Luận văn Ứng dụng điện cực paste cacbon biến tính bởi HgO vào việc xác đinh đồng thời 4 kim loại Pb, Cd, Zn và Cu

ổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa xác định vết Pb và Cu trong đất hiếm tinh khiết. + Lê Thị Hồng Thúy [18] nghiên cứu ứng dụng phép F-AAS xác định Cu, Pb và Zn trong đường sinh học Aspartam. I.4.2. Phương pháp phổ khối plasma cao tần cảm ứng ICP – MS[9] Khi dẫn mẫu phân tích vào ngọn lửa plasma, trong điều kiện nhiệt độ cao của plasma, các chất có trong mẫu khi đó sẽ bị hóa hơi, nguyên tử hóa và ion hóa tạo thành ion dương có điện tích +1 và các electron tự do. Thu và dẫn dòng khí ion đó vào thiết bị phân giải phổ để phân chia chúng theo số khối (m/z) sẽ tạo ra phổ khối của nguyên tử chất cần phân tích. Sau đó đánh giá định tính và định lượng phổ thu được. Kĩ thuật phân tích ICP-MS là một trong những kĩ thuật hiện đại, kĩ thuật này được nghiên cứu và phát triển rất mạnh trong những năm gần đây. Với những ưu điểm nổi bật, kĩ thuật ICP –MS được ứng dụng rất rộng rãi trong phân tích rất nhiều các đối tượng khác nhau đặc biệt là trong các lĩnh vực phân tích vết và siêu vết phục vụ nghiên cứu trong sản xuất vật liệu bán dẫn, vật liệu hạt nhân, nghiên cứu địa chất và môi trường... - D.Lariviere[28] và các cộng sự đã nghiên cứu xác định siêu vết 210Pb trong nước bằng phương pháp ICP – MS và đưa ra giới hạn phát hiện của 210Pb là 10pg/L. - Tác giả Peter Heitland và Helmut D.Koster [27] ứng dụng phương pháp ICP-MS để xác định lương vết 30 nguyên tố Cu, Pb, Zn, Cd..trong mẫu nước tiểu của trẻ em và trường thành. I.4.3. Phương pháp von - ampe hòa tan - [17] Thành Trinh Thục và các cộng sự đã ứng dụng phương pháp von –ampe hòa tan xác định các nguyên tố Zn, Cd, Pb và Cu trong các thực phẩm và hấp phụ đất trồng bằng kĩ thuật ghi dòng trong môi trường nền đệm axetat với hệ ba điện cực: Điện cực Thủy ngân treo HMDE, điện cực so sánh là Ag/AgCl, điện cực phụ trợ Pt với các điều kiện: Thế điện phân : -1,05V Thời gian điện phân: 60s Quét trong khoảng -1,05V đến 0,05V - [27] José A. Jurado-González. Dựa vào khả năng tạo phức hấp thụ của các kim loại với 8- oxiquinolinol, với mục đích rút ngắn thời gian phân tích, tăng độ nhậy và giảm ảnh hưởng của oxi, nên người ta đã sử dụng phương pháp von ampe hòa tan hấp thụ hòa tan catot để xác định một số kim loại trong các loại mẫu. Mẫu nước biển được cho vào bình điện phân có pH = 7,6 trong đó gồm 10-2 M HEPPES, NaOH 0,5M và 8-Oxiqiunolinol 8.10-6M, điện cực làm việc là giọt Hg với thế điện phân -1,3V trong thời gian 120s. Thế hấp thụ -0,3V trong thời gian 8s. Ta tiến hành quét với kĩ thuật sóng vuông với tốc độ quét 15mV/s. Trước khi quét ta tiến hành quét đường nền ta chọn thế điện phân -1,3V trong 2s và -0,3V trong 5s các thông số máy khác tương tự để đo chiều cao peak các chất ta phải trừ đường nền. Kết quả thu được peak hòa tan của Cu2+ -,52V, của Pb2+ -0,62V, và Cd2+ = - 0,87V.. -[25] Janice Limson, Tebello Nyokong đã xác định Cu, Cd, Pb và Bi(≥ 5µg/ml ) bằng phương pháp von – ampe hấp thụ hòa tan cactot (AdCSV) bằng điện cực glass cacbon màng Hg, sử dụng cactechol, 4-t- butylcactechol và resorcinol làm phối tử tạo phức. Điện cực glass