Nghiên cứu quá trình xử lý 2,4,6-trinitro toluen (TNT) trong nước thải bằng sắt kim loại kết hợp muối amoni pesunfat
https://app.box.com/s/n6gw9d33aw9y81qzr3ufx30kk5os9jep
https://app.box.com/s/n6gw9d33aw9y81qzr3ufx30kk5os9jep
- No tags were found...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
MỞ ĐẦU<br />
1. Đặt vấn đề<br />
Ô nhiễm môi trường đã và đang là vấn đề toàn cầu được nhiều <strong>nước</strong> đặc biệt<br />
quan tâm, <strong>trong</strong> đó có Việt Nam. Năm 2008 là năm báo động về tình trạng ô nhiễm<br />
môi trường nghiêm trọng ở <strong>nước</strong> ta khi một loạt các vụ vi phạm gây ô nhiễm môi<br />
trường được phát hiện. Do đó công tác <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> các chất <strong>thải</strong>, bảo vệ môi trường càng<br />
trở nên cấp bách.<br />
Nước <strong>thải</strong> của các cơ sở sản xuất hóa chất quốc phòng thường chứa một số <strong>hợp</strong><br />
chất nitro độc hại như: nitro<s<strong>trong</strong>>toluen</s<strong>trong</strong>> (NT), 2,4,6-<s<strong>trong</strong>>trinitro</s<strong>trong</strong>><s<strong>trong</strong>>toluen</s<strong>trong</strong>> (<s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>), nitroglyxerin<br />
(NG), 2,4-dinitro<s<strong>trong</strong>>toluen</s<strong>trong</strong>> (DNT), nitrophenol (NP), 2,4-dinitrophenol (DNP), 2,4,6-<br />
<s<strong>trong</strong>>trinitro</s<strong>trong</strong>>rezocxin (TNR) và chứa một lượng lớn các <strong>muối</strong> nitrat. Đây là các hóa chất<br />
dễ gây nổ, đồng thời có độc tính cao với môi trường và con người. Do đó, <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <strong>nước</strong><br />
<strong>thải</strong> chứa các <strong>hợp</strong> chất nitro có <strong>trong</strong> thành phần thuốc phóng, thuốc nổ, thuốc pháo<br />
là yêu cầu thực tiễn cấp bách đối với ngành công nghiệp quốc phòng.<br />
Hiện nay có rất nhiều phương pháp được ứng dụng để <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> các <strong>hợp</strong> chất hữu<br />
cơ độc hại, và một <strong>trong</strong> các phương pháp đang được các nhà khoa học quan tâm<br />
nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> là sử dụng <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> để khử các <strong>hợp</strong> chất hữu cơ. Ưu điểm của phương<br />
pháp này là khả năng phân hủy cao, dễ áp dụng, công nghệ đơn giản và giá thành<br />
thấp. Tuy nhiên, phương pháp trên thường <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> không triệt để, chỉ tạo ra những<br />
sản phẩm ít độc hơn với môi trường chứ không chuyển hóa hoàn toàn chúng thành<br />
các <strong>hợp</strong> chất không độc hại. Những nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> gần đây cho thấy phản ứng phân<br />
hủy các <strong>hợp</strong> chất hữu cơ bền vững <strong>bằng</strong> <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> <strong>sắt</strong> <strong>kết</strong> <strong>hợp</strong> với <strong>muối</strong> <strong>pesunfat</strong><br />
(S 2 O 2- 8 ) có hiệu quả <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> rất cao. Lúc này, <strong>trong</strong> hệ phản ứng không chỉ có <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>><br />
<s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> khử các <strong>hợp</strong> chất nitro mà còn xảy ra <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> oxi hóa nâng cao nhờ <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>><br />
<s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> sinh ragốc sunfat tự do SO * 4 . Từ những cơ sở đã nêu trên chúng tôi đã lựa chọn<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 1
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
đề tài: “<s<strong>trong</strong>>Nghiên</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> 2,4,6-<s<strong>trong</strong>>trinitro</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>toluen</s<strong>trong</strong>> (<s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>) <strong>trong</strong> <strong>nước</strong> <strong>thải</strong><br />
<strong>bằng</strong> <strong>sắt</strong> <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> <strong>kết</strong> <strong>hợp</strong> <strong>muối</strong> <strong>amoni</strong> <strong>pesunfat</strong>”<br />
2. Nhiệm vụ nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>><br />
Trong khóa luận này chúng tôi thực hiện các nhiệm vụ sau:<br />
- Thứ nhất: Xác định các điều kiện tối ưu cho <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> phân tích <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> trên<br />
máy cực phổ.<br />
- Thứ hai: Xây dựng đường chuẩn của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>, thể hiện sự phụ thuộc của chiều<br />
cao sóng cực phổ vào nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>, để xác định hàm lượng <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> <strong>trong</strong> các mẫu<br />
phân tích.<br />
- Thứ ba: Xác định các điều kiện tối ưu cho <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> <strong>bằng</strong> <strong>sắt</strong> <strong>kim</strong><br />
<strong>loại</strong> <strong>kết</strong> <strong>hợp</strong> với <strong>muối</strong> <strong>amoni</strong> <strong>pesunfat</strong> (NH 4 ) 2 S 2 O 8 .<br />
- Thứ tư: Ứng dụng các điều kiện tối ưu đã khảo sát để <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> <strong>bằng</strong> <strong>sắt</strong><br />
<strong>kim</strong> <strong>loại</strong> <strong>kết</strong> <strong>hợp</strong> với <strong>muối</strong> <strong>amoni</strong> <strong>pesunfat</strong> (NH 4 ) 2 S 2 O 8 , từ đó làm cơ sở để <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> các<br />
<strong>hợp</strong> chất hữu cơ độc hại nói chung và các <strong>hợp</strong> chất nitro thơm nói riêng có <strong>trong</strong><br />
<strong>nước</strong> <strong>thải</strong> của một số cơ sở sản xuất hóa chất công nghiệp quốc phòng.<br />
3. Ý nghĩa của đề tài<br />
- Cung cấp cơ sở <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> luận và thực tiễn về <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> các <strong>hợp</strong> chất nitro <strong>bằng</strong> <strong>sắt</strong> <strong>kim</strong><br />
<strong>loại</strong>, <strong>kết</strong> <strong>hợp</strong> với <strong>muối</strong> <strong>amoni</strong> <strong>pesunfat</strong>.<br />
- Tiếp tục nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> phương pháp cực phổ để theo dõi <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> các<br />
<strong>hợp</strong> chất hữu cơ độc hại theo quy mô phòng thí nghiệm. Từ đó làm cơ sở cho việc<br />
xây dựng quy <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> với quy mô công nghiệp.<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 2
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN<br />
1.1. SƠ LƢỢC VỀ MỘT SỐ HỢP CHẤT NITRO THƢỜNG GẶP<br />
1.1.1. 2,4,6-Trinitro<s<strong>trong</strong>>toluen</s<strong>trong</strong>> (<s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>) [7, 16]<br />
O 2 N<br />
CH 3<br />
NO 2<br />
NO 2<br />
<s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> là chất rắn, hình <strong>kim</strong>, màu vàng, tan khá nhiều <strong>trong</strong> <strong>nước</strong> (độ tan ở 20 0 C<br />
là 130,0 mg/lit). Đây là một <strong>trong</strong> những chất nổ thông dụng nhất được sử dụng<br />
<strong>trong</strong> lĩnh vực quân sự và có nhiều ứng dụng khác <strong>trong</strong> công nghiệp và <strong>trong</strong> nhiều<br />
ngành kinh tế khác như khai thác mỏ, khai thác đá, giao thông, xây dựng….<br />
<s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> là một chất độc đối với người và sinh vật. Khi xâm nhập vào cơ thể,<br />
<s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> có thể gây tổn thương toàn diện cơ thể như gây viêm niêm mạc mắt, mũi,<br />
họng, tổn thương hệ thống thần kinh và có thể dẫn đến viêm gan, nhiễm độc, thiếu<br />
máu, tan máu, giảm khả năng tạo hemoglobin. Ngoài ra <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> còn có thể gây suy<br />
nhược thần kinh, suy nhược cơ thể, đục thuỷ tinh thể, ung thư.... Theo những<br />
nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> mới đây thì <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> còn có thể gây vô sinh ở nam giới và có thể gây ung<br />
thư cho con người.<br />
<s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> có thể xâm nhập vào cơ thể <strong>bằng</strong> nhiều con đường khác nhau như qua<br />
da, qua niêm mạc, qua đường hô hấp và tiêu hoá. Vì thế nguy cơ nhiễm độc <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
càng cao hơn. Đối với động vật có vú liều lượng LD 50 qua đường miệng đối với<br />
chuột đực là 1010 mg/kg và chuột cái là 820 mg/kg. Mèo và chó nhạy cảm với<br />
<s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> hơn là thỏ, chuột hay lợn. Đối với các thủy sinh vật liều lượng LC 50 đối với<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 3
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
các loài cá khi bị nhiễm <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> dưới các điều kiện khác nhau (nhiệt độ, độ cứng,<br />
dòng chảy...) là 1,5 - 2,0 mg/l. Đối với loài cá, nhạy cảm nhất là cá hồi, liều lượng<br />
LC 50 là 0,8 mg/l.<br />
Nước <strong>thải</strong> từ các cơ sở sản xuất hóa chất quốc phòng chưa qua <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> hoặc <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>><br />
<s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> chưa hoàn toàn sẽ làm ô nhiễm nguồn đất, nguồn <strong>nước</strong> mặt và <strong>nước</strong> ngầm. Biểu<br />
hiện của sự ô nhiễm dễ quan sát thấy là <strong>nước</strong> chuyển sang màu tím, khi đó sẽ rất<br />
khó khăn và tốn kém để <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>>. Hàm lượng <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> <strong>trong</strong> <strong>nước</strong> <strong>thải</strong> công nghiệp theo<br />
TCVN 5945-2008 là 0,5 mg/lit.<br />
1.1.2. 2,4,6-TrinitroPhenol (axit picric).[2,4]<br />
OH<br />
O 2 N<br />
NO 2<br />
NO 2<br />
Axit picric cũng là chất rât độc hại, nuốt phải 1-2 gam có thể gây ngộ độc. Bụi<br />
của axit picric gây kích thích da và mắt. Tác dụng lên mắt làm mắt đổi màu vàng.<br />
Bị ngộ độc axit này có thể gây nhức đầu, buồn nôn, tiêu chảy, chóng mặt vàng da,<br />
<strong>nước</strong> tiểu màu đỏ.<br />
1.1.3. 2,4-Dinitro<s<strong>trong</strong>>toluen</s<strong>trong</strong>> (DNT) [2,5,6]<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 4
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
DNT là chất hữu cơ rất dễ bị phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời và<br />
các vi sinh vật. DNT <strong>trong</strong> môi trường không khí và <strong>trong</strong> môi trường <strong>nước</strong> bị phân<br />
hủy dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời. Trong điều kiện không có oxy hoặc ánh<br />
sáng mặt trời, DNT bị phân hủy dưới tác dụng của các vi sinh vật, chúng sử dụng<br />
DNT như là nguồn năng lượng và giải phóng ra CO 2 và <strong>nước</strong>.DNT là một chất độc<br />
nguy hiểm, gây nhiều tác hại đến con người và sinh vật.<br />
Đối với con người: DNT xâm nhập vào cơ thể con người phần lớn qua đường<br />
da. Phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường và thành phần của các đồng phân, DNT có<br />
thể tồn tại dưới dạng chất dễ tan, chất rắn có điểm nóng chảy thấp hoặc là ở dạng<br />
chất lỏng. Khi DNT ở dạng hơi, nó có thể xâm nhập qua đường hô hấp hay qua<br />
đường ăn uống nếu như người sử dụng không rửa sạch tay trước khi ăn. Phần lớn<br />
các triệu chứng khác của DNT là suy yếu cơ bắp, mỏi mệt, nhức đầu, ăn không<br />
ngon, chóng mặt, hoa mắt.Khi bị nhiễm độc nặng có thể dẫn đến viêm gan, những<br />
triệu chứng lâm sàng là xanh xao, thiếu máu. Hàm lượng DNT cho phép ở không<br />
khí nơi sản xuất là 1,5 mg/m 3 .<br />
Đối với sinh vật: Các sinh vật như thỏ, chó, lợn… rất nhạy cảm với DNT. Những<br />
sinh vật này khi bị nhiễm độc thường mắc các chứng bệnh về thần kinh và bệnh<br />
gan.Các loài chó khi bị nhiễm độc DNT ở liều lượng 25 mg/kg/ngày có thể bị chết.<br />
1.1.4. 2,4-đinitrophenol (DNP) [3,13,14]<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 5
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
DNP được sử dụng <strong>trong</strong> sản xuất thuốc nhuộm, chất bảo quản gỗ, và như một<br />
<strong>loại</strong> thuốc trừ sâu. Trong khoảng thời gian đầu những năm 30 của thế kỷ XX, DNP<br />
đã được sử dụng như là một <strong>loại</strong> thuốc giảm cân, nhưng đến năm 1938 nó đã bị<br />
cấm sử dụng .<br />
DNP có thể gây độc cấp tính và mãn tính.<br />
Khi vào cơ thể qua đường tiêu hóa, DNP có thể được phân bố <strong>trong</strong> máu,<br />
<strong>nước</strong> tiểu, và các mô của người. Biểu hiện của nhiễm độc cấp tính DNP ở người là<br />
buồn nôn, nôn mửa, đổ mồ hôi, chóng mặt, nhức đầu, và giảm cân. Nếu con người<br />
hấp thụ DNP ở liều lượng lớn ngoài các biểu hiện cấp tính trên sẽ có thêm triệu<br />
chứng tăng tỷ lệ chuyển hóa cơ bản và các triệu chứng khác. Biểu hiện nhiễm độc<br />
mãn tínhở người là thương tổn da, giảm cân, gây ra các ảnh hưởng lên tủy xương,<br />
hệ thần kinh trung ương và hệ thống tim mạch. Các nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> mới đây chỉ ra rằng<br />
phụ nữ uống DNP để giảm cân có thể ảnh hưởng đến khả năng sinh sản, nhưng các<br />
thông tin này chưa có tính thuyết phục cao. Đối với động vật đẻ con DNP làm tăng<br />
tỷ lệ chết non và tăng tỷ lệ tử vong.<br />
1.1.5. NitroBenzen (NB) [6, 10]<br />
NO 2<br />
NB có nhiều ứng dụng quan trọng <strong>trong</strong> thực tế. Một lượng lớn NB được dùng<br />
để sản xuất Anilin. Ngoài ra, NB cũng được sử dụng <strong>trong</strong> thuốc trừ sâu, làm dung<br />
môi, thuốc nhuộm, dược phẩm và thuốc nổ.<br />
NB có thể được chuyển hóa dễ dàng thành Anilin và các dẫn xuất khác như<br />
Azobenzen, nitrosobenzen, phenylhidroxylamin...nhưng khó phân hủy <strong>trong</strong> <strong>nước</strong>.<br />
Do đó, chúng có thể tồn tại rất lâu <strong>trong</strong> <strong>nước</strong> và gây ô nhiễm nguồn <strong>nước</strong>.<br />
NB có độc tính cao và dễ dàng hấp thụ qua da. NB là một chất có thể gây ung<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 6
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
thư, tiếp xúc kéo dài với NB gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ thống<br />
thần kinh trung ương, gan, thận, phổi và hệ tuần hoàn. Hít phải hơi NB có thể gây<br />
ra nhức đầu, buồn nôn, mệt mỏi, chóng mặt. Hàm lượng NB <strong>trong</strong> <strong>nước</strong> <strong>thải</strong> công<br />
nghiệp theo TCVN 5945-2008 là 5.10 -3 mg/lit.<br />
1.2. MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHIỄM CÁC HỢP<br />
CHẤT HỮU CƠ VÒNG THƠM<br />
1.2.1.Các nguồn phát sinh chất <strong>thải</strong> chứa <strong>hợp</strong> chất <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
