LỜI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Việt Nam nước có đất đai màu mỡ phì nhiêu, đặc biệt đất bùn chiếm lượng lớn phân bố khắp vùng nước Ở miền Trung nói chung Đà Nẵng nói riêng, có nhiều mỏ than bùn thăm dò, tìm kiếm nghiên cứu để đưa vào sử dụng Than bùn giàu nitơ, nghèo lân nghèo kali, thường chua Than bùn có nhiều ứng dụng làm chất đốt, làm chất kích thích sinh trưởng, làm chất hấp phụ… Hiện than bùn sử dụng rộng rãi nông nghiệp chất độn để ủ với loại phân khác ( phân lân, phân xanh, phân hữu cơ) Phân bón bổ sung cho đất dùng để thúc đẩy cối phát triển; loại chất dinh dưỡng có phân bón nitơ, phốt kali (các chất dinh dưỡng) chất dinh dưỡng khác (vi chất dinh dưỡng Bo, Cl, Mn, Fe, Zn, Cu, Mo Se) thêm vào với số lượng nhỏ Trong than bùn có chứa nhiều nguyên tố : N, P, K, Na, S, Al, Fe Khi có sắt với hàm lượng lớn hỗn hợp với supephotphat Đồng thời than bùn chứa nhiều sắt bón phân vào đất gây ô nhiễm môi trường Nitơ nguyên tố quan trọng, cần thiết cho tồn phát triển thực vật nói chung, trồng nói riêng Cây trồng cần nitơ suốt đời Cung cấp đủ nitơ hiệu suất quang hợp tăng lên, tạo điều kiện cho trình tích lũy chất dinh dưỡng Nhưng thừa nitơ, thời kỳ sinh trưởng kéo dài, gluxit tiêu hao lớn gluxit tích lũy, làm giảm hiệu sản xuất Nguồn nitơ mà hấp thụ chủ yếu từ phân bón dạng NH4+ Phân bón chứa nhiều nitơ bón cho cây, hấp thụ không hết bị rửa trôi vào nguồn nước ảnh hưởng đến chất lượng môi trường đất, nước môi trường xung quanh Vì cần xác định hàm lượng amoni sắt than bùn để sử dụng hợp lý Với hy vọng đóng góp thêm nhứng thông tin hàm lượng amoni sắt than bùn chọn đề tài: Nghiên cứu xác định hàm lượng amoni sắt than bùn để làm phân bón phương pháp trắc quang phân tử UV - VIS Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Kết thu đề tài nhằm góp phần xây dựng phương pháp phân tích thích hợp để xác định hàm lượng sắt amoni than bùn phù hợp điều kiện phòng thí nghiệm Trên sở áp dụng vào phân tích số mẫu than bùn thực tế để đánh giá hàm lượng sắt amoni than bùn địa bàn quận Liên Chiểu Thông qua kết phân tích đánh giá hàm lượng sắt amoni có th ể đánh giá khả tích tụ sắt amoni số mẫu than bùn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Sắt dư lượng than bùn 1.1.1 Giới thiệu sắt Sắt kim loại phổ biến (34,6% theo khối lượng) tạo trái đất, nguyên tố phổ biến thứ 10 vũ trụ Ký hiệu: Fe Số thứ tự: 26 Nguyên tử khối: 55,847 Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p63d64s2 Sắt ô thứ 26, thuộc chu kỳ 4và phân nhóm phụ VIIIB Tính chất vật lý sắt Sắt kim loại có màu trắng xám, có ánh kim, dễ rèn, dễ dát mỏng gia công học Tính chất hóa học sắt Sắt kim loại có hoạt tính hóa học trung bình Tác dụng với phi kim, axit dung dịch muối 1.1.2 Nguồn gốc xuất sắt than bùn Sự phát triển công nghiệp thải nhiều loại bụi kim loại, có sắt gây ô nhiễm môi trường không khí, nước đất từ sắt tích tụ than bùn Các chất thải nhà máy sản xuất hoạt động thải thứ cặn bã mặt đất, trôi xuống sông hồ, sau lắng xuống bùn Sắt có thiên nhiên dạng hợp chất oxit, sunfua, cacbonat silicat Các hợp chất qua thời gian dài bị ngành khai thác khoáng sản, nguyên liệu khai thác đổ mặt đất, trôi xuống sông hồ, sa lắng xuống bùn Từ nguồn phân bón nhân tạo vô hữu cơ: phân bón vô hữu nguồn làm xuất sắt than bùn Do lượng phân bón chứa sắt đưa vào đất ngày lớn thường xuyên lên ảnh hưởng lớn đến hàm lượng sắt than bùn Thông qua trình rửa trôi sắt đất bị rửa trôi theo nước xuống ao, hồ tích tụ than bùn 1.1.3 Vai trò sắt 1.1.3.1 Trong đời sống sản xuất Sắt thường dùng dạng hợp kim có giá trị kỹ thuật Sự kết hợp giá thành thấp đặc tính tốt chịu lực, độ dẻo, độ cứng làm cho trở thành vật liệu thay được, đặc biệt ứng dụng sản xuất ô tô, thân tàu thủy lớn, khung cho công trình xây dựng Sắt nguyên chất sử dụng cho mục đích đặc biệt, ví dụ sản xuất lõi từ nam châm điện dùng thay đồng đồng thau thuộc loại vật liệu mềm sản xuất vòng đệm, loại vỏ đạn, 