cacbon được mài bóng bằng bột oxit nhôm trên tấn nhung. Dung dich phân tích gồm 10ml đệm axetat pH 4,4. Hg2+ 100µl, thời gian sục khí 5 phút, thế điện phân -1,0V, nồng độ catechol 0,02M. - [24] Clinio Locatelli, Giancarlo Torsi đã phân tích mẫu đất bùn ở sông, cân khoản 0,5 -0,8g cho vào binh định mức 50ml được hòa tan trong 4ml HCl 37% và 5ml HNO3 69% và 5ml HClO4 đặc. Dung dịch sau khi hòa tan được cho vào bình điện phân, bình này được giữ trong 20,0 ±0,50 C. Dung dịch được làm sạch bằng cách sục khí Nitrơ trong 15 phút. Dung dịch phân tích trong pH = 9,3 bằng đệm amoniac. Trong trương hợp Cu- Cd – Pb - Zn thế điện phân -1,25V, thời gian điện phân 120s, quét bằng kĩ thuật xung vi phân hòa tan anot, tốc độ quét 250mV/s. Còn trong trường hợp As-Se có thế điện phân -1,1V, thời gian điện phân 210s kĩ thuật quét xung vi phân hòa tan catot, tốc độ quét 250mV/s. - [23] Y. Bonfil, E. Kirowa – Eisner. Xác định đồng thời Pb và Cd với điều kiện sau: Dung dịch phân tích có thể tích 50ml trong đó gồm: NaCl 10-2M và HNO3 10-2M điện cực làm việc là Ag quay trong suốt quá trong điện phân. Kết quả thu được thế của Cd2+ -0,8V và của Pb2+ - 0,65V thế của peak hòa tan này phụ thuộc vào tỉ lệ giữa Pb và Cd trong dung dịch, qua khảo sát cũng cho thấy rằng Pb2+ bị ảnh hưởng nhiều khi dung dịch co NO3- sẽ làm cho peak của Pb giảm, dịch chuyển về phía âm và khi có mặt của Cl- thì peak của Pb lại tăng. - [7] Cu, Cd, Zn và Pb trong các mẫu nước thiên nhiên, nước sạch. Người ta thêm đệm cacbonat vào dung dịch phân tích (pH = 10- 10,5) với sự có mặt của Natricitrat để ngăn ngừa kết tủa CaCO3 thêm hỗn hợp KOH và dung dịch Natricitrat 0,04M vào 10ml mẫu, thổi khí Nitrơ trong 10 phút. Tiến hành làm giàu kim loại trên điện cực giọt Hg tĩnh ở thế -1,8V trong khoảng 2-3 phút sau đó quét theo chiều anot từ -1,4V đến -1V. - Xác định đồng thời Zn, Cu, Cd, Pb, Mn, Ni trong nước mưa cũng sử dụng phương pháp này trên nền HCl (pH = 2) điện phân tại thế -1,2V trong 1-3 phút. Điện cực làm việc là giọt Hg tĩnh. - Xác định đồng thời Zn, Cd, Cu và Pb cũng đã được nhóm tác giả Từ Vọng Nghi, Hoàng Thọ Tín, Nguyễn Văn Hợp, Trần Công Dũng, Nguyễn Hải Phong. Thuộc khoa Hóa, Trường Đại Học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, và khoa Hóa, Trường Đại Học Khoa học, Đại học Huế. Nghiên cứu xác định đồng thời trên điện cực màng Bistmut trên điện cực rắn đĩa than thủy tinh. Trong điều kiện tối ưu là: Thế điện phân – 1,3V, thời gian điện phân 120s, tốc độ quay của điện cực là 1600 vòng/phút. Trong nền đệm axetat pH =4,5, nồng độ 0,1M, quét sóng hòa tan theo kĩ thuật xung vi phân. CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM II.1. THIẾT BỊ- HÓA CHẤT II.1.1. Thiết bị Thiết bị phân tích là hệ đo điện hóa µAutolab.3 (Hà Lan) nối với hệ điện cực đa năng 663 của hãng Metrohm và phần mền phân tích 757 –VA. Hình 1: Thiết bị phân tích điện hoá µAutolab.3 (Hà Lan) nối với hệ điện cực đa năng 663 của hãng Metrohm và phần mền phân tích 757 –VA. Hệ đo gồm 3 điện cực: Điện cực làm việc: Điện cực paste cacbon biến tính bởi HgO với tỉ lệ khối lượng HgO: C là 1:2, bề mặt điện cực được mài bóng và hoạt hóa trong môi trường axit trước khi ứng