0,385 0,375 0,002 0,005 0,005 +0,51 +1,31 -1,31 SO32- 1,2 3 0,558 0,557 0,531 -0,001 -0,027 -0,09 -4,83 NO3- 2 120 200 0,388 0,385 0,384 0,388 -0,003 -0,004 0 -0,77 -1,04 0 Nếu chấp nhận sai số khi phân tích lượng vết là 5% thì có thể sơ bộ khái quát ngưỡng ảnh hưởng của các ion đi kèm như sau: Các ion Cl-, NO3-, SO42- gần như không ảnh đến phép xác định nitrit. Ion Fe3+ ≥ 10ppm sẽ gây ảnh hưởng đến phép xác định và được loại trừ bằng EDTA. Hàm lượng sunfit trong mẫu nước mặt thường rất nhỏ nên cũng không gây ảnh hưởng tới phép xác định. 3.1.1.7. Khoảng tuyến tính và đường chuẩn xác định nitrit Chuẩn bị các bình định mức 25,00 ml với nồng độ NO2- trong khoảng từ 0,05 – 1,4 ppm, lần lượt thêm 2,50 ml dung dịch B, 2,50 ml dung dịch A sau đó định mức đến vạch bằng nước cất. Sau 20 phút đem đo độ hấp thụ quang tại bước sóng 520 nm, với mẫu trắng làm dung dịch so sánh. Kết quả được trình bày trong bảng 3.6 và được biểu diễn trên hình 3.5: Bảng 3.6: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ NO2- Cnitrit (ppm) 0,05 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 Abs 0,038 0,093 0,177 0,345 0,522 0,685 0,843 0,826 0,820 Hình 3.5: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ nitrit Kết quả khảo sát cho thấy khoảng tuyến tính của phương pháp là: 0,05 – 1 ppm. Từ đó xây dựng đường chuẩn nitrit trong khoảng nồng độ 0,05 – 1 ppm. Kết quả được biểu diễn trên hình 3.6 . Hình 3.6: Đường chuẩn xác định nitrit với thuốc thử Griess Phương trình hồi qui của đường chuẩn sẽ có dạng : Y = (0,00394 ± 0,00910) + (0,84808 ± 0,01730)x. Hay độ hấp thụ quang A = (0,00394 ± 0,00910) + (0,84808 ± 0,01730)CNO2-. Giá trị hệ số a có Pvalue = 0,33> 0,05. Có nghĩa là hệ số a không có sự khác nhau có nghĩa với giá trị 0 ở độ tin cậy 95% hay phương pháp không mắc sai số hệ thống. Giới hạn phát hiện: LOD = 3Sy/b = 0,024 ppm NO2- hay 0,007 ppm NO2- - N. Giới hạn định lượng: LOQ = 10Sy/b = 0,082 ppm NO2- hay 0,025 ppm NO2- - N. Khoảng tuyến tính là: 0,082 – 1,0 ppm NO2- hay 0,025 – 0,3 ppm NO2- - N. Nếu phân tích mẫu nước mặt với 10,00 ml mẫu sau đó định mức lên 25,00 ml thì giới hạn phát hiện của phương pháp là: (0,025x 25):10 = 0,006 ppm NO2- - N. Do đó để định lượng trực tiếp nitrit trong nước mặt cần cải tiến thuốc thử tránh pha loãng dung dịch. 3.1.2. Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng nitrit Để chế tạo kit thử định lượng nitrit ở dạng rắn phải thay thế axit axetic bằng một axit hữu cơ khác phù hợp và tan tốt trong nước. Trong số các axit xitric, axit tatric, axit oxalic thì axit xitric và axit tatric tan kém trong nước. Vì vậy, chúng tôi sử dụng axit oxalic để thay thế axit axetic trong quá trình chế tạo kit thử rắn. Theo kết quả khảo sát các điều kiện xác định nitrit trong phòng thí nghiệm thì hàm lượng thuốc thử cho vào bình định mức 25,00 ml là rất nhỏ. Do đó, khi kit thử được chuyển sang dạng rắn để tiện sử dụng, bảo quản