1.1.3.2 Đối với trồng Sắt thành phần thiết yếu đóng vai trò quan trọng trình sinh học thực vật như: hoạt hóa enzim trình quang hợp hô hấp; cố định đồng hóa nitơ; tổng hợp ADN; nhân tố nhiều enzim có liên quan đến trình tổng hợp hocmon thực vật Ngoài sắt chất xúc tác để hình thành nên diệp lục hoạt động chất mang oxi Nó không tham gia vào thành phần diệp lục có ảnh hưởng định tới tổng hợp diệp lục Sắt hấp thu lượng mặt trời vào giúp sẫm màu làm tăng bề dày 1.1.3.3 Đối với thể người Chất sắt dưỡng chất quan trọng thể, có mặt tế bào cần thiết việc trì khỏe mạnh hệ miễn dịch, điều chỉnh phát triển tế bào Sắt tham gia vào trình hình thành phát triển hồng cầu Sắt trợ giúp việc vận chuyển oxi đến tế bào, đảm bảo trình nuôi sống chúng thông qua việc tổng hợp nên hemoglobin cấu trúc não Sắt có mặt myoglobin để dự trữ oxi cho tham gia vào sắc tố hô hấp mô bào catalaza, peroxidaza Ngoài ra, sắt thành phần quan trọng enzym hệ miễn dịch, nhân tế bào giúp vận chuyển oxi chất ding dưỡng 1.1.4 Tác hại sắt 1.1.4.1 Đối với trồng Khi đất có nhiều hay thiếu sắt gây ảnh hưởng đến việc hấp thu sắt thực vật Cụ thể thiếu hụt sắt thường xảy đất có đá vôi Thiếu sắt gây tượng màu xanh nhợt nhạt (bạc lá) với phân biệt rõ ràng gân màu xanh khoảng màu vàng Vì sắt không vận chuyển phận nên biểu thiếu trước tiên xuất non gần đỉnh sinh trưởng Thiếu sắt nặng chuyển toàn thành màu vàng tới trắng lợt phần thịt gân xanh Sự thiếu sắt xảy thiếu cân với kim loại khác molipden, đồng hay mangan Một số yếu tố khác gây thiếu sắt thừa lân đất; pH cao kết hợp thừa canxi, đất lạnh hàm lượng cacbonat cao; thiếu sắt di truyền cây; thiếu hàm lượng chất hữu đất thấp 1.1.4.2 Đối với người Mặc dù sắt đóng vai trò quan trọng sức khỏe người việc hấp thu nhiều sắt gây ngộ độc sắt (II) dư thừa phản ứng với peroxit thể để sản xuất gốc tự Khi hàm lượng sắt bình thường thể có chế chống oxi hóa để kiểm soát trình Khi dư thừa sắt lượng dư thừa kiểm soát gốc tự sinh Các triệu chứng thường gặp ngộ độc sắt: đau bụng, buồn nôn, nôn, tiêu chảy kèm theo tiểu máu, nước chí dẫn đến tử vong Nếu sắt nhiều thể (chưa đến mức gây chết người) loạt hội chứng rối loạn tải sắt phát sinh hemochromatosis Thiếu sắt thường tăng dần theo thời gian có liên quan đến chế độ ăn máu nhiều Trong số trường hợp nghiêm trọng, thiếu sắt gây thiếu máu với biểu lâm sàng sau: chán ăn, ngủ, hoạt động, hay quên, minh mẫn, chóng mặt, ù tai; giảm trương lực cơ, bắp nhão, bụng chướng, tim đập nhanh, suy tim; da xanh, niêm mạc nhợt, gan, lách to; tóc dễ rụng bạc màu, móng tay mềm, cong, dễ gãy; đau nhức xương 1.2 Amoni dư lượng than bùn 1.2.1 Giới thiệu amoni Cấu tạo: Ion amoni NH4+ có cấu tạo hình tứ diện với bốn nguyên tử hidro đỉnh nguyên tử Nitơ trung tâm Mô tả cấu tạo hình tứ diện ion NH 4+: Hình 1.1: Cấu tạo tứ diện ion amoni Tính chất vật lý: Ion NH4+ không màu nên muối amoni không màu Dễ tan nước Hình 1.2: Sự tồn ion amoni nước Tính chất hóa học: - Muối amoni bị thủy phân dung dịch cho môi trường axit yếu NH4+ + H2O ↔ NH3 + H3O+ (K = 5,5.10-10) - Các muối amon bền với nhiệt, tùy thuộc vào chất axit tạo muối mà phản ứng nhiệt phân muối amon khác nhau: + Nếu muối axit tính oxi hóa HNO 2, HNO3 đun nóng axit giải phóng oxi hóa NH3 thành N2 hay oxit nitơ NH4NO2 → N2 + 2H2O NH4NO3 → N2O +2H2O + Nếu muối axit dễ bay đun nóng phân hủy theo trình ngược với phản ứng kết hợp NH4Cl → NH3 + HCl (NH4)2CO3 → NH3 +NH4HCO3 Ở nhiệt độ thường : NH4HCO3 → NH3 + CO2 + H2O + Nếu muối axit khó bay nhiều nấc đun nóng biến thành muối axit giải phóng amoniac: (NH4)2SO4 → NH4HSO4 + NH3 ↑ NH4HSO4 → H2SO4 + NH3↑ H2SO4 → SO3 ↑ + H2O 3SO3 + 2NH3 → 3SO2 +N2 + 3H2O - Muối amoni thực tế dùng nhiều để làm phân đạm, quan trọng hết muối NH4Cl, NH4NO3, (NH4)2SO4 1.2.2 Nguồn gốc xuất sắt amoni than bùn Nitơ than bùn nguồn gốc từ khoáng mà chủ yếu nguồn gốc hữu nguồn cố định từ không khí cung cấp Đạm phần lớn nằm thành phần hợp chất hữu than bùn, hàm