dụng trong phân tích. Điện cực so sánh Ag/AgCl/KCl bão hoà Điện cực phụ trợ cacbon thủy tinh. Các dụng cụ thủy tinh như cốc, buret, pipet, bình điện phân… đều được làm sạch kỹ và ngâm trong dung dịch HNO3 10 % trước khi dùng Máy đo pH 211 Microprocessor pH Meter- HANNA Instruments và con khuấy từ. Cân phân tích, Bình định mức 25, 50, 100, và 250 ml. II.1.2. Hoá chất - Các dung dịch Pb2+, Cd2+, Zn2+ , Cu2+ và Fe3+ được pha loãng lại hàng ngày bằng nước cất hai lần từ các dung dịch chuẩn [Pb2+ ]= [Cd2+] = [Cu2+ ]=[Zn2+ ]= [Fe3+ ]= 1000ppm của Merck. - Các axit HNO3, CH3COOH 2M, HCl 2M, H3PO4 2M, H3BO3 1M được pha loãng bằng nước cất hai lần từ các dung dịch axit đặc của Merck - Đệm vạn năng( đệm Briton Robinson) được pha từ hỗn hợp 3 axit CH3COOH 0,04M, H3PO4 0,04M, H3BO3 0,04M và NaOH 0,2M. - Đệm axetat (pH= 4,5) được pha từ CH3COOH 0,2M, CH3COONa 0,2M. - Dung dịch NaOH 0,2M cũng được pha bằng nước cất từ NaOH dạng viên của Merck KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM PHẦN I: KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU RIÊNG VỚI TỪNG NGUYÊN TỐ II.2.1. Khảo sát các điều kiện tồi ưu xác định Pb II.2.1.1. Bản chất sự xuất hiện píc hòa tan của Pb2+ Điện cực sau khi hoạt hóa trong môi trường axit thì trên bề mặt điện cực sẽ có một lớp màng Hg kim loại, phẳng mịn, phân bố đều. Khi điện phân làm giàu Pb2+ giả sử tại thế Eđp = -1,2V, thì xảy ra quá trình khử sau: Pb2+ + 2e → Pb (Hg) Pb sinh ra trong quá trình khử sẽ tạo hỗn hống với lớp Hg trên bề mặt điện cực và được làm giàu dần dần trong quá trình điện phân. Khi ta tiến hành ghi dòng hòa tan bằng cách phân cực ngược lại thì xảy ra quá trình oxi hóa sau: Pb(Hg) – 2e → Pb2+ + Hg Pb2+ sinh ra sẽ lại dịch chuyển vào trong dung dịch. Và ta ghi dòng ion Pb2+ này sẽ thu được peak hòa tan của Pb2+. II.2.1.2.Sự xuất hiện píc hòa tan của Pb2+ Để khảo sát sự xuất hiện píc của Pb2+ trong nền đệm vạn năng 0,01M, pH = 4 ta tiến hành hai thí nghiệm, thí nghiệm thứ nhất là không có Pb2+ và thí nghiệm thứ hai là Pb2+ với nồng độ 10ppb, đều trong cùng điều kiện là: Eđp = -1,2V , tđp = 90s. Ghi dòng hòa tan bằng kỹ thuật von-ampe sóng vuông, quét thế ở khoảng -1,0 V đến 0 V với tốc độ quét 200 mV/s. - 0,45V Hình 1.1:Nền đện vạn năng tại pH = 4 Hình 1.2 : Píc hòa tan của Pb2+ trong nền đệm vạn năng tại pH = 4 Qua kết quả hai thí nghiệm trên chúng tôi thấy khi không có Pb2+ thì đường hòa tan vẫn có píc nhỏ, có thể là dung dịch không sạch hoàn toàn. Với thí nghiệm có Pb2+ thì đỉnh píc có thế tại -0,45V, cường độ píc này tăng lên khi nồng độ của Pb2+ tăng lên. Vậy có thể kết luận tại pH = 4 thì píc hòa tan của Pb2+ tại thế E = - 0,45V. II.2.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến cường độ dòng hòa tan của Pb2+ Để chọn pH thích hợp cho quá trình phân tích, chúng tôi tiến hành thí nghiệm ở các pH khác nhau( từ 4 đến 10) của đệm vạng năng nồng độ 0,01M với mỗi dung dịch đều chứa Pb2+ 10ppb. Thông số máy. Eđp = -1,2V, tđp = 90s. Ghi dòng hòa tan bằng kỹ thuật von-ampe sóng vuông, quét thế ở khoảng -1 V đến 0V với tốc độ 200 mV/s. Ta thu được bảng số liệu sau: pH 3 4 4,5 5 6 7 8 9 10 I(μA) 1,12 1,14 1,24 1,16 0,77 0,75 0,74 0,64 0,58 E (V) -0,43 -0,44 -0,46 -0,46 -0,512 -0,53 -0,55 -0,56 -0,59 Bảng 1.1: Ảnh hưởng của pH đến cường độ dòng và thế đỉnh píc hòa tan của Pb2+ 9 1 Hình 1.3: Píc hòa tan của Pb2+ tại các pH khác nhau (píc dịch chuyển từ 1 đến 9 khi pH tăng từ 3 đến 10) Biểu đồ 1.1: Ảnh hưởng của pH đến cường độ dòng của Pb2+ Từ việc đo chiều cao và thế đỉnh píc hòa tan của Pb2+ tại các pH khác nhau chúng tôi thấy. Khi tăng pH thì thế đỉnh píc hòa tan lệch dần về phía âm và kể từ pH = 4,5 trở đi chiều cao píc giảm dần. Tại pH = 4,5 thì cho píc hòa tan có cường độ dòng cao nhất nhưng peak không cân đối so với pH = 4. Vì vậy chúng tôi chọn pH = 4 là pH tồi ưu để xác định Pb2+. II. 2.2.Khảo sát điều kiện tối ưu xác đinh Cd II.2. 2.1. Bản chất sự xuất hiện píc hòa tan của Cd2+ Bản chất sự xuất hiện píc hòa tan của Cd2+ cũng giống như Pb2+ . Điện cực sau khi hoạt hóa trong môi trường axít thì trên bề mặt điện cực sẽ có một lớp màng Hg kim loại, phẳng mịn, phân bố đều. Khi điện phân làm giàu Cd2+ giả sử tại thế Eđp = -1,2V, thì xảy ra quá trình khử sau: Cd2+ + 2e → Cd (Hg) Cd sinh ra trong quá trình khử sẽ tạo hỗn hống với lớp Hg trên bề mặt điện cực và được làm giàu dần dần trong quá trình điện phân. Khi ta tiến hành ghi dòng hòa tan bằng cách phân cực ngược lại thì xảy ra quá trình oxi hóa sau: Cd(Hg) – 2e → Cd2+ + Hg Cd2+ sinh ra sẽ lại dịch chuyển vào trong dung dịch. Và ta ghi dòng ion Cd2+ này sẽ thu được píc hòa tan của Cd2+. II. 2.2.2. Khảo sát sự xuất hiện píc hòa tan của Cd2+ Chúng tôi cũng hành hai thí nghiệm không có Cd2+ và có Cd2+ (10ppb) trong dung dịch nền đệm vạn năng nồng độ 0,01M, pH = 4, đều trong cùng điều kiện là: Eđp = -1,2V , tđp = 90s. Ghi dòng hòa tan bằng kỹ thuật von-ampe sóng vuông, quét thế ở khoảng -1,0V đến 0V với tốc độ quét 200 mV/s. - 0,62V Hình 2.1: Nền đệm vạn năng tại pH = 4 Hình 2.2 : Píc hòa tan của Cd2+ trong nền đệm vạn năng tại pH = 4 Qua kết quả hai thí nghiệm trên chúng tôi thấy khi không có Cd2+ thì đường hòa tan vẫn có píc nhỏ của Pb2+, có thể là dung dịch không sạch hoàn toàn. Với thí nghiệm có Cd2+ thì đỉnh píc có thế tại -0,62V và píc của Pb2+ bị mất đi có thể do píc của Cd2+ kéo, cường độ píc này tăng lên khi nồng độ của Cd2+ tăng lên. Vậy có thể kết luận tại pH 4 thì píc hòa tan của Cd2+ tại thế E = - 0,62V. II.2. 2.3.Khảo sát ảnh hưởng của pH đến peak hòa tan của Cd2+ Để khảo sát ảnh hưởng của pH đến píc hòa tan của Cd2+ ta tiến hành phân tích các thí nghiệm tại pH khác nhau với nền đệm năng nồng độ 0,01M (từ 4 đến 10). Nồng độ Cd2+ 10pbb trong các thí nghiệm. Thông số máy. Eđp = -1,2V, tđp = 90s. Ghi dòng hòa tan bằng kỹ thuật von-ampe sóng vuông, quét thế ở khoảng -1 V đến 0V với tốc độ 200 mV/s. Ta thu được bảng số liệu sau: pH 4 4,5 5 5,5 6 7 8 9 10 I(μA) 1,3 1,4 1,6 1,51 1,48 1,3 1,02 0,9 0,45 E (V) -0,611 -0,615 -0,623 -0,639 -0,651 -0,683 -0,722 -0,742 -0,742 Bảng 2.1: Ảnh hưởng của pH đến cường độ dòng và thế đỉnh peak hòa tan của Cd2+ 9 1 Hình 2.3 : Píc hòa tan của Cd2+ tại các pH khác nhau (píc dịch chuyển từ 1 đến 9 khi pH tăng từ 4 đến 10) Biểu đồ 2.1: Ảnh hưởng của pH đến cường độ dòng của Cd2+ Từ kết quả trên chúng tôi thấy khi mà pH tănng lên thế đỉnh píc hòa tan cũng lệch dần về phía âm và cường độ dòng cũng giảm dần từ pH = 5. Tại pH = 5,5 thì píc hòa tan của Cd2+ có cường độ cao và cân đối nhất vì vậy chúng tôi chọn pH tối ưu để xác đinh Cd2+ là pH = 5. II.2. 