Nội dung

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT KHOA HÓA HỌC NGÀNH PHÂN TÍCH ---------- XÁC ĐỊNH TỔNG HÀM LƯỢNG SẮT TRONG MỘT SỐ MẪU NƯỚC SINH HOẠT Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC K.33 GVHD : Th.S HỒ THỊ BÍCH NGỌC SVTH : HOÀNG MINH ĐỨC Đà Lạt, năm 2013 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn toàn thể các Thầy Cô khoa Hóa Học – Trường Đại học Đà Lạt đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong suốt thời gian bốn năm Đại học vừa qua. Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới Cô Hồ Thị Bích Ngọc đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, động viên, tận tình và truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm cho em trong suốt thời gian thực hiện đề tài này. Em xin chân thành cảm ơn Cô Nguyễn Thị Như Mai, Thầy Nguyễn Hải Hà đã đọc, góp ý kiến và phản biện cho khóa luận này. Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn lớp HHK33 và các bạn có quan tâm đã động viên và giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận này. Cuối cùng, con xin tỏ lòng biết ơn Cha, Mẹ và những người thân đã động viên và tạo điều kiện thuận lợi về mọi mặt để con hoàn thành khóa luận này. Đà Lạt, tháng 5 năm 2013 Sinh viên Hoàng Minh Đức LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Những kết quả và số liệu trong khóa luận này chưa được ai công bố dưới bất cứ hình thức nào. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước nhà trường về sự cam đoan này. Đà Lạt, tháng 5 năm 2013 Sinh viên Hoàng Minh Đức MỤC LỤC Trang LỜI MỞ ĐẦU............................................................................................................1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .....................................................................................3 I.1. KHÁI QUÁT VỀ NƯỚC ................................................................................3 I.1.1. Phân loại nguồn nước..................................................................................3 I.1.1.1. Phân loại nước theo đặc điểm phân bố trên bề mặt Trái Đất ...............3 I.1.1.2. Phân loại nước theo nguyên tắc và mục đích sử dụng .........................3 I.1.2. Thành phần và tính chất của nước ..............................................................4 I.1.2.1. Thành phần của nước............................................................................4 I.1.2.2. Tính chất của nước ...............................................................................4 I.1.3. Vai trò của nước đối với đời sống con người .............................................5 I.1.4. Vấn đề ô nhiễm nguồn nước .......................................................................6 I.1.5. Ô nhiễm môi trường nước tại thành phố Hồ Chí Minh ..............................7 I.1.5.1. Đặc điểm của hệ thống kênh rạch, cấp thoát nước, nước thải thành phố Hồ Chí Minh ..............................................................................................7 I.1.5.2. Ô nhiễm do nước thải sinh hoạt và dịch vụ ..........................................8 I.5.1.3. Ô nhiễm do các hoạt động nông nghiệp ...............................................8 I.5.1.4. Ô nhiễm do nước thải công nghiệp.......................................................9 I.5.1.5. Hệ thống xử lý và thu gom rác thải ở Thành phố Hồ Chí Minh ..........9 I.2. SẮT VÀ HỢP CHẤT CỦA SẮT..................................................................10 I.2.1. Sắt..............................................................................................................10 I.2.1.1. Tính chất lý học ..................................................................................10 I.2.1.2. Tính chất hóa học ...............................................................................11 I.2.1.3. Trạng thái tự nhiên..............................................................................12 I.2.2. Các hợp chất của sắt..................................................................................12 I.2.2.1. Hợp chất của Fe(II).............................................................................12 I.2.2.2. Hợp chất của sắt (III) ..........................................................................14 I.2.3. Vai trò của sắt ...........................................................................................15 I.2.3.1. Đối với cơ thể con người ....................................................................15 I.2.3.2. Đối với cây trồng và chăn nuôi...........................................................16 I.2.3.3. Đối với công nghiệp ...........................................................................17 I.