Đang tải... (xem toàn văn)
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM BỘ PHÂN TÍCH NHANH FLORUA TRONG NƯỚCNGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM BỘ PHÂN TÍCH NHANH FLORUA TRONG NƯỚCNGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM BỘ PHÂN TÍCH NHANH FLORUA TRONG NƯỚCNGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM BỘ PHÂN TÍCH NHANH FLORUA TRONG NƯỚCNGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM BỘ PHÂN TÍCH NHANH FLORUA TRONG NƯỚCNGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM BỘ PHÂN TÍCH NHANH FLORUA TRONG NƯỚC
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - LƯƠNG THANH THẢO NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM BỘ PHÂN TÍCH NHANH FLORUA TRONG NƯỚC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - LƯƠNG THANH THẢO NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM BỘ PHÂN TÍCH NHANH FLORUA TRONG NƯỚC Chuyên ngành: Hóa môi trường Mã số: 60440120 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS.Phương Thảo LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Phương Thảo, người hướng dẫn, truyền đạt kinh nghiệm quý báu tận tình giúp đỡ em hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, động viên bảo nhiệt tình anh chị trước tất bạn bè Mặc dù cố gắng nỗ lực mình, song chắn luận văn không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận thông cảm bảo tận tình từ quý thầy cô bạn MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 V ài nét phân bố flo tự nhiên 1.2 Độc tính florua 1.3 Tính chất ion florua 1.3.1 Axit flohidric muối florua 1.3.2 Khả tạo phức ion F 1.4 Các phương pháp phân tích florua môi trường nước 10 1.4.1 Phương pháp phân tích trắc quang .10 1.4.2 Phương pháp điện dùng điện cực chọn lọc ion 10 1.4.3 Phương pháp chuẩn độ complexon (Xác định florua PbCl2) 11 1.4.4 Phương pháp xác định vi lượng flo 12 1.5 Cơ sở lý thuyết phương pháp phân tích so màu xác định nhanh florua nước 14 - 1.5.1 Sự tạo phức ion kim loại với thuốc thử hữu phân hủy F 14 1.5.2 Một số thuốc thử hữu tạo phức màu với Zirconi ứng dụng phân tích florua 16 1.6 Phương pháp thống kê xử lý số liệu thực nghiệm 19 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 21 2.1 Hóa chất dụng cụ 21 2.1.1 Hóa chất 21 2.1.2 Dụng cụ 22 2.2 Nội dung phương pháp thực nghiệm 23 2.2.1 Nội dung 23 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu 23 2.2.2.1 Phương pháp SPADNS 24 a Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ thuốc thử .24 b Khảo sát ảnh hưởng thể tích dung dịch florua 24 c Khảo sát ảnh hưởng thời gian tới thay đổi màu .25 2.2.2.2 Phương pháp Xylenol da cam 25 a Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ thuốc thử 25 b Khảo sát ảnh hưởng thể tích dung dịch florua 25 2.2.2.3 Phương pháp Alizarin đỏ S 26 a Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ thuốc thử thể tích dung dịch florua .26 b Khảo sát ảnh hưởng thay đổi màu theo thời gian 26 c Khảo sát ảnh hưởng ion cạnh tranh tới phương pháp 26 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .28 3.1 Phương pháp SPADNS .28 3.1.1 Ảnh hưởng thay đổi tỷ lệ thuốc thử phương pháp SPADNS .28 3.1.2 Ảnh hưởng thay đổi thể tích dung dịch florua phương pháp SPADNS 29 