3.Khảo sát điều kiện tối ưu xác định Zn II.2. 3.1. Bản chất của sự xuất hiện peak hòa tan của Zn2+ Điện cực sau khi hoạt hóa trong môi trường axit thì trên bề mặt điện cực sẽ có một lớp màng Hg kim loại, phẳng mịn, phân bố đều. Khi điện phân làm giàu Zn2+ giả sử tại thế Eđp = -1,2V, thì xảy ra quá trình khử sau: Zn2+ + 2e → Zn (Hg) Zn sinh ra trong quá trình khử sẽ tạo hỗn hống với lớp Hg trên bề mặt điện cực và được làm giàu dần dần trong quá trình điện phân. Khi ta tiến hành ghi dòng hòa tan bằng cách phân cực ngược lại thì xảy ra quá trình oxi hóa sau: Zn(Hg) – 2e → Zn2+ + Hg Zn2+ sinh ra sẽ lại dịch chuyển vào trong dung dịch. Và ta ghi dòng ion Zn2+ này sẽ thu được píc hòa tan của Zn2+. II.2. 3.2. Khảo sát sự xuất hiện píc của Zn2+ Chúng tôi tiến hành đo hai dung dịch. Một dung dịch chỉ có đệm vạn năng pH= 5 nồng độ 0,02M và dung dịch thứ hai có đệm vạn năng pH=5 nồng độ 0,02M và Zn2+ nồng độ 20ppb. Điều kiện đo của hai dung dịch như nhau. Thông số máy. Eđp = -1,2V, tđp = 90s. Ghi dòng hòa tan bằng kỹ thuật von-ampe sóng vuông, quét thế ở khoảng -1,4V đến 0,5V với tốc độ quét 200 mV/s. Từ kết quả khảo sát ở Hình 3.2 chúng tôi thấy có một píc xuất hiện tại thế E = -1,08V. Chiều cao Píc này tăng lên khi chúng tôi tăng nồng độ Zn2+. Vậy chúng tôi kết luận đó là píc hòa tan của Zn2+ tại thế E = -1,08V. - 1,08V Hình 3.1 : Nền đệm vạn năng tại pH = 5 Hình 3.2 : Píc hòa tan của Zn2+ trong tại đệm nền vạn năng pH =5 II.2. 3.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến píc hòa tan của Zn2+ Ảnh hưởng pH đến cường độ píc của Zn2+ được chúng tôi tiến hành các thí nghiệm ở các pH khác nhau( từ 3,5 đến 12) với nền là đệm vạn năng 0,01M. Nồng độ Zn2+ trong mỗi dung dịch phân tích là 20ppb. Và điều kiện đo các dung dịch như nhau. Thông số máy. Eđp = -1,2V, tđp = 90s. Ghi dòng hòa tan bằng kỹ thuật von-ampe sóng vuông, quét thế ở khoảng -1,4V đến 0,5V với tốc độ quét 200 mV/s. pH 3,5 4 5 6 7 8 9 10 12 I(μA) 0,52 1,02 1,8 2,74 1,87 1,4 1,17 0,945 0,34 E (V) -1,04 -1,05 -1,07 -1,07 -1,09 -1,1 -1,12 -1,15 -1,21 Bảng 3.1: Ảnh hưởng của pH đến cường độ dòng và thế đỉnh píc hòa tan của Zn2+ 1 9 Hình 3.3 : Píc hòa tan của Zn2+ tại các pH khác nhau (píc dịch chuyển từ 1 đến 9 khi pH tăng từ 3,5 đến 12) Biểu đồ 3.1: Ảnh hưởng của pH đến cường độ dòng của Zn2+ Từ kết quả ở Bảng 3.1 và Hình 3.3 chúng tôi thấy tại pH = 6 cho píc hòa tan của Zn2+ có chiều cao lớn nhất và píc này tương đối cân nên chúng tôi chọn pH tối ưu để xác định Zn2+ là tại pH = 6. II.2. 4. Khảo sát điều kiện tối ưu xác định Cu II.2. 4.1.Bản chất việc xuất hiện peak của Cu2+ Điện cực sau khi hoạt hóa trong môi trường axit thì trên bề mặt điện cực sẽ có một lớp màng Hg kim loại, phẳng mịn, phân bố đều. Khi điện phân làm giàu Cu2+ giả sử tại thế Eđp = -1,2V, thì xảy ra quá trình khử sau: Cu2+ + 2e → Cu (Hg) Cu sinh ra trong quá trình khử sẽ tạo hỗn hống với lớp Hg trên bề mặt điện cực và được làm giàu dần dần trong quá trình điện phân. Khi ta tiến hành ghi dòng hòa tan bằng cách phân cực ngược lại thì xảy ra quá trình oxi hóa sau: Cu(Hg) – 2e → Cu2+ + Hg Cu2+ sinh ra sẽ lại dịch chuyển vào trong dung dịch. Và ta ghi dòng ion Cu2+ này sẽ thu được peak hòa tan của Cu2+. II.2. 