lượng dự trữ đạm than bùn phụ thuộc trước hết vào lượng mùn than bùn Nitơ cố định sinh học từ khí vi khuẩn, nấm, tảo, mà chủ yếu vi khuẩn Chúng có khả cố định nitơ từ dạng nguyên tố thành nitơ dạng hợp chất phức tạp khác NH4+ Từ nguồn phân bón nhân tạo vô hữu cơ: Nguồn nitơ từ phân bón vô hữu nguồn làm xuất nitơ than bùn Do lượng phân bón chứa nitơ đưa vào đất ngày lớn thường xuyên lên ảnh hưởng lớn đến hàm lượng nitơ than bùn Thông qua trình rửa trôi nitơ đất bị rửa trôi theo nước xuống ao, hồ tích tụ than bùn Nguồn nitơ từ nước mưa khí quyển: Nitơ khí vào than bùn theo nước mưa, tượng quang hóa phân tử nitơ bị tách thành ion, sau liên kết với ion hidro tạo thành liên kết amoniac liên kết với oxi tạo thành axit nitrit Do nitơ nước mưa khí có hai dạng: amoni nitrat Cả hai dạng dễ tiêu thực vật Hàm lượng nitơ nhận từ nguồn khác nhau, phụ thuộc vào mùa năm vùng địa lý khác Nitơ hình thành từ trận mưa giông có sấm sét : N2 + H2 → NH3 N2 + O2 → NO → NO2 Sau nhờ hoạt động vi khuẩn có than bùn tác dụng yếu tố hóa học, điều kiện cần thiết, NH chuyển hóa thành dạng khác nitơ Các chất thải nhà máy sản xuất hoạt động thải thứ cặn bã mặt đất, trôi xuống sông hồ, sau lắng xuống bùn Các chất thải nông nghiệp, chăn nuôi gia súc, bã thừa, phân động vật, nước thải rửa chuồng trại, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ Động vật, vi sinh vật sinh sống, phát triển thải 1.2.3 Vai trò amoni Đạm thành phần dinh dưỡng quan trọng thực vật, thành phần cấu tạo nên protit, chất diệp lục, men chất hữu khác cấu tạo nên tế bào thực vật Đạm điều tiết hoạt động sống cây, tham gia chất kích thích sinh trưởng, vitamin Đạm có hoạt tính sinh học cao, người ta thấy đạm có enzim, xúc tiến trình biến đổi sinh hóa thể sống Vì nitơ có tính định tới sinh trưởng phát triển thực vật, nguyên tố định suất trồng Thiếu đạm bị vàng rụng sớm Thiếu đạm sinh trưởng phát triển kém, còi cọc, chồi bị thui chột Cây thiếu đạm buộc phải hoàn thành chu kỳ sống nhanh, thời gian tích lũy ngắn, giảm suất 1.2.4 Tác hại amoni Thừa đạm phải hút nhiều nước để giảm nồng độ amoni NH4+ nên tỉ lệ nước cao Than vươn dài, mền mại, che bóng lẫn nhau, ảnh hưởng đến quang hợp, dễ bị ộp đổ Đạm hữu hòa tan (amin, amit) nhiều dễ bị mắc bệnh Thừa đạm tỉ lệ diệp lục cao, có màu xanh tối lại hấp dẫn côn trùng nên thường bị sâu bọ phá hoại mạnh Thừa đạm trình sinh trưởng sinh dưỡng kéo dài, trình hoa kết bị chậm lại, lâu thu hoạch Thừa đạm làm cho chất lượng nông sản kém, giá trị sinh học thấp:dư thừa NO 3-, NH4+, rau Thừa đạm không dùng hết nên gây ô nhiễm đất Amôni thực không độc thể người Nhưng trình khai thác, xử lý lưu trữ nước, chuyển hóa thành nitrit nitrat Nitrit chất độc có hại cho thể Khi người uống phải, chuyển hóa thành nitrosamin, chất có tiềm gây ung thư 1.3 Các phương pháp vô hóa mẫu 1.3.1 Phương pháp vô hóa mẫu khô (vô hóa khô) Nguyên tắc: Mẫu nung chén nung nhiệt độ định tro trắng Sau nung, mẫu hòa tan vào dung môi thích hợp (nước, axit, hỗn hợp axit, hỗn hợp axit chất oxy hóa mạnh, kiềm, hỗn hợp kiềm, hỗn hợp kiềm chất oxy hóa mạnh, dung dịch muối) chuyển chất phân tích vào dạng dung dịch, để sau xác định theo phương pháp chọn Trong trình nung thêm hay không thêm chất phụ gia – chất có tác dụng bảo vệ hay làm cho việc nung xảy nhanh hơn, tốt Ưu nhược điểm phương pháp: - Thao tác cách làm đơn giản - Không phải dùng nhiều axit đặc - Xử lý triệt để, mẫu hữu - Không lâu xử lý ướt bình thường - Có thể số chất dễ bay Cd, Pb, Zn, Sn, Sb… chất phụ gia bảo vệ thêm vào Để khắc phục nhược điểm này, người ta thường cho thêm chất bảo vệ MgO, Mg(NO3)2 hay KNO3 chọn nhiệt độ thích hợp 1.3.2 Phương pháp vô hóa mẫu ướt (vô hóa ướt) Nguyên tắc: Dùng tác nhân axit mạnh đặc (HCl, H 2SO4), axit mạnh đặc có tính oxy hóa mạnh (HNO 3, HClO4), hỗn hợp axit, dung dịch kiềm mạnh (NaOH, KOH đặc), hỗn hợp kiềm mạnh muối kim loại kiềm (NaOH + NaHCO 3), hỗn hợp kiềm mạnh peroxit (KOH + Na 2O2) để