nghiên cứu ứng dụng khoáng sét hấp phụ ion florua và áp dụng thực tiễn xử lý...

8/9/2019 Nghiên cứu ứng dụng khoáng sét hấp phụ ion florua và áp dụng thực tiễn xử lý tách florua khỏi nguồn nước tại yê…

1/79

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN--------------------------o0o--------------------------

ĐỖ THỊ MAI

NGHIÊN CỨ U ỨNG DỤNG KHOÁNG SÉT HẤP PHỤ

ION FLORUA VÀ ÁP DỤNG THỰC TIẾN XỬ LÝ

TÁCH FLORUA KHỎI NGUỒN NƢỚ C TẠI YÊN BÁI

Chuyên ngành: Hoá Môi Tr ườngMã số: 62 30 30

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Cán bộ hướ ng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Xuân Quỳnh

HÀ NỘI – 2015

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM


2/79

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU ………………………………………………………………………..1

CHƢƠNG1 : TỔNG QUAN………………………………………………… 21.1. Giớ i thiệu chung về flo………………...……………………………… 2 1.1.1.

Tr ạng thái t ự nhiên …………………………..............................................2

1.1.2. Ứ ng d ụng của flo………………………………………………………. 3

1.2 Tính chất độc hại của florua……………………………………………… 4

1.3 Các phƣơng pháp loại bỏ Florua khỏi nguồn nƣớ c………………………5

1.3.1. K ế t t ủa vớ i tricanxi photphat …………………………………………… 5

1.3.2 H ấ p phụ flo lên Mg(OH)2…………………………………………………5 1.3.3 H ấ p phụ flo lên oxit nhôm…………………………………………………6

1.4 Các phƣơng pháp xác định florua……………………………………… 8

1.4.1. Phương pháp phân tích khối lượ ng ………………………………………8

1.4.2. Phương pháp phân tích điện hoá……………………………………… 8

1.4.2.1. Phương pháp chuẩn độ điện hoá……………………………………… 8

1.4.2.2. phương pháp điện thế dùng cự c chọn l ọc vớ i ion Florua.......................8

1.4.3 . Các phương pháp quang phổ ………………………………………… 10 1.4.3.1. P hương pháp Alizarin xanh………………………………………… 10

1.4.3.2. Phương pháp Zirconium- Eriochrom zanine R……………………… 11

1.4.4. Phương pháp phổ hấ p thụ nguyên t ử (AAS)………………..................... 11

1.4.5 Phương pháp phân tích sắ c ký………………………………………… 12

1.5 Giớ i thệu về thuốc thử xylenol da cam(XO)…………………………… 13

1.6 Giớ i thiệu về bentonit…………………………………………………… 14

CHƢƠNG 2: THỰ C NGHIỆM………………………………………………17 2.1. Nội dung nghiên cứ u ................................................................................17

2.2. Dụng cụ và máy móc………………………………………….................17

2.3. Hoá chất sử dụng……………………………………………………… 18

2.4. Tổng hợ p vật liệu hấp phụ Flo………………………………………….18

2.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng hấp phụ florua

của vật liệu..........................................................................................................19

2.5.1. Khảo sát ảnh hưở ng của pH đế n khả năng hấ p phụ.................................19

ằ ấ



3/79

2.5.3. Xác định dung lượ ng hấ p phụ theo phương trình Langmuir .....................20

2.5.4. Khảo sát ảnh hưởng của các ion lạ và các ion.........................................21

2.6. Nghiên cứ u khả năng hấp phụ theo phƣơng pháp động……………… 22

2.6.1. Cách tiế n hành………………………………………………………… 22

2.6.2. Tính toán…………………………………………………………………22

2.6.3. Khảo sát ảnh hưở ng của pH ……………………………………………23

2.7. Phƣơng pháp xác định Florua………………………………………… 23

CHƢƠNG 3: K ẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……………………………… 25

3.1. Tối ƣu hoá điều kiện xác định Florua bằng phƣơng pháp đo quang…25

3.1.1. T ối ưu hoá điề u kiện hình thành phứ c Al 3+ vớ i xylenol da cam……… 25

3.1.1.1. Khảo sát phổ hấ p thụ quang phứ c mầu Al 3+ vớ i xylenol da cam…… 25

3.1.1.2. Khảo sát ảnh hưở ng của pH t ớ i sự hình thành phứ c màu của Al 3+

vớ i xylenol da cam.……………………………………………………….........26

3.1.1.3. Ảnh hưở ng của thờ i gian t ới độ bề n của phứ c màu. ………………… 27

3.1.1.4. Ảnh hưở ng của nồng độ thuố c thử . ………………………………… 29

3.1.2. Ứ ng d ụng xác định florua……………………………………………… 31

3.1.2.1. Khoảng tuyế n tính của phép đo……………………………………… 31 3.1.2.2 . Lập phương trình đườ ng chuẩ n của florua………………………… 33

3.1.2.3. Giớ i hạn phát hiện, giớ i hạn định lượ ng cuả phương pháp………… 34

3.1.2.4. Sai số và độ l ặ p l ại của phép đo quang ……………………………… 36

3.2. Nghiên cứ u khả năng hấp phụ florua………………………………… 38

3.2.1. Xác định một số tính chấ t vật lý của vật liệu hấ p phụ florua ………… .38

3.2.1.1. Xác định phổ nhiễ u xạ tia X của vật liệu…………………………… 38

3.2.1.2. Xác định hình d ạng vật liệu ………………………………………… 43

3.2.1.3. Xác định diện tích bề mặt riêng và đườ ng kính l ỗ xố p……………… 45

3.2.2. Nghiên cứ u khả năng hấ p phụ florua của vật liệu theo phương

pháp tĩnh……………………………………………………………………… 45

3.2.2.1. Ảnh hưở ng của pH đế n khả năng hấ p phụ của vật liệu………………45

3.2.2.2. Ảnh hưở ng của thời gian đạt cân bằ ng ……………………………… 47

3.2.2.3. Khảo sát nồng độ ban đầu f lorua đế n khả năng hấ p phụ..………….. 49

3.2.2.4. Khảo sát ảnh hưở ng cạnh tranh của các ion………………………… 51

3 2 3 Khả á khả ă hấ h ủ ậ liệ ở điề kiệ độ 55



4/79

3.2.3.1. Khảo sát dung lượ ng hấ p phụ cực đại của vật liệu………………… 55

3.2.3.2. Khảo sát ảnh hưở ng của bản chấ t, nồng độ dung d ịch r ử a giải………55

3.2.3.3. Khảo sát ảnh hưở ng của t ốc độ nạ p mẫu đế n khả năn g hấ p thu của florua lên VL2………………………………………………………………… 56

3.2.3.4. Khảo sát ảnh hưở ng của thể tích r ử a giải. ……………………………57 3.2.3.5. Khảo sát ảnh hưở ng của t ốc độ r ử a giải đế n hiệu suấ t r ử a giải …….. 58

3.2.3.6. Khảo sát ảnh hưở ng của một số ion cản tr ở đế n khả năng hấ p thu floruatrên VL2……………………………………………………………………….. 60

3.3. Thử nghiệm xử lý mẫu giả và khảo sát khả năng tái sử dụng vật liệu 62

3.4. Thử nghiệm xử lý mẫu nƣớ c chứa florua……………………………… 64

K ẾT LUẬN……………………………………………………………………66

Tài liệu tham khảo………………………………………………………… . . 68

CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT

LOD(Limit of detection): Giớ i hạn phát hiện

LOQ(Limit of quantity): Giớ i hạn định lượ ng

VL1: Khoáng sét Bentonit

VL2: Bentonit biến tính

MMT: Montmorillonit

XO: Xylenol da cam

TISAB: Total Ionic Strength Adjustment Buffer

CDTA: 1,2 cyclohexylen dinitrinotetraaxetic axit



5/79

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 1.1: Một số đặc điểm của nguyên tử f lo………………………………… 2

Bảng 1.2: Thành phần cấu tạo bentonit……………………………………… 14

Bảng 3.1 : Khảo sát phổ hấ p thụ quang phức mầu Al3+ vớ i xylenol da cam… 25

Bảng 3.2: Ảnh hưở ng cuả pH đến độ hấ p thụ quang A……………………… 27

Bảng 3.3 : Ảnh hưở ng của thờ i gian tới độ bền của phức màu……………… 28

Bảng 3.4: Sự phụ thuộc độ hấ p thụ quang vào nồng độ thuốc thử…………… 30

Bảng 3.5: Khoảng tuyến tính của f lorua ……………………………………… 32

Bảng 3.6: Số liệu thống kê lập đườ ng chuẩn của nguyên tố khảo sát………… 33

Bảng 3.7: Phân tích mẫu tr ắng…………………………………………………35

Bảng 3.8: Một số giá tr ị liên quan…………………………………………… 36

Bảng 3.9: Sai số cuả phép đo quang xác định f lorua………………………… 37

Bảng 3.10: Độ lặ p lại của phép đo quang………………………………………38

Bảng 3.11: Dung lượ ng hấ p phụ của vật liệu phụ thuộc vào pH của dung dịchf lorua………………………………………………………………………… 46

Bảng 3.12: Khảo sát ảnh hưở ng của thờ i gian tớ i quá trình hấ p phụ của vật liệu

………………………………………………………………………………… 48

Bảng 3.13:Sự phụ thuộc dung lượ ng hấ p phụ vào nồng độ f lorua ban đầu……49

Bảng 3.14 : K ết quả khảo sát ảnh hưở ng của ion SiO32- đến dung lượ ng hấ p

phụ.......................................................................................................................52

Bảng 3.15: K ết quả khảo sát ảnh hưở ng của ion PO43- đến dung lượ ng hấ p

phụ.......................................................................................................................52

Bảng 3.16: K ết quả khảo sát ảnh hưở ng của ion Fe3+ đến dung lượ ng hấ p phụ…………………………………………………………………………… 53

