Nghiên Cứu Hoàn Thiện Quy Trình Phân Tích Chì Trong Sản Xuất Thuốc Gợi Nổ Chì Azotua

• Tác giả: Chu Việt Sơn
• Người hướng dẫn: PGS.TS Đỗ Quang Trung
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa Phân Tích
• Đề tài: Nghiên Cứu Quy Trình Phân Tích Chì Trong Thuốc Gợi Nổ Chì Azotua
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu chung về thuốc gợi nổ (thuốc nổ sơ cấp)
• 1.2. Đặc điểm chung của thuốc gợi nổ
• 1.3. Phân loại thuốc gợi nổ
• 1.4. Công dụng của thuốc gợi nổ
• 1.5. Giới thiệu về chì azotua
• 1.5.1. Giới thiệu chung
• 1.5.2. Tính chất lý học
• 1.5.3. Tính chất hoá học
• 1.5.4. Tính chất nổ cháy
• 1.5.5. Công dụng của chì azotua
• 1.6. Giới thiệu về Công ty Hoá chất 21 và công nghệ sản xuất chì azotua
• 1.6.1. Giới thiệu về Công ty Hoá chất 21
• 1.6.2. Công nghệ sản xuất chì azotua
• 1.7. Các phương pháp phân tích chì
• 1.7.1. Phương pháp trọng lượng
• 1.7.2. Phương pháp thể tích
• 1.7.3. Phương pháp phân tích điện hoá
• 1.7.4. Phương pháp phân tích quang học
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Đối tượng và nội dung nghiên cứu
• 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.1.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.2. Hóa chất, thiết bị và dụng cụ
• 2.2.1. Thiết bị và dụng cụ
• 2.3. Quy trình thực nghiệm phân tích chì azotua bằng phương pháp chuẩn độ thể tích
• 2.4. Nghiên cứu phân tích hàm lượng chì trong chì azotua bằng phương pháp F-AAS
• 2.4.1. Chuẩn bị mẫu phân tích
• 2.4.2. Phương pháp lấy mẫu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến kết quả xác định hàm lượng chì theo phương pháp chuẩn độ thể tích
• 3.2. Xác định hiệu suất thu hồi bằng phương pháp thêm chuẩn
• 3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố độ pH, thời gian, nhiệt độ đến kết quả xác định hàm lượng chì
• 3.4. Khảo sát lại các điều kiện đo phổ Chì bằng phương pháp F-AAS
• 3.4.1. Khảo sát các thông số đo phổ chì
• 3.4.2. Khảo sát các điều kiện nguyên tử hóa mẫu
• 3.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo Pb
• 3.4.4. Khảo sát ảnh hưởng của các anion và cation
• 3.5. Đánh giá chung về phương pháp đo Pb đã chọn
• 3.6. Kết quả phân tích mẫu thực tế bằng phương pháp F-AAS
• 3.7. Đánh giá chung về 2 phương pháp xác định hàm lượng chì trong thuốc gợi nổ chì azotua
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Phân Tích Chì Trong Thuốc Nổ Chì Azotua

Việc phân tích chì trong thuốc nổ chì azotua là vô cùng quan trọng trong cả lĩnh vực quân sự và dân sự. Chì azotua được sử dụng rộng rãi làm thuốc nổ sơ cấp do độ nhạy nổ và khả năng kích nổ các loại thuốc nổ thứ cấp. Việc xác định chì chính xác đảm bảo chất lượng và an toàn của thuốc nổ. Các phương pháp phân tích chì truyền thống như chuẩn độ thể tích đang dần được thay thế bằng các phương pháp hiện đại hơn như quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS). Nghiên cứu này tập trung vào việc hoàn thiện quy trình phân tích chì trong thuốc nổ chì azotua bằng phương pháp F-AAS, đồng thời so sánh với phương pháp chuẩn độ thể tích truyền thống. "Phân tích chính xác các thành phần trong các loại thuốc gợi nổ là yêu cầu không thể thiếu đối với tất cả các lĩnh vực trong nền kinh tế nói chung và Quốc phòng nói riêng."