4.2.Khảo sát sự xuất hiện peak hòa tan của Cu2+ Tiến hành đo hai dung dịch trong cùng điều kiện đo: Thông số máy. Eđp = -1,0V, tđp = 90s. Ghi dòng hòa tan bằng kỹ thuật von-ampe sóng vuông, quét thế ở khoảng -0,4V đến 0,3V với tốc độ 200 mV/s. Dung dịch thứ nhất chỉ có đệm vạn năng nồng độ 0,01M tại pH = 4 và dung dịch thứ hai thì có đện vạn năng pH = 4 với Cu2+ 10ppb. - 0,035V Hình 4.1 : Nền vạn năng tại pH = 4 Hinh 4.2: Peak hòa tan của Cu2+ trong nền đệm vạn năng tại pH = 4 Từ hình 4.1 và hình 4.2 trên chúng tôi thấy có píc xuất hiện tại thế E = - 0,035V. Cường độ píc này tăng lên khi chúng tôi thêm Cu2+ vào. Vậy chúng tôi khẳng định píc hòa tan của Cu2+ tại thế E = - 0,035V. II.2. 4.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến peak hòa tan của Cu2+ Chúng tôi tiến hành đo các dung dịch có cùng nồng độ Cu2+ là 10ppb trong dung dich nền vạn năng nồng độ 0,01M tại các pH khác nhau (từ 3 đến 8). Với các điều kiên đo như nhau. Thông số máy. Eđp = -1,0V, tđp = 90s. Ghi dòng hòa tan bằng kỹ thuật von-ampe sóng vuông, quét thế ở khoảng - 0,4V đến 0,3V với tốc độ quét 200 mV/s. pH 3 4 4,5 5 6 7 8 I(μA) 0,56 0,65 0,67 0,52 0,47 0,38 0,24 E (V) -0,04 -0,035 -0,032 -0,030 -0,022 -0,003 0 Bảng 4.1: Ảnh hưởng của pH đến cường độ dòng và thế đỉnh píc hòa tan củaCu2+ Từ biểu đồ 4.1 và kết quả bảng 4.1. Chúng tôi thấy tại pH =4,5 píc hòa tan của Cu2+ có cường độ cao và cân đối nhất nên chọn pH = 4,5 là pH tối ưu để xác định Cu2+. - 0,035V Biểu đồ 4.1 :Ảnh hưởng của pH đến cường độ dòng của Cu2+ Hnh 4.3: Píc hòa tan của Cu2+ tại nền vạn năng pH = 4,5 PHẦN II :KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU XÁC ĐINH ĐỒNG THỜI 4 KIM LOẠI Pb2+, Cd2+, Zn2+ VÀ Cu2+. II.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của thành phần nền. II.3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến píc hòa tan của Pb2+, Cd2+, Zn2+ và Cu2+. pH là yếu tố ảnh hưởng đến độ dẫn điện của dung dịch nền vì vậy sẽ ảnh hưởng đến thế đỉnh píc và cường độ píc của các nguyên tố. Để chọn được pH thích hợp cho quá trình phân tích chúng tôi tiến hành thí nghiệm ở các pH khác nhau( từ 3 đến 8) với các điều kiện: dung dịch [Cd2+ ]= [Pb2+]= [Cu2+ ]= [Zn2+]=10ppb. Trong đệm vạn năng nồng 0,02M. Thông số máy. Eđp = -1,3V, tđp = 90s. Ghi dòng hòa tan bằng kỹ thuật von-ampe sóng vuông, quét thế ở khoảng -1,2 V đến 0,15V với tốc độ 250 mV/s. Pb Cu Pb Zn Cd Zn Cd Cu Hình 3.1.1: Píc hòa tan của Zn2+ ,Cd2+, Pb2+, Cu2+ tại nền đệm vạn năng pH =4,5 Hình 3.1.2: Píc hòa tan của Zn2+ ,Cd2+, Pb2+, Cu2+ tại nền đệm vạn năng pH =6 Từ kết quả khảo sát pH được biểu diễn bởi các hình trên (Hình 3.1.1 – Hình 3.1.2) chúng tôi thấy tại pH = 4,5 cho píc hòa tan của 4 kim loại cân đối và có cường độ 4kim loại cao nhất. Tại pH = 6 thì píc của Pb2+ nhỏ, vì Pb2+ thường có cường độ cao và cân đối trong môi trường axit và có thế là do ảnh hưởng của các kim loại. Vậy chúng tôi chọn pH tối ưu để xác định đồng thời 4 