Bảng 3.17: K ết quả khảo sát ảnh hưở ng của ion AsO42- đến dung lượ ng hấ p

h 53



6/79

Bảng 3.18: K ết quả khảo sát ảnh hưở ng ion AsO42-

, SiO32-

, PO43-

,Fe3+ đến dung

lượ ng hấ p phụ của VL2……………………………………………………… 54

Bảng 3.19: K ết quả khảo sát ảnh hưở ng nồng độ r ửa giải NaOH đến khả năng

r ửa giải…………………………………………………………………………55

Bảng 3.20 : K ết quả khảo sát ảnh hưở ng tốc độ nạ p mẫu đến khả năng hấ p

thu………………………………………………………………………………57

Bảng 3.21: K ết quả khảo sát thể tích r ửa giải………………………………… 58

Bảng 3.22 : K ết quả khảo sát tốc độ r ửa giải………………………………… 59

Bảng 3.23: Ảnh hưở ng của các ion kim loại nặng đến hiệu suất thu hồi …… 60

Bảng 3.24: Ảnh hưở ng của các anion đến hiệu suất thu hồi………………… 61

Bảng 3.25: Thành phần mẫu giả……………………………………………… 62

Bảng 3.26: K ết quả hấ p phụ tách loại florua của dung dịch mẫu giả…………..63

Bảng 3.27: K ết quả nghiên cứu khả năng tái sử dụng của vật liệu………… 63

Bảng 3.28: K ết quả phân tích mẫu thật……………………………………… 64



7/79

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 1.1: Các mẫu khoáng vật f lorit…………………………………………… 3

Hình 1.2: Cấu trúc của xylenol da cam……………………………………… 13Hình1.3: Cấu trúc của Montmorilonit…………………………………………15

Hình 2.1: Đường đẳng nhiệt hấ p phụ Langmuir……………………………… 21

Hình 3.1: Phổ hấ p thụ quang của phức Al3+ với xylenol da cam………………26

Hình 3.2 : Ảnh hưở ng cuả pH đến độ hấ p thụ quang A………………………27

Hình 3.3 : Ảnh hưở ng của thờ i gian tới độ bền của phức màu…………………29Hình 3.4: Sự phụ thuộc độ hấ p thụ quang vào nồng độ thuốc thử…………… 30

Hình 3.5: Khoảng tuyến tính của f lorua……………………………………… 32

Hình 3.6: Đồ thị sự phụ thuộc nồng độ Florua vào độ hấ p thụ quang phức mầu

Al3+

với xylenol da cam……………………………………………………… 34

Hình 3.7a: Phổ nhiễu xạ tia X của VL1trướ c khi hấ p phụ f lorua…………… 39

Hình 3.7b: Phổ nhiễu xạ tia X của VL1 sau khi hấ p phụ f lorua………………. 40

Hình 3.7c: Phổ nhiễu xạ tia X của VL2 trướ c khi hấ p phụ f lorua…………… 41

Hình 3.7d: Phổ nhiễu xạ tia X của VL2 sau khi hấ p phụ f lorua……………… 42

Hình 3.8a : Bề mặt của VL1……………………………………………………43

Hình 3.8b: Bề mặt của VL2 trướ c khi hấ p phụ f lorua ……………………… 44

Hình 3.8c: Bề mặt của VL2 sau khi hấ p phụ f lorua ………………………… 44

Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc dung lượ ng hấ p phụ của vật liệu vào pH

dung dịch……………………………………………………………………… 47

Hình 3.10 : Ảnh hưở ng của thờ i gian tớ i quá trình hấ p phụ của vật liệu…… 48

Hình 3.11: Sự phụ thuộc khả năng hấ p phụ của mẫu vào nồng độ florua.......... 50

Hình 3.12: Đồ thị phụ thuộc CE/Q vào CE...........................................................51



8/79

Hình 3.13: Dung lượ ng hấ p phụ của florua khi có mặt của SiO32-…………… 52

Hình 3.14: Dung lượ ng hấ p phụ của florua khi có mặt của PO43-…………… 52

Hình 3.15: Dung lượ ng hấ p phụ của florua khi có mặt của Fe3+ …………… 53

Hình 3.16: Dung lượ ng hấ p phụ của florua khi có mặt của AsO42- ………… 53

Hình 3.17: Dung lượ ng hấ p phụ florua của VL2 khi có mặt AsO42-

, SiO32-

, PO43-

, Fe3+ ………………………………………………………………………… 54

Hình 3.18: Đồ thị sự phụ thuộc hiệu suất r ửa giải vào nồng độ NaOH……… 56

Hình 3.19: Đồ thị sự phụ thuộc hiệu suất thu hồi vào tốc độ nạ p mẫu……… 57

Hình 3.20: Đồ thị sự phụ thuộc hiệu suất r ửa giải vào thể tích r ửa giải……… 58

Hình 3.21: thị sự phụ thuộc hiệu suất r ửa giải vào tốc độ r ửa giải…………… 59



9/79

1

Mở đầu

Môi trườ ng là một trong những vấn đề mà hiện nay hầu hết ai cũng quan

tâm, vấn đề không những tự nó phát sinh mà nguyên nhân chính là do nhu cầu

cuộc sống của con ngườ i.

Trong nhiều thập niên qua tình trạng ô nhiễm môi trườ ng ngày càng trở nên

nghiêm trọng đó là sự phát thải bừa bãi các chất ô nhiễm vào môi trườ ng mà

không đượ c xử lý, gây nên hậu quả nghiêm trọng tác hại đến đờ i sống cộng

đồng.

Việt Nam chúng ta đã và đang coi trọng đến vấn đề xử lý môi trường, ngăn

chặn tình trạng ô nhiễm. Khu vực Lâm Thao – Phú Thọ thuộc vùng trung du có

địa hình đồi núi xen kẽ đồng bằng tương đối bằng phẳng, có cao độ khác nhau từ

5 đến 10m, và có độ dốc khác nhau. Đây là khu vực tập chung nhiều nhà máy xí

nghiệp hoá chất, giấy, ắc qui, phân bón trên địa bàn tỉnh Phú Thọ. Môi trườ ng

nướ c ở đây dễ bị ảnh hưở ng bở i nền sản xuất công nghiệp. Flo trong nướ c thải

ra môi trườ ng là chất độc gây hại trực tiếp đến các các loài thủy sinh và gây ô

nhiễm nguồn nướ c. Đối với cơ thể con ngườ i flo cần thiết cho chống loãng

xương và sâu răng. Theo tiêu chuẩn Việt Nam hàm lượ ng cho phép của flo trong

nướ c uống là 0,5-1,5 mg/l. Nhưng nếu thườ ng xuyên phải nhận lượ ng flo trên 6

mg/ ngày qua thức ăn và nướ c uống có thể gây nên nhiễm độc flo vớ i các biểu

hiện cứng khớ p, giảm cân, giòn xương, thiếu máu và suy nhượ c...

Việc xử lý các nguồn nướ c thải chứa flo đã được đặt ra và thực hiện từ lâu

nhưng trên thực tế chưa đượ c thực hiện triệt để đối vớ i một số cơ sở sản xuất có

nguồn thải flo cao. Mặt khác việc phân tích xác định hàm lượng flo trong nướ c

thải là một vấn đề không dễ thực hiện đối với các cơ sở sản xuất. Vì vậy rất khóđể theo dõi đánh giá hiệu quả xử lý cũng như kiểm soát đượ c chất lượng nướ c

thải trướ c khi thải ra môi trườ ng. Xuất phát từ thực tế đó, chúng tôi tiến hành

nghiên cứu khả năng hấp phụ ion Florua của khoáng sét và ứng dụng tách loại

Florua khỏi nguồn nướ c thải.


WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON


10/79

2

CHƯƠNG1: TỔNG QUAN

1.1. Giớ i thiệu chung về flo[5]

Flo ở trạng thái tự do đượ c nhà bác học Pháp A.Muaxan tìm thấy lần đầu

tiên năm 1886

Trong bảng tuần hoàn nguyên tố hoá học flo có ký hiệu là F và số nguyên

tử là 9. Flo là halogen hoá trị -1 ở dạng khí có mầu vàng lục và là chất độc cực

mạnh. Nó là chất oxi hoá và hoạt động hoá học mạnh nhất trong tất cả các

nguyên tố. Ở dạng nguyên chất flo cực kỳ nguy hiểm gây ra các vết bỏng hoá

học trên da.

Bảng 1.1: M ột số đặc điể m của nguyên t ử flo

Năng lượ ng ion hoáCấu hìnhelectron Thứ 1 Thứ 2 Thứ 3 Thứ 4

Ái lựcelectronkcal/ntg

Độâmđiện

Bánkính

nguyêntử (Ao)

[He]2s22p5 401,8 806,7 1445 2012 79,5 4 0,64

1.1.1. Tr ạng thái t ự nhiên [2] Ngườ i ta cũng t ìm thấy flo trong quặng , quặng apatit, đá alkali, granit, nướ c

tự nhiên, nướ c thải, trong vật liệu hữu cơ, trong thực phẩm, trong cơ thể con

người … Nhưng nồng độ flo tìm thấy không lớn thườ ng có nồng độ khoảng

1ppm. Nếu nồng độ cao hơn hoặc thấp hơn đều gây ảnh hưở ng nghiêm trọng

đến sức khoẻ con người và động vật…



http://victonh.files.wordpress.com/2008/01/flo.jpghttp://victonh.files.wordpress.com/2008/01/flo.jpghttp://victonh.files.wordpress.com/2008/01/flo.jpghttp://victonh.files.wordpress.com/2008/01/flo.jpghttp://victonh.files.wordpress.com/2008/01/flo.jpg


11/79

3

Hình 1.1: Các mẫ u khoáng vật florit

Flo có một vài ứng dụng thực dụng, thực tế như flo được dùng để điều chế

khí freon dùng trong các máy lạnh, điều chế các polymer chứa flo rất bền đối

vớ i hoá chất; trong kem đánh răng flo là một chất không thể thiếu, nó có vai trò

bảo vệ răng; flo lỏng và một số hợ p chất của flo dùng làm chất oxi hoá nhiênliệu tên lửa.