1.1. Giới Thiệu Chung Về Thuốc Gợi Nổ Chì Azotua

Thuốc gợi nổ (TGN) là chất nổ có độ nhạy cao, dễ nổ khi chịu tác động nhỏ như va đập, ma sát, hoặc tia lửa. Chì azotua là một loại TGN quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong kíp nổ. Ưu điểm của chì azotua là độ nhạy vừa phải, an toàn trong sản xuất và sử dụng, đồng thời có gia tốc biến đổi nổ lớn, dễ dàng kích nổ thuốc nổ thứ cấp. Hiện nay, chì azotua có ba dạng chính: kết tinh, hồ tinh, và poly vinyl ancol.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Phân Tích Thành Phần Thuốc Nổ

Phân tích thành phần thuốc nổ, đặc biệt là định lượng chì, đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo chất lượng và độ an toàn của sản phẩm. Việc xác định hàm lượng chì chính xác giúp kiểm soát quá trình sản xuất, đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật và giảm thiểu rủi ro trong quá trình sử dụng. Ngoài ra, phân tích thành phần còn giúp xác định nguồn gốc và đặc tính của thuốc nổ trong các ứng dụng pháp lý và điều tra.

II. Thách Thức Trong Quy Trình Phân Tích Chì Azotua Hiện Tại

Mặc dù phương pháp chuẩn độ thể tích đã được sử dụng rộng rãi để phân tích chì trong chì azotua, phương pháp này có những hạn chế nhất định về độ chính xác và độ nhạy, đặc biệt khi phân tích mẫu có hàm lượng chì thấp. Ngoài ra, phương pháp này đòi hỏi quy trình chuẩn bị mẫu phức tạp và tốn thời gian. Do đó, việc nghiên cứu và ứng dụng các phương pháp phân tích hiện đại hơn như F-AAS là cần thiết để nâng cao độ tin cậy và hiệu quả của quy trình kiểm nghiệm. "Việc đánh giá chất lượng sản phẩm sử dụng chủ yếu phương pháp chuẩn độ thể tích để xác định hàm lượng chì trong thuốc. Vì vậy việc nghiên cứu khảo sát lại quy trình phân tích cũ và nghiên cứu phương pháp phân tích mới bằng phương pháp công cụ là việc làm cần thiết."

2.1. Hạn Chế Của Phương Pháp Chuẩn Độ Thể Tích Truyền Thống

Phương pháp chuẩn độ thể tích, mặc dù đơn giản và dễ thực hiện, có độ chính xác và độ nhạy thấp hơn so với các phương pháp phân tích hiện đại. Phương pháp này dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như sự có mặt của các ion kim loại khác, sai số chủ quan của người thực hiện, và khó khăn trong việc phân tích mẫu có hàm lượng chì thấp. Do đó, cần có một phương pháp phân tích chính xác và hiệu quả hơn.

2.2. Yêu Cầu Về Độ Chính Xác Trong Phân Tích Thuốc Nổ

Trong lĩnh vực phân tích thuốc nổ, độ chính xác là yếu tố then chốt. Sai sót nhỏ trong việc xác định hàm lượng chì có thể dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng, ảnh hưởng đến tính năng và độ an toàn của sản phẩm. Do đó, việc áp dụng các phương pháp phân tích có độ chính xác cao, độ lặp lại tốt và khả năng kiểm soát chất lượng chặt chẽ là vô cùng quan trọng.

III. Phương Pháp Phân Tích Chì Bằng Quang Phổ Hấp Thụ Nguyên Tử F AAS

Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) là một kỹ thuật phân tích hiện đại, có độ nhạy và độ chính xác cao, được sử dụng rộng rãi để xác định hàm lượng kim loại trong nhiều loại mẫu khác nhau. F-AAS dựa trên nguyên tắc hấp thụ ánh sáng của các nguyên tử kim loại ở trạng thái hơi. Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, nhanh chóng, và có thể phân tích được nhiều nguyên tố khác nhau. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa các điều kiện phân tích F-AAS để xác định hàm lượng chì trong thuốc nổ chì azotua một cách chính xác và hiệu quả. "Nghiên cứu xác định hàm lượng chì bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) trong thuốc gợi nổ chì azotua sản xuất tại Công ty Hoá chất 21 làm cơ sở cho việc đánh giá chất lượng loại thuốc này trước khi nhồi nén vào các loại hoả cụ dùng cho Quân sự nói riêng và nền kinh tế Quốc dân nói chung."

