Nghiên cứu quá trình xử lý (TNT) trong nước thải bằng sắt kim loại kết hợp muối amoni pesunfat

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

MỞ ĐẦU

N

1. Đặt vấn đề

Ơ

Ô nhiễm môi trường đã và đang là vấn đề toàn cầu được nhiều nước đặc biệt

N

H

quan tâm, trong đó có Việt Nam. Năm 2008 là năm báo động về tình trạng ô nhiễm

U Y

môi trường nghiêm trọng ở nước ta khi một loạt các vụ vi phạm gây ô nhiễm môi

TP

.Q

trường được phát hiện. Do đó công tác xử lý các chất thải, bảo vệ môi trường càng trở nên cấp bách.

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

Nước thải của các cơ sở sản xuất hóa chất quốc phòng thường chứa một số hợp

G

Đ

chất nitro độc hại như: nitrotoluen (NT), 2,4,6-trinitrotoluen (TNT), nitroglyxerin

H Ư

N

(NG), 2,4-dinitrotoluen (DNT), nitrophenol (NP), 2,4-dinitrophenol (DNP), 2,4,6trinitrorezocxin (TNR) và chứa một lượng lớn các muối nitrat. Đây là các hóa chất

TR ẦN

dễ gây nổ, đồng thời có độc tính cao với môi trường và con người. Do đó, xử lý nước thải chứa các hợp chất nitro có trong thành phần thuốc phóng, thuốc nổ, thuốc pháo

10 00

B

là yêu cầu thực tiễn cấp bách đối với ngành công nghiệp quốc phòng.

Hiện nay có rất nhiều phương pháp được ứng dụng để xử lý các hợp chất hữu

Ó

A

cơ độc hại, và một trong các phương pháp đang được các nhà khoa học quan tâm

H

nghiên cứu là sử dụng kim loại để khử các hợp chất hữu cơ. Ưu điểm của phương

-L

Í-

pháp này là khả năng phân hủy cao, dễ áp dụng, công nghệ đơn giản và giá thành

ÁN

thấp. Tuy nhiên, phương pháp trên thường xử lý không triệt để, chỉ tạo ra những

TO

sản phẩm ít độc hơn với môi trường chứ không chuyển hóa hoàn toàn chúng thành

ÀN

các hợp chất không độc hại. Những nghiên cứu gần đây cho thấy phản ứng phân

D

IỄ N

Đ

hủy các hợp chất hữu cơ bền vững bằng kim loại sắt kết hợp với muối pesunfat (S2O82-) có hiệu quả xử lý rất cao. Lúc này, trong hệ phản ứng không chỉ có quá trình khử các hợp chất nitro mà còn xảy ra quá trình oxi hóa nâng cao nhờ quá trình sinh ragốc sunfat tự do SO4*. Từ những cơ sở đã nêu trên chúng tôi đã lựa chọn

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 1 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

đề tài: “Nghiên cứu quá trình xử lý 2,4,6-trinitro toluen (TNT) trong nước thải

Ơ

N

bằng sắt kim loại kết hợp muối amoni pesunfat”

U Y

Trong khóa luận này chúng tôi thực hiện các nhiệm vụ sau:

N

H

2. Nhiệm vụ nghiên cứu

TP

.Q

- Thứ nhất: Xác định các điều kiện tối ưu cho quá trình phân tích TNT trên máy cực phổ.

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

- Thứ hai: Xây dựng đường chuẩn của TNT, thể hiện sự phụ thuộc của chiều

G

Đ

cao sóng cực phổ vào nồng độ TNT, để xác định hàm lượng TNT trong các mẫu

H Ư

N

phân tích.

- Thứ ba: Xác định các điều kiện tối ưu cho quá trình xử lý TNT bằng sắt kim

TR ẦN

loại kết hợp với muối amoni pesunfat (NH4)2S2O8.

- Thứ tư: Ứng dụng các điều kiện tối ưu đã khảo sát để xử lý TNT bằng sắt

10 00

B

kim loại kết hợp với muối amoni pesunfat (NH4)2S2O8, từ đó làm cơ sở để xử lý các hợp chất hữu cơ độc hại nói chung và các hợp chất nitro thơm nói riêng có trong

H

Ó

A

nước thải của một số cơ sở sản xuất hóa chất công nghiệp quốc phòng.

-L

Í-

3. Ý nghĩa của đề tài

ÁN

- Cung cấp cơ sở lý luận và thực tiễn về xử lý các hợp chất nitro bằng sắt kim

TO

loại, kết hợp với muối amoni pesunfat.

ÀN

- Tiếp tục nghiên cứu phương pháp cực phổ để theo dõi quá trình xử lý các

Đ

hợp chất hữu cơ độc hại theo quy mô phòng thí nghiệm. Từ đó làm cơ sở cho việc

D

IỄ N

xây dựng quy trình xử lý với quy mô công nghiệp.

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 2 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

N

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN

H

2,4,6-Trinitrotoluen (TNT) [7, 16]

N

1.1.1.

.Q

U Y

CH3

TP

NO2

N

H Ư

NO2

G

Đ

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

O2N

Ơ

1.1. SƠ LƢỢC VỀ MỘT SỐ HỢP CHẤT NITRO THƢỜNG GẶP

TNT là chất rắn, hình kim, màu vàng, tan khá nhiều trong nước (độ tan ở 200C

TR ẦN

là 130,0 mg/lit). Đây là một trong những chất nổ thông dụng nhất được sử dụng trong lĩnh vực quân sự và có nhiều ứng dụng khác trong công nghiệp và trong nhiều

10 00

B

ngành kinh tế khác như khai thác mỏ, khai thác đá, giao thông, xây dựng….

TNT là một chất độc đối với người và sinh vật. Khi xâm nhập vào cơ thể,

Ó

A

TNT có thể gây tổn thương toàn diện cơ thể như gây viêm niêm mạc mắt, mũi,

H

họng, tổn thương hệ thống thần kinh và có thể dẫn đến viêm gan, nhiễm độc, thiếu

-L

Í-

máu, tan máu, giảm khả năng tạo hemoglobin. Ngoài ra TNT còn có thể gây suy

ÁN

nhược thần kinh, suy nhược cơ thể, đục thuỷ tinh thể, ung thư.... Theo những

TO

nghiên cứu mới đây thì TNT còn có thể gây vô sinh ở nam giới và có thể gây ung TNT có thể xâm nhập vào cơ thể bằng nhiều con đường khác nhau như qua

D

IỄ N

Đ

ÀN

thư cho con người. da, qua niêm mạc, qua đường hô hấp và tiêu hoá. Vì thế nguy cơ nhiễm độc TNT càng cao hơn. Đối với động vật có vú liều lượng LD50 qua đường miệng đối với chuột đực là 1010 mg/kg và chuột cái là 820 mg/kg. Mèo và chó nhạy cảm với TNT hơn là thỏ, chuột hay lợn. Đối với các thủy sinh vật liều lượng LC50 đối với Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 3 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

các loài cá khi bị nhiễm TNT dưới các điều kiện khác nhau (nhiệt độ, độ cứng,

N

dòng chảy...) là 1,5 - 2,0 mg/l. Đối với loài cá, nhạy cảm nhất là cá hồi, liều lượng

Ơ

LC50 là 0,8 mg/l.

N

H

Nước thải từ các cơ sở sản xuất hóa chất quốc phòng chưa qua xử lý hoặc xử

U Y

lý chưa hoàn toàn sẽ làm ô nhiễm nguồn đất, nguồn nước mặt và nước ngầm. Biểu

TP

.Q

hiện của sự ô nhiễm dễ quan sát thấy là nước chuyển sang màu tím, khi đó sẽ rất

ẠO

khó khăn và tốn kém để xử lý. Hàm lượng TNT trong nước thải công nghiệp theo

Đ

2,4,6-TrinitroPhenol (axit picric).[2,4]

H Ư

OH

G

1.1.2.

N

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

TCVN 5945-2008 là 0,5 mg/lit.

NO2

10 00

B

TR ẦN

O2N

NO2

Ó

A

Axit picric cũng là chất rât độc hại, nuốt phải 1-2 gam có thể gây ngộ độc. Bụi

H

của axit picric gây kích thích da và mắt. Tác dụng lên mắt làm mắt đổi màu vàng.

-L

Í-

Bị ngộ độc axit này có thể gây nhức đầu, buồn nôn, tiêu chảy, chóng mặt vàng da,

2,4-Dinitrotoluen (DNT) [2,5,6]

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

1.1.3.

ÁN

nước tiểu màu đỏ.

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 4 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

DNT là chất hữu cơ rất dễ bị phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời và

N

các vi sinh vật. DNT trong môi trường không khí và trong môi trường nước bị phân

Ơ

hủy dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời. Trong điều kiện không có oxy hoặc ánh

N

H

sáng mặt trời, DNT bị phân hủy dưới tác dụng của các vi sinh vật, chúng sử dụng

U Y

DNT như là nguồn năng lượng và giải phóng ra CO2 và nước.DNT là một chất độc

TP

.Q

nguy hiểm, gây nhiều tác hại đến con người và sinh vật.

Đối với con người: DNT xâm nhập vào cơ thể con người phần lớn qua đường

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

da. Phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường và thành phần của các đồng phân, DNT có

G

Đ

thể tồn tại dưới dạng chất dễ tan, chất rắn có điểm nóng chảy thấp hoặc là ở dạng

H Ư

N

chất lỏng. Khi DNT ở dạng hơi, nó có thể xâm nhập qua đường hô hấp hay qua đường ăn uống nếu như người sử dụng không rửa sạch tay trước khi ăn. Phần lớn

TR ẦN

các triệu chứng khác của DNT là suy yếu cơ bắp, mỏi mệt, nhức đầu, ăn không ngon, chóng mặt, hoa mắt.Khi bị nhiễm độc nặng có thể dẫn đến viêm gan, những

10 00

B

triệu chứng lâm sàng là xanh xao, thiếu máu. Hàm lượng DNT cho phép ở không khí nơi sản xuất là 1,5 mg/m3.

Ó

A

Đối với sinh vật: Các sinh vật như thỏ, chó, lợn… rất nhạy cảm với DNT. Những

H

sinh vật này khi bị nhiễm độc thường mắc các chứng bệnh về thần kinh và bệnh

2,4-đinitrophenol (DNP) [3,13,14]

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

1.1.4.

-L

Í-

gan.Các loài chó khi bị nhiễm độc DNT ở liều lượng 25 mg/kg/ngày có thể bị chết.

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 5 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

DNP được sử dụng trong sản xuất thuốc nhuộm, chất bảo quản gỗ, và như một

N

loại thuốc trừ sâu. Trong khoảng thời gian đầu những năm 30 của thế kỷ XX, DNP

Ơ

đã được sử dụng như là một loại thuốc giảm cân, nhưng đến năm 1938 nó đã bị

N

H

cấm sử dụng .

U Y

DNP có thể gây độc cấp tính và mãn tính.

TP

.Q

Khi vào cơ thể qua đường tiêu hóa, DNP có thể được phân bố trong máu, nước tiểu, và các mô của người. Biểu hiện của nhiễm độc cấp tính DNP ở người là

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

buồn nôn, nôn mửa, đổ mồ hôi, chóng mặt, nhức đầu, và giảm cân. Nếu con người

G

Đ

hấp thụ DNP ở liều lượng lớn ngoài các biểu hiện cấp tính trên sẽ có thêm triệu

H Ư

N

chứng tăng tỷ lệ chuyển hóa cơ bản và các triệu chứng khác. Biểu hiện nhiễm độc mãn tínhở người là thương tổn da, giảm cân, gây ra các ảnh hưởng lên tủy xương,

TR ẦN

hệ thần kinh trung ương và hệ thống tim mạch. Các nghiên cứu mới đây chỉ ra rằng phụ nữ uống DNP để giảm cân có thể ảnh hưởng đến khả năng sinh sản, nhưng các

10 00

B

thông tin này chưa có tính thuyết phục cao. Đối với động vật đẻ con DNP làm tăng tỷ lệ chết non và tăng tỷ lệ tử vong.

A

NitroBenzen (NB) [6, 10]

H

Ó

1.1.5.

-L

Í-

NO2

ÁN

NB có nhiều ứng dụng quan trọng trong thực tế. Một lượng lớn NB được dùng

TO

để sản xuất Anilin. Ngoài ra, NB cũng được sử dụng trong thuốc trừ sâu, làm dung

D

IỄ N

Đ

ÀN

môi, thuốc nhuộm, dược phẩm và thuốc nổ.

NB có thể được chuyển hóa dễ dàng thành Anilin và các dẫn xuất khác như

Azobenzen, nitrosobenzen, phenylhidroxylamin...nhưng khó phân hủy trong nước.

Do đó, chúng có thể tồn tại rất lâu trong nước và gây ô nhiễm nguồn nước.

NB có độc tính cao và dễ dàng hấp thụ qua da. NB là một chất có thể gây ung Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 6 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

thư, tiếp xúc kéo dài với NB gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ thống

N

thần kinh trung ương, gan, thận, phổi và hệ tuần hoàn. Hít phải hơi NB có thể gây

Ơ

ra nhức đầu, buồn nôn, mệt mỏi, chóng mặt. Hàm lượng NB trong nước thải công

U Y

N

H

nghiệp theo TCVN 5945-2008 là 5.10-3 mg/lit.

TP

.Q

1.2. MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHIỄM CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ VÒNG THƠM

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

1.2.1.Các nguồn phát sinh chất thải chứa hợp chất TNT

G

Đ

Công nghiệp quốc phòng luôn gắn liền với quá trình sản xuất, chế biến và gia

H Ư

N

công thuốc nổ. Thuốc phóng, thuốc nổ ngoài tính chất cực kỳ nguy hiểm khi chúng phát nổ, bản thân chúng cũng là những hóa chất gây độc khác nhau đến môi trường

TR ẦN

và sinh vật sống. Các nguồn phát sinh chất thải có tính nổ có thể là từ các dây chuyền công nghệ gia công vật liệu nổ, sửa chữa, bảo quản, niêm cất vũ khí, đạn

10 00

B

dược và trang bị kỹ thuật của quân đội .

Vấn đề gây ô nhiễm môi trường bởi các chất có tính nổ được phát hiện từ rất

Ó

A

sớm ngay từ chiến tranh thế giới thứ nhất và thứ hai. Tính chất của các chất này đã

H

được nghiên cứu và là tác nhân chính gây ô nhiễm môi trường xung quanh các khu

-L

Í-

công nghiệp quốc phòng ở Việt Nam.