kim loại Zn2+ ,Cd2+, Pb2+, Cu2+ trong cùng một dung dịch là pH =4,5 pH Cường độ dòng các nguyên tố I(μA) Zn2+ Cd2+ Pb2+ Cu2+ 2 0,458 0,118 0,993 0,215 3 0,706 0,702 0,616 0,489 4 0,751 0,725 0,42 0,488 4,5 0,78 0,74 0,55 0,494 5 0,87 0,80 0,51 0,42 6 0,57 0,56 0,29 0,43 7 0,402 0,58 0,31 0,512 8 0,412 0,57 0,32 0,68 Bảng 3.1.1: Ảnh hưởng pH đến cường độ dòng của Zn2+,Cd2+,Pb2+. Cu2+. Cd Cu Zn Pb Biểu đồ 3.1.1: Biểu diễn ảnh hưởng của pH đến cường độ dòng Zn2+,Cd2+,Pb2+. Cu2+. II.3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của nền điện ly đến cường độ dòng hòa tan của Pb2+, Cd2+, Zn2+ và Cu2+. Từ khảo sát trên ta thấy pH = 4,5 là tối ưu cho việc xác định đồng thời 4kim loại. Tại pH này có một số dung dịch nền và đệm thỏa mãn vì vậy chúng tôi tiến hành khảo sát các đệm axetat nồng độ 0,02M, pH = 4,5 và nền HCl nồng độ 0,02M, pH =4,5. Dung dịch đo: [Pb2+ ]= [Cu2+ ]= [Cd2+ ]= [Zn2+] = 10ppb, với điều kiện đo như nhau: Thông số máy. Eđp = -1,3V, tđp = 90s. Ghi dòng hòa tan bằng kỹ thuật von-ampe sóng vuông, quét thế ở khoảng -1,2V đến 0,15V với tốc độ quét 250 mV/s. pH = 4,5 Vạn năng Axetat HCl Cường độ dòng I(μA) Zn2+ 0,78 0,98 0,65 Cd2+ 0,74 0,57 0,47 Pb2+ 0,55 0,45 0,32 Cu2+ 0,49 0,484 0,466 Bảng 3.1.2: Ảnh hưởng của các nền khác nhau đến cường độ dòng Zn2+,Cd2+,Pb2+. Cu2+. Từ kết quả ở Hình 3.1.3 đến hình 3.1.5 chúng tôi thấy với nền axetat pH = 4,5 thì cho píc hòa tan của mỗi kim loại trong 4kim loại cân đối và cường độ lớn. Vời nền HCl thì píc của Pb2+ cường độ nhỏ hơn 2 nền kia, nguyên nhân có thể là do píc Cu2+ kéo về phía nó ( vì píc của Cu2+ rất lớn và lệch về phía âm hơn). Với nền vạn năng thì píc của Cu2+ chân píc không đẹp như chân peak trong nền axetat, mặc dù cường độ dòng của 4 ion tương đối cao. Tổng hợp 4kim loại trong 3 nền trên tại Hình 3.1.6 chúng tôi thấy píc hòa tan 4kim loại trong nền đệm axetat pH 4,5 trong tương xứng nhất. Vì vậy chúng tôi chọn nền tối ưu để xác đinh đồng thời 4kim loại là nền axetat pH 4,5. Cu Zn Pb Cd Pb Cd Cu Zn Hình 3.1.3: Píc hòa tan của Zn2+, Cd2+,Pb2+,Cu2+tại nền axetat pH=4,5 Hình 3.1.4: : Píc hòa tan của Zn2+, Cd2+,Pb2+,Cu2+tại nền HCl pH = 4,5 1. HCl 3. Vạn nằng 2. Axetat Pb Cu Cd Zn Hình 3.1.5: Píc hòa tan của Zn2+,Cd2+, Pb2+,Cu2+ tại nền đệm vạn năng pH=4,5 Hình 3.1.6: Píc hòa tan của Zn2+, Cd2+, Pb2+,Cu2+ tại ba nền đệm vạn năng, nền axetat và nền HCl ở pH = 4,5 II.3.1.3. Khảo sát nồng độ đệm đến cường độ dòng Zn2+,Cd2+,Pb2+. Cu2+. Nồng độ đệm ảnh hưởng đến cường độ dòng hòa tan tức là ảnh hưởng đến sự khuêch tán ion vào bền mặt điện cực vì vậy ta tiến hành khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đệm bằng việc tiến hành khảo sát trong đệm axetat pH =4,5 tại các nồng độ khác nhau. Dung dịch đo: [Pb2+ ]= [Cu2+ ]= [Cd2+ ]= 10ppb, [Zn2+] = 20ppb,, với điều kiện đo như nhau: Thông số máy. Eđp = -1,3V, tđp = 90s. Ghi dòng hòa tan bằng kỹ thuật von-ampe sóng vuông, quét thế ở khoảng -1,2V đến 0,15V với tốc độ quét 250 mV/s. Hình 3.1.7: Píc hòa tan của Zn2+,Cd2+, Pb2+, Cu2+tại nền axetat (pH=4,5) nồng độ = 0,04M Hình 3.1.8: Píc hòa tan của Zn2+, Cd2+, Pb2+,Cu2+tại nền axetat (pH=4,5) nồng độ = 0,06M Từ Hình 3.1.7 và Hình 3.1.8 biểu