Luận văn Nghiên cứu, xác định hàm lượng một số ion kim loại nặng trong thực phẩm bằng phương pháp chiết – Trắc quang

ộc mật độ quang của phức PAN-Pb 2+ -SCN - vào thời gian lắc chiết Kết quả cho thấy: Mật độ quang của phức bắt đầu hằng định sau khi lắc chiết khoảng 5 - 10 phút. Do vậy trong quá trình nghiên cứu tiếp theo chúng tôi tiến hành lắc chiết phức trong khoảng thời gian 5 phút. 3.2.2.3. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-Pb 2+ -SCN - vào thời gian sau khi chiết Để tiến hành nghiên cứu khoảng thời gian tối ưu của phức đa ligan sau khi chiết chúng tôi chuẩn bị dung dịch sau trong bình định mức 10 ml : CPb(II) = 4.10 -5 M. CPAN = 8.10 -5 M.    3KNOSCN C 0,2M,C 0,1M Tiến hành lắc chiết với 5,0 ml dung dịch rượu isoamylic trong khoảng thời gian 5 phút, đo mật độ quang của dịch chiết tại bước sóng bằng 560 nm so với dung dịch so sánh ở các thời gian khác nhau. Kết quả thu được như sau: Bảng 3.19: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-Pb 2+ -SCN - vào thời gian sau khi chiết t (phút) 5 10 15 20 30 40 50 70 ∆Ai 0,665 0,669 0,670 0,669 0,668 0,665 0,664 0,662 t (phút) ∆Ai Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 61 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Kết quả cho thấy: Mật độ quang của phức bắt đầu hằng định sau khi chiết từ 10 đến 20 phút. Trong quá trình nghiên cứu tiếp theo chúng tôi tiến hành đo mật độ quang của phức sau khi chiết là 10 phút. 3.2.2.4. Xác định pH tối ƣu Để xác định pH tối ưu của quá trình tạo phức đa ligan chuẩn bị các dung dịch phức trong bình định mức 10 ml có cùng thành phần: CPb(II) = 4.10 -5 M, CPAN = 8.10 -5 M,.    3KNOSCN C 0,2M,C 0,1M . Sau đó chúng tôi tiến hành điều chỉnh các dung dịch phức tại các giá trị pH khác nhau bằng KOH hoặc HNO3. Sau đó chiết bằng 5,0 ml dung môi rượu isoamylic. Đo mật độ quang của dịch chiết tại λmax = 560 nm so với dung dịch so sánh. Kết quả thu được như sau: Bảng 3.20: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH pH 3 4,5 5,2 5,5 5,7 5,9 6,2 7 8 ∆Ai 0,246 0,498 0,611 0,667 0,675 0,672 0,635 0,380 0,243 ∆Ai t (phút) Hình 3.15: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức trong pha hữu cơ vào thời gian sau khi chiết Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 62 0 0.2 0.4 0.6 0.8 2 3 4 5 6 7 8 9 Hình 3.16: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH Từ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang của phức đa ligan vào pH chiết ta thấy rằng: Mật độ quang của phức đa ligan PAN-Pb(II)-SCN- trong dung môi tăng dần khi pH chiết tăng dần và cực đại trong khoảng giá trị pH từ 5,5 đến 5,9 và giá trị mật độ quang của phức đa ligan PAN-Cd(II)-SCN- lớn tại pH = 5,7 nên trong các thí nghiệm tiếp theo chúng tôi thực hiện quá trình chiết ở pH = 5,7. 3.2.2.5. Xác định thể tích dung môi tối ƣu Chuẩn bị 7 dung dịch phức trong bình định mức 10 ml có cùng thành phần: CPb(II) = 4.10 -5 M, CPAN = 8.10 -5 M,    3KNOSCN C 0,2M,C 0,1M . Tiến hành đo mật độ quang của phức trong pha nước trước khi chiết ta được giá trị ∆A1. Dùng các thể tích khác nhau V1, V2, ....Vi (ml) rượu isoamylic để chiết phức, đo mật độ quang của pha nước sau khi chiết ta được giá trị ∆A2. Khi đó hiệu suất chiết R% được tính theo công thức:     1 2 1 A A R(%) .100 A Để chọn thể tích dung môi hữu cơ tối ưu (V0) chúng tôi dùng các thể tích rượu isoamylic lần lượt là : 2,0 ml; 3,0 ml; 4,0 ml; 5,0 ml; 6,0ml; 7,0 ml; 8,0ml. Thể tích dung môi hữu cơ tối ưu là thể tích ứng với giá trị phần trăm ∆Ai pH Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 63 chiết lớn nhất và giá trị mật độ quang của phức trong dịch chiết là lớn nhất. Kết quả thu được như sau: Bảng 3.21: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thể tích dung môi chiết STT V(ml) dung môi V(ml) nƣớc sau khi chiết ∆Ai (phức trong dung môi) ∆Ai (phức trong nƣớc trƣớc khi chiết ) ∆Ai (phức trong nƣớc sau khi chiết) R(%) 1 2,0 9,80 1,196 0,387 0,019 95,09 2 3,0 10,10 0,985 0,386 0,013 96,63 3 4,0 10,10 0,676 0,383 0,012 96,87 4 5,0 10,30 0,573 0,387 0,010 97,42 5 6,0 10,30 0,562 0,386 0,009 97,67 6 7,0 10,40 0,529 0,384 0,007 98,18 7 8,0 10,50 0,428 0,387 0,005 98,71 Kết quả cho thấy: - Thể tích pha nước trước khi chiết và sau khi chiết thay đổi không đáng kể nên có thể coi một cách gần đúng thể tích pha nước không thay đổi. - Hiệu suất chiết tăng lên khi thể tích pha hữu cơ tăng. Khi chiết với 2,0ml; 3,0ml; 4,0ml dung môi hữu cơ thì mật độ quang của phức trong pha hữu cơ tương đối lớn nhưng hiệu suất chiết kém. Còn khi chiết với 6,0ml; 7,0ml; 8,0 ml dung môi hữu cơ thì hiệu suất chiết lớn nhưng khi đó có sự tăng thể tích pha hữu cơ nên mật độ quang của dịch chiết phức giảm. - Khi dùng 5,0 ml dung môi thì hiệu suất là tương đối lớn giá trị mật độ quang của dịch chiết phức tương đối lớn. Vì vậy trong các thí nghiệm nghiên cứu sau chúng tôi chọn thể tích pha hữu cơ là 5,0 ml. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 64 3.2.2.6. Sự phụ thuộc phần trăm chiết vào số lần chiết và hệ số phân bố. Chuẩn bị 2 dung dịch phức đa ligan trong 2 bình định mức 10 ml có thành phần: CPb(II) = 4.10 -5 M, CPAN = 8.10 -5 M,    3KNOSCN C 0,2M,C 0,1M Sau đó tiến hành 2 thí nghiệm : Thí nghiệm 1: Dùng 5,0ml dung môi rượu isoamylic để chiết một lần dung dịch phức, đo mật độ quang của dịch chiết so với dung dịch so sánh. Thí nghiệm 2: Chia 5,0 ml dung môi thành hai phần bằng nhau để chiết hai lần dung dịch phức, tập hợp dịch chiết lại rồi đo mật độ quang so với dung dịch so sánh. Kết quả thu được trên bảng 3.22 cho thấy khi chiết 2 lần thì phần trăm chiết R% lớn hơn. Trong thực tế chiết nhiều lần bao giờ cũng cho hiệu suất chiết cao hơn so với chiết một lần. Tuy nhiên với kết quả trên ta thấy quá trình chiết một lần đã cho hiệu suất chiết khá cao R% = 97,63%, đạt độ chính xác cho phép. Vì vậy trong các thí nghiệm tiếp theo chúng tôi chỉ tiến hành chiết 1 lần. Bảng 3.22: Sự phụ thuộc phần trăm chiết của phức vào số lần chiết ST T Số lần chiết ∆Ai (phức trong dung môi) ∆Ai (phức trong nƣớc trƣớc khi chiết ) ∆Ai (phức trong nƣớc sau khi chiết) R(%) 1 1 0,664 0,381 0,009 97,63 2 2 0,668 0,383 0,008 97,91 Từ đó chúng tôi tính được hệ số phân bố của quá trình chiết như sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 65               n 0 n 0 n 0 V R. V100.D R%(1) HÖ sè ph©n bè D = 100 RV D V V 10,0ml Víi V 5,0ml HÖ sè ph©n bè D = 82,38 R 97,63 3.2.3. Xác định thành phần của phức PAN-Pb 2+ -SCN - 3.2.3.1. Phƣơng pháp tỷ số mol Chuẩn bị 2 dãy dung dịch trong 16 bình định mức 10 ml như sau: Dãy 1: Gồm 8 dung dịch nghiên cứu: CPb(II) = 4,0.10 -5 M. CPAN thay đổi từ 1,0.10-5M đến 8,0.10-5M, .    