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SẮT .................................................18 I.3.1. Phương pháp phân tích định tính sắt (III) .................................................18 I.3.1.1. Phản ứng với K4[Fe(CN)6] .................................................................18 I.3.1.2. Phản ứng với thioxianat......................................................................18 I.3.2. Phương pháp phân tích định lượng sắt (III)..............................................18 I.3.2.1. Phương pháp phân tích hóa học..........................................................18 I.3.2.2. Phương pháp phân tích hóa lí .............................................................20 I.4. GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG SO MÀU ...............22 I.4.1. Định luật cơ bản về hấp thụ quang (định luật Bouguer – Lambert – Beer)............22 I.4.2. Điều kiện áp dụng định luật ......................................................................22 I.4.3. Các tiêu chuẩn của phức chất dùng trong phương pháp trắc quang so màu .23 I.4.4. Các phương pháp xác định nồng độ..........................................................23 I.4.5. Ưu điểm của phương pháp trắc quang: .....................................................24 I.5. GIỚI THIỆU AXIT SUNFOSALIXILIC ...................................................24 I.6. XỬ LÝ THỐNG KÊ CÁC KẾT QUẢ PHÂN TÍCH.................................25 CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM ............................................................................26 II.1. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT .........................................................26 II.1.1. Thiết bị, dụng cụ ......................................................................................26 II.1.2. Hóa chất ...................................................................................................26 II.1.3. Chuẩn bị các dung dịch............................................................................26 II.2. KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN XÁC ĐỊNH SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG SO MÀU .......................................................................27 II.2.1. Khảo sát bước sóng hấp thụ cực đại ........................................................27 II.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của thể tích dung dịch NH3 5% ..............................29 II.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của thể tích dung dịch axit sunfosalixilic 10% .............30 II.2.4. Khảo sát thời gian ổn định màu và bền màu ...........................................32 II.2.5. Khảo sát khoảng tuyến tính tuân theo định luật hấp thụ Bouger – Lambert – Beer ...................................................................................................33 II.2.6. Khảo sát ảnh hưởng của nguyên tố cản ...................................................35 II.2.6.1. Khảo sát ảnh hưởng của Cu(II) .........................................................35 II.2.6.2. Khảo sát ảnh hưởng của Mn(II) ........................................................37 II.2.6.3. Khảo sát ảnh hưởng của Al(III) ........................................................38 II.2.7. Dựng đường chuẩn trên nền nguyên tố cản.............................................40 II.2.8. Sai số tương đối của phương pháp trắc quang so màu Fe(III) với thuốc thử axit sunfosalixilic trong môi trường NH3.....................................................42 II.3. ÁP DỤNG CÁC KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐỂ XÁC ĐỊNH TỔNG HÀM LƯỢNG SẮT TRONG MỘT SỐ MẪU NƯỚC SINH HOẠT Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH...........................................................................................43 II.3.1. Lấy mẫu và bảo quản mẫu nước..............................................................43 II.3.1.1. Lấy mẫu nước....................................................................................43 II.3.1.2. Bảo quản mẫu nước...........................................................................43 II.3.2. Thời gian và địa điểm lấy mẫu ................................................................44 II.3.3. Xác định tổng hàm lượng sắt trong một số mẫu nước ở thành phố Hồ Chí Minh ...................................................................................................................45 KẾT LUẬN ..............................................................................................................49 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................50 DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào bước sóng λ........................................28 Bảng 2: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thể tích dung dịch NH3 5%. ...............29 Bảng 3: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thể tích dung dịch axit sunfosalixilic 10%............................................................................................................................31 Bảng 4: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thời gian t. ..........................................32 Bảng 5: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào nồng độ dung dịch