phân hủy mẫu phân tích điều kiện đun nóng bình Kendan hay hộp kín, lò vi sóng Ưu nhược điểm phương pháp: - Không làm chất phân tích - Tốn nhiều axit đặc kiềm tinh khiết cao - Dễ làm nhiễm bẩn mẫu - Thời gian phân hủy mẫu dài - Phải đuổi axit kiềm dư lâu 1.3.3 Phương pháp vô hóa mẫu khô – ướt kết hợp Nguyên tắc: Trước tiên, mẫu phân hủy chén hay cốc nung mẫu lượng nhỏ axit, chất phụ gia để phá vỡ sơ cấu trúc ban đầu hợp chất mẫu, tạo điều kiện giữ số nguyên tố bay nung Sau đem nung nhiệt độ thích hợp tro trắng Ưu, nhược điểm phương pháp: - Hạn chế số chất phân tích - Sự tro hóa triệt để, sau hòa tan tro có dung dịch mẫu - Không phải dùng nhiều axit tinh khiết cao - Thời gian xử lý nhanh vô hóa ướt - Không phải đuổi axit dư lâu nên hạn chế nhiễm bẩn môi trường - Phù hợp cho nhiều loại mẫu khác để xác định kim loại - Không cần trang bị phức tạp Phương pháp vô hóa mẫu khô – ướt kết hợp phát huy ưu điểm khắc phục nhược điểm phương pháp vô hóa mẫu khô vô hóa mẫu ướt Vì vậy, tiến hành vô hóa mẫu phương pháp khô – ướt kết hợp 1.4 Các phương pháp xác định vi lượng sắt 1.4.1 Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES) Cơ sở lý thuyết: Dựa vào vạch phổ đặc trưng nguyên tố để nhận biết có mặt chúng mẫu phân tích kiểm tra Ở ta chọn mức ý nghĩa P = 0,05 nên t(P,k) = 2,78 ⇒ ε = 2,78 S X Vậy giá trị thực µ = X ± ε Sai số tương đối Δ%: ∆% = X −µ µ Để đánh giá sai số thống kê, tiến hành quy trình phân tích 20 mẫu giả, mẫu đo lần với nồng độ ban đầu Fe 3+ biết xác 0,004 mg/ml 0,006 mg/ml, nồng độ ban đầu NH 4+ biết xác 0,002 mgN/ml 0,004 mgN/ml, nồng độ làm mẫu 2.9 Quy trình phân tích Trên sở tiến hành khảo sát chọn lượng dung môi, nhiệt độ nung, thời gian :nung mẫu thích hợp, điều kiện tối ưu khác tiến hành xây dựng quy trình phân tích sắt amoni than bùn phương pháp trắc quang 2.10 Giới thiệu axit sunfosalixilic CTPT: C7H6O6S KLPT = 254,2 OH COOH SO3 H 2.10.1 Tên gọi khác 3-Carboxy-4-Hydroxybenzene-Sulfonic Acid Salixisulfonic Acid 5-Sulfosalixilic Acid 2.10.2 Ứng dụng phân tích Xác định so màu Fe Xác định gián tiếp Na Axit sunfosalixilic tác dụng với Al, Fe, Ti tạo phức chất tan nên dùng để tách nguyên tố Dùng để định phân Be Làm thị K để xác định nhiều ion theo phương pháp complexon Để kết tủa xác định anbumin theo phương pháp đo quang 2.10.3 Tính chất thuốc thử Axit sunfosalixilic chất bột màu trắng hay hồng, không mùi, tan nhiều dung môi phân cực (như nước, etanol, đimetylfomamit, clorofom) tan dung môi không phân cực (benzen, n-heptan, iso-octan, metylxyclohexan) Trong thương mại, thuốc thử H2SS thường sử dụng dạng muối có công thức phân tử C 7H6O6S 2H2O (ứng với công thức: OHC6H3(COOH)SO3H.2H2O Tùy thuộc vào pH, thuốc thử dung dịch có dạng tồn khác nhau: OH O O OH O- OH HO3 S SO3 O O HO OH OH O SO3 H HO3 S Thuốc thử Axit Sunfosalixilic điaxit H2SS- HSS2- + H+ ; pK1 = 2,90 HSS2- SS3- + H+ ; pK2 = 11,80 pH môi trường đóng vai trò quan trọng phức sắt (III) – axit sunfosalixilic Khi thay đổi pH phức tạo thành dạng khác màu khác Fe3+ + HSO3C6H3OCOO3- → [FeHSO3C6H3OCOO] Dạng monosunfosalixilat Fe3+ + 2HSO3C6H3OCOO3- → [FeHSO3C6H3OCOO]3Dạng disunfosalixilat Fe3+ + 3HSO3C6H3OCOO3- → [FeHSO3C6H3OCOO]6Dạng trisunfosalixilat Trong môi trường axit mạnh phức tạo thành màu đỏ Trong môi trường axit yếu phức tạo thành màu đỏ nâu Trong môi trường kiềm phức tạo thành màu vàng Còn pH ≥ 12 phức bị phân hủy tách kết tủa hydroxit sắt Hình 2.2 Màu dung dịch phức sunfosalixilat sắt Cấu trúc phức Fe(III) biểu diễn SO 3H O OOC COO Fe HO 3S O OOC O SO 3H 2.10.4 Tinh chế thuốc thử Axit sunfosalixilic thương phẩm thường có nhiều tạp chất, tinh chế sau: pha chế dung dịch bão hòa axit SSal rượu etylic nhiệt độ thường Để yên nhiều ngày, lọc bỏ kết tủa, lặp lại nhiều lần CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 Kết nghiên cứu điều kiện phân tích hàm lượng sắt than bùn 3.1.1 Kết khảo sát điều kiện vô hóa mẫu Dựa theo kết [6] [7] lượng dung