Luận văn thạc sĩ: Xác định amoniac trong mẫu nước sử dụng kỹ thuật NDA fluorescence derivatization với các nucleophile khác nhau

• Tác giả: Phạm Thị Hải Vân
• Người hướng dẫn: Assoc. Wu Chien-Hou
• Trường học: Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry
• Chuyên ngành: Environmental Science and Management
• Đề tài: Determination of Ammonia in Water Samples Using NDA Fluorescence Derivatization with Different Nucleophiles
• Loại tài liệu: Bachelor thesis
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thai Nguyen

• ACKNOWLEDGEMENT
• ABSTRACT
• TABLE OF CONTENT
• 1. PART I: Research rationale
• 1.1. Objectives of the research
• 1.2. Research questions and hypothesis
• 1.3. Limitations of research
• 1.4. The properties of ammonia
• 1.5. Origins of ammonia pollution in water
• 1.6. Methods for determinate ammonia
• 1.6.1. Ion Chromatography
• 1.6.2. Voltammetry
• 1.6.3. Fluorescence
• 1.7. Overview of research and application of NDA in fluorescence
• 2. o-phthaldialdehyde (OPA)

I. Giới thiệu về amoniac

Amoniac là một hợp chất quan trọng trong môi trường, có công thức hóa học là NH3. Nó xuất hiện trong nước từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm nông nghiệp, công nghiệp và quá trình phân hủy hữu cơ. Amoniac có thể gây ra ô nhiễm nghiêm trọng cho hệ sinh thái nước, ảnh hưởng đến sự sống của các sinh vật thủy sinh. Nồng độ amoniac cao có thể dẫn đến sự gia tăng nhu cầu oxy trong nước, gây hại cho các tế bào và màng tế bào. Do đó, việc xác định amoniac trong mẫu nước là rất cần thiết để bảo vệ môi trường. Theo California Environmental Protection Agency (2011), độc tính của amoniac phụ thuộc vào pH và nhiệt độ, với dạng không ion hóa (NH3) có độc tính cao hơn so với dạng ion hóa (NH4+).

1.1 Nguồn gốc ô nhiễm amoniac trong nước

Ô nhiễm amoniac trong nước chủ yếu đến từ việc sử dụng phân bón hữu cơ, thuốc trừ sâu và nước thải từ sinh hoạt. Nồng độ amoniac trong nước thải có thể lên tới 100 mg/L, gây ra tác động tiêu cực đến chất lượng nước. Việc phân hủy các hợp chất hữu cơ cũng góp phần làm gia tăng nồng độ amoniac trong nước ngầm. Do đó, việc phát triển các phương pháp phân tích hiệu quả để xác định amoniac là rất quan trọng.

II. Phương pháp xác định amoniac

Nhiều phương pháp đã được phát triển để xác định amoniac, bao gồm sắc ký ion, voltammetry và phương pháp huỳnh quang. Phương pháp huỳnh quang, đặc biệt là kỹ thuật NDA fluorescence derivatization, đã cho thấy nhiều ưu điểm nhờ vào độ nhạy cao và khả năng tiết kiệm thời gian. NDA, một chất phản ứng với khả năng tạo ra các dẫn xuất ổn định hơn so với OPA, đã được sử dụng để xác định amoniac trong nước. Phương pháp này cho phép phân tích nhanh chóng và chính xác nồng độ amoniac trong mẫu nước, từ đó giúp kiểm soát ô nhiễm môi trường.

2.1 Các phương pháp phân tích hiện có

Sắc ký ion là một trong những phương pháp phổ biến để phân tích hóa học nước, cho phép tách biệt các cation và anion trong dung dịch. Mặc dù có nhiều ưu điểm như thời gian phân tích ngắn và độ nhạy cao, nhưng phương pháp này cũng có những hạn chế như không phù hợp với các hợp chất hữu cơ. Trong khi đó, phương pháp huỳnh quang với NDA cho thấy khả năng phát hiện amoniac ở nồng độ thấp hơn, nhờ vào khả năng tạo ra các dẫn xuất ổn định và có độ nhạy cao.

III. Kỹ thuật NDA fluorescence derivatization

Kỹ thuật NDA fluorescence derivatization sử dụng naphthalene-2,3-dicarboxaldehyde (NDA) để tạo ra các dẫn xuất huỳnh quang với amoniac. Nghiên cứu đã tối ưu hóa các điều kiện phản ứng như nồng độ NDA, pH, nhiệt độ và thời gian phản ứng. Kết quả cho thấy rằng việc lựa chọn nucleophile cũng ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của phản ứng. Việc tối ưu hóa các thông số này không chỉ giúp nâng cao độ nhạy mà còn cải thiện độ chính xác trong việc xác định amoniac trong mẫu nước.

3.1 Tối ưu hóa điều kiện phản ứng

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng nồng độ NDA và pH của dung dịch có ảnh hưởng lớn đến độ nhạy của phương pháp. Việc điều chỉnh nhiệt độ và thời gian phản ứng cũng giúp cải thiện khả năng phát hiện amoniac. Các thí nghiệm cho thấy rằng việc sử dụng nucleophile như sulfite và cyanide có thể tạo ra các dẫn xuất ổn định hơn, từ đó nâng cao hiệu quả phân tích.

IV. Ứng dụng thực tiễn

Phương pháp xác định amoniac bằng kỹ thuật NDA không chỉ có giá trị trong nghiên cứu mà còn có ứng dụng thực tiễn trong việc giám sát chất lượng nước. Việc phát hiện sớm nồng độ amoniac trong nước giúp các cơ quan chức năng có biện pháp xử lý kịp thời, bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Hơn nữa, phương pháp này có thể được áp dụng trong các lĩnh vực khác như nông nghiệp và công nghiệp chế biến thực phẩm, nơi mà việc kiểm soát nồng độ amoniac là rất quan trọng.

4.1 Tác động đến môi trường

Việc kiểm soát nồng độ amoniac trong nước có tác động tích cực đến hệ sinh thái. Giảm thiểu ô nhiễm amoniac không chỉ bảo vệ các sinh vật thủy sinh mà còn cải thiện chất lượng nước cho các hoạt động sinh hoạt và sản xuất. Phương pháp NDA fluorescence derivatization có thể trở thành công cụ hữu ích trong việc giám sát và quản lý ô nhiễm nước.