Fe(III)..................34 Bảng 6: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thể tích dung dịch Cu(II) 50μg/mL....36 Bảng 7: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thể tích dung dịch Mn(II) 50μg/mL...37 Bảng 8: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thể tích dung dịch Al(III) 1mg/mL. ...39 Bảng 9: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào nồng độ dung dịch Fe(III)..................41 Bảng 10: Các giá trị độ hấp thụ của mẫu giả............................................................42 Bảng 11: Các mẫu nước phân tích............................................................................44 Bảng 12: Bảng số liệu thực nghiệm:.........................................................................46 Bảng 13: Bảng kết quả xác định tổng hàm lượng sắt trong một số mẫu nước ở thành phố Hồ Chí Minh. .....................................................................................................47 DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào bước sóng λ..............28 Hình 2: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thể tích dung dịch NH3 5%..............................................................................................................................30 Hình 3: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thể tích dung dịch axit sunfosalixilic 10%. ....................................................................................................31 Hình 4: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thời gian t.................33 Hình 5: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào nồng độ dung dịch Fe(III). .......................................................................................................................35 Hình 6: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thể tích dung dịch Cu(II) 50μg/mL. ........................................................................................................36 Hình 7: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thể tích dung dịch Mn(II) 50μg/mL. .......................................................................................................38 Hình 8: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ A vào thể tích dung dịch Al(III) 1mg/mL. ........................................................................................................39 Hình 9: Đường chuẩn trắc quang Fe(III)..................................................................41 Khóa luận tốt nghiệp Đại học Khoa Hóa Học LỜI MỞ ĐẦU Nước là nguồn sống của sự sống, cần thiết không những đối với con người mà còn đối với tất cả các sinh vật. Con người có thể không ăn trong nhiều ngày mà vẫn sống nhưng sẽ không thể sống nổi chỉ sau ít ngày nhịn khát. Tuy nhiên do quá trình đô thị hóa, công nghiệp hóa và thâm canh trong nông nghiệp đã làm ảnh hưởng xấu đến tài nguyên nước, gây ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường sinh thái cũng như sức khỏe của con người. Trong số những nguyên nhân gây ô nhiễm thì sự ô nhiễm kim loại nặng là rất nguy hiểm, trong đó sắt góp phần đáng kể vào tác động trực tiếp đến chất lượng nước. Hàm lượng sắt trong nước nhiều sẽ làm cho nước có mùi, có màu ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe con người và vật nuôi, gây ra những bệnh như: tim mạch, tiểu đường, rối loạn sinh lí, rối loạn chức năng gan… Tuy nhiên, con người khi thiếu sắt thường hay đau đầu, chóng mặt, da xanh xao và khô, đổ mồ hôi, rụng tóc… Ngày nay, nhu cầu sử dụng nước sạch trong sinh hoạt của người dân ở nước ta hiện nay là rất lớn, đặc biệt là ở thành phố Hồ Chí Minh, ngoài nhu cầu sử dụng nước sạch trong sinh hoạt của các hộ dân, nhu cầu tiêu thụ nước ở các văn phòng công sở, trung tâm thương mại, trường học, bệnh viện… cũng cần một lượng nước sạch không nhỏ. Như vậy cùng với sự phát triển rất nhanh của nền kinh tế - công nghiệp ở thành phố Hồ Chí Minh, nhu cầu sử dụng nước sạch của thành phố không ngừng gia tăng. Tuy nhiên, môi trường nước ở thành phố Hồ Chí Minh hiện nay đã đến mức độ không chỉ báo động mà phải nói là nguy hiểm hơn mức báo động. Sự ô nhiễm đang hàng ngày, hàng giờ góp phần tác động làm suy giảm sức khỏe, chất lượng cuộc sống cư dân thành phố. Vì vậy, phân tích hàm lượng sắt trong nước là điều cần thiết để tạo cơ sở cho việc đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn nước và có phương án khắc phục, xử lý, cải tạo nguồn nước một cách hiệu quả. Hoàng Minh Đức Trang 1 Khóa luận tốt nghiệp Đại học Khoa Hóa Học Từ những lý do trên nên chúng tôi chọn đề tài: “Xác định tổng hàm lượng sắt trong một số mẫu nước sinh hoạt ở thành phố Hồ Chí Minh”. Trong bài khóa luận tốt nghiệp, nhiệm vụ cơ bản của đề tài này đặt ra là: - Xây dựng quy trình phân tích sắt đơn giản, dễ áp dụng trong hầu hết các phòng thí nghiệm phân tích với độ đúng và độ chính xác cao. - Áp dụng quy trình phân tích trên để xác định tổng hàm lượng sắt trong một số mẫu nước sinh hoạt ở thành phố Hồ Chí Minh. Hoàng Minh Đức Trang 2