3.1. Nguyên Tắc Cơ Bản Của Phương Pháp F AAS Trong Phân Tích Kim Loại

Phương pháp F-AAS dựa trên sự hấp thụ ánh sáng của các nguyên tử kim loại ở trạng thái hơi. Mẫu được hóa hơi và nguyên tử hóa trong ngọn lửa. Một chùm tia sáng có bước sóng đặc trưng cho nguyên tố cần phân tích được chiếu qua ngọn lửa. Các nguyên tử kim loại sẽ hấp thụ một phần ánh sáng này, và độ hấp thụ tỉ lệ với nồng độ của nguyên tố trong mẫu. Bằng cách đo độ hấp thụ, có thể định lượng được hàm lượng của nguyên tố cần phân tích.

3.2. Ưu Điểm Của F AAS So Với Các Phương Pháp Phân Tích Hóa Học Khác

So với các phương pháp phân tích hóa học truyền thống, F-AAS có nhiều ưu điểm vượt trội. F-AAS có độ nhạy cao hơn, cho phép xác định được hàm lượng kim loại ở nồng độ rất thấp (ppm, ppb). Phương pháp này cũng có độ chính xác cao, ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố gây nhiễu, và có thể phân tích được nhiều nguyên tố khác nhau. Ngoài ra, F-AAS có quy trình phân tích đơn giản, nhanh chóng, và ít tốn kém hơn so với các phương pháp khác.

3.3. Các Bước Chuẩn Bị Mẫu Cho Phân Tích Chì Bằng F AAS

Việc chuẩn bị mẫu là một bước quan trọng trong phân tích chì bằng F-AAS. Mẫu thuốc nổ chì azotua cần được hòa tan hoàn toàn trong dung dịch axit (thường là axit nitric hoặc axit clohydric). Dung dịch mẫu sau đó được pha loãng đến nồng độ thích hợp để đo trên máy F-AAS. Quá trình chuẩn bị mẫu cần được thực hiện cẩn thận để tránh nhiễm bẩn và đảm bảo độ chính xác của kết quả phân tích.

IV. Tối Ưu Hóa Quy Trình Phân Tích Chì Trong Chì Azotua Bằng F AAS

Để đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của kết quả phân tích chì bằng F-AAS, cần tối ưu hóa các điều kiện phân tích, bao gồm lựa chọn bước sóng, điều chỉnh dòng đèn, tối ưu hóa lưu lượng khí, và khảo sát ảnh hưởng của các ion khác. Nghiên cứu này tập trung vào việc khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả xác định hàm lượng chì bằng F-AAS, từ đó đưa ra các điều kiện phân tích tối ưu cho thuốc nổ chì azotua. "Khảo sát lại các điều kiện đo phổ Chì bằng phương pháp F-AAS. Khảo sát các thông số đo phổ chì. Khảo sát các điều kiện nguyên tử hóa mẫu. Các yếu tố ảnh hƣởng đến phép đo Pb. Khảo sát ảnh hƣởng của các anion và cation ."

4.1. Ảnh Hưởng Của Các Yếu Tố Đến Kết Quả Định Lượng Chì

Nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến kết quả định lượng chì bằng F-AAS, bao gồm nồng độ axit trong dung dịch mẫu, sự có mặt của các ion kim loại khác, và các thông số của máy F-AAS (dòng đèn, lưu lượng khí, chiều cao burner). Việc khảo sát và kiểm soát các yếu tố này là cần thiết để đảm bảo độ chính xác của kết quả phân tích.

4.2. Lựa Chọn Bước Sóng Tối Ưu Cho Phân Tích Chì Bằng F AAS

Bước sóng là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến độ nhạy của phương pháp F-AAS. Đối với phân tích chì, bước sóng 217.0 nm thường được sử dụng do có độ nhạy cao. Tuy nhiên, cần khảo sát và lựa chọn bước sóng phù hợp với nồng độ chì trong mẫu để đảm bảo kết quả phân tích chính xác.

