ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM VŨ DUY HÙNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI HÀM LƯỢNG VẾT KẼM VÀ CADIMI TRONG LÁ CHÈ XANH TRÊN ĐỊA BÀN THÁI NGUYÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON - AMPE HÒA TAN Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.18 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC VẬT CHẤT Người hướng dẫn khoa học: TS. Dương Thị Tú Anh Thái Nguyên, năm 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Thái Nguyên, tháng 4 năm 2016 Tác giả Vũ Duy Hùng i LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ, chuyên ngành Hóa phân tích, Khoa Hóa học – Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên, em đã nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ của các thầy cô giáo, các đồng nghiệp, bạn bè và gia đình. Đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến TS. Dương Thị Tú Anh, cô đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báu để em có thể hoàn thành luận văn này. Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy giáo, cô giáo Khoa Hóa học, các thầy cô trong Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường. Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn, khả năng nghiên cứu của bản thân còn hạn chế, nên kết quả nghiên cứu có thể còn nhiều thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo, các bạn đồng nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 04 năm 2016 Tác giả Vũ Duy Hùng ii MỤC LỤC Trang Trang bìa phụ Lời cam đoan .ii Mục lục. iii Danh mục các kí hiệu và chữ viết tắt.iv Danh mục bảng .v Danh mục các hình.vi Mở đầu . Giới thiệu chung về cây chè . Đặc điểm và thành phần . Công dụng của cây chè. Phân loại chè. Nguồn gốc cây chè . Vài nét về chè Thái Nguyên . Công dụng và đặc tính của Kẽm và Cadimi. Công dụng và đặc tính của Kẽm. Công dụng và độc tính của Cadimi. Một số phương pháp phân tích xác định vết kim loại nặng . Giới thiệu về phương pháp Von-Ampe hòa tan . Nguyên tắc của phương pháp Von-Ampe hòa tan. Ưu điểm của phương pháp Von-Ampe hòa tan. Nhược điểm của phương pháp Von-Ampe hòa tan . Một số loại điện cực thường trong phương pháp Von-Ampe hòa tan . Tổng quan các nghiên cứu về các loại điện cực biến tính và xác định hàm lượng các kim loại nặng trong chè xanh ở trong nước và trên thế giới. Điện cực cacbon biến tính . Các loại điện cực biến tính khác . Tổng quan các công trình khoa học trong nước và trên thế giới nghiên cứu về sự ô nhiễm kim loại nặng trong chè xanh . Tiêu chuẩn của một số kim loại nặng trong chè và sản phẩm chè . NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . Thiết bị, dụng cụ và hóa chất. Thiết bị và dụng cụ. Nội dung nghiên cứu . Phương pháp nghiên cứu. Tiến trình thí nghiệm theo phương pháp Von-Ampe hòa tan . KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN . Điện cực làm việc (WE). Nghiên cứu đặc tính điện hóa của điện cực làm việc (BiF/CNTPE). So sánh điện cực cacbon nanotubes paste với điện cực Glassy cacbon . Lựa chọn chất tạo màng thích hợp trên nền cacbon nanotubes paste. Lựa chọn dung dịch làm thành phần nền . Bản chất sự xuất hiện peak hòa tan của Zn và Cd . Nghiên cứu, lựa chọn các điều kiện tối ưu cho phép ghi đo xác định đồng thời Zn(II) và Cd(II). Nghiên cứu lựa chọn thời gian sục khí N2 đuổi oxi hòa tan. Nghiên cứu lựa chọn pH tối ưu. Nghiên cứu lựa chọn thời gian điện phân làm giàu . Nghiên cứu ảnh hưởng của thế điện phân . Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ quay điện cực. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ chất tạo màng. Ảnh hưởng của tốc độ quét thế . Đánh giá độ đúng, độ lặp của phép đo, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp. Đánh giá độ đúng của phép đo . Đánh giá độ lặp của phép đo . Giới hạn phát hiện (Limit of Detection - LOD) . Giới hạn định lượng (Limit Of Quantificati0n - LOQ). Xác định hàm lượng Zn và Cd trong các mẫu phân tích . Vị trí lấy mẫu . Lấy và bảo quản mẫu trước khi phân tích . Quy trình phân hủy mẫu phân tích. Kết quả phân tích .56 TÀI LIỆU THAM KHẢO .57 v DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT STT Tiếng Việt Tiếng Anh Ký hiệu 1 Dòng đỉnh hòa tan Peak current Ip 2 Điện cực màng bitmut Bismuth Film Electrode BiFE 3 Điện cực giọt thủy ngân treo Mercury Drop Elactrode HMDE 4 Điện cực làm việc Working Electrode WE Điện cực paste nền ống nano Carbon nanotubes paste 5 CNTPE cacbon electrode Điện cực Bismust trên nền ống Bismuth film /Carbon nanotubes BiF/CNT 6 nano cacbon paste electrode PE 7 Điều kiện thí nghiệm Experimental conditions ĐKTN 8 Độ lệch chuẩn Standard Deviation S 9 Độ lệch chuẩn tương đối Relative Standard Deviation RSD 10 Độ thu hồi Recovery Rev 11 Giới hạn định lượng Limit of quantification LOQ 12 Giới hạn phát hiện Limit of detection LOD 13 Nồng độ phần tỷ Part per billion ppb 14 Oxy hòa