môi tối ưu cho trình phá mẫu theo phương pháp vô hóa mẫu khô – ướt kết hợp là: 0,5 ml HClO4 đặc; ml HNO3 đặc; 1,5 ml H2SO4 đặc; ml H2O2 30%; ml KNO3 10% 3.1.1.1 Kết khảo sát nhiệt độ nung mẫu Kết khảo sát nhiệt độ nung mẫu thời gian tương ứng với lượng dung môi thể bảng 3.1 Bảng 3.1 Kết khảo sát nhiệt độ nung Nhiệt độ nung (oC) 450 460 Hiện tượng + Mật độ quang D 0,9166 0,9681 (-): mẫu chưa chuyển màu 470 + 0,9657 480 + 0,9637 490 + 0,9620 500 + 0,9607 (+): mẫu hóa trắng Từ bảng kết khảo sát nhiệt độ nung thấy nhiệt độ 460 oC mẫu bắt đầu hóa trắng cho giá trị mật độ quang tương đương với nhiệt độ 470 oC, 480oC, 490oC, 500oC nên để thực khảo sát chọn nhiệt độ nung mẫu 460oC 3.1.1.2 Kết khảo sát thời gian nung mẫu Từ kết khảo sát nhiệt độ nung mẫu trên, tiến hành khảo sát thời gian nung mẫu nhiệt độ 460oC để chọn thời gian nung tối ưu Kết thể bảng 3.2 Bảng 3.2 Kết khảo sát thời gian nung Thời gian (giờ) Hiện tượng Mật độ quang D 0,8246 (-): mẫu chưa chuyển màu 1,5 0,8774 + 0,9634 2,5 + 0,9642 + 0,9681 (+): mẫu hóa trắng Từ bảng kết khảo sát thời gian nung thấy nung nhiệt độ 460oC thời gian mẫu bắt đầu hóa trắng cho giá trị mật độ quang gần không đổi tiếp tục tăng thời gian nung Vì kết luận nung mẫu thời gian tối ưu Vậy, điều kiện tối ưu để vô hóa mẫu than bùn theo phương pháp vô hóa mẫu khô – ướt kết hợp Dung môi: 0,5 ml HClO4 đặc, ml HNO3 đặc, 1,5 ml H2SO4 đặc, ml H2O2 30%, ml KNO3 10% Nhiệt độ nung mẫu 460oC thời gian 3.1.2 Kết xây dựng đường chuẩn Kết xây dựng đường chuẩn thu bảng 3.3 3.4 Bảng 3.3 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ F 3+ CFe3+ (mg/ml) D CFe3+ (mg/ml) D 0,001 0,2043 0,012 1,2563 0,002 0,3020 0,014 1,4347 0,004 0,4917 0,016 1,7339 0,006 0,7258 0,018 1,9183 0,008 0,9144 0,020 2,0655 0,010 1,0925 Bảng Đường chuẩn phép xác định sắt thuốc thử axit sunfosalixilic 3.2 Kết khảo sát hiệu suất thu hồi phương pháp 3.2.1 Kết khảo sát hiệu suất thu hồi phương pháp xác định sắt Bảng 3.4 Kết khảo sát hiệu suất thu hồi phương pháp Mẫu Nồng độ Fe3+ ban đầu Nồng độ Fe3+ đo (C.103 mg/ml) (C.103 mg/ml) Hiệu suất H (%) 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 3,54 3,45 3,42 3,53 3,50 88,50 86,25 85,50 88,25 87,50 H trung bình 87,20 Như vậy, hiệu suất trung bình phương pháp 87,20%, đáp ứng yêu cầu phương pháp phân tích lượng vết kim loại 3.2.2 Kết khảo sát hiệu suất thu hồi phương pháp xác định amoni Bảng 3.5 Kết khảo sát hiệu suất thu hồi phương pháp Mẫu Nồng độ amoni ban đầu Nồng độ amoni đo Hiệu suất H (%) (C.103 mgN/ml) (C.103 mgN/ml) 2,00 1,99 99,50 2,00 1,94 97,00 2,00 1,86 93,00 2,00 1,83 91,50 2,00 1,64 82,00 H trung bình 92,60 Như vậy, hiệu suất trung bình phương pháp 92,60%, đáp ứng yêu cầu phương pháp phân tích vi lượng 3.3 Kết đánh giá sai số thống kê phương pháp 3.3.1 Sai số phương pháp phân tích định lượng sắt Kết đánh giá sai số thống kê phương pháp thể qua bảng 3.6 bảng 3.7 Bảng 3.6 Kết nồng độ đo dung dịch Fe3+ 0,004 0,006 mg/ml Mẫu 3+ Nồng độ Fe đo Fe 0,004 (mg/ml) 3,54 3,45 3,42 3,53 3+ Fe 0,006 (mg/ml) 5,48 5,41 5,54 5,35 (C.103 mg/ml) Bảng 3.7 Kết đánh giá sai số thống kê phép đo 3+ Các đại lượng đặc trưng Nồng độ trung bình đo Phương sai S2 Độ lệch chuẩn S Hệ số biến động Cv (%) Độ lệch chuẩn đại lượng trung bình Fe3+ 0,004 (mg/ml) 3,49.10-3 2,68.10-9 5,18.10-5 1,48 2,32.10-5 3,50 5,50 Fe3+ 0,006 (mg/ml) 5,46.10-3 5,75.10-9 7,58.10-5 1,39 3,39.10-5 cộng S X Sai số tin cậy ε ± 6,45.10-5 ± 9,42.10-5 Sai số tương đối Δ% ± 12,75% ± 9% Như nồng độ lớn có hệ số biến động sai số nhỏ so với nồng độ nhỏ Kết đánh giá sai số thống kê cho thấy phương pháp có sai số nhỏ, chứng tỏ độ xác cao hệ số biến động nhỏ, chứng tỏ độ lặp lại tốt Do đó, ta sử dụng phương pháp để xác định tổng hàm lượng sắt có mẫu phân tích 3.3.2 Sai số phương pháp phân tích định lượng amoni Bảng 3.8 Kết nồng độ đo dung dịch amoni 0,002 mgN/ml 0,004 mgN/ml Mẫu + Nồng độ NH đo NH4 0,002 (mgN/ml) 1,99 1,94 1,86 NH4+ 