Công nghiệp quốc phòng luôn gắn liền với <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> sản xuất, chế biến và gia<br />
công thuốc nổ. Thuốc phóng, thuốc nổ ngoài tính chất cực kỳ nguy hiểm khi chúng<br />
phát nổ, bản thân chúng cũng là những hóa chất gây độc khác nhau đến môi trường<br />
và sinh vật sống. Các nguồn phát sinh chất <strong>thải</strong> có tính nổ có thể là từ các dây<br />
chuyền công nghệ gia công vật liệu nổ, sửa chữa, bảo quản, niêm cất vũ khí, đạn<br />
dược và trang bị kỹ thuật của quân đội .<br />
Vấn đề gây ô nhiễm môi trường bởi các chất có tính nổ được phát hiện từ rất<br />
sớm ngay từ chiến tranh thế giới thứ nhất và thứ hai. Tính chất của các chất này đã<br />
được nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> và là tác nhân chính gây ô nhiễm môi trường xung quanh các khu<br />
công nghiệp quốc phòng ở Việt Nam.<br />
Sự ô nhiễm không khí có thể do sự phát nổ, khí <strong>thải</strong> của các dây chuyền sản<br />
xuất thuốc phóng, thuốc nổ, dây chuyền tổng lắp vũ khí, nhồi ép thuốc nổ vào<br />
đạn… bụi, hơi thuốc phóng, thuốc nổ như <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>, TNR,.. và các dung môi hữu cơ,…<br />
Bên cạnh sự ô nhiễm không khí, các chất <strong>thải</strong> rắn cũng bị ô nhiễm các hóa chất có<br />
tính nổ, thí dụ như các <strong>loại</strong> thuốc phóng nổ bẩn, thuốc phóng thuốc nổ, phế phẩm,<br />
mảnh đạn, bom, mìn, các <strong>loại</strong> bao bì, hòm đựng vật liệu nổ, giẻ lau, mùn cưa nhiễm<br />
thuốc nổ… chiếm tỉ trọng khá lớn <strong>trong</strong> tổng lượng <strong>thải</strong> quốc phòng. Các nguồn<br />
<strong>nước</strong> cũng bị ô nhiễm do nguồn <strong>nước</strong> <strong>thải</strong> của các khu công nghiệp quốc phòng, do<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 7
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
sự rửa chất <strong>thải</strong> rắn, từ khí <strong>thải</strong>, các <strong>hợp</strong> chất chủ yếu gây ô nhiễm như: nitrophenol,<br />
nitroglixerin, 2,4,6-<s<strong>trong</strong>>trinitro</s<strong>trong</strong>><s<strong>trong</strong>>toluen</s<strong>trong</strong>>, nitroxenlulo, dinitro<s<strong>trong</strong>>toluen</s<strong>trong</strong>>, 2,4,6-<s<strong>trong</strong>>trinitro</s<strong>trong</strong>>resorxin.<br />
Một số nhà máy quốc phòng hiện đang sử dụng <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> làm nguyên liệu <strong>trong</strong><br />
sản xuất thuốc nổ, chất gợi nổ. Nước <strong>thải</strong> của các nhà máy này chứa các chất ô<br />
nhiễm <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> có nồng độ dao động từ 20-50 mg/l với lưu lượng khoảng 50-<br />
100m 3 /ngày. Đa số các nguồn <strong>thải</strong> của các nhà máy trên chưa được <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> triệt để<br />
(theo tài liệu báo cáo đánh giá tác động môi trường từ năm 1995 đến 2002 của Viện<br />
Hóa Học – Vật liệu, Viện KH&CNQS và tài liệu tham khảo [15]).<br />
1.2.2. Sơ lƣợc về các phƣơng pháp <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> các chất hữu cơ độc hại<br />
Hiện nay, nhiều phương pháp <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> các <strong>hợp</strong> chất hữu cơ độc hại đã được biết<br />
đến như các phương pháp vật <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>>, hóa <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> (hấp phụ, phân hủy <strong>bằng</strong> tia tử ngoại…), các<br />
phương pháp sinh học, các phương pháp hóa học (oxi hóa, khử hóa, điện phân,…).<br />
Nguyên tắc chung của các phương pháp này là làm giảm hàm lượng chất hữu<br />
cơ độc hại xuống dưới ngưỡng cho phép trước khi <strong>thải</strong> ra môi trường. Sau đây là một<br />
số phương pháp chính <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> các <strong>hợp</strong> chất hữu cơ đặc biệt là <strong>hợp</strong> chất nitro thơm.<br />
1.2.2.1. Phương pháp hóa học<br />
Phương pháp này dựa vào phản ứng hóa học để chuyển hóa <strong>hợp</strong> chất nitro<br />
thơm thành các <strong>hợp</strong> chất không nhạy nổ, không độc so với chất ban đầu. Các tác<br />
nhân hóa học thường được sử dụng như các tác nhân oxi hóa (clo, ozon, KMnO 4 ,<br />
các cloramin, hipoclorit, H 2 O 2 , HNO 3 , các <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> oxi hóa nâng cao) và các tác<br />
nhân có tính khử (NaHSO 3 , Na 2 S, <strong>sắt</strong>). Sau khi các <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> hóa học xảy ra, các<br />
chất hữu cơ độc hại bị chuyển hóa thành các amin ít độc hơn hoặc các sản phẩm<br />
không độc hại (CO 2 ; H 2 O; N 2 ).<br />
1.2.2.2. Phương pháp pha loãng<br />
Nguyên <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> của phương pháp này là <strong>nước</strong> <strong>thải</strong> sẽ được bổ sung thêm lượng<br />
<strong>nước</strong> sạch nhất định sao cho các chỉ tiêu chất lượng của nó đạt tiêu chuẩn <strong>thải</strong> vào<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 8
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
môi trường. Phương pháp này không có khả năng <strong>loại</strong> bỏ các chất <strong>thải</strong> ra khỏi<br />
nguồn <strong>nước</strong> mà chỉ giảm nồng độ của chúng .<br />
1.2.2.3. Phương pháp hấp phụ<br />
Hiện nay,phương pháp hấp phụ là một <strong>trong</strong> những các phương pháp được sử<br />
dụng rộng rãi nhất <strong>trong</strong> công nghệ <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> các chất hữu cơ độc hại, bền vững <strong>trong</strong><br />
môi trường và <strong>trong</strong> <strong>nước</strong> <strong>thải</strong> công nghiệp, đặt biệt là <strong>loại</strong> <strong>nước</strong> <strong>thải</strong> có màu.<br />
Phương pháp này cho phép <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <strong>nước</strong> <strong>thải</strong> chứa nhiều <strong>loại</strong> chất bẩn khác nhau, kể<br />
cả khi nồng độ chất bẩn <strong>trong</strong> <strong>nước</strong> rất thấp, mà các phương pháp khác khó có thể<br />
<s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> được. Ngoài ra phương pháp hấp phụ có thể dùng để <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> triệt để <strong>nước</strong> <strong>thải</strong><br />
sau khi nguồn <strong>nước</strong> này đã được <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <strong>bằng</strong> các phương pháp khác.<br />
Nguyên tắc cơ bản của phương pháp hấp phụlà dựa trên khả năng hấp phụ các<br />
chất bẩn có mặt <strong>trong</strong> nguồn <strong>nước</strong> <strong>thải</strong> của vật liệu hấp phụ. Nước <strong>thải</strong> sau khi cho<br />
qua vật liệu hấp phụ sẽ được kiểm tra các chỉ tiêu trước khi <strong>thải</strong> ra môi trường.<br />
Các vật liệu hấp phụ thường dùng như than hoạt tính, zeolit, vật liệu nano<br />
<strong>trong</strong> đó than hoạt tính là vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất với nhiều ưu điểm<br />
vượt trội. Phương pháp hấp phụ thường <strong>kết</strong> <strong>hợp</strong> với các phương pháp khác để <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>><br />
sản phẩm sau hấp phụ.<br />
1.2.2.4. Phương pháp thiêu đốt<br />
Thiêu đốt là phương pháp nhiệt dùng để phân hủy các <strong>hợp</strong> chất hữu cơ.<br />
Phương pháp này thường cần các thiết bị như lò đốt, nhiên liệu đốt hay lò đốt <strong>bằng</strong><br />
điện, buồng đốt, bộ phận <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> khí đốt. Các sản phẩm đốt thường là các chất đơn<br />
giản như CO 2 , H 2 O, N 2 khi các chất hữu cơ được oxi hóa hoàn toàn.<br />
Tuy nhiên, bên cạnh các phản ứng chính có thể có các <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> phụ tạo ra các<br />
<strong>hợp</strong> chất rất độc hại. Như <strong>trong</strong> <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> đốt chất hữu cơ chứa clo, mạch vòng sẽ<br />
<strong>thải</strong> ra chất độc dioxin [5, 19] hoặc các chất hữu cơ mạch vòng (PCB) hay hữu cơ<br />
clo hóa khi đốt sẽ tạo ra dibenzodioxin và furan. Mặt khác, theo tính toán thực tế<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 9
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
cho thấy giá thành chi phí đốt chất <strong>thải</strong> thường cao nên phương pháp này không<br />
được ưu tiên nhiều.<br />
1.2.2.5. Phương pháp phân hủy <strong>bằng</strong> bức xạ UV<br />
Hợp chất nitro thơm có thể bị chuyển hóa thành các sản phẩm: CO 2 , HNO 3 ,<br />
H 2 O <strong>bằng</strong> năng lượng UV. Phương pháp này thường được <strong>kết</strong> <strong>hợp</strong> với tác nhân oxy<br />
hóa khác như ozon, H 2 O 2 [14]. Sử dụng <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> oxy hóa nâng cao có tác nhân ánh<br />
sáng như UV/ H 2 O 2 , UV/O 3 , <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> Fenton …Ở một số <strong>nước</strong>, phương pháp này<br />
đã được thương mại hóa, áp dụng <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <strong>nước</strong> <strong>thải</strong> nhiễm các chất hữu cơ. Tuy<br />
nhiên, với <strong>loại</strong> chất <strong>thải</strong> chứa <strong>hợp</strong> chất nổ thì chủ yếu mới là <strong>kết</strong> quả thử nghiệm<br />
[6]. Ở <strong>trong</strong> <strong>nước</strong> cũng đã có các công <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> sử dụng bức xạ UV có<br />
thêm các tác nhân oxy hóa như O 3 , H 2 O 2 , TiO 2 sẽ tăng hiệu quả <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>>.<br />
1.2.2.6. Phương pháp ozon hóa<br />
Dùng ozon để chuyển hóa các chất hữu cơ (đặc biệt là các <strong>hợp</strong> chất nitro<br />
thơm) có độc tính <strong>trong</strong> <strong>nước</strong> <strong>thải</strong> là một phương pháp mới chưa được áp dụng rộng<br />
rãi. Ozon là một tác nhân oxy hóa mạnh và là một chất cộng <strong>hợp</strong> mạnh dẫn đến<br />
nhiều ứng dụng đặc biệt. Trong công nghệ hóa học nó giữ vai trò tối ưu <strong>trong</strong> các<br />
<s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> oxy hóa hoặc cộng <strong>hợp</strong>. Đặc biệt là khả năng phản ứng với các liên <strong>kết</strong><br />
đôi <strong>trong</strong> phân tử nitro thơm. Trong <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> phản ứng với các liên <strong>kết</strong> đôi <strong>trong</strong><br />
phân tử nitro thơm sẽ xảy ra hiện tượng phá vòng và tạo thành các axit béo, các axit<br />
này về sau sẽ được chuyển hóa thành các sản phẩm trao đổi trung gian. Quá <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>><br />
<s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> tiếp tục đến sản phẩm cuối cùng là H 2 O, CO 2 , HNO 3 .<br />
Phương pháp ozon hóa <strong>nước</strong> <strong>thải</strong> chứa <strong>hợp</strong> chất nitro thơm, ngoài sản phẩm cuối<br />
cùng không gây ô nhiễm mà <strong>trong</strong> <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> các chất hữu cơ khác <strong>trong</strong> <strong>nước</strong> kể,<br />
<strong>thải</strong> cũng bị oxy hóa. Nước <strong>thải</strong> sau khi <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> có chỉ số COD, mùi, độ đục giảm đáng<br />
chỉ số BOD gần như không còn, lượng oxy hòa tan <strong>trong</strong> <strong>nước</strong> tăng lên.<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 10
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
1.2.2.7. Phương pháp điện hóa<br />
Nguyên tắc của phương pháp điện hóa là chuyển hóa các nhóm nitro thơm<br />
thành các nhóm amin <strong>bằng</strong> sự khử điện hóa trên catốt và oxi hóa các sản phẩm thu<br />
được trên anốt đến CO 2 , H 2 O.<br />
Các <strong>kết</strong> quả nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> và thử nghiệm phương pháp này ở quy mô phòng thí<br />
nghiệm cho thấy khả năng phân huỷ điện hóa của TNR nhanh và vô cơ hóa hoàn<br />
toàn, còn <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>, DNT, RDX,... thì tốc độ phân huỷ chậm hơn.<br />
Ưu điểm của phương pháp điện phân là kỹ thuật thực hiện không phức tạp, có<br />
khả năng phân huỷ triệt để và nhanh chất ô nhiễm. Đặc biệt là nguồn <strong>nước</strong> <strong>thải</strong> nhiễm<br />
các nguyên liệu sản xuất chất gây nổ như TNR, styphnat chì,... rất khó <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <strong>bằng</strong> các<br />
phương pháp khác. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn còn một số hạn chế như có khí<br />
clo sinh ra <strong>trong</strong> <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> điện phân, dây chuyền điện phân cồng kềnh và tốn kém.<br />
1.2.2.8. Phương pháp sinh học<br />
Bản chất của phương pháp sinh học được sử dụng <strong>trong</strong> công nghệ <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <strong>nước</strong><br />
<strong>thải</strong> là sử dụng khả năng tồn tại, phát triển của vi sinh vật để phân hủy các chất bẩn<br />
hữu cơ <strong>trong</strong> <strong>nước</strong> <strong>thải</strong>. Phương pháp sinh hóa có thể dùng để làm sạch hoàn toàn<br />
các <strong>loại</strong> <strong>nước</strong> <strong>thải</strong> sản xuất chứa các chất hữu cơ hòa tan hoặc phân tán nhỏ. Sản<br />
phẩn cuối cùng của <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> phân hủy sinh hóa các chất bẩn thường là: khí<br />
cacbonic, nitơ, ion sunfat… Nước <strong>thải</strong> sau <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> sẽ được kiểm tra các chỉ số đặc<br />
trưng như BOD, COD hoặc DO.<br />
Yêu cầu của <strong>nước</strong> <strong>thải</strong> khi <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <strong>bằng</strong> phương pháp này là không chứa các<br />
chất độc và tạp chất, các <strong>muối</strong> <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> nặng hoặc nồng độ của chúng không vượt<br />
<s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> nồng độ cực đại cho phép và có tỷ số BOD/COD 0,5.<br />
1.2.2.9. Phương pháp <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <strong>bằng</strong> thực vật bậc cao<br />
Xử <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> thực vật bậc cao là sử dụng cây cối để <strong>loại</strong> bỏ, kiềm chế hoặc làm giảm<br />
mức độ độc hại với môi trường của các chất gây ô nhiễm. Có thể <strong>kết</strong> <strong>hợp</strong> giữa biện<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 11
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
pháp <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> ô nhiễm <strong>bằng</strong> thực vậy và vi sinh vật để rút ngắn thời gian <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>>. Xử <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>><br />
chất ô nhiễm <strong>bằng</strong> thực vật là một giải pháp công nghệ mới đã được nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> và<br />
ứng dụng khá rộng rãi trên thế giới. Đây là một phương pháp <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> sinh học có hiệu<br />
quả cao, giá thành thấp và an toàn với môi trường. Công nghệ này có thể ứng dụng<br />