1.1.2. Ứ ng d ụng của flo [5]

Flo đượ c sử dụng trong sản xuất các chất dẻo ma sát thấp như: teflon,

freon.

Flo đơn nguyên tử đượ c sử dụng để khử tro thạch anh trong sản xuất các

chất bán dẫn.Axit flohidric đượ c sử dụng để khắc kính.

Cùng vớ i các hợ p chất của nó flo đượ c sử dụng trong uran và trong hơn

100 các hoá chất flo thương mại khác bao gồm các chất dẻo chịu nhiệt cao.



http://victonh.files.wordpress.com/2008/01/fluorite.jpghttp://victonh.files.wordpress.com/2008/01/fluo3.gifhttp://victonh.files.wordpress.com/2008/01/fluo14.gifhttp://victonh.files.wordpress.com/2008/01/caf2.gifhttp://victonh.files.wordpress.com/2008/01/fluorite.jpg


12/79

Các floroclorocacbon đượ c sử dụng trong các máy điều hoà không khí và

các thiết bị đông lạnh, nhưng hiện giờ đẵ đượ c loại bỏ vì chúng tạo ra các lỗ

thủng ozon.

Hexafloroaluminat kali còn gọi là cryolit đượ c sử dụng trong điện phân

nhôm.

Floro natri đượ c sử dụng như một loại thuốc trừ sâu, đặc biệt để chống

gián.

Một số các florua khác thông thường đượ c thêm vào thuốc đánh răng và

hệ thống cung cấp nướ c sạch để ngăn các bệnh nha khoa.

1.2. Tính chất độc hại của Florua

Mặc dù flo nguyên chất ở dạng khí nhưng trong môi trường flo thườ ng kết

hợ p vớ i các nguyên tố khác tạo thành các hợ p chất muối florua. Flo thườ ng bị

mủn răng do flo lấy caxi của răng. Flo có thể lấy canxi của xương làm cho

xương bị xốp, làm xương giòn và dễ gãy. Flo lấy canxi trong máu gây hội chứng

co cơ, suy tim mạch[5].

Theo tiêu chuẩn Việt Nam hàm lượ ng cho phép của flo trong nướ c uống là

0,5-1,5 mg/l. Nhưng nếu thườ ng xuyên phải nhận lượ ng flo trên 6 mg/ ngày quathức ăn và nướ c uống có thể gây nên nhiễm độc flo vớ i các biểu hiện cứng khớ p,

giảm cân, giòn xương, thiếu máu và suy nhượ c...

Hợ p chất HF ở dạng khí có thể bị hít vào phổi. Ngườ i bị nhiễm HF có thể

bị đau xương ức, ho ra đờ m và có máu.

Florua có mặt trong các loại quặng photphat ở hàm lượ ng 10 – 14%(tính

theo P2O5). Khi bị axit hoá nó tạo thành axit HF.

Nếu có đủ silic oxit hoạt tính trong quặng HF sẽ phản ứng vớ i nó tạo

thành hợ p chất H2SiF6 là hợ p chất không có tính ăn mòn cao. Ở mức thấp hơn

nhôm cũng có tác dụng vớ i flo vào dạng nhôm silicat.

Nhìn chung tỉ lệ F2 /SiO2 dướ i 1,8 thì tốc độ ăn mòn vẫn nằm trong giớ i

hạn có thể chấp nhận đượ c. Nếu tỉ lệ này cao hơn, trong hỗn hợ p sẽ còn dư HF

4




13/79

5

gây ra ăn mòn mạnh. Sự có mặt của Ca, Mg, Na tuy dẫn đến sự tạo thành cặn

nhưng không góp phần tăng thêm sự ăn mòn. Các ion sắt hỗ trợ cho sự hình

thành màng thụ động ức chế ăn mòn. Tóm lại cả flo và HF cần phải đượ c sử

dụng vớ i một yêu cầu hết sức nghiêm ngặt, phải tránh mọi sự tiếp xúc vớ i da và

mắt.

1.3. Các phương pháp loại bỏ florua khỏi nguồn nướ c

1.3.1. K ế t t ủa vớ i tricanxi photphat [3]

Khả năng kết hợ p giữa nguyên tố flo vớ i tricanxi photphat tạo hợ p chất ít

tan, bền. Trong quặng apatit photphoit trong tự nhiên luôn chứa một lượ ng flo từ

2 – 5%

( ) ( ) ( )3 4 3 9 4 2 32 2 63 aF 2Ca PO N Ca HCO Ca PO Ca F NaHCO + + ⇔ +

Canxi bicabonat là thành phần luôn có trong nướ c, nhất là nướ c ngầm,

trong quá trình loại bỏ f lo, độ cứng (Ca2+) của nướ c có giảm một chút nhưng

không đáng kể. nguyên liệu tricanxi photphat có thể có nguồn gốc tự nhiên:

xương gia xúc, than xương, apatit tổng hợ p hoặc chế tạo từ axit photphoric và

vôi.

1.3.2. H ấ p phụ flo lên Mg(OH)2 [3]

Magie hydroxit có thể hình thành ngay trong nướ c khi pH của môi trườ ng

đủ lớ n (pH > 10,5) trong quá trình khử cứng vớ i vôi – soda. Khả năng hấp phụ

của Mg(OH)2 đối vớ i F- là 50- 60mg/mg Mg hay 100-150mg/mg Mg(OH)2 /mgF

-

. Dựa trên tính chất đó ngườ i ta có thể phối hợp phương pháp khử Mg2+ (cứng)

vớ i khử flo bằng phương pháp vôi – soda. Tại trạm xử lý Algel (USA) trong khi

khử cứng với vôi hàm lượ ng flo giảm từ 1,5 mg/l xuống 0,7 mg/l đồng thờ i hàmlượ ng Mg2+ cũng giảm từ 46 mg/l xuống còn 14 mg/l, hay ở Baltimore nồng độ

F- giảm từ 2,3 mg/l xuống còn 1,6 mg/l và Mg2+ giảm từ 23 mg/l xuống còn 9

mg/l [29]. Mối quan hệ giữa nồng độ flo sau khi xử lý vớ i vôi [F- ] dư với lượ ng

magie đượ c loại bỏ trong quá trình, [Mg] phù hợ p vớ i công thức Scott:

[F]dư = [F] ban đầu – { 0,07. [F] ban đầu.[Mg]0,5}




14/79

6

Khả năng loại bỏ f lo, [F] ban đầu - [F] dư, phụ thuộc cả vào nồng độ flo

ban đầu lẫn lượ ng magie bị loại bỏ. Nếu trong nước không đủ Mg2+ có thể bổ

xung thêm dướ i dạng muối sunfat hay clorua để tăng cườ ng hiệu quả xử lý flo,

nếu Mg2+ dư thừa sẽ tạo ra loại hợ p chất magie oxyflorua khó tan.

Hấp thụ F-

lên Mg(OH)2 mớ i kết tủa xảy ra nhanh, ít phụ thuộc vào nhiệtđộ, quá trình có thể kết thúc trong khoảng 10 phút. Việc thay thế Mg(OH)2 từ

ngoài đưa vào thay thế Mg(OH)2 kết tủa tại chỗ mang lại hiệu quả thấp tuy đôi

khi tỏ ra thuận lợi hơn trong quá tr ình xử lý.

1.3.3. H ấ p phụ flo lên oxit nhôm [3]

Theo tác giả Sehoeman Vi H. Macleod [35] Al2O3 trung tính xử lý vớ i

axit HCl:

2 3 2 3 2. . Al O HOH HCl Al O HCl H O+ → +

Tiếp xúc vớ i 3 2 24 3 4, , ,F PO SiO SO− − − −

2 3 2 3. aF Al O HCl N Al O HF NaCl+ → +

Việc tái sinh do NaOH loãng:

2 3 2 3 2

2 3 2 2 3 2

. 2 . aF+H

. . H

Al O HF NaOH Al O NaOH N O

Al O NaOH H Cl Al O HCl NaCl O

+ → +

+ → + +

Quá trình hấp phụ F- lên oxit nhôm thực chất là quá trình trao đổi ion giữa

nhóm OH trên bề mặt oxit nhôm vớ i ion florua:

Al OH F Al F OH − −= − + ⇔= − +

Oxit nhôm có ba dạng thù hình là , , , quá trình hấp phụ florua thuận

lợ i trên dạng 2 3 Al O − ở điều kiện pH = 5-6, bề mặt 2 3 Al O − khi đó đượ c proton

hoá sẽ hấp phụ F-:

2

2

Al OH H Al OH

Al OH F AlOH F

+ +

+ − + −

− + → −

− + →

Phản ứng xảy ra thuận lợ i ở pH = 5-6, dung lượng trao đổi đạt giá trị cực

đại ở vùng pH < 6, ở vùng pH = 7-8 dung lượng trao đổi có thể giảm 50% .




15/79

7

Điểm đẳng điện của 2 3 Al O − là khoảng 8,2 bề mặt tích điện dương khi pH càng

thấp, và thuận lợ i cho hấp phụ F-, ở vùng pH > 8,2 bề mặt tích điện âm và không

còn khả năng trao đổi ion .

Khác vớ i nhựa anionit mạnh, tính chọn lọc hấp phụ các anion trên

2 3 Al O − theo trật tự :

( ) 2 22 4 3 4 4 33AsOH H O Si OH O F HSeO SO CrO HCO Cl NO Br I − − − − − − − − − − −> > > > > > >> > > > >

lên 2 3 Al O − độ chọn lọc của OH- là lớ n nhất và của I- là nhỏ nhất.