4.3. Tối Ưu Hóa Các Thông Số Của Máy F AAS Để Phân Tích Chì

Các thông số của máy F-AAS, bao gồm dòng đèn, lưu lượng khí, chiều cao burner, và độ rộng khe đo, cần được tối ưu hóa để đạt được độ nhạy và độ chính xác cao nhất. Việc điều chỉnh các thông số này cần được thực hiện cẩn thận, dựa trên kinh nghiệm và kết quả khảo sát thực nghiệm.

V. Ứng Dụng Thực Tế Và Đánh Giá Phương Pháp Phân Tích Chì

Sau khi tối ưu hóa quy trình phân tích chì bằng F-AAS, phương pháp này được ứng dụng để phân tích mẫu thực tế thuốc nổ chì azotua sản xuất tại Công ty Hóa chất 21. Kết quả phân tích được so sánh với kết quả thu được từ phương pháp chuẩn độ thể tích để đánh giá độ chính xác và độ tin cậy của phương pháp F-AAS. Nghiên cứu này cũng đánh giá khả năng ứng dụng của phương pháp F-AAS trong việc kiểm soát chất lượng thuốc nổ chì azotua. "Kết quả phân tích mẫu thực tế bằng phương pháp F-AAS. Đánh giá chung về 2 phƣơng pháp xác định hàm lƣợng chì trong thuốc gợi nổ chì azotua."

5.1. So Sánh Kết Quả Phân Tích Chì Bằng F AAS Và Chuẩn Độ Thể Tích

Kết quả phân tích chì bằng F-AAS và chuẩn độ thể tích được so sánh để đánh giá độ chính xác và độ tin cậy của hai phương pháp. Sự khác biệt giữa hai phương pháp được phân tích và giải thích dựa trên nguyên tắc và hạn chế của từng phương pháp.

5.2. Đánh Giá Độ Chính Xác Và Độ Tin Cậy Của Phương Pháp F AAS

Độ chính xác và độ tin cậy của phương pháp F-AAS được đánh giá thông qua việc phân tích mẫu chuẩn và tính toán các thông số thống kê như độ lệch chuẩn, độ lệch chuẩn tương đối, và giới hạn phát hiện. Kết quả đánh giá cho thấy phương pháp F-AAS có độ chính xác và độ tin cậy cao, phù hợp cho việc phân tích chì trong thuốc nổ chì azotua.

5.3. Ứng Dụng Của F AAS Trong Kiểm Soát Chất Lượng Thuốc Nổ

Phương pháp F-AAS có thể được ứng dụng rộng rãi trong kiểm soát chất lượng thuốc nổ chì azotua, từ việc phân tích nguyên liệu đầu vào đến kiểm tra chất lượng sản phẩm cuối cùng. Việc áp dụng F-AAS giúp đảm bảo chất lượng và độ an toàn của thuốc nổ, đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật và yêu cầu của khách hàng.

VI. Kết Luận Và Hướng Phát Triển Của Phân Tích Chì Azotua

Nghiên cứu này đã thành công trong việc tối ưu hóa quy trình phân tích chì trong thuốc nổ chì azotua bằng phương pháp F-AAS. Phương pháp này có độ chính xác và độ tin cậy cao, phù hợp cho việc kiểm soát chất lượng thuốc nổ. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp phân tích hiện đại hơn, như ICP-MS, để nâng cao độ nhạy và khả năng phân tích đa nguyên tố. "Xuất phát từ thực tế, nội dung của luận văn này đề cập đến việc nghiên cứu khảo sát lại quy trình phân tích chì bằng phương pháp chuẩn độ thể tích và nghiên cứu xác định hàm lượng chì bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) trong thuốc gợi nổ chì azotua sản xuất tại Công ty Hoá chất 21 làm cơ sở cho việc đánh giá chất lượng loại thuốc này trước khi nhồi nén vào các loại hoả cụ dùng cho Quân sự nói riêng và nền kinh tế Quốc dân nói chung."

6.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu Về Phân Tích Chì Bằng F AAS

Nghiên cứu đã chứng minh rằng phương pháp F-AAS là một phương pháp hiệu quả và tin cậy để phân tích chì trong thuốc nổ chì azotua. Phương pháp này có độ chính xác cao, độ lặp lại tốt, và có thể được ứng dụng rộng rãi trong kiểm soát chất lượng thuốc nổ.