ÁN

Sự ô nhiễm không khí có thể do sự phát nổ, khí thải của các dây chuyền sản

TO

xuất thuốc phóng, thuốc nổ, dây chuyền tổng lắp vũ khí, nhồi ép thuốc nổ vào

ÀN

đạn… bụi, hơi thuốc phóng, thuốc nổ như TNT, TNR,.. và các dung môi hữu cơ,…

Đ

Bên cạnh sự ô nhiễm không khí, các chất thải rắn cũng bị ô nhiễm các hóa chất có

D

IỄ N

tính nổ, thí dụ như các loại thuốc phóng nổ bẩn, thuốc phóng thuốc nổ, phế phẩm, mảnh đạn, bom, mìn, các loại bao bì, hòm đựng vật liệu nổ, giẻ lau, mùn cưa nhiễm thuốc nổ… chiếm tỉ trọng khá lớn trong tổng lượng thải quốc phòng. Các nguồn nước cũng bị ô nhiễm do nguồn nước thải của các khu công nghiệp quốc phòng, do

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 7 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

sự rửa chất thải rắn, từ khí thải, các hợp chất chủ yếu gây ô nhiễm như: nitrophenol,

N

nitroglixerin, 2,4,6-trinitrotoluen, nitroxenlulo, dinitrotoluen, 2,4,6-trinitroresorxin.

Ơ

Một số nhà máy quốc phòng hiện đang sử dụng TNT làm nguyên liệu trong

N

H

sản xuất thuốc nổ, chất gợi nổ. Nước thải của các nhà máy này chứa các chất ô

U Y

nhiễm TNT có nồng độ dao động từ 20-50 mg/l với lưu lượng khoảng 50-

TP

.Q

100m3/ngày. Đa số các nguồn thải của các nhà máy trên chưa được xử lý triệt để (theo tài liệu báo cáo đánh giá tác động môi trường từ năm 1995 đến 2002 của Viện

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

Hóa Học – Vật liệu, Viện KH&CNQS và tài liệu tham khảo [15]).

G

Đ

1.2.2. Sơ lƣợc về các phƣơng pháp xử lý các chất hữu cơ độc hại

H Ư

N

Hiện nay, nhiều phương pháp xử lý các hợp chất hữu cơ độc hại đã được biết đến như các phương pháp vật lý, hóa lý (hấp phụ, phân hủy bằng tia tử ngoại…), các

TR ẦN

phương pháp sinh học, các phương pháp hóa học (oxi hóa, khử hóa, điện phân,…).

Nguyên tắc chung của các phương pháp này là làm giảm hàm lượng chất hữu

10 00

B

cơ độc hại xuống dưới ngưỡng cho phép trước khi thải ra môi trường. Sau đây là một số phương pháp chính xử lý các hợp chất hữu cơ đặc biệt là hợp chất nitro thơm.

Ó

A

1.2.2.1. Phương pháp hóa học

H

Phương pháp này dựa vào phản ứng hóa học để chuyển hóa hợp chất nitro

-L

Í-

thơm thành các hợp chất không nhạy nổ, không độc so với chất ban đầu. Các tác

ÁN

nhân hóa học thường được sử dụng như các tác nhân oxi hóa (clo, ozon, KMnO 4,

TO

các cloramin, hipoclorit, H2O2, HNO3, các quá trình oxi hóa nâng cao) và các tác

ÀN

nhân có tính khử (NaHSO3, Na2S, sắt). Sau khi các quá trình hóa học xảy ra, các

D

IỄ N

Đ

chất hữu cơ độc hại bị chuyển hóa thành các amin ít độc hơn hoặc các sản phẩm không độc hại (CO2; H2O; N2).

1.2.2.2. Phương pháp pha loãng Nguyên lý của phương pháp này là nước thải sẽ được bổ sung thêm lượng nước sạch nhất định sao cho các chỉ tiêu chất lượng của nó đạt tiêu chuẩn thải vào

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 8 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

môi trường. Phương pháp này không có khả năng loại bỏ các chất thải ra khỏi

N

nguồn nước mà chỉ giảm nồng độ của chúng .

Ơ

1.2.2.3. Phương pháp hấp phụ

N

H

Hiện nay,phương pháp hấp phụ là một trong những các phương pháp được sử

U Y

dụng rộng rãi nhất trong công nghệ xử lý các chất hữu cơ độc hại, bền vững trong

TP

.Q

môi trường và trong nước thải công nghiệp, đặt biệt là loại nước thải có màu.

Phương pháp này cho phép xử lý nước thải chứa nhiều loại chất bẩn khác nhau, kể

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

cả khi nồng độ chất bẩn trong nước rất thấp, mà các phương pháp khác khó có thể

G

Đ

xử lý được. Ngoài ra phương pháp hấp phụ có thể dùng để xử lý triệt để nước thải

H Ư

N

sau khi nguồn nước này đã được xử lý bằng các phương pháp khác.

Nguyên tắc cơ bản của phương pháp hấp phụlà dựa trên khả năng hấp phụ các

TR ẦN

chất bẩn có mặt trong nguồn nước thải của vật liệu hấp phụ. Nước thải sau khi cho qua vật liệu hấp phụ sẽ được kiểm tra các chỉ tiêu trước khi thải ra môi trường.

10 00

B

Các vật liệu hấp phụ thường dùng như than hoạt tính, zeolit, vật liệu nano trong đó than hoạt tính là vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất với nhiều ưu điểm

Ó

A

vượt trội. Phương pháp hấp phụ thường kết hợp với các phương pháp khác để xử lý

H

sản phẩm sau hấp phụ.

-L

Í-

1.2.2.4. Phương pháp thiêu đốt

ÁN

Thiêu đốt là phương pháp nhiệt dùng để phân hủy các hợp chất hữu cơ.

TO

Phương pháp này thường cần các thiết bị như lò đốt, nhiên liệu đốt hay lò đốt bằng

ÀN

điện, buồng đốt, bộ phận xử lý khí đốt. Các sản phẩm đốt thường là các chất đơn

D

IỄ N

Đ

giản như CO2, H2O, N2 khi các chất hữu cơ được oxi hóa hoàn toàn.

Tuy nhiên, bên cạnh các phản ứng chính có thể có các quá trình phụ tạo ra các

hợp chất rất độc hại. Như trong quá trình đốt chất hữu cơ chứa clo, mạch vòng sẽ thải ra chất độc dioxin [5, 19] hoặc các chất hữu cơ mạch vòng (PCB) hay hữu cơ clo hóa khi đốt sẽ tạo ra dibenzodioxin và furan. Mặt khác, theo tính toán thực tế Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 9 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

cho thấy giá thành chi phí đốt chất thải thường cao nên phương pháp này không

N

được ưu tiên nhiều.

Ơ

1.2.2.5. Phương pháp phân hủy bằng bức xạ UV

N

H

Hợp chất nitro thơm có thể bị chuyển hóa thành các sản phẩm: CO 2, HNO3,

U Y

H2O bằng năng lượng UV. Phương pháp này thường được kết hợp với tác nhân oxy

TP

.Q

hóa khác như ozon, H2O2 [14]. Sử dụng quá trình oxy hóa nâng cao có tác nhân ánh sáng như UV/ H2O2, UV/O3, quá trình Fenton …Ở một số nước, phương pháp này

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

đã được thương mại hóa, áp dụng xử lý nước thải nhiễm các chất hữu cơ. Tuy

G

Đ

nhiên, với loại chất thải chứa hợp chất nổ thì chủ yếu mới là kết quả thử nghiệm

H Ư

N

[6]. Ở trong nước cũng đã có các công trình nghiên cứu sử dụng bức xạ UV có 1.2.2.6. Phương pháp ozon hóa

TR ẦN

thêm các tác nhân oxy hóa như O3, H2O2, TiO2 sẽ tăng hiệu quả xử lý.

Dùng ozon để chuyển hóa các chất hữu cơ (đặc biệt là các hợp chất nitro

10 00

B

thơm) có độc tính trong nước thải là một phương pháp mới chưa được áp dụng rộng rãi. Ozon là một tác nhân oxy hóa mạnh và là một chất cộng hợp mạnh dẫn đến

Ó

A

nhiều ứng dụng đặc biệt. Trong công nghệ hóa học nó giữ vai trò tối ưu trong các

H

quá trình oxy hóa hoặc cộng hợp. Đặc biệt là khả năng phản ứng với các liên kết

-L

Í-

đôi trong phân tử nitro thơm. Trong quá trình phản ứng với các liên kết đôi trong

ÁN

phân tử nitro thơm sẽ xảy ra hiện tượng phá vòng và tạo thành các axit béo, các axit

TO

này về sau sẽ được chuyển hóa thành các sản phẩm trao đổi trung gian. Quá trình

ÀN

xử lý tiếp tục đến sản phẩm cuối cùng là H2O, CO2, HNO3.

Đ

Phương pháp ozon hóa nước thải chứa hợp chất nitro thơm, ngoài sản phẩm cuối

D

IỄ N

cùng không gây ô nhiễm mà trong quá trình xử lý các chất hữu cơ khác trong nước kể, thải cũng bị oxy hóa. Nước thải sau khi xử lý có chỉ số COD, mùi, độ đục giảm đáng chỉ số BOD gần như không còn, lượng oxy hòa tan trong nước tăng lên.

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 10 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

1.2.2.7. Phương pháp điện hóa

N

Nguyên tắc của phương pháp điện hóa là chuyển hóa các nhóm nitro thơm

Ơ

thành các nhóm amin bằng sự khử điện hóa trên catốt và oxi hóa các sản phẩm thu

N

H

được trên anốt đến CO2, H2O.

U Y

Các kết quả nghiên cứu và thử nghiệm phương pháp này ở quy mô phòng thí toàn, còn TNT, DNT, RDX,... thì tốc độ phân huỷ chậm hơn.

TP

.Q

nghiệm cho thấy khả năng phân huỷ điện hóa của TNR nhanh và vô cơ hóa hoàn

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

Ưu điểm của phương pháp điện phân là kỹ thuật thực hiện không phức tạp, có

G

Đ

khả năng phân huỷ triệt để và nhanh chất ô nhiễm. Đặc biệt là nguồn nước thải nhiễm

H Ư

N

các nguyên liệu sản xuất chất gây nổ như TNR, styphnat chì,... rất khó xử lý bằng các phương pháp khác. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn còn một số hạn chế như có khí 1.2.2.8. Phương pháp sinh học

TR ẦN

clo sinh ra trong quá trình điện phân, dây chuyền điện phân cồng kềnh và tốn kém.

10 00

B

Bản chất của phương pháp sinh học được sử dụng trong công nghệ xử lý nước thải là sử dụng khả năng tồn tại, phát triển của vi sinh vật để phân hủy các chất bẩn

Ó

A

hữu cơ trong nước thải. Phương pháp sinh hóa có thể dùng để làm sạch hoàn toàn

H

các loại nước thải sản xuất chứa các chất hữu cơ hòa tan hoặc phân tán nhỏ. Sản

-L

Í-

phẩn cuối cùng của quá trình phân hủy sinh hóa các chất bẩn thường là: khí

ÁN

cacbonic, nitơ, ion sunfat… Nước thải sau xử lý sẽ được kiểm tra các chỉ số đặc

TO

trưng như BOD, COD hoặc DO.

ÀN

Yêu cầu của nước thải khi xử lý bằng phương pháp này là không chứa các

Đ

chất độc và tạp chất, các muối kim loại nặng hoặc nồng độ của chúng không vượt

D

IỄ N

quá nồng độ cực đại cho phép và có tỷ số BOD/COD  0,5.

1.2.2.9. Phương pháp xử lý bằng thực vật bậc cao Xử lý thực vật bậc cao là sử dụng cây cối để loại bỏ, kiềm chế hoặc làm giảm mức độ độc hại với môi trường của các chất gây ô nhiễm. Có thể kết hợp giữa biện Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 11 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

pháp xử lý ô nhiễm bằng thực vậy và vi sinh vật để rút ngắn thời gian xử lý. Xử lý

N

chất ô nhiễm bằng thực vật là một giải pháp công nghệ mới đã được nghiên cứu và

Ơ

ứng dụng khá rộng rãi trên thế giới. Đây là một phương pháp xử lý sinh học có hiệu

N

H

quả cao, giá thành thấp và an toàn với môi trường. Công nghệ này có thể ứng dụng

U Y

với cả đất và nước ô nhiễm.

TP

.Q

1.2.2.10. Phương pháp Fenton

Phương pháp Fenton được nghiên cứu bởi nhà Hóa học Mỹ J.H. Fenton. Phương

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

pháp này sử dụng H2O2 và muối sắt Fe2+ làm tác nhân oxi hóa rất hiệu quả cho nhiều

G

Đ

chất hữu cơ. Hệ tác nhân Fenton có khả năng oxi hóa mạnh là ion Fe(II) và H2O2 tác

H Ư

N

dụng với nhau sinh ra gốc tự do hydroxyl HO*. Gốc HO tự do có khả năng hoạt động mạnh nên oxi hóa các chất hữu cơ theo cơ chế gốc tự do thành các sản phẩm trung

TR ẦN

gian, và cuối cùng thành các sản phẩm vô cơ đơn giản, không độc hại.

10 00

B

1.3. SƠ LƢỢC VỀ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ HỢP CHẤT NITRO THƠM BẰNG SẮT KIM LOẠI KẾT HỢP VỚI MUỐI AMONI PESUNFAT

Ó

A

1.3.1. Sơ lƣợc về sắt và muối amoni pesunfat

H

- Sắt là kim loại phổ biến trong tự nhiên và đã được biết đến từ rất lâu với các

-L

Í-

ứng dụng quan trọng.Sắt có tính khử trung bình ở điều kiện thường. Trong những

ÁN

năm gần đây, tính khử của sắt đã được ứng dụng trong việc xử lý nước ô nhiễm các

TO

chất hữu cơ, đặc biệt là ô nhiễm các hợp chất nitro.

ÀN

Muối amoni pesunfat (NH4)2S2O8

D

IỄ N

Đ

- Trong điều kiện khô ráo, amoni pesunfar bền, không bị phân hủy ở điều kiện

thường. Trong không khí ẩm phân hủy dần giải phóng oxi và tạo nên (NH4)2S2O7.

- Trong dung dịch nước hoặc trong môi trường axit, nó bị thủy phân chậm ở nhiệt độ thường và nhanh khi đun nóng: S2O82- + 2H2O → 2HSO4- + H2O2

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 12 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

- Khi có chất xúc tác thích hợp H2O2 có thể chuyển hóa thành gốc hiđroxyl cơ gây ô nhiễm môi trường.

N

H

- Muối amoni pesunfat là chất oxi hóa mạnh, thế oxi hóa chuẩn là 2,12V:

Ơ

N

(OH*) là một gốc tự do có khả năng oxi hóa mạnh ứng dụng trong xử lý chất hữu

U Y

S2O82- + 2H+ +2e → 2HSO4-

TP

.Q

Tuy nhiên, các phản ứng oxi hóa trực tiếp bằng amoni pesunfat thường xảy ra chậm ở điều kiện thường. Khi có chất xúc tác như ion Ag+, Fe2+... thì tốc độ phản

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

ứng tăng lên nhanh chóng. Khi đó anion pesunfat (S2O82-) có khả năng bị hoạt hóa

G

Đ

thành gốc sunfat tự do có hoạt tính oxi hóa rất mạnh là SO4*- có thế oxi hóa là 2,6V.