3.1.3 Ảnh hưởng thời gian tới thay đổi màu phương pháp SPADNS 31 3.1.4 Đánh giá sai số phương pháp 32 3.2 Phương pháp xylenol da cam 32 3.2.1 Ảnh hưởng tỷ lệ thuốc thử phương pháp xylenol da cam 32 3.2.2 Ảnh hưởng thể tích dung dịch florua phương pháp xylenol da cam 33 3.2.3 Ảnh hưởng thời gian tới thay đổi màu phương pháp xylenol da cam 35 3.2.4 Đánh giá sai số phương pháp 36 3.3 Phương pháp alizarin đỏ S 37 3.3.1 Khảo sát tỷ lệ thuốc thử thể tích dung dịch florua phương pháp alizarin đỏ S 37 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian phương pháp alizarin đỏ S .40 3.3.3 Đánh giá sai số phương pháp 42 3.3.4 Ảnh hưởng ion lạ .43 3.4 Xây dựng thử nghiệm phân tích nhanh florua nước 44 a Thành phần phân tích nhanh florua nước .44 b Qui trình phân tích 45 c Giới hạn nồng độ nhận biết yếu tố ảnh hưởng 45 KẾT LUẬN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ thuốc thử phương pháp SPADNS .24 Bảng 2.2: Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ thuốc thử thể tích dung dịch florua phương pháp alizarin đỏ S .26 Bảng 3.1: Mật độ quang thay đổi tỷ lệ thuốc thử phương pháp SPADNS 28 Bảng 3.2: Mật độ quang thay đổi thể tích dung dịch florua phương pháp SPADNS 30 Bảng 3.3: Mật độ quang theo thời gian phương pháp SPADNS 31 Bảng 3.4: Thông số thống kê phương pháp SADNS .32 Bảng 3.5: Mật độ quang thay đổi tỷ lệ thuốc thử phương pháp xylenol da cam 33 Bảng 3.6: Mật độ quang thay đổi thể tích dung dịch florua phương pháp xylenol da cam .34 Bảng 3.7: Mật độ quang theo thời gian phương pháp xylenol da cam .36 Bảng 3.8: Thông số thống kê phương pháp Xylenol da cam 37 Bảng 3.9: Mật độ quang thay đổi tỷ lệ thuốc thử thể tích dung dịch florua phương pháp alizarin đỏ S .38 Bảng 3.10: Mật độ quang theo thời gian quang phương pháp alizarin đỏ S 41 Bảng 3.11: Thông số thống kê phương pháp alizarin đỏ S 42 Bảng 3.12: Ảnh hưởng ion đến mật độ quang phương pháp alizarin đỏ S 43 DANH MỤC HÌNH Hình 3.1: Ảnh hưởng tỷ lệ thuốc thử phương pháp SPADNS .29 Hình 3.2: Ảnh hưởng thể tích dung dịch florua phương pháp SPADNS .30 Hình 3.3: Sự thay đổi màu sắc nồng độ florua khác với tỷ lệ mẫu+ thuốc thử 10+1+1 31 Hình 3.4: Ảnh hưởng thay đổi tỷ lệ thuốc thử phương pháp xylenol da cam 33 Hình 3.5: Ảnh hưởng thể tích dung dịch florua phương pháp xylenol da cam 34 Hình 3.6: Sự thay đổi màu sắc nồng độ florua khác phương pháp xylenol da cam với tỷ lệ mẫu thuốc thử 10+ 1+ 35 Hình 3.7: Ảnh hưởng thời gian tới phương pháp xylenol da cam 36 Hình 3.8: Ảnh hưởng tỷ lệ thuốc thử thể tích dung dịch florua tới mật độ quang phương pháp alizarin đỏ S 38 Hình 3.9: Sự thay đổi màu sắc nồng độ florua khác phương pháp alizarin đỏ S tỷ lệ mẫu+ thuốc thử 10+ 0,5+ 39 Hình 3.10: Sự thay đổi màu sắc nồng độ florua khác phương pháp alizarin đỏ S tỷ lệ mẫu + thuốc thử 20+ 1+ 39 Hình 3.11: Sự thay đổi màu sắc nồng độ florua khác phương pháp alizarin đỏ S tỷ lệ mẫu + thuốc thử 10+ 0,5+ 0,5 .39 Hình 3.12: Sự phụ thuộc mật độ quang vào thời gian phương pháp alizarin đỏ S 41 Hình 3.13 Sự thay đổi màu sắc sau phút phương pháp alizarin đỏ S .41 Hình 3.14 Ảnh hưởng ion đến mật độ quang phương pháp alizarin đỏ S 43 Hình 3.15: Bảng màu xác định florua phương pháp alizarin đỏ S 45 MỞ ĐẦU Thông thường, mặt đất, lòng đất nước chứa flo Trung bình nước biển nguyên tố flo chiếm khoảng 0,0001 % khối lượng Flo xâm nhập vào thể người qua đường nước uống, thức ăn không khí, đáp ứng nhu cầu phát triển bình thường người Thiếu hụt dư thừa flo gây bệnh lý xương Nếu flo thâm nhập vào thể người mức cho phép gây bệnh "ngộ độc flo", chủ yếu biểu hiện: ngả màu vàng, ròn, dễ gãy dễ rụng; đau buốt lưng, đùi, khớp xương khó cử động, dễ bị dị hình, gây chứng rối loạn trao đổi chất Thông thường, ngày người cần 1÷1,5 mg F, 2/3 có nước uống, 1/3 có loại thực phẩm khác Nếu hàm lượng flo nước uống nhỏ 0,5 mg/l tỷ lệ trẻ mắc bệnh cao, lớn mg/l tỷ lệ trẻ em mắc bệnh khớp cao Khi phát nguồn nước khu vực nhiễm độc flo, việc xác định nhanh hàm lượng flo cần thiết Hiện để phân tích florua môi trường nước, thường phải mang mẫu phòng thí nghiệm phân tích, phương pháp đòi hỏi máy móc kỹ thuật cao Chưa có phương pháp xác định nhanh florua nước trường, việc nghiên cứu chế tạo phân tích nhanh florua nước theo cần thiết hữu ích Đây mục đích đề tài Yêu cầu phương pháp: đơn giản, dễ thực hiện, không cần chuyên gia, thời gian ngắn, Vì vậy, nghiên cứu đề tài "Nghiên cứu chế tạo thử nghiệm phân tích nhanh Florua nước" Chúng hy vọng đề tài nghiên cứu phát triển ứng dụng xác định hàm lượng florua nước thải nhà máy nước sinh hoạt số địa phương 3.1.4 Đánh giá sai số phương pháp Đánh giá : Với tỷ lệ SPADNS: Zr = 1ml:1ml kết đáng tin cậy, phân biệt màu rõ rệt Tiến hành phép lặp tỷ lệ 1ml:1ml, phép lặp n = 10 Kết đưa bảng 3.4 Bảng 3.4: Thông số thống kê phương pháp SPADNS - F (mg/l) Giá trị Abs TB S Độ lệch chuẩn Độ xác 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 5,0 10,0 0,426 0,406 0,383 0,362 0,342 0,327 0,312 0,306 9,16.10 -5 7,22.10 -5 6,23.10 -5 6,93.10 -5 4,47.10 -5 4,51.10 -5 4,17.10 -5 5,54.10 -5 3,19.10 -3 2,83.10 -3 2,63.10 -3 2,78.10 -3 2,23.10 -3 2,24.10 -3 2,15.10 -3 2,49.10 -3 7,22.10 -3 6,41.10 -3 5,96.10 -3 6,27.10 -3 5,04.10 -3 5,06.10 -3 4,86.10 -3 5,61.10 -3 Sai số tương đối 1,69% 1,45% 1,34% 1,42% 1,14% 1,15% 1,1% 1,27% Từ kết ta thấy, phương pháp SPADNS sai số tương đối phép đo ứng với nồng độ florua từ đến 10 mg/l nằm khoảng từ 1,1 % tới 1,69%, kết đáng tin cậy 3.2 Phương pháp xylenol da cam 3.2.1 Ảnh hưởng tỷ lệ thuốc thử phương pháp xylenol da cam Tỷ lệ thuốc thử định phản ứng xảy nào, hoàn toàn hay không, tỷ lệ thích hợp mật độ quang giảm đều, màu thay đổi rõ rệt nồng độ florua nghiên cứu Kết mật độ quang thay đổi tỷ lệ thuốc thử phương pháp xylenol da cam đưa bảng 3.5 hình 3.4 Bảng 3.5: Mật độ quang thay đổi tỷ lệ thuốc thử phương pháp xylenol da cam Nồng độ florua (mg/l) 0,5 2,5 10 1:2 0,275 0,261 0,238 0,208 0,202 0,199 0,121 Abs thuốc thử 1:3 0,221 0,211 0,203 0,178 0,171 0,145 0,135 (XO: Zr) 1:4 0,177 0,170 0,167 0,140 0,132 0,120 0,115 Tỷ lệ Hình 3.4: Ảnh hưởng thay đổi tỷ lệ thuốc thử phương pháp xylenol da cam Ở ba tỷ lệ ta thấy mật độ quang giảm nồng độ florua tăng, tỷ lệ thuốc thử XO: Zr 1: mật độ quang giảm độ dốc không cao, tỷ lệ thuốc thử XO: Zr 1: mật độ quang giảm không Tỷ lệ thuốc thử XO: Zr 1: mật độ quang giảm mạnh nồng độ florua từ đến 10 mg/l, đường biểu diễn mật độ quang độ dốc cao, giảm Vì vậy, tỷ lệ XO: Zr 1: coi tỷ lệ phù hợp dung dịch xylenol da camvà zirconi phép phân tích florua, nghiên cứu tiến hành với hỗn hợp thuốc thử pha trộn xylenol da cam dung dịch zirconi theo tỷ lệ 3.2.2 Ảnh hưởng thể tích dung dịch florua phương pháp xylenol da cam Với lượng thuốc thử, thể tích mẫu chất khác nhau, màu sắc thu khác Ta cần tìm thể tích mẫu đủ nhỏ, thực phép phân tích nhanh, gọn, cho phân biệt màu rõ rệt Kết mật độ quang thay đổi thể tích dung dịch florua đưa bảng 3.6 hình 3.5 Bảng 3.6: Mật độ quang thay đổi thể tích dung dịch florua phương pháp xylenol da cam - 0,5 1,5 2,5 10 10F + 1+2 0,255 0,243 0,230 0,200 0,192 0,184 0,165 0,146 50F- +1+2 0,093 0,09 0,088 0,08 0,079 0,075 0,073 0,072 100F- +1+2 0,073 0,072 0,071 0,067 0,066 0,066 0,065 0,062 Nồng độ F (mg/l) VF- + Vtt - Abs Hình 3.5: Ảnh hưởng thể tích dung dịch florua phương pháp xylenol da cam Từ hình 3.6 ta thấy thể tích dung dịch florua tăng, giảm màu nồng độ florua tăng lên giảm, thể tích dung dịch florua 100 ml, mật độ quang không thay đổi nồng độ florua khác nhau, thể tích dung dịch 50 ml mật độ quang giảm nhỏ Thể tích dung dịch florua 10 ml mật độ quang giảm nồng độ florua từ đến 10 mg/l, đường biểu diễn mật độ quang có độ dốc cao Vì vậy, thể tích dung dịch florua thích hợp để phân tích florua 10 ml Hình 3.6: Sự thay đổi màu sắc nồng độ florua khác phương pháp xylenol da cam với tỷ lệ mẫu thuốc thử 10+ 1+ Từ kết ta thấy, phương pháp xylenol da cam, thay đổi màu rõ so với phương pháp SPADNS Khi nồng độ florua mg/l thêm thuốc thử vào có màu đỏ hồng, nồng độ florua tăng lên 1,5 mg/l bắt đầu xuất ánh vàng, màu đỏ hồng ban đầu nhạt dần Nồng độ florua tăng lên mg/l lúc ánh hồng, màu vàng đậm lên, nồng độ florua 10 mg/l dung dịch lúc có màu vàng nhạt Tuy nhiên, nồng độ florua từ đến 0,5 mg/l từ đến 1,5 mg/l, mắt thường phân biệt 3.2.3 Ảnh hưởng thời gian tới thay đổi màu phương pháp xylenol da cam Như đề cập, thời gian tiếp xúc florua với thuốc thử yếu tố ảnh hưởng đến thay đổi màu phương pháp trắc quang xác định nồng độ florua Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian tới phương pháp xylenol da cam đưa bảng 3.7 hình 3.7 Bảng 3.7: Mật độ quang theo thời gian phương pháp xylenol da cam - Nồng độ F (mg/l) Abs 0,5 10 15p 0,263 0,245 0,228 0,196 0,187 0,119 1h 0,275 0,261 0,238 0,208 0,199 0,121 Hình 3.7: Ảnh hưởng thời gian tới phương pháp xylenol da cam Từ kết ta thấy mật độ quang tăng lên thay đổi thời gian từ 15 phút lên Như vậy, thời gian 15 phút phản ứng ion florua phức Zr- Xylenol da cam diễn chưa hoàn toàn, thời gian chưa thỏa mãn phương pháp đòi hỏi kiểm tra nhanh nồng độ florua nước 3.2.4 Đánh giá sai số phương pháp Đánh giá: Với tỷ lệ thuốc thử xylenol da cam zirconi 1:2 kết đáng tin cậy, phân biệt màu rõ rệt Tiến hành phép lặp tỷ lệ 1:2, phép lặp n = 10 Kết đưa bảng 3.8 Bảng 3.8: Thông số thống kê phương pháp Xylenol da cam Nồng độ - F (mg/l) Giá trị Abs TB S Độ lệch chuẩn Độ xác 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 5,0 10,0 0,256 0,244 0,231 0,206 0,195 0,186 0,170 0,152 1,57.10 -5 8,6.10 -5 1,25.10 -3 2,93.10 2,83.10 -3 6,6.10 -3 -3 3,75.10 -5 3,28.10 -5 3,56.10 -5 4,9.10 1,93.10 -3 1,81.10 -3 1,89.10 -3 2,21.10 4,38.10 -3 4,1.10 4,27.10 -3 