6.2. Hướng Phát Triển Của Các Phương Pháp Phân Tích Kim Loại Nặng

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp phân tích kim loại nặng hiện đại hơn, như ICP-MS, để nâng cao độ nhạy và khả năng phân tích đa nguyên tố. Các phương pháp này có thể giúp xác định được hàm lượng các kim loại nặng khác trong thuốc nổ, từ đó đánh giá toàn diện hơn về chất lượng và độ an toàn của sản phẩm.

6.3. Ứng Dụng Của Phân Tích Chì Trong Các Lĩnh Vực Liên Quan

Phân tích chì không chỉ quan trọng trong lĩnh vực sản xuất thuốc nổ, mà còn có ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác như phân tích môi trường, phân tích thực phẩm, và phân tích pháp y. Việc phát triển các phương pháp phân tích chì chính xác và hiệu quả sẽ góp phần bảo vệ sức khỏe con người và môi trường.

Tổng quan nghiên cứu

Thuốc gợi nổ (TGN) là thành phần quan trọng trong công nghiệp quốc phòng và dân dụng, với độ nhạy cao và khả năng kích nổ mạnh mẽ. Trong đó, chì azotua (Pb(N3)2) được sử dụng rộng rãi trong các loại kíp nổ do có gia tốc biến đổi nổ lớn, độ nhạy vừa phải và tính an toàn cao trong sản xuất, bảo quản. Tại Việt Nam, Công ty Hóa chất 21 thuộc Bộ Quốc phòng là đơn vị chủ lực sản xuất chì azotua phục vụ cho các loại hỏa cụ quân sự và nền kinh tế quốc dân. Việc phân tích chính xác hàm lượng chì trong thuốc gợi nổ này là yêu cầu thiết yếu nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm và an toàn trong sử dụng.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là hoàn thiện quy trình phân tích hàm lượng chì trong thuốc gợi nổ chì azotua sản xuất tại Công ty Hóa chất 21, tập trung khảo sát phương pháp chuẩn độ thể tích complexon hiện đang áp dụng và phát triển phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) nhằm nâng cao độ chính xác, độ lặp lại và rút ngắn thời gian phân tích. Nghiên cứu được thực hiện trên các mẫu chì azotua dạng kết tinh, hồ tinh và polyvinyl ancol trong khoảng thời gian năm 2010-2011 tại phòng thí nghiệm của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp quy trình phân tích hàm lượng chì chuẩn xác, góp phần nâng cao chất lượng thuốc gợi nổ, đảm bảo an toàn trong sản xuất và sử dụng, đồng thời làm cơ sở khoa học cho việc kiểm soát chất lượng sản phẩm trong ngành công nghiệp quốc phòng và dân dụng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết thuốc gợi nổ (TGN): Thuốc gợi nổ có độ nhạy cao với các kích thích cơ học như va đập, ma sát, tia lửa điện, với đặc trưng là gia tốc biến đổi nổ lớn, khả năng mồi nổ hiệu quả. Chì azotua là muối kim loại nặng của axit hydrazoic, tồn tại ở hai dạng thù hình với tính chất vật lý và hóa học đặc trưng, ảnh hưởng đến độ nhạy và hiệu suất sử dụng.

• Phương pháp chuẩn độ complexon: Dựa trên phản ứng tạo phức giữa Pb2+ và EDTA trong môi trường đệm axit axetic-natri axetat, sử dụng chỉ thị xilen da cam để xác định điểm tương đương. Phương pháp này phù hợp với mẫu có hàm lượng chì lớn, nhưng dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố pH, thời gian và nhiệt độ.

• Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS): Dựa trên nguyên tắc hấp thụ bức xạ đặc trưng của nguyên tử chì trong đám hơi nguyên tử được tạo ra bởi ngọn lửa đèn khí. Phương pháp này có độ nhạy cao, độ lặp lại tốt, thời gian phân tích nhanh và lượng mẫu nhỏ, thích hợp cho việc phân tích hàm lượng chì trong thuốc gợi nổ.