diễn píc hòa tan của 4 kim loại trong các nồng độ 0,04M và 0,06M. Dựa vào kết quả bảng 3.1.3 chúng tôi thấy khi nồng độ nền từ 0,005M đến 0,04M thì chiều cao píc của 4kim loại tăng dần khi nông độ tăng. Nhưng khi nồng độ đệm tăng lên 0,06M và 0,08M thì cường độ các píc có xu hướng giảm dần khi nồng độ tăng. Chúng tôi thấy tại nồng độ 0,04M thì píc của 4kim loại cân đối và đẹp nhất vì vậy ta chọn nồng độ đệm tối ưu là 0,04M. C đệm axetat (M) 0,005 0,01 0,02 0,04 0,06 0,08 Cường độ dòng I(μA) Zn2+ 0,708 1,48 2,16 4,34 4,21 2,99 Cd2+ 0,596 1,1 1,64 2,41 1,94 1,3 Pb2+ 0,502 0,856 0,927 2,06 1,85 1,13 Cu2+ 0,264 0,546 0,572 1,95 1,77 1,80 Bảng 3.1.3: Ảnh hưởng của nồng độ đệm đến cường độ dòng Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+. Cd Cu Zn Pb Biểu đồ 3.1.2: Biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ đệm tới cường độ dòng Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+. II.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của thông số máy II.3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của thế điện phân (Eđp ) đến píc của Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+. Thế điện phân là yếu tố ảnh hưởng đến việc xuất hiện píc và cường độ píc của các nguyên tố. Để khảo sát ảnh hưởng này chúng tôi tiến hành khảo sát dung dịch [Pb2+ ]= [Cu2+ ]= [Cd2+ ]=10ppb, [Zn2+] = 10ppb. Trong nền đệm axetat nồng độ 0,04M, pH = 4,5. Thay đổi thế điện phân từ -1,0V đến -1,5V, còn các điều kiện khác đo như nhau tđp = 90s. Ghi dòng hòa tan bằng kỹ thuật von-ampe sóng vuông, quét thế ở khoảng -1,4V đến 0,15V với tốc độ 200 mV/s. Hình 3.2.1: Píc hòa tan của Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ . Tại Eđp = -1,0V Hình 3.2.2: Píc hòa tan của Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ .Taị Eđp = -1,1V Hình 3.2.3: Píc hòa tan của Zn2+, Cd2+, Pb2+,Cu2+. Tại Eđp = -1,2V Hình 3.2.4: Píc hòa tan của Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+. Tại Eđp = -1,3V Hình 3.2.5: Píc hòa tan của Zn2+, Cd2+, Pb2+,Cu2+ . Tại Eđp = -1,4V Hình 3.2.6: Píc hòa tan của Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ .Tại Eđp -1,5V Thế điên phân(V) -1,0 -1,1 -1,2 -1,3 -1,4 -1,5 Cường độ dòng I(μA) Zn2+ 0,47 0,598 1,78 2,82 2,64 2,66 Cd2+ 1,51 1,59 1,40 1,41 1,12 1,16 Pb2+ 0,976 0,917 0,932 0,855 0,725 0,782 Cu2+ 0,727 0,871 0,823 0,876 0,842 0,824 Bảng 3.2.1 : Ảnh hưởng của thế điện phân đến cường độ dòng của Zn2+,Cd2+,Pb2+. Cu2+. Zn Pb Cu Cd Biểu đồ 3.2.1: Biểu diễn ảnh hưởng của thế điện phân đến cường độ dòng của Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ Chúng tôi thấy khi tăng thế điện phân thì píc hòa tan của Zn2+ tăng lên đáng kể. Tại thế điện phân -1V và -1,1V thì chiều cao píc của Cd2+, Pb2+, Cu2+ cường độ cao nhất, nhưng cường độ píc của Zn2+ lại rất thấp vì vậy ta không chọn đây là thế điện phân tối ưu. Trong khoảng thế -1,2V đến -1,4V cường độ dòng của các kim loại có thay đổi, đặc biệt là Zn2+. Chúng tôi thấy tại thế điện phân -1,3V cường độ píc hòa tan của cả 4 kim loại đều cao và píc tại thế này đều cân đối, vì vậy chúng tôi chọn thế điện phân tối ưu Eđp = -1,3V. II. 3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian điện phâ