Nghiên cứu phát triển điện cực vàng trên carbon paste để xác định asiii và asv trong nước

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ASEN

1.1. Sơ lƣợc về asen

1.2. Nguồn phát sinh asen trong môi trƣờng

1.3. Độc tính của asen

1.4. Ô nhiễm asen trong nƣớc dƣới đất

2. CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH LƢỢNG VẾT ASEN TRONG NƢỚC TỰ NHIÊN

2.1. Giới thiệu chung

2.2. Một số phƣơng pháp phổ thông dụng

2.3. Phƣơng pháp von-ampe hòa tan

3. KẾT LUẬN CHUNG

4. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

4.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

4.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

4.2.1. Tiến trình thí nghiệm bằng phƣơng pháp von-ampe hòa tan

4.2.2. Phƣơng pháp đánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp phân tích

4.2.3. Công cụ phân tích thống kê

5. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT

6. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN

6.1. KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH VON-AMPE HÒA TAN BẰNG PHƢƠNG PHÁP VON-AMPE VÒNG

6.1.1. Xác định diện tích bề mặt hoạt động của điện cực

6.1.2. Đặc tính von-ampe hòa tan của asen

6.2. NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH As(III) VỚI ĐIỆN CỰC KIM CƢƠNG PHA TẠP BO MÀNG VÀNG VÀ ĐIỆN CỰC THAN NHÃO MÀNG VÀNG

6.2.1. Khảo sát ảnh hƣởng của thành phần nền đến tín hiệu hòa tan của asen

6.2.2. Ảnh hƣởng của một số thông số kỹ thuật von-ampe xung vi phân đến Ip

6.2.3. Ảnh hƣởng của tốc độ quay điện cực

6.2.4. Ảnh hƣởng của thế và thời gian điện phân làm giàu

6.2.5. Ảnh hƣởng của thế và thời gian làm sạch

6.2.6. Ảnh hƣởng của các chất cản trở

6.2.7. Đánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp

6.2.8. Quy trình phân tích As(III) bằng phƣơng pháp DP-ASV trên AuFE/CP trong môi trƣờng HCl

6.3. NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH As(V) VỚI AuFE/CP TRONG MÔI TRƢỜNG Na2SO3

6.3.1. Khảo sát ảnh hƣởng của thành phần nền đến tín hiệu hòa tan của asen

6.3.2. Ảnh hƣởng của một số thông số kỹ thuật von-ampe xung vi phân

6.3.3. Ảnh hƣởng của tốc độ quay điện cực

6.3.4. Ảnh hƣởng của thế và thời gian điện phân làm giàu

6.3.5. Ảnh hƣởng của thế và thời gian làm sạch

6.3.6. Ảnh hƣởng của các chất cản trở

6.3.7. Đánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp

6.4. PHÂN TÍCH HỖN HỢP As(III) VÀ As(V) VỚI AuFE/CP TRONG MÔI TRƢỜNG Na2SO3

6.4.1. Điều kiện thích hợp để xác định As(V)

6.4.2. Ảnh hƣởng của nồng độ Au in situ

6.4.3. Ảnh hƣởng của thời gian điện phân làm giàu

6.4.4. Ảnh hƣởng của ion Cl- và HCO3-

6.4.5. Đánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp

6.4.6. Quy trình phân tích trực tiếp As(III) và As(V) bằng phƣơng pháp DP-ASV trên AuFE/CP trong môi trƣờng Na2SO3

6.5. SO SÁNH CÁC PHƢƠNG PHÁP VON-AMPE ANOT XÁC ĐỊNH ASEN

6.6. PHÂN TÍCH MẪU THỰC TẾ

6.6.1. Chuẩn bị mẫu

6.6.2. Kiểm soát chất lƣợng quy trình phân tích

6.6.3. Kết quả phân tích As(III), As(V) của mẫu nƣớc tự nhiên

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về asen

Asen (As) là một nguyên tố á kim phổ biến trong tự nhiên, thuộc nhóm VA của bảng tuần hoàn. Nó tồn tại chủ yếu dưới dạng khoáng vật sulfua và có thể xuất hiện trong nhiều trạng thái oxy hóa khác nhau, bao gồm -3, 0, +3 và +5. Trong đó, As(III) được coi là dạng độc hại nhất, độc hơn As(V) khoảng 60 lần. Ô nhiễm asen trong nước là một vấn đề nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường. Nguồn nước ngầm ở nhiều khu vực, đặc biệt là ở Việt Nam, đã bị ô nhiễm nặng nề bởi asen, gây ra những tác động tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng. Do đó, việc phát triển các phương pháp phân tích nhạy và chính xác để xác định asen trong nước là rất cần thiết.

