Bài giảng Phân tích môi trường (Phần 2)

ủy tinh. Cái lọc mới phải có hàm lượng Pb tối đa < LOD theo quy trình phân tích trên AAS. Thời gian lấy mẫu phải đủ để lượng Pb tích góp là đủ lớn cho phân tích định lượng. •Hiệu chuẩn: chuẩn bị 1 dd hiệu chuẩn (DDHC) trắng và 5 DDHC có nồng độ acid bằng nồng độ acid trong dd mẫu cuối cùng sau khi phân hủy mẫu. Phân tích ít nhất 1 cái lọc trắng đ/v mỗi mẻ giấy lọc đã lấy mẫu kiểm tra. •Tối ưu hóa các thông số cài đặt máy bao gồm cả cường độ của đèn và độ rộng của khe đơn sắc. Với F- AAS cần tối ưu hóa chiều cao đầu đốt, tốc độ dòng nhiên liệu, tốc độ dòng C2H2 và tốc độ dòng tạo sương (phun mẫu). Với G-AAS, phải xây dựng chương trình nhiệt độ tối ưu để tránh sự mất Pb (chủ yếu khi tro hóa) và phải dùng autosampler. Chế độ hiệu chỉnh đường nền được dùng trong mọi trường hợp. •Xây dựng đồ thị hiệu chuẩn bằng cách ghi độ hấp thu của DDHC so với độ hấp thu của DDHC trắng. Đơn vị đo Pb trong các DDHC là µg/ml (F-AAS) và µg/L (G- AAS). •Thực hiện:  Xử lý mẫu: phân hủy cái lọc bằng acid: tiến hành phân hủy mọi cái lọc chứa mẫu và blank, có thể phân hủy bằng đun hồi lưu với acid nitric và chlorhydric (là phương pháp trọng tài) hoặc đun thông thường với HNO3 và H2O2 hoặc đun ở áp suất cao (20MPa) với HNO3.  Đo phổ: dd mẫu được đo bằng F-AAS hay GF-AAS bằng cách đo độ hấp thu ở bước sóng 217,0nm hay 283,3nm có hiệu chỉnh đường nền. Nồng độ mẫu tỷ lệ với độ hấp thụ và được xác định từ đồ thị hiệu chuẩn thích hợp. Nếu mẫu có nồng độ nằm ngoài vùng tuyến tính của đường hiệu chuẩn thì pha loãng mẫu bằng HNO3 loãng. Với phân tích GF-AAS, thể tích mẫu cuối cùng của DDHC và DD phân tích phải giống nhau. Đo tất cả dd trắng, lấy CPb trong mẫu trừ CPb trung bình ở các dd trắng. Nếu mẫu được pha loãng thì phải tiến hành pha loãng tương đương đ/v các mẫu trắng •Thực hiện:  Xác định LOD dựa trên độ lệch chuẩn của nồng độ Pb tối thiểu là 6 dung dịch thu được bằng cách hòa tan những cái lọc trắng Biểu thị kết quả: biểu thị nồng độ khối lượng của chì CPb bằng µg/m3 không khí với độ chính xác 0,1 µg/m3 theo công thức sau: Trong đó:  CPb1 là nồng độ Pb trong dd mẫu (µg/ml)  CPb2 là nồng độ Pb trung bình từ các lọc trắng (µg/ml)  V1 là thể tích trong đó tro của mẫu được pha loãng (ml, 10)  F là hệ số pha loãng (nếu có pha loãng)  Vcorr là thể tích đã hiệu chỉnh của mẫu không khí (m 3) •Đặc tính của phương pháp: áp dụng pp này cho cái lọc trắng dạng màng hoặc sợi thủy tinh có LOD 1µg khi sử dụng 1 trong 3 pp phân hủy mẫu đã qui định Báo cáo kết quả: bao gồm những thông tin sau  Mọi thông tin liên quan đến mẫu khí bao gồm chi tiết lấy mẫu  Phương pháp phân tích được tham khảo tiêu chuẩn nào  Nồng độ chì tìm được (µg/m3) và các thông số phân tích đã dùng như thể tích chiết cuối, hệ số pha loãng/nồng độ, số đọc tính bằng µg/ml và các giá trị của mẫu trắng  Kiểu máy AAS đã sử dụng  Mọi yếu tố liên quan khác xảy ra trong quá trình phân tích có thể ảnh hưởng đến kết quả 3. Xác định hàm lượng khí NO2 •Khí NO2 : có màu nâu đỏ, nặng hơn không khí, có mùi khó chịu và độc, gây ô nhiễm môi trường không khí. Chúng có tác dụng bào mòn tầng