Luận văn Xác định hàm lượng chì và Cadimi trong rau xanh ở thành phố Thái Nguyên bằng phương pháp chiết - Trắc quang

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM PHAN THANH PHƢƠNG XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG CADIMI VÀ CHÌ TRONG RAU XANH Ở THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHIẾT - TRẮC QUANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC THÁI NGUYÊN, 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM PHAN THANH PHƢƠNG XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG CADIMI VÀ CHÌ TRONG RAU XANH Ở THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHIẾT - TRẮC QUANG Chuyên ngành: HOÁ PHÂN TÍCH Mã số: 60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN ĐĂNG ĐỨC THÁI NGUYÊN, 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên của luận văn này tôi xin chân thành cảm ơn TS.Nguyễn Đăng Đức. Thầy là người đã trực tiếp ra đề tài, hướng dẫn, định hướng cho tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Hoá học, trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên, các thầy cô, anh chị và các bạn trong bộ môn Hoá học, trường Đại học Khoa học, Đại học Thái Nguyên đã giúp đỡ tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình làm luận văn. Cuối cùng, tôi xin được cảm ơn những người thân yêu trong gia đình đã luôn động viên, cổ vũ để tôi hoàn thành luận văn này. Thái Nguyên, ngày 20 tháng 9 năm 2009 Học viên PHAN THANH PHƢƠNG Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần hoá học của một số loại rau xanh ......................................... 3 Bảng 1.2. Một số hằng số vật lí quan trọng của Cacdimi và chì ............................... 7 Bảng 3.1. Bước sóng hấp thụ cực đại của PAN và phức Pb2+ - PAN .......................34 Bảng 3.2. Các thông số về phổ hấp thụ electron của phức Pb2+ - PAN trong các dung môi hữu cơ khác nhau .....................................................................36 Bảng 3.3. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Pb2+ - PAN vào pH chiết ..............36 Bảng 3.4. Sự phụ thuộc % chiết của phức Pb2+ - PAN vào thể tích dung môi chiết ........................................................................................................38 Bảng 3.5. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Pb2+ - PAN vào lượng dư PAN ....39 Bảng 3.6. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Pb2+ - PAN vào nồng độ PAN ......40 Bảng 3.7. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức Pb2+ - PAN vào nồng độ Pb2+ .......41 Bảng 3.8. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào tỉ lệ CPAN/CPAN + CPb 2+ ...........42 Bảng 3.9. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào tỉ lệ CPAN/CPAN + CPb 2+ ...........43 Bảng 3.10. Kết quả xác định hệ số tuyệt đối của Pb2+ trong phức bằng phương pháp Staric - Bacbanel ..............................................................................44 Bảng 3.11. Kết quả xác định hệ số tuyệt đối của PAN trong phức bằng phương pháp Staric - Bacbanel ..............................................................................45 Bảng 3.12. Kết quả xác định khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer ..................46 Bảng 3.13. Sự phụ thuộc mật độ quang vào bước sóng của phức PAN - Cd2+ - SCN - ........................................................................................................48 Bảng 3.14. Phổ hấp thụ electron của phức PAN - Cd2+ - SCN- trong các dung môi ..........................................................................................................49 Bảng 3.15. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN- trong pha hữu cơ vào thời gian chiết ........................................................................50 Bảng 3.16. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN- trong pha hữu cơ vào thời gian sau khi chiết ............................................................51 Bảng 3.17. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH ......................................52 Bảng 3.18. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào thể tích dung môi chiết .......53 Bảng 3.19. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ PAN ......................54 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Bảng 3.20. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức đaligan vào nồng độ Cd2+ ...........55 Bảng 3.21. Kết quả của hệ đồng phân tử có tổng nồng độ 4.10-5M .........................56 Bảng 3.22. Kết quả của hệ đồng phân tử có tổng nồng độ 5.10-5M .........................57 Bảng 3.23. Kết quả xác định hệ số tuyệt đối của Cd2+ trong phức bằng phương pháp Staric - Bacbanel ..............................................................................58 Bảng 3.24. Kết quả xác định hệ số tuyệt đối của PAN trong phức bằng phương pháp Staric - Bacbanel ..............................................................................59 Bảng 3.25. Kết quả xác định khoảng nồng độ tuân theo định luật Beer ...................60 Bảng 3.26. Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức Pb2+ - PAN .............61 Bảng 3.27. Ảnh hưởng của ion Cd2+ đến mật độ quang của phức Pb2+ - PAN .........62 Bảng 3.28. Ảnh hưởng của ion Cu2+ đến mật độ quang của phức Pb2+ - PAN .........62 Bảng 3.29. Ảnh hưởng của ion Zn2+ đến mật độ quang của phức Pb2+ - PAN .........63 Bảng 3.30. Kết quả xây dựng đường chuẩn của phức Pb2+ - PAN khi có mặt các ion dưới ngưỡng cản ..........................................................................63 Bảng 3.31. Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ của phức PAN - Cd2+ - SCN - ........................................................................................................64 Bảng 3.32. Ảnh hưởng của ion Pb2+ đến mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN - ........................................................................................................66 Bảng 3.33. Ảnh hưởng của ion Cu2+ đến mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN - ........................................................................................................67 Bảng 3.34. Ảnh hưởng của ion Zn2+ đến mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN - ........................................................................................................67 Bảng 3.35. Ảnh hưởng của ion Fe3+ đến mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN - .......................................................................................................68 Bảng 3.36. Kết quả xây dựng đường chuẩn của phức PAN - Cd2+ - SCN- khi có mặt các ion dưới ngưỡng cản ....................................................................69 Bảng 3.37. Xác định chì trong mẫu giả bằng phương pháp đường chuẩn ................70 Bảng 3.38. Xác định Cadimi trong mẫu giả bằng phương pháp đường chuẩn .........71 Bảng 3.39. Địa điểm, thời gian, kí hiệu, khối lượng trước và sau khi sấy của một số loại rau ..........................................................................................72 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Bảng 3.40. Kết quả xác định hàm lượng chì trong các mẫu rau xanh bằng phương pháp đo quang .............................................................................75 Bảng 3.41: Kết quả xác định hàm lượng cadimi trong các mẫu rau xanh bằng phương pháp đo quang .............................................................................77 Bảng 3.42. Các điều kiện đo phổ F - AAS của Pb2+ và Cd2+ ...................................79 Bảng 3.43. Xác định đường chuẩn của Cd2+ ...........................................................80 Bảng 3.44. Kết quả đo mẫu Cd2+ theo phổ F - AAS ................................................82 Bảng 3.45. Xác định đường chuẩn của Pb...............................................................82 Bảng 3.46. Kết quả đo mẫu Pb2+ ............................................................................84 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Phức có tỷ lệ 1:1 .....................................................................................25 Hình 1.2. Phức có tỷ lệ 1:1 .....................................................................................26 Hình 1.3. Xác định thành phần phức theo phương pháp Staric - Bacbanel .............28 Hình 3.1. Phổ hấp thụ của PAN trong dung môi CHCl3 ..........................................33 Hình 3.2. Phổ hấp thụ Electron của phức Pb2+ - PAN và thuốc thử PAN trong dung môi Clorofom ..................................................................................34 Hình 3.3. Phổ hấp thụ Electron của phức Pb2+ - PAN trong các dung môi khác nhau ......35 Hình 3.4. Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức Pb2+ - PAN vào pH chiết ....37 Hình 3.5. Sự phụ thuộc mật độ quang của dung dịch phức Pb2+ - PAN vào lượng dư PAN ..........................................................................................39 Hình 3.6. Đồ thị xác định tỉ lệ PAN : Pb2+ theo phương pháp tỉ số mol ...................40 Hình 3.7. Đồ thị xác định tỉ lệ PAn : Pb2+ theo phương pháp tỉ số mol ....................41 Hình 3.8. Phương pháp hệ đồng phân tử xác định thành phần phức (CPAN + CPb 2+ = 6,4.10 -5 M) ....................................................................................42 Hình 3.9. Phương pháp hệ đồng phân tử xác định thành phần phức (CPAN + CPb 2+ = 6,4.10 -5 M) ....................................................................................43 Hình 3.10. Kết quả xác định hệ số tuyệt đối của Pb2+ trong phức đaligan ...............44 Hình 3.11. Kết quả xác định hệ số tuyệt đối của PAN trong phức đaligan ..............45 Hình 3.12. Khoảng tuân theo định luật Beer của phức Pb2+ - PAN ........................47 Hình 3.13. Sự phụ thuộc mật độ quang vào bước sóng của phức PAN - Cd2+ - SCN - ........................................................................................................49 Hình 3.14. Phổ hấp thụ Electron của phức PAN - Cd2+ - SCN- trong các dung môi .......50 Hình 3.15. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN- trong pha hữu cơ vào thời gian chiết ........................................................................50 Hình 3.16. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức PAN - Cd2+ - SCN- trong pha hữu cơ vào thời gian sau khi chiết ............................................................51 Hình 3.17. Đồ thị sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào pH .............................52 Hình 3.18a. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức vào nồng độ PAN ....................54 Hình 3.18b. Sự phụ thuộc mật độ quang của phức đaligan vào nồng độ Cd2+ .........55 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 3.19a. Đồ thị xác định tỉ lệ Cd2+:PAN theo phương pháp hệ đồng phân tử (CPAN + CCd 2+ = 4,00.10 -5 M) .....................................................................56 Hình 3.19b. ồ thị xác định tỉ lệ Cd2+:PAN theo phương pháp hệ đồng phân tử (CPAN + CCd 2+ = 500.10 -5 M) ......................................................................57 Hình 3.20. Đồ thị hệ số tuyệt đối của Cd2+ trong phức đaligan................................58 Hình 3.21. Đồ thị hệ số tuyệt đối của PAN trong phức đaligan ...............................59 Hình 3.22. Khoảng tuân theo định luật Beer của phức PAN - Cd2+ - SCN- ............60 Hình 3.23. Đường chuẩn của phức PAN - Pb2+ ......................................................61 Hình 3.24. Đường chuẩn của phức PAN - Pb2+ khi có mặt các ion dưới ngưỡng cản .....64 Hình 3.25. Đường chuẩn của phức PAN - Cd2+ - SCN- ..........................................65 Hình 3.26. Đường chuẩn của phức PAN - Cd2+ - SCN- khi có các ion dưới ngưỡng gây cản ........................................................................................69 Hình 3.27. Đồ thị đường chuẩn của Cd2+ ...............................................................80 Hình 3.28. Đồ thị đường chuẩn của Pb2+ ................................................................83 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên MỤC LỤC MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................... 3 1.1. Giới thiệu chung về rau xanh ........................................................................... 3 1.1.1. Đặc điểm và thành phần ................................................................................ 3 1.1.2. Công dụng của rau xanh ................................................................................ 3 1.1.3. Một số tiêu chí rau an toàn ............................................................................ 4 1.1.3.1. Định nghĩa ................................................................................................. 4 1.1.3.2. Các yếu tố gây ô nhiễm cho rau ................................................................. 5 1.1.3.3. Tiêu chuẩn rau an toàn ............................................................................... 6 1.2. Tính chất của Cd và Pb .................................................................................... 7 1.2.1. Tính chất vật lý ............................................................................................. 7 1.2.2. Tính chất hoá học .......................................................................................... 8 1.2.3. Các hợp chất của Cd và Pb ............................................................................ 9 1.2.3.1. Các oxit ..................................................................................................... 9 1.2.3.2. Các hyđroxit ............................................................................................ 10 1.2.3.3. Các muối ................................................................................................. 11 1.3. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Cd, Pb .................................................... 12 1.3.1. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Cd ....................................................... 12 1.3.2. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Pb ....................................................... 14 1.4. Các phương pháp xác định Cd, Pb ................................................................. 15 1.4.1. Phương pháp phân tích hoá học .................................................................. 15 1.4.1.1. Xác định Cd bằng phương pháp chuẩn độ Complexon ............................. 15 1.4.1.2. Xác định Pb bằng phương pháp chuẩn độ Complexon ............................. 15 1.4.2. Phương pháp phân tích công cụ .................................................................. 16 1.4.2.1 Phương pháp điện hoá .............................................................................. 16 1.4.2.2. Phương pháp quang phổ ........................................................................... 