3KNOSCN C 0,2M,C 0,1M . Tiến hành chiết các dung dịch phức ở dãy 1 bằng 5,0 ml dung môi rượu isoamylic, đo mật độ quang của dịch chiết so với dung dịch so sánh tại các điều kiện tối ưu, kết quả thu được như sau: Bảng 3.23: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-Pb 2+ -SCN - vào nồng độ PAN CPAN.10 5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 2 PAN Pb C C 0,25 0,5 0,75 1,0 1,25 1,5 1,75 2,0 ∆Ai 0,281 0,378 0,475 0,602 0,604 0,608 0,609 0,611 Từ kết quả trên ta thấy khi nồng độ PAN tăng thì mật độ quang của phức tăng, đến khi nồng độ của PAN lớn hơn 4,0.10-5M thì mật độ quang của phức gần như tăng không đáng kể. Chứng tỏ có sự tạo phức hoàn toàn của Pb 2+ với PAN. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 66 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 2 4 6 8 10 Từ đồ thị ta thấy tỷ lệ PAN: Pb2+ = 1:1 Dãy 2: Gồm 8 dung dịch nghiên cứu: CPAN = 4.10 -5 M. CPb(II) thay đổi từ 1,0.10 -5M đến 8,0.10-5M,    3KNOSCN C 0,2M,C 0,1M . Tiến hành chiết các dung dịch trong dãy 2 bằng 5,0 ml rượu isoamylic, đo mật độ quang của dịch chiết so với dung dịch so sánh tại các điều kiện tối ưu, kết quả thu được như sau: Bảng 3.24: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-Pb 2+ -SCN - vào nồng độ Pb 2+ CPb(II).10 5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 2Pb PAN C C 0,25 0,5 0,75 1,0 1,25 1,5 1,75 2,0 ∆Ai 0,269 0,371 0,481 0,602 0,612 0,612 0,614 0,613 Từ kết quả trên ta thấy khi nồng độ Pb2+ tăng thì mật độ quang của phức tăng, đến khi nồng độ của Pb2+ lớn hơn 4,0.10-5M thì mật độ quang của phức gần như tăng không đáng kể. Chứng tỏ có sự tạo phức hoàn toàn của Pb 2+ với PAN. ∆Ai CPAN.10 5 Hình 3.17a: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-Pb 2+ -SCN - vào nồng độ PAN Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 67 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 2 4 6 8 10 Từ kết quả trên cho ta thấy trong phức đa ligan PAN-Pb(II)-SCN- thì tỷ lệ Pb(II):PAN = 1:1 3.2.3.2. Phƣơng pháp hệ đồng phân tử Để xác định thành phần phức theo phương pháp hệ đồng phân tử chúng tôi chuẩn bị 2 dãy thí nghiệm sau: Dãy 1: Gồm có 7 dung dịch phức có nồng độ Pb(II) và PAN thay đổi nhưng CPAN + CPb(II) = 8.10 -5 M. Nồng độ SCN- bằng 0,2M, thêm KNO3 chiết dung dịch phức bằng 5,0 ml rượu isoamylic sau đó đo mật độ quang trong điều kiện tối ưu so với dung dịch so sánh ta được kết quả sau: Bảng 3.25: Kết quả của hệ đồng phân tử có tổng nồng độ bằng 8.10 -5 M CPb(II).10 5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 CPAN.10 5 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 ∆Ai 0,235 0,411 0,576 0,681 0,582 0,434 0,261 ∆Ai CPb(II).10 5 Hình 3.17b: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN-Pb 2+ -SCN - vào nồng độ Pb 2+ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 68 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 2 4 6 8 Dãy 2: Gồm có 9 dung dịch phức có nồng độ Pb(II) và PAN thay đổi nhưng CPAN + CPb(II) = 10,0.10 -5 M. Nồng độ SCN- bằng 0,2M, thêm KNO3 chiết dung dịch phức bằng 5,0 ml rượu isoamylic sau đó đo mật độ quang trong điều kiện tối ưu so với dung dịch so sánh ta được kết quả sau: Bảng 3.26: Kết quả của hệ đồng phân tử có tổng nồng độ bằng 10,0.10 -5 M CPb(II).10 5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 CPAN.10 5 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 ∆Ai 0,199 0,314 0,486 0,597 0,697 0,634 0,491 0,357 0,235 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 2 4 6 8 10 ∆Ai CPb(II).10 5 Hình 3.18a: Đồ thị xác định tỷ lệ Pb(II):PAN theo phƣơng pháp hệ đồng phân tử: CPAN + CPb(II) = 8.10 -5 M ∆Ai CPb(II).10 5 Hình 3.18b: Đồ thị xác định tỷ lệ Pb(II):PAN theo phƣơng pháp hệ đồng phân tử: CPAN + CPb(II) = 10,0.10 -5 M Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 69 Từ đồ thị 3.18a và 3.18b ta thấy tại CPb(II)= 4.10 -5 M và CPb(II) = 5.10 -5 M thì mật độ quang là lớn nhất nên tỉ lệ Pb2+: PAN = 1:1 phù hợp với phương pháp tỉ số mol. 3.2.3.3. Phƣơng pháp Staric-Bacbanel Trong phương pháp tỷ số mol và phương pháp hệ đồng phân tử chỉ xác định được tỷ lệ ion trung tâm với thuốc thử đi vào phức mà không xác định được hệ số tỷ lượng tuyệt đối của chúng đi vào phức, do vậy chúng tôi sử dụng thêm phương pháp Staric-Bacbanel 3.2.3.3.1. Xác định hệ số của Pb 2+ trong phức đaligan. Chuẩn bị 7 dung dịch phức như sau: cố định nồng độ CPAN = 4.10 -5 M và nồng độ Pb(II) thay đổi từ 1,0.10-5M đến 4,0.10-5M. Đưa về các điều kiện tối ưu của phức sau đó chiết phức bằng 5,0 ml dung môi rượu isoamylic. Đo mật độ quang của dịch chiết với dung dịch so sánh, xử lý số liệu ta thu được kết quả sau: Bảng 3.27: Kết quả xác định hệ số tuyệt đối của Pb(II) trong phức bằng phƣơng pháp Staric-Babanel CPb(II).10 5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 ∆Ai 0,215 0,298 0,357 0,416 0,458 0,509 0,557 ∆Ai/∆Ai gh 0,386 0,535 0,641 0,747 0,822 0,914 1,000 ∆Ai.10 -5 /CPb(II) 0,215 0,199 0,179 0,166 0,153 0,145 0,139 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 70 y = -0.1299x + 0.2644 R 2 = 0.9855 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 Hình 3.19: Đồ thị xác định hệ số tuyệt đối của Pb(II) trong phức đa ligan Từ kết quả trên nhận thấy: Sự phụ thuộc của   2 5 i Pb A .10 C vào i gh A A   là một đường thẳng với cực đại 2 5 i Cd A .10 C   = 0,215 và i gh A A   =0,386. Chứng tỏ hệ số của Pb(II) đi vào phức là 1. Vậy phức tạo thành là phức đơn nhân, đa ligan. 