với cả đất và <strong>nước</strong> ô nhiễm.<br />
1.2.2.10. Phương pháp Fenton<br />
Phương pháp Fenton được nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> bởi nhà Hóa học Mỹ J.H. Fenton. Phương<br />
pháp này sử dụng H 2 O 2 và <strong>muối</strong> <strong>sắt</strong> Fe 2+ làm tác nhân oxi hóa rất hiệu quả cho nhiều<br />
chất hữu cơ. Hệ tác nhân Fenton có khả năng oxi hóa mạnh là ion Fe(II) và H 2 O 2 tác<br />
dụng với nhau sinh ra gốc tự do hydroxyl HO * . Gốc HO tự do có khả năng hoạt động<br />
mạnh nên oxi hóa các chất hữu cơ theo cơ chế gốc tự do thành các sản phẩm trung<br />
gian, và cuối cùng thành các sản phẩm vô cơ đơn giản, không độc hại.<br />
1.3. SƠ LƢỢC VỀ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ HỢP CHẤT NITRO THƠM BẰNG<br />
SẮT KIM LOẠI KẾT HỢP VỚI MUỐI AMONI PESUNFAT<br />
1.3.1. Sơ lƣợc về <strong>sắt</strong> và <strong>muối</strong> <strong>amoni</strong> <strong>pesunfat</strong><br />
- Sắt là <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> phổ biến <strong>trong</strong> tự nhiên và đã được biết đến từ rất lâu với các<br />
ứng dụng quan trọng.Sắt có tính khử trung bình ở điều kiện thường. Trong những<br />
năm gần đây, tính khử của <strong>sắt</strong> đã được ứng dụng <strong>trong</strong> việc <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <strong>nước</strong> ô nhiễm các<br />
chất hữu cơ, đặc biệt là ô nhiễm các <strong>hợp</strong> chất nitro.<br />
Muối <strong>amoni</strong> <strong>pesunfat</strong> (NH 4 ) 2 S 2 O 8<br />
- Trong điều kiện khô ráo, <strong>amoni</strong> pesunfar bền, không bị phân hủy ở điều kiện<br />
thường. Trong không khí ẩm phân hủy dần giải phóng oxi và tạo nên (NH 4 ) 2 S 2 O 7 .<br />
- Trong dung dịch <strong>nước</strong> hoặc <strong>trong</strong> môi trường axit, nó bị thủy phân chậm ở<br />
nhiệt độ thường và nhanh khi đun nóng: S 2 O 2- 8 + 2H 2 O → 2HSO - 4 + H 2 O 2<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 12
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
- Khi có chất xúc tác thích <strong>hợp</strong> H 2 O 2 có thể chuyển hóa thành gốc hiđroxyl<br />
(OH*) là một gốc tự do có khả năng oxi hóa mạnh ứng dụng <strong>trong</strong> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> chất hữu<br />
cơ gây ô nhiễm môi trường.<br />
- Muối <strong>amoni</strong> <strong>pesunfat</strong> là chất oxi hóa mạnh, thế oxi hóa chuẩn là 2,12V:<br />
2-<br />
S 2 O 8 + 2H + -<br />
+2e → 2HSO 4<br />
Tuy nhiên, các phản ứng oxi hóa trực tiếp <strong>bằng</strong> <strong>amoni</strong> <strong>pesunfat</strong> thường xảy ra<br />
chậm ở điều kiện thường. Khi có chất xúc tác như ion Ag + , Fe 2+ ... thì tốc độ phản<br />
ứng tăng lên nhanh chóng. Khi đó anion <strong>pesunfat</strong> (S 2 O 2- 8 ) có khả năng bị hoạt hóa<br />
thành gốc sunfat tự do có hoạt tính oxi hóa rất mạnh là SO *- 4 có thế oxi hóa là 2,6V.<br />
S 2 O 2- *-<br />
8 + “chất xúc tác” → SO 4<br />
- Pesunfat anion có thể tạo ra supeoxit (O * 2 -) <strong>trong</strong> môi trường kiềm. Theo<br />
một số công <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> của Watts chỉ ra, <strong>pesunfat</strong> có thể tạo ra gốc tự do<br />
sunfat (SO * 4 - ) và supeoxit <strong>bằng</strong> phản ứng <strong>kết</strong> <strong>hợp</strong> sau:<br />
2S 2 O 2- 8 + 2H 2 O → 3SO 2- 4 + SO * 4 - + O * 2 - + 4H +<br />
Tác giả đã giải thích phản ứng trên là do phản ứng giữa hiđropeoxyl (HOO- )<br />
với anion <strong>pesunfat</strong>. Anion hiđropeoxyl (HOO-) được tạo bởi Fe <strong>kim</strong> <strong>loại</strong>. Trong môi<br />
trường kiềm, anion HOO- sẽ tương tác với S 2 O 2- 8 tạo ra gốc tự do SO * 4 -. Hơn nữa,<br />
Watts còn chứng minh được rằng <strong>trong</strong> môi trường kiềm mạnh, gốc tự do sunfat còn<br />
phản ứng được với nhóm hiđroxyl OH- tạo thành gốc OH* và anion sunfat:<br />
*<br />
SO 4 + OH - → SO 2- 4 + OH *<br />
Như vậy hệ <strong>pesunfat</strong> <strong>trong</strong> môi trường kiềm, anion <strong>pesunfat</strong> sẽ được hoạt hóa<br />
thành các gốc tự do có khả năng oxi hóa rất mạnh. Có thể phân hủy các chất gây ô<br />
nhiễm môi trường như hexacloetan (HCA)...<br />
1.3.2. Ứng dụng <strong>sắt</strong> <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> để <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> các <strong>hợp</strong> chất nitro vòng thơm<br />
Vai trò của <strong>sắt</strong> hóa trị không <strong>trong</strong> <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <strong>loại</strong> bỏ, <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> các <strong>hợp</strong> chất hữu cơ<br />
bền gây ô nhiễm môi trường được thể hiện qua các chức năng sau:<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 13
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
‣ Vai trò là chất hấp phụ:<br />
Sắt <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> <strong>trong</strong> dung dịch dưới tác dụng của oxi không khí và <strong>nước</strong> hoặc<br />
dưới tác dụng của dòng điện (dòng anot), <strong>sắt</strong> <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> hòa tan tạo thành Fe 2+ và<br />
Fe 3+ . Tồn tại chủ yếu dưới dạng <strong>hợp</strong> chất Fe(OH) 2 , Fe(OH) 3 , FeOOH. Đây là các<br />
chất có bề mặt xốp có tính hấp phụ cao, có thể hấp phụ tối đa các <strong>hợp</strong> chất hữu cơ<br />
<strong>trong</strong> dung dịch. Chính vì vậy, việc dung <strong>sắt</strong> để <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> môi trường có khả năng ứng<br />
dụng và đạt hiệu suất cao.<br />
‣ Vai trò là chất khử:<br />
Sắt <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> là chất khử trung bình nên các chất hữu cơ có tính oxi hóa cũng<br />
phản ứng với Fe. Điển hình là các chất hữu cơ chứa các nhóm NO - 2 (các <strong>hợp</strong> chất<br />
nitro thơm), các <strong>hợp</strong> chất hữu cơ chứa clo sẽ phản ứng với <strong>sắt</strong> giải phóng ra ion Cl -<br />
làm giảm tính độc hại của các <strong>hợp</strong> chất này. Phản ứng diễn ra như sau:<br />
Fe + RCl + H + → Fe 2+ + RH + Cl -<br />
Trong dung dịch yếm khí (không có mặt O 2 ) chỉ có <strong>nước</strong>, các tác nhân nhận<br />
electron có thể là H + và H 2 O, chúng bị khử tạo ra OH – và H 2 . Quá <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> tổng thể và<br />
ăn mòn <strong>sắt</strong> <strong>trong</strong> hệ Fe – H 2 O được biểu diễn như sau:<br />
Fe + 2 H + → Fe 2+ + H 2<br />
Fe + 2H 2 O → Fe 2+ + H 2 + 2OH –<br />
Trong trường <strong>hợp</strong> môi trường <strong>nước</strong> có oxi hòa tan, oxi sẽ dễ dàng nhận<br />
electron theo phương <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>>:<br />
2Fe + O 2 + 2H 2 O → 2Fe 2+ + 4OH –<br />
Phản ứng của các chất oxi hóa dạng hữu cơ này với <strong>sắt</strong> <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> được chứng<br />
minh <strong>bằng</strong> sự khử clo hoặc chuyển nhóm –NO 2 sang nhóm –NH 2 .Các phản ứng<br />
tổng <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>>t được mô tả như sau:<br />
Fe + RX + H + → Fe 2+ + RH + X –<br />
Fe + RNO 2 + 4H + → Fe 2+ + RNH 2 + 2H 2 O<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 14
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
Phản ứng xảy ra qua 3 giai đoạn mỗi giai đoạn chất oxi hóa nhận 2e từ Fe 0 . Tốc<br />
độ phản ứng phụ thuộc vào hằng số tốc độ phản ứng trên. Các <strong>hợp</strong> chất hữu cơ này<br />
sau khi bị khử bởi <strong>sắt</strong> <strong>kim</strong> <strong>loại</strong>, tính độc hại sẽ giảm và sau đó có thể <strong>loại</strong> bỏ ra khỏi<br />
môi trường <strong>bằng</strong> nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp sinh học, hấp phụ.<br />
1.3.3. Xử <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <strong>hợp</strong> chất nitro thơm <strong>bằng</strong> <strong>sắt</strong> <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> <strong>kết</strong> <strong>hợp</strong> với <strong>muối</strong> <strong>amoni</strong><br />
<strong>pesunfat</strong>.<br />
Trong những năm gần đây, việc ứng dụng Fe <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> <strong>trong</strong> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> môi trường<br />
ô nhiễm các <strong>hợp</strong> chất hữu cơ đã được chỉ ra. Tuy nhiên sử dụng <strong>sắt</strong> <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> vào<br />
việc <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> thường chỉ thu được hiệu quả nhất định, <strong>trong</strong> phạm vi hẹp, những chất<br />
hữu cơ thơm thường hiệu suất thấp. Gần đây có một số nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> giữa Fe <strong>kết</strong> <strong>hợp</strong><br />
với chất oxi hóa như KMnO 4 hoặc hệ Fenton, nhằm tạo ra những gốc tự do có khả<br />
năng hoạt hóa rất mạnh như OH*, tuy nhiên thời gian tồn tại của gốc tự do hoặc<br />
chất oxi hóa <strong>trong</strong> điều kiện phản ứng thường rất ngắn. Nên hiệu quả <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> thường<br />
bị hạn chế.<br />
Theo một số tác giả <strong>nước</strong> ngoài đã nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> việc <strong>kết</strong> <strong>hợp</strong> giữa Fe với<br />
<strong>pesunfat</strong> rất hiệu quả vì đã tạo ra gốc SO * 4 - có thời gian tồn tại lâu và hoạt tính oxi<br />
hóa rất mạnh, có khả năng phá hủy hiệu quả một số <strong>hợp</strong> chất hữu cơ như TCA,<br />
cacbon tetraclorua, TCE...<br />
Quá <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> tạo gốc tự do sunfat SO * 4 - từ <strong>sắt</strong> <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> và <strong>amoni</strong> <strong>pesunfat</strong> được<br />
thực bởi hai giai đoạn.<br />
+ Giai đoạn 1 là giai đoạn oxi hóa Fe 0 thành Fe 2+ <strong>bằng</strong> oxi không khí theo<br />
phương <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> sau:<br />
2Fe + O 2 + 2H 2 O → 2Fe 2+ + 4OH-<br />
Quá <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> này cũng có thể được thực hiện <strong>trong</strong> môi trường axit do <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>><br />
Fe+ 2H + → Fe 2+ + H 2<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 15
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
+ Giai đoạn 2 là giai đoạn hoạt hóa <strong>pesunfat</strong> của Fe 2+ tạo thành gốc tự do<br />
sunfat SO * 4 -<br />
Fe 2+ + S 2 O 2- 8 → Fe 3+ + SO 2- *-<br />
4 + SO 4<br />
Khi cho hệ Fe 0 <strong>kết</strong> <strong>hợp</strong> với S 2 O 2- 8 tương tác với <strong>hợp</strong> chất nitro thơm như TNR,<br />
khi đó gốc tự do SO *- 4 là một chất oxi hóa mạnh sẽ tương tác với vòng thơm,<br />
khoáng hóa TNR thành các <strong>hợp</strong> chất vô cơ như CO 2 và H 2 O, N 2 . Quá <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> được<br />
mô tả <strong>bằng</strong> sơ đồ sau:<br />
TNR + SO * 4 - → CO 2 + H 2 O + N 2<br />
Chất hữu cơ sẽ bị phá hủy bởi gốc SO * 4 - theo phương <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> trên. Vậy có thể<br />
ứng dụng hệ thống Fe <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> <strong>kết</strong> <strong>hợp</strong> với <strong>muối</strong> (NH 4 ) 2 S 2 O 8 vào <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> các chất<br />
hữu cơ độc hại khó phân hủy như NB, <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>, TNR. Với hiệu suất <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> khá cao.<br />
1.4. SƠ LƢỢC VỀ PHƢƠNG PHÁP CỰC PHỔ [1]<br />
1.4.1. Nguyên tắc của phƣơng pháp<br />
Nhóm các phương pháp phân tích cực phổ là những phương pháp quan trọng<br />
nhất <strong>trong</strong> số các phương pháp phân tích điện hóa hiện đại. Các phương pháp này<br />
đều dựa trên <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> thuyết về <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> điện cực, phụ thuộc chủ yếu vào việc đưa chất<br />
điện hoạt từ <strong>trong</strong> lòng dung dịch đến bề mặt điện cực làm việc và ghi đường von –<br />
ampe (đường biểu diễn sự phụ thuộc cường độ dòng Faraday vào giá trị thế của<br />
điện cực làm việc so với điện cực so sánh).<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 16
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
SW<br />
SP<br />
V<br />
i<br />
SP : nguồn điện<br />
SW : điện cực làm việc<br />
R : điện cực so sánh<br />
A : điện cực phù trợ<br />
V : vôn kế<br />
i : điện kế<br />
A<br />
R<br />
W<br />
Hình 1.1. Sơ đồ thiết bị phân tích von-ampe<br />
1.4.2. Điện cực làm việc<br />
Trong các phương pháp phân tích von-ampe, điện cực làm việc thường dùng là :<br />
điện cực giọt Hg, điện cực rắn làm từ Platin, vàng, bạc hoặc cacbon kính.<br />
Phương pháp phân tích sử dụng điện cực giọt Hg, hay dùng là điện cực giọt<br />
treo (HMDE), điện cực giọt rơi (DME), và điện cực giọt tĩnh (SMDE). Điện cực là<br />
giọt Hg lỏng hình cầu có đường kính khá nhỏ (≤ mm), được rơi ra từ một mao quản<br />
có chiều dài khoảng 10 – 15cm, với đường kính <strong>trong</strong> khoảng 30 - 50µm mao quản<br />
được nối với bình chứa Hg <strong>bằng</strong> một ống dẫn nhỏ polietilen.<br />
Trong điện cực giọt rơi, giọt Hg liên tục được hình thành ở đầu mao quản<br />
và rơi ra do lực hấp dẫn, kích thước và chu kì (hay tốc độ chảy) của giọt Hg<br />
được điều khiển bởi kích thước mao quản và chiều cao của bình chứa Hg. Tốc<br />
độ đó được quy ước tính <strong>bằng</strong> khối lượng Hg rơi ra khỏi mao quản <strong>trong</strong> một<br />
đơn vị thời gian (theo mg/s). Thông thường người ta chọn kích thước mao quản<br />
và chiều cao bình chứa sao cho tốc độ chảy khoảng 1,5 ÷ 4,0mg/s. Chu kì mỗi<br />
giọt khoảng từ 2s – 6s.<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 17
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
Trong điện cực giọt treo (thường dùng <strong>trong</strong> phân tích von-ampe hòa tan và<br />
von-ampe vòng), giọt Hg có kích thước nhỏ, có thể thay đổi được tùy theo yêu cầu<br />
thực nghiệm. Giọt được hình thành rất nhanh và được giữ ở đầu mao quản <strong>trong</strong><br />
<s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> đo.<br />
Ưu điểm của điện cực giọt Hg<br />
- Khoảng thế phân tích rộng, <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> thế H 2 trên điện cực giọt Hg lớn, vì vậy ở<br />
rộng khoảng thế phân tích đến -1V (so với điện cực calomem bão hòa) <strong>trong</strong> môi<br />
trường axit và đến -2V <strong>trong</strong> môi trường bazơ. Tuy nhiên do có <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> oxi hóa<br />
của Hg lỏng nên điện cực chỉ được sử dụng đến -0,3V hoặc 0,4 (so với điện cực<br />
calomen) tùy vào môi trường.<br />
- Bề mặt giọt luôn được đổi mới và không bị làm bẩn bởi sản phẩm phản ứng<br />
điện cực.<br />
- Với các điện cực hiện đại, giọt Hg được điều khiển bởi hệ thống van khí,<br />
do vậy độ lặp của giọt cao, tăng độ lặp, độ đúng và độ chính xác khi phân tích.<br />
- Kích thước giọt nhỏ nên lượng chất tiêu tốn khi phân tích là không đáng<br />