ozon. Khí này thường sinh ra do hoạt động tự nhiên của vi khuẩn và do phản ứng đốt cháy các nhiên liệu như than, củi, xăng, dầu. Trong công nghiệp, NO2 là sản phẩm trung gian để điều chế HNO3 1.1 Phương pháp hấp thụ bằng NaOH 0,5N •Nguyên tắc: phương pháp đo mẫu dựa trên pứ của acid nitơ với thuốc thử Griess-Ilosvay cho hợp chất màu hồng. Trước hết NO2 được hấp thụ vào dd NaOH, sau đó thêm CH3COOH để chuyển thành HNO2 - Acid nitơ tác dụng với acid sulfanillic và -naphtylamin cho ra azirie màu hồng 2NO2 + 2NaOH  NaNO2 + NaNO3 + H2O NaNO2 + CH3COOH  HNO2 + CH3COONa C6H4NH2 + NaNO2 + CH3COOH [C6H4]CH3COO + 2H2O SO3H SO3Na N=N •Lấy mẫu: •1. Phương pháp chân không: cho 5ml dd NaOH 0,5N vào chai 0,5-1L có khóa thủy tinh cắm qua nút cao su, đem hút chân không. Mở khóa lấy mẫu không khí vào đầy chai, lắc chai trong khoảng 30 ph •2. phương pháp ống hấp thụ: lắp vào hệ thống lấy mẫu không khí (15L/h) một ống hấp thụ có chứa 5ml NaOH 0,5N. Lấy dd đã hấp thụ NO2 đem phân tích. Phân tích: lấy 1-2ml dd trong bình hấp thụ cho vào ống so màu, acid hóa bằng CH3COOH theo tỷ lệ 1ml NaOH:0,5ml CH3COOH 5N và cho thêm nước cất vừa đủ 4ml. Cho 0,5ml dd Griess A và 0,5ml dd Griess B lắc đều, để 10ph, so màu với thang mẫu màu. Hợp chất màu hồng [C6H4]CH3COO+ C10H7NH2  C6H4-N=N-C10H6NH2 + CH3COOH SO3Na SO3Na N=N •Pha thang mẫu: lấy 10 ống nghiệm  18cm có đường kính bằng nhau đánh số từ 0 – 6 •Thang mẫu tự nhiên chỉ nên dùng trong vòng 2h, nếu để lâu sẽ mất màu. Cách tính: từ loạt chuẩn, đo độ hấp thu, vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng phương trình bình phương cực tiểu để lập phương trình y = ax+b. Từ trị số độ hấp thu của mẫu Am suy ra nồng độ Cm. STT 0 1 2 3 4 5 6 Dd tiêu chuẩn NO2 5ppm 0 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Nước cất 4 3,9 3,8 3,6 3,4 3,2 3 Thuốc thử Griess A + B 1 1 1 1 1 1 1 Hàm lượng NO2 (µg) 0 0,1 2 4 6 8 10 Nồng độ NO2 trong không khí (X) tính theo công thức: Trong đó: – y: hàm lượng NO2 ứng với thang mẫu (µg) – A: Tổng số dd hấp thụ (ml) – B: dd hấp thụ lấy ra phân tích (ml) – V: Thể tích KK lấy mẫu (L, tính ở đk tiêu chuẩn) 4. Xác định hàm lượng SO2 Phương pháp hấp thụ SO2 bằng TCM/pararosaniline •Nguyên tắc: Phương pháp West-Gaeke dựa trên sự hấp thu và ổn định SO2 trong kk bằng dd Na (hoặc K) tetrachloromercurat II để tạo thành phức chất dichlorsulfitmercurat II. Phức chất sulfit chống lại sự oxy hóa và ổn định ngay cả khi có mặt các chất oxy hóa mạnh như ozon và các oxyt nitơ. Sau đó tác dụng với pararosaniline trong HCl và HCHO để tạo thành phức chất màu đỏ tím acid pararosanilin methylsulfonic. Cơ chế pứ như sau: 2NaCl + HgCl2  2Na + + [HgCl4] 2- SO2 + [HgCl4] 2- + H2O  [HgCl2SO3] 2- + 2H+ +2Cl- [HgCl2SO3] 2- + H2CO + 2H + +  + 2Cl- + H2O + Hg 2+ H2N H2N C NH2 + H2N H2N C NH2 CH2SO3H Lấy mẫu: cho 10ml dd hấp thụ vào ống impinger hút với vận tốc 0,5- 2L/ph, lấy 30L, tránh để mẫu dưới ánh nắng mặt trời trong và sau khi lấy mẫu (có thể che mẫu bằng giấy nhôm) ghi nhiệt độ và áp suất nơi lấy mẫu. Phải phân tích ngay hoặc giữ mẫu trong tủ lạnh ở 5oC Phân tích: cho dd SO2 pha loãng vào bình định mức 25ml, thêm