3.2.3.3.2. Xác định hệ số của PAN trong phức đa ligan. Chuẩn bị 7 dung dịch phức như sau: Cố định nồng độ CPb(II) = 4.10 -5 M và nồng độ PAN thay đổi từ 1,0.10-5M đến 4,0.10-5M. Đưa về các điều kiện tối ưu của phức sau đó chiết phức bằng 5,0 ml dung môi rượu isoamylic. Đo mật độ quang của dịch chiết so với dung dịch so sánh, xử lý số liệu ta thu được kết quả sau: ∆Ai/∆Ai gh ∆Ai.10 -5 /CPb(II) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 71 Bảng 3.28: Kết quả xác định hệ số tuyệt đối của PAN trong phức bằng phƣơng pháp Staric-Babanel CPAN.10 5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 ∆Ai 0,211 0,281 0,347 0,412 0,456 0,511 0,556 ∆Ai/∆Ai gh 0,379 0,505 0,624 0,741 0,820 0,919 1,000 ∆Ai.10 -5 /CPAN 0,211 0,187 0,174 0,165 0,152 0,146 0,139 y = -0.1119x + 0.2474 R 2 = 0.9757 0 0.05 0. 0.1 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 Hình 3.20: Đồ thị xác định hệ số tuyệt đối của PAN trong phức đa ligan Từ kết quả trên nhận thấy : Sự phụ thuộc của 5 i PAN A .10 C  vào i gh A A   là một đường thẳng với cực đại 5 i PAN A .10 C  = 0,211 và i gh A A   = 0,379. Chứng tỏ hệ số của PAN đi vào phức là 1. Vậy phức tạo thành là phức đơn nhân, đa ligan. 3.2.3.4. Xác định thành phần của SCN - trong phức đaligan PAN-Pb(II)- SCN - bằng phƣơng pháp chuyển dịch cân bằng Để xác định thành phần SCN- trong phức đaligan chúng tôi tiến hành một dãy các thí nghiệm bằng cách giữ nồng độ Pb(II) = 4,0.10-5 và PAN = ∆Ai.10 -5 /CPAN ∆Ai/∆Ai gh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 72 8,0.10 -5M và thay đổi nồng độ của SCN-, đưa phức về các điều kiện tối ưu, sau đó chiết phức bằng 5,0 ml rượu isoamylic rồi đo mật độ quang. Kết quả thu được như sau: Bảng 3.29: Sự phụ thuộc mật độ quang của phức đaligan vào nồng độ SCN -  2 SCN C .10 5,0 8,0 10,0 12,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 ∆Ai 0,452 0,547 0,586 0,615 0,651 0,734 0,733 0,732 0,731 0,729 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0 10 20 30 40 50 Từ kết quả trên chúng tôi nhận thấy mật độ quang của phức tăng khi nồng độ SCN- tăng và đến khi nồng độ SCN- bằng 20,0.10-2M thì mật độ quang của phức bắt đầu giảm. Từ kết quả trên chúng tôi lấy các giá trị mật độ quang trong khoảng tuyến tính để xác định tỷ lệ của SCN- tham gia trong phức bằng phương pháp chuyển dịch cân bằng. Mật độ quang giới hạn ∆Agh = 0,734. ∆Ai  2 SCN C .10 Hình 3.21: Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức đaligan vào nồng độ SCN - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 73 Bảng 3.30: Kết quả tính SCN lgC  và i gh i A lg A A    SCN C  0,05 0,08 0,1 0,12 0,15 ∆Ai 0,452 0,547 0,586 0,615 0,651 lg SCN C  -1,301 -1,097 -1,000 -0,921 -0,824 i gh i ΔA lg ΔA -ΔA 0,205 0,466 0,598 0,713 0,895 y = 1.4204x + 2.0362 R 2 = 0.9934 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 -1.4 -1.3 -1.2 -1.1 -1 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 Hình 3.22: Sự phụ thuộc SCN lgC  vào i gh i A lg A A    Ta thấy tgα ≈ 1. Như vậy số ion SCN- tham gia tạo phức bằng 1. Từ các phương pháp trên chúng tôi kết luận như sau: Phức có tỉ lệ PAN-Pb(II)-SCN- = 1:1:1; phức tạo thành là đơn nhân, đa ligan. 3.2.4. Khoảng tuân theo định luật Beer Sau khi đã xác định được thành phần của phức chúng tôi tiến hành nghiên cứu khoảng tuân theo định luật Beer của phức giữa Pb(II), PAN và SCN -. Chuẩn bị một dãy dung dịch nghiên cứu có nồng độ Pb(II) và PAN thay đổi. Đo các dung dịch trên ở điều kiện tối ưu. Kết quả như sau: i gh i ΔA lg ΔA -ΔA SCN lgC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 74 Bảng 3.31: Kết quả xác định khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer CPb(II).10 5 CPAN.10 5 ∆Ai 0,1 0,2 0,003 0,2 0,4 0,024 0,3 0,6 0,057 0,5 1,0 0,124 0,7 1,4 0,178 1,0 2,0 0,224 2,0 4,0 0,403 3,0 6,0 0,567 4,0 8,0 0,732 5,0 10,0 0,996 6,0 12,0 1,123 7,0 14,0 1,334 8,0 16,0 1,456 9,0 18,0 1,678 10,0 20,0 1,821 y = 0.1832x + 0.0209 R 2 = 0.998 0 0.2 0.4 0.6 .8 1 1.2 1.4 1.6 .8 2 0 2 4 6 8 10 12 Hình 3.23: Khoảng tuân theo định luật Beer của phức PAN-Pb(II)-SCN - ∆Ai CPb(II).10 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 75 Kết quả trên cho thấy phức giữa Pb(II) và PAN, SCN- tuân theo định luật Beer trong khoảng của chì từ (0,110,0.10-5M), điều đó rất thuận lợi cho việc xây dựng đường chuẩn và xác định hàm lượng chì trong các mẫu thực tế. 3.3. NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ GÂY CẢN ẢNH HƢỞNG ĐẾN PHÉP XÁC ĐỊNH CADIMI VÀ CHÌ. XÂY DỰNG PHƢƠNG TRÌNH ĐƢỜNG CHUẨN CHO PHÉP XÁC ĐỊNH CADIMI VÀ CHÌ [5, 16]. 3.3.1. Xây dựng phƣơng trình đƣờng chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức PAN-Cd(II)-SCN - Khi xây dựng đường chuẩn chúng tôi chuẩn bị một dãy dung dịch có nồng độ PAN là 6.10-5M, nồng độ Cd2+ thay đổi từ 0,056,0.10-5M, các điều kiện tối ưu khác giữ nguyên, chỉnh tới pH = 6,3 sau đó chiết bằng 5,0 ml rượu isoamylic và đo mật độ quang của các dung dịch ở điều kiện tối ưu với dung dịch so sánh cố định có thành phần như dung dịch nghiên cứu nhưng không có Cd 2+ . Kết quả cho ở bảng sau: Bảng 3.32: Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức. CCd(II).10 5 0,05 0,1 0,2 0,3 0,5 0,7 1,0 ∆Ai 0,134 0,187 0,267 0,398 0,654 0,873 1,204 CCd(II).10 5 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 ∆Ai 1,507 1,597 1,686 1,820 1,942 2,143 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 76 y = 0.1339x + 1.3026 R 2 = 0.9868 y = 1.1451x + 0.0648 R 2 = 0.9985 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 Hình 3.24: Đƣờng chuẩn của phức PAN- Cd(II)- SCN - Vẽ đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Cadimi ta xây dựng được hai đường chuẩn. Đường chuẩn 1 là đường chuẩn khi Cadimi ở khoảng nồng độ thấp, khi đó ta có đường chuẩn 1: A = 1,1451.105.C + 0,0648 Đường chuẩn 2 là đường chuẩn khi Cadimi ở khoảng nồng độ cao, khi đó ta có đường chuẩn 2: A = 0,1339.105.C+ 1,3026 3.3.2. Khảo sát ảnh hƣởng của một số ion kim loại đến sự tạo phức PAN- Cd(II)-SCN - Trong thực tế phân tích Cd2+ trong các mẫu nước thực tế luôn có mặt các ion lạ gây ảnh hưởng đến quá trình phân tích. Khi