kể do đó sự giảm nồng độ <strong>trong</strong> <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> phân tích do sự oxi hóa khử trên điện<br />
cực thực tế là không xảy ra.<br />
1.4.3. Điện cực so sánh<br />
Thường hay sử dụng điện cực Ag/AgCl hay điện cực calomen bão hòa.<br />
Điện cực so sánh phải có thế ổn định.<br />
1.4.4. Sóng cực phổ khuếch tán<br />
- Sóng cực phổ cổ điển có dạng bậc thang, dòng cực đại i d tỷ lệ tuyến tính<br />
với nồng độ chất phân tích <strong>trong</strong> dung dịch i d = f(I), người ta lợi dụng tính chất<br />
này để phân tích định lượng. Tuy nhiên sóng cực phổ cổ điển có độ phân giải<br />
không cao cũng như có dòng dư lớn. Do đó hạn chế độ nhạy của phương pháp<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 18
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
xác định được 10 -5 M và khả năng xác định nhiều chất <strong>trong</strong> cùng một hỗn <strong>hợp</strong><br />
là khó khăn, độ chọn lọc kém.<br />
- Với kỹ thuật quét thế, kỹ thuật ghi dòng hiện đại đã khắc phục được<br />
nhược điểm đó, đồng nghĩa với tăng độ nhạy lên rất nhiều. Có thể kể đến :<br />
o Cực phổ sóng vuông (SqW)<br />
o Cực phổ xoay chiều hình sin (AC)<br />
o Cực phổ thường và cực phổ xung vi phân (NP và DP)<br />
o Các phương pháp von-ampe trên điện cực đĩa quay<br />
o Phân tích điện hóa hòa tan<br />
Với độ nhạy đối với<br />
Cực phổ cổ điển (DC)<br />
10 -4 – 10 -6 M<br />
Cực phổ sóng vuông xung vi phân<br />
10 -4 – 10 -8 M<br />
Von ampe hòa tan Anot điện cực giọt thủy ngân treo<br />
10 -6 – 10 -9 M<br />
Vôn Ampe hòa tan Anot dùng điện cực màng thủy ngân trên 10 -8 – 10 -10 M<br />
điện cực rắn.<br />
Có thể thấy các phương pháp phân tích điện hóa rất phong phú và đa dạng.<br />
Phạm vi đối tượng nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> rộng, cả <strong>hợp</strong> chất vô cơ và hàng nghìn <strong>hợp</strong> chất hữu<br />
cơ các <strong>loại</strong>.<br />
Phương pháp cực phổ xung vi phân là phương pháp phân tích điện hóa hiện<br />
đại, đã được cải tiến cả về kỹ thuật quét thế và kỹ thuật ghi dòng, khắc phục được<br />
đa số nhược điểm của phương pháp cực phổ cổ điển và phương pháp xung thường.<br />
Trong phương pháp xung vi phân, điện cực được phân cực <strong>bằng</strong> một biến áp một<br />
chiều biến thiên tuyến tính với tốc độ chậm. Ghi dòng tại hai thời điểm trước khi nạp<br />
xung và trước khi ngắt dòng. Đường biểu diễn sự khác nhau giữa hai dòng này vào thế<br />
điện cực có dạng píc, rất dễ xác định, có độ phân giải cao. Do vậy mà phương pháp<br />
cực phổ xung vi phân giảm tối đa dòng dư, một hạn chế của cực phổ cổ điển.<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 19
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
Sự phụ thuộc dòng cực đại <strong>trong</strong> cưc phổ xung vi phân vào các thông số của<br />
<s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> đo cực phổ được tính toán <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> thuyết cho hệ thức sau :<br />
Trong đó<br />
Với:<br />
K nFS<br />
1/2 2<br />
(D / t x) p( 1)<br />
[( p) p]<br />
i = K.C (1.1)<br />
n : là số e trao đổi <strong>trong</strong> phản ứng điện cực<br />
F : hằng số Faraday<br />
S : là diện tích bề mặt điện cực<br />
C : nồng độ chất điện hoạt<br />
D : hệ số khuếch tán<br />
t x : thời gian một xung<br />
nFE<br />
exp 2RT<br />
(1.2)<br />
nF E<br />
p exp[( )(E E<br />
1/2<br />
)]<br />
(1.3)<br />
RT 2<br />
E : biên độ xung<br />
T : nhiệt độ Kelvin<br />
R : hằng số khí<br />
E 1/2 : thế bán sóng<br />
Tại đỉnh píc, P = 1 thì phương <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> (1.1) còn lại là<br />
1/ 2<br />
(D/ t<br />
) ( 1)<br />
i nFS<br />
x <br />
C<br />
(1.4)<br />
( 1)<br />
E<br />
E<br />
E<br />
(1.5)<br />
2<br />
p 1/2<br />
Bán chiều rộng của píc được xác định bởi công thức :<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 20
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
W<br />
1/2<br />
<br />
2RT<br />
nFE<br />
2RT<br />
1<br />
n.F.cosh .[2 cosh( )]<br />
(1.6)<br />
Do vậy khi tăng biên độ xung thì theo phương <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> (1.4) dòng I tăng lên,<br />
nhưng đồng thời bán chiều rộng píc cũng tăng theo (1.5), do đó giảm độ phân giải<br />
của phương pháp. Trong trường <strong>hợp</strong> biên độ xung đủ nhỏ ( E< 20/n mV) thì bán<br />
chiều rộng được tính bởi công thức (1.7)<br />
W<br />
1/2<br />
3,52RT 90<br />
n.F<br />
n<br />
mV ở 25 0 C (1.7)<br />
Vì vậy để đạt được giá trị dòng lớn đồng thời W 1/2 đủ nhỏ, thường đặt biên độ<br />
xung khoảng từ 10 đến 100mV [1].<br />
Hình a cho thấy sự giống và khác nhau về kĩ thuật biến đổi thế và kĩ thuật ghi<br />
dòng giữa các phương pháp cực phổ cổ điển (DC), cực phổ vi phân thường (NP) và<br />
cực phổ xung vi phân (DP). Thấy rõ ưu điểm của phương pháp cựu phổ xung vi<br />
phân từ việc phân tích sóng cực phổ có dạng píc là tăng độ nhạy, tăng độ phân giải,<br />
độ chọn lọc.<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 21
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
(a)<br />
(b)<br />
(c)<br />
t chu k×<br />
E<br />
DC<br />
E<br />
0,5-5 s<br />
t xung<br />
1-50 ms<br />
2-5mV<br />
10.0<br />
7.5<br />
5.0<br />
DC<br />
D<br />
2.5<br />
2-5mV<br />
0.0<br />
E i<br />
E nÒn<br />
NP<br />
DP<br />
E= 10-100 mV<br />
2-5mV<br />
150<br />
100<br />
μ<br />
0<br />
<br />
40<br />
30<br />
NP<br />
0<br />
DP<br />
D<br />
D<br />
t<br />
t<br />
20<br />
Giät<br />
r¬i<br />
Giät<br />
r¬i<br />
Giät<br />
r¬i<br />
Giät<br />
r¬i<br />
10<br />
0<br />
E, V SCE<br />
Hình 1.2. Sơ đồ biểu diễn thế theo thời gian và dạng sóng cực phổ <strong>trong</strong> một số<br />
phương pháp<br />
(a) : Thế biến thiên <strong>trong</strong> thời gian đo cực phổ<br />
(b) : Thế biến thiên <strong>trong</strong> 1 chu kì giọt (thời điểm ghi dòng)<br />
I : Sóng cực phổ<br />
DC : Cực phổ cổ điển<br />
NP : Cực phổ xung thường<br />
DP : Cực phổ xung vi phân<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 22
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM<br />
2.1. QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM<br />
Đề tài được thực hiện qua 3 giai đoạn:<br />
Giai đoạn 1: Khảo sát điều kiện tối ưu cho <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> phân tích, theo dõi hàm<br />
lượng <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> trên máy cực phổ.<br />
Giai đoạn 2: Xây dựng đường chuẩn thể hiện sự phụ thuộc chiều cao sóng cực<br />
phổ vào nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>. Kiểm tra độ chính xác của đường chuẩn.<br />
Giai đoạn 3: Gồm các công việc sau:<br />
+ Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> <strong>bằng</strong> <strong>sắt</strong> <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> <strong>kết</strong><br />
<strong>hợp</strong> với <strong>muối</strong> <strong>amoni</strong> <strong>pesunfat</strong>.<br />
+ Tiến hành <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> các mẫu tự tạo và xác định hàm lượng <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> còn lại sau các<br />
khoảng thời gian <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>>.<br />
2.2. DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT<br />
2.2.1. Dụng cụ và thiết bị<br />
- Máy cực phổ đa năng 757 VA Computrace, Điện cực giọt thuỷ ngân treo.<br />
- Máy đo pH Indolab của Đức.<br />
- Cân phân tích điện tử (CHYO) có độ chính xác ± 0,0001 gam, cân kĩ thuật<br />
có độ chính xác ± 0,1 gam.<br />
- Các dụng cụ: pipet, cốc thủy tinh, bình định mức có độ chính xác cao.<br />
2.2.2. Hóa chất<br />
- 2,4,6-<s<strong>trong</strong>>trinitro</s<strong>trong</strong>> toluoen (<s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>): độ tinh khiết 99,5%, dạng bột (Merck - Đức).<br />
- Nước cất được sử dụng là <strong>nước</strong> cất hai lần.<br />
- Bột <strong>sắt</strong> tinh khiết có thành phần hoá học là: C: 0,02%, S: 0,008%, Si:<br />
0,003%, P: 0,002%, Mn: 0,002%.<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 23
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
- Các dung dịch: đệm <strong>amoni</strong> (pH = 10), HCl 0,1M; HCl 10%; NaOH 0,1M.<br />
- Muối (NH 4 ) 2 S 2 O 8 tinh thể (Đức).<br />
2.3. KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƢU ĐỂ PHÂN TÍCH <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> TRÊN<br />
MÁY CỰC PHỔ<br />
Phân tích <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> trên máy cực phổ đòi hỏi phải khảo sát chế độ làm việc của<br />
máy đo cũng như nền cực phổ để tăng độ nhạy, độ lặp và độ chính xác của phương<br />
pháp. Dựa trên cơ sở <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> thuyết cực phổ và tham khảo các tài liệu đã công bố chúng<br />
tôi tiến hành khảo sát một số yếu tố quan trọng sau với dung dịch <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> chuẩn có<br />
nồng độ C = 80,0 mg/l.<br />
2.3.1. Khảo sát kích thƣớc giọt thủy ngân<br />
Cách tiến hành: Lấy chính xác 15,0 ml dung dịch đệm <strong>amoni</strong> có pH=10,0 và<br />
2,0 ml dung dịch mẫu phân tíchvào bình định mức 25,0 ml; thêm <strong>nước</strong> cất 2 lần tới<br />
vạch định mức; điều chỉnh pH của dung dịch đạt giá trị pH=10,0; chuyển toàn bộ<br />
dung dịch vào bình điện phân. Tiến hành đo và thay đổi kích thước giọt thủy ngân<br />
<strong>trong</strong> khoảng đơn vị đo từ 1,0 → 10,0. Với mỗi giá trị kích thước giọt thủy ngân<br />
tiến hành đo lặp 3 lần, lấy chiều cao pic trung bình. Kết quả được chỉ ra <strong>trong</strong> bảng<br />
3.1 <strong>trong</strong> chương III.<br />
2.3.2. Khảo sát biên độ xung<br />
Cách tiến hành: Lấy chính xác 15,0 ml dung dịch đệm <strong>amoni</strong> pH=10,0 vào<br />
bình định mức 25,0ml và 1,0 ml dung dịch mẫu phân tích; thêm <strong>nước</strong> cất 2 lần tới<br />
vạch định mức; điều chỉnh pH dung dịch đạt giá trị pH=10,0; chuyển toàn bộ dung<br />
dịch vào bình điện phân. Khảo sát biên độ xung <strong>trong</strong> khoảng 0,010,1V. Với mỗi<br />
giá trị biên độ xung, tiến hành đo lặp 3 lần, lấy chiều cao pic trung bình. Kết quả<br />
được chỉ ra <strong>trong</strong> bảng 3.2 <strong>trong</strong> chương III.<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 24
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
2.3.3.Khảo sát thời gian đặt một xung<br />
Cách tiến hành: Lấy chính xác 15,0 ml dung dịch đệm <strong>amoni</strong> pH=10,0 và 1,0<br />
ml dung dịch mẫu phân tíchvào bình định mức 25,0 ml, thêm <strong>nước</strong> cất 2 lần tới<br />
vạch định mức; điều chỉnh pH dung dịch đạt giá trị pH=10,0; chuyển toàn bộ dung<br />
dịch vào bình điện phân. Khảo sát thời gian đặt một xung <strong>trong</strong> khoảng 0,01s0,1s.<br />
Với mỗi thời điểm đặt xung, tiến hành đo lặp 3 lần, lấy chiều cao pic trung bình.<br />
Kết quả được chỉ ra <strong>trong</strong> bảng 3.3 <strong>trong</strong> chương III.<br />
2.3.4. Khảo sát thời gian đuổi khí<br />
Cách tiến hành: Lấy chính xác 15,0 ml dung dịch đệm <strong>amoni</strong> pH=10,0 và 1,0<br />
ml dung dịch mẫu phân tíchvào bình định mức 25,0 ml; thêm <strong>nước</strong> cất 2 lần tới<br />
vạch định mức điều chỉnh pH dung dịch đạt giá trị pH=10,0; chuyển toàn bộ dung<br />
dịch vào bình điện phân. Đặt các trị đo ở điều kiện tối ưu đã khảo sát. Khảo sát thời<br />
gian đuổi khí oxi <strong>trong</strong> hệ phản ứng <strong>trong</strong> khoảng thời gian từ 30s đến 350s. Với<br />
mỗi thời gian đuổi khí, tiến hành đo lặp 3 lần và lấy chiều cao pic trung bình. Kết<br />
quả được chỉ ra <strong>trong</strong> bảng 3.4 <strong>trong</strong> chương III.<br />
2.3.5. Khảo sát nền cực phổ<br />
Cách tiến hành: Lấy chính xác 15,0 ml dung dịch đệm <strong>amoni</strong> pH = 10,0 và<br />
1,0 ml dung dịch mẫu phân tíchvào bình định mức 25,0 ml; thêm <strong>nước</strong> cất 2 lần tới<br />
vạch định mức; điều chỉnh pH = 10,0; chuyển toàn bộ dung dịch vào bình điện<br />
phân. Khảo sát ở pH=10,0, sau đó thay đổi pH của hệ <strong>bằng</strong> dung dịch HCl 0,1M,<br />
lần lượt ở các pH từ 9,0 – 3,0. Ở mỗi giá trị pH, tiến hành đo lặp 3 lần, lấy chiều<br />
cao pic trung bình. Kết quả được chỉ ra <strong>trong</strong> bảng 3.5 <strong>trong</strong> chương III.<br />
2.4. XÂY DỰNG ĐƢỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
Pha các dung dịch chuẩn: Lấy chính xác 0,25; 0,50; 1,00; 1,50; 1,75; 2,00;<br />
2,50 dung dịch chứa <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> (C <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> = 80mg/l) vào bình định mức 25,0 ml được đánh<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 25
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
số từ 1 đến 7, thêm 15,0 ml dung dịch đệm <strong>amoni</strong> ( NH 3 + NH 4 Cl ), pH =10,00 rồi<br />
định mức thành 25,0 ml. Đem từng dung dịch đi kiểm tra pH (nếu có thay đổi thì<br />
điều chỉnh lại). Tiến hành đo các mẫu trên máy cực phổvới các điều kiện tối ưu đã<br />
khảo sát (được đề cập ở mục 3.1.5 phần <strong>kết</strong> quả).<br />
Từ các phổ đồ, ghi lại chiều cao pic ứng với các nồng độ đã pha. Tiến hành <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>><br />
<s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> thống kê sự phụ thuộc chiều cao píc vào nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> theo nguyên lí bình<br />
phương tối thiểu thu được phương <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> đường chuẩn của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>. Kết quả chiều cao<br />
pic của các dung dịch chuẩn sẽ được đề cập ở chương III.<br />
2.5. ĐÁNH GIÁ PHƢƠNG PHÁP CỰC PHỔ VÀ KIỂM TRA ĐƢỜNG<br />
CHUẨN CỦA <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
Đánh giá phương pháp cực phổ và kiểm tra đường chuẩn là yêu cầu quan<br />
trọng cho việc phân tích định lượng <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>. Đánh giá dựa vào các tiêu chí như tính<br />
thích <strong>hợp</strong> của hệ thống cực phổ, độ lặp lại của phép đo, độ đúng của phương pháp<br />
và độ chính xác của đường chuẩn.<br />
2.5.1 Kiểm tra độ chính xác của đƣờng chuẩn <strong>bằng</strong> các mẫu tự tạo<br />
Để kiểm tra độ chính xác của đường chuẩn xây dựng được, tiến hành thí<br />
nghiệm như sau:<br />
Pha 3 dung dịch <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> chuẩn có nồng độ lần lượt là 1,6 mg/l; 4,0 mg/l; 7,2<br />
mg/l. Tiến hành đo lặp lại 8 lần với mỗi dung dịch <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> trên máy cực phổ với điều<br />
kiện tối ưu. Ghi lại các <strong>kết</strong> quả chiều cao pic (Ip). Thay giá trị Ip vào phương <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>><br />
đường chuẩn và tính nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> theo phương <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> đường chuẩn. Đánh giá thống<br />
kê <strong>kết</strong> quả thu được để so sánh nồng độ tính theo phương <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> đường chuẩn và<br />
nồng độ đã biết, từ đó <strong>kết</strong> luận về độ chính xác của đường chuẩn.<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 26