Các khái niệm chính bao gồm: độ nhạy của thuốc gợi nổ, hiệu suất thu hồi, ảnh hưởng của pH, nhiệt độ, thời gian đến kết quả phân tích, các thông số kỹ thuật của máy F-AAS như bước sóng đo, cường độ dòng đèn, khe đo, chiều cao burner, lưu lượng khí cháy, và ảnh hưởng của các ion trong dung dịch mẫu.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Mẫu thuốc gợi nổ chì azotua dạng kết tinh, hồ tinh và polyvinyl ancol lấy từ lô sản xuất tại Công ty Hóa chất 21. Dữ liệu thực nghiệm thu thập tại phòng thí nghiệm Hóa phân tích, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên.

• Phương pháp phân tích:

  • Phương pháp chuẩn độ thể tích complexon với dung dịch EDTA 0,025M, chỉ thị xilen da cam, trong môi trường đệm pH 5-6.
  • Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) sử dụng máy AA-6800 Shimadzu, với bước sóng 217,0 nm, cường độ dòng đèn 8 mA, khe đo 1,0 nm, chiều cao burner 5 mm, lưu lượng khí C2H2 1,2 lít/phút, mẫu được xử lý bằng NaNO2 và HNO3 10% để phá hủy tính nổ.

• Timeline nghiên cứu: Thực hiện trong năm 2010-2011, bao gồm khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phương pháp chuẩn độ thể tích, xây dựng và tối ưu hóa quy trình phân tích F-AAS, so sánh kết quả giữa hai phương pháp.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mẫu được lấy ngẫu nhiên từ các lô sản xuất, cân chính xác từ 0,1 đến 0,4 gam tùy phương pháp, đảm bảo đại diện cho sản phẩm thực tế.

• Phân tích số liệu: Sử dụng phần mềm MINITAB 14 để mô hình hóa ảnh hưởng các yếu tố pH, nhiệt độ, thời gian đến kết quả phân tích hàm lượng chì, tính hiệu suất thu hồi, đánh giá độ lặp lại và sai số tương đối.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu suất thu hồi của phương pháp chuẩn độ complexon:
   Thí nghiệm thêm chuẩn cho thấy hiệu suất thu hồi đạt từ 90,59% đến 95,42% khi bổ sung Pb2+ từ 5 ml đến 20 ml dung dịch chuẩn 1000 ppm, chứng tỏ phương pháp có độ tin cậy cao trong xác định hàm lượng chì (bảng 3.1).

2. Ảnh hưởng của các yếu tố pH, nhiệt độ, thời gian đến kết quả chuẩn độ:
   Mô hình hóa thực nghiệm cho thấy pH dung dịch đệm có ảnh hưởng có ý nghĩa thống kê đến hàm lượng chì xác định, với pH tăng từ 5,0 đến 6,0 làm hàm lượng chì tăng khoảng 0,15%. Nhiệt độ và thời gian không ảnh hưởng đáng kể (bảng 3.3). Do đó, pH nên được kiểm soát chặt chẽ trong khoảng 5,5-6,0 để đảm bảo kết quả chính xác.

3. Tối ưu các thông số đo phổ F-AAS:

   • Bước sóng 217,0 nm cho tín hiệu hấp thụ cao nhất và độ lặp lại tốt nhất (RSD ~2%).
   • Cường độ dòng đèn HCL chọn 8 mA (60% Imax) đạt độ nhạy và ổn định tối ưu.
   • Khe đo 1,0 nm cho chiều cao pic hấp thụ lớn nhất.
   • Chiều cao burner 5 mm và lưu lượng khí C2H2 1,2 lít/phút là điều kiện nguyên tử hóa mẫu tốt nhất (bảng 3.4 - 3.8).

4. Ảnh hưởng của môi trường axit và các ion trong dung dịch mẫu:

   • Nồng độ HNO3 2% là tối ưu, vừa đảm bảo phá hủy tính nổ mẫu, vừa không làm giảm tín hiệu hấp thụ (sai số <5%).
   • HCl và H2SO4 làm giảm tín hiệu hấp thụ do tạo kết tủa PbCl2 và PbSO4, nên không được sử dụng trong mẫu đo.
   • Các cation Na+ và NH4+ trong phạm vi 0-6% không ảnh hưởng đáng kể đến kết quả (sai số <5%).
   • Anion NO2- tối ưu ở nồng độ 1%, còn CH3COO- không ảnh hưởng trong phạm vi 0-6% (bảng 3.9 - 3.15).