nồng độ ion lạ được coi là gây cản nếu sai số khi đo mật độ quang vượt quá 5%. Trong quá trình nghiên cứu chúng tôi khảo sát một số các ion ảnh hưởng đến quá trình tạo phức PAN-Cd(II)-SCN- để thuận lợi cho quá trình phân tích mẫu thực tế. Quá trình nghiên cứu chúng tôi tiến hành đo mật độ quang của dung dịch phức PAN- Cd(II) -SCN- có chứa các ion cản có nồng độ tăng dần, sau đó tìm giới hạn ảnh hưởng của các ion đó. ∆Ai CCd(II).10 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 77 3.3.2.1. Ảnh hƣởng của ion Pb 2+ Chuẩn bị các dung dịch trong bình định mức 10 ml có nồng độ các chất như sau: 2 5 5 PANCd C 2.10 M;C 5.10 M    3KNOSCN C 0,1M;C 0,1M   và thêm ion Pb 2+ với nồng độ tăng dần, chiết phức bằng 5,0 ml dung dịch rượu isoamylic. Đo mật độ quang của các dịch chiết ở điều kiện tối ưu của sự tạo phức PAN-Cd(II)-SCN-. Kết quả thu được như sau: Bảng 3.33: Ảnh hƣởng của ion Pb 2+ đến mật độ quang của phức màu 2 5 5 PANCd C 2.10 M;C 5.10 M    3KNOSCN C 0,1M;C 0,1M   2 5 Pb C .10 ∆Ai Sai số % 0,00 1,541 0 1,00 1,557 0,6 5,00 1,567 1,2 7,00 1,589 2,6 9,00 1,617 4,5 10,00 1,635 5,6 12,50 1,639 5,9 15,00 1,647 6,4 Ta thấy Pb2+ có ảnh hưởng lớn đến sự tăng mật độ quang của phức. Theo bảng trên ta thấy nồng độ không cản của Pb2+ là 2 2 Pb Cd C 4,5 C    . Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 78 3.3.2.2. Ảnh hƣởng của ion Cu 2+ Tiến hành các thí nghiệm tương tự như với Pb2+ Bảng 3.34 : Ảnh hƣởng của ion Cu 2+ đến mật độ quang của phức màu 2 5 5 PANCd C 2.10 M;C 5.10 M    3KNOS N C 0,1M;C 0,1M   2 5 Cu C .10 ∆Ai Sai số % 0,00 1,545 0 0,50 1,551 0,3 1,00 1,552 0,5 2,00 1,555 0,6 5,00 1,558 0,8 7,00 1,584 2,5 10,00 1,597 3,4 12,00 1,611 4,3 15,00 1,614 4,5 17,00 1,619 4,8 20,00 1,620 4,9 21,00 1,634 5,8 22,00 1,637 6,0 Ta thấy Cu2+ có ảnh hưởng lớn đến sự tăng mật độ quang của phức. Theo bảng trên ta thấy nồng độ không cản của Cu2+ là 2 2 Cu Cd C 10 C    . 3.3.2.3. Ảnh hƣởng của ion Zn 2+ Tiến hành các thí nghiệm tương tự như với Pb2+ Kết quả thu được như sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 79 Bảng 3.35: Ảnh hƣởng của ion Zn 2+ đến mật độ quang của phức màu 2 5 5 PANCd C 2.10 M;C 5.10 M    3KNOS N C 0,1M;C 0,1M   2 5 Zn C .10 ∆Ai Sai số % 0,00 1,547 0 1,00 1,546 -0,06 5,00 1,551 0,26 10,00 1,554 0,45 15,00 1,571 1,55 20,00 1,584 2,39 25,00 1,597 3,23 30,00 1,609 4,01 35,00 1,616 4,46 40,00 1,620 4,72 42,5 1,622 4,85 45 1,623 4,91 47 1,631 5,43 Ta thấy Zn2+ có ảnh hưởng đến sự tăng mật độ quang của phức. Theo bảng trên ta thấy nồng độ không cản của Zn2+ là 2 2 Zn Cd C 22,5 C    . 3.3.2.4. Ảnh hƣởng của ion Fe 3+ Tiến hành các thí nghiệm tương tự như với Pb2+ Kết quả thu được như sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 80 Bảng 3.36: Ảnh hƣởng của ion Fe 3+ đến mật độ quang của phức màu 2 5 5 PANCd C 2.10 M;C 5.10 M    3KNOS N C 0,1M;C 0,1M   3 5 Fe C .10 ∆Ai Sai số % 0,00 1,547 0 1,00 1,546 -0,06 5,00 1,545 -0,13 10,00 1,543 -0,26 50,00 1,539 -0,52 80,00 1,531 -1,03 100,00 1,522 -1,62 150,00 1,507 -2,59 200,00 1,479 -4,40 220,00 1,425 -7,89 250,00 1,409 -8,92 Ta thấy Fe3+ có ảnh hưởng không lớn đến mật độ quang của phức. Theo bảng trên ta thấy nồng độ không cản của Fe3+ là 3 2 Fe Cd C 100 C    . Kết quả khảo sát các ion Ni2+, Cr3+ cho ảnh hưởng không đáng kể đến sự tạo phức giữa PAN-Cd(II)-SCN-. 3.3.3. Xây dựng đƣờng chuẩn khi có mặt các ion dƣới ngƣỡng gây cản của phức PAN-Cd(II)-SCN - Chúng tôi đã xây dựng đường chuẩn của PAN-Cd(II)-SCN- nhưng đó là đường chuẩn của Cd tinh khiết chưa thể dùng để xác đinh mẫu thật. Do vậy chúng tôi phải xây dựng lại đường chuẩn khi có mặt các ion ảnh hưởng dưới ngưỡng gây cản để cho đường chuẩn gần với mẫu thật. Chuẩn bị một dãy thí nghiệm gồm các dung dịch có nồng độ Cadimi thay đổi như khi xây dựng đường chuẩn ở phần trước nhưng có thêm các ion dưới ngưỡng gây cản. nồng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 81 độ PAN được giữ cố định là 5.10-5M. Đo mật độ quang của phức ở các điều kiện tối ưu. Kết quả như sau: Bảng 3.37 : Kết quả xây dựng đƣờng chuẩn của phức PAN-Cd(II)- SCN - khi có các ion dƣới ngƣỡng gây cản CCd(II).10 5 0,05 0,1 0,3 0,5 1,0 1,5 ∆Ai 0,138 0,192 0,440 0,690 1,270 1,489 CCd(II).10 5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 ∆Ai 1,702 1,786 1,947 2,092 2,221 y = 1.1966x + 0.0793 R² = 0.9997 y = 0.2852x + 1.0885 R² = 0.9918 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0 1 2 3 4 5 Từ kết quả trên chúng tôi thấy rằng ở hai khoảng nồng độ thấp và cao của Cadimi đã xây dựng được hai phương trình đường chuẩn tương ứng. Ở khoảng nồng độ của Cadimi từ 0,05 – 1,0.10-5M đường chuẩn thu được là A = 1,1966.105.C + 0,0793. ∆Ai CCd(II).10 5 Hình 3.25: Đƣờng chuẩn của phức PAN-Cd(II)-SCN - khi có mặt các ion dƣới ngƣỡng cản. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 82 Ở khoảng nồng độ của Cadimi từ 1,5- 4,0.10-5M đường chuẩn thu được là A = 0,2852.10 5 .C + 1,0885. Trong các phần sau chúng tôi sẽ áp dụng các đường chuẩn tương ứng vào quá trình xác định hàm lượng Cd ứng với các nồng độ cụ thể. 3.3.4. Xây dựng phƣơng trình đƣờng chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức PAN-Pb(II)-SCN - Khi xây dựng đường chuẩn chúng tôi chuẩn bị một dãy dung dịch có nồng độ PAN là 8,0.10-5M, nồng độ Pb2+ thay đổi từ 0,18,0.10-5M, các điều kiện tối ưu khác giữ nguyên, chỉnh tới pH = 5,7 và đo mật độ quang của các dung dịch ở điều kiện tối ưu với dung dịch so sánh cố định có thành phần như dung dịch nghiên cứu nhưng không có Pb2+. Kết quả cho ở bảng 3.38 và hình 3.26. Vẽ đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Chì ta được. sau đó xử lý thống kê ta thu được hai phương trình đường chuẩn. Bảng 3.38: Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức. CPb(II).10 5 0,1 0,3 0,5 1,0 1,5 ∆Ai 0,012 0,047 0,105 0,212 0,397 CPb(II).10 5 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 ∆Ai 0,480 0,626 0,781 0,966 1,125 1,338 1,458 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 83 y = 0.2803x - 0.0293 R 2 = 0.9965 y = 0.1679x + 0.1281 R 2 = 0.9973 