H Ư

N

S2O82- + “chất xúc tác” → SO4*-

- Pesunfat anion có thể tạo ra supeoxit (O2*-) trong môi trường kiềm. Theo

TR ẦN

một số công trình nghiên cứu của Watts chỉ ra, pesunfat có thể tạo ra gốc tự do sunfat (SO4*- ) và supeoxit bằng phản ứng kết hợp sau:

10 00

B

2S2O82- + 2H2O → 3SO42- + SO4*- + O2*- + 4H+ Tác giả đã giải thích phản ứng trên là do phản ứng giữa hiđropeoxyl (HOO- )

Ó

A

với anion pesunfat. Anion hiđropeoxyl (HOO-) được tạo bởi Fe kim loại. Trong môi

H

trường kiềm, anion HOO- sẽ tương tác với S2O82- tạo ra gốc tự do SO4*-. Hơn nữa,

-L

Í-

Watts còn chứng minh được rằng trong môi trường kiềm mạnh, gốc tự do sunfat còn SO4* + OH- → SO42- + OH *

TO

ÁN

phản ứng được với nhóm hiđroxyl OH- tạo thành gốc OH* và anion sunfat:

ÀN

Như vậy hệ pesunfat trong môi trường kiềm, anion pesunfat sẽ được hoạt hóa

Đ

thành các gốc tự do có khả năng oxi hóa rất mạnh. Có thể phân hủy các chất gây ô

D

IỄ N

nhiễm môi trường như hexacloetan (HCA)...

1.3.2. Ứng dụng sắt kim loại để xử lý các hợp chất nitro vòng thơm Vai trò của sắt hóa trị không trong quá trình loại bỏ, xử lý các hợp chất hữu cơ bền gây ô nhiễm môi trường được thể hiện qua các chức năng sau: Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 13 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

 Vai trò là chất hấp phụ:

N

Sắt kim loại trong dung dịch dưới tác dụng của oxi không khí và nước hoặc

Ơ

dưới tác dụng của dòng điện (dòng anot), sắt kim loại hòa tan tạo thành Fe 2+ và

N

H

Fe3+. Tồn tại chủ yếu dưới dạng hợp chất Fe(OH)2, Fe(OH)3, FeOOH. Đây là các

U Y

chất có bề mặt xốp có tính hấp phụ cao, có thể hấp phụ tối đa các hợp chất hữu cơ

TP

.Q

trong dung dịch. Chính vì vậy, việc dung sắt để xử lý môi trường có khả năng ứng dụng và đạt hiệu suất cao.

ẠO

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

 Vai trò là chất khử:

G

Đ

Sắt kim loại là chất khử trung bình nên các chất hữu cơ có tính oxi hóa cũng

H Ư

N

phản ứng với Fe. Điển hình là các chất hữu cơ chứa các nhóm NO2- (các hợp chất nitro thơm), các hợp chất hữu cơ chứa clo sẽ phản ứng với sắt giải phóng ra ion Cl -

TR ẦN

làm giảm tính độc hại của các hợp chất này. Phản ứng diễn ra như sau: Fe + RCl + H+ → Fe2+ + RH + Cl-

10 00

B

Trong dung dịch yếm khí (không có mặt O2) chỉ có nước, các tác nhân nhận electron có thể là H+ và H2O, chúng bị khử tạo ra OH– và H2. Quá trình tổng thể và

Ó

A

ăn mòn sắt trong hệ Fe – H2O được biểu diễn như sau: Fe + 2H2O → Fe2+ + H2 + 2OH–

-L

Í-

H

Fe + 2 H+ → Fe2+ + H2

ÁN

Trong trường hợp môi trường nước có oxi hòa tan, oxi sẽ dễ dàng nhận 2Fe + O2 + 2H2O → 2Fe2+ + 4OH–

ÀN

TO

electron theo phương trình:

minh bằng sự khử clo hoặc chuyển nhóm –NO2 sang nhóm –NH2.Các phản ứng tổng quát được mô tả như sau:

D

IỄ N

Đ

Phản ứng của các chất oxi hóa dạng hữu cơ này với sắt kim loại được chứng

Fe + RX + H+ → Fe2+ + RH + X– Fe + RNO2 + 4H+ → Fe2+ + RNH2 + 2H2O Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 14 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

Phản ứng xảy ra qua 3 giai đoạn mỗi giai đoạn chất oxi hóa nhận 2e từ Fe0. Tốc

N

độ phản ứng phụ thuộc vào hằng số tốc độ phản ứng trên. Các hợp chất hữu cơ này

Ơ

sau khi bị khử bởi sắt kim loại, tính độc hại sẽ giảm và sau đó có thể loại bỏ ra khỏi

N

H

môi trường bằng nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp sinh học, hấp phụ.

U Y

1.3.3. Xử lý hợp chất nitro thơm bằng sắt kim loại kết hợp với muối amoni

TP

.Q

pesunfat.

Trong những năm gần đây, việc ứng dụng Fe kim loại trong xử lý môi trường

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

ô nhiễm các hợp chất hữu cơ đã được chỉ ra. Tuy nhiên sử dụng sắt kim loại vào

G

Đ

việc xử lý thường chỉ thu được hiệu quả nhất định, trong phạm vi hẹp, những chất

H Ư

N

hữu cơ thơm thường hiệu suất thấp. Gần đây có một số nghiên cứu giữa Fe kết hợp với chất oxi hóa như KMnO4 hoặc hệ Fenton, nhằm tạo ra những gốc tự do có khả

TR ẦN

năng hoạt hóa rất mạnh như OH*, tuy nhiên thời gian tồn tại của gốc tự do hoặc chất oxi hóa trong điều kiện phản ứng thường rất ngắn. Nên hiệu quả xử lý thường

10 00

B

bị hạn chế.

Theo một số tác giả nước ngoài đã nghiên cứu việc kết hợp giữa Fe với

Ó

A

pesunfat rất hiệu quả vì đã tạo ra gốc SO4*- có thời gian tồn tại lâu và hoạt tính oxi

H

hóa rất mạnh, có khả năng phá hủy hiệu quả một số hợp chất hữu cơ như TCA,

-L

Í-

cacbon tetraclorua, TCE...

ÁN

Quá trình tạo gốc tự do sunfat SO4*- từ sắt kim loại và amoni pesunfat được

TO

thực bởi hai giai đoạn.

ÀN

+ Giai đoạn 1 là giai đoạn oxi hóa Fe0 thành Fe2+ bằng oxi không khí theo 2Fe + O2 + 2H2O → 2Fe2+ + 4OHQuá trình này cũng có thể được thực hiện trong môi trường axit do quá trình

D

IỄ N

Đ

phương trình sau:

Fe+ 2H+ → Fe2+ + H2

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 15 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

+ Giai đoạn 2 là giai đoạn hoạt hóa pesunfat của Fe2+ tạo thành gốc tự do

N

sunfat SO4*-

Ơ

Fe2+ + S2O82- → Fe3+ + SO42- + SO4*-

N

H

Khi cho hệ Fe0 kết hợp với S2O82- tương tác với hợp chất nitro thơm như TNR,

U Y

khi đó gốc tự do SO4*- là một chất oxi hóa mạnh sẽ tương tác với vòng thơm,

TP

.Q

khoáng hóa TNR thành các hợp chất vô cơ như CO2 và H2O, N2. Quá trình được mô tả bằng sơ đồ sau:

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

TNR + SO4*- → CO2 + H2O + N2

G

Đ

Chất hữu cơ sẽ bị phá hủy bởi gốc SO4*- theo phương trình trên. Vậy có thể

H Ư

N

ứng dụng hệ thống Fe kim loại kết hợp với muối (NH 4)2S2O8 vào xử lý các chất

TR ẦN

hữu cơ độc hại khó phân hủy như NB, TNT, TNR. Với hiệu suất xử lý khá cao.

1.4. SƠ LƢỢC VỀ PHƢƠNG PHÁP CỰC PHỔ [1]

10 00

B

1.4.1. Nguyên tắc của phƣơng pháp

Nhóm các phương pháp phân tích cực phổ là những phương pháp quan trọng

Ó

A

nhất trong số các phương pháp phân tích điện hóa hiện đại. Các phương pháp này

H

đều dựa trên lý thuyết về quá trình điện cực, phụ thuộc chủ yếu vào việc đưa chất

-L

Í-

điện hoạt từ trong lòng dung dịch đến bề mặt điện cực làm việc và ghi đường von –

ÁN

ampe (đường biểu diễn sự phụ thuộc cường độ dòng Faraday vào giá trị thế của

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

điện cực làm việc so với điện cực so sánh).

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 16 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

SP

N

SP : nguồn điện

H

ẠO

TP

i : điện kế

.Q

V : vôn kế i

G

W

N

A

Đ

R

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

U Y

A : điện cực phù trợ V

N

R : điện cực so sánh

SW

Ơ

SW : điện cực làm việc

H Ư

Hình 1.1. Sơ đồ thiết bị phân tích von-ampe

TR ẦN

1.4.2. Điện cực làm việc

Trong các phương pháp phân tích von-ampe, điện cực làm việc thường dùng là :

B

điện cực giọt Hg, điện cực rắn làm từ Platin, vàng, bạc hoặc cacbon kính.

10 00

Phương pháp phân tích sử dụng điện cực giọt Hg, hay dùng là điện cực giọt

A

treo (HMDE), điện cực giọt rơi (DME), và điện cực giọt tĩnh (SMDE). Điện cực là

H

Ó

giọt Hg lỏng hình cầu có đường kính khá nhỏ (≤ mm), được rơi ra từ một mao quản

Í-

có chiều dài khoảng 10 – 15cm, với đường kính trong khoảng 30 - 50µm mao quản

-L

được nối với bình chứa Hg bằng một ống dẫn nhỏ polietilen.

ÁN

Trong điện cực giọt rơi, giọt Hg liên tục được hình thành ở đầu mao quản

TO

và rơi ra do lực hấp dẫn, kích thước và chu kì (hay tốc độ chảy) của giọt Hg

ÀN

được điều khiển bởi kích thước mao quản và chiều cao của bình chứa Hg. Tốc

D

IỄ N

Đ

độ đó được quy ước tính bằng khối lượng Hg rơi ra khỏi mao quản trong một đơn vị thời gian (theo mg/s). Thông thường người ta chọn kích thước mao quản và chiều cao bình chứa sao cho tốc độ chảy khoảng 1,5 ÷ 4,0mg/s. Chu kì mỗi giọt khoảng từ 2s – 6s.

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 17 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

Trong điện cực giọt treo (thường dùng trong phân tích von-ampe hòa tan và

N

von-ampe vòng), giọt Hg có kích thước nhỏ, có thể thay đổi được tùy theo yêu cầu

Ơ

thực nghiệm. Giọt được hình thành rất nhanh và được giữ ở đầu mao quản trong

N

H

quá trình đo.

U Y

Ưu điểm của điện cực giọt Hg

TP

.Q

- Khoảng thế phân tích rộng, quá thế H2 trên điện cực giọt Hg lớn, vì vậy ở rộng khoảng thế phân tích đến -1V (so với điện cực calomem bão hòa) trong môi

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

trường axit và đến -2V trong môi trường bazơ. Tuy nhiên do có quá trình oxi hóa

G

Đ

của Hg lỏng nên điện cực chỉ được sử dụng đến -0,3V hoặc 0,4 (so với điện cực

H Ư

N

calomen) tùy vào môi trường.

- Bề mặt giọt luôn được đổi mới và không bị làm bẩn bởi sản phẩm phản ứng

TR ẦN

điện cực.

- Với các điện cực hiện đại, giọt Hg được điều khiển bởi hệ thống van khí,

10 00

B

do vậy độ lặp của giọt cao, tăng độ lặp, độ đúng và độ chính xác khi phân tích.

- Kích thước giọt nhỏ nên lượng chất tiêu tốn khi phân tích là không đáng

Ó

A

kể do đó sự giảm nồng độ trong quá trình phân tích do sự oxi hóa khử trên điện

H

cực thực tế là không xảy ra.

-L

Í-

1.4.3. Điện cực so sánh

ÁN

Thường hay sử dụng điện cực Ag/AgCl hay điện cực calomen bão hòa.

TO

Điện cực so sánh phải có thế ổn định.

ÀN

1.4.4. Sóng cực phổ khuếch tán

D

IỄ N

Đ

- Sóng cực phổ cổ điển có dạng bậc thang, dòng cực đại i d tỷ lệ tuyến tính

với nồng độ chất phân tích trong dung dịch i d = f(I), người ta lợi dụng tính chất này để phân tích định lượng. Tuy nhiên sóng cực phổ cổ điển có độ phân giải không cao cũng như có dòng dư lớn. Do đó hạn chế độ nhạy của phương pháp

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 18 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

xác định được 10-5 M và khả năng xác định nhiều chất trong cùng một hỗn hợp

N

là khó khăn, độ chọn lọc kém.

H

N

nhược điểm đó, đồng nghĩa với tăng độ nhạy lên rất nhiều. Có thể kể đến :

Ơ

- Với kỹ thuật quét thế, kỹ thuật ghi dòng hiện đại đã khắc phục được

U Y

o Cực phổ sóng vuông (SqW)

TP

.Q

o Cực phổ xoay chiều hình sin (AC)

o Cực phổ thường và cực phổ xung vi phân (NP và DP)

ẠO

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

o Các phương pháp von-ampe trên điện cực đĩa quay

G

Đ

o Phân tích điện hóa hòa tan

H Ư

N

Với độ nhạy đối với Cực phổ sóng vuông xung vi phân

TR ẦN

Cực phổ cổ điển (DC)

Von ampe hòa tan Anot điện cực giọt thủy ngân treo

10-4 – 10-6 M 10-4– 10-8 M 10-6 – 10-9 M

10 00

B

Vôn Ampe hòa tan Anot dùng điện cực màng thủy ngân trên 10-8 – 10-10 M điện cực rắn.

Ó

A

Có thể thấy các phương pháp phân tích điện hóa rất phong phú và đa dạng.

H

Phạm vi đối tượng nghiên cứu rộng, cả hợp chất vô cơ và hàng nghìn hợp chất hữu

-L

Í-

cơ các loại.

ÁN

Phương pháp cực phổ xung vi phân là phương pháp phân tích điện hóa hiện

TO

đại, đã được cải tiến cả về kỹ thuật quét thế và kỹ thuật ghi dòng, khắc phục được

ÀN

đa số nhược điểm của phương pháp cực phổ cổ điển và phương pháp xung thường.

Đ

Trong phương pháp xung vi phân, điện cực được phân cực bằng một biến áp một

D

IỄ N

chiều biến thiên tuyến tính với tốc độ chậm. Ghi dòng tại hai thời điểm trước khi nạp xung và trước khi ngắt dòng. Đường biểu diễn sự khác nhau giữa hai dòng này vào thế điện cực có dạng píc, rất dễ xác định, có độ phân giải cao. Do vậy mà phương pháp cực phổ xung vi phân giảm tối đa dòng dư, một hạn chế của cực phổ cổ điển.