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
2.5.2. Kiểm tra tính thích <strong>hợp</strong> của hệ thống cực phổ<br />
Để khảo sát tính thích <strong>hợp</strong> của hệ thống cực phổ đa năng 757VA Computrace,<br />
tiến hành thí nghiệm như sau: sử dụng dung dịch chuẩn có nồng độ 3,2 mg/l, tiến<br />
hành đo lặp lại 6 lần. Trên các phổ đồ thu lấy giá trị E 1/2 và Ip. Xử <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> thống kê để<br />
đánh giá độ lệch chuẩn tương đối của các đại lượng thế bán sóng và chiều cao dòng<br />
khuếch tán. Từ đó <strong>kết</strong> luận về tính thích <strong>hợp</strong> của hệ thống cực phổ áp dụng cho <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>><br />
<s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> phân tích <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
2.5.3. Kiểm tra độ lặp <strong>kết</strong> quả đo <strong>trong</strong> phƣơng pháp cực phổ<br />
Để kiểm tra độ lặp lại của <strong>kết</strong> quả đo, tiến hành thí nghiệm như sau:<br />
Pha 3 dung dịch <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> chuẩn có nồng độ lần lượt là 1,6 mg/l; 4,0 mg/l; 7,2<br />
mg/l. Tiến hành đo lặp lại 8 lần với mỗi dung dịch <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> trên máy cực phổ với điều<br />
kiện tối ưu. Đánh giá độ phân tán của số liệu dựa vào giá trị độ lệch chuẩn tương<br />
S<br />
đối (RSD%). Với độ lệch chuẩn tương đối: RSD%<br />
100<br />
X<br />
2.6. XỬ LÝ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> BẰNG SẮT KIM LOẠI KẾT HỢP VỚI MUỐI AMONI<br />
PESUNFAT<br />
2.6.1. <s<strong>trong</strong>>Nghiên</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> <strong>bằng</strong> <strong>sắt</strong> <strong>kim</strong> <strong>loại</strong><br />
‣ Khảo sát thời gian <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>>.<br />
Thí nghiệm 1: Lấy 15,0 ml dung dịch đệm <strong>amoni</strong> (pH= 10,0) và 0,1 ml dung<br />
dịch <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> (C <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> = 80mg/l) cho vào cốc phân tích. Tiến hành đo trên máy cực phổ,<br />
xác định nồng độ đầu của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>. Thêm tiếp 0,1 gam bột Fe vào hệ nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> và<br />
khuấy đều hỗn <strong>hợp</strong>. Sau các thời điểm 5; 10; 15; 20; 25; 30 phút tiến hành xác định<br />
nồng độ của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> còn lại <strong>bằng</strong> máy cực phổ.<br />
‣ Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng Fe đến <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>>:<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 27
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
Thí nghiệm 2: Lấy 15,0 ml dung dịch đệm <strong>amoni</strong> (pH= 10,0) và 0,1 ml dung<br />
dịch <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> (C <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> = 80 mg/l) cho vào cốc phân tích. Tiến hành đo trên máy cực phổ,<br />
xác định nồng độ đầu của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>. Tiến hành các thí nghiệm nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> với khối<br />
lượng Fe <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> cho vào hệ phản ứng thay đổi lần lượt là: 0,10; 0,15; 0,2 gam.<br />
Khuấy đều hỗn <strong>hợp</strong>. Sau các thời điểm 5; 10; 15; 20; 25; 30 phút tiến hành xác định<br />
nồng độ của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> còn lại <strong>bằng</strong> máy cực phổ.<br />
‣ Khảo sát khả năng khuấy trộn tới <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>.<br />
Thí nghiệm 3: Tiến hành tương tự như thí nghiệm 1 nhưng không khuấy trộn<br />
hệ phản ứng <strong>trong</strong> suốt thời gian <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>>. So sánh với thí nghiệm 1 để thấy ảnh hưởng<br />
của việc khuấy trộn<br />
2.6.2. <s<strong>trong</strong>>Nghiên</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> <strong>bằng</strong> <strong>sắt</strong> <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> <strong>kết</strong> <strong>hợp</strong> với <strong>muối</strong><br />
<strong>amoni</strong> <strong>pesunfat</strong><br />
‣ Khảo sát thời gian <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>>:<br />
Thí nghiệm 4: Lấy 15,0 ml dung dịch đệm <strong>amoni</strong> (pH= 10) và 0,1 ml dung<br />
dịch <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> (C <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> = 80 mg/l) cho vào cốc phân tích. Tiến hành đo trên máy cực phổ,<br />
xác định nồng độ đầu của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>. Thêm tiếp 0,1 gam bột Fe và 0,112 gam<br />
(NH 4 ) 2 S 2 O 8 vào hệ nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> và khuấy đều hỗn <strong>hợp</strong>. Sau các thời điểm 5; 10; 15;<br />
20; 25; 30 phút tiến hành xác định nồng độ của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> còn lại <strong>bằng</strong> máy cực phổ.<br />
‣ Khảo sát khả năng khuấy trộn tới <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>.<br />
Thí nghiệm 5: Tiến hành tương tự như thí nghiệm 4 nhưng không khuấy trộn<br />
hệ phản ứng <strong>trong</strong> suốt thời gian <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>>. So sánh với thí nghiệm 4 để thấy ảnh hưởng<br />
của việc khuấy trộn<br />
‣ Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng Fe đến <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>>:<br />
Thí nghiệm 6: Tiến hành tương tự như như thí nghiệm 4, giữ nguyên khối<br />
lượng <strong>muối</strong> <strong>amoni</strong> <strong>pesunfat</strong> và thay đổi khối lượng <strong>sắt</strong> lần lượt là 0,15 gam và 0,2<br />
gam.<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 28
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
‣ Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng <strong>muối</strong> <strong>amoni</strong> pesufat<br />
Thí nghiệm 7: Tiến hành tương tự như như thí nghiệm 4, giữ nguyên khối<br />
lượng <strong>sắt</strong> và thay đổi khối lượng <strong>muối</strong> <strong>amoni</strong> <strong>pesunfat</strong> <strong>bằng</strong> 0,2 gam<br />
‣ So sánh ảnh hưởng cách <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> khi cho (NH 4 ) 2 S 2 O 8 tại thời gian khác<br />
nhau<br />
Thí nghiệm 8: Chuẩn bị các dung dịch đo như thí nghiệm 4, tiến hành nghiên<br />
<s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> sự thay đổi nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> <strong>trong</strong> 5phút đầu khi có mặt của <strong>sắt</strong>, rồi cho vào hệ<br />
phản ứng 0,112gam (NH 4 ) 2 S 2 O 8 , xác định lại nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> tại từng thời điểm 10-<br />
15-20-25-30 phút.<br />
Thí nghiệm 9: Tương tự thí nghiệm 8, nhưng thay đổi thời gian cho<br />
(NH 4 ) 2 S 2 O 8 sau 10phút <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> <strong>bằng</strong> Fe.<br />
2.7. XÁC ĐỊNH ĐỊNH TÍNH VÀ ĐỊNH LƢỢNG <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> BẰNG THIẾT BỊ<br />
CỰC PHỔ.<br />
2.7.1. Xác định định tính.<br />
Cách tiến hành:<br />
- Khi đo phổ của dung dịch <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> chuẩn ở điều kiện tối ưu đã khảo sát trên<br />
hệ thống cực phổ đa năng 757VA Computrace chúng tôi xác định được thế bán<br />
sóng (E 1/2 ) và chiều cao sóng cực phổ của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> (Ip).<br />
- Với mẫu phân tích, để nhận biết định tính <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> chúng tôi tiến hành đo<br />
mẫu và ghi lại giá trị E 1/2 và Ip của mẫu. Đối chứng với giá trị E 1/2 và Ip của<br />
mẫu chuẩn sẽ quy <strong>kết</strong> được pic nào là <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>.<br />
2.7.2. Xác định định lƣợng<br />
Cách tiến hành: Để xác định hàm lượng <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> trước và sau các khoảng thời<br />
gian <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> khác nhau, chúng tôi sử dụng phương <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> đường chuẩn đã xây<br />
dựng được (đường mô tả sự phụ thuộc chiều cao píc vào nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>). Sau<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 29
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
khi đo mẫu phân tích, lấy giá trị I p thay vào phương <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> đường chuẩn để xác<br />
định nồng độ của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>. Nếu giá trị I p nằm ngoài khoảng khảo sát, có thể dùng<br />
thêm phương pháp pha loãng hoặc thêm chuẩn.<br />
2.8. XỬ LÝ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM<br />
Các <strong>kết</strong> quả đo chiều cao của pic <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> đều được thực hiện <strong>trong</strong> điều kiện tối<br />
ưu đã khảo sát. Việc xây dựng đường chuẩn, đánh giá đường chuẩn, tính hàm<br />
lượng <strong>trong</strong> mẫu được tiến hành <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> thống kê toán học và tính toán trên chương<br />
<s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> phần mềm Microsoft Excel, Origin.<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 30
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
CHƢƠNG III : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN<br />
3.1. NGHIÊN CỨU TÌM ĐIỀU KIỆN TỐI ƢU ĐỂ XÁC ĐỊNH <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> TRÊN<br />
MÁY CỰC PHỔ<br />
3.1.1.Khảo sát điều kiện tối ƣu để phân tích <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> trên máy cực phổ đa năng<br />
757 VA Computrace<br />
3.1.1.1. Khảo sát kích thước giọt thủy ngân<br />
Trong phương pháp cực phổ xung vi phân trên điện cực giọt treo (HMDE) thì<br />
kích thước giọt thủy ngân ảnh hưởng trực tiếp đến độ lặp của phép đo. Khi tăng<br />
kích thước giọt thủy ngân làm diện tích bề mặt giọt tăng dẫn tới lượng chất tích tụ<br />
lên giọt thủy ngân cũng tăng, vì vậy tăng kích thước giọt cũng làm tăng độ nhạy<br />
của phép đo. Nhưng khi kích thước giọt <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> lớn thì dưới tác dụng của trọng lực giọt<br />
dễ bị rơi <strong>trong</strong> <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> phân tích dẫn tới <strong>kết</strong> quả kém chính xác. Do đó cần phải<br />
khảo sát sự phụ thuộc của chiều cao I p vào kích thước giọt.<br />
Ứng với dung dịch chuẩn <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> (C = 80 mg/l), <strong>kết</strong> quả khảo sát sự phụ thuộc<br />
chiều cao píc vào kích thước giọt Hg được chỉ ra ở bảng 3.1 sau:<br />
Bảng 3.1: Sự phụ thuộc chiều cao sóng cực phổ vào kích thước giọt thủy ngân<br />
Cỡ giọt I p .10 7 (A) Cỡ giọt I p .10 7 (A)<br />
1 1,20 6 22,1<br />
2 2,70 7 25,2<br />
3 9,60 8 29,3<br />
4 10,0 9 32,7<br />
5 11,8 10 26,3<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 31
I (A)<br />
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
40.0n<br />
30.0n<br />
Cỡ giọt = 5<br />
20.0n<br />
Cỡ giọt = 4<br />
Cỡ giọt = 3<br />
10.0n<br />
-800m -600m -400m -200m<br />
U (V)<br />
Hình 3.1: Sự phụ thuộc Ip vào cỡ giọt thủy ngân<br />
Nhận xét: Theo cực phổ đồ cho thấy, khi tăng hay giảm kích thước giọt thủy<br />
ngân khác giá trị 4 thì chiều cao pic tăng nhưng ở đường cong cực phổ cho thấy<br />
rằng: chân pic bị nâng lên, pic không trơn, xuất hiện pic lạ và kích thước giọt <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>><br />
lớn thủy ngân dễ bị rơi <strong>trong</strong> <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> đo. Do đó, cỡ giọt 4 được lựa chọn cho các<br />
phép phân tích sau này.<br />
3.1.1.2. Khảo sát biên độ xung<br />
Đối với phương pháp cực phổ xung vi phân trên điện cực giọt treo (HMDE)<br />
thì khi tăng biên độ xung thì giá trị Ip tăng lên, nhưng đồng thời bán chiều rộng pic<br />
cũng tăng theo, do đó giảm độ phân giải của phương pháp. Vì vậy để đạt được giá<br />
trị dòng lớn đồng thời E 1/2 đủ nhỏ, theo các tài liệu đã nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> biên độ xung<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 32
I (A)<br />
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
thường đặt <strong>trong</strong> khoảng từ 10mV đến 100mV. Kết quả khảo sát biên độ xung được<br />
chỉ ra <strong>trong</strong> bảng 3.2 và hình 3.2 sau:<br />
Bảng 3.2: Sự phụ thuộc của chiều cao sóng cực phổ vào biên độ xung<br />
Biên độ xung (V) Ip.10 7 (A) -E 1/2 (V)<br />
0,01 1,04 0,575<br />
0,02 1,23 0,532<br />
0,03 1,36 0,558<br />
0,04 1,52 0,558<br />
0,05 1,57 0,570<br />
0,06 1,62 0,570<br />
0,07 1,82 0,576<br />
0,08 2,19 0,582<br />
0,09 2,64 0,588<br />
0,10 2,76 0,591<br />
40.0n<br />
0,09V<br />
30.0n<br />
20.0n<br />
0,05V<br />
0,02V<br />
10.0n<br />
-800m -700m -600m -500m -400m<br />
U (V)<br />
Hình 3.2: Sự phụ thuộc Ip vào biên độ xung<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 33
I (A)<br />
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
Nhận xét: Sau khi khảo sát, chúng tôi chọn được biên độ xung tối ưu là<br />
0,05V, cho chiều cao pic tối đa, ổn định và cân đối.<br />
3.1.1.3. Khảo sát thời gian đặt một xung<br />
Kết quả khảo sát thời gian đặt một xung được chỉ ra ở bảng 3.3 và hình 3.3 sau:<br />
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của thời gian một xung tới chiều cao sóng cực phổ<br />
Thời gian đặt 1xung (s) Ip.10 7 (A) -E 1/2 (V)<br />
0,01 4,940 0,538<br />
0,02 11,70 0,538<br />
0,03 3,630 0,514<br />
0,04 2,390 0,538<br />
0,05 1,660 0,544<br />
0,06 1,200 0,544<br />
0,07 0,938 0,544<br />
0,08 0,729 0,538<br />
0,09 0,633 0,544<br />
0,10 0,560 0,544<br />
25.0n<br />
20.0n<br />
15.0n<br />
t = 0,05s<br />
t = 0,06s<br />
t = 0,10s<br />
10.0n<br />
5.00n<br />
0<br />
-800m -700m -600m -500m -400m -300m<br />
U (V)<br />
Bảng 3.3: Sự phụ thuộc Ip vào thời gian một xung<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 34
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
Nhận xét: Khi tăng thời gian đặt một xung thì Ip của giảm xuống nhưng nếu<br />
đặt thời gian <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> nhỏ thì pic biến dạng và đường nền nâng lên. Vì vậy, để đảm bảo<br />
độ chính xác của phép đo cũng như độ nhạy của phép phân tích chúng tôi lựa chọn<br />
thời gian đặt một xung cho các phép phân tích sau này là 0,05s.<br />
3.1.1.4. Khảo sát thời gian đuổi khí<br />
Ứng với mẫu chuẩn <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> (C = 80 mg/l), tiến hành các thí nghiệm đo trên máy<br />
cực phổ với thời gian đuổi khí lần lượt là 30; 60; 90; 120; 180; 270; 300; 350 giây,<br />
mỗi thí nghiệm đo lặp 3 lần và lấy <strong>kết</strong> quả trung bình. Kết quả được chỉ ra ở bảng<br />
3.4 và hình 3.4<br />
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của thời gian đuổi khí tới chiều cao sóng cực phổ<br />