0,004 (mgN/ml) 3,98 3,96 3,83 (C.103 mgN/ml) Bảng 3.9 Kết đánh giá sai số thống kê phép đo + Các đại lượng đặc trưng Nồng độ trung bình đo Phương sai S2 Độ lệch chuẩn S Hệ số biến động Cv (%) Độ lệch chuẩn đại lượng trung 1,83 3,75 1,64 3,66 NH4+ 0,002 (mgN/ml) 1,85.10-3 1,81.10-8 1,35.10-4 0,073 NH4+ 0,004 (mgN/ml) 3,84.10-3 1,87.10-8 1,34.10-4 0,035 6,02.10-5 6,12.10-5 bình cộng S X Sai số tin cậy ε ± 16,74.10-5 ± 17,01.10-5 Sai số tương đối Δ% ± 10,11% ± 4,63% Như nồng độ lớn có hệ số biến động sai số nhỏ so với nồng độ nhỏ Kết đánh giá sai số thống kê cho thấy phương pháp có sai số nhỏ, chứng tỏ độ xác cao hệ số biến động nhỏ, chứng tỏ độ lặp lại tốt Do đó, ta sử dụng phương pháp để xác định tổng hàm lượng amoni có mẫu phân tích 3.4 Quy trình phân tích 3.4.1 Quy trình phân tích sắt than bùn Cân xác khoảng gam than bùn rây mịn cho vào bát sứ, thêm 0,5 ml HClO4 đặc, ml HNO3 đặc, 1,5 ml H2SO4 đặc, ml H2O2 30%, ml KNO3 10% Dùng đũa thủy tinh khuấy đun đuổi dung môi bếp điện khô, mẫu than bùn có màu xám tro Sau chuyển toàn mẫu than bùn vào chén sứ có nắp đậy đem nung 460oC giờ, thu tro trắng Lấy mẫu cho vào cốc thủy tinh, thêm nước cất, khuấy đều, gạn lọc dung dịch hứng dịch lọc vào bình định mức 50 ml, định mức nước cất lên 50 ml Dùng pipet lấy xác 0,5 – ml dung dịch mẫu cho vào cốc thủy tinh, chung cách thủy 70oC, thêm ml dung dịch gelatin 1%, khuấy đều, lọc lấy dịch hứng dịch lọc vào bình định mức 50 ml khác; thêm ml axit sunfosalixilic 10%, ml NH 4OH 10% định mức nước cất đến vạch Đem đo mật độ quang máy UV – VIS λmax = 418,5 nm Quy trình phân tích hàm lượng sắt than bùn thể qua hình 3.8 Quy trình đề xuất nghiên cứu kỹ công trình Nghiên cứu xác định tổng Cân xác khoảng gam than bùn hàm lượng sắt số loại đất trồng rau địa bàn thành phố Đà Nẵng Than đen + 0,5 ml HClO4 đặc + 2ml HNO3 đặc Tro trắng + 1,5 ml H2SO4 đặc + ml H2O2 30% + ml KNO3 10% Dung dịch phân tích - Nhiệt độ nung 460oC - Thời gian nung - Hòa tan nước cất - Gạn lọc bỏ cặn, định mức dung dịch nước cất lên 50 ml Dung dịch màu Đo máy UV - VIS - Hút 0,5 – ml dung dịch - Chưng cách thủy 70oC, thêm ml gelatin 1%, khuấy - Lọc lấy dịch hứng dịch lọc vào bình định mức 50 ml + ml axit sunfosalixilic 10% + ml NH4OH 10% - Định mức nước cất lên 50 ml 3.4.2 Quy trình phân tích amoni than bùn - 10 gam đất tươi lắc với 20 ml KCl 0,1N bình tam giác 250 ml phút để yên - Lọc lấy dung dịch - Lấy xác 5ml dung dịch phân tích cho vào bình định mức 25ml, thêm vào 2ml trilon B 0,01N, thêm nước cất đến khoảng 20ml - Cho giọt Nessler vào, định mức đến vạch - Sau 10 phút đo mật độ quang bước sóng 400nm - Dựa vào đường chuẩn để xác định nồng độ dung dịch phân tích Cântrình chínhphân xác khoảng than amoni bùn tươi Quy tích hàm10g lượng than bùn thể qua hình Quy trình đề xuất nghiên cứu kỹ công trình Nghiên cứu phương pháp xác định hàm lượng amoni, nitrat đất Áp dụng xác định hàm lượng amoni, nitrat đất trồng rau quận Sơn Trà - Liên Chiểu – Ngũ Hành Sơn thành phố Đà Nẵng Dung dịch phân tích + 20 ml KCl 0,1 N; lắc phút để yên phút, lọc Dung dịch màu Đo máy UV - VIS - Hút ml dung dịch + ml trilon B 0,01 N + 20 ml nước cất + giọt Nessler - Định mức nước cất đến 25 ml 3.5 Kết phân tích mẫu thực tế 3.5.1 Kết phân tích hàm lượng amoni số mẫu than bùn thuộc hồ quận Liên Chiểu Trên sở qui trình phân tích xây dựng, áp dụng để tiến hành phân tích xác định hàm lượng amoni số mẫu than bùn địa bàn quận Liên Chiểu phương pháp trắc quang phân tử UV – VIS Kết phân tích thể bảng 3.10 Bảng 3.10 Kết phân tích hàm lượngamoni số mẫu than bùn Mẫu Hàm lượng amoni (mg/g) 0,072 ± 0,08 0,077 ± 0,04 0,032 ± 0,02 0,0081 ± 0,02 Tỉ lệ amoni than bùn (%) 0,0072 0,0077 0,0032 0,00081 Mẫu 1: than bùn hồ Bàu Tràm Mẫu 2: than bùn hồ Bàu Mạc Mẫu 3: than bùn hồ Bàu Vàng Mẫu 4: than bùn hồ Bàu Sấu Qua kết phân tích hàm lượng amoni số mẫu than bùn hồ Bàu Tràm, Bàu Mạc, Bàu Vàng, Bàu Sấu nhận thấy rằng, hàm lượng amoni