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp chuẩn độ complexon hiện tại có hiệu suất thu hồi cao, tuy nhiên bị ảnh hưởng bởi pH dung dịch đệm, đòi hỏi kiểm soát nghiêm ngặt để tránh sai số. Phương pháp F-AAS với các điều kiện tối ưu cho phép xác định hàm lượng chì trong thuốc gợi nổ với độ chính xác và độ lặp lại cao hơn, thời gian phân tích nhanh hơn và lượng mẫu nhỏ hơn nhiều so với phương pháp chuẩn độ.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, bước sóng 217,0 nm và cường độ dòng đèn 8 mA được xác nhận là phù hợp nhất cho phân tích Pb bằng F-AAS, đồng thời việc loại bỏ HCl và H2SO4 trong mẫu đo giúp giảm sai số do kết tủa. Việc khảo sát ảnh hưởng của các ion phổ biến trong mẫu cũng giúp đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của phương pháp.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ đường chuẩn, đồ thị ảnh hưởng pH đến hàm lượng chì, bảng tổng hợp các thông số kỹ thuật tối ưu và biểu đồ so sánh hiệu suất thu hồi giữa hai phương pháp, giúp minh họa rõ ràng các phát hiện chính.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Kiểm soát pH dung dịch đệm trong phương pháp chuẩn độ complexon:
   Đề nghị duy trì pH trong khoảng 5,5-6,0 để đảm bảo kết quả phân tích hàm lượng chì chính xác, giảm sai số do biến động pH. Thời gian thực hiện: ngay lập tức trong quy trình phân tích. Chủ thể thực hiện: kỹ thuật viên phòng thí nghiệm.

2. Áp dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) làm phương pháp chuẩn cho phân tích hàm lượng chì:
   Với ưu điểm độ chính xác cao, thời gian nhanh và lượng mẫu nhỏ, F-AAS nên được sử dụng rộng rãi tại Công ty Hóa chất 21 và các đơn vị liên quan. Thời gian triển khai: 6 tháng để đào tạo và trang bị thiết bị. Chủ thể thực hiện: phòng thí nghiệm và ban quản lý chất lượng.

3. Đào tạo kỹ thuật viên về các thông số kỹ thuật tối ưu của máy F-AAS:
   Bao gồm bước sóng 217,0 nm, cường độ dòng đèn 8 mA, khe đo 1,0 nm, chiều cao burner 5 mm, lưu lượng khí 1,2 lít/phút, và xử lý mẫu đúng quy trình để đảm bảo độ lặp lại và độ chính xác. Thời gian: 3 tháng. Chủ thể: phòng đào tạo và kỹ thuật.

4. Loại bỏ các axit HCl, H2SO4 trong quá trình xử lý mẫu và phân tích:
   Để tránh hiện tượng kết tủa chì làm sai lệch kết quả, chỉ sử dụng HNO3 2% và NaNO2 trong xử lý mẫu. Thời gian: áp dụng ngay. Chủ thể: kỹ thuật viên phòng thí nghiệm.

5. Xây dựng quy trình chuẩn và tài liệu hướng dẫn chi tiết cho cả hai phương pháp:
   Đảm bảo tính nhất quán và chuẩn hóa trong phân tích hàm lượng chì, phục vụ kiểm soát chất lượng sản phẩm. Thời gian: 6 tháng. Chủ thể: ban quản lý chất lượng và phòng thí nghiệm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Hóa phân tích và Hóa học ứng dụng:
   Luận văn cung cấp kiến thức chuyên sâu về phân tích chì trong thuốc gợi nổ, phương pháp chuẩn độ complexon và phổ hấp thụ nguyên tử, giúp nâng cao kỹ năng thực nghiệm và hiểu biết lý thuyết.