dd hấp thu cho đủ 10ml, làm cùng đk với thang Ống Dung dịch 0 1 2 3 4 5 Dd sulfite pha 6ppm 0 1 2 3 4 5 TCM 0,04M 10 9 8 7 6 5 Acid sulfamic 0,6% 1 1 1 1 1 1 Lắc đều, để yên 10ph HCHO 2 2 2 2 2 2 Tác nhân pararosanilin 5 5 5 5 5 5 Hàm lượng SO2 (µg) 0 8 16 24 32 40 •Lắc đều, để yên 30ph, đo màu ở bước sóng 560nm. Cách tính: từ loạt chuẩn, đo độ hấp thu, vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng phương trình bình phương cực tiểu để lập phương trình dạng y=ax+b. Từ trị số độ hấp thu của mẫu Am suy ra nồng độ Cm. Nồng độ SO2 trong không khí (X) tính theo công thức: Trong đó: – y: hàm lượng SO2 ứng với thang mẫu (µg) – A: Tổng số dd hấp thụ (ml) – B: dd hấp thụ lấy ra phân tích (ml) – V: Thể tích KK lấy mẫu (L, tính ở đk tiêu chuẩn) 5. Xác định hàm lượng CO2 •Khí CO2: là chất khí không màu, không mùi, nặng hơn không khí. Nguồn CO2 sản sinh từ hô hấp của động vật, trao đổi chất của thực vật, cháy rừng. Trong công nghiệp, chế tạo các hợp chất cacbonat, bicacbonat, sản xuất CO2. Sản xuất rượu, bia, nước giải khát có gaz 5. Xác định hàm lượng CO2 1.1 Phương pháp hấp thụ CO2 bằng Ba(OH)2 •Nguyên tắc: CO2 tác dụng với Ba(OH)2 tạo thành BaCO3: - Cho không khí tác dụng với lượng thừa Ba(OH)2, chuẩn độ Ba(OH)2 dư bằng acid oxalic - Biết lượng Ba(OH)2 dư sẽ tính được lượng Ba(OH)2 đã tác dụng và do đó tính được nồng độ CO2 trong không khí Lấy mẫu: Mang chai đến nơi lấy mẫu, bơm kk vào chai gấp 6 lần V chai, cho vào chai 20ml dd Ba(OH)2, đậy nút, lắc. Mỗi điểm lấy 2 mẫu song song. Sau 4h lấy ra 10ml dd Baryt đã hấp thụ và cho vào đó vài giọt phenolphtalein, chuẩn độ bằng dd acid oxalic đến hết màu hồng. Làm mẫu trắng song song mẫu thực CO2 + Ba(OH)2  BaCO3 + H2O Ba(OH)2 + HOOC-COOH  Ba(COO)2 + 2H2O - Phân tích: Lượng dd hấp thụ để sau 4h được cho vào bình erlen và tráng bình hấp thụ bằng một ít nước cất rồi đổ vào bình erlen, chuẩn độ bằng acid oxalic đến mất màu - Cách tính: - Trong đó: - N: V acid oxalic chuẩn mẫu trắng - n: V acid oxalic chuẩn mẫu - V: thể tích chai (L) - v: V dd baryt cho vào chai (ml) - a: V dd baryt đã hấp thụ CO2 đem chuẩn độ 1.2 Phương pháp hấp thụ CO2 bằng Bary Saccharat •Nguyên tắc: CO2 hấp thụ vào dd Bary saccharat, sau đó chuẩn độ lại lượng thừa của dd hấp thụ bằng acid oxalic, từ đó tính ra nồng độ CO2 trong không khí •Lấy mẫu: Cho vào 2 ống hấp thụ mỗi ống 10ml Ba(OH)2 và thêm vào 3 giọt phenolphtalein. Hút kk qua 2 ống hấp thụ mắc nối tiếp (100ml/ph). Lấy từ 1-2L mẫu khí hoặc ngừng lấy mẫu khi dd phai màu, ghi lại V kk đã lấy. Ở hầm lò, giếng sâu cho phép ròng ống cao su nối với ống hấp thụ và lấy ngay tại miệng lò/giếng. •Phân tích: Cho dd đã hấp thụ ở 2 ống vào erlen, tráng ống cẩn thận bằng nước cất rồi đổ vào erlen. Chuẩn độ bằng acid oxalic đến mất màu. •Cách tính: Nồng độ carbon dioxide trong không khí tính theo phần nghìn bởi công thức sau: Trong đó: - N: V dd oxalic dùng chuẩn trắng (ml) - n: V dd oxalic dùng chuẩn mẫu (ml) - V: thể tích không khí (ml) tính ở đk chuẩn (OoC, 760mmHg) C% = (N-n) x 1000 V 6. Xác định hàm lượng H2S Phương pháp hấp thụ H2S bằng cadimisulfat •Nguyên tắc: Hơi H2S được