Issuu

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VỎ TRỨNG GÀ

vectorstock.com/28062440

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VỎ TRỨNG GÀ LÀM GIẢM NỒNG ĐỘ Pb2+ VÀ Cu2+ TRONG NƯỚC WORD VERSION | 2021 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA HÓA 

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VỎ TRỨNG GÀ LÀM GIẢM NỒNG ĐỘ Pb2+ VÀ Cu 2+ TRONG NƢỚC

Ngƣời hƣớng dẫn : TS. NGUYỄN THI HƢỜNG Ngƣời thực hiện

: TRƢƠNG THÀNH TIẾN

Đà Nẵng, 05/2016

MỤC LỤC CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .......................................................................................5 1.1. Khái niệm môi trƣờng nƣớc và ô nhiễm nguồn nƣớc .......................................5 1.1.1. Khái niệm môi trƣờng nƣớc .......................................................................5 1.1.2. Chu trình các nguồn nƣớc ..........................................................................5 1.1.3. Tài nguyên nƣớc ở Việt Nam và vai trò của nƣớc trong cuộc sống...........6 1.1.4. Ô nhiễm nguồn nƣớc ..................................................................................7 1.1.4.1. Khái niệm ô nhiễm môi trƣờng nƣớc ......................................................7 1.1.4.2. Nguồn gốc và các tác nhân gây ô nhiễm nguồn nƣớc .............................7 1.1.4.2.1. Ô nhiễm tự nhiên ..................................................................................7 1.1.4.2.2. Ô nhiễm nhân tạo .................................................................................8 1.2. Tác dụng sinh hóa của kim loại nặng đối với con ngƣời và môi trƣờng ..........9 1..3. Giới thiệu về chì ............................................................................................10 1.3.1.Tác hại của chì ...........................................................................................11 1.3.2. Các nguồn phát sinh Chì ..........................................................................12 1.4. Giới thiệu về Đồng .........................................................................................14 1.4.1. Ứng dụng của đồng ..................................................................................14 1.5. Các phƣơng pháp xử lí ....................................................................................15 1.5.1. Kết tủa hydroxit kim loại..........................................................................16 1.5.2. Kết tủa sunfit kim loại ..............................................................................16 1.5.3.Kết tủa carbonat.........................................................................................16 1.5.4.Trao đổi ion ...............................................................................................17 1.5.5. Hấp phụ ....................................................................................................17 1.5.6.Lọc màng ...................................................................................................18

1.5.7.Điện phân ..................................................................................................18 1.6.Lý thuyết phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS ...........................18 1.6.1.Nguyên tắc và trang bị của phép đo AAS .................................................18 1.6.2. Những ƣu, nhƣợc điểm của phép đo AAS ...............................................20 1.6.3. Đối tƣợng và phạm vi ứng dụng của AAS ...............................................22 1.7.Giới thiệu về vỏ trứng ......................................................................................22 1.7.1. Đặc điểm của vỏ trứng .............................................................................22 1.7.2. Tính chất lớp protein ................................................................................23 1.8. Công thức tính hiệu suất .................................................................................23 1.9. Đánh giá sai số thống kê .................................................................................23 CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................25 2.1. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị ..............................................................................25 2.1.1. Hóa chất ....................................................................................................25 2.1.2. Dụng cụ ....................................................................................................25 2.1.3. Thiết bị .....................................................................................................25 2.2. Chuẩn bị mẫu, hóa chất cho việc phân tích ....................................................25 2.2.1. Pha dung dịch đệm axetat .........................................................................25 2.2.2. Pha dung dịch chuẩn Pb2+........................................................................26 2.2.3. Pha dung dịch chuẩn Cu2+ ........................................................................26 2.2.4. Chuẩn bị vỏ trứng .....................................................................................26 2.3. Nội dung nghiên cứu.......................................................................................27 2.3.1. Nghiên cứu đối với dung dịch Pb2+ ..........................................................27 2.3.1.1. Khảo sát khối lƣợng vỏ trứng tự nhiên và vỏ trứng nung đến hiệu suất xử lí .....................................................................................................................27 2.3.1.2. Khảo sát nồng độ Pb2+ đến hiệu xuất xử lí ............................................27 2