Để tái sinh 2 3 Al O − ngườ i ta sử dụng dung dịch NaOH (0,25 – 0,5N)

− + → − + +2 2 Al OH F OH Al OH H O F + − −

Hấp phụ F- trên 2 3 Al O − có ưu thế hơn rất nhiều bở i tính chọn lọc cao của

hệ nên nó đượ c sử dụng để giảm thiểu flo trong nướ c sinh hoạt từ những năm

của thập kỷ 40 đối với cơ sở cấp nướ c công cộng và gia đ ình.

[3] Quá trình trao đổi F- trên 2 3 Al O − thực hiện trong cột có chiều cao tối

thiểu là 80cm, kích thướ c hạt 0,3 – 0,6 mm, thờ i gian tiếp xúc (theo thể tích

rỗng) khoảng 5 phút. Nước đầu vào đượ c chỉnh pH về 5 – 6. Dung lượ ng trao

đổi từ 3000 – 5000 g/m3 Al2O3. Tốc độ nướ c chảy qua cột là 10 – 20m3.m-

2.h(m.h-1 ). Sau khi rửa ngượ c tầng lọc đượ c tái sinh vớ i NaOH có nồng độ 1%,

thể tích dung dịch NaOH gấp 5 lần thể tích tầng lọc, sau đó rửa với nướ c (hai lần

thể tích tầng lọc). Sau đó axit hoá Al2O3 vớ i dung dịch H2SO4 2% vớ i thể tích

khoảng gấp rưỡ i lần thể tích tầng lọc.

Có nhiều phương pháp đượ c nghiên cứu áp dụng: sử dụng đất sét các loại,

đặc biệt là khoáng vật clipnoptilonit, than hoạt tính xử lý vớ i muối nhôm hoặc

một số loại anionit đặc thù. Về cơ chế tất cả các loại vật liệu đó đều có tính năng

trao đổi nhờ sự có mặt của nhôm hydroxit, F- được trao đổi theo cơ chế trao đổi

phối tử vớ i nhóm OH- hay trao đổi vớ i ion SO42-, quá trình trao đổi thuận lợ i ở

vùng pH thấp.




16/79

8

1.4. Các phương pháp xác định florua

1.4.1. Phương pháp phân tích khối lượ ng [27]

Phương pháp phân tích khối lượ ng có thể áp dụng để xác định flo dùng

muối florua chì. Nguyên tắc của phương pháp đượ c tiến hành kết tủa giữa mẫu

chứa florua và dung dịch florua chì. Kết quả đượ c hình thành trong điều kiện

nóng sau đó đượ c làm khô ở 110 – 150oC trong khoảng 30 phút và làm lạnh.

Các ion bromua , iodua, borat, amoni cản trở quá trình xác định. Các cation tạo

phức mạnh hơn vớ i ion F- và tạo thành các hợ p chất không tan vớ i chì như

photphat, sunfua, sunfat, asenat cũng ảnh hưởng đến quá trình xác định.

1.4.2. Phương pháp phân tích điện hoá

1.4.2.1. Phương pháp chuẩn độ điện hoá [38]

Lingane đã giớ i thiệu một phương pháp chuẩn độ điểm cuối xác định flo

[38] rất phù hợ p vớ i dụng cụ chuẩn độ tự động trong dung dịch chứa các cation

kim loại dùng cực chọn lọc ion F- để nhận ra điểm cuối. Đườ ng chuẩn độ tốt

nhất thu đượ c khi dung dịch chứa 50% - 70% etanon ở pH = 5. Chất chuẩn độ

đượ c dùng là La(NO3)3 vớ i nồng độ trong khoảng 0,005M – 1M. Trong phương

pháp chuẩn độ này các ion Al(III), Fe(III), PO43-

, OH

-

gây ảnh hưở ng lớn đếnquá trình xác định Al(III), Fe(III), PO4

3-, tạo phức vớ i La(III). Các ion:

Halogenua, NO3-, ClO4

-, không gây ảnh hưở ng lớn đến quá trình xác định dù ở

nồng độ cao.

1.4.2.2. phương pháp điện thế dùng cự c chọn lọc vớ i ion florua

[5,18,19,28,32,38]

Frant và Ross là những người đầu tiên đưa ra phương pháp xác định flo

sử dụng điện cực chọn lọc vớ i ion florua và hiện nay phương pháp đã trở thành

một trong những phương pháp xác định flo có nhiều triển vọng nhất. Điện cực

chọn lọc F- trên cơ sở màng đơn tinh thể lantan florua mà Frant và Ross giớ i

thiệu không chỉ áp dụng để đo trực tiếp bằng phương pháp điện thế mà còn đượ c

dùng làm điện cực chỉ thị để nhận ra điểm cuối của quá trình chuẩn độ xác định




17/79

9

F-. Điện cực màng rắn có điện trở lớn, do đó phải nối điện cực vớ i một máy đo

điện thế có trở kháng đầu vào lớn. Điện cực so sánh ngoài có thể sử dụng là cực

calomen bão hoà, hoặc cực bạc clorua. Khi đó trong dung dịch có lực ion lớ n

cần phải chú ý để tránh sự thay đổi thế tiếp xúc trong pha lỏng ở điện cực so

sánh.

Điện cực F- ít bị ảnh hưở ng bở i các anion, trừ ion OH-. Các cation tạo

phức mạnh với flo như Fe3+, Al3+… cản trở mạnh đến quá trình xác định flo. Để

khắc phục nhược điểm trên ta phải sử dụng một dung dich đệm gọi là TISAB

(Total Ionic Strength Adjustment Buffer)[24] để loại bỏ sự tạo phức của các

cation kim loại vớ i flo và giữa pH cũng như lực ion của dung dịch không thay

đổi. Đã có nhiều công trình nghiên cứu về thành phần của dung dịch TISAB.

Một số tác giả đã giớ i thiệu dung dịch TISAB vớ i CDTA (1,2 cyclohexylen

dinitrinotetraaxetic axit ) là một chất tạo phức rất tốt vớ i các ion Fe3+, Al3+, Ca2+,

Mg2+ là những ion gây cản trở trong quá trình xác định flo. Hằng số bền của

CDTA vớ i các ion trên lớn hơn hằng số bền của phức giữa chúng vớ i F- nên khi

có mặt CDTA nó sẽ tạo phức trướ c vớ i các ion gây cản trở .

Tuy nhiên một số tác giả khác đã dùng axit photphoric ở các nồng độ

khác nhau làm tác nhân tạo phức. Khả năng giải phóng F- ra khỏi phức phụthuộc rất nhiều vào thành phần của dung dịch phân tích. Muối citrat ở nồng độ

lý là đối với trườ ng hợ p Al3+ thì thờ i gian cần thiết từ khi thêm dung dịch

TISAB cho đến khi tiến hành đo thế ( thời gian để sự tạo phức có thể xảy ra ) là

một vấn đề quan trọng cần đượ c nghiên cứu. Nichoson và Duff [23] đã nghiên

cứu một cách hoàn thiện 7 nguyên tố khác nhau và cho rằng thờ i gian tối thiểu

cần thiết là 20 phút. Dung dịch đệm cũng đượ c nghiên cứu và sử dụng là dung

dịch đệm tris (Trishydroxylmethyl methyl amin), trion (Pyrocatechol 3,5 dinatri

dis sunfonat), manitol, trietanolamin và salisylat. Tuy nhiên trong các chất trên

thì CDTA vẫn là chất tạo phức tốt nhất và vẫn đượ c sử dụng trong thành phần

dung dịch TISAB II, TISAB III của hãng Orion Research (Mỹ).




18/79

10

Sau khi tìm ra dung dịch TISAB vớ i thành phần thích hợ p rồi thì có thể

xác định flo bằng phương pháp trực tiếp trong các mẫu nướ c uống, nướ c tự

nhiên, nướ c biển vớ i tỉ lệ dung dịch TISAB thích hợ p. Các nhà khoa học thuộc

trường đại học ToKyo (Nhật Bản) [24] đã xác định phương pháp xác định flo

trong không khí. Mẫu không khí đượ c dẫn qua một màng lọc bằng teflon trongdung dịch hấp thụ là đệm citrate/axetat pH = 5,4. Thời gian đáp ứng của điện

cực là khoảng 12 phút. Giớ i hạn phát hiện của HF là 0,1 ppm (0,08 mg/m3).

Theo Mohammed Hashim Matloob [31 ] hàm lượ ng florua trong các mẫu

nước được xác định vớ i sự kết hợ p giữa một điện cực chọn lọc fluoride (WTW,

mô hình F800), cùng vớ i một máy phân tích ion (WTW, mô hình inoLab pH /

ION 735, Công ty GmbH), báo cáo rằng hàm lượng florua nước máy (ban đầu

từ sông Tigris) thu thập đượ c trong suốt 2008-2009 từ nhà máy nướ c công cộng

ở Baghdad là từ 0,160 đến 1,5 mg L-1.

1.4.3. Các phương pháp quang phổ

1.4.3.1. Phương pháp Alizarin xanh[38]

Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tạo phức của ion F- tác

dụng vớ i phức Ce3+ / Alizarin, lanthanum (III) và một vài kim loại đất hiếm khác

tạo phức mầu đỏ, 1,2- ddihidrooxxylanthraquino- 3- ylmethyamin-N,N-

diaxetic. Phức mầu đỏ này khi tác dụng vớ i F- sẽ hình thành nên phức màu xanh

tỉ lệ 1:1:1 tương ứng vớ i công thức: ion kim loại – F- - phối tử. Phản ứng này

định lượng đượ c ion F- . Sự có mặt của các ion ở nồng độ cao như: OH-, PO33-,

Al3+, Fe3+, Cr3+, Co2+, …. Ni2+, Pb2+… gây ảnh hưởng đến phép xác định F-.