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Hình 3.26: Đƣờng chuẩn của phức PAN- Pb(II)- SCN - Đường chuẩn 1 khi nồng độ Chì ở mức thấp từ 0,1 đến 1,5.10-5M thì phương trình có dạng A = 0,2803.105.C – 0,0293 Đường chuẩn 2 khi nồng độ Chì ở mức cao từ 1,5 đến 8,0.10-5M thì phương trình có dạng A = 0,1679.105.C + 0,1281 3.3.5. Khảo sát ảnh hƣởng của một số ion kim loại đến sự tạo phức PAN- Pb(II)-SCN - Trong thực tế phân tích Pb2+ trong các mẫu nước thực tế luôn có mặt các ion lạ gây ảnh hưởng đến quá trình phân tích. Nồng độ của ion cản được coi là gây cản nếu sai số khi đo mật độ quang vượt quá 5%. Trong quá trình nghiên cứu chúng tôi khảo sát một số các ion ảnh hưởng đến quá trình tạo phức PAN-Pb(II)-SCN- để thuận lợi cho quá trình phân tích mẫu thực tế. Quá trình nghiên cứu chúng tôi tiến hành đo mật độ quang của dung dịch phức PAN- Pb(II) -SCN- có chứa các ion cản có nồng độ tăng dần, sau đó tìm giới hạn ảnh hưởng của các ion đó. ∆Ai CPb(II).10 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 84 3.3.5.1. Ảnh hƣởng của ion Cd 2+ Chuẩn bị các dung dịch trong bình định mức 10 ml có nồng độ các chất như sau:    2 5 5 PANPb C 4.10 M;C 8.10 M    3KNOSCN C 0,2M;C 0,1M và thêm ion Cd 2+ với nồng độ tăng dần, chiết phức bằng 5,0 ml dung dịch rượu isoamylic. Đo mật độ quang của các dịch chiết ở điều kiện tối ưu của sự tạo phức PAN-Cd(II)-SCN-. Kết quả thu được như sau: Bảng 3.39: Ảnh hƣởng của ion Cd 2+ đến mật độ quang của phức màu Ta thấy Cd2+ có ảnh hưởng lớn đến sự tăng mật độ quang của phức. Theo bảng trên ta thấy nồng độ không cản của Cd2+ là    2 2 Cd Pb C 0,125 C . 3.3.5.2. Ảnh hƣởng của ion Cu 2+ Tiến hành các thí nghiệm tương tự như với Cd2+ Kết quả thu được như sau:    2 5 5 PANPb C 4.10 M;C 8.10 M    3KNOSCN C 0,2M;C 0,1M 2 5 Cd C .10 ∆Ai Sai số % 0,0 0,558 0 0,1 0,568 1,79 0,2 0,574 2,87 0,3 0,576 3,23 0,4 0,578 3,58 0,5 0,585 4,84 0,6 0,593 6,27 0,7 0.598 7,17 0,8 0,604 8,24 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 85 Bảng 3.40: Ảnh hƣởng của ion Cu 2+ đến mật độ quang của phức màu    2 5 5 PANPb C 4.10 M;C 8.10 M    3KNOSCN C 0,2M;C 0,1M 2 5 Cu C .10 ∆Ai Sai số % 0,0 0,559 0 0,1 0,561 0,4 0,2 0,566 1,3 0,3 0,573 2,5 0,4 0,585 4,7 0,5 0,589 5,4 0,6 0,594 6,3 0,7 0,606 8,4 Ta thấy Cu2+ có ảnh hưởng lớn đến sự tăng mật độ quang của phức,Theo bảng trên ta thấy nồng độ không cản của Cu2+ là    2 2 Cu Pb C 0,1 C . 3.3.5.3. Ảnh hƣởng của ion Zn 2+ Tiến hành các thí nghiệm tương tự như với Cd2+ Kết quả thu được như sau: Bảng 3.41: Ảnh hƣởng của ion Zn 2+ đến mật độ quang của phức màu    2 5 5 PANPb C 4.10 M;C 8.10 M    3KNOSCN C 0,2M;C 0,1M 2 5 Zn C .10 ∆Ai Sai số % 0,0 0,576 0 1,0 0,577 0,2 2,0 0,578 0,3 5,0 0,581 0,9 10,0 0,587 1,9 15,0 0,595 3,3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 86 20,0 0,603 4,7 25,0 0,608 5,6 30,0 0,619 7,5 35,0 0,635 10,2 Ta thấy Zn2+ có ảnh hưởng đến sự tăng mật độ quang của phức. Theo bảng trên ta thấy nồng độ không cản của Zn2+ là    2 2 Zn Pb C 6,25 C . Kết quả khảo sát các ion Fe3+, Ni2+, Cr3+ cho ảnh hưởng không đáng kể đến sự tạo phức giữa PAN-Pb(II)-SCN-. 3.3.6. Xây dựng đƣờng chuẩn khi có mặt các ion dƣới ngƣỡng gây cản của phức PAN-Pb(II)-SCN - Chuẩn bị một dãy thí nghiệm gồm các dung dịch có nồng độ Chì thay đổi như khi xây dựng đường chuẩn ở phần trước nhưng có thêm các ion dưới ngưỡng gây cản, nồng độ PAN được giữ cố định là 8.10-5M. Đo mật độ quang của phức ở các điều kiện tối ưu. Kết quả thu được trên bảng 3.42 và hình 3.27. Tương tự như trường hợp Cadimi, chúng tôi xây dựng được hai phương trình đường chuẩn của Chì như sau: Ở khoảng nồng độ của chì từ 0,1 – 1,0.10-5M được phương trình đường chuẩn 1 : A = 0,3429.C.105 + 0,1002. Ở khoảng nồng độ của chì từ 1,5 – 8,0.10-5M được phương trình đường chuẩn 2 : A = 0,1232.C.105 + 0,3997. Bảng 3.42: Kết quả xây dựng đƣờng chuẩn của phức PAN-Pb(II)-SCN - khi có mặt các ion dƣới ngƣỡng cản CPb(II).10 5 0,1 0,2 0,3 0,5 1,0 ∆Ai 0,124 0,176 0,203 0,279 0,439 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 87 CPb(II).10 5 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 ∆Ai 0,59 8 0,65 9 0,76 6 0,88 5 0,978 1,13 5 1,26 8 1,40 7 y = 0.3429x + 0.1002 R 2 = 0.9961 y = 0.1232x + 0.3997 R 2 = 0.996 0 0.5 1 1.5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Trong các phần nghiên cứu tiếp theo chúng tôi sẽ áp dụng từng đường chuẩn vào các trường hợp cụ thể. 3.4. XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG CADIMI VÀ CHÌ TRONG MẪU GIẢ VÀ MẪU THỰC TẾ. 3.4.1. Xác định hàm lƣợng Cadimi trong mẫu giả bằng phƣơng pháp đƣờng chuẩn. Chuẩn bị 2 dãy thí nghiệm. Mỗi dãy thí nghiệm pha 3 dung dịch có thành phần giống nhau: Dãy 1: Hút 0,05 ml dung dịch Cd2+ (có nồng độ C0 biết trước), cho thêm các ion dưới ngưỡng gây cản. Sau đó thêm 0,5 ml dung dịch PAN 10-3M, 1ml dung dịch KSCN 1M, 1 ml dung dịch KNO3 1M, điều chỉnh pH tới 6,3 định mức tới 10 ml. Chiết bằng 5 ml dung dịch rượu isoamylic. Sau đó tiến hành đo mật độ quang dịch chiết ở điều kiện tối ưu. Hình 3.27: Đƣờng chuẩn của phức PAN-Pb(II)-SCN- khi có mặt các ion dƣới ngƣỡng cản. ∆Ai CPb(II).10 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 88 Dãy 2: Hút 0,25 ml dung dịch Cd2+ (có nồng độ C0 biết trước), cho thêm các ion dưới ngưỡng gây cản. Sau đó thêm 0,5 ml dung dịch PAN 10-3M, 1ml dung dịch KSCN 1M, 1 ml dung dịch KNO3 1M, điều chỉnh pH tới 6,3; định mức tới 10 ml. Chiết bằng 5 ml dung dịch rượu isoamylic. Sau đó tiến hành đo mật độ quang dịch chiết ở điều kiện tối ưu. Kết quả cho ở bảng sau: Bảng 3.43: Xác định mẫu giả bằng đƣờng chuẩn Dãy 1 Dãy 2 Lần TN ∆Ai iΔA Lần TN ∆Ai iΔA 1 0,658 0,657 1 1,797 1,798 2 0,657 2 1,801 3 0,657 3 1,796 Dựa vào hai đường chuẩn đã xây dựng ở trên tính hàm lượng Cd2+ theo phương trình chúng tôi thu được kết quả như sau: + Áp dụng đường chuẩn 1: A = 1,1552.105.C + 0,0831. Với iΔA = 0,657 thì CCd(II) = 0,497.10 -5 M. Với C0 = 0,5.10-5M. Sai số: 5 5 1 5 0,497.10 0,5.10 .100 0,6% 0,5.10 q        + Áp dụng đường chuẩn 2: A = 0,2852. 