1.1. Nguồn phát sinh asen trong môi trường

Asen có thể xuất hiện trong môi trường từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và tự nhiên. Các hoạt động khai thác khoáng sản, sản xuất hóa chất và sử dụng thuốc trừ sâu có thể dẫn đến sự phát tán asen vào nguồn nước. Ngoài ra, asen cũng có thể được giải phóng từ các quá trình tự nhiên như phong hóa đá chứa asen. Việc hiểu rõ nguồn gốc và cơ chế phát sinh asen trong môi trường là rất quan trọng để xây dựng các biện pháp kiểm soát ô nhiễm hiệu quả.

1.2. Độc tính của asen

Asen được biết đến là một chất độc hại, có khả năng gây ra nhiều bệnh tật, bao gồm ung thư. Tổ chức Nghiên cứu bệnh Ung thư Thế giới (IARC) đã xếp asen vào nhóm các hợp chất gây ung thư. Việc tiếp xúc lâu dài với asen có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, bao gồm tổn thương da, bệnh tim mạch và các rối loạn nội tiết. Do đó, việc theo dõi nồng độ asen trong nước là rất quan trọng để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

II. Phương pháp phân tích asen trong nước

Phân tích asen trong nước có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm quang phổ hấp thụ nguyên tử, khối phổ và các phương pháp điện hóa. Trong đó, phương pháp von-ampe hòa tan (ASV) được coi là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để xác định asen, đặc biệt là As(III) và As(V). Phương pháp này có độ nhạy cao và có thể phát hiện nồng độ asen ở mức siêu vết. Việc phát triển điện cực vàng trên nền carbon paste cho phương pháp ASV không chỉ giúp cải thiện độ nhạy mà còn giảm thiểu chi phí và thời gian phân tích.

2.1. Phương pháp von ampe hòa tan

Phương pháp von-ampe hòa tan là một kỹ thuật phân tích điện hóa, trong đó tín hiệu điện được ghi lại khi các ion asen được hòa tan từ bề mặt điện cực. Phương pháp này cho phép xác định nồng độ asen trong nước với độ chính xác cao. Việc sử dụng điện cực vàng trên nền carbon paste giúp tăng cường khả năng phát hiện asen, đồng thời giảm thiểu các yếu tố gây nhiễu trong quá trình phân tích.

2.2. Đánh giá độ tin cậy của phương pháp

Để đảm bảo độ tin cậy của phương pháp phân tích, cần thực hiện các thử nghiệm kiểm tra độ chính xác và độ nhạy của điện cực. Các yếu tố như nồng độ ion, thời gian điện phân và điều kiện môi trường cũng cần được kiểm soát chặt chẽ. Kết quả từ các thử nghiệm này sẽ cung cấp thông tin quan trọng về khả năng ứng dụng của phương pháp trong thực tế, đặc biệt là trong việc theo dõi ô nhiễm asen trong nguồn nước.

III. Kết quả nghiên cứu và bàn luận

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc phát triển điện cực vàng trên nền carbon paste có thể cải thiện đáng kể khả năng phát hiện asen trong nước. Các thí nghiệm cho thấy điện cực này có thể phát hiện As(III) và As(V) với độ nhạy cao, đáp ứng tốt các yêu cầu phân tích trong môi trường tự nhiên. Kết quả phân tích mẫu nước thực tế cho thấy nồng độ asen trong nhiều mẫu vượt quá giới hạn cho phép, điều này cho thấy sự cần thiết phải áp dụng các phương pháp phân tích hiệu quả hơn để kiểm soát ô nhiễm asen.

3.1. Khảo sát đặc tính von ampe hòa tan

Kết quả khảo sát cho thấy điện cực vàng trên nền carbon paste có đặc tính von-ampe hòa tan tốt, với tín hiệu điện ổn định và độ nhạy cao đối với asen. Các yếu tố như nồng độ axit, thời gian điện phân và tốc độ quay điện cực đều có ảnh hưởng đáng kể đến tín hiệu hòa tan của asen. Việc tối ưu hóa các điều kiện này là cần thiết để đạt được kết quả phân tích chính xác nhất.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Phương pháp phân tích asen bằng điện cực vàng trên nền carbon paste không chỉ có thể áp dụng trong nghiên cứu mà còn có thể được sử dụng trong thực tiễn để theo dõi ô nhiễm asen trong nguồn nước. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường, đặc biệt là ở những khu vực có nguy cơ ô nhiễm cao. Việc phát triển các phương pháp phân tích đơn giản, hiệu quả và chi phí thấp sẽ góp phần nâng cao khả năng giám sát chất lượng nước.

Luận án tiến sĩ: Phát triển điện cực vàng trên nền carbon paste cho xác định asiii và asv trong nước tự nhiên