Muốn loại bỏ ảnh hưở ng của các ion Co(II), Hg(II),… Có thể dùng ion cyanua

CN

-

để che, còn Ni(II), Pb(II) che bở i 2,3- dimer captorpopanol; Các ion Al(III),Fe(III), Cr(III)… đượ c tách ra khỏi phức vớ i ion F- nhờ 8- hydro quinolin trong

clorofom. Một số ion như: Cl-, Br-, NO3-, muối sunfat, silicat không ảnh hưở ng

đến phép xác định F- cho dù ở nồng độ cao… Phương pháp này cho độ nhạy

tương đối cao. Độ nhạy của phươ ng pháp này có thể nâng cao hơn khi thêm

dung môi hữu cơ như: axeton, axetonitrile, dimethylformamit và




19/79

11

dimethylsunfoxit, trong đó axeton đượ c sử dụng phổ biến… cực đại hấp thụ thu

đượ c từ 615nm – 630nm.

1.4.3.2. Phương pháp Zirconium- Eriochrom zanine R.[38]

Theo phương pháp này, ion F- được định lượng đựa vào sự thay đổi cườ ng

độ màu của ion F- vớ i hệ ericohrom xianine R vớ i Zr.Phương pháp này cho giớ i

hạn phát hiện tương đối lớn nhưng bị cản trở bở i các ion clorua, photphat, nhôm,

sắt. Cực đại hấp thụ thu đượ c ở bướ c sóng 525nm – 530 nm.

Định lượ ng F- trong nướ c biển và trong tự nhiên có thể sử dụng cả hai

phương pháp: Phương pháp Alizarin xanh và Phương pháp Zirconium-

Eriochrom zanine R. Kết quả thực nghiệm cho thấy cả hai phương pháp cho độ

lệch chuẩn tương đối là 2%, sai số khoảng 1%.

1.4.4. Phương pháp phổ hấ p thụ nguyên t ử (AAS)[10]

Phép đo dựa trên sự hấp thụ năng lượ ng của nguyên tử tự do ở trạng thái

hơi khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi của nguyên tố đó trong môi trườ ng

hấp thụ.

Trong phép đo phổ AAS có hai kỹ thuật chính là: Kỹ thuật nguyên tử hoá

bằng ngọn lửa (F-AAS) và kỹ thuật không ngọn lửa (GF-AAS). Kỹ thuật GF-

AAS cho độ nhạy rất cao, đồng thờ i giớ i hạn phát hiện của các nguyên tố khi sử

dụng phương pháp này rất nhỏ. Tuy nhiên để thực hiện thì đòi hỏi trang thiết bị

đắt tiền, giá thành cao.

Phương pháp AAS cho độ nhạy và độ chọn lọc cao (gần 60 nguyên tố hoá

học có thể xác định vớ i tốc độ chạy 10-4 ÷ 10-5%, nếu sử dụng kỹ thuật GF-

AAS thì có thể đạt n.10-7%). Hơn nữa phép đo tốn ít nguyên liệu, ít thờ i gian,không cần sử dụng hoá chất tinh khiết cao, có thể xác định đồng thờ i hay liên

tiếp nhiều nguyên tố trong một mẫu. Kết quả phân tích ổn định, sai số nhỏ nên

đượ c sử dụng phổ biến trong các mẫu quặng, đất, đá, nướ c, mẫu y học, sinh học.




20/79

12

Các tác giả [25] dùng điện cực chọn lọc chì zirconate-titanat xác định

lithium-trắc quang ngọn lửa và AAS gián tiếp xác định muối florua trong nướ c

đượ c xử lý và trong không khí khu vực làm việc để sản xuất monocrystals

lithium florua thu đượ c kết quả từ 0,5 đến 5,0 mg Li / L và từ 2,0 đến 20 mgF/L.

1.4.5. Phương pháp phân tích sắ c ký [38]

Từ năm 1975 vớ i công trình của Small, Steven và Bauman kỹ thuật sắc

ký ion đã phát triển nhanh chóng. Cùng vớ i việc gắn thêm một detector nhằm

xác định độ dẫn điện vào cuối cột sắc ký và tránh sự cản trở của chất điện ly

trong dung dịch rửa ngườ i ta thêm một cột thứ hai thường đượ c gọi là cột ức chế

vào hệ thống. Mục đích của cột ức chế là làm giảm nồng độ chất điện ly của pha

động bằng phản ứng hoá học. Nhựa trao đổi đượ c sử dụng là nhựa trao đổianionit bazo mạnh có các nhóm chức amin bậc 2 để tách các anion, sau đó dung

dịch được đưa đến cột ức chế có chứa các cationit để giữ các cation. Sau khi đi

qua hệ thống dung dịch có tính axit nhẹ, độ dẫn điện nhỏ. Do đó có thể xác định

các cation bằng phương pháp sắc ký đã đượ c sử dụng rất rộng rãi trong những

năm gần đây. Nó đặc biệt thích hợp khi phân tích dượ c vì có thể đồng thờ i xác

định nhiều anion.

Chất rửa giải thường hay đượ c sử dụng rộng rãi là dung dịch đệm

Na2CO3 /NaHCO3 và F- đượ c rửa giải ra trướ c tiên. Tuy nhiên một điều cần lưu ý

là khi ở cột tách mớ i thì sự tách F- ra khỏi các axit hữu cơ (như CH3COOH,

HCOOH ) theo một cách khác mặc dù các chất này có độ dẫn kém hơn F- . Cũng

có thể sử dụng chất rửa giải kèm theo như dinatritetraborat. Phương pháp này

cũng đượ c sử dụng để xác định các anion có chứa florua trong các mẫu địa chất

sau khi nung chảy vớ i Na2CO3 , các hợ p chất hữu cơ sau khi nung chảy vớ i Na.

Nhưng phương pháp này không cho phép xác định trong môi trườ ng florua vì

không áp dụng đượ c các phương pháp tiêu chuẩn. Một trong những nhược điểm

chính của phương pháp sắc ký ion là tốc độ rửa giải các anion rất khác nhau. Để

khắc phục người ta thườ ng kết hợ p với detector đo điện thế hoặc đo độ dẫn vớ i

bộ phận thay đổi chiều dài cột tách.




21/79

Các nhà khoa học Schumuckler và Gjerde, Fritz [33] đã thấy rằng có thể

sử dụng một loại nhựa trao đổi đặc biệt có dung tích nhỏ và sử dụng chất rửa

giải như các dung dịch kali benzonat hoặc kali hydrogen phtalat vớ i tốc độ rửa

giải chậm mà không cần dùng cột ức chế, mặc dù phương pháp này có độ nhạy

không tốt bằng hệ thống cột kép. Có thể tách các anion có chứa florua dùng cácaxit hữu cơ như axit sucxinic và nicotinic, giớ i hạn pháp hiện đối vớ i florua

trong mỗi trườ ng hợp tương ứng là 26 và 5 / g l . Sự giảm độ dẫn của dung dịch

rửa giải là KOH do sự có mặt của các anion bị giải hấp đã cho một phương pháp

có độ nhạy cao hơn khi tăng độ dẫn bằng cách sử dụng kali hydrogen phtalat

làm chất rửa giải.

Theo Valderi L. DresslerI; Dirce PozebonII; Éder L. M. FloresI; José N.

G. PanizI; Érico M. M. FloresI [36] Xác định florua trong than sử dụng

pyrohydrolysis để tách chất phân tích. Nồng độ Florua trong than từ các nguồn

gốc khác nhau khoảng 20- 500µg/g.

1.5 Giớ i thệu về thuốc thử xylenol da cam(XO)[27]

Hình 1.2: C ấ u trúc của xylenol da cam

’ ’Tên hoá học là: 3,3 – Bis [ N,N – di(cacboxymethy)aminomethyl]- o-

cresolsulfonphtalein.

Phức mầu của Al3+ và XO tuỳ vào pH có các dạng tồn tại khác nhau

MLH2, MLH, ML. Ở pH thấp phức có mầu đỏ, pH > 8 phức có mầu tím. Ở pH

thấp khả năng phản ứng giữa H+ và Al3+ tốt hơn XO và cũng có xu hướ ng phản

13



http://en.wikipedia.org/wiki/File:Xylenol_orange.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Xylenol_orange.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Xylenol_orange.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Xylenol_orange.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Xylenol_orange.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Xylenol_orange.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Xylenol_orange.pnghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Xylenol_orange.png


22/79

14

ứng vớ i F-. Ở pH cao ảnh hưở ng của OH- làm giảm tính chính xác của phép đo.

Dù vậy ở giá trị pH từ 4 – 8 phức chiếm phần lớ n trong dung dịch là MLH có độ

hấp thụ cao ở 550 nm, phức HML là phức quan trọng trong dung dịch thích hợ p

phản ứng vớ i florua.

1.6. Giớ i thiệu về bentonit [6,13,14 ]

Bentonit có thành phần chính là montmorillonit (MMT) có công thức

hoá học tổng quát là Al2Si4O10(OH)2 , có diện tích BET là 22,14 m2/g, đườ ng

kính mao quản là 51,16A0. Ngoài ra vì bentonit tồn tại ở trạng thái khoáng sét

tự nhiên nên trong thành phần khoáng sét bentonit chứa nhiều loại khoáng sét

khác nhau như saponit Al2O3[MgO].nH2O, beidellit Al2O3.3SiO2.nH2O, kaolin,

mica, biolit… và các muối, các chất hữu cơ. V ì thành phần chính trong bentonitlà montmorillonit (60 – 70%), nên bentonit đượ c gọi theo tên khoáng vật chính

là Montmorillonite (MMT).