Thời gian (s) Ip.10 7 (A) -E 1/2 (V)<br />
30 2,94 0,588<br />
60 2,76 0,582<br />
90 2,58 0,577<br />
120 2,52 0,577<br />
180 2,49 0,577<br />
270 2,37 0,577<br />
300 2,26 0,577<br />
350 2,28 0,577<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 35
I (A)<br />
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
35.0n<br />
30.0n<br />
25.0n<br />
20.0n<br />
t = 180s<br />
15.0n<br />
t = 90s<br />
10.0n<br />
-800m -600m -400m -200m<br />
U (V)<br />
Hình 3.4: Sự phụ thuộc Ip vào thời gian đuổi khí.<br />
Nhận xét: Khi đuổi khí 30s; 60s giá trị Ip cao hơn các khoảng thời gian sau đó<br />
nhưng pic không cân đối, chân pic bị nâng cao do sự ảnh hưởng của sóng khử O 2 .<br />
Khi thời gian sục khí từ 90s trở lên thì giá trị Ip ổn định, pic cân đối. Do đó, để đảm<br />
bảo đuổi hết oxi và không mất <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> nhiều thời gian đuổi khí thì chúng tôi quyết định<br />
chọn thời gian đuổi khí là 90s.<br />
3.1.1.5. <s<strong>trong</strong>>Nghiên</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> tìm điều kiện tối ưu đối với dung dịch đo<br />
1. <s<strong>trong</strong>>Nghiên</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> chọn nền<br />
Chúng tôi chọn nền đệm tối ưu là đệm <strong>amoni</strong>, tham khảo <strong>trong</strong> các công <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>><br />
nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> đã tiến hành trước đó, và tiến hành thực nghiệm với một số các nền<br />
đệm khác nhau, cho thấy nền đệm <strong>amoni</strong> là phù <strong>hợp</strong>.<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 36
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
2. <s<strong>trong</strong>>Nghiên</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> tìm pH tối ưu<br />
pH của dung dịch nền ảnh hưởng nhiều đến sóng cực phổ của <strong>hợp</strong> chất hữu<br />
cơ. Khi pH thay đổi, vị trí của píc dịch chuyển theo chiều dương hoặc âm tùy theo<br />
sự có mặt của ion H + <strong>trong</strong> phương <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> cho nhận e - của <strong>hợp</strong> chất hữu cơ và tùy<br />
theo sự phân cực catot hay anot.<br />
Qua khảo sát ảnh hưởng của pH đối với sóng cực phổ của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>, chúng tôi thu<br />
được <strong>kết</strong> quả <strong>trong</strong> bảng 3.5.<br />
Bảng 3.5: Kết quả khảo sát pH tối ưu<br />
pH Ip.10 7 (A) -E 1/2 (V)<br />
3,00 2,75 0,619<br />
4,00 1,45 0,597<br />
5,00 2,11 0,607<br />
6,00 2,46 0,591<br />
7,00 2,14 0,587<br />
8,00 4,14 0,543<br />
8,50 5,24 0,589<br />
9,00 9,12 0,592<br />
9,50 9,35 0,527<br />
10,00 11,90 0,570<br />
11,00 8,64 0,602<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 37
I (A)<br />
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
40.0n<br />
30.0n<br />
pH = 9,5<br />
20.0n<br />
pH = 10<br />
pH = 5<br />
10.0n<br />
-800m -700m -600m -500m -400m -300m -200m<br />
U (V)<br />
Hình 3.5: Kết quả khảo sát pH tối ưu<br />
Nhận xét: Từ <strong>kết</strong> quả khảo sát ta thấy rằng, khi pH tăng từ 3,0 đến 11,0 thì Ip<br />
biến đổi không đồng đều và tới điểm pH gần 10 thì Ip có bước nhảy đáng kể, đây<br />
chính là điểm cực đại; tiếp tục tăng đến 11,0 thì Ip giảm mạnh, xuất hiện pic lạ. Từ<br />
<strong>kết</strong> quả trên chúng tôi lựa chọn pH = 10,0 làm điều kiện cho các bước phân tích<br />
tiếp theo.<br />
Kết luận: Các điều kiện tối ưu để xác định <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> trên máy cực phổ 757VA<br />
Từ <strong>kết</strong> quả nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>>, chúng tôi đưa ra các điều kiện tối ưu cho việc xác định<br />
nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> <strong>bằng</strong> phương pháp cực phổ xung vi phân ở bảng 3.6 như sau:<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 38
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
Bảng 3.6: Điều kiện tối ưu phân tích <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> trên máy cực phổ 757VA<br />
Kĩ thuật đo Xung vi phân Thế hấp phụ -0,2V<br />
Điện cực HMDE Thế đầu -0,9V<br />
Kích thước giọt Hg 4 Thế cuối -0,1V<br />
Tốc độ khuấy 2000 Biên độ xung 0,05<br />
Thời gian đuổi khí 90 giây Thời gian 1 xung 0,05<br />
Thời gian làm giàu 30s Tốc độ quét thế 0,015V/s<br />
Thời gian cân <strong>bằng</strong> 10s Nền cực phổ Đệm <strong>amoni</strong><br />
(pH = 10,0)<br />
Điên cực so sánh AgCl/Ag Điện cực phụ trợ Pt<br />
Bước nhảy thế 0,006s Dòng 100nA/10m<br />
Tất cả các phép đo sau này đều được thực hiện <strong>trong</strong> điều kiện tối ưu đã khảo<br />
sát ở trên.<br />
3.1.2. Đặc trƣng sóng cực phổ của 2,4,6- <s<strong>trong</strong>>trinitro</s<strong>trong</strong>> toluoen (<s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>)<br />
Tiến hành đo dung dịch chuẩn <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> <strong>trong</strong> điều kiện tối ưu đã khảo sát, thu<br />
được sóng cực phổ với pic đặc trưng của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>. Dựa vào vị trí, chiều cao pic của<br />
sóng cực phổ và <strong>kết</strong> <strong>hợp</strong> với phương <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> đường chuẩn có thể xác định định tính,<br />
định lượng được <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> <strong>trong</strong> mẫu nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>>. Sau đây là phổ đồ của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> đo <strong>bằng</strong><br />
phương pháp cực phổ xung vi phân:<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 39
I (A)<br />
I (A)<br />
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
25.0n<br />
20.0n<br />
15.0n<br />
10.0n<br />
5.00n<br />
-800m -600m -400m -200m<br />
U (V)<br />
Hình 3.6: Phổ đồ của nền đệm <strong>amoni</strong> (pH=10,0)<br />
40.0n<br />
30.0n<br />
5,6 mg/l<br />
20.0n<br />
10.0n<br />
-800m -700m -600m -500m -400m<br />
U (V)<br />
Hình 3.7: Đặc trưng sóng cực phổ của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 40
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
Hình 3.7 cho thấy, với dung dịch <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> chuẩn 5.6 mg/l xuất hiện pic đặc trưng<br />
của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> tại giá trị E 1/2 = -577mV ứng với chiều cao Ip = 3,06.10 -7 (A).<br />
3.2. XÂY DỰNG ĐƢỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
Tiến hành pha 7 mẫu chuẩn từ dung dịch gốc (C <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> = 80 mg/lit), rồi tiến hành<br />
đo với điều kiện tối ưu đã khảo sát. Kết quả được chỉ ra ở bảng 3.7 và hình 3.9 sau:<br />
Bảng 3.7: Kết quả xây dựng phương <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> đường chuẩn của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
STT V <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> chuẩn (ml) C <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> (mg/l) I p .10 7 (A)<br />
C 1 0,25 0,8 0,019<br />
C 2 0,50 1,6 0,051<br />
C 3 1,00 3,2 0,120<br />
C 4 1,50 4,8 0,192<br />
C 5 1,75 5,6 0,228<br />
C 6 2,00 6,4 0,262<br />
C 7 2,25 8,0 0,340<br />
Tiến hành <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> thống kê và vẽ trên đồ thị, thu được phương <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> đường chuẩn như<br />
hình 3.8.<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 41
I (A)<br />
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
4.00E-008<br />
3.00E-008<br />
Equation y = a*x + b<br />
Adj. R-Square 0.99933<br />
Value Standard Error<br />
b Intercept -1.98879E-9 2.33413E-10<br />
a Slope 4.44479E-9 4.69788E-11<br />
2.00E-008<br />
1.00E-008<br />
0.00E+000<br />
0 2 4 6 8<br />
C (mg/lit)<br />
Hình 3.8: Đường chuẩn của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> Ip=f(C <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> )<br />
Theo <strong>kết</strong> quả <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> thống kê, thu được phương <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> đường chuẩn như sau:<br />
I p = (4,44479.10 -9 ± 4,69788.10 -11 ).C <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> + (-1,98879.10 -9 ± 2,33413.10 -10 )<br />
Hay I p = [(4,445 ± 0,047).C <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> + (-2,000 ± 0,233)] .10 -9<br />
Hệ số tƣơng quan R 2 = 0,99933<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 42
I (A)<br />
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
50.0n<br />
8,0 mg/l<br />
40.0n<br />
30.0n<br />
20.0n<br />
5,6 mg/l<br />
3,2 mg/l<br />
1,6 mg/l<br />
4,8 mg/l<br />
2,4 mg/l<br />
0,8 mg/l<br />
10.0n<br />
-700m -600m -500m -400m<br />
U (V)<br />
Hình 3.9: Phổ đồ đường chuẩn của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
Nhận xét:<br />
Kết quả thống kê đã chỉ ra rằng: nồng độ của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> <strong>trong</strong> khoảng từ 0,8 đến 8,0<br />
(mg/l) có sự tương quan tuyến tính với chiều cao dòng khuếch tán xung vi phân<br />
giới hạn tương ứng, thể hiện qua đường hồi qui và hệ số tương quan R 2 = 0,9993.<br />
Hệ số tương quan rất gần với giá trị 1, cho thấy hầu hết các giá trị đo được nằm trên<br />
đường hồi qui hoặc phân bố đều cả hai phía của đường hồi qui. Do đó, đường<br />
chuẩn đã xây dựng có độ tin cậy cao, có khả năng ứng dụng tốt cho việc tính toán<br />
nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> của các mẫu phân tích.<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 43
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
3.3. KIỂM TRA ĐƢỜNG CHUẨN VÀ PHƢƠNG PHÁP CỰC PHỔ<br />
3.3.1. Kiểm tra độ chính xác của đƣờng chuẩn<br />
Để kiểm tra độ chính xác của đường chuẩn, tiến hành đo 3 mẫu chuẩn <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
(đã biết trước nồng độ). Thay chiều cao sóng cực phổ thu được vào phương <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>><br />
đường chuẩn, tính nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> rồi so sánh với giá trị nồng độ đã biết. Đánh giá<br />
thống kê để <strong>kết</strong> luận về độ chính xác của đường chuẩn đã xây dựng. Kết quả đánh<br />
giá độ chính xác đường chuẩn được chỉ ra ở bảng 3.8 sau đây:<br />
Bảng 3.8. Kết quả đánh giá độ chính xác của đường chuẩn<br />
Nồng độ thực (mg/l)<br />
1,6 4,0 7,2<br />
Nồng độ xác định được<br />
Số lần đo lặp lại (n)<br />
(mg/l) theo đường chuẩn<br />
1 1,60 3,87 7,16<br />
2 1,64 3,86 7,10<br />
3 1,61 3,95 7,21<br />
4 1,61 3,89 7,10<br />
5 1,62 3,90 7,15<br />
6 1,65 3,92 7,18<br />
7 1,59 3,89 7,19<br />
8 1,61 3,88 7,22<br />
Giá trị trung bình 1,61 3,87 7,16<br />
Độ lệch chuẩn S 0,0199 0,0518 0,0457<br />
Độ lệch giá trị trung bình 0,000072 0,0183 0,01614<br />
Sai số tương đối q% 1,468 1,122 0,506<br />
Sai số tương đối giữa lí thuyết và thực nghiệm<br />
%<br />
0,10787 0,2584 0,5049<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 44
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
Độ lệch chuẩn tương đối<br />
S<br />
RSD (%) 100<br />
X<br />
1,572 1,0679 1,545<br />
Hằng số Student thực nghiệm 0,174 0,546 2,24<br />
Hằng số Student lí thuyết 2,37 2,37 2,37<br />
Sự khác nhau giữa lí thuyết và thực nghiệm chỉ là ngẫu nhiên<br />
Nhận xét: Từ <strong>kết</strong> quả <strong>trong</strong> bảng 3.8 cho thấy xác định <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> <strong>trong</strong> mẫu tự tạo<br />
với 3 nồng độ cho <strong>kết</strong> quả chính xác và ổn định. Giới hạn tin cậy của phép đo tại 3<br />
nồng độ 1,6 mg/l; 4,0 mg/l và 7,2 mg/l tương ứng và theo chuẩn thống kê (Student<br />
thực nghiệm 0,174; 0,546; 2,24 của 3 nồng độ này đều nhỏ hơn giá trị tra bảng (<s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>><br />
thuyết) 2,37 với độ tin cậy 95%, bậc tự do là 8 chứng tỏ rằng các <strong>kết</strong> quả xác định<br />
nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> <strong>bằng</strong> phương pháp cực phổ xung vi phân không mắc sai số hệ thống.<br />
Độ chính xác của đường chuẩn được đánh giá qua giá trị độ lệch chuẩn S và<br />
độ lệch chuẩn tương đối (RSD%). Kết quả thu được cho thấy RSD% nhỏ hơn<br />
2,5%, chứng tỏ đường chuẩn có độ chính xác cao giữa các lần phân tích, xác định.<br />
Một điều nhận thấy rất đúng quy luật phân tích khi xác định nồng độ thấp (1,6<br />
mg/l) mắc sai số lớn (1,468%) và nồng độ lớn (7,2 mg/l) mắc sai số ít (0,506%) và<br />
độ lệch chuẩn tương đối, hằng số Student thực nghiệm cũng tuân theo quy luật này.<br />
Như vậy có thể sử dụng đường chuẩn này để xác định hàm lượng <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> khi<br />
phân tích <strong>trong</strong> mẫu <strong>nước</strong> của các nhà máy quốc phòng.<br />
3.3.2. Kiểm tra độ lặp của <strong>kết</strong> quả đo <strong>trong</strong> phƣơng pháp cực phổ<br />
Khảo sát độ lặp của hệ thống cực phổ <strong>bằng</strong> cách sử dụng ba dung dịch chuẩn<br />
(có nồng độ chính xác biết trước), tiến hành đo lặp lại 8 lần ở cùng 1 nồng độ của 1<br />
dung dịch chuẩn. Độ lặp của <strong>kết</strong> quả đo <strong>trong</strong> hệ thống cực phổ được biểu thị qua<br />
độ phân giải của pic, sai số tương đối của 8 phép thử song song đối với thế bán<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 45
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
sóng (đại lượng có giá trị định tính), chiều cao dòng khuếch tán giới hạn xung vi<br />
phân (đại lượng có giá trị định lượng).<br />
Kết quả đánh giá độ lặp của phương pháp cực phổ được chỉ ra ở bảng 3.9.<br />
Bảng 3.9: Kết quả xác định độ lặp của phương pháp pháp cực phổ xung vi<br />
phân khi định lượng <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
Số lần đo lặp lại (n)<br />
Nồng độ thực (mg/l)<br />
1,6 4,0 7,2<br />
Chiều cao dòng khuếch tán xung vi<br />
phân.10 7 (A)<br />
1 0,05121 0,11866 0,29591<br />
2 0,05306 0,11843 0,29813<br />
3 0,05164 0,12239 0,30148<br />
4 0,05158 0,11945 0,30204<br />
5 0,05204 0,12004 0,29539<br />
6 0,05337 0,12083 0,30134<br />
7 0,05108 0,11937 0,28913<br />
8 0,05193 0,11929 0,29194<br />
Giá trị trung bình 0,05198 0,119807 0,2969<br />
Độ lệch chuẩn S 0,0008265 0,001285 0,00473<br />
Độ lệch giá trị trung bình 0,000292 0,000454 0,001673<br />
Sai số tương đối q% 1,3322 0,8991 1,3358<br />
Độ lệch chuẩn tương đối: 1,59 1,072 1,6032<br />
S<br />
RSD (%) 100<br />
X<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 46
I (A)<br />
I (A)<br />
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
30.0n<br />
20.0n<br />
10.0n<br />
-800m -700m -600m -500m -400m<br />
U (V)<br />
Hình 3.10: Độ lặp lại của phổ đồ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> (0,5 ml)<br />
30.0n<br />
25.0n<br />
20.0n<br />
15.0n<br />
10.0n<br />
-800m -700m -600m -500m -400m -300m -200m<br />
U (V)<br />
Hình 3.11: Độ lặp của phổ đồ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> (1,0 ml)<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 47
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