than bùn cao Đó ở gần khu vực dân cư khu vực chuyên trồng rau 3.5.2 Kết phân tích hàm lượng sắt số mẫu than bùn thuộc hồ quận Liên Chiểu Trên sở qui trình phân tích xây dựng, áp dụng để tiến hành phân tích xác định hàm lượng sắt số mẫu than bùn địa bàn quận Liên Chiểu phương pháp trắc quang phân tử UV – VIS Kết phân tích thể bảng 3.11 Bảng 3.11 Kết phân tích hàm lượng sắt số mẫu than bùn Mẫu Hàm lượng sắt (g/kg) 15,500 ± 0,038 6,688 ± 0,206 8,313 ± 0,007 6,056 ± 0,082 Mẫu 1: than bùn hồ Bàu Tràm Mẫu 2: than bùn hồ Bàu Mạc Mẫu 3: than bùn hồ Bàu Vàng Mẫu 4: than bùn hồ Bàu Sấu Kết phân tích số mẫu than bùn địa bàn quận Liên Chiểu cho thấy hàm lượng sắt than bùn thuộc loại nghèo đến trung bình Tuy nhiên hồ Bàu Tràm có hàm lượng sắt cao gần khu vực khu công nghiệp Liên Chiểu phát sinh nhiều bụi sắt làm gia tăng hàm lượng sắt than bùn Còn hồ lại, hàm lượng sắt dao động gần KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đã khảo sát tìm điều kiện tối ưu trình vô hóa mẫu than bùn: - Dung môi: 0,5 ml HClO4 đặc, ml HNO3 đặc, 1,5 ml H2SO4 đặc, ml H2O2 30%, ml KNO3 10% - Nhiệt độ nung mẫu 460oC - Thời gian nung Lập dựng phương pháp phân tích hàm lượng amoni sắt than bùn phương pháp trắc quang phân tử UV - VIS Áp dụng qui trình xây dựng để xác định hàm lượng amoni sắt số mẫu than bùn địa bàn quận Liên Chiểu Kết phân tích cho thấy hàm lượng amoni sắt mẫu than bùn phân tích đạt từ nghèo đến trung bình Kiến nghị Phân tích hàm lượng kim loại khác, đặc biệt kim loại độc hại Phân tích tiêu khác than để sở có kế hoạch khai thác sử dụng hợp lý than bùn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Trọng Biểu, Từ Văn Mặc, Thuốc thử hữu cơ, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, năm 2002 [2] Phạm Thị Hà, Bài giảng phương pháp phân tích quang học, Đại học Sư phạm Đà Nẵng, năm 2008 [3] Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Cự, Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Cái Văn Tranh, Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón, trồng, Nhà xuất giáo dục, năm 1996 [4] Nguyễn Thị Lan, Quy hoạch thực nghiệm – nghiên cứu ứng dụng, Đà Nẵng, năm 2007 [5] Nguyễn Thị Phương Lai, Nghiên cứu phương pháp xác định hàm lượng amoni, nitrat đất Áp dụng xác định hàm lượng amoni, nitrat đất trồng rau quận Sơn Trà - Liên Chiểu – Ngũ Hành Sơn - thành phố Đà Nẵng, Khóa luận tốt nghiệp, năm 2008 [6] Dr Phạm Luận, Những vấn đề sở kỹ thuật xử lý mẫu phân tích, chương III – IV – V, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 1999 [7] Nguyễn Thị Thy Nga, Nghiên cứu xác định tổng hàm lượng sắt số loại đất trồng rau địa bàn thành phố Đà Nẵng, Khóa luận tốt nghiệp, năm 2010 [8] Hồ Viết Quý, Các phương pháp phân tích quang học Hóa học, Trường Đại học Sư Phạm - Đại học Quốc gia Hà Nội, năm 1999 [9] Nguyễn Thị Sương, Nghiên cứu khả tách Zn2+ than bùn hoạt hóa axit H2SO4, Khóa luận tốt nghiệp, năm 2011 [10] Một số trang web internet: http://www.phanbonmiennam.com.vn/? param=res&sub=&lang=vie&stt=6&id=16 http://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BA%AFt [...]... phân tích sắt trong than bùn + Áp dụng quy trình phân tích một số mẫu than bùn ở quận Liên Chiểu - Điều kiện phân tích hàm lượng amoni trong than bùn bằng phương pháp trắc quang phân tử UV – VIS + Chuẩn bị mẫu giả + Đánh giá hiệu suất thu hồi của phương pháp + Đánh giá sai số thống kê của phương pháp + Xây dựng quy trình phân tích amoni trong than bùn + Áp dụng quy trình phân tích một số mẫu than bùn. .. dịch và hứng dịch lọc vào bình định mức 50 ml khác; thêm 5 ml axit sunfosalixilic 10%, 6 ml NH 4OH 10% và định mức bằng nước cất đến vạch Đem đo mật độ quang trên máy UV – VIS tại λmax = 418,5 nm Quy trình phân tích hàm lượng sắt trong than bùn được thể hiện qua hình 3.8 Quy trình này được đề xuất và nghiên cứu kỹ ở công trình Nghiên cứu xác định tổng Cân chính xác khoảng 2 gam than bùn hàm lượng sắt trong. .. cho quá trình xác định 