hấp thụ vào dd cadimisulfat và tác dụng với dd p.amino dimethylanilin với sự có mặt FeCl3 trong môi trường H+ cho màu xanh methylene Theo cường độ màu, ta có thể định lượng H2S có trong kk bằng pp so màu. Lấy mẫu: cho 5ml dd hấp thụ vào ống, lấy mẫu khí với lưu lượng 20l/h đến khi dd có màu nâu thì ngừng. Ghi lại thể tích kk đã lấy. H2S + 2[NH2C6H4 N(CH3)2.HCl] + 6FeCl3  (CH3)2NC6H3 C6H3N(CH3)2Cl + NH4Cl + 6FeCl2 + 6HCl N S Xanh methylen •Thang mẫu: Cách tính: từ loạt chuẩn đo, độ hấp thu, vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng phương trình bình phương cực tiểu  pt dạng y=ax+b. Từ trị số độ hấp thu của mẫu Am suy ra nồng độ Cm. Nồng độ H2S trong không khí (mg/m 3) tính theo công thức: Trong đó: – y: hàm lượng H2S trong thang mẫu (µg) – A: Tổng số dd hấp thụ (ml) – B: dd hấp thụ lấy ra phân tích (ml) – V: Thể tích KK lấy mẫu (L, tính ở đk tiêu chuẩn) Số thứ tự 0 1 2 3 4 5 6 7 Dd chuẩn H2S 10ppm 0 0,01 0,03 0,05 0,08 0,1 0,13 0,15 Dd hấp thụ 4 3,99 3,97 3,95 3,92 3,9 3,87 3,85 H2S (mg/L) 7. Xác định hàm lượng CO •Khí Cacbon oxyt: là chất khí không màu, không mùi, cháy được, nhẹ hơn không khí. CO được sản sinh khi các chất hữu cơ đốt cháy không hoàn toàn như: than, than đá, giấy, xăng, dầu, khí đốt, thuốc lá. Trong công nghiệp gang – thép, sắt được luyện trong các lò cao cùng với than cốc, đá vôi, sản xuất đất đèn. Ngoài ra, CO còn sinh ra khi hàng may mặc, nhựa gỗ, nhựa PVC …bị cháy 7. Xác định hàm lượng CO Phương pháp hấp thụ CO bằng PdCl2 •Nguyên tắc: khi CO tác dụng với PdCl2 tạo thành Pd theo pứ sau: - Cho thuốc khử phosphomolydic (thuốc thử Folin-Ciocalteu) vào dd có Pd thì thuốc thử từ màu vàng  màu xanh. - Phản ứng thực hiện ở môi trường kiềm, độ nhạy của pp 0,005mg CO Lấy mẫu: cho 1ml dd PdCl2 1% vào chai đã được hút chân không (để loại CO) rồi đậy nhanh nút chai. Gắn chai vào hệ thống bơm hút lưu lượng 1L/ph (lấy khoảng 4ph để đảm bảo kk bên trong và ngoài chai là như nhau) CO + PdCl2 + H2O  CO2 + 2HCl + Pd H3PO4.10MoO3 + 4HCl + 2Pd  2PdCl2 + 2H2O + [(MnO3)4(MoO)2]H3PO4 •Phân tích: chai chứa mẫu để 4h cho CO tác dụng với PdCl2, sau đó thêm 1,5ml thuốc thử Folin-Ciocalteu, lắc đều, đun cách thủy 30ph. Để nguội, chuyển vào bình định mức 50ml, tráng chai bằng nước cất và chuyển vào bình định mức trên, thêm 10ml Na2CO3 20% rồi định mức tới vạch. Nếu mẫu đục phải cho qua giấy lọc, sau 15ph đem đo ở bước sóng 650nm. •Đường chuẩn: - Bơm vào chai lượng thừa CO để khử hết PdCl2 có trong chai (đun sôi H2C2O4 hay HCOOH với H2SO4đđ để tạo ra CO). Sau 4h đem đun cách thủy 5ph đuổi CO thừa trong chai rồi cho PdCl2 vào cho đủ 1ml, làm thêm mẫu trắng. Chai 1 2 3 4 5 6 PdCl2 (ml) 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1 CO (µg) 15,7 31,4 62,8 94,2 125,6 157 Cách tính: từ loạt chuẩn, đo độ hấp thu, vẽ giản đồ A = f(C), sử dụng phương trình bình phương cực tiểu để lập phương trình dạng y=ax+b. Từ trị số độ hấp thu của mẫu Am suy ra nồng độ Cm. Nồng độ CO trong không khí (X) tính theo công thức: Trong đó: – y: hàm lượng CO ứng với thang mẫu (µg) – V: Thể tích KK lấy mẫu (L, tính ở đk tiêu chuẩn) Thank you for your attention