Bảng 1.2: Thành phần cấ u t ạo bentonit

Thành phần Phần trăm khối lượ ng (%)

Al2O3 18,46

SiO2 56,42

Fe2O3 3,16

MgO 1,12

CaO 6,08

Cấu trúc không gian mạng lướ i của montmorilonit đượ c trình bày trên

hình 1.3:




23/79

15

Hình1.3: C ấ u trúc của Montmorilonit

Trong trường hợp lý tưởng, các nguyên tử Si nằm ở tâm của các tứ diện,

còn các nguyên tử Al nằm ở tâm các bát diện của MMT. Do MMT có cấu trúc2:1 dạng diocta nên cấu trúc lớp của MMT đã được h ình thành từ hai lá tứ diện

liên kết với một lá bát diện ở giữa tạo nên một lớp aluminosilicat. Giữa các lớp

aluminosilicat là các cation có khả năng trao đổi bị hydrat hóa. Khoảng cách

giữa các lớp trong cấu trúc cơ bản của MMT là 9,6Å, khoảng cách này bị thay

đổi ít hay nhiều tùy thuộc vào số lượng, bản chất các cation trao đổi và lượng

nước bị hấp phụ, thường có thể đến 15Å.

Sơ đồ cấu trúc không gian mạng lưới của MMT ở h ình 1.2 là cấu trúc trung

hòa điện. Nếu Si4+ ở tâm tứ diện hay Al3+ ở tâm bát diện bị thay thế đồng h ình

bởi các cation dương có điện tích nhỏ hơn th ì các mạng lưới đó tích điện âm.

Điện tích âm của mạng lưới sẽ được bù trừ bằng các cation mang điện tích

dương như Na+, K+, Ca2+, Fe2+, Mg2+... ở khoảng không gian giữa các lớp. Các

cation này có khả năng trao đổi với các cation kim loại hoặc cation hữu cơ khác.

Như vậy dung lượng trao đổi cation của MMT tương đương với điện tích của

các lớp.

Tính chất hấp phụ của bentonit được quyết định bởi đặc tính bề mặt và cấu

trúc lớp của chúng. Với kích thước hạt nhỏ hơn 2µm và có cấu trúc mạng tinh

thể dạng lớp nên bentonit có bề mặt riêng lớn. Diện tích bề mặt của bentonit

gồm diện tích bề mặt ngoài và diện tích bề mặt trong. Diện tích bề mặt trong




24/79

16

được xác định bởi bề mặt của khoảng không gian giữa các lớp trong cấu trúc tinh

thể. Bề mặt ngoài phụ thuộc vào kích thước hạt. Sự hấp phụ bề mặt trong của

bentonit có thể xảy ra với chất bị hấp phụ là các ion vô cơ, các chất hữu cơ ở

dạng ion hoặc chất hữu cơ phân cực. Các chất hữu cơ phân cực có kích thước và

khối lượng nhỏ bị hấp phụ bằng cách tạo liên kết trực tiếp với các cation trao đổinằm giữa các lớp hoặc liên kết với các cation đó qua liên kết với nước hoặc liên

kết với các trung tâm mang điện tích tr ên bề mặt các lớp sét. Nếu các chất hữu

cơ phân cực có kích thước và khối lượng phân tử lớn, chúng có thể kết hợp trực

tiếp vào vị trí oxi đáy của tứ diện trong mạng lưới tinh thể bằng lực Van der

Walls hoặc liên kết hiđro. Sự hấp phụ các chất hữu cơ không phân cực, các

polime và đặc biệt là vi khuẩn chỉ xảy ra tr ên bề mặt ngoài của bentonit [7, 8].

Do bentonit có cấu trúc lớp và độ phân tán cao nên có cấu trúc xốp phức tạp

và bề mặt riêng lớn. Cấu trúc xốp ảnh hưởng rất lớn đến tính chất hấp phụ của

các khoáng sét, đặc trưng của nó là tính chọn lọc đối với chất bị hấp phụ. Chỉ có

phân tử nào có đường kính đủ nhỏ so với lỗ xốp th ì mới chui vào được. Dựa vào

điều này người ta có thể dùng bentonit hoạt hóa làm vật liệu tách chất. Đây cũng

là một điểm khác nhau giữa bentonit và các chất hấp phụ khác.




25/79

17

CHƯƠNG 2: THỰ C NGHIỆM

2.1. Nội dung nghiên cứ u

Trong luận văn này chúng tôi tập trung nghiên cứu sâu các vấn đề sau:

1. Nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện xác định flo bằng phương pháp

đo quang dựa trên phản ứng tạo phức màu giữa Al3+ vớ i thuốc thử Xylenol da

cam.

2. Chế tạo vật liệu hấp phụ Bentonit biến tính.

3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưở ng khả năng hấp phụ của vật liệu.

4. Áp dụng phân tích mẫu giả, xử lý một số mẫu thật.

2.2. Dụng cụ và máy móc

Dụng cụ, máy móc sử dụng bao gồm:

- Máy đo pH (Sphott lab 850)

- Máy quang phổ ( Specord 50 analytikjena – Đức)

- Kính hiển vi điện tử quét đượ c thực hiện trên máy JFM – 5410 LV của

hãng YEOL – Nhật Bản

- Cân phân tích, cân kỹ thuật- Máy cất nướ c hai lần

- Bơm lọc hút chân không, máy khuấy từ

- Tủ sấy, lò nung

- Máy lắc (HY - 4 – TQ)

- Pipet bằng nhựa các loại: 0,1 ml, 1ml, 2ml, 5ml, 10ml.

- Buret

- Bình tam giác nhựa loại 100, 250 ml

- Cốc nhựa loại: 50; 100; 250; 500 và 1000ml.

- Bình định mức bằng nhựa các loại: 10; 25; 50; 100; 500; 1000ml.




26/79

18

2.3. Hoá chất sử dụng

- Al(NO3)3.9H2O rắn.

- Xylenol da cam, rắn.

- HNO3 dung dịch đặc 65%.- NaOH, viên.

- NaF, tinh khiết, rắn.

- KNO3, tinh thể.

- NaCH3COO.3H2O, rắn.

- CH3COOH 99%.

- Dung dịch NaF 1000 mg/l: Cân 0,2210g NaF hoà tan trong 50 ml nướ c cất,

thêm 0,5 ml NaOH 1M sau đó định mức thành 100ml. Sau khi định mức xong

phải chuyển sang chai nhựa.

- Dung dịch đệm pH = 5: Cân 112,5000g NaCH3COO.3H2O + 60 ml CH3COOH

99%, hoà tan định mức 250ml. Sau đó đo lại trên máy đo pH điều chỉnh bằng

HNO3 0,1M và NaOH 0,1M.

- Dung dịch xylenol da cam 5.10-3M: Cân 0,3800g xylenol da cam cho vào bình

định mức 100 ml, hoà tan bằng nướ c cất 2 lần, thêm nướ c cất đến vạch định

mức, lắc đều đượ c 100 ml dung dịch xylenol da cam.

- Dung dịch Al(NO3 )3 5.10-3M: Cân 0,1850g Al(NO3 )3.9H2O cho vào bình định

mức 100 ml, hoà tan bằng nướ c cất 2 lần, thêm nướ c cất đến vạch định mức, lắc

đều đượ c 100ml dung dịch Al(NO3 )3 5.10-3M.

2.4. Tổng hợ p vật liệu hấp phụ flo

Khả năng hấp phụ F bở i bentonit được đánh giá thông qua thông số Q

(mgionF /gvậtliệu):

I EC -CQ= .Vm

(mg/g)




27/79


28/79

20

2.5.3. Xác định d ung lượ ng hấ p phụ theo phương tr ình Langmuir

Cân 0,2g vật liệu vào bình nón, thêm vào đó 100ml dung dịch của F-

100mg/l ở pH = 3-10 vớ i các nồng độ khác nhau và lắc trong 10 - 12 giờ vớ i tốc

độ 150 vòng/phút. Sau đó dung dịch đượ c lấy ra và đem xác định nồng độ F- còn

lại bằng phương pháp đo quang. Dựa vào kết quả thực nghiệm chúng tôi xâydựng đồ thị sự phụ thuộc Ce /qe vào Ce.

Theo phương tr ình đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir:

qqq

Ce

K

Ce

e maxmax.

1+=

Trong đó:

qe: Độ hấp phụ riêng, là số gam chất bị hấp phụ /1g chất hấp phụ (mg/g).

Ce: Nồng độ chất bị hấp phụ còn lại trong dung dịch ở thời điểm cân bằng

(mg/l).

K: Hằng số Langmuir

qmax: Lượ ng chất bị hấp phụ cực đại trên bề mặt chất hấp phụ (mg/g).

Như vậy nếu quá trình hấp phụ tuân theo phương tr ình Langmuir thì đồ

thị phải có dạng đườ ng thẳng y = ax + b.

Trong đó hệ số góc của đườ ng thẳng là: tgα =q

a

max

1= (1)

và

qK

b

. max

1= (2)

Từ (1) và (2) ta tính đượ c hằng số Langmuir (K) và dung lượ ng hấp phụ

cực đại (qmax)




29/79

21

Dựa trên cơ sở đó, các mẫu vật liệu hấp phụ Bentonit đượ c cho hấp phụ

t ĩnh vớ i ion của F- trong dung dịch ở 250C vớ i các nồng độ khác nhau. Xác định

nồng độ F

-

còn lại trong dung dịch bằng phương pháp đo quang. Từ đó, xâydựng đườ ng thẳng y = ax + b và tính được dung lượ ng hấp phụ Langmuir đối

vớ i F- .

2.5.4. Khảo sát ảnh hưởng của các ion lạ và các ion

Trong thực tế, dung dịch thải ra của các nhà máy xí nghiệp hoá chất có

nhiều ion kim loại: Fe3+, Al3+, Ca2+,Mg2+,Sn2+, Mn2+, Cl-, NO3-, SO4

2-, PO43-,

AsO32- và các muối kim loại kiềm.

Chúng tôi khảo sát ảnh hưở ng của 1 số ion kim loại kiềm và ảnh hưở ng

của các ion kim loại Fe3+, Al3+, Ca2+,Mg2+,Sn2+, Mn2+ , Cl-, NO3-, SO4

2-, PO43-,

AsO32- tớ i khả năng hấp phụ F-.