tan Dissolve Oxygen DO 15 Than thủy tinh Glassy carbon GC 16 Thế đỉnh Peak potential Ep 17 Thế điện phân làm giàu Deposition potential Edep 18 Thế làm sạch điện cực Cleaning potential EClr 19 Thời gian điện phân làm giàu Deposition time tdep iv 20 Thời gian làm sạch điện cực Cleaning time tcls 21 Thời gian nghỉ Rest time trest 22 Tốc độ quay điện cực The rotating speed of electrode w 23 Tốc độ quét thế Sweep rate v 24 Von-ampe hòa tan anot Anodic Stripping Voltammetry ASV 25 Von-ampe hòa tan catot Cathodic Stripping Voltammetry CSV 26 Xung vi phân Differential Pulse DP 27 Ống nano cacbon Carbon nanotubes CNT 28 Điện cực màng thủy ngân Mecury film electrode MFE 29 Thời gian sục khí tsk v DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1. Một số phương pháp phân tích xác định lượng vết các kim loại . Tiêu chuẩn kim loại nặng cho phép trong chè và sản phẩm chè . Kết quả so sánh Ip của Zn(II) và Cd(II) giữa hai điện cực GC và CNTPE. Kết quả so sánh Ip của Zn(II) và Cd(II) giữa hai điện cực GC và CNTPE. Giá trị thế đỉnh píc E p của Zn(II), Cd(II) trong nền đệm axetat . Các giá trị Ip của Zn(II), Cd(II) tương ứng với thời gian sục khí (t sk ) khác nhau . Các giá trị Ip của Zn(II), Cd(II) tương ứng với pH khác nhau. Các giá trị Ip của Zn(II), Cd(II) ở các thời gian điện phân làm giàu khác nhau . Giá trị Ip của Zn(II), Cd(II) ở các thế điện phân (E đf) khác nhau . Các giá trị Ip của Zn(II) và Cd(II) ở các Tốc độ quay điện cực ( ) khác nhau . Các giá trị Ip của Zn(II) và Cd(II) ở các giá trị [Bi 3+ ] tạo màng khác nhau . Các giá trị Ip của Zn(II) và Cd(II) ở các giá trị tốc độ quét thế khác nhau . Các điều kiện thí nghiệm thích hợp cho phép ghi đo xác định đồng thời Zn(II) và Cd(II) . Kết quả phân tích Zn 2+ và Cd 2+ trong mẫu dung dịch chuẩn . Các giá trị Ip của Zn(II) và Cd(II) trong 10 lần đo lặp lại . Địa điểm và thời gian lấy mẫu . Hàm lượng Zn, Cd trong các mẫu phân tích. 49 v DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 3. Một số hình ảnh về điện cực đã được chế tạo . Các đường DPASV của Zn(II) và Cd(II) khi đo bằng điện cực GC và điện cực CNTPE. Đường DPASV của Zn(II) và Cd(II) trên nền điện cực cacbon nanotubes paste với các màng khác nhau . Đường DPASV của Zn(II), Cd(II) trong nền đệm khác nhau . Đường DPASV khi: 1) không có đệm axatat. Các đường DPASV của Zn(II), Cd(II) ở các thời gian sục khí khác nhau. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa IP của Cd(II) và Zn(II) vào thời gian sục khí. Các đường DPASV của Zn(II), Cd(II) trong dung dịch đệm axetat 32 Hình 3. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa IP của Cd(II) và Zn(II) vào pH dung dịch đệm . Đường DPASV của Zn(II), Cd(II) ở các thời gian điện phân làm giàu khác nhau. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa IP của Cd(II) và Zn(II) vào thời gian điện phân làm giàu . Các đường DPASV của Zn(II), Cd(II) ở các thế điện phân làm giàu khác nhau . Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa IP của Cd(II) và Zn(II) vào thế điện phân (Eđf) . Các đường DPASV khảo sát ảnh hưởng tốc độ quay điện cực đến dòng đỉnh hòa tan Ip của Zn(II) và Cd(II). Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa giá trị IP của Cd(II) và Zn(II) vào tốc độ quay điện cực . Các đường DPASV khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung dịch chất tạo màng đến dòng đỉnh hòa tan Ip của Zn(II) và Cd(II). Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa giá trị IP của Cd(II) và Zn(II) vào giá trị nồng độ chất [Bi 3+] tạo màng . Các đường DPASV khảo sát ảnh hưởng của tốc độ quét thế đến dòng đỉnh hòa tan Ip của Zn(II) và Cd(II). Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa giá trị IP của Cd(II) và Zn(II) vào tốc độ quét thế. Các đường DPASV của Zn(II) và Cd(II) trong mẫu dung dịch chuẩn . Các đường DPASV của Zn(II) và Cd (II) trong 10 lần đo lặp lại. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Zn (µg/g) trong lá chè xanh Quyết Thắng ngày 28/11/2015 . Đồ thị biểu diễn hàm lượng Zn (µg/g) trong lá chè xanh Quyết Thắng ngày 5/2/2016. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cd (µg/g) trong lá chè xanh Quyết Thắng ngày 28/11/2015 . Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cd (µg/g) trong lá chè xanh Quyết Thắng ngày 5/2/2016 . Đồ thị biểu diễn hàm lượng Zn (µg/g) trong lá chè xanh Định Hóa ngày 16/12/2015 . Đồ thị biểu diễn hàm lượng Zn (µg/g) trong lá chè xanh Định Hóa ngày 20/3/2016 . Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cd (µg/g) trong lá chè xanh Định Hóa ngày 16/12/2015 . Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cd (µg/g) trong lá chè xanh Định Hóa ngày 20/3/2016 . 52 vii MỞ ĐẦU Hiện nay môi trường đất, nước, không khí nói chung và môi trường đất trồng cây công nghiệp nói riêng đang chịu ảnh hưởng nghiêm trọng bởi sự gia tăng phế thải.