2. Kỹ thuật viên và chuyên gia phòng thí nghiệm kiểm soát chất lượng trong ngành công nghiệp quốc phòng và hóa chất:
   Tài liệu hướng dẫn chi tiết quy trình phân tích hàm lượng chì, giúp cải thiện độ chính xác và hiệu quả công việc, đồng thời đảm bảo an toàn trong xử lý mẫu thuốc gợi nổ.

3. Các nhà quản lý và chuyên viên chất lượng tại các công ty sản xuất thuốc gợi nổ và vật liệu nổ:
   Thông tin về các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và phương pháp phân tích hiện đại giúp xây dựng hệ thống kiểm soát chất lượng hiệu quả, giảm thiểu rủi ro trong sản xuất.

4. Cơ quan quản lý nhà nước về an toàn hóa chất và quốc phòng:
   Luận văn cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật, quy định kiểm tra chất lượng thuốc gợi nổ, góp phần nâng cao an toàn và hiệu quả trong lĩnh vực quốc phòng và dân sự.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần phân tích hàm lượng chì trong thuốc gợi nổ chì azotua?
   Hàm lượng chì quyết định tính năng gợi nổ và độ an toàn của thuốc. Phân tích chính xác giúp kiểm soát chất lượng sản phẩm, đảm bảo hiệu quả và an toàn trong sản xuất, bảo quản và sử dụng.

2. Phương pháp chuẩn độ complexon có ưu điểm và hạn chế gì?
   Ưu điểm là đơn giản, chi phí thấp, hiệu suất thu hồi cao (90-95%). Hạn chế là dễ bị ảnh hưởng bởi pH, nhiệt độ, thời gian và không phù hợp với mẫu có hàm lượng chì rất thấp hoặc phức tạp.

3. Phương pháp F-AAS có những lợi thế gì so với chuẩn độ complexon?
   F-AAS có độ nhạy cao, độ chính xác và độ lặp lại tốt hơn, thời gian phân tích nhanh, lượng mẫu nhỏ, ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường và tạp chất, phù hợp với phân tích hàm lượng chì trong nhiều loại mẫu.

4. Các yếu tố nào ảnh hưởng đến kết quả phân tích bằng F-AAS?
   Bao gồm bước sóng đo, cường độ dòng đèn, khe đo, chiều cao burner, lưu lượng khí cháy, nồng độ axit trong mẫu, và sự hiện diện của các ion cation, anion trong dung dịch mẫu. Kiểm soát các yếu tố này giúp nâng cao độ chính xác.

5. Làm thế nào để xử lý mẫu thuốc gợi nổ an toàn trước khi phân tích?
   Mẫu được hòa tan trong dung dịch NaNO2 để phá hủy gốc N3- độc hại, sau đó thêm HNO3 10% để tiêu hủy tính nổ, tạo dung dịch trong suốt, an toàn cho quá trình phân tích bằng F-AAS hoặc chuẩn độ.

Kết luận

• Luận văn đã hoàn thiện quy trình phân tích hàm lượng chì trong thuốc gợi nổ chì azotua bằng phương pháp chuẩn độ complexon và phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS).
• Phương pháp chuẩn độ complexon có hiệu suất thu hồi cao (90-95%) nhưng bị ảnh hưởng bởi pH dung dịch đệm.
• Phương pháp F-AAS với các thông số kỹ thuật tối ưu cho kết quả chính xác, độ lặp lại cao, thời gian phân tích nhanh và lượng mẫu nhỏ.
• Nồng độ HNO3 2%, loại bỏ HCl và H2SO4, cùng kiểm soát các ion trong mẫu là yếu tố quan trọng đảm bảo độ chính xác của phép đo.
• Đề xuất áp dụng phương pháp F-AAS làm phương pháp chuẩn trong kiểm soát chất lượng sản phẩm tại Công ty Hóa chất 21 và các đơn vị liên quan.

Next steps: Triển khai đào tạo kỹ thuật viên, chuẩn hóa quy trình phân tích, mở rộng ứng dụng phương pháp F-AAS trong các loại thuốc gợi nổ khác.

Call to action: Các đơn vị sản xuất và kiểm soát chất lượng nên áp dụng quy trình phân tích hiện đại để nâng cao chất lượng sản phẩm và đảm bảo an toàn trong sản xuất, sử dụng thuốc gợi nổ.