trong thời gian dài và làm giảm sai số cho quá trình cân, cần sử dụng thêm chất độn để tăng lượng cân cho mỗi túi kit. Chất độn phải trơ đối với thuốc thử và nitrit, không làm thay đổi pH của dung dịch sau khi được hòa tan. Các muối clorua của kim loại kiềm đáp ứng được các yêu cầu trên đồng thời tạo nên môi trường có lực ion không đổi. Vậy nên chúng tôi chọn muối NaCl làm chất độn. 3.1.2.1. Xây dựng thành phần kit thử nitrit Trên cơ sở khảo sát hàm lượng thuốc thử và khoảng pH tối ưu khi phân tích nitrit trong phòng thí nghiệm chúng tôi xây dựng thành phần kit thử rắn như sau: Cân 0,2 g α-naphtylamin, 0,5g axit sunfanilic, 3g axit oxalic, 26,3 g NaCl. Tiến hành nghiền nhỏ, trộn đều hỗn hợp trên và bảo quản trong lọ kín được 150 gói kit nitrit, với lượng cân mỗi gói là 0,2g sử dụng cho phân tích 10,00 ml mẫu. 3.1.2.2. Khảo sát khả năng sử dụng axit oxalic làm môi trường phản ứng Các mẫu nước, nước thải, nước sinh hoạt thường có ion NO3- , mà trong môi trường axit, nitrat thể hiện tính oxi hóa mạnh, axit oxalic là chất khử, do vậy cần xem xét khả năng khử của axit oxalic đối với ion NO3-. Lấy vào các bình định mức 10,00 ml gồm 0,6 ml NO2- 10ppm, thêm thể tích dung dịch NO3- tiêu chuẩn để được các mức nồng độ như bảng 3.7. Thêm tiếp 0,2g kit thử nitrit, lắc cho tan hết, định mức đến vạch bằng nước cất. Lắc đều và tiến hành đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 520nm với dung dịch so sánh là mẫu trắng. Kết quả được biểu thị trong bảng 3.7. Bảng 3.7: Khảo sát khả năng khử của axit oxalic đối với nitrat C NO2-(ppm) 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 C NO3-(ppm) 0 0,6 6 60 120 240 Abs 0,524 0,529 0,523 0,530 0,520 0,524 Kết quả thực nghiệm cho thấy NO3- không bị khử xuống NO2- bởi axit oxalic. Do đó có thể sử dụng axit oxalic để thay thế cho axit axetic trong thuốc thử Griess mà không làm ảnh hưởng đến kết quả phân tích nitrit khi mẫu có chứa NO3-. 3.1.2.3. Khảo sát thời gian ổn định màu của phức khi sử dụng kit thử Lấy vào bình định mức 10,00 ml gồm 0,6 ml dung dịch chuẩn NO2- 10 ppm, thêm 0,2g kit thử nitrit, lắc cho tan hết, định mức đến vạch bằng nước cất. Lắc đều và tiến hành đo độ hấp thụ quang theo thời gian ở chế độ đo động học với bước sóng 520 nm trong 30 phút, với dung dịch so sánh là mẫu trắng. Kết quả thu được ở bảng 3.8 và hình 3.7: Bảng 3.8: Ảnh hưởng của thời gian đến độ hấp thụ quang của phức màu azo Thời gian(phút) 1 4 5 6 10 15 20 25 30 Abs 0,408 0,511 0,515 0,518 0,519 0,519 0,518 0,516 0,514 Hình 3.7 : Ảnh hưởng của thời gian đến độ hấp thụ quang của phức màu azo Kết quả thực nghiệm cho thấy phức azo có độ hấp thụ quang cao và ổn định từ 4 đến 25 phút. Thời gian ổn định màu của phức khi sử dụng kit nitrit nhanh hơn khi sử dụng thuốc thử Griess cổ điển. Vì vậy trong các thí nghiệm tiếp theo chúng tôi tiến hành đo độ hấp thụ quang của phức màu sau khi thuốc thử tan hết từ 5 - 25 phút. 3.1.2.4. Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn xác định nitrit khi sử dụng kit thử Chuẩn bị các bình định mức 10,00 ml với nồng độ NO2- trong khoảng từ 0,05 – 1,2 ppm, thêm 0,2g kit thử nitrit, lắc cho tan hết, định mức đến vạch bằng nước cất. Sau 5 phút đem đo độ hấp thụ quang tại bước sóng 520 nm, với mẫu trắng làm dung dịch so sánh. Kết quả được trình bày trong bảng 3.9 và được biểu diễn trên hình 3.8 : Bảng 3.9: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ NO2- Cnitrit (ppm) 0,05 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Abs 0,045 0,088 0,157 0,322 0,461 0,611 0,766 0,816 Hình 3.8: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ NO2- Kết quả khảo sát cho thấy khoảng tuyến tính của phương pháp là: 0,05 – 1,0 ppm. Từ đó xây dựng đường chuẩn nitrit trong khoảng nồng độ 0,05 – 1,0 ppm. Kết quả được biểu diễn trên hình 3.9. Hình 3.9: Đường chuẩn xác định nitrit với kit thử Phương trình hồi qui của đường chuẩn sẽ có dạng : Y = (0,00765 ± 0,00776) + (0,7593 ± 0,0147)x. Hay độ hấp thụ quang A = (0,00765 ± 0,00776) + (0,7593 ± 0,0147)CNO2-. Giá trị hệ số a có Pvalue = 0,062 > 0,05. Có nghĩa là hệ số a không có sự khác nhau có nghĩa với giá trị 0 ở độ tin cậy 95% hay phương pháp không mắc sai số hệ thống. Giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng: LOD được xem là nồng độ thấp nhất của chất phân tích mà hệ thống phân tích còn cho tín hiệu phân tích khác có nghĩa với tín hiệu của mẫu trắng. Để xác định LOD chúng tôi tiến hành đo độ hấp thụ quang của mẫu trắng kết quả thu đươc ở bảng 3.10. Bảng 3.10: Độ hấp thụ quang của mẫu trắng khi xác định nitrit STT 1 2 3 4 5 6 7 Abs 0,002 0,002 0,001 0,004 0,001 0,002 0,002 Từ kết quả trên ta tính được Sblank = 0,001 Giới hạn phát hiện LOD = 3Sblank /b = 0,004 ppm NO2- hay 0,0012 ppm NO2- - N. Giới hạn định lượng: LOQ = 10Sy/b = 0,013ppm NO2- hay 0,004 ppm NO2- - N. Khoảng tuyến tính là: 0,013– 1,0 ppm NO2- hay 0,004 – 0,3 ppm NO2- - N. 3.1.2.5. Nghiên cứu thay thế pipet và bình định mức bằng dụng cụ ngoài hiện trường (xy lanh, ống fancol) Điều kiện thí nghiệm: - Dung dịch mẫu chứa nitrit được lọc qua giấy lọc vào bình nón. Dùng pipet hút 5,00 ml mẫu giả chứa 0,4 ppm NO2-vào bình định mức 10,00 ml, thêm 0,2g kit thử NO2-, lắc cho tan hết, định mức bằng nước cất đến vạch. Để ổn định 5 phút, đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 520 nm. - Dùng xy lanh gắn đầu lọc lấy hút 5,00 ml mẫu giả vào ống fancol 15,00 ml, thêm 0,2g kit thử NO2-, lắc cho tan hết, định mức bằng nước cất đến vạch 10,00 ml. Để ổn định 5 phút, đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 520 nm. Kết quả được trình bày trong bảng 3.11 Bảng 3.11: Kết quả phân tích nitrit trong mẫu nước bằng dụng cụ PTN và dụng cụ hiện trường C xy lanh+ Ống fancol (ppm) 0,398 0,396 0,405 0.405 0.401 C pipet + bình định mức (ppm) 0,398 0,403 0.403 0.401 0.409 Từ số liệu ở bảng 3.11 sử dụng chuẩn t so sánh hai giá trị trung bình và Minitab 16 thì cho kết quả Pvalue = 0,427 > 0,05 hay giá trị ttính < tbảng. Như vậy hai giá trị hàm lượng trung bình hàm lượng NO2- trong mẫu giả khác nhau không có ý nghĩa thống kê. Vậy có thể thay thế pipet và bình định mức trong phòng thí nghiệm bằng các dụng cụ ngoài hiện trường như xy lanh và ống fancol. 