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 19 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

Sự phụ thuộc dòng cực đại trong cưc phổ xung vi phân vào các thông số của

(1.1)

Ơ

i = K.C

N

quá trình đo cực phổ được tính toán lý thuyết cho hệ thức sau :

U Y

N

H

(D / t x )1/2 p(2  1) Trong đó K  nFS [(  p)  p]

TP

.Q

Với: n : là số e trao đổi trong phản ứng điện cực

ẠO

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

F : hằng số Faraday

G

Đ

S : là diện tích bề mặt điện cực

H Ư

N

C : nồng độ chất điện hoạt D : hệ số khuếch tán

10 00

p  exp[(

B

nFE 2RT

nF E )(E  E1/2  )] RT 2

H

Ó

E : biên độ xung

A

  exp

TR ẦN

tx : thời gian một xung

Í-

T : nhiệt độ Kelvin

(1.2) (1.3)

R : hằng số khí E1/2 : thế bán sóng

ÁN

-L

Tại đỉnh píc, P = 1 thì phương trình (1.1) còn lại là (1.4)

E 2

(1.5)

E p  E1/2 

Bán chiều rộng của píc được xác định bởi công thức :

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

(D / t x )1 / 2 (  1) i  nFS C (  1)

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 20 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

2RT

(1.6)

nFE n.F.cosh .[2  cosh( )] 2RT 1

N

W1/2 

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

H

Ơ

Do vậy khi tăng biên độ xung thì theo phương trình (1.4) dòng I tăng lên,

U Y

N

nhưng đồng thời bán chiều rộng píc cũng tăng theo (1.5), do đó giảm độ phân giải

.Q

của phương pháp. Trong trường hợp biên độ xung đủ nhỏ ( E< 20/n mV) thì bán

3,52RT 90  mV ở 250C n.F n

ẠO

(1.7)

Đ

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

W1/2 

TP

chiều rộng được tính bởi công thức (1.7)

G

Vì vậy để đạt được giá trị dòng lớn đồng thời W1/2 đủ nhỏ, thường đặt biên độ

H Ư

N

xung khoảng từ 10 đến 100mV [1].

TR ẦN

Hình a cho thấy sự giống và khác nhau về kĩ thuật biến đổi thế và kĩ thuật ghi dòng giữa các phương pháp cực phổ cổ điển (DC), cực phổ vi phân thường (NP) và

B

cực phổ xung vi phân (DP). Thấy rõ ưu điểm của phương pháp cựu phổ xung vi

10 00

phân từ việc phân tích sóng cực phổ có dạng píc là tăng độ nhạy, tăng độ phân giải,

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

độ chọn lọc.

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 21 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

(a)

(c)

(b)

0,5-5 s

2-5mV

H

D

7.5

DC

Ơ

10.0

txung 1-50 ms

DC

N

E

5.0

U Y

E

N

tchu k×

2.5

.Q

0.0

NP

D

150

NP

ẠO

Ei

G

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

H Ư

DP

2-5mV

40

TR ẦN

30

t Giät r¬i

t

Giät r¬i

Giät r¬i

10 00

B

Giät r¬i

0

N

E= 10-100 mV

EnÒn

Đ

100

μ 0 

TP

2-5mV

D DP

20 10 0

E, V

SCE

H

Ó

A

Hình 1.2. Sơ đồ biểu diễn thế theo thời gian và dạng sóng cực phổ trong một số phương pháp

-L

Í-

(a) : Thế biến thiên trong thời gian đo cực phổ

ÁN

(b) : Thế biến thiên trong 1 chu kì giọt (thời điểm ghi dòng)

TO

I : Sóng cực phổ DC : Cực phổ cổ điển DP : Cực phổ xung vi phân

D

IỄ N

Đ

ÀN

NP : Cực phổ xung thường

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 22 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

N

CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM

Ơ

2.1. QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM

N

H

Đề tài được thực hiện qua 3 giai đoạn:

U Y

Giai đoạn 1: Khảo sát điều kiện tối ưu cho quá trình phân tích, theo dõi hàm

TP

.Q

lượng TNT trên máy cực phổ.

Giai đoạn 2: Xây dựng đường chuẩn thể hiện sự phụ thuộc chiều cao sóng cực

ẠO

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

phổ vào nồng độ TNT. Kiểm tra độ chính xác của đường chuẩn.

G

Đ

Giai đoạn 3: Gồm các công việc sau:

H Ư

N

+ Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình xử lý TNT bằng sắt kim loại kết hợp với muối amoni pesunfat.

TR ẦN

+ Tiến hành xử lý các mẫu tự tạo và xác định hàm lượng TNT còn lại sau các

10 00

B

khoảng thời gian xử lý.

2.2. DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT

Ó

A

2.2.1. Dụng cụ và thiết bị

H

- Máy cực phổ đa năng 757 VA Computrace, Điện cực giọt thuỷ ngân treo.

-L

Í-

- Máy đo pH Indolab của Đức.

ÁN

- Cân phân tích điện tử (CHYO) có độ chính xác ± 0,0001 gam, cân kĩ thuật

TO

có độ chính xác ± 0,1 gam.

ÀN

- Các dụng cụ: pipet, cốc thủy tinh, bình định mức có độ chính xác cao.

D

IỄ N

Đ

2.2.2. Hóa chất - 2,4,6-trinitro toluoen (TNT): độ tinh khiết 99,5%, dạng bột (Merck - Đức).

- Nước cất được sử dụng là nước cất hai lần.

- Bột sắt tinh khiết có thành phần hoá học là: C: 0,02%, S: 0,008%, Si: 0,003%, P: 0,002%, Mn: 0,002%.

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 23 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

- Các dung dịch: đệm amoni (pH = 10), HCl 0,1M; HCl 10%; NaOH 0,1M.

Ơ

N

- Muối (NH4)2S2O8 tinh thể (Đức).

N

H

2.3. KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƢU ĐỂ PHÂN TÍCH TNT TRÊN

U Y

MÁY CỰC PHỔ

TP

.Q

Phân tích TNT trên máy cực phổ đòi hỏi phải khảo sát chế độ làm việc của máy đo cũng như nền cực phổ để tăng độ nhạy, độ lặp và độ chính xác của phương

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

pháp. Dựa trên cơ sở lý thuyết cực phổ và tham khảo các tài liệu đã công bố chúng

G

Đ

tôi tiến hành khảo sát một số yếu tố quan trọng sau với dung dịch TNT chuẩn có 2.3.1. Khảo sát kích thƣớc giọt thủy ngân

H Ư

N

nồng độ C = 80,0 mg/l.

TR ẦN

Cách tiến hành: Lấy chính xác 15,0 ml dung dịch đệm amoni có pH=10,0 và 2,0 ml dung dịch mẫu phân tíchvào bình định mức 25,0 ml; thêm nước cất 2 lần tới

10 00

B

vạch định mức; điều chỉnh pH của dung dịch đạt giá trị pH=10,0; chuyển toàn bộ dung dịch vào bình điện phân. Tiến hành đo và thay đổi kích thước giọt thủy ngân

Ó

A

trong khoảng đơn vị đo từ 1,0 → 10,0. Với mỗi giá trị kích thước giọt thủy ngân

H

tiến hành đo lặp 3 lần, lấy chiều cao pic trung bình. Kết quả được chỉ ra trong bảng

-L

Í-

3.1 trong chương III.

ÁN

2.3.2. Khảo sát biên độ xung

TO

Cách tiến hành: Lấy chính xác 15,0 ml dung dịch đệm amoni pH=10,0 vào

ÀN

bình định mức 25,0ml và 1,0 ml dung dịch mẫu phân tích; thêm nước cất 2 lần tới

D

IỄ N

Đ

vạch định mức; điều chỉnh pH dung dịch đạt giá trị pH=10,0; chuyển toàn bộ dung dịch vào bình điện phân. Khảo sát biên độ xung trong khoảng 0,010,1V. Với mỗi giá trị biên độ xung, tiến hành đo lặp 3 lần, lấy chiều cao pic trung bình. Kết quả được chỉ ra trong bảng 3.2 trong chương III.

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 24 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

2.3.3.Khảo sát thời gian đặt một xung

N

Cách tiến hành: Lấy chính xác 15,0 ml dung dịch đệm amoni pH=10,0 và 1,0

Ơ

ml dung dịch mẫu phân tíchvào bình định mức 25,0 ml, thêm nước cất 2 lần tới

N

H

vạch định mức; điều chỉnh pH dung dịch đạt giá trị pH=10,0; chuyển toàn bộ dung

U Y

dịch vào bình điện phân. Khảo sát thời gian đặt một xung trong khoảng 0,01s0,1s.

TP

.Q

Với mỗi thời điểm đặt xung, tiến hành đo lặp 3 lần, lấy chiều cao pic trung bình.

ẠO

Kết quả được chỉ ra trong bảng 3.3 trong chương III.

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

2.3.4. Khảo sát thời gian đuổi khí

G

Đ

Cách tiến hành: Lấy chính xác 15,0 ml dung dịch đệm amoni pH=10,0 và 1,0

H Ư

N

ml dung dịch mẫu phân tíchvào bình định mức 25,0 ml; thêm nước cất 2 lần tới vạch định mức điều chỉnh pH dung dịch đạt giá trị pH=10,0; chuyển toàn bộ dung

TR ẦN

dịch vào bình điện phân. Đặt các trị đo ở điều kiện tối ưu đã khảo sát. Khảo sát thời gian đuổi khí oxi trong hệ phản ứng trong khoảng thời gian từ 30s đến 350s. Với

10 00

B

mỗi thời gian đuổi khí, tiến hành đo lặp 3 lần và lấy chiều cao pic trung bình. Kết quả được chỉ ra trong bảng 3.4 trong chương III.

Ó

A

2.3.5. Khảo sát nền cực phổ

H

Cách tiến hành: Lấy chính xác 15,0 ml dung dịch đệm amoni pH = 10,0 và

-L

Í-

1,0 ml dung dịch mẫu phân tíchvào bình định mức 25,0 ml; thêm nước cất 2 lần tới

ÁN

vạch định mức; điều chỉnh pH = 10,0; chuyển toàn bộ dung dịch vào bình điện

TO

phân. Khảo sát ở pH=10,0, sau đó thay đổi pH của hệ bằng dung dịch HCl 0,1M,

ÀN

lần lượt ở các pH từ 9,0 – 3,0. Ở mỗi giá trị pH, tiến hành đo lặp 3 lần, lấy chiều

D

IỄ N

Đ

cao pic trung bình. Kết quả được chỉ ra trong bảng 3.5 trong chương III. 2.4. XÂY DỰNG ĐƢỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ TNT Pha các dung dịch chuẩn: Lấy chính xác 0,25; 0,50; 1,00; 1,50; 1,75; 2,00; 2,50 dung dịch chứa TNT (CTNT = 80mg/l) vào bình định mức 25,0 ml được đánh

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 25 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

số từ 1 đến 7, thêm 15,0 ml dung dịch đệm amoni ( NH3 + NH4Cl ), pH =10,00 rồi

N

định mức thành 25,0 ml. Đem từng dung dịch đi kiểm tra pH (nếu có thay đổi thì

Ơ

điều chỉnh lại). Tiến hành đo các mẫu trên máy cực phổvới các điều kiện tối ưu đã

N

H

khảo sát (được đề cập ở mục 3.1.5 phần kết quả).

U Y

Từ các phổ đồ, ghi lại chiều cao pic ứng với các nồng độ đã pha. Tiến hành xử

TP

.Q

lý thống kê sự phụ thuộc chiều cao píc vào nồng độ TNT theo nguyên lí bình

N

G

Đ

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

pic của các dung dịch chuẩn sẽ được đề cập ở chương III.

ẠO

phương tối thiểu thu được phương trình đường chuẩn của TNT. Kết quả chiều cao

H Ư

2.5. ĐÁNH GIÁ PHƢƠNG PHÁP CỰC PHỔ VÀ KIỂM TRA ĐƢỜNG

TR ẦN

CHUẨN CỦA TNT

Đánh giá phương pháp cực phổ và kiểm tra đường chuẩn là yêu cầu quan

B

trọng cho việc phân tích định lượng TNT. Đánh giá dựa vào các tiêu chí như tính

10 00

thích hợp của hệ thống cực phổ, độ lặp lại của phép đo, độ đúng của phương pháp

A

và độ chính xác của đường chuẩn.

H

Ó

2.5.1 Kiểm tra độ chính xác của đƣờng chuẩn bằng các mẫu tự tạo

Í-

Để kiểm tra độ chính xác của đường chuẩn xây dựng được, tiến hành thí

-L

nghiệm như sau:

ÁN

Pha 3 dung dịch TNT chuẩn có nồng độ lần lượt là 1,6 mg/l; 4,0 mg/l; 7,2

TO

mg/l. Tiến hành đo lặp lại 8 lần với mỗi dung dịch TNT trên máy cực phổ với điều

ÀN

kiện tối ưu. Ghi lại các kết quả chiều cao pic (Ip). Thay giá trị Ip vào phương trình

D

IỄ N

Đ

đường chuẩn và tính nồng độ TNT theo phương trình đường chuẩn. Đánh giá thống kê kết quả thu được để so sánh nồng độ tính theo phương trình đường chuẩn và nồng độ đã biết, từ đó kết luận về độ chính xác của đường chuẩn.

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 26 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

2.5.2. Kiểm tra tính thích hợp của hệ thống cực phổ

N

Để khảo sát tính thích hợp của hệ thống cực phổ đa năng 757VA Computrace,

Ơ

tiến hành thí nghiệm như sau: sử dụng dung dịch chuẩn có nồng độ 3,2 mg/l, tiến

N

H

hành đo lặp lại 6 lần. Trên các phổ đồ thu lấy giá trị E1/2 và Ip. Xử lý thống kê để

U Y

đánh giá độ lệch chuẩn tương đối của các đại lượng thế bán sóng và chiều cao dòng

TP

.Q

khuếch tán. Từ đó kết luận về tính thích hợp của hệ thống cực phổ áp dụng cho quá trình phân tích TNT

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

2.5.3. Kiểm tra độ lặp kết quả đo trong phƣơng pháp cực phổ

G

Đ

Để kiểm tra độ lặp lại của kết quả đo, tiến hành thí nghiệm như sau:

H Ư

N

Pha 3 dung dịch TNT chuẩn có nồng độ lần lượt là 1,6 mg/l; 4,0 mg/l; 7,2 mg/l. Tiến hành đo lặp lại 8 lần với mỗi dung dịch TNT trên máy cực phổ với điều

TR ẦN

kiện tối ưu. Đánh giá độ phân tán của số liệu dựa vào giá trị độ lệch chuẩn tương S 100 X

10 00

B

đối (RSD%). Với độ lệch chuẩn tương đối: RSD% 

Ó

A

2.6. XỬ LÝ TNT BẰNG SẮT KIM LOẠI KẾT HỢP VỚI MUỐI AMONI

H

PESUNFAT

Í-

2.6.1. Nghiên cứu quá trình xử lý TNT bằng sắt kim loại

-L

 Khảo sát thời gian xử lý.