17 1.5. Phương pháp xử lý mẫu phân tích xác định Cd và Pb .................................... 19 1.5.1. Phương pháp xử lý ướt (bằng axit hoặc oxi hoá mạnh) ............................... 20 1.5.2. Phương pháp xử lý khô ............................................................................... 20 1.6. Tính chất và khả năng tạo phức của thuốc thử PAN ....................................... 19 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1.6.1. Cấu tạo, tính chất vật lý của PAN .............................................................. 21 1.6.2. Khả năng tạo phức của PAN ....................................................................... 22 1.7. Các phương pháp nghiên cứu chiết phức ........................................................ 23 1.7.1. Một số vấn đế chung về chiết ...................................................................... 23 1.7.2. Các đặc trưng của quá trình chiết ................................................................ 24 1.7.2.1. Định luật phân bố Nersnt ........................................................................ 24 1.7.2.2. Hệ số phân bố .......................................................................................... 24 1.7.2.3. Hiệu suất chiết và sự phụ thuộc của nó vào số lần chiết ........................... 25 1.8. Các phương pháp xác định thành phần của phức trong dung dịch ............ 26 1.8.1. Phương pháp tỉ số mol (phương pháp đường cong bão hòa) ........................ 27 1.8.2. Phương pháp hệ đồng phân tử ..................................................................... 28 1.8.3. Phương pháp Staric - Bacbanel ................................................................... 29 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................ 31 2.1. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu ................................................................. 29 2.2. Phương pháp ứng dụng, nội dung, hóa chất, dụng cụ thiết bị nghiên cứu ....... 29 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 31 2.2.1.1. Xác định hàm lượng Cd, Pb trong rau xanh bằng phương pháp chiết trắc quang ........................................................................................... 31 2.2.1.2. Xác định hàm lượng Cd, Pb trong rau xanh bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS. .................................................................................. 31 2.2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 32 2.2.2.1. Pha hóa chất ............................................................................................. 32 2.2.2.2. Cách tiến hành thí nghiệm ....................................................................... 33 2.2.3. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị nghiên cứu ........................................................ 33 2.2.3.1. Hóa chất ................................................................................................... 33 2.2.3.2. Dụng cụ ................................................................................................... 34 2.2.3.3. Thiết bị nghiên cứu .................................................................................. 34 2.3. Xử lý kết quả thực nghiệm ............................................................................. 35 CHƢƠNG 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN ......................................36 3.1. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đan ligan PAN-Pb2+ ....................................... 36 3.1.1. Phổ hấp thụ của PAN .................................................................................. 36 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3.1.2. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức của Pb2+ - PAN ........................................... 36 3.1.3. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu cho sự tạo phức Pb2+-PAN. ....................... 38 3.1.3.1. Dung môi chiết phức Pb2+-PAN ............................................................... 38 3.1.3.2. Xác định pH tối ưu ................................................................................... 40 3.1.3.3. Xác định thể tích dung môi chiết tối ưu .................................................... 41 3.1.3.4. Ảnh hưởng của lượng dư thuốc thử PAN trong dung dich so sánh. .......... 42 3.1.4. Xác định thành phần phức Pb2+-PAN .......................................................... 43 3.1.4.1. Phương pháp tỷ số mol xác định thành phần phức Pb2+-PAN ................... 43 3.1.4.2. Phương pháp hệ đồng phân tử xác định thành phần phức Pb2+-PAN ......... 46 3.1.4.3. Phương pháp Staric - Bacbanel ................................................................ 49 3.1.5. Khoảng tuân theo định luật Beer ................................................................. 51 3.2. Nghiên cứu hiệu ứng tạo phức đa ligan PAN-Cd(II)-SCN- .......................