3.1.2.6. So sánh sự sai khác 2 nồng độ trong dung dịch mẫu khi sử dụng quy trình phòng thí nghiệm và phân tích hiện trường xác định nitrit - Tại hiện trường: lấy 5,00 ml mẫu nước tự tạo chứa 0,4 ppm NO2- vào ống fancol 15,00 ml, thêm 0,2g kit thử NO2-, lắc cho tan hết, định mức bằng nước cất đến vạch 10,00 ml. Để ổn định 5 phút, đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 520 nm. - Tại phòng thí nghiệm: lấy 5,00 ml mẫu nước tự tạo chứa 0,4 ppm NO2- vào bình định mức 10,00 ml, thêm 1,00 ml dung dịch B và 1,00 ml dung dịch A, lắc đều và định mức bằng nước cất đến vạch. Để ổn định 10 phút, đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 520 nm. Kết quả được trình bày trong bảng 3.12 Bảng 3.12: Kết quả đo mẫu xác định nitrit bằng quy trình PTN và hiện trường Hiện trường 0.398 0.396 0.405 0.405 0.401 PTN 0.414 0.392 0.393 0.423 0.412 Từ số liệu ở bảng 3.11 sử dụng chuẩn t so sánh hai giá trị trung bình và Minitab 16 thì cho kết quả Pvalue = 0,417 > 0,05 hay giá trị ttính < tbảng. Như vậy hai giá trị hàm lượng trung bình hàm lượng NO2- trong mẫu tự tạo khác nhau không có ý nghĩa thống kê. Vậy có thể thấy kết quả phân tích cùng mẫu khi sử dụng quy trình phòng thí nghiệm và hiện trường là không khác nhau. 3.1.2.7. Đánh giá độ chính xác của phép phân tích dùng kit thử nitrit * Độ lặp lại - Với dung dịch chuẩn Tiến hành khảo sát độ lặp lại của phương pháp khi phân tích lại dung dịch chuẩn ở 3 mức nồng độ 0,1; 0,4; 0,8 ppm. Đo các mẫu tương tự như khi xây dựng đường chuẩn với kit thử định lượng nitrit. Mỗi mẫu tiến hành đo 5 lần, độ lặp lại được đánh giá dựa trên độ lệch chuẩn và độ lệch chuẩn tương đối Bảng 3.13: Đánh giá độ lặp lại của phép đo với dung dịch chuẩn khi sử dụng kit thử nitrit Nồng độ(ppm) A1 A2 A3 A4 A5 RSD (%) 0,1 0,088 0,086 0,094 0,087 0,095 4,65 0,4 0,32 0,313 0,321 0,329 0,326 1,9 0,8 0,614 0,625 0,62 0,626 0,623 0,78 - Với mẫu thực Tiến hành khảo sát độ lặp lại với mẫu nước mẫu nước mặt vùng hạ lưu sông Cầu Hải Dương. Mẫu nước 25-2 và mẫu 11-1 (lấy mẫu ngày 4 /9 /2015). Lấy 350 ml mẫu, dùng xylanh gắn đầu lọc lấy 9,00 ml mẫu nước và đo các mẫu tương tự như khi xây dựng đường chuẩn. Độ lặp lại được đánh giá dựa trên độ lệch chuẩn và độ lệch chuẩn tương đối của giá trị hàm lượng (ppm) cùng một mẫu, phân tích lặp lại 5 lần. Bảng 3.14: Đánh giá độ lặp lại của phép đo với mẫu thực khi sử dụng kit thử nitrit Kí hiệu C1 C2 C3 C4 C5 S RSD (%) 25-2 0,28

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docluanvanthacsi_dinhdangword_890_6082_1869710.doc
Tài liệu liên quan