5.10 -3 -5 -3 -3 7,53.10 -5 1,68.10 2,74.10 -3 4,1.10 6,2.10 -3 -3 9,28.10 Sai số 1,11% tương 2,72% 1,9% 1,99% 2,18% 2,69% 3,65% 6,1% đối Từ kết ta thấy, phương pháp xylenol da cam sai số tương đối phép đo ứng với nồng độ florua từ đến 10 mg/l nằm khoảng từ 1,1 % tới 6,1 %, cao so với phương pháp SPADNS, độ tin cậy thấp nằm giới hạn tin cậy cho phép 3.3 Phương pháp alizarin đỏ S 3.3.1 Khảo sát tỷ lệ thuốc thử thể tích dung dịch florua phương pháp alizarin đỏ S Phương pháp lựa chọn để phân tích florua đòi hỏi lượng thuốc thử nhỏ cho vào thể tích mẫu chất thích hợp mà kết thay đổi quan sát rõ mắt thường Kết mật độ quang thay đổi tỷ lệ thuốc thử thể tích dung dịch florua phương pháp alizarin đỏ S thể bảng 3.9 hình 3.8 -5 -3 Bảng 3.9: Mật độ quang thay đổi tỷ lệ thuốc thử thể tích dung dịch florua phương pháp alizarin đỏ S Nồng độ Abs florua Tỷ lệ thuốc thử (mg/l) 10+0,5+0,5 20+0,5+0,5 10+1+0,5 20+1+1 0,32 0,247 0,435 0,323 0,5 0,253 0,181 0,348 0,257 0,209 0,124 0,258 0,192 1,5 0,148 0,103 0,188 0,131 0,109 0,099 0,118 0,104 2,5 0,106 0,098 0,125 0,099 Hình 3.8: Ảnh hưởng tỷ lệ thuốc thử thể tích dung dịch florua tới mật độ quang phương pháp alizarin đỏ S Từ kết ta thấy, tỷ lệ mẫu+ thuốc thử 10+ 1+ 0,5 mật độ quang tương đối cao, giảm nồng độ florua tăng từ đến mg/l, sau mật độ quang tăng nồng florua từ đến 2,5 mg/l Với mẫu 20+ 1+ 1, mật độ quang giảm nồng độ florua tăng từ đến 2,5 mg/l, màu không rõ Tỷ lệ mẫu thuốc thử 20+ 0,5+ 0,5 mật độ quang giảm màu sắc thay đổi rõ rệt nồng độ florua từ đến 1,5 mg/l, giảm nhẹ nồng độ florua từ đến 2,5 mg/l Tuy nhiên, với tỷ lệ thể tích dung dịch florua 10 ml, mật độ quang cao hơn, màu nhìn rõ mắt thường so với thể tích dung dịch florua 20 ml Hình 3.9: Sự thay đổi màu sắc nồng độ florua khác phương pháp alizarin đỏ S tỷ lệ mẫu+ thuốc thử 10+ 0,5+ Hình 3.10: Sự thay đổi màu sắc nồng độ florua khác phương pháp alizarin đỏ S tỷ lệ mẫu + thuốc thử 20+ 1+ Hình 3.11: Sự thay đổi màu sắc nồng độ florua khác phương pháp alizarin đỏ S tỷ lệ mẫu + thuốc thử 10+ 0,5+ 0,5 Quan sát hình 3.9 đến 3.11, thấy mật độ quang thay đổi rõ với tỉ lệ 10+0,5+1 (độ dốc lớn nhất) thực tế quan sát mắt thường tỉ lệ 10+ 0,5+ 0,5 dễ phân biệt thay đổi màu Khi thêm 0,5 ml Zr + 0,5 ml alizarin đỏ S vào 10 ml dung dịch florua, nồng độ mg/l dung dịch có màu đỏ ánh hồng, nồng độ 0,5 mg/l màu đỏ ánh hồng ban đầu bắt đầu nhạt đi, nồng độ florua tăng lên 1mg/l bắt đầu xuất ánh vàng, nồng độ 1,5 mg/l màu đỏ ánh hồng nhạt hẳn, nồng độ mg/l dung dịch có màu vàng nhạt, màu vàng đậm lên nồng độ dung dịch florua 2,5 mg/l Quan sát mắt thường phân biệt rõ ràng màu sắc nồng độ florua thay đổi * Kết phù hợp với tính toán lý thuyết: dung dịch thuốc thử Alizarin(Y)- Zirconi có màu đỏ hồng, cho vào dung dịch florua, màu đỏ hồng nhạt dần chuyển sang màu vàng 4+ - Zr + 4Y → ZrY4 - ZrY4 +4F →ZrF4 + 4Y (đỏ hồng) - (vàng) Bằng tính toán lý thuyết tính được: - - + Nồng độ F = mg/l → nF = 1,1 mol → ZrY4 dư, dung dịch hồng nhạt - - - + Nồng độ F = 2,5 mg/l → nF = 2,78 mol → F dư, dung dịch có màu vàng - + Nồng độ F >5 mg/l dung dịch không đổi màu (màu vàng) Do nghiên cứu tiến hành với tỷ lệ thuốc thử alizarin: zirconi 0,5: 0,5 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian phương pháp alizarin đỏ S Với mục đích nghiên cứu chế tạo thử nghiệm phân tích nhanh florua nước, thời gian yếu tố quan trọng, khoảng thời gian ngắn, xác định lượng florua nước Do tiến hành nghiên cứu phản ứng florua thuốc thử thời gian khác để tìm khoảng thời gian thích hợp Kết mật độ quang theo thời gian đưa bảng 3.10 hình 3.12, 3.13 40 Bảng 3.10: Mật độ quang theo thời gian quang phương pháp alizarin đỏ S 0,5 1,5 2,5 5p 0,282 0,216 0,167 0,123 0,113 0,11 15p 0,3 0,232 0,175 0,121 0,107 0,102 30p 0,312 0,254 0,175 0,12 0,102 0,098 1h 0,319 0,261 0,184 0,132 0,103 0,096 Nồng độ florua (mg/l) Tỷ lệ thuốc thử Abs 10+0,5+0,5 Thời gian Hình 3.12: Sự phụ thuộc mật độ quang vào thời gian phương pháp alizarin đỏ S Từ hình 3.12, ta thấy mật độ quang thay đổi không đáng kể theo thời gian Sự thay đổi màu sắc quan sát mắt thường sau phút đưa hình 3.13 Hình 3.13 Sự thay đổi màu sắc sau phút phương pháp alizarin đỏ S Từ kết ta thấy phản ứng florua thuốc thử tiếp tục xảy gần hoàn toàn Màu sắc mẫu đậm dần, rõ rệt, nồng độ florua mg/l có màu đỏ hồng, nồng độ florua 0,5 mg/l màu đỏ nhạt dần có ánh hồng, nồng độ mg/l bắt đầu 56 xuất ánh vàng, nồng độ florua tăng lên 1,5 mg/l mẫu có màu vàng ánh hồng, nồng độ florua mg/l mẫu có màu vàng, nồng độ florua 2,5 mg/l màu vàng đậm lên Như vậy, sau phút mắt thường ta phân biệt mẫu chất Kết đảm bảo điều kiện thích hợp cho phép kiểm tra nhanh nồng độ florua nước 3.3.3 Đánh giá sai số phương pháp - Đánh giá: Từ kết thấy phương pháp alizarin đỏ S tiến hành với tỷ lệ mẫu + thuốc thử 10+ 0,5+ 0,5 mắt thường phân biệt nồng độ florua khác nhau, nên tiến hành phép lặp tỷ lệ - Kết thông số thống kê với phép lặp n=10 phương pháp alizarin đỏ S đưa bảng 3.11 Bảng 3.11: Thông số thống kê phương pháp alizarin đỏ S Nồng độ florua (mg/l) Giá trị Abs TB 0,5 1,5 2,5 0,32 0,253 0,203 0,145 0,105 0,103 Phương sai (S ) 2,58.10 Độ lệch chuẩn TB 1,6.10 Độ xác 3,63.10 Sai số tương đối -5 -3 -3 1,13% 8,44.10 -6 2,6.10 -5 6,5.10 -6 5,3.10 -6 5,3.10 -6 -4 7,3.10 -4 7,3.10 -4 1,6.10 -3 1,6.10 -3 9,2.10 -4 1,6.10 -3 8,1.10 2,1.10 -3 3,6.10 -3 1,82.10 0,82% 1,8% -3 1,25% 1,57% 1,6% Từ kết ta thấy, phương pháp alizarin sai số tương đối phép đo ứng với nồng độ florua từ đến 2,5 mg/l nằm khoảng từ 1,13 % tới 1,6 %, kết đáng tin cậy 3.3.4 Ảnh hưởng ion lạ Trong thực tế, ion florua không tồn riêng biệt nước, để đánh giá khả áp dụng phương pháp thực tế, tiến hành khảo sát ảnh hưởng ion thường có mặt nước ion clorua, nitrat, sunphat photphat Kết ảnh hưởng ion tới phương pháp alizarin đỏ S thể hình 3.14 bảng 3.12 Bảng 3.12: Ảnh hưởng ion tới mật độ quang phương pháp alizarin đỏ S - Nồng độ Cl (mg/l) 50 100 200 300 500 0,268 0,247 0,222 0,208 0,193 0,178 100 92,164 82,836 77,612 72,015 66,418 50 100 200 300 500 Abs 0,268 0,285 0,27 0,311 0,284 0,299 % Abs thay đổi 100 106,343 100,746 116,045 105,970 111,567 0,25 0,5 10 0,268 0,264 0,259 0,256 0,252 0,222 100 98,507 96,642 95,522 94,03 82,836 10 20 40 60 80 Abs 0,268 0,266 0,233 0,249 0,262 0,257 % Abs thay đổi 100 99,254 86,940 92,910 97,762 95,896 Abs % Abs thay đổi 2- Nồng độ SO4 (mg/l) 3- Nồng độ PO4 (mg/l) Abs % Abs thay đổi - Nồng độ NO3 (mg/l) Hình 3.14: Ảnh hưởng