Cho vào mỗi bình nón 0,2 gam vật liệu. Thêm vào mỗi bình 100ml dung

dịch chứa F- 100mg/l cùng vớ i các ion kim loại trên có nồng độ khác nhau, điều

chỉnh pH thích hợ p pH = 3-10. Lắc trên máy lắc ở tốc độ 150 vòng/phút, lấy

dung dịch mẫu đem xác định nồng độ F- còn lại trong dung dịch bằng phương

pháp đo độ hấp thụ quang.

Từ đó, chúng tôi thấy rằng ảnh hưở ng của 1 số ion kim loại kiềm và các

ion kim loại khác tớ i khả năng hấp phụ của F- .

Ce/qe

O’

O

tgα

Hình 2.1: Đường đẳ ng nhiệt hấ p phụ Langmuir

Ce




30/79


31/79

23

Ccb: Nồng độ dung dịch khi đạt cân bằng.

2.6.3. Khảo sát ảnh hưở ng của pH

Để xác định ảnh hưở ng của pH tớ i khả năng hấp phụ trong phương pháp

hấp phụ động. Qua nghiên cứu ở phương pháp tĩnh, chúng tôi kiểm tra lại dung

lượ ng hấp phụ của vật liệu đối vớ i F- ở pH = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12.

Chúng tôi thấy rằng trong phương pháp hấp phụ động khoảng pH mà dung

lượ ng hấp phụ cực đại là lớn hơn so vớ i pha t ĩnh.

2.7. Phương pháp xác định florua

Nguyên tắc: Nguyên tắc phương pháp xác định florua dựa vào phản ứng tạo

phức mầu Al3+ vớ i xylenol da cam:

Xylenol da cam là thuốc thử hữu cơ có khả năng tạo phức mầu vớ i Al3+

tuy nhiên khi có mặt ion F- cường độ mầu giảm, độ giảm cường độ mầu (thông

qua độ hấp thụ quang) tỉ lệ tuyến tính vớ i nồng độ F- có mặt trong dung dịch.

Dựa trên nguyên tắc đó ngườ i ta xây dựng đồ thị phụ thuộc tuyến tính độ

giảm độ hấp thụ quang vào nồng độ F- , dựa vào đồ thị đườ ng chuẩn này ngườ i

ta có thể xác định hàm lượ ng F- trong mẫu phân tích.




32/79

24




33/79

25

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Tối ưu hoá điều kiện xác định florua bằng phương pháp đo quang

3.1.1. T ối ưu hoá điề u kiện hình thành phứ c Al3+ vớ i xylenol da cam

3.1.1.1. Khảo sát phổ hấ p thụ quang phứ c mầu Al3+ vớ i xylenol da cam

Lấy vào bình định mức 25,00 ml: 5ml dung dịch Al3+ 5.10-4M, 5ml

Xylenoldacam 5.10-4M điều chỉnh pH = 5,00; thêm 2,5 ml dung dịch KNO3 1M,

lắc đều, để yên 15 phút rồi đem quét phổ ở bướ c sóng 200 – 700 nm ta thu đượ c

phổ A như bảng 3.1 như sau:

Bảng 3.1 : Khảo sát phổ hấ p thụ quang phứ c mầu Al3+ vớ i xylenol da cam

A200 0,00

250 0,121

300 0.257

350 0,422

400 0,598

450 0.715

500 0,583

550 0,376

600 0,086

650 0,024

700 0,023




34/79

26

Hình 3.1: Phổ hấ p thụ quang của phứ c Al3+ vớ i xylenol da cam

Từ kết quả thu đượ c chúng tôi thấy phức có độ hấp thụ quang cực đại ở

bướ c sóng 452nm. Vậy ở các thí nghiệm tiếp theo chúng tôi tiến hành đo độ hấp

thụ quang ở bướ c sóng là 452 nm.

3.1.1.2. Khảo sát ảnh hưở ng của pH t ớ i sự hình thành phứ c màu của Al3+ vớ i

xylenol da cam

Mỗi hợ p chất chỉ bền và tồn tại trong một môi trườ ng pH nhất định. Vì

vậy pH của dung dịch mầu có ảnh hưởng đến hình thành phức mầu.

Chúng tôi tiến hành thí nghiệm như sau: Lấy vào bình định mức 25 ml :

5ml dung dịch Al3+ 5.10-4M , 5ml Xylenoldacam 5.10-4M; thêm 2,5 ml dung

dịch KNO3 1M , điều chỉnh pH từ 1,00 đến 10,00 bằng dung dịch đệm và HNO3

0,1M; NaOH 0,1M . Đo ở bướ c sóng 452 nm kết quả đượ c chỉ ra ở bảng 3.2 ,

hình 3.2




35/79

27

Bảng 3.2 : Ảnh hưở ng cuả pH đến độ hấ p thụ quang A

pH A

1,00 0,545

2,00 0,632

3,00 0,653

4,00 0,703

4,50 0,777

5,00 0,778

5,50 0,778

6,00 0,7127,00 0,624

8,00 0,546

9,00 0,475

10,00 0,412

Hình 3.2 : Ả nh hưở ng cuả pH đến độ hấ p thụ quang A

Từ hình vẽ chúng tôi thấy tại pH = 5,00 thì độ hấp thụ quang là lớ n nhất.

Vậy chúng tôi chọn pH = 5,00 để thực hiện các nghiên cứu tiếp theo.




36/79

28

3.1.1.3. Ảnh hưở ng của thờ i gian t ới độ bề n của phứ c màu

Nhiều hợ p chất có độ hấp thụ quang tăng hoặc giảm theo thờ i gian, chính

vì thế phải chọn thời gian đo phù hợ p vớ i mỗi hợ p chất phức là cần thiết để tìm

ra khoảng thờ i gian hợ p chất mầu có độ bền ổn định nhất.

Chúng tôi tiến hành thí nghiệm như sau: Lấy vào bình định mức 25 ml:

5ml dung dịch Al3+ 5.10-4M, 5ml Xylenoldacam 5.10-4M; thêm 2,5 ml dung dịch

KNO3 1M điều chỉnh pH = 5,00, lắc đều, định mức đến vạch. Đo độ hấp thụ

quang ở bướ c sóng 452 nm trong các thời điểm khác nhau. Kết quả đượ c chỉ ra

ở bảng 3.3, hình 3.3:

Bảng 3.3 : Ả nh hưở ng của thờ i gian t ới độ bề n của phứ c màu

T(phút) A

0 0,768

5 0,768

10 0,769

15 0,769

20 0,769

25 0,769

30 0,769

35 0,769

40 0,768

60 0,765

90 0,762

120 0,762

150 0,756




37/79


38/79

30

Bảng 3.4: S ự phụ thuộc độ hấ p thụ quang vào nồng độ thuố c thử

VXO(ml) CXO10-5M A

1,0 2,0 0,0833

2,0 4,0 0,1431

2,5 5,0 0,2228

3,0 6,0 0,3562

3,5 7,0 0,4971

4,0 8,0 0,5518

4,5 9,0 0,6512

5,0 10,0 0,7780

6,0 12,0 0,77807,0 14,0 0,7770

Dựa vào độ hấp thụ quang thu đượ c chúng tôi vẽ đồ thị biểu diễn tương

quan giữa độ hấp thụ quang của phức màu vào nồng độ thuốc thử xylenol da

cam như h ình 3.4:

Hình 3.4: S ự phụ thuộc độ hấ p thụ quang vào nồng độ thuố c thử

Nhìn vào kết quả thực nghiệm và đồ thị hình 3.4 chúng tôi thấy độ hấp

thụ quang của phức mầu ổn định trong khoảng nồng độ thuốc thử từ 10.10-5M

đến 14,0 .10-5 M. Nồng độ thuốc thử 1.10-4M độ hấp thụ quang gần như không




39/79

31

thay đổi. Chúng tôi lựa chọn nồng độ thuốc thử xylenol da cam là 1.10-4M cho

các nghiên cứu tiếp theo.

Sau khi tiến hành khảo sát điều kiện hình thành phức mầu giữa Al3+ và

xylenol da cam chúng tôi thu đượ c kết quả như sau: Phức có độ hấp thụ quang

tốt nhất khi nồng độ của Al3+ và xylenol da cam là 10-4 M vớ i tỉ lệ 1:1, ở pH =

5, độ hấp thụ quang lớ n nhất ở bướ c sóng là 452 nm.

3.1.2. Ứ ng d ụng xác định florua

3.1.2.1 Khoảng tuyế n tính của phép đo

Để xác định khoảng tuyến tính của phép đo chúng tôi tiến hành pha dãy

mẫu chuẩn F- có nồng độ từ 0 đến 300 mg/l. Chúng tôi tiến hành thí nghiệm

như sau: Chuẩn bị 10 bình định mức 25 ml: Lấy vào mỗi bình: 5ml dung dịch

Al3+ 5.10-4M, 5ml dung dịch Xylenol da cam 5.10-4M thêm 1 ml dung dịch

KNO3 1M. Sau đó lần lượ t cho vào mỗi bình lượ ng F- tương ứng 0,25; 0,5;

1,00; 1,50; 2,00; 2,50; 3,00; 3,50; 4,00; 4,50; 5,00; 5,50; 6,00; 6,50; 7,00; 7,50;

8,00 ml dung dich F- 1000mg/l (tương ứng vớ i 0, 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140,

160, 180, 200, 220, 240, 260, 280,300 mg/l ) thêm 5ml dung dịch đệm pH =

5,00, lắc đều, định mức tớ i vạch để yên 10 phút đi đo độ hấp thụ quang ở 452

nm.