TO

ÁN

Thí nghiệm 1: Lấy 15,0 ml dung dịch đệm amoni (pH= 10,0) và 0,1 ml dung dịch TNT (CTNT = 80mg/l) cho vào cốc phân tích. Tiến hành đo trên máy cực phổ,

ÀN

xác định nồng độ đầu của TNT. Thêm tiếp 0,1 gam bột Fe vào hệ nghiên cứu và

D

IỄ N

Đ

khuấy đều hỗn hợp. Sau các thời điểm 5; 10; 15; 20; 25; 30 phút tiến hành xác định nồng độ của TNT còn lại bằng máy cực phổ.  Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng Fe đến quá trình xử lý:

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 27 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

Thí nghiệm 2: Lấy 15,0 ml dung dịch đệm amoni (pH= 10,0) và 0,1 ml dung

N

dịch TNT (CTNT = 80 mg/l) cho vào cốc phân tích. Tiến hành đo trên máy cực phổ,

Ơ

xác định nồng độ đầu của TNT. Tiến hành các thí nghiệm nghiên cứu với khối

N

H

lượng Fe kim loại cho vào hệ phản ứng thay đổi lần lượt là: 0,10; 0,15; 0,2 gam.

U Y

Khuấy đều hỗn hợp. Sau các thời điểm 5; 10; 15; 20; 25; 30 phút tiến hành xác định  Khảo sát khả năng khuấy trộn tới quá trình xử lý TNT.

TP

.Q

nồng độ của TNT còn lại bằng máy cực phổ.

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

Thí nghiệm 3: Tiến hành tương tự như thí nghiệm 1 nhưng không khuấy trộn

G

Đ

hệ phản ứng trong suốt thời gian xử lý. So sánh với thí nghiệm 1 để thấy ảnh hưởng

H Ư

N

của việc khuấy trộn

amoni pesunfat  Khảo sát thời gian xử lý:

TR ẦN

2.6.2. Nghiên cứu quá trình xử lý TNT bằng sắt kim loại kết hợp với muối

10 00

B

Thí nghiệm 4: Lấy 15,0 ml dung dịch đệm amoni (pH= 10) và 0,1 ml dung dịch TNT (CTNT = 80 mg/l) cho vào cốc phân tích. Tiến hành đo trên máy cực phổ,

Ó

A

xác định nồng độ đầu của TNT. Thêm tiếp 0,1 gam bột Fe và 0,112 gam

H

(NH4)2S2O8 vào hệ nghiên cứu và khuấy đều hỗn hợp. Sau các thời điểm 5; 10; 15;

-L

Í-

20; 25; 30 phút tiến hành xác định nồng độ của TNT còn lại bằng máy cực phổ.

ÁN

 Khảo sát khả năng khuấy trộn tới quá trình xử lý TNT.

TO

Thí nghiệm 5: Tiến hành tương tự như thí nghiệm 4 nhưng không khuấy trộn

ÀN

hệ phản ứng trong suốt thời gian xử lý. So sánh với thí nghiệm 4 để thấy ảnh hưởng  Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng Fe đến quá trình xử lý:

D

IỄ N

Đ

của việc khuấy trộn Thí nghiệm 6: Tiến hành tương tự như như thí nghiệm 4, giữ nguyên khối lượng muối amoni pesunfat và thay đổi khối lượng sắt lần lượt là 0,15 gam và 0,2 gam.

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 28 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

 Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng muối amoni pesufat

N

Thí nghiệm 7: Tiến hành tương tự như như thí nghiệm 4, giữ nguyên khối

Ơ

lượng sắt và thay đổi khối lượng muối amoni pesunfat bằng 0,2 gam

N

H

 So sánh ảnh hưởng cách xử lý TNT khi cho (NH4)2S2O8tại thời gian khác

U Y

nhau

TP

.Q

Thí nghiệm 8: Chuẩn bị các dung dịch đo như thí nghiệm 4, tiến hành nghiên cứu sự thay đổi nồng độ TNT trong 5phút đầu khi có mặt của sắt, rồi cho vào hệ

Đ

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

phản ứng 0,112gam (NH4)2S2O8, xác định lại nồng độ TNT tại từng thời điểm 10-

G

15-20-25-30 phút.

TR ẦN

(NH4)2S2O8 sau 10phút xử lý TNT bằng Fe.

H Ư

N

Thí nghiệm 9: Tương tự thí nghiệm 8, nhưng thay đổi thời gian cho

2.7. XÁC ĐỊNH ĐỊNH TÍNH VÀ ĐỊNH LƢỢNG TNT BẰNG THIẾT BỊ 2.7.1. Xác định định tính.

Ó

A

Cách tiến hành:

10 00

B

CỰC PHỔ.

H

- Khi đo phổ của dung dịch TNT chuẩn ở điều kiện tối ưu đã khảo sát trên

-L

Í-

hệ thống cực phổ đa năng 757VA Computrace chúng tôi xác định được thế bán

ÁN

sóng (E1/2) và chiều cao sóng cực phổ của TNT (Ip).

TO

- Với mẫu phân tích, để nhận biết định tính TNT chúng tôi tiến hành đo

ÀN

mẫu và ghi lại giá trị E1/2 và Ip của mẫu. Đối chứng với giá trị E1/2 và Ip của

Đ

mẫu chuẩn sẽ quy kết được pic nào là TNT.

D

IỄ N

2.7.2. Xác định định lƣợng Cách tiến hành: Để xác định hàm lượng TNT trước và sau các khoảng thời gian xử lý khác nhau, chúng tôi sử dụng phương trình đường chuẩn đã xây dựng được (đường mô tả sự phụ thuộc chiều cao píc vào nồng độ TNT). Sau

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 29 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

khi đo mẫu phân tích, lấy giá trị Ip thay vào phương trình đường chuẩn để xác

N

định nồng độ của TNT. Nếu giá trị Ip nằm ngoài khoảng khảo sát, có thể dùng

N

H

Ơ

thêm phương pháp pha loãng hoặc thêm chuẩn.

U Y

2.8. XỬ LÝ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

TP

.Q

Các kết quả đo chiều cao của pic TNT đều được thực hiện trong điều kiện tối ưu đã khảo sát. Việc xây dựng đường chuẩn, đánh giá đường chuẩn, tính hàm

ẠO

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

lượng trong mẫu được tiến hành xử lý thống kê toán học và tính toán trên chương

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

trình phần mềm Microsoft Excel, Origin.

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 30 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

N

CHƢƠNG III : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Ơ

3.1. NGHIÊN CỨU TÌM ĐIỀU KIỆN TỐI ƢU ĐỂ XÁC ĐỊNH TNT TRÊN

N

H

MÁY CỰC PHỔ

U Y

3.1.1.Khảo sát điều kiện tối ƣu để phân tích TNT trên máy cực phổ đa năng

TP

.Q

757 VA Computrace 3.1.1.1. Khảo sát kích thước giọt thủy ngân

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

Trong phương pháp cực phổ xung vi phân trên điện cực giọt treo (HMDE) thì

G

Đ

kích thước giọt thủy ngân ảnh hưởng trực tiếp đến độ lặp của phép đo. Khi tăng

H Ư

N

kích thước giọt thủy ngân làm diện tích bề mặt giọt tăng dẫn tới lượng chất tích tụ lên giọt thủy ngân cũng tăng, vì vậy tăng kích thước giọt cũng làm tăng độ nhạy

TR ẦN

của phép đo. Nhưng khi kích thước giọt quá lớn thì dưới tác dụng của trọng lực giọt dễ bị rơi trong quá trình phân tích dẫn tới kết quả kém chính xác. Do đó cần phải

10 00

B

khảo sát sự phụ thuộc của chiều cao Ip vào kích thước giọt. Ứng với dung dịch chuẩn TNT (C = 80 mg/l), kết quả khảo sát sự phụ thuộc

Ó

A

chiều cao píc vào kích thước giọt Hg được chỉ ra ở bảng 3.1 sau:

H

Bảng 3.1: Sự phụ thuộc chiều cao sóng cực phổ vào kích thước giọt thủy ngân Cỡ giọt

Ip.107 (A)

1,20

6

22,1

2

2,70

7

25,2

3

9,60

8

29,3

4

10,0

9

32,7

5

11,8

10

26,3

-L

Í-

Ip.107 (A)

Cỡ giọt

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

1

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 31 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

Ơ

N

Khóa luận tốt nghiệp

U Y

N

H

40.0n

Cỡ giọt = 4

TP

Đ

Cỡ giọt = 3

N

G

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

20.0n

ẠO

I (A)

Cỡ giọt = 5

.Q

30.0n

-800m

TR ẦN

H Ư

10.0n

-600m

-400m

-200m

B

U (V)

10 00

Hình 3.1: Sự phụ thuộc Ip vào cỡ giọt thủy ngân Nhận xét: Theo cực phổ đồ cho thấy, khi tăng hay giảm kích thước giọt thủy

Ó

A

ngân khác giá trị 4 thì chiều cao pic tăng nhưng ở đường cong cực phổ cho thấy

Í-

H

rằng: chân pic bị nâng lên, pic không trơn, xuất hiện pic lạ và kích thước giọt quá

-L

lớn thủy ngân dễ bị rơi trong quá trình đo. Do đó, cỡ giọt 4 được lựa chọn cho các

ÁN

phép phân tích sau này.

TO

3.1.1.2. Khảo sát biên độ xung

ÀN

Đối với phương pháp cực phổ xung vi phân trên điện cực giọt treo (HMDE)

D

IỄ N

Đ

thì khi tăng biên độ xung thì giá trị Ip tăng lên, nhưng đồng thời bán chiều rộng pic cũng tăng theo, do đó giảm độ phân giải của phương pháp. Vì vậy để đạt được giá trị dòng lớn đồng thời E1/2 đủ nhỏ, theo các tài liệu đã nghiên cứu biên độ xung

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 32 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

thường đặt trong khoảng từ 10mV đến 100mV. Kết quả khảo sát biên độ xung được

N

chỉ ra trong bảng 3.2 và hình 3.2 sau:

H N

TP

.Q

U Y

-E1/2 (V) 0,575 0,532 0,558 0,558 0,570 0,570 0,576 0,582 0,588 0,591

ẠO Đ G N

TR ẦN

H Ư

Ip.107 (A) 1,04 1,23 1,36 1,52 1,57 1,62 1,82 2,19 2,64 2,76

10 00

B

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Biên độ xung (V) 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10

Ơ

Bảng 3.2: Sự phụ thuộc của chiều cao sóng cực phổ vào biên độ xung

Ó

A

40.0n

Í-

H

0,09V

ÁN

I (A)

-L

30.0n

0,05V

0,02V

10.0n

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

20.0n

-800m

-700m

-600m

-500m

-400m

U (V)

Hình 3.2: Sự phụ thuộc Ip vào biên độ xung Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 33 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

Nhận xét: Sau khi khảo sát, chúng tôi chọn được biên độ xung tối ưu là

N

0,05V, cho chiều cao pic tối đa, ổn định và cân đối.

Ơ

3.1.1.3. Khảo sát thời gian đặt một xung

N

H

Kết quả khảo sát thời gian đặt một xung được chỉ ra ở bảng 3.3 và hình 3.3 sau:

G

Đ

ẠO

TP

.Q

-E1/2 (V) 0,538 0,538 0,514 0,538 0,544 0,544 0,544 0,538 0,544 0,544

TR ẦN

H Ư

N

Ip.107 (A) 4,940 11,70 3,630 2,390 1,660 1,200 0,938 0,729 0,633 0,560

Ó

A

10 00

B

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Thời gian đặt 1xung (s) 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10

U Y

Bảng 3.3: Ảnh hưởng của thời gian một xung tới chiều cao sóng cực phổ

Í-

H

25.0n

t = 0,05s

ÁN

t = 0,06s

15.0n

t = 0,10s

TO

I (A)

-L

20.0n

D

IỄ N

Đ

ÀN

10.0n

5.00n

0 -800m

-700m

-600m

-500m

-400m

-300m

U (V)

Bảng 3.3: Sự phụ thuộc Ip vào thời gian một xung Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 34 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

Nhận xét: Khi tăng thời gian đặt một xung thì Ip của giảm xuống nhưng nếu

N

đặt thời gian quá nhỏ thì pic biến dạng và đường nền nâng lên. Vì vậy, để đảm bảo

Ơ

độ chính xác của phép đo cũng như độ nhạy của phép phân tích chúng tôi lựa chọn

N

H

thời gian đặt một xung cho các phép phân tích sau này là 0,05s.

U Y

3.1.1.4. Khảo sát thời gian đuổi khí

TP

.Q

Ứng với mẫu chuẩn TNT (C = 80 mg/l), tiến hành các thí nghiệm đo trên máy cực phổ với thời gian đuổi khí lần lượt là 30; 60; 90; 120; 180; 270; 300; 350 giây,

Đ

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

mỗi thí nghiệm đo lặp 3 lần và lấy kết quả trung bình. Kết quả được chỉ ra ở bảng

G

3.4 và hình 3.4 Ip.107 (A)

TR ẦN

Thời gian (s) 30

0,588

2,76

0,582 0,577

2,52

0,577

2,49

0,577

2,37

0,577

300

2,26

0,577

350

2,28

0,577

10 00

2,58

Í-

90

-E1/2 (V)

2,94

B

60

120

Ó H

-L

270

A

180

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

H Ư

N

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của thời gian đuổi khí tới chiều cao sóng cực phổ

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 35 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

Ơ

N

35.0n

U Y

N

H

30.0n

.Q ẠO

t = 90s

N

G

15.0n

TP

t = 180s

20.0n

Đ

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

I (A)

25.0n

TR ẦN

H Ư

10.0n

-800m

-600m

-400m

-200m

U (V)

10 00

B

Hình 3.4: Sự phụ thuộc Ip vào thời gian đuổi khí.

Nhận xét: Khi đuổi khí 30s; 60s giá trị Ip cao hơn các khoảng thời gian sau đó

Ó

A

nhưng pic không cân đối, chân pic bị nâng cao do sự ảnh hưởng của sóng khử O 2.

H

Khi thời gian sục khí từ 90s trở lên thì giá trị Ip ổn định, pic cân đối. Do đó, để đảm

-L

Í-

bảo đuổi hết oxi và không mất quá nhiều thời gian đuổi khí thì chúng tôi quyết định

ÁN

chọn thời gian đuổi khí là 90s.

TO

3.1.1.5. Nghiên cứu tìm điều kiện tối ưu đối với dung dịch đo

ÀN

1. Nghiên cứu chọn nền

D

IỄ N

Đ

Chúng tôi chọn nền đệm tối ưu là đệm amoni, tham khảo trong các công trình

nghiên cứu đã tiến hành trước đó, và tiến hành thực nghiệm với một số các nền đệm khác nhau, cho thấy nền đệm amoni là phù hợp.