ion tới mật độ quang phương pháp alizarin đỏ S Từ số liệu thực nghiệm cho thấy phần trăm mật độ quang (%Abs) có mặt ion cạnh tranh so với nồng độ ion mg/l nhỏ 80 % lớn 120 % có mặt ion bắt đầu có ảnh hưởng tới nồng độ florua xác định Từ kết ta thấy, nồng độ ion clorua lớn 100 mg/l nồng độ photphat lớn 10 mg/l bắt đầu có ảnh hưởng, ion sunphat có nồng độ 500 mg/l ion nitrat có nồng độ 80 mg/l không ảnh hưởng tới phương pháp alizarin đỏ S hàm lượng florua phân tích 1,5 mg/l Nói cách khác, nồng độ clorua có mặt nước gấp 67 lần nồng độ có mặt florua nồng độ photphat lớn gấp 6,7 lần nồng độ florua nước gây ảnh hưởng đến phương pháp phân tích sử dụng thuốc thử alizarin đỏ S Nồng độ sunphat chưa vượt 333 lần nồng độ florua nồng độ nitrat chưa vượt 53 lần nồng độ florua không gây ảnh hưởng đến phép phân tích 3.4 Xây dựng thử nghiệm phân tích nhanh florua nước Từ kết quan sát thay đổi màu sắc thấy phương pháp alizarin đỏ S phương pháp tốt phương pháp cho phép kiểm tra nhanh florua nước Màu sắc thay đổi rõ ràng nhận thấy mắt thường nồng độ florua thay đổi từ đến 2,5 mg/l, thời gian xác định mẫu phút a Thành phần phân tích nhanh florua nước Thuốc thử: + Dung dịch A: Hòa tan 88,5mg ZrOCl2.8H2O 150ml nước cất Thêm hỗn hợp (8,35 ml H2SO4 25ml HCl) định mức đến 250 ml, chứa lọ thủy tinh tối màu + Dung dịch B: Hòa tan 187,5 mg alizarin đỏ S nước cất, định mức đến 250 ml, chứa lọ thủy tinh tối màu Cốc PE thể tích 50 ml Ống hút nhựa lấy mẫu chia vạch thể tích lấy mẫu từ 0,5 đến 10 ml Bảng so màu b Qui trình phân tích Lấy 10 ml dung dịch mẫu chất cần kiểm tra florua cho vào cốc nhựa 50 ml, sau nhỏ thêm vào 0,5 ml dung dịch A 0,5 ml dung dịch B Lắc đều, để phút, quan sát màu sắc so sánh với bảng màu, từ xác định nồng độ florua Hình 3.15: Bảng màu xác định florua phương pháp alizarin đỏ S c Giới hạn nồng độ nhận biết yếu tố ảnh hưởng Phương pháp alizarin đỏ S cho phép xác định nồng độ florua nước nồng độ florua nằm khoảng đến 2,5 mg/l Trong dung dịch mẫu chất cần xác định - 2- 3- - có ion Cl , SO4 , PO4 , NO3 nồng độ định ảnh hưởng tới thay đổi màu sắc phương pháp, có mặt ion nitrat với nồng độ 80 mg/l, ion sunphat với nồng độ 500 mg/l không gây ảnh hưởng tới phương pháp Ion clorua với nồng độ 100 mg/l ion photphat với nồng độ 10 mg/l bắt đầu gây ảnh hưởng tới phương pháp [...]... ion F trong nước uống, xác định florua trong các mẫu không khí và các khói khi kiểm tra sự ô nhiễm môi trường, trong kem đánh răng, trong các loại thuốc chữa bệnh, trong nước tiểu, nước bọt, trong các loại xương, trong răng và trong nhiều loại vitamin Trong công nghiệp, nhờ điện cực này người ta có thể tiến hành phân tích florua trong các bể điện phân mạ crôm trong các đĩa hát và trong các loại phân. .. flo [8,9] Nhìn chung: có nhiều phương pháp phân tích hàm lượng flo trong nước Phương pháp thể tích công phu, tỉ mỉ mà dễ gây sai số, phương pháp điện thế gặp khó khăn về thiết bị Vì vậy, chúng tôi chọn phương pháp phân tích trắc quang dựa trên sự giảm màu của phức Zirconi với thuốc thử hữu cơ để tiến hành chế tạo thử nghiệm bộ phân tích nhanh florua trong nước Phương pháp này dễ thực hiện, có độ lặp... mục đích kiểm tra nhanh florua bằng mắt thường 1.5 Cơ sở lý thuyết của phương pháp phân tích so màu xác định nhanh florua trong nước 1.5.1 Sự tạo phức của ion kim loại với các thuốc thử hữu cơ và sự phân hủy bởi F - Ion florua tạo phức được với một loạt cation (Fe, Ti, Zr, ) Mặt khác, các cation này tạo được phức màu với nhiều thuốc thử Một số hợp chất màu này lại bị ion florua - phân hủy, ví dụ như... trên Từ đó, chọn ra thuốc thử mà sự thay đổi màu là rõ rệt nhất để chế tạo thử nghiệm bộ phân tích nhanh florua 1.6 Phương pháp thống kê xử lý các số liệu thực nghiệm Để thu được kết quả trong phép phân tích có độ chính xác cao thì bên cạnh việc lựa chọn các điều kiện tối ưu, các thao tác thí nghiệm chuẩn xác thì việc xử lý kết quả thực nghiệm bằng phương pháp toán học thống kê cũng có vai trò quan trọng... của thuốc thử, phản ứng khá nhạy Như vậy, những phương pháp nhạy nhất để định lượng ion florua đều sử dụng hợp chất màu của zirconi 1.4 Các phương pháp phân tích florua trong môi trường nước 1.4.1 Phương pháp phân tích trắc quang Phương pháp phân tích trắc quang là các phương pháp phân tích quang học dựa trên việc đo độ hấp thụ năng lượng ánh sáng của một chất xác định ở một vùng phổ nhất định Trong phương... orthophosphate, trong đá silicate, và từ các nguồn văn phòng phẩm, cho các giá trị florua với độ chính xác cao không cần thời gian chờ đợi [12] Như vậy, ba thuốc thử xét ở trên đều tạo phức màu đậm với zirconi và phức màu này bị phá hủy khi có mặt florua Trong đề tài này, chúng tôi nghiên cứu việc xác định hàm lượng florua dựa trên phản ứng phân hủy màu của zirconi với ba thuốc thử trên Từ đó, chọn ra thuốc thử. .. tự Trái lại, florua tạo phức bền nhất là phức của zirconi Các nguyên tố khác của chu kỳ IV và V bảng HTTH tạo được phức florua hơi kém bền hơn Do có sự cạnh tranh - - giữa ion F và ion OH (nước) nên nhiều hợp chất florua của các nguyên tố nhóm IV và V bị thủy phân Đại đa số nguyên tố nhóm III cũng tạo được phức chất bền với florua Florua nguyên tố đất hiếm thực tế không tan trong nước và trong axit,... 5 (HTTH) Mendeleev với cấu hình hóa trị 2s 2p Trạng thái oxi hóa đặc trưng là -1 Flo có năng lượng ion hóa rất cao (I 1 = 17,418 eV) nên không tồn tại ion flo dương Flo cũng không có số oxi hóa dương Hợp chất quan trọng nhất của flo là axit flohidric (HF) và muối của nó- các florua, - các muối này tạo được trong dung dịch nước các ion F Trong dung dịch nước của các florua có các cân bằng sau: - +... Zirconi ứng dụng trong phân tích florua a Alizarin đỏ S - Alizarin đỏ S (1,2- đihydroxyantraquinon - 3- sunfonat natri) - Công thức phân tử: C14H5O2(OH)2SO3Na.H2O ; M=360,27 - Công thức cấu tạo: O OH OH SO3Na O - Tính chất: Có dạng hình kim màu da cam - vàng hoặc bột màu da cam Tan trong nước và trong rượu etylic khi đun nóng; không tan trong benzen, etxăng, clorofom Các dung dịch trong NH3 có màu tím,... hòa tan 0,42 g hoặc 0,042 g NaF trong một lít nước * Tiến hành: 4NaF + Th(NO3)4 = ThF + 4NaNO3 Chất chỉ thị hỗn hợp: Dung dịch 0,125 g Natrializarinsunfonat trong 100 ml nước dung dịch 0,01 g Metylen xanh trong 100 ml nước Trước khi dùng các dung dịch trên pha loãng 2 lần bằng nước cất Axit HClO4, nồng độ 70% (d=1,67) * Dụng cụ: Gồm một bộ tạo hơi và bình Claizen dung tích 50ml gắn liền với ống sinh