Nhận xét: Độ lệch chuẩn (S) của chiều cao sóng cực phổ xung vi phân ở các nồng<br />
độ 1,6; 4,0; 7,2 lần lượt là 0,0008265; 0,001285; 0,00473 và độ lêch chuẩn tương<br />
đối lần lượt là 1,59; 1,072; 1,6032 đều khá nhỏ. Chứng tỏ việc phân tích chất chuẩn<br />
<s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> của hệ thống cực phổ đa năng 757VA Computrace đạt yêu cầu về độ lặp lại,<br />
có thể ứng dụng tốt cho việc phân tích định tính và định lượng.<br />
3.3.3. <s<strong>trong</strong>>Nghiên</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> tính thích <strong>hợp</strong> của hệ thống cực phổ<br />
Khảo sát tính thích <strong>hợp</strong> của hệ thống cực phổ <strong>bằng</strong> cách sử dụng dung dịch<br />
chuẩn (có nồng độ chính xác biết trước), tiến hành đo lặp lại 6 lần ở cùng 1 nồng<br />
độ của 1 dung dịch chuẩn. Tính thích <strong>hợp</strong> của hệ thống cực phổ được biểu thị qua<br />
độ phân giải của pic, sai số tương đối của 6 phép thử song song đối với thế bán<br />
sóng (đại lượng có giá trị định tính), chiều cao dòng khuếch tán giới hạn xung vi<br />
phân (đại lượng có giá trị định lượng<br />
Kết quả tính thích <strong>hợp</strong> được thể hiện ở bảng 3.10<br />
Bảng 3.10: Kết quả kiểm tra tính thích <strong>hợp</strong> của hệ thống cực phổ đa năng<br />
757VA Computrace đối với chuẩn <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
STT<br />
Chiều cao dòng khuếch tán giới hạn<br />
Thế bán sóng<br />
xung vi phân (-I p. 10 7 A) của dung<br />
(-E 1/2 = -E p )<br />
dịch <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> 3,2 mg/l<br />
1 0,5732 0,1202<br />
2 0,5774 0,1198<br />
3 0,5763 0,1200<br />
4 0,5934 0,1189<br />
5 0,5772 0,1224<br />
6 0,5683 0,1211<br />
Giá trị trung bình 0,57763 0,1204<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 48
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
Độ lệch chuẩn 8,45.10 -3 1,197.10 -3<br />
RSD (%) 1,462 0,994<br />
Độ lệch chuẩn tương đối về thế bán sóng (E 1/2 ) của đường cong cực phổ xung<br />
vi phân cỡ 1,462%, về chiều cao dòng khuếch tán giới hạn xung vi phân (I p ) của<br />
dung dịch <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> 0,99% đều khá nhỏ. Chứng tỏ việc phân tích chất chuẩn <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> của<br />
hệ thống cực phổ đa năng 757VA Computrace đạt yêu cầu về tính thích <strong>hợp</strong>, có thể<br />
ứng dụng tốt cho việc phân tích định tính và định lượng.<br />
3.4. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG TỚI QUÁ TRÌNH XỬ LÝ<br />
<s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> BẰNG SẮT KIM LOẠI<br />
3.4.1. Ảnh hƣởng của thời gian tới <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> <strong>bằng</strong> <strong>sắt</strong><br />
Chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của thời gian tới sự giảm nồng độ<br />
<s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>, được thể hiện qua bảng 3.11 sau đây:<br />
Bảng 3.11: Ảnh hưởng của thời gian đến <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
Thời gian (phút) <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> C <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> (mg/l)<br />
-E 1/2 (V) -Ip.10 7 (A)<br />
0 0,573 0,226 5,084<br />
5 0,570 0,138 3,104<br />
10 0,563 0,105 2,362<br />
15 0,556 0,091 2,047<br />
20 0,549 0,075 1,687<br />
25 0,542 0,069 1,552<br />
30 0,528 0,067 1,507<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 49
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
Dựa vào <strong>kết</strong> quả bảng 3.11 đã chỉ ra ở trên, chúng tôi thiết lập được đồ thị mô<br />
tả biến thiên nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> theo thời gian <strong>trong</strong> khoảng 30 phút tiến hành phản ứng<br />
như sau:<br />
6<br />
5<br />
C (mg/l)<br />
Thời gian đuổi khí<br />
4<br />
3<br />
thời gian đuổi khí<br />
2<br />
1<br />
0<br />
0 5 10 15 20 25 30<br />
thời gian<br />
Hình 3.12: Khảo sát thời gian <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
Nhận xét: Qua <strong>kết</strong> quả sóng cực phổ xác định được và đồ thị ở hình trên đã<br />
chỉ ra ở trên chúng ta thấy sau những khoảng thời gian 5 (phút) hàm lượng của<br />
<s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> giảm đáng kể sau khoảng thời gian 30 (phút). Nồng độ của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> đã giảm trên<br />
70%. Chứng tỏ bột <strong>sắt</strong> đã khử <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> thành amin. Trong khoảng thời gian 15 phút<br />
đầu nhận thấy hàm lượng của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> giảm nhanh hơn, chứng tỏ thời gian đầu phản<br />
ứng xảy ra <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> hấp phụ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> trên bề mặt của <strong>sắt</strong> và <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> khử <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>. Mặt<br />
khác, khi quan sát thí nghiệm thấy màu của dung dịch phản ứng chuyển sang xanh<br />
tím nhạt sau đó dần sang vàng nâu. Đây là chỉ thị cho sự xuất hiện ion Fe 2+ và Fe 3+<br />
tạo ra huyền phù <strong>trong</strong> dụng dịch. Huyền phù này phải lọc bỏ khỏi dung dịch trước<br />
khi phân tích <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 50
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
3.4.2. Ảnh hƣởng của khối lƣợng <strong>sắt</strong> tới <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
Chúng tôi tiến hành các thí nghiệm với lượng <strong>sắt</strong> <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> khác nhau: 0,15<br />
gam; 0,1 gam; 0,2 gam. Nhằm xác định sự ảnh hưởng của nồng độ <strong>sắt</strong> tới <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>><br />
chuyển hóa <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> sau những khoảng thời gian khác nhau. Dưới đây là <strong>kết</strong> quả mà<br />
chúng tôi đã khảo sát được:<br />
Bảng 3.12: Ảnh hưởng của khối lượng <strong>sắt</strong> tới <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
t (phút) 0 5 10 15 20 25 30<br />
C <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
(mg/l)<br />
0,1 gam 5,08 3,100 2,360 2.046 1,680 1,550 1,500<br />
0,15gam<br />
0<br />
5,08 2,048 1,747<br />
2,047<br />
1,445 1,289 1,100 1,070<br />
0,2gam<br />
5,08<br />
5,08 1,847 1,453 1,346 1,093 1,068 1,037<br />
C (mg/l)<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
0,1 gam Fe<br />
0,2 gam Fe<br />
0,3 gam Fe<br />
1<br />
0<br />
0 5 10 15 20 25 30<br />
thời gian<br />
Hình 3.13: Ảnh hưởng của khối lượng <strong>sắt</strong> tới <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
Nhận xét: Nhận thấy sau khoảng thời gian 30 phút tiến hành phản ứng giữa<br />
Fe <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> với <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>, hàm lượng của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> đã giảm dần theo thời gian. Đồng thời<br />
tốc độ chuyển hóa tỉ lệ thuận với khối lượng của bột Fe. Khối lượng bột <strong>sắt</strong> tăng tốc<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 51
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
độ phản ứng tăng, tuy nhiên hàm lượng <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> giảm rất chậm. Chứng tỏ khi lượng Fe<br />
phản ứng đã đủ, nếu tăng khối lượng Fe thì chỉ <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> hấp phụ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> trên bề mặt<br />
Fe tăng, do diện tích bề mặt tăng lên làm tốc độ chuyển hóa <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> tăng.<br />
Khi tiến hành thí nghiệm, thu được các phổ đồ của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> cũng nhận thấy, sau<br />
thời gian phản ứng ở khoảng thế -0,2V đến -0,5V có pic ion Fe 2+ và Fe 3+ xuất hiện.<br />
Theo thời gian chiều cao của pic tăng dần do nồng độ ion Fe 2+ và Fe 3+ <strong>trong</strong> dung<br />
dịch tăng lên.<br />
Vậy nên khi tiến hành thí nghiệm khảo sát các yếu tố khác chúng tôi chỉ sử<br />
dụng lượng bột Fe là 0,1 gam.<br />
3.4.3. Ảnh hƣởng của sự khuấy tới <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
Ở đây chúng tôi tiến hành 2 thí nghiệm khảo sát tốc độ khuấy tới <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>><br />
chuyển hóa <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>. Mục đích tìm được điều kiện tối ưu về nồng độ khi <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
<strong>bằng</strong> Fe. Kết quả cụ thể được chỉ ra ở bảng 3.13 dưới đây:<br />
Bảng 3.13: Ảnh hưởng của sự khuấy trộn đến <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
t (phút) 0 5 10 15 20 25 30<br />
C <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
(mg/l)<br />
5,08 3,135 2,362 2,047 1,687 1,382 1,253<br />
5,08 4,743 4,509 4,381 4,290 4,020 3,928<br />
Từ <strong>kết</strong> quả ở bảng 3.13, chúng tôi xây dựng đồ thị mô tả vai trò của việc khuấy<br />
trộn tới sự giảm nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>.<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 52
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
C (mg/l)<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
khuấy<br />
không khuấy<br />
2<br />
1<br />
0<br />
0 5 10 15 20 25 30<br />
thời gian<br />
Hình 3.14: Ảnh hưởng của sự khuấy trộn đến <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
Nhận xét: Nhìn vào đồ thì ta thấy khi không khuấy đều thì nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> giảm<br />
rất ít không đáng kể. Khi ta khuấy đều giảm mạnh. Vậy tốc độ khuấy ảnh hưởng rất<br />
lớn tới <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> <strong>bằng</strong> Fe<br />
3.5. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG TỚI QUÁ TRÌNH XỬ LÝ<br />
<s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> BẰNG SẮT KIM LOAI KẾT HỢP VỚI MUỐI AMONI PESUNFAT<br />
3.5.1. Ảnh hƣởng thời gian tới <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
Tiến hành thí nghiệm với 0,1ml <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> (C <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> = 80 mg/l) và 0,1 gam Fe + 0,112<br />
gam (NH 4 ) 2 S 2 O 8 + 15ml dung dịch đệm <strong>amoni</strong>. Phổ đồ của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> theo thời gian<br />
được chỉ rõ <strong>trong</strong> hình 2.5 phần phụ lục.<br />
Từ bảng 3.14 ta thấy được khi cho thêm một lượng <strong>muối</strong> (NH 4 ) 2 S 2 O 8 vào hệ<br />
chứa <strong>sắt</strong> <strong>kim</strong> <strong>loại</strong>, sau khoảng 5 phút nồng độ của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> đã giảm mạnh. Sau các khoảng<br />
thời gian 10, 15, 20, 25 phút … nồng độ của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> cũng giảm dần tuy nhiên tốc độ có<br />
chậm lại. Kết quả thống kê nồng độ của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> được chỉ ra ở bảng 3.14 dưới đây:<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 53
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
Bảng 3.14: Khảo sát thời gian <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
t (phút) 0 5 10 15 20 25 30<br />
C (mg/l) 5,08 2,935 1,862 1,047 0,77 0,682 0,653<br />
Nhận xét: Kết quả khảo sát cho thấy khi cho <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> phản ứng với tác nhân Fe<br />
<strong>kết</strong> <strong>hợp</strong> với (NH 4 ) 2 S 2 O 8 nồng độ của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> bị giảm đi nhanh chóng. Trong khoảng<br />
thời gian thí nghiệm 30 phút <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> bị phân hủy 87%. Từ hình 3.5 cho thấy vị trí các<br />
pic sản phẩm đã bị dịch chuyển về phía dương hơn. Điều đó chứng tỏ là khi cho<br />
thêm <strong>muối</strong> (NH 4 ) 2 S 2 O 8 đã xảy ra phản ứng giữa Fe 2+ với anion <strong>pesunfat</strong> tạo gốc tự<br />
do SO *- 4 , gốc tự do sunfat <strong>kết</strong> <strong>hợp</strong> với <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> khoáng hóa <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> tạo những <strong>hợp</strong> chất<br />
mới như CO 2 , H 2 O, N 2 . Sau khoảng thời gian 5p đầu tiên nồng độ của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> đã<br />
giảm khoảng hơn 40%, từ t = 5 phút đến t = 30 phút hàm lượng <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> giảm được<br />
khoảng hơn 30%. Chứng tỏ, thời gian đầu gốc tự do cao, làm khoáng hóa <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>,<br />
theo thời gian gốc tự do giảm dần, tốc độ khoáng hóa cũng chậm lại.<br />
3.5.2. Ảnh hƣởng của khối lƣợng <strong>sắt</strong> tới <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
Tiến hành 3 thí nghiệm với khối lượng <strong>sắt</strong> <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> khác nhau là: 0,05 gam;<br />
0,1 gam; 0,15 gam. Mục đích tìm ra điều kiện tối ưu giữa lượng Fe với (NH 4 ) 2 S 2 O 8 .<br />
Sau những khoảng thời gian phản ứng 5 phút tiến hành đo mẫu chúng tôi đã lập<br />
được bảng <strong>kết</strong> quả xác định nồng độ của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> ở các thời điểm khác nhau như sau:<br />
Bảng 3.15: Ảnh hưởng của khối lượng <strong>sắt</strong> đến <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
t (phút) 0 5 10 15 20 25 30<br />
C <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
(mg/l)<br />
0,05g Fe 5,080 3,123 2,52 2,156 1,854 1,420 1,166<br />
0,10g Fe 5,080 2,935 2,362 1,947 1,587 1,282 0,953<br />
0,15g Fe 5,080 2,906 2,284 1,875 1,459 1,256 0,889<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 54
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
C (mg/l)<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
0,05g Fe<br />
0,1g Fe<br />
0,15g Fe<br />
1<br />
0<br />
0 5 10 15 20 25 30<br />
thời gian<br />
Hình 3.15: Ảnh hưởng của khối lượng <strong>sắt</strong> đến <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
Nhận xét: Qua hình 3.15 chỉ ra ở trên cho thấy khi tăng khối lượng của Fe thì<br />
nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> có giảm nhanh hơn nhưng không nhanh hơn nhiều Theo số tài liệu<br />
<strong>nước</strong> ngoài chúng tôi nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>> phản ứng diễn ra tối ưu nhất là tỉ lệ mol giữa Fe và<br />
(NH 4 ) 2 S 2 O 8 là khoảng 7÷10 lần, khi đó lượng gốc tự do sunfat là lớn nhất. Trong<br />
điều kiện thí nghiệm đã làm cũng chỉ ra rằng không cần phải tăng <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> nhiều <strong>sắt</strong> cho<br />
<s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>>. Qua <strong>kết</strong> quả đã khảo sát, chúng tôi chọn điều kiện thích <strong>hợp</strong> là 0,15<br />
gam Fe <strong>kết</strong> <strong>hợp</strong> với 0,112 gam (NH 4 ) 2 S 2 O 8 , <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> với 2,0 ml <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> (C = 80 mg/l), sau<br />
30 phút nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> giảm xuống còn 0,889.10 -3 mg/ml (giảm gần 99%), rất gần với<br />