105.C + 1,0885. Với iΔA = 1,798 thì CCd(II) = 2,487,10 -5 M. Với C0= 2,5.10-5M. Sai số: 5 5 2 5 2,487.10 2,5.10 .100 0,52% 2,5.10 q        Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 89 3.4.2. Xác định hàm lƣợng Chì trong mẫu giả bằng phƣơng pháp đƣờng chuẩn. Chuẩn bị 2 dãy thí nghiệm. Mỗi dãy thí nghiệm pha 3 dung dịch có thành phần giống nhau: Dãy 1: Hút 0,08 ml dung dịch Pb2+ (có nồng độ C0 biết trước), cho thêm các ion dưới ngưỡng gây cản. Sau đó thêm 0,6 ml dung dịch PAN 10-3M, 1ml dung dịch KSCN 1M, 1 ml dung dịch KNO3 1M, điều chỉnh pH tới 5,7 định mức tới 10 ml. Chiết bằng 5 ml dung dịch rượu isoamylic. Sau đó tiến hành đo mật độ quang dịch chiết ở điều kiện tối ưu. Dãy 2: Hút 0,4 ml dung dịch Pb2+ (có nồng độ C0 biết trước). cho thêm các ion dưới ngưỡng gây cản. Sau đó thêm 0,6 ml dung dịch PAN 10-3M, 1ml dung dịch KSCN 1M, 1 ml dung dịch KNO3 1M, điều chỉnh pH tới 5,7; định mức tới 10 ml. Chiết bằng 5 ml dung dịch rượu isoamylic. Sau đó tiến hành đo mật độ quang dịch chiết ở điều kiện tối ưu. Kết quả cho ở bảng sau: Bảng 3.44: Xác định Chì trong mẫu giả bằng đƣờng chuẩn Dãy 1 Dãy 2 Lần TN ∆Ai iΔA Lần TN ∆Ai iΔA 1 0,378 0,376 1 0,889 0,889 2 0,375 2 0,890 3 0,376 3 0,888 Dựa vào đường chuẩn đã xây dựng ở trên tính hàm lượng Pb2+ theo phương trình, cụ thể như sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 90 + Áp dụng đường chuẩn 1: A = 0,3429.C.105 + 0,1002. Với iΔA = 0,376 thì CPb(II) = 0,805.10 -5 M. Với C0 = 0,8.10-5M. Sai số: 5 5 1 5 0,805.10 0,8.10 .100 0,625% 0,8.10 q       + Áp dụng đường chuẩn 2: A = 0,1232.C.105 + 0,3997. Với iΔA = 0,889 thì CPb(II) = 3,978.10 -5 M. Với C0 = 4,0.10-5M. Sai số: 5 5 2 5 3,978.10 4,0.10 .100 0,55% 4,0.10 q        3.4.3. Xác định hàm lƣợng Cadimi và chì trong các mẫu thật * Đối tƣợng lấy mẫu: Đối tượng để xác định hàm lượng các kim loại Cadimi và Chì là các mẫu rau, củ, quả trên hai địa bàn là huyện Từ Liêm và huyện Đông Anh, Hà Nội. Bảng 3.45. Địa điểm, thời gian, ký hiệu, khối lƣợng mẫu Tên rau, củ, quả Địa chỉ lấy mẫu Thời gian lấy mẫu Ký hiệu mẫu Khối lƣợng mẫu (g) Rau muống Xóm từ, Phú Diễn, Từ Liêm, HN 10/05/2010 M1 200 Thôn Tu Hoàng, xã Xuân Phương, Từ Liêm, HN 10/05/2010 M2 Thôn Phúc lý, xã Minh Khai, Từ Liêm, HN 10/05/2010 M3 Rau cải ngọt Thôn Phúc lý, xã Minh Khai, Từ Liêm, HN 10/05/2010 M4 200 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 91 Xóm Tây, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 13/05/2010 M5 Xóm Ba, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 13/05/2010 M6 Bắp cải Xóm Chữ, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 13/05/2010 M7 200 Xóm Ba, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 13/05/2010 M8 Xóm Đông, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 13/05/2010 M9 Lá cây su hào Xóm Tây, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 17/05/2010 M10 200 Xóm Chữ, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 17/05/2010 M11 Xóm Đông, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 17/05/2010 M12 Củ su hào Xóm Tây, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 17/05/2010 M13 200 Xóm Chữ, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 17/05/2010 M14 Xóm Đông, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 17/05/2010 M15 Lá cây cải củ Xóm Đông, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 17/05/2010 M16 200 Xóm Ba, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 17/05/2010 M17 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 92 Xóm Chữ, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 17/05/2010 M18 Củ cải Xóm Đông, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 17/05/2010 M19 200 Xóm Ba, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 17/05/2010 M20 Xóm Chữ, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 17/05/2010 M21 Rau dền đỏ Xóm Đông, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 01/06/2010 M22 200 Xóm Tây, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 01/06/2010 M23 Xóm Ba, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 01/06/2010 M24 Rau mồng tơi Xóm Đông, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 01/06/2010 M25 200 Xóm Tây, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 01/06/2010 M26 Xóm Ba, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 01/06/2010 M27 Quả mướp Xóm Chữ, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 01/06/2010 M28 200 Xóm Ba, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 01/06/2010 M29 Xóm Đông, xã Vân Nội, Đông Anh, HN 01/06/2010 M30 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 93 * Xử lý mẫu. Cân 200 gam mỗi loại mẫu tươi ở trên sau đó dùng dao thái nhỏ mẫu phân tích, chuyển vào cốc, tẩm ướt bằng 2 ml nước cất hai lần, thêm 30 ml HNO3 65%, 10 ml H2O2, lắc đều. Cho vào cốc thủy tinh chịu nhiệt, đun trên bếp điện, trong tủ hốt trong khoảng 4 – 5 giờ tùy từng loại mẫu, thường xuyên thêm HNO3 65% cho đến khi hết màu, tạo dung dịch trong suốt. Sau đó chuyển hết mẫu ra cốc, đun tiếp trên bếp để làm bay hơi hết axit, đến khi còn muối ẩm, định mức thành 10 ml bằng nước cất hai lần. Sau đó chúng tôi tiến hành đo xác định nồng độ ion Cd2+, Pb2+ trong mẫu. * Công thức xác định hàm lƣợng kim loại trong mẫu rau, quả + Nồng độ ion kim loại trong 10 ml dung dịch các mẫu được tính theo công thức sau: 0 x x 0 C .V C = V trong đó: + C0 (mol/l) là nồng độ của ion kim loại có trong V0 ml mẫu đem phân tích (V 0 = 2,0 ml). + Cx là nồng độ ion kim loại có trong Vx ml mẫu đem đo mật độ quang, xác định thông qua đường chuẩn (Vx = 10 ml). + Vx là thể tích mẫu sau khi đã xử lý để đo mật độ quang (Vx = 10 ml). + V 0 là thể tích mẫu phân tích ban đầu đem xử lý (V0 = 2,0 ml). + Nồng độ ion kim loại trong 1 kg rau, quả được tính theo công thức sau: 0C .V.M X = .1000 m + X (mg/kg) là hàm lượng kim loại trong 1kg mẫu tươi + V là thể tích dung dịch mẫu định mức ban đầu (V = 10 ml = 0,01 lít) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 94 + M là khối lượng mol của kim loại + m là khối lượng mẫu rau đem xử lý và định mức thành 10 ml (m = 200g = 0,2kg) * Cách thức đo mẫu Chuẩn bị dãy thí nghiệm gồm 3 dung dịch: dung dịch phức Cd2+, phức Pb 2+ và dung dịch so sánh. Hút 2,0 ml dung dịch mẫu, thêm 0,5 ml dung dịch PAN 10-3 M, 1ml dung dịch KSCN 1M, 1 ml dung dịch KNO3 1M, chỉnh dung dịch tới pH tối ưu của quá trình tạo phức đaligan của Cadimi và chì, định mức vào bình 10 ml, chiết bằng 5 ml dung môi rượu isoamylic. Sau đó đo mật độ quang của các dịch chiết thu được. Dựa vào đường chuẩn đã xây dựng ở trên tính hàm lượng Cd2+ theo phương trình: A = 1,1966.105.C + 0,0793. * Xác định Cadimi: Bảng 3.46: Kết quả xác định hàm lƣợng Cadimi trong các mẫu rau, củ, quả STT mẫu STT TN ∆Ai iΔA Cx.10 5 (mol/l) X (mg/kg) M1 1 0,147 0,149 0,0582 0,0163 2 0,149 3 0,149 M2 1 0,159 0,158 0,0657 0,0184 2 0,157 3 0,158 M3 1 0,145 0,143 0,0532 0,0149 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 95 2 0,142 3 0,143 M4 1 0,081 0,081 0,0014 0,0004 2 0,082 3 0,081 M5 1 0,078 0,079 < giới hạn đo 2 0,080 3 0,079 M6 1 0,075 0,075 < giới hạn đo 2 0,076 3 0,075 M7 1 0,142 0,141 0,0515 0,0144 2 0,141 3 0,141 M8 1 0,132 0,133 0,0448 0,0126 2 0,133 3 0,133 M9 1 0,148 0,148 0,0574 0,0161 2 0,147 3 0,148 M10 1 0,076 0,075 < giới hạn đo 2 0,075 3 0,075 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 96 M11 1 0,070 0,071 < giới hạn đo 2 0,071 3 0,071 M12 1 0,072 0,072 < giới hạn đo 2 0,072 3 0,073 M13 1 0,154 0,155 0,0632 0,0177 2 0,155 3 0,156 M14 1 0,147 0,146 0,0557 0,0156 2 0,145 3 0,146 M15 1 0,148 0,149 0,0582 0,0163 2 0,149 3 0,150 M16 1 0,167 0,167 0,0732 0,0205 2 0,168 3 0,167 M17 1 0,160 0,161 0,0682 0,0191 2 0,161 3 0,161 M18 1 0,153 0,152 0,0607 0,0170 2 0,152 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 97 3 0,151 M19 1 0,254 0,254 0,1459 0,0409 2 0,254 3 0,255 M20 1 0,235 0,236 0,1309 0,0367 2 0,237 3 0,236 M21 1 0,186 0,184 0,0874 0,0245 2 0,183 3 0,183 M22 1 0,326 0,327 0,2070 0,0580 2 0,327 3 0,327 M23 1 0,376 0,374 0,2462 0,0690 2 0,374 3 0,374 M24 1 0,430 0,431 0,2939 0,0823 2 0,431 3 0,433 M25 1 0,154 0,154 0,0624 0,0175 2 0,154 3 0,155 M26 1 0,142 0,141 0,0515 0,0144 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 98 2 0,140 3 0,141 M27 1 0,134 0,134 0,0457 0,0128 2 0,135 3 0,133 M28 1 0,072 0,071 < giới hạn đo 2 0,071 3 0,071 M29 1 0,076 0,075 < giới hạn đo 2 0,075 3 0,075 M30 1 0,074 0,074 < giới hạn đo 2 0,073 3 0,075 *Xác định Chì: Dựa vào đường chuẩn đã xây dựng ở trên tính hàm lượng Pb2+ theo phương trình: A = 0,3429.C.105 + 0,1002. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 99 Bảng 3.47: Kết quả xác định hàm lƣợng chì trong các mẫu rau, củ, quả STT mẫu STT TN ∆Ai iΔA Cx.10 5 (mol/l) X (mg/kg) M1 1 0,215 0,214 0,3318 0,1717 2 0,214 3 0,214 M2 1 0,197 0,197 0,2822 0,1416 2 1,198 3 1,197 M3 1 0,136 0,135 0,1014 0,0525 2 0,135 3 0,134 M4 1 0,147 0,146 0,1335 0,0691 2 0,146 3 0,145 M5 1 0,154 0,157 0,1656 0,0857 2 0,158 3 0,159 M6 1 0,138 0,139 0,1131 0,0586 2 0,139 3 0,139 M7 1 0,124 0,125 0,0723 0,0374 2 0,125 3 0,125 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 100 M8 1 0,132 0,131 0,0898 0,0465 2 0,131 3 0,130 M9 1 0,143 0,142 0,1219 0,0631 2 0,142 3 0,142 M10 1 0,110 0,109 0,0256 0,0133 2 0,109 3 0,108 M11 1 0,104 0,105 0,0139 0,0072 2 0,105 3 0,105 M12 1 0,119 0,118 0,0519 0,0269 2 0,118 3 0,118 M13 1 0,164 0,165 0,1889 0,0978 2 0,165 3 0,165 M14 1 0,158 0,159 0,1714 0,0887 2 0,160 3 0,159 M15 1 0,146 0,147 0,1364 0,0706 2 0,147 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 101 3 0,147 M16 1 0,108 0,108 0,0227 0,0118 2 0,108 3 0,109 M17 1 0,095 0,095 < giới hạn đo 2 0,094 3 0,095 M18 1 0,097 0,097 < giới hạn đo 2 0,098 3 0,097 M19 1 0,134 0,134 0,0985 0,0510 2 0,134 3 0,133 M20 1 0,142 0,143 0,1248 0,0646 2 0,143 3 0,143 M21 1 0,141 0,140 0,1160 0,0601 2 0,140 3 0,140 M22 1 0,130 0,129 0,0839 0,0435 2 0,128 3 0,129 M23 1 0,134 0,135 0,1101 0,0525 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 102 2 0,135 3 0,135 M24 1 0,139 0,138 0,1102 0,0570 2 0,138 3 0,138 M25 1 0,210 0,209 0,3172 0,1642 2 0,208 3 0,209 M26 1 0,189 0,189 0,2589 0,1340 2 0,188 3 0,189 M27 1 0,174 0,173 0,2123 0,1099 2 0,173 3 0,173 M28 1 0,108 0,109 0,0256 0,0133 2 0,109 3 0,109 M29 1 0,105 0,105 0,0139 0,0072 2 0,104 3 0,105 M30 1 0,106 0,107 0,0198 0,0103 2 0,108 3 0,107 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 103 3.5. ĐÁNH GIÁ, SO SÁNH HÀM LƢỢNG CÁC KIM LOẠI Cd VÀ Pb ĐÃ XÁC ĐỊNH VỚI TIÊU CHUẨN VIỆT NAM. Theo quyết định số 106/2007/QĐ-BNN ngày 28 tháng 12 năm 2007 của Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp & PTNT, quy định tối đa hàm lượng kim loại trong rau an toàn: Bảng 3.48: Quy định hàm lƣợng kim loại trong rau an toàn của Bộ Nông nghiệp và PTNT STT Hàm lƣợng kim loại nặng Mức giới hạn tối đa cho phép (mg/ kg) Phƣơng pháp thử 1 Chì (Pb) 1,0 TCVN 7602:2007 2 Cadimi (Cd) TCVN 7603:2007 - Rau ăn củ 0,05 - Xà lách 0,1 - Rau ăn lá 0,2 - Rau khác 0,02 So sánh kết quả đo được của các mẫu rau với tiêu chuẩn về rau an toàn của Bộ Nông nghiệp và PTNT, chúng tôi thu được kết quả sau: Bảng 3.49 : So sánh kết quả phân tích so với tiêu chuẩn về rau an toàn Ký hiệu mẫu Hàm lƣợng Cd (mg/kg) Hàm lƣợng Pb (mg/kg) So với TCVN ứng với Cd So với TCVN ứng với Pb M1 0,0163 0,1717 Đạt Đạt M2 0,0184 0,1416 Đạt Đạt M3 0,0149 0,0525 Đạt Đạt M4 0,0004 0,0691 Đạt Đạt M5 < giới hạn đo 0,0857 Đạt Đạt M6 < giới hạn đo 0,0586 Đạt Đạt M7 0,0144 0,0374 Đạt Đạt Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 104 M8 0,0126 0,0465 Đạt Đạt M9 0,0161 0,0631 Đạt Đạt M10 < giới hạn đo 0,0133 Đạt Đạt M11 < giới hạn đo 0,0072 Đạt Đạt M12 < giới hạn đo 0,0269 Đạt Đạt M13 0,0177 0,0978 Đạt Đạt M14 0,0156 0,0887 Đạt Đạt M15 0,0163 0,0706 Đạt Đạt M16 0,0205 0,0118 Đạt Đạt M17 0,0191 < giới hạn đo Đạt Đạt M18 0,0170 < giới hạn đo Đạt Đạt M19 0,0409 0,0510 Đạt Đạt M20 0,0367 0,0646 Đạt Đạt M21 0,0245 0,0601 Đạt Đạt M22 0,0580 0,0435 Đạt Đạt M23 0,0690 0,0525 Đạt Đạt M24 0,0823 0,0570 Đạt Đạt M25 0,0175 0,1642 Đạt Đạt M26 0,0144 0,1340 Đạt Đạt M27 0,0128 0,1099 Đạt Đạt M28 < giới hạn đo 0,0133 Đạt Đạt M29 < giới hạn đo 0,0072 Đạt Đạt M30 < giới hạn đo 0,0103 Đạt Đạt Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 105 Theo phương pháp đường chuẩn chúng tôi đã xác định được hàm lượng của Cadimi và Chì trong các mẫu rau. Kết quả cho thấy các mẫu rau trên đều đạt tiêu chuẩn cho phép về rau an toàn của Bộ Nông nghiệp và PTNT. Các mẫu rau: M5, M6, M10, M11, M12, M28, M29, M30 có hàm lượng Cd nằm dưới ngưỡng xác định được và các mẫu rau: M17, M18 có hàm lượng Pb nằm dưới ngưỡng xác định được. Các mẫu rau mà chúng tôi tiến hành phân tích đều có kết quả nằm trong giới hạn cho phép, không có mẫu nào có sự đột biến về hàm lượng Cd và Pb, có thể lý giải điều này là do nguồn lấy mẫu của chúng tôi là huyện Từ Liêm và huyện Đông Anh, Hà Nội. Địa điểm lấy mẫu là những vùng trồng rau lớn, xung quanh vùng trồng rau không có các nhà máy xí nghiệp nên nguồn nước tưới và chất lượng đất trồng được đảm bảo. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 106 KẾT LUẬN Sau khi kết thúc quá trình nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu , xác định hàm lượng một số ion kim loại nặng trong thực phẩm bằng phương pháp chiết - trắc quang” Chúng tôi rút ra những kết luận sau: 1. Đã khảo sát và tìm được điều kiện tối ưu cho quá trình chiết các phức đa ligan bằng dung môi rượu isoamylic: Điều kiện tối ƣu Phức PAN-Cd(II)-SCN - Phức PAN-Pb(II)-SCN - pH tối ưu 6,3 5,7 Bước sóng tối ưu 555 nm 560 nm Thể tích dung môi dùng để chiết 10ml dung dịch phức 5ml 5ml Số lần chiết 1 lần 1 lần 2. Xây dựng được đường chuẩn của Cadimi và Chì nguyên chất và khi có mặt các ion dưới ngưỡng cản ở hai khoảng nồng độ thấp và cao. Nồng độ kim loại Phƣơng trình đƣờng chuẩn Cd (0,05-1,0).10 -5 M A = 1,1966.C.10 5 + 0,0793 (1,5-4,0).10 -5 M A = 0,2852.C.10 5 + 1,0885 Nồng độ kim loại Pb (0,1-1,0).10 -5 M A = 0,3429.C.10 5 + 0,1002 (1,5-8,0).10 -5 M A = 0,1232.C.10 5 + 0,3997 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 107 3. Xác định được hàm lượng các ion cản ảnh hưởng tới phép xác định Cadimi và chì bằng phương pháp chiết-trắc quang với PAN và SCN-. 4. Xác định được Cadimi và Chì trong mẫu giả bằng phản ứng tạo phức đaligan với hai phối tử PAN và SCN-, áp dụng phương pháp chiết - trắc quang trong dung môi hữu cơ là rượu isoamylic. Xác định được hàm lượng Cadimi và Chì trong 30 mẫu rau, củ, quả trên địa bàn huyện Từ Liêm và Đông Anh, Hà Nội. Kết quả này có thể mở ra hướng phân tích được Cadimi và chì trong nhiều mẫu rau nói riêng và thực phẩm nói chung. 5. Đã so sánh và đánh giá hàm lượng Cd và Pb trong mẫu rau trên khu vực huyện Từ Liêm và Đông Anh theo tiêu chuẩn Việt Nam. 6. Đề tài đã ứng dụng thành công phương pháp chiết – trắc quang trong phân tích hóa học qua đó là nền tảng để phân tích Cd và Pb trong các mẫu rau nói riêng và thực phẩm nói chung. Một số đề xuất: 1. Đối với người trồng rau - Dùng nguồn nước tưới không bị ô nhiễm bởi các kim loại nặng - Dùng các loại phân bón đạt tiêu chuẩn và có nguồn gốc rõ ràng - Không sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật đã bị cấm hoặc hạn chế dùng - Thiết lập các quy trình sản xuất rau an toàn đạt tiêu 2. Đối với người tiêu dùng - Không sử dụng các loại rau không rõ nguồn gốc, xuất sứ - Không sử dụng các loại rau có màu sắc khác thường và có mùi vị lạ - Không sử dụng các loại rau có nguồn gốc từ các khu công nghiệp, khu chế xuất. - Khi sử dụng các sản phẩm rau thì phải rửa sạch bằng nước muối trước khi nấu chín. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. Lê Huy Bá (chủ biên) (2000), Độc học môi trường, Nxb ĐH Quốc gia TP. HCM. 2. Nguyễn Trọng Biểu, Từ Văn Mặc (2002), Thuốc thử hữu cơ, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội. 3. Nguyễn Tinh Dung (2000), Hoá học phân tích, phần III, Các phương pháp phân tích định lượng hoá học, Nxb Giáo dục, Hà Nội. 4. Nguyễn Tinh Dung, Hồ Viết Quý (1991), Các phương pháp phân tích hóa lý, Nxb Đại học Sư phạm Hà Nội. 5. Lê Thị Thu Hường (2008), Nghiên cứu chiết – trắc quang sự tạo phức đa ligan trong hệ PAN-Pb(II)-SCN- bằng dung môi hữu cơ và ứng dụng trong phân tích, Luận văn Thạc sĩ Hóa học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội. 6. Phạm Luận (1994), Cơ sở lý thuyết của phép đo phổ hấp thụ phân tử UV- VIS, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội. 7. Phạm Luận (1994), Cơ sở lý thuyết của phép đo phổ phát xạ nguyên tử, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội. 8. Phạm Luận (2003), Phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội. 9. Hoàng Nhâm (2001), Hóa vô cơ tập ba, Nxb Giáo dục, Hà Nội. 10. Dương Quang Phùng (2009), Một số phương pháp phân tích điện hóa, Nxb Đại học Sư phạm Hà Nội. 11. Hồ Viết Quý (1999), Các phương pháp phân tích quang học trong hoá học, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội. 12. Hồ Viết Quý (2007), Các phương pháp phân tích công cụ trong hóa học hiện đại, Nxb Đại học Sư phạm Hà Nội. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 109 13. Hồ Viết Quý (2006), Chiết tách, phân chia, xác định các chất bằng dung môi hữu cơ, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội. 14. Hồ Viết Quý (1999), Phức chất trong hoá học, Nxb Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. 15. Hồ Viết Quý (1994), Xử lý số liệu thực nghiệm bằng phương pháp thống kê, Nxb Đại học Sư phạm Quy Nhơn. 16. Trịnh Thị Thanh (2001), Độc học, môi trường và sức khoẻ con người, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội. 17. Bùi Thị Thư (2008), Nghiên cứu phân tích xác định hàm lượng một số kim loại trong nước sinh hoạt và nước thải khu vực Từ Liêm – Hà Nội bằng phương pháp chiết trắc quang, Luận văn Thạc sĩ Hóa học, trường Đại học Sư phạm Hà Nội. 18. Nguyễn Đức Vận (2004), Hóa vô cơ tập 2, Nxb Khoa học và kĩ thuật, Hà Nội. Tiếng Anh 19. Ballantyne. E. E (1984), Heavy metals in natural waters, Springer-Verlag. 20. Greenwood N. N, Earnshaw (1997), Chemistry of the elements, p. 1201- 1226, 2ed, Elservier. 21. John R. Dean (2003), Methods for environmental trace analysis, Northmbria University, Newcastle, UK.