23.03.2019 Views

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

SHOW MORE
SHOW LESS
  • 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

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!