nồng độ cho phép của TCVN.<br />
3.5.3. Khảo sát ảnh hƣởng của sự khuấy tới <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> chuyển hóa <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
Tiến hành thí nghiệm với 2 mẫu như nhau về nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>, khối lượng <strong>sắt</strong> và<br />
hàm lượng <strong>muối</strong> <strong>amoni</strong> <strong>pesunfat</strong> cho vào mẫu bình điện phân rồi tiến hành đo 1<br />
mẫu theo khoảng thời gian khuấy đều 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 phút. Còn một mẫu<br />
thì không khuấy cũng đo <strong>trong</strong> khoảng thời gian như vậy.<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 55
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
Kết quả sau khi đo <strong>bằng</strong> máy cực phổ để xác định nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> còn lại, được<br />
ghi ở bảng 3.16 sau đây:<br />
Bảng 3.16: Ảnh hưởng của sự khuấy trộn tới <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
t (phút) 0 5 10 15 20 25 30<br />
C (mg/l)<br />
(khuấy)<br />
5,08 2,935 2,362 1,947 1,587 1,282 0,953<br />
C (mg/l)<br />
(không<br />
khuấy)<br />
5,08 4,649 4,492 4,256 4,159 4,034 4,002<br />
Từ <strong>kết</strong> quả ở bảng 3.16, xây dựng đồ thị mô tả vai trò của việc khuấy trộn tới<br />
sự giảm nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
C (mg/l)<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
khuấy<br />
không khuấy<br />
1<br />
0<br />
0 5 0 15 20 25 30<br />
thời gian<br />
Hình 3.16: Ảnh hưởng của sự khuấy trộn đến <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 56
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
Nhận xét: Qua đồ thị hình 3.16 chúng ta thấy <strong>trong</strong> khoảng 30 phút phản ứng.<br />
Cả hai thí nghiệm nồng độ đều giảm dần theo thời gian. Ở thí nghiệm không khuấy<br />
nồng độ của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> giảm rất chậm so với thí nghiệm khuấy đều. Chứng tỏ khi tiến<br />
hành thí nghiệm, khuấy trộn làm tăng sự tiếp xúc giữa Fe với <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> dẫn tới khả năng<br />
phản ứng giữa <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> với hỗn <strong>hợp</strong> Fe và (NH 4 ) 2 S 2 O 8 tăng.<br />
3.5.4. Ảnh hƣởng của khối lƣợng <strong>muối</strong> <strong>amoni</strong> pesufat<br />
Từ thí nghiệm 4 và thí nghiệm 7, chúng tôi đã ghi lại <strong>kết</strong> quả khảo sát nồng độ<br />
<s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> theo bảng sau:<br />
Bảng 3.17: Ảnh hưởng của khối lượng <strong>muối</strong> <strong>amoni</strong> <strong>pesunfat</strong> tới <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
Thời gian<br />
(phút)<br />
Xử <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> khi cho<br />
0,112 gam (NH 4 ) 2 S 2 O 8 )<br />
Xử <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> khi cho<br />
0,2 gam (NH 4 ) 2 S 2 O 8 )<br />
-E 1/2 (V) -Ip.10 7 (A) -E 1/2 (V) -Ip.10 7 (A)<br />
0 0,567 0,221 0,567 0,221<br />
5 0,563 0,174 0,557 0,124<br />
10 0,554 0,119 0,563 0,078<br />
15 0,556 0,066 0,556 0,029<br />
20 0,554 0,057 0,549 0,015<br />
25 0,552 0,039 0,542 0,009<br />
30 0,549 0,021 0,528 0,005<br />
Bảng 3.18: Nồng độ của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> sau các khoảng thời gian <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <strong>bằng</strong> 0,1g Fe và<br />
0,112g <strong>muối</strong> (NH 4 ) 2 S 2 O 8<br />
t (phút) 0 5 10 15 20 25 30<br />
Ip.10 7 (A) 0,221 0,174 0,119 0,066 0,045 0,039 0,021<br />
C (mg/l) 4,972 3,194 2,677 1,484 1,012 0,877 0,472<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 57
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
Bảng 3.19: Nồng độ của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> sau các khoảng thời gian <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <strong>bằng</strong> 0,1g Fe và<br />
0,2g <strong>muối</strong> (NH 4 ) 2 S 2 O 8<br />
t (phút) 0 5 10 15 20 25 30<br />
Ip.10 7 (A) 0,221 0,124 0,078 0,029 0,015 0,009 0,005<br />
C (mg/l) 4,972 2,789 1,755 0,652 0,337 0,202 0,112<br />
C (mg/l)<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
Xử <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> với 0,112g<br />
(NH4)2S2O8<br />
Xử <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> với 0,2g<br />
(NH4)2S2O8<br />
1<br />
0<br />
0 5 10 15 20 25 30<br />
thời gian<br />
Hình 3.17: Ảnh hưởng của khối lượng <strong>muối</strong> <strong>amoni</strong> pesufat tới <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>><br />
Nhận xét: Khi tăng khối lượng của (NH 4 ) 2 S 2 O 8 tốc độ chuyển hóa <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> tăng<br />
nhưng chậm, gần như không đáng kể. Do khi tăng lượng (NH 4 ) 2 S 2 O 8 , nguồn cung<br />
cấp gốc tự do SO *- 4 tăng lên, nhưng lượng <strong>sắt</strong> không thay đổi. Vì vậy, lượng gốc tự<br />
do được sinh ra khi Fe 2+ tương tác với anion <strong>pesunfat</strong> tăng lên không đáng kể.<br />
Đồng thời lượng <strong>pesunfat</strong> tăng lên sẽ xảy ra <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> hấp phụ không có ích là:<br />
Fe 2+ 2-<br />
+ S 2 O 8 Fe 3+ + SO 2- -*<br />
4 + SO 4<br />
Chính vì thế tốc độ chuyển hóa không thay đổi nhiều khi tăng lượng <strong>muối</strong><br />
(NH 4 ) 2 S 2 O 8 . Khi tiến hành <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> <strong>bằng</strong> hệ Fe 0 <strong>kết</strong> <strong>hợp</strong> với <strong>pesunfat</strong> chỉ nên<br />
dùng lượng thích <strong>hợp</strong> <strong>muối</strong> (NH 4 ) 2 S 2 O 8 .<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 58
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
3.5.5. So sánh ảnh hƣởng cách <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> khi cho (NH 4 ) 2 S 2 O 8 tại thời gian<br />
khác nhau<br />
Từ thí nghiệm 4, thí nghiệm 7 và thí nghiệm 8, <strong>kết</strong> quả của nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
được ghi lại ở bảng dưới đây:<br />
Bảng 3.20: Nồng độ của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> sau khoảng thời gian <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <strong>bằng</strong> 0,1g Fe và<br />
0,112g <strong>muối</strong> (NH 4 ) 2 S 2 O 8<br />
Thời gian<br />
(phút)<br />
<s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>(1) Cho S 2 O 2- 8 sau 5 phút <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>(2) Cho S 2 O 2- 8 sau 10 phút<br />
-E 1/2 (V) -Ip.10 7 (A) -E 1/2 (V) -Ip.10 7 (A)<br />
0 0,577 0,206 0,577 0,214<br />
5 0,573 0,189 0,573 0,192<br />
10 0,554 0,125 0,566 0,181<br />
15 0,556 0,071 0,556 0,098<br />
20 0,554 0,051 0,549 0,061<br />
25 0,552 0,040 0,542 0,049<br />
30 0,549 0,032 0,528 0,040<br />
Bảng 3.21: Nồng độ của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> khi cho đồng thời 0,1g Fe <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> và 0,112g <strong>muối</strong><br />
(NH 4 ) 2 S 2 O 8<br />
t (phút) 0 5 10 15 20 25 30<br />
Ip.10 7 (A) 0,231 0,199 0,187 0,122 0,088 0,049 0,039<br />
C (mg/l) 5,197 4,477 4,207 2,745 1,979 1,102 0,877<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 59
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
2-<br />
Bảng 3.22: Bảng nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> khi cho S 2 O 8 tại thời điểm 5 phút<br />
t (phút) 0 5 10 15 20 25 30<br />
Ip.10 7 (A) 0,206 0,179 0,125 0,071 0,046 0,04 0,037<br />
C (mg/l) 4,634 4,252 2,812 1,597 1,134 0,90 0,732<br />
Bảng 3.23: Bảng nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> khi cho S 2 O 2- 8 tại thời điểm 10 phút<br />
t (phút) 0 5 10 15 20 25 30<br />
Ip.10 7 (A) 0,214 0,192 0,181 0,094 0,063 0,049 0,041<br />
C (mg/l) 4,814 4,319 4,072 2,114 1,417 1,102 0,922<br />
Từ <strong>kết</strong> quả ở bảng 3.21; 3.22 và bảng 3.23 chúng tôi xây dựng đồ thị mô tả<br />
ảnh hưởng của việc cho <strong>muối</strong> <strong>amoni</strong> <strong>pesunfat</strong> tại các thời điểm khác nhau, ảnh<br />
hưởng đến nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> qua hình 3.18<br />
C (mg/l)<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
Đồng thời<br />
Cho S2O8 sau 5p<br />
Cho S2O8 sau 10p<br />
1<br />
0<br />
0 5 10 15 20 25 30<br />
thời gian<br />
Hình 3.18: Khảo sát thời điểm cho S 2 O 8 2- vào hệ <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>><br />
Nhận xét: Sau khoảng thời gian 5p tiến hành phản ứng, nhận thấy nồng độ<br />
<s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> đều giảm ở cả 3 thí nghiệm. Ở thí nghiệm mà tác nhân chỉ có Fe <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> chiều<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 60
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
cao pic giảm xuống, vị trí ít thay đổi so với pic ban đầu của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>. Ở hai thí nghiệm<br />
còn lại chiều cao pic giảm mạnh. Vị trí của pic đã bị dịch chuyển về phía dương hơn<br />
của thế.<br />
Sau thời gian 10p phản ứng <strong>trong</strong> điều kiện khác nhau về thành phần của <strong>muối</strong><br />
(NH 4 ) 2 S 2 O 8 ta nhận thấy tốc độ chuyển hóa <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> tăng lên nhanh chóng với sự có<br />
mặt của <strong>muối</strong> (NH 4 ) 2 S 2 O 8 . Và vị trí của pic có sự dịch chuyển về phía dương hơn<br />
của thế khi cho thêm <strong>muối</strong> (NH 4 ) 2 S 2 O 8 .<br />
3.6. TỒNG HỢP CÁC ĐIỀU KIỆN THỰC NGHIỆM TỐI ƢU CỦA QUÁ<br />
TRÌNH XỬ LÝ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> BẰNG SẮT KẾT HỢP VỚI MUỐI AMONI PESUNFAT<br />
Qua <strong>kết</strong> quả khảo sát ở trên nhận thấy <strong>trong</strong> thời gian phản ứng khoảng 10- 15<br />
phút. Hàm lượng chất hữu cơ độc hại <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> đã giảm khoảng trên 80%. Do vậy thời<br />
gian <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> tối ưu <strong>bằng</strong> hệ Fe <strong>kết</strong> <strong>hợp</strong> với <strong>pesunfat</strong> là khoảng 20 phút.<br />
Khảo sát về lượng Fe với <strong>pesunfat</strong> nhận thấy nên sử dụng Fe ở dạng bột sẽ<br />
tăng khả năng phản ứng và khả năng hấp phụ. Muối (NH 4 ) 2 S 2 O 8 phải ở dạng tinh<br />
thể, vì <strong>pesunfat</strong> dễ phân hủy <strong>trong</strong> không khí ẩm. Nên sử dụng lượng Fe <strong>kết</strong> <strong>hợp</strong><br />
với <strong>muối</strong> (NH 4 ) 2 S 2 O 8 theo tỉ lệ mol cỡ 5-10 lần. Khi đó nồng độ gốc tự do là lớn<br />
nhất, đồng thời sẽ hạn chế các <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> phụ không mong muốn.<br />
Khi tiến hành <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> nguồn <strong>nước</strong> chứa <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> hoặc chất hữu cơ độc hại, do phản<br />
ứng dị thể và sự hòa tan các chất hữu cơ <strong>trong</strong> <strong>nước</strong> thường kém. Khi sử dụng hệ<br />
Fe + S 2 O 2- 8 để <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> chất hữu cơ, cần phải thiết kế bộ phận khuấy trộn nhằm mục<br />
đích tăng hòa tan oxi không khí vào hệ phản ứng. Sẽ làm tăng tốc độ phản ứng, thời<br />
gian phản ứng sẽ giảm xuống.<br />
Nên tạo môi trường <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <strong>trong</strong> điều kiện axit hoặc môi trường bazơ mạnh sẽ<br />
tăng khả năng sản sinh gốc tự do có tính oxi hóa mạnh, đồng thời xảy ra <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>><br />
phân hủy <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> <strong>bằng</strong> con đường hóa học.<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 61
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
KẾT LUẬN<br />
Sau một thời gian tiến hành thực nghiệm, tôi đã thu được một số <strong>kết</strong> quả quan<br />
trọng sau:<br />
1. Đã khảo sát các điều kiện tối ưu xác định nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> <strong>bằng</strong> phương pháp cực<br />
phổ xung vi phân như sau:<br />
- Đo sóng cực phổ xung vi phân của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> <strong>trong</strong> nền đệm <strong>amoni</strong> (NH 3 +<br />
NH 4 Cl) có pH= 10,00.<br />
- Sử dụng điện cực giọt treo thủy ngân (HMDE) với kích thước giọt là 4<br />
- Loại ảnh hưởng của oxi hòa tan chỉ sau 90s<br />
- Thời gian làm giàu là 30s<br />
- Bước nhảy thế là 0,006s<br />
- Quét thế từ -0,9V đến -0,1V<br />
- Tốc độ quét thế 0,015V/s<br />
- Biên độ xung 0,05V<br />
- Píc của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> xuất hiện ở khoảng -570mV đến -530mV<br />
Đo trên máy phân tích điện hóa đa năng VA757 Computrace của Metrohm<br />
điện cực giọt treo, điện cực so sánh Ag/AgCl. Chất lượng sóng cực phổ tốt và ổn<br />
định.<br />
2. Xây dựng đường chuẩn phụ thuộc chiều cao píc vào nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>><br />
I p = [(4,445 ± 0,047).C <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> + (-2,000 ± 0,233)] .10 -9<br />
Với hệ số tương quan R 2 = 0,9994<br />
3. Đã tiến hành kiểm tra độ chính xác của đường chuẩn, độ lặp, tính thích <strong>hợp</strong> của<br />
phương pháp cực phổ và tính giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>>. Kết<br />
quả cho thấy đường chuẩn xây dựng được có độ tin cậy cao, có thể ứng dụng tốt<br />
cho việc tính toán nồng độ <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> của các mẫu phân tích, phương pháp cực phổ có sự<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 62
Khóa luận tốt nghiệp<br />
Chuyên ngành: Hóa học Phân tích<br />
tương thích tốt cho <s<strong>trong</strong>>quá</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>trình</s<strong>trong</strong>> phân tích định tính và định lượng <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> và có độ lặp<br />
tốt cho các phép đo.<br />
4. Đã tiến hành <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> <strong>bằng</strong> <strong>kim</strong> <strong>loại</strong> <strong>sắt</strong> <strong>kết</strong> <strong>hợp</strong> với <strong>muối</strong> (NH 4 ) 2 S 2 O 8 , đã so<br />
sánh với cách <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> chỉ dùng <strong>sắt</strong>. Kết quả thu được là rất khả quan, mở ra<br />
hướng nghiên <s<strong>trong</strong>>cứu</s<strong>trong</strong>>, ứng dụng mới <strong>trong</strong> việc <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> các chất hữu cơ độc hại. Sau<br />
khoảng thời gian <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> là 20 phút, với hàm lượng Fe và (NH 4 ) 2 S 2 O 8 từ 7:10 lần thì<br />
hàm lượng chất hữu cơ độc hại <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> đã giảm được trên 80%, từ đó có thể định<br />
hướng ra quy mô <s<strong>trong</strong>>xử</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>lý</s<strong>trong</strong>> <s<strong>trong</strong>>TNT</s<strong>trong</strong>> với hàm lượng lớn ngoài phòng thí nghiệm.<br />
Hoàng Thị Thu Hường Trang 63