1.6.3 Các phương pháp phân tích định lượng Để phân tích định lượng trắc quang phân tử, có 2 phương pháp hay sử dụng là phương pháp đường chuẩn và phương pháp thêm chuẩn 1.6.3.1 Phương pháp đường chuẩn: Quy trình thực hiện như sau: - Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn có nồng độ chính xác, tăng dần nhất định C1, C2, C3, C4, C5, C6 của chất chuẩn phân tích, chất chuẩn phân tích X đã... 7,45g KCl định mức thành 1000ml dung dịch bằng nước cất 2.3 Nội dung nghiên cứu - Thực nghiệm nghiên cứu điều kiện phân tích hàm lượng sắt trong than bùn bằng phương pháp trắc quang phân tử UV – VIS + Điều kiện vô cơ hóa mẫu: dung môi phân hủy mẫu, thời gian và nhiệt độ nung + Xây dựng đường chuẩn + Chuẩn bị mẫu giả + Đánh giá hiệu suất thu hồi của phương pháp + Đánh giá sai số thống kê của phương pháp. .. dịch vàng với amoni Dựa vào mật độ quang dung dịch đo được để xác định nồng độ amoni trong dung dịch Phản ứng phân tích: NH4+ + 2K2[HgI4] + 2OH- → [(Hg)2NH2]I↓ + 5I- + 4K+ + 2H2O Mật độ quang đo tại bước sóng 400nm Xác định nồng độ amoni bằng phương pháp thêm chuẩn hay đường chuẩn Sự có mặt của ion Ca2+ và Mg2+ ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo 1.6 Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS. .. Fe2+ rồi định lượng sắt bằng dung dịch 2,2-bipyridyl trong môi trường axit axetic Dung dịch Fe2+ tạo với 2,2 – bipyridyl trong môi trường axit axetic phức chất có màu hồng Hàm lượng sắt có trong mẫu phụ thuộc vào độ đậm nhạt của phức N N N Fe N N N Để phù hợp với đối tượng phân tích và điều kiện của phòng thí nghiệm chúng tôi chọn phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS để xác định sắt với thuốc... sunfosalixilic trong môi trường amoniac cho phép xác định tổng lượng các ion Fe 2+ và Fe3+, nghĩa là xác định hàm lượng tổng số của sắt Phương pháp dựa trên sự tạo thành ion nội phức sắt sunfosalixilic: OH Fe3+ + 3HSO3C6H3 O)3] -3 [Fe(HSO3C6H3 COOH COO- Màu vàng của ion phức này rất bền Phương pháp này có thể xác định cường độ màu bằng mắt hoặc bằng máy so màu quang điện Hệ số hấp thụ phân tử của dung... than bùn nằm giữa hai loại than bùn sâu và than bùn nông, nghèo chất dinh dưỡng và chua Tính chất hóa lý của than bùn - Màu sắc: đen, sẫm hoặc nâu - Cấu trúc: xốp, nát bụi hoặc hòa quyện thành bùn - Than bùn giàu nitơ, nghèo lân và rất nghèo kali, thường chua Thành phần hóa học của than bùn - Hàm lượng chất hữu cơ: Thành phần các chất hữu cơ hoàn toàn phụ thuộc vào thực vật tạo than, mức độ phân hủy và. .. động và sai số nhỏ hơn so với nồng độ nhỏ Kết quả đánh giá sai số thống kê cho thấy phương pháp có sai số nhỏ, chứng tỏ độ chính xác cao và hệ số biến động nhỏ, chứng tỏ độ lặp lại tốt Do đó, ta có thể sử dụng phương pháp này để xác định tổng hàm lượng amoni có trong mẫu phân tích 3.4 Quy trình phân tích 3.4.1 Quy trình phân tích sắt trong than bùn Cân chính xác khoảng 2 gam than bùn đã rây mịn cho vào... nó 1.4.3 Phương pháp trắc quang phân tử UV – VIS Phương pháp đo quang dựa vào tính chất hấp thụ chọn lọc ánh sáng trong vùng nhìn thấy của chất màu Để xác định sắt người ta dùng một số thuốc thử sau để tạo phức màu: axit sunfosalixilic trong môi trường đệm amoni (pH = 8 – 11), kali isothioxianat trong môi trường HNO3 1:1, o-phenantrolin trong môi trường pH = 3- 9 hay 2,2-bipyridyl trong môi trường ... 10% - Nhiệt độ nung mẫu 460oC - Thời gian nung Lập dựng phương pháp phân tích hàm lượng amoni sắt than bùn phương pháp trắc quang phân tử UV - VIS Áp dụng qui trình xây dựng để xác định hàm lượng. .. trình xác định 1.6.3 Các phương pháp phân tích định lượng Để phân tích định lượng trắc quang phân tử, có phương pháp hay sử dụng phương pháp đường chuẩn phương pháp thêm chuẩn 1.6.3.1 Phương pháp. .. trình phân tích sắt than bùn + Áp dụng quy trình phân tích số mẫu than bùn quận Liên Chiểu - Điều kiện phân tích hàm lượng amoni than bùn phương pháp trắc quang phân tử UV – VIS + Chuẩn bị mẫu