Sau đó ghi lại độ hấp thụ quang thu đượ c kết quả ở bảng sau:




40/79

32

Bảng 3.5: Khoảng tuyế n tính của florua

STT Nồng độ F-

(mg/l)A1 A2 ∆A

1 0 0,751 0,751 02 10 0,751 0,680 0,071

3 20 0,751 0,642 0,1094 40 0,751 0,601 0,155 60 0,751 0,563 0,1886 80 0,751 0,515 0,2367 100 0,751 0,487 0,2648 120 0,751 0,438 0,3139 140 0,751 0,384 0,367

10 160 0,751 0,345 0,40611 180 0,751 0,310 0,44112 200 0,751 0,290 0,461

13 220 0,751 0,284 0,46714 240 0,751 0,282 0,46915 260 0,751 0,280 0,47116 280 0,751 0,279 0,47217 300 0,751 0,278 0,473

A1: Gía trị mật độ quang của phức mầu khi không có florua

A2: Gía trị mật độ quang của phức mầu khi có florua

∆A= A1 – A2

Hình 3.5: Khoảng tuyế n tính của florua

Từ kết qủa thu đượ c chúng tôi thấy khoảng tuyến tính của phép đo độ hấp

thụ quang xác định F- có nồng độ từ 20 đến 180 mg/l. Vì vậy trong các thí




41/79

33

nghiệm tiếp theo để có kết quả chính xác chúng tôi tiến hành pha cũng như đo

mẫu F- nằm trong giớ i hạn tuyến tính tìm thấy ở trên.

3.1.2.2. Lập phương tr ình đườ ng chuẩ n của florua

Để lập phương tr ình đườ ng chuẩn cho từng nguyên tố chúng tôi dựa vào

độ hấp thụ quang thu đượ c ứng vớ i những nồng độ đã pha trong dãy mẫu chuẩn.Sau đó thực hiện các phép toán thống kê về hồi qui để tìm ra các thông số:

Phương tr ình đườ ng chuẩn:

( ) ( ). y b b x a a= ± ∆ + ÷ ∆

Trong đó: b, a: Hệ số tương quan hồi qui

( )1, . bb t n P S ∆ = −

( )1, . aa t n P S ∆ = −

t: Chuẩn Student, vớ i P = 0,95

Sb, Sa: Độ sai chuẩn của b và a.

Kết quả tính theo phần mềm Origin 8.0 thu được như sau:

Bảng 3.6: S ố liệu thố ng kê lập đườ ng chuẩ n của nguyên t ố khảo sát

Nguyên

tố

a b Sa Sb R t a∆ b∆

F- 0,064 0,002 2,291.10-3 2,14.10-5 0,996 1,833 0,0044 3,86.10-5

Phương tr ình hồi qui của đườ ng chuẩn là:

( ) ( )50,002 3,86.10 . 0,064 0,0044 y x−= ± + ±




42/79

34

Hình 3.6: Đồ thị sự phụ thuộc nồng độ florua vào độ hấ p thụ quang phứ c mầu

Al3+ vớ i xylenol da cam

3.1.2.3. Giớ i hạn phát hiện, giớ i hạn định lượ ng cuả phương pháp

Theo lý thuyết thống kê thì :

- Giớ i hạn phát hiện (Limit of detection - LOD): đượ c xem là nồng độ thấp

nhất (XL)của chất phân tích mà hệ thống phân tích còn cho tín hiệu phân

tích (YL) khác có nghiã vớ i tín hiệu của mẫu trắng hay tín hiệu nền.

- Giớ i hạn định lượ ng (Limit of quantity - LOQ): đượ c xem là nồng độ thấp

nhất (XQ) của chất phân tích mà hệ thống phân tích định lượ ng đượ c vớ i

tín hiệu phân tích (YQ)khác có ngh ĩa định lượ ng vớ i tín hiệu của mẫu

trắng hay tín hiệu nền.

Công thức tính LOD và LOQ như sau:

YL = bY + K x Sb

Trong đó :

bY : tín hiệu trung bình của mẫu trắng sau nb thí nghiệm (lớn hơn 20 thí nghiệm)

Sb : độ lệch chuẩn tín hiệu của mẫu trắng

K: đại lượ ng số học đượ c chọn theo đô tin cậy mong muốn.




43/79

35

Vậy : . b L bk S

X xb

= +

Vì mẫu trắng có 0b x = và k= 3 nên:

3 bS LODb

=

10 bS LOQb

=

Trong đó :

bS : sai số của giá trị Y trong phương tr ình hồi qui

b: hệ số hồi qui tuyến tính

Để tìm LOD và LOQ, tiến hành đo độ hấp thụ quang của 20 mẫu trắng trong phép xác định hàm lượ ng florua.

Bảng 3.7: Phân tích mẫ u tr ắ ng

STT Độ hấp thụ quang

(A)

STT Độ hấp thụ quang

(A)

1 0,754 11 0,752

2 0,753 12 0,7533 0,752 13 0,754

4 0,752 14 0,752

5 0,753 15 0,753

6 0,754 16 0,753

7 0,753 17 0,754

8 0,752 18 0,753

9 0,752 19 0,752

10 0,754 20 0,752




44/79

36

Chúng tôi thu đượ c kết quả tính toán bằng Excel như sau:

Bảng 3.8: M ột số giá tr ị liên quan

Thông số thống kê Nguyên tố F

A trung bình 0,75275

Độ lệch chuẩn 5,5902E-4

Phương sai 3,125E-7

b 0,002

LOD(mg/l) 0,839

LOQ (mg/l) 2,8

3.1.2.4 . Sai số và độ lặ p lại của phép đo quang

* Sai số của phép đo quang:

Để đánh giá sai số của phép đo quang, tiến hành pha mẫu chuẩn của

Florua nằm trong khoảng tuyến tính, sau đó đo 10 b ình liên tiếp rồi tính sai số

theo công thức:

X % .100= A A1 2−

A2

Trong đó:

X : Sai số phần trăm tương đối

A1: Độ hấp thụ quang của mẫu

A2: Độ hấp thụ quang trung bình của các mẫu




45/79

37

Bảng 3.9: Sai số cuả phép đo quang xác định florua

Chất F-

Nồng độ(mg/l) 6,0

2 A theo đườ ng chuẩn 0,654

Mẫu 1 A X%

1 0,651 3,0

2 0,646 8,0

3 0,642 12

4 0,653 1,0

5 0,656 2,0

6 0,653 1,07 0,651 2,0

8 0,654 0,0

9 0,654 0,0

10 0,654 0,0

TB 0,652 3,2

Từ kết quả ở bảng trên cho thấy: Sai số của phép đo tương đối nhỏ và đều

thấp hơn mức sai số cho phép của phương pháp phân tích công cụ xác định

lượ ng vết.

* Độ lặ p lại của phép đo:

Độ lặp của phép đo được đánh giá qua phương sai của mẫu (S2) và hệ số

biến động CV%. Để xác định các thông số này chúng tôi làm như sau:

Pha mẫu chuẩn F- là 6 mg/l, dung dịch Al3+ 5.10-4M và dung dịch

Xylenol da cam 5.10-4M vớ i tỷ lệ 1:1, thêm 1 ml dung dịch KNO3 1M .

Tiến hành làm lặp lại 10 lần, sau đó tính toán thống kê bằng phần mềm

Excel để tìm ra phương sai và hệ số biến thiên theo công thức:




46/79

38

2

2 ( )

1

i tb A A

S n

∑ −=

−

% .100tb

S CV

A=

Trong đó:

i A : Giá trị độ hấp thụ quang thu đượ c ở các lần đo.

Atb: Giá trị độ hấp thụ quang theo đườ ng chuẩn

n: số lần chuẩn độ lặp lại

s: Độ sai lệch chuẩn của mẫu 2S s=

Kết quả đượ c biểu diễn ở bảng 3.12: Bảng 3.10: Độ lặ p lại của phép đo quang

Chất Phương sai Độ lệch chuẩn CV%

F- 0,0000359 0,0189 0,02908

Như vậy các kết quả cho thấy phương sai có sai số tương đối nhỏ và hệ số

biến thiên của mẫu khá nhỏ, chứng tỏ độ lặp lại của phép đo quang là tốt.

Kết luận: Thông qua các bước đánh giá trên (Khoảng tuyến tính, độ lặp

lại, sai số…) chúng tôi nhận thấy phương pháp đo độ hấp thụ quang là phương

pháp phân tích ổn định, lặp lại tốt, hoàn toàn phù hợp xác định hàm lượ ng florua

trong các mẫu phân tích.

3.2. Nghiên cứ u khả năng hấp phụ florua

3.2.1. Xác định một số tính chấ t vật lý của vật liệu hấ p phụ florua

3.2.1.1. Xác định phổ nhiễ u xạ tia X của vật liệu

Các mẫu vật liệu bentonit được xác định cấu trúc bằng phương pháp nhiễu

xạ tia X. Giản đồ XRD của các mẫu đượ c ghi trên nhiễu xạ kế Advanced

Brucker (CHLB Đức) tại Khoa Hóa học, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên.

Với các điều kiện ghi như sau:




47/79

39

+ UAK = 40 KV, IAK = 40mA.

+ Ống anot bằng Cu có bướ c sóng Cu Kα: 1,54056Å.

+ Bướ c ghi: 0.030 /step.

+ Thờ i gian ghi cho mỗi bướ c: 0.6s/step.+ Khoảng ghi 2θ: từ 0.50 đến 100.

+ Môi trườ ng không khí.

Cấu trúc lớ p của bentonit và khoảng cách giữa các lớ p (d001) được xác định

dựa vào vị trí pic nhiễu xạ trên giản đồ XRD.

00-033-1161(D) - Quartz, syn- SiO2- Y: 81.82%- dxby: 0.9937- WL: 1.5406- Hexagonal - a4.91340- b4.91340- c5.40530- alpha90.000- beta90.000- gamma120.000- Primitive- P3221(154) -

00-010-0032(D) - Brownmillerite, syn- Ca4Al2Fe2+3O10- Y: 100.57%- dxby: 0.9812

nghiên cứu ứng dụng khoáng sét hấp phụ ion florua và áp dụng thực tiễn xử lý...

Documents