2.3.1.3. Khảo sát thời gian khuấy đến hiệu xuất xử lí ........................................28 2.3.2. Nghiên cứu đối với dung dịch Cu2+ ........................................................28 2.3.2.1. Khảo sát khối lƣợng vỏ trứng nung và vỏ trứng tự nhiên đến hiệu xuất xử lí .....................................................................................................................28 2.3.2.2. Khảo sát nồng độ Cu2+ ban đầu .............................................................29 2.3.2.3. Khảo sát thời gian khuấy đến hiệu xuất xử lí ........................................29 2.4. Kĩ thuật lấy mẫu và xử lí mẫu phân tích .........................................................30 2.4.1. Mục đích và yêu cầu của việc lấy mẫu phân tích .....................................30 2.4.2. Kĩ thuật xử lí mẫu .....................................................................................30 2.4.2.1. Khái niệm ..............................................................................................30 2.4.2.2. Mục đích ................................................................................................31 2.4.2.3. Kĩ thuật vô cơ hóa ƣớt ...........................................................................31 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................32 3.1. Kết quả nghiên cứu đối với dung dịch Pb2+....................................................32 3.1.1. Xây dựng đƣờng chuẩn ............................................................................32 3.1.2. Kết quả nghiên cứu sự ảnh hƣởng của khối lƣợng vỏ trứng tự nhiên và vỏ trứng nung đến hiệu suất xử lí ............................................................................33 3.1.3. Khảo sát sự ảnh hƣởng của thời gian khuấy đến hiệu suất xử lí ..............34 3.1.4. Khảo sát sự ảnh hƣởng của nồng độ ban đầu đến hiệu suất xử lí ............36 3.1.5. So sánh khả năng xử lí giữa vỏ trứng tự nhiên và vỏ trứng nung ............38 3.2. Kết quả nghiên cứu dung dịch Cu2+................................................................38 3.2.1. Xây dựng đƣờng chuẩn ............................................................................38 3.2.2. Kết quả nghiên cứu sự ảnh hƣởng của khối lƣợng vỏ trứng tự nhiên và vỏ trứng nung đến hiệu suất xử lí ............................................................................39

3.2.3. Kết quả nghiên cứu sự ảnh hƣởng của thời gian khuấy đến hiệu suất xử lí ............................................................................................................................41 3.2.4. Khảo sát sự ảnh hƣởng của nồng độ ban đầu đến hiệu suất xử lí ............42 3.3. Nghiên cứu đối với nƣớc thải nhà máy sản xuất giấy ....................................44 3.3.1. Đặc điểm của nƣớc thải ............................................................................44 3.3.2. Xử lí mẫu bằng kĩ thuật vô cơ hóa ƣớt .....................................................45 3.3.3. Kết quả xử lí nƣớc thải của nhà máy sản xuất giấy..................................45 3.4. Kết quả đánh giá sai số thống kê của phƣơng pháp........................................45 3.5. Đề xuất qui trình xử lí nƣớc thải có chứa ion Pb2+ .........................................46 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................49 Tài liệu tham khảo .....................................................................................................51

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Khái niệm môi trường nước và ô nhiễm nguồn nước 1.1.1. Khái niệm môi trường nước Môi trƣờng nƣớc là một trong bốn thành phần cấu tạo môi trƣờng, không thể thiếu trong hệ sinh thái.Môi trƣờng nƣớc duy trì sự sống, sự trao đổi chất, sự cân bằng sinh thái trên toàn cầu.Bản thân môi trƣờng nƣớc là dạng môi trƣờng đầy đủ có hai thành phần chính là nƣớc và chất tan, chất khí. Môi