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 36 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

2. Nghiên cứu tìm pH tối ưu

N

pH của dung dịch nền ảnh hưởng nhiều đến sóng cực phổ của hợp chất hữu

Ơ

cơ. Khi pH thay đổi, vị trí của píc dịch chuyển theo chiều dương hoặc âm tùy theo

N

H

sự có mặt của ion H+ trong phương trình cho nhận e- của hợp chất hữu cơ và tùy

U Y

theo sự phân cực catot hay anot.

TP

.Q

Qua khảo sát ảnh hưởng của pH đối với sóng cực phổ của TNT, chúng tôi thu được kết quả trong bảng 3.5.

2,75

4,00

1,45

5,00

-E1/2(V)

N H Ư

0,619 0,597

2,11

0,607

2,46

0,591

2,14

0,587

4,14

0,543

5,24

0,589

Í-

10 00

B

6,00

ẠO

3,00

Đ

Ip.107 (A)

G

pH

TR ẦN

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bảng 3.5: Kết quả khảo sát pH tối ưu

7,00

9,12

0,592

9,50

9,35

0,527

10,00

11,90

0,570

11,00

8,64

0,602

H

8,50

Ó

A

8,00

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

9,00

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 37 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

U Y

N

H

Ơ

N

40.0n

.Q

30.0n

TP ẠO

20.0n

pH = 10

G

Đ

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

I (A)

pH = 9,5

H Ư

N

pH = 5

TR ẦN

10.0n

-600m

-500m

B

-700m

10 00

-800m

-400m

-300m

-200m

U (V)

A

Hình 3.5: Kết quả khảo sát pH tối ưu

H

Ó

Nhận xét: Từ kết quả khảo sát ta thấy rằng, khi pH tăng từ 3,0 đến 11,0 thì Ip

Í-

biến đổi không đồng đều và tới điểm pH gần 10 thì Ip có bước nhảy đáng kể, đây

-L

chính là điểm cực đại; tiếp tục tăng đến 11,0 thì Ip giảm mạnh, xuất hiện pic lạ. Từ

ÁN

kết quả trên chúng tôi lựa chọn pH = 10,0 làm điều kiện cho các bước phân tích

TO

tiếp theo.

Từ kết quả nghiên cứu, chúng tôi đưa ra các điều kiện tối ưu cho việc xác định

nồng độ TNT bằng phương pháp cực phổ xung vi phân ở bảng 3.6 như sau:

D

IỄ N

Đ

ÀN

Kết luận: Các điều kiện tối ưu để xác định TNT trên máy cực phổ 757VA

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 38 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

Thế hấp phụ

-0,2V

HMDE

Thế đầu

-0,9V

Kích thước giọt Hg

4

Thế cuối

-0,1V

Tốc độ khuấy

2000

Biên độ xung

0,05

Thời gian đuổi khí

90 giây

Thời gian 1 xung

Thời gian làm giàu

30s

Tốc độ quét thế

Thời gian cân bằng

10s

Nền cực phổ

ẠO

TP

.Q

U Y

N

H

Điện cực

0,006s

Đệm amoni (pH = 10,0)

G

Bước nhảy thế

Điện cực phụ trợ

Pt 100nA/10m

TR ẦN

Dòng

0,05

0,015V/s

N

AgCl/Ag

H Ư

Điên cực so sánh

Ơ

Xung vi phân

Đ

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Kĩ thuật đo

N

Bảng 3.6: Điều kiện tối ưu phân tích TNT trên máy cực phổ 757VA

Tất cả các phép đo sau này đều được thực hiện trong điều kiện tối ưu đã khảo

10 00

B

sát ở trên.

3.1.2. Đặc trƣng sóng cực phổ của 2,4,6- trinitro toluoen (TNT)

Ó

A

Tiến hành đo dung dịch chuẩn TNT trong điều kiện tối ưu đã khảo sát, thu

Í-

H

được sóng cực phổ với pic đặc trưng của TNT. Dựa vào vị trí, chiều cao pic của

-L

sóng cực phổ và kết hợp với phương trình đường chuẩn có thể xác định định tính,

ÁN

định lượng được TNT trong mẫu nghiên cứu. Sau đây là phổ đồ của TNT đo bằng

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

phương pháp cực phổ xung vi phân:

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 39 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

N

Khóa luận tốt nghiệp

N

H

Ơ

25.0n

U Y .Q

15.0n

TP

I (A)

20.0n

ẠO Đ

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

10.0n

-800m

-600m

H Ư

N

G

5.00n

-400m

U (V)

-200m

10 00

B

TR ẦN

Hình 3.6: Phổ đồ của nền đệm amoni (pH=10,0)

Ó

A

40.0n

H

30.0n

-L

I (A)

Í-

5,6 mg/l

10.0n

-800m

-700m

-600m

-500m

-400m

U (V)

Hình 3.7: Đặc trưng sóng cực phổ của TNT

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

20.0n

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 40 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

Hình 3.7 cho thấy, với dung dịch TNT chuẩn 5.6 mg/l xuất hiện pic đặc trưng

Ơ

N

của TNT tại giá trị E1/2 = -577mV ứng với chiều cao Ip = 3,06.10-7 (A).

N

H

3.2. XÂY DỰNG ĐƢỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ TNT

U Y

Tiến hành pha 7 mẫu chuẩn từ dung dịch gốc (CTNT = 80 mg/lit), rồi tiến hành

TP

.Q

đo với điều kiện tối ưu đã khảo sát. Kết quả được chỉ ra ở bảng 3.7 và hình 3.9 sau:

CTNT (mg/l)

C1

0,25

0,8

C2

0,50

C3

1,00

C4

1,50

C5 C6

ẠO

VTNT chuẩn (ml)

Ip.107 (A)

G

Đ

STT

0,019

H Ư

N

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bảng 3.7: Kết quả xây dựng phương trình đường chuẩn của TNT

TR ẦN

1,6

0,051 0,120

4,8

0,192

1,75

5,6

0,228

2,00

6,4

0,262

8,0

0,340

A Ó H

2,25

-L

Í-

C7

10 00

B

3,2

ÁN

Tiến hành xử lý thống kê và vẽ trên đồ thị, thu được phương trình đường chuẩn như

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

hình 3.8.

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 41 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

Ơ

Intercept Slope

Value Standard Error -1.98879E-9 2.33413E-10 4.44479E-9 4.69788E-11

H

b a

N

y = a*x + b 0.99933

TP ẠO

2.00E-008

Đ

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

I (A)

.Q

U Y

3.00E-008

Equation Adj. R-Square

N

4.00E-008

H Ư

N

G

1.00E-008

0

TR ẦN

0.00E+000 2

4

6

8

10 00

B

C (mg/lit)

Hình 3.8: Đường chuẩn của TNT Ip=f(CTNT)

A

Theo kết quả xử lý thống kê, thu được phương trình đường chuẩn như sau:

H

Ó

Ip = (4,44479.10-9 ± 4,69788.10-11).CTNT + (-1,98879.10-9 ± 2,33413.10-10) Hệ số tƣơng quan R2 = 0,99933

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

Hay Ip = [(4,445 ± 0,047).CTNT + (-2,000 ± 0,233)] .10-9

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 42 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

H

Ơ

N

50.0n

N

8,0 mg/l

U Y

40.0n

.Q

5,6 mg/l

TP

4,8 mg/l

I (A)

30.0n

ẠO

3,2 mg/l

Đ

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

2,4 mg/l

1,6 mg/l

0,8 mg/l

H Ư

N

G

20.0n

10 00

-700m

B

TR ẦN

10.0n

-600m

-500m

-400m

U (V)

A

Hình 3.9: Phổ đồ đường chuẩn của TNT

H

Ó

Nhận xét:

Í-

Kết quả thống kê đã chỉ ra rằng: nồng độ của TNT trong khoảng từ 0,8 đến 8,0

-L

(mg/l) có sự tương quan tuyến tính với chiều cao dòng khuếch tán xung vi phân

ÁN

giới hạn tương ứng, thể hiện qua đường hồi qui và hệ số tương quan R 2 = 0,9993.

TO

Hệ số tương quan rất gần với giá trị 1, cho thấy hầu hết các giá trị đo được nằm trên

ÀN

đường hồi qui hoặc phân bố đều cả hai phía của đường hồi qui. Do đó, đường nồng độ TNT của các mẫu phân tích.

D

IỄ N

Đ

chuẩn đã xây dựng có độ tin cậy cao, có khả năng ứng dụng tốt cho việc tính toán

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 43 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

3.3. KIỂM TRA ĐƢỜNG CHUẨN VÀ PHƢƠNG PHÁP CỰC PHỔ

N

3.3.1. Kiểm tra độ chính xác của đƣờng chuẩn

Ơ

Để kiểm tra độ chính xác của đường chuẩn, tiến hành đo 3 mẫu chuẩn TNT

N

H

(đã biết trước nồng độ). Thay chiều cao sóng cực phổ thu được vào phương trình

U Y

đường chuẩn, tính nồng độ TNT rồi so sánh với giá trị nồng độ đã biết. Đánh giá giá độ chính xác đường chuẩn được chỉ ra ở bảng 3.8 sau đây:

TP

.Q

thống kê để kết luận về độ chính xác của đường chuẩn đã xây dựng. Kết quả đánh

4,0

7,2

G

1,6

H Ư

N

Nồng độ xác định được

Số lần đo lặp lại (n)

TR ẦN

(mg/l) theo đường chuẩn

1

1,60

3,87

7,16

1,64

3,86

7,10

1,61

3,95

7,21

1,61

3,89

7,10

1,62

3,90

7,15

1,65

3,92

7,18

7

1,59

3,89

7,19

8

1,61

3,88

7,22

Giá trị trung bình

1,61

3,87

7,16

Độ lệch chuẩn S

0,0199

0,0518

0,0457

Độ lệch giá trị trung bình

0,000072

0,0183

0,01614

Sai số tương đối q%

1,468

1,122

0,506

Sai số tương đối giữa lí thuyết và thực nghiệm

0,10787

0,2584

0,5049

4

10 00

3

B

2

Ó

A

5

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

6

IỄ N D

ẠO

Nồng độ thực (mg/l)

Đ

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bảng 3.8. Kết quả đánh giá độ chính xác của đường chuẩn

%

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 44 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

1,0679

1,545

Hằng số Student thực nghiệm

0,174

0,546

2,24

Hằng số Student lí thuyết

2,37

2,37

2,37

Ơ

H

.Q

U Y

Sự khác nhau giữa lí thuyết và thực nghiệm chỉ là ngẫu nhiên

N

S  100 X

N

1,572

Độ lệch chuẩn tương đối RSD (%) 

TP

Nhận xét: Từ kết quả trong bảng 3.8 cho thấy xác định TNT trong mẫu tự tạo

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

với 3 nồng độ cho kết quả chính xác và ổn định. Giới hạn tin cậy của phép đo tại 3

G

Đ

nồng độ 1,6 mg/l; 4,0 mg/l và 7,2 mg/l tương ứng và theo chuẩn thống kê (Student

N

thực nghiệm 0,174; 0,546; 2,24 của 3 nồng độ này đều nhỏ hơn giá trị tra bảng (lý

H Ư

thuyết) 2,37 với độ tin cậy 95%, bậc tự do là 8 chứng tỏ rằng các kết quả xác định

TR ẦN

nồng độ TNT bằng phương pháp cực phổ xung vi phân không mắc sai số hệ thống. Độ chính xác của đường chuẩn được đánh giá qua giá trị độ lệch chuẩn S và

10 00

B

độ lệch chuẩn tương đối (RSD%). Kết quả thu được cho thấy RSD% nhỏ hơn 2,5%, chứng tỏ đường chuẩn có độ chính xác cao giữa các lần phân tích, xác định.

A

Một điều nhận thấy rất đúng quy luật phân tích khi xác định nồng độ thấp (1,6

H

Ó

mg/l) mắc sai số lớn (1,468%) và nồng độ lớn (7,2 mg/l) mắc sai số ít (0,506%) và

Í-

độ lệch chuẩn tương đối, hằng số Student thực nghiệm cũng tuân theo quy luật này.

-L

Như vậy có thể sử dụng đường chuẩn này để xác định hàm lượng TNT khi

TO

ÁN

phân tích trong mẫu nước của các nhà máy quốc phòng.

3.3.2. Kiểm tra độ lặp của kết quả đo trong phƣơng pháp cực phổ

ÀN

Khảo sát độ lặp của hệ thống cực phổ bằng cách sử dụng ba dung dịch chuẩn

D

IỄ N

Đ

(có nồng độ chính xác biết trước), tiến hành đo lặp lại 8 lần ở cùng 1 nồng độ của 1

dung dịch chuẩn. Độ lặp của kết quả đo trong hệ thống cực phổ được biểu thị qua độ phân giải của pic, sai số tương đối của 8 phép thử song song đối với thế bán

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 45 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

sóng (đại lượng có giá trị định tính), chiều cao dòng khuếch tán giới hạn xung vi

N

phân (đại lượng có giá trị định lượng).

Ơ

Kết quả đánh giá độ lặp của phương pháp cực phổ được chỉ ra ở bảng 3.9.

N

H

Bảng 3.9: Kết quả xác định độ lặp của phương pháp pháp cực phổ xung vi

4,0

7,2

TP

1,6

.Q

Nồng độ thực (mg/l)

U Y

phân khi định lượng TNT

Chiều cao dòng khuếch tán xung vi

ẠO

0,05306

3 4

0,05164

0,12239

0,30148

0,05158

0,11945

0,30204

0,05204

0,12004

0,29539

0,05337

0,12083

0,30134

0,05108

0,11937

0,28913

0,05193

0,11929

0,29194

Giá trị trung bình

0,05198

0,119807

0,2969

Độ lệch chuẩn S

0,0008265

0,001285

0,00473

Độ lệch giá trị trung bình

0,000292

0,000454

0,001673

Sai số tương đối q%

1,3322

0,8991

1,3358

Độ lệch chuẩn tương đối:

1,59

1,072

1,6032

H Ư

0,29813

B 10 00

6

Ó

TO

ÁN

-L

H

8

A

7

ÀN

0,29591

0,11843

5

RSD (%) 

S  100 X

D

IỄ N

Đ

G

2

0,11866

N

0,05121

TR ẦN

1

Đ

phân.107 (A)

Í-

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Số lần đo lặp lại (n)

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 46 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

H

Ơ

N

Khóa luận tốt nghiệp

.Q TP

20.0n

G

Đ

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

I (A)

U Y

N

30.0n

-800m

-700m

TR ẦN

H Ư

N

10.0n

-600m

-500m

-400m

U (V)

10 00

B

Hình 3.10: Độ lặp lại của phổ đồ TNT (0,5 ml)

H

Ó

A

30.0n

-L

20.0n

ÁN

I (A)

Í-

25.0n

10.0n

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

15.0n

-800m

-700m

-600m

-500m

-400m

-300m

-200m

U (V)

Hình 3.11: Độ lặp của phổ đồ TNT (1,0 ml)

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 47 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

Nhận xét: Độ lệch chuẩn (S) của chiều cao sóng cực phổ xung vi phân ở các nồng

N

độ 1,6; 4,0; 7,2 lần lượt là 0,0008265; 0,001285; 0,00473 và độ lêch chuẩn tương

Ơ

đối lần lượt là 1,59; 1,072; 1,6032 đều khá nhỏ. Chứng tỏ việc phân tích chất chuẩn

N

H

TNT của hệ thống cực phổ đa năng 757VA Computrace đạt yêu cầu về độ lặp lại,

U Y

có thể ứng dụng tốt cho việc phân tích định tính và định lượng.

TP

.Q

3.3.3. Nghiên cứu tính thích hợp của hệ thống cực phổ

Khảo sát tính thích hợp của hệ thống cực phổ bằng cách sử dụng dung dịch

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

chuẩn (có nồng độ chính xác biết trước), tiến hành đo lặp lại 6 lần ở cùng 1 nồng

G

Đ

độ của 1 dung dịch chuẩn. Tính thích hợp của hệ thống cực phổ được biểu thị qua

H Ư

N

độ phân giải của pic, sai số tương đối của 6 phép thử song song đối với thế bán sóng (đại lượng có giá trị định tính), chiều cao dòng khuếch tán giới hạn xung vi

TR ẦN

phân (đại lượng có giá trị định lượng

Kết quả tính thích hợp được thể hiện ở bảng 3.10

10 00

B

Bảng 3.10: Kết quả kiểm tra tính thích hợp của hệ thống cực phổ đa năng

A

757VA Computrace đối với chuẩn TNT

Ó H

xung vi phân (-Ip.107A) của dung dịch TNT 3,2 mg/l 0,1202

ÁN

-L

0,5732

2

0,5774

0,1198

3

0,5763

0,1200

4

0,5934

0,1189

5

0,5772

0,1224

6

0,5683

0,1211

Giá trị trung bình

0,57763

0,1204

TO

1

ÀN Đ IỄ N D

(-E1/2= -Ep )

Chiều cao dòng khuếch tán giới hạn

Í-

STT

Thế bán sóng

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 48 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

8,45.10-3

1,197.10-3

RSD (%)

1,462

0,994

H

Ơ

N

Độ lệch chuẩn

N

Độ lệch chuẩn tương đối về thế bán sóng (E1/2) của đường cong cực phổ xung

U Y

vi phân cỡ 1,462%, về chiều cao dòng khuếch tán giới hạn xung vi phân (Ip) của

TP

.Q

dung dịch TNT 0,99% đều khá nhỏ. Chứng tỏ việc phân tích chất chuẩn TNT của

G

Đ

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ứng dụng tốt cho việc phân tích định tính và định lượng.

H Ư

N

3.4. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG TỚI QUÁ TRÌNH XỬ LÝ TNT BẰNG SẮT KIM LOẠI

TR ẦN

3.4.1. Ảnh hƣởng của thời gian tới quá trình xử lý TNT bằng sắt Chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của thời gian tới sự giảm nồng độ

10 00

B

TNT, được thể hiện qua bảng 3.11 sau đây:

Bảng 3.11: Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình xử lý TNT TNT

0,226

5,084

0,570

0,138

3,104

10

0,563

0,105

2,362

15

0,556

0,091

2,047

20

0,549

0,075

1,687

25

0,542

0,069

1,552

30

0,528

0,067

1,507

ÁN ÀN Đ IỄ N

-Ip.107 (A)

-E1/2(V) 0,573

-L

0

CTNT (mg/l)

TO

Í-

H

Ó

A

Thời gian (phút)

5

D

ẠO

hệ thống cực phổ đa năng 757VA Computrace đạt yêu cầu về tính thích hợp, có thể

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 49 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

Dựa vào kết quả bảng 3.11 đã chỉ ra ở trên, chúng tôi thiết lập được đồ thị mô

N

tả biến thiên nồng độ TNT theo thời gian trong khoảng 30 phút tiến hành phản ứng

H

Ơ

như sau:

U Y

N

Thời gian đuổi khí

C (mg/l)

.Q

6

TP

5 4

ẠO

thời gian đuổi khí

Đ

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

3

G

2

N

1

H Ư

thời gian

0 5

10

15

20

TR ẦN

0

25

30

B

Hình 3.12: Khảo sát thời gian xử lý TNT

10 00

Nhận xét: Qua kết quả sóng cực phổ xác định được và đồ thị ở hình trên đã chỉ ra ở trên chúng ta thấy sau những khoảng thời gian 5 (phút) hàm lượng của

Ó

A

TNT giảm đáng kể sau khoảng thời gian 30 (phút). Nồng độ của TNT đã giảm trên

Í-

H

70%. Chứng tỏ bột sắt đã khử TNT thành amin. Trong khoảng thời gian 15 phút

-L

đầu nhận thấy hàm lượng của TNT giảm nhanh hơn, chứng tỏ thời gian đầu phản

ÁN

ứng xảy ra quá trình hấp phụ TNT trên bề mặt của sắt và quá trình khử TNT. Mặt

TO

khác, khi quan sát thí nghiệm thấy màu của dung dịch phản ứng chuyển sang xanh

ÀN

tím nhạt sau đó dần sang vàng nâu. Đây là chỉ thị cho sự xuất hiện ion Fe 2+ và Fe3+

khi phân tích TNT

D

IỄ N

Đ

tạo ra huyền phù trong dụng dịch. Huyền phù này phải lọc bỏ khỏi dung dịch trước

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 50 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

3.4.2. Ảnh hƣởng của khối lƣợng sắt tới quá trình xử lý TNT

N

Chúng tôi tiến hành các thí nghiệm với lượng sắt kim loại khác nhau: 0,15

Ơ

gam; 0,1 gam; 0,2 gam. Nhằm xác định sự ảnh hưởng của nồng độ sắt tới quá trình

N

H

chuyển hóa TNT sau những khoảng thời gian khác nhau. Dưới đây là kết quả mà

U Y

chúng tôi đã khảo sát được:

15

25

30

ẠO

10

20

1,550

1,500

1,289

1,100

1,070

1,093

1,068

1,037

5,08

3,100

2,360

2.046

1,680

(mg/l)

0,15gam

05,08 5,08 5,08

2,048

1,747

2,047 1,445

1,847

1,453

1,346

N

H Ư

B

C (mg/l) 6

10 00

5

0,1 gam Fe

A

4

Ó

3

H

0,2 gam Fe 0,3 gam Fe

-L

Í-

2

G

0,1 gam

Đ

5

CTNT

0,2gam

ÀN Đ

thời gian

0

TO

ÁN

1

IỄ N D

0

TR ẦN

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

t (phút)

TP

.Q

Bảng 3.12: Ảnh hưởng của khối lượng sắt tới quá trình xử lý TNT

0

5

10

15

20

25

30

Hình 3.13: Ảnh hưởng của khối lượng sắt tới quá trình xử lý TNT

Nhận xét: Nhận thấy sau khoảng thời gian 30 phút tiến hành phản ứng giữa

Fe kim loại với TNT, hàm lượng của TNT đã giảm dần theo thời gian. Đồng thời tốc độ chuyển hóa tỉ lệ thuận với khối lượng của bột Fe. Khối lượng bột sắt tăng tốc

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 51 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

độ phản ứng tăng, tuy nhiên hàm lượng TNT giảm rất chậm. Chứng tỏ khi lượng Fe

N

phản ứng đã đủ, nếu tăng khối lượng Fe thì chỉ quá trình hấp phụ TNT trên bề mặt

Ơ

Fe tăng, do diện tích bề mặt tăng lên làm tốc độ chuyển hóa TNT tăng.

N

H

Khi tiến hành thí nghiệm, thu được các phổ đồ của TNT cũng nhận thấy, sau

U Y

thời gian phản ứng ở khoảng thế -0,2V đến -0,5V có pic ion Fe2+ và Fe3+ xuất hiện.

TP

.Q

Theo thời gian chiều cao của pic tăng dần do nồng độ ion Fe 2+ và Fe3+ trong dung dịch tăng lên.

ẠO

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Vậy nên khi tiến hành thí nghiệm khảo sát các yếu tố khác chúng tôi chỉ sử

G

Đ

dụng lượng bột Fe là 0,1 gam.

H Ư

N

3.4.3. Ảnh hƣởng của sự khuấy tới quá trình xử lý TNT Ở đây chúng tôi tiến hành 2 thí nghiệm khảo sát tốc độ khuấy tới quá trình

TR ẦN

chuyển hóa TNT. Mục đích tìm được điều kiện tối ưu về nồng độ khi xử lý TNT bằng Fe. Kết quả cụ thể được chỉ ra ở bảng 3.13 dưới đây:

10 00

B

Bảng 3.13: Ảnh hưởng của sự khuấy trộn đến quá trình xử lý TNT

CTNT

5,08

(mg/l)

5,08

5

10

15

20

25

30

3,135

2,362

2,047

1,687

1,382

1,253

4,509

4,381

4,290

4,020

3,928

A

0

4,743

-L

Í-

H

Ó

t (phút)

ÁN

Từ kết quả ở bảng 3.13, chúng tôi xây dựng đồ thị mô tả vai trò của việc khuấy

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

trộn tới sự giảm nồng độ TNT.

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 52 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

Ơ

N

C (mg/l) 6

N

H

5

khuấy

.Q

3

U Y

4

TP

không khuấy

ẠO

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

2

0 5

10

15

20

25

H Ư

0

N

G

Đ

1

thời gian

30

TR ẦN

Hình 3.14: Ảnh hưởng của sự khuấy trộn đến quá trình xử lý TNT Nhận xét: Nhìn vào đồ thì ta thấy khi không khuấy đều thì nồng độ TNT giảm

10 00

B

rất ít không đáng kể. Khi ta khuấy đều giảm mạnh. Vậy tốc độ khuấy ảnh hưởng rất

Ó

A

lớn tới quá trình xử lý TNT bằng Fe

H

3.5. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG TỚI QUÁ TRÌNH XỬ LÝ

-L

Í-

TNT BẰNG SẮT KIM LOAI KẾT HỢP VỚI MUỐI AMONI PESUNFAT

ÁN

3.5.1. Ảnh hƣởng thời gian tới quá trình xử lý TNT

TO

Tiến hành thí nghiệm với 0,1ml TNT (CTNT = 80 mg/l) và 0,1 gam Fe + 0,112

ÀN

gam (NH4)2S2O8 + 15ml dung dịch đệm amoni. Phổ đồ của TNT theo thời gian

D

IỄ N

Đ

được chỉ rõ trong hình 2.5 phần phụ lục.

Từ bảng 3.14 ta thấy được khi cho thêm một lượng muối (NH4)2S2O8 vào hệ

chứa sắt kim loại, sau khoảng 5 phút nồng độ của TNT đã giảm mạnh. Sau các khoảng thời gian 10, 15, 20, 25 phút … nồng độ của TNT cũng giảm dần tuy nhiên tốc độ có chậm lại. Kết quả thống kê nồng độ của TNT được chỉ ra ở bảng 3.14 dưới đây: Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 53 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

0

5

10

15

20

25

30

C (mg/l)

5,08

2,935

1,862

1,047

0,77

0,682

0,653

N

H

Ơ

t (phút)

N

Bảng 3.14: Khảo sát thời gian xử lý TNT

U Y

Nhận xét: Kết quả khảo sát cho thấy khi cho TNT phản ứng với tác nhân Fe

TP

.Q

kết hợp với (NH4)2S2O8 nồng độ của TNT bị giảm đi nhanh chóng. Trong khoảng thời gian thí nghiệm 30 phút TNT bị phân hủy 87%. Từ hình 3.5 cho thấy vị trí các

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

pic sản phẩm đã bị dịch chuyển về phía dương hơn. Điều đó chứng tỏ là khi cho

G

Đ

thêm muối (NH4)2S2O8 đã xảy ra phản ứng giữa Fe2+ với anion pesunfat tạo gốc tự

H Ư

N

do SO4*- , gốc tự do sunfat kết hợp với TNT khoáng hóa TNT tạo những hợp chất mới như CO2, H2O, N2. Sau khoảng thời gian 5p đầu tiên nồng độ của TNT đã

TR ẦN

giảm khoảng hơn 40%, từ t = 5 phút đến t = 30 phút hàm lượng TNT giảm được khoảng hơn 30%. Chứng tỏ, thời gian đầu gốc tự do cao, làm khoáng hóa TNT,

10 00

B

theo thời gian gốc tự do giảm dần, tốc độ khoáng hóa cũng chậm lại.

3.5.2. Ảnh hƣởng của khối lƣợng sắt tới quá trình xử lý TNT

Ó

A

Tiến hành 3 thí nghiệm với khối lượng sắt kim loại khác nhau là: 0,05 gam;

H

0,1 gam; 0,15 gam. Mục đích tìm ra điều kiện tối ưu giữa lượng Fe với (NH 4)2S2O8.

-L

Í-

Sau những khoảng thời gian phản ứng 5 phút tiến hành đo mẫu chúng tôi đã lập

ÁN

được bảng kết quả xác định nồng độ của TNT ở các thời điểm khác nhau như sau:

TO

Bảng 3.15: Ảnh hưởng của khối lượng sắt đến quá trình xử lý TNT

ÀN

t (phút)

5

10

15

20

25

30

0,05g Fe

5,080

3,123

2,52

2,156

1,854

1,420

1,166

0,10g Fe

5,080

2,935

2,362

1,947

1,587

1,282

0,953

0,15g Fe

5,080

2,906

2,284

1,875

1,459

1,256

0,889

D

IỄ N

Đ

CTNT

0

(mg/l)

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 54 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

N

C (mg/l) 6

4

U Y

0,05g Fe

N

H

Ơ

5

3

.Q

0,1g Fe

0,15g Fe

TP

2

ẠO

1

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

thời gian

Đ

0 10

15

20

25

G

5

30

H Ư

N

0

TR ẦN

Hình 3.15: Ảnh hưởng của khối lượng sắt đến quá trình xử lý TNT Nhận xét: Qua hình 3.15 chỉ ra ở trên cho thấy khi tăng khối lượng của Fe thì nồng độ TNT có giảm nhanh hơn nhưng không nhanh hơn nhiều Theo số tài liệu

10 00

B

nước ngoài chúng tôi nghiên cứu phản ứng diễn ra tối ưu nhất là tỉ lệ mol giữa Fe và (NH4)2S2O8 là khoảng 7÷10 lần, khi đó lượng gốc tự do sunfat là lớn nhất. Trong

Ó

A

điều kiện thí nghiệm đã làm cũng chỉ ra rằng không cần phải tăng quá nhiều sắt cho

Í-

H

quá trình xử lý. Qua kết quả đã khảo sát, chúng tôi chọn điều kiện thích hợp là 0,15

-L

gam Fe kết hợp với 0,112 gam (NH4)2S2O8, xử lý với 2,0 ml TNT (C = 80 mg/l), sau

ÁN

30 phút nồng độ TNT giảm xuống còn 0,889.10-3 mg/ml (giảm gần 99%), rất gần với

TO

nồng độ cho phép của TCVN.

ÀN

3.5.3. Khảo sát ảnh hƣởng của sự khuấy tới quá trình chuyển hóa TNT

D

IỄ N

Đ

Tiến hành thí nghiệm với 2 mẫu như nhau về nồng độ TNT, khối lượng sắt và

hàm lượng muối amoni pesunfat cho vào mẫu bình điện phân rồi tiến hành đo 1 mẫu theo khoảng thời gian khuấy đều 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 phút. Còn một mẫu thì không khuấy cũng đo trong khoảng thời gian như vậy.

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 55 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

Kết quả sau khi đo bằng máy cực phổ để xác định nồng độ TNT còn lại, được

N

ghi ở bảng 3.16 sau đây:

C (mg/l)

15

20

25

5,08

2,935

2,362

1,947

1,587

1,282

5,08

4,649

4,492

4,256

4,159

30

0,953

TP

(không

4,034

4,002

H Ư

N

G

Đ

khuấy)

ẠO

C (mg/l)

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

H

10

N

5

.Q

(khuấy)

0

U Y

t (phút)

Ơ

Bảng 3.16: Ảnh hưởng của sự khuấy trộn tới quá trình xử lý TNT

Từ kết quả ở bảng 3.16, xây dựng đồ thị mô tả vai trò của việc khuấy trộn tới

TR ẦN

sự giảm nồng độ TNT

10 00

B

C (mg/l) 6

A

5

H

khuấy

Í-

3

Ó

4

-L

không khuấy

1 thời gian 0 0

5

0

15

20

25

30

Hình 3.16: Ảnh hưởng của sự khuấy trộn đến quá trình xử lý TNT

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

2

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 56 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

Nhận xét: Qua đồ thị hình 3.16 chúng ta thấy trong khoảng 30 phút phản ứng.

N

Cả hai thí nghiệm nồng độ đều giảm dần theo thời gian. Ở thí nghiệm không khuấy

Ơ

nồng độ của TNT giảm rất chậm so với thí nghiệm khuấy đều. Chứng tỏ khi tiến

N

H

hành thí nghiệm, khuấy trộn làm tăng sự tiếp xúc giữa Fe với TNT dẫn tới khả năng

U Y

phản ứng giữa TNT với hỗn hợp Fe và (NH4)2S2O8 tăng.

TP

.Q

3.5.4. Ảnh hƣởng của khối lƣợng muối amoni pesufat

Từ thí nghiệm 4 và thí nghiệm 7, chúng tôi đã ghi lại kết quả khảo sát nồng độ

ẠO

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

TNT theo bảng sau:

(phút)

0,112 gam (NH4)2S2O8)

0,563

10 15

0,221

0,174

0,557

0,124

0,554

0,119

0,563

0,078

0,556

0,066

0,556

0,029

0,554

0,057

0,549

0,015

0,552

0,039

0,542

0,009

0,549

0,021

0,528

0,005

Ó H Í-

-Ip.107 (A)

TO

ÁN

30

-L

25

-E1/2(V) 0,567

B

5

0,2 gam (NH4)2S2O8)

0,221

10 00

0,567

Xử lý TNT khi cho

A

0

TR ẦN

-Ip.107 (A)

-E1/2(V)

20

N

Xử lý TNT khi cho

H Ư

Thời gian

G

Đ

Bảng 3.17: Ảnh hưởng của khối lượng muối amoni pesunfat tới quá trình xử lý TNT

ÀN

Bảng 3.18: Nồng độ của TNT sau các khoảng thời gian xử lý bằng 0,1g Fe và

D

IỄ N

Đ

0,112g muối (NH4)2S2O8 t (phút)

0

5

10

15

20

25

30

Ip.107 (A)

0,221

0,174

0,119

0,066

0,045

0,039

0,021

C (mg/l)

4,972

3,194

2,677

1,484

1,012

0,877

0,472

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 57 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

Bảng 3.19: Nồng độ của TNT sau các khoảng thời gian xử lý bằng 0,1g Fe và

0

5

10

15

20

25

30

Ip.107 (A)

0,221

0,124

0,078

0,029

0,015

0,009

0,005

C (mg/l)

4,972

2,789

1,755

0,652

0,337

0,202

N

H

Ơ

t (phút)

N

0,2g muối (NH4)2S2O8

TP

.Q

U Y

0,112

ẠO Đ

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

C (mg/l) 6

G

5

N

4

H Ư

Xử lý với 0,112g (NH4)2S2O8

Xử lý với 0,2g (NH4)2S2O8

TR ẦN

3 2

thời gian

0 5

10

15

20

25

30

A

0

10 00

B

1

H

Ó

Hình 3.17: Ảnh hưởng của khối lượng muối amoni pesufat tới quá trình xử lý

Í-

Nhận xét: Khi tăng khối lượng của (NH4)2S2O8 tốc độ chuyển hóa TNT tăng

-L

nhưng chậm, gần như không đáng kể. Do khi tăng lượng (NH4)2S2O8 , nguồn cung

ÁN

cấp gốc tự do SO4*- tăng lên, nhưng lượng sắt không thay đổi. Vì vậy, lượng gốc tự

TO

do được sinh ra khi Fe2+ tương tác với anion pesunfat tăng lên không đáng kể.

D

IỄ N

Đ

ÀN

Đồng thời lượng pesunfat tăng lên sẽ xảy ra quá trình hấp phụ không có ích là: Fe2+ + S2O82-

Fe3+ + SO42- + SO4-*

Chính vì thế tốc độ chuyển hóa không thay đổi nhiều khi tăng lượng muối (NH4)2S2O8. Khi tiến hành xử lý TNT bằng hệ Fe0 kết hợp với pesunfat chỉ nên dùng lượng thích hợp muối (NH4)2S2O8.

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 58 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

3.5.5. So sánh ảnh hƣởng cách xử lý TNT khi cho (NH4)2S2O8 tại thời gian

N

khác nhau

Ơ

Từ thí nghiệm 4, thí nghiệm 7 và thí nghiệm 8, kết quả của nồng độ TNT

N

H

được ghi lại ở bảng dưới đây:

U Y

Bảng 3.20: Nồng độ của TNT sau khoảng thời gian xử lý bằng 0,1g Fe và

TP

-Ip.107 (A)

-Ip.107 (A)

G

-E1/2(V)

0,577

0,206

0,577

0,214

5

0,573

0,189

0,573

0,192

10

0,554

0,125

0,566

0,181

15

0,556

0,071

0,556

0,098

20

0,554

0,051

0,549

0,061

25

0,552

0,040

0,542

0,049

30

0,549

0,032

0,528

0,040

H Ư

N

0

TR ẦN

-E1/2(V)

Í-

H

Ó

A

10 00

B

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

(phút)

TNT(2) Cho S2O82- sau 10 phút

ẠO

TNT(1) Cho S2O82- sau 5 phút

Đ

Thời gian

.Q

0,112g muối (NH4)2S2O8

t (phút)

0

5

10

15

20

25

30

Ip.107 (A)

0,231

0,199

0,187

0,122

0,088

0,049

0,039

5,197

4,477

4,207

2,745

1,979

1,102

0,877

ÀN

TO

ÁN

(NH4)2S2O8

-L

Bảng 3.21: Nồng độ của TNT khi cho đồng thời 0,1g Fe kim loại và 0,112g muối

D

IỄ N

Đ

C (mg/l)

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 59 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

0

5

10

15

20

25

30

Ip.107 (A)

0,206

0,179

0,125

0,071

0,046

0,04

0,037

C (mg/l)

4,634

4,252

2,812

1,597

1,134

0,90

0,732

H

N U Y

.Q

TP

0

5

10

15

20

Ip.107 (A)

0,214

0,192

0,181

0,094

0,063

C (mg/l)

4,814

4,319

4,072

2,114

1,417

25

30

0,049

0,041

1,102

0,922

Đ

ẠO

t (phút)

G

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bảng 3.23: Bảng nồng độ TNT khi cho S2O82- tại thời điểm 10 phút

Ơ

t (phút)

N

Bảng 3.22: Bảng nồng độ TNT khi cho S2O82- tại thời điểm 5 phút

H Ư

N

Từ kết quả ở bảng 3.21; 3.22 và bảng 3.23 chúng tôi xây dựng đồ thị mô tả

TR ẦN

ảnh hưởng của việc cho muối amoni pesunfat tại các thời điểm khác nhau, ảnh hưởng đến nồng độ TNT qua hình 3.18

10 00

B

C (mg/l) 6

A

5

H

Đồng thời Cho S2O8 sau 5p

-L

Í-

3

Ó

4

Cho S2O8 sau 10p

1

thời gian

0 0

5

10

15

20

25

30

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

2

Hình 3.18: Khảo sát thời điểm cho S2O82- vào hệ xử lý Nhận xét: Sau khoảng thời gian 5p tiến hành phản ứng, nhận thấy nồng độ TNT đều giảm ở cả 3 thí nghiệm. Ở thí nghiệm mà tác nhân chỉ có Fe kim loại chiều Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 60 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

cao pic giảm xuống, vị trí ít thay đổi so với pic ban đầu của TNT. Ở hai thí nghiệm

N

còn lại chiều cao pic giảm mạnh. Vị trí của pic đã bị dịch chuyển về phía dương hơn

Ơ

của thế.

N

H

Sau thời gian 10p phản ứng trong điều kiện khác nhau về thành phần của muối

U Y

(NH4)2S2O8 ta nhận thấy tốc độ chuyển hóa TNT tăng lên nhanh chóng với sự có

TP

.Q

mặt của muối (NH4)2S2O8. Và vị trí của pic có sự dịch chuyển về phía dương hơn

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

của thế khi cho thêm muối (NH4)2S2O8.

G

Đ

3.6. TỒNG HỢP CÁC ĐIỀU KIỆN THỰC NGHIỆM TỐI ƢU CỦA QUÁ

H Ư

N

TRÌNH XỬ LÝ TNT BẰNG SẮT KẾT HỢP VỚI MUỐI AMONI PESUNFAT Qua kết quả khảo sát ở trên nhận thấy trong thời gian phản ứng khoảng 10- 15

TR ẦN

phút. Hàm lượng chất hữu cơ độc hại TNT đã giảm khoảng trên 80%. Do vậy thời gian xử lý tối ưu bằng hệ Fe kết hợp với pesunfat là khoảng 20 phút.

10 00

B

Khảo sát về lượng Fe với pesunfat nhận thấy nên sử dụng Fe ở dạng bột sẽ tăng khả năng phản ứng và khả năng hấp phụ. Muối (NH 4)2S2O8 phải ở dạng tinh

Ó

A

thể, vì pesunfat dễ phân hủy trong không khí ẩm. Nên sử dụng lượng Fe kết hợp

H

với muối (NH4)2S2O8 theo tỉ lệ mol cỡ 5-10 lần. Khi đó nồng độ gốc tự do là lớn

-L

Í-

nhất, đồng thời sẽ hạn chế các quá trình phụ không mong muốn.

ÁN

Khi tiến hành xử lý nguồn nước chứa TNT hoặc chất hữu cơ độc hại, do phản

TO

ứng dị thể và sự hòa tan các chất hữu cơ trong nước thường kém. Khi sử dụng hệ

ÀN

Fe + S2O82- để xử lý chất hữu cơ, cần phải thiết kế bộ phận khuấy trộn nhằm mục

Đ

đích tăng hòa tan oxi không khí vào hệ phản ứng. Sẽ làm tăng tốc độ phản ứng, thời

D

IỄ N

gian phản ứng sẽ giảm xuống.

Nên tạo môi trường xử lý trong điều kiện axit hoặc môi trường bazơ mạnh sẽ tăng khả năng sản sinh gốc tự do có tính oxi hóa mạnh, đồng thời xảy ra quá trình phân hủy TNT bằng con đường hóa học.

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 61 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

KẾT LUẬN

N

Sau một thời gian tiến hành thực nghiệm, tôi đã thu được một số kết quả quan

Ơ

trọng sau:

N

H

1. Đã khảo sát các điều kiện tối ưu xác định nồng độ TNT bằng phương pháp cực

U Y

phổ xung vi phân như sau:

TP

.Q

- Đo sóng cực phổ xung vi phân của TNT trong nền đệm amoni (NH3 + NH4Cl) có pH= 10,00.

ẠO

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

- Sử dụng điện cực giọt treo thủy ngân (HMDE) với kích thước giọt là 4

G H Ư

N

- Thời gian làm giàu là 30s

10 00

- Biên độ xung 0,05V

B

- Quét thế từ -0,9V đến -0,1V

TR ẦN

- Bước nhảy thế là 0,006s - Tốc độ quét thế 0,015V/s

Đ

- Loại ảnh hưởng của oxi hòa tan chỉ sau 90s

- Píc của TNT xuất hiện ở khoảng -570mV đến -530mV

Ó

A

Đo trên máy phân tích điện hóa đa năng VA757 Computrace của Metrohm

H

điện cực giọt treo, điện cực so sánh Ag/AgCl. Chất lượng sóng cực phổ tốt và ổn

-L

Í-

định.

Ip = [(4,445 ± 0,047).CTNT + (-2,000 ± 0,233)] .10-9 Với hệ số tương quan R2 = 0,9994

ÀN

TO

ÁN

2. Xây dựng đường chuẩn phụ thuộc chiều cao píc vào nồng độ TNT

Đ

3. Đã tiến hành kiểm tra độ chính xác của đường chuẩn, độ lặp, tính thích hợp của

D

IỄ N

phương pháp cực phổ và tính giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của TNT. Kết quả cho thấy đường chuẩn xây dựng được có độ tin cậy cao, có thể ứng dụng tốt cho việc tính toán nồng độ TNT của các mẫu phân tích, phương pháp cực phổ có sự

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 62 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khóa luận tốt nghiệp

Chuyên ngành: Hóa học Phân tích

tương thích tốt cho quá trình phân tích định tính và định lượng TNT và có độ lặp

N

tốt cho các phép đo.

Ơ

4. Đã tiến hành xử lý TNT bằng kim loại sắt kết hợp với muối (NH 4)2S2O8, đã so

N

H

sánh với cách xử lý TNT chỉ dùng sắt. Kết quả thu được là rất khả quan, mở ra

U Y

hướng nghiên cứu, ứng dụng mới trong việc xử lý các chất hữu cơ độc hại. Sau

TP

.Q

khoảng thời gian xử lý là 20 phút, với hàm lượng Fe và (NH4)2S2O8 từ 7:10 lần thì hàm lượng chất hữu cơ độc hại TNT đã giảm được trên 80%, từ đó có thể định

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

www.daykemquynhon.ucoz.com Produced by Nguyen Thanh Tu MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

hướng ra quy mô xử lý TNT với hàm lượng lớn ngoài phòng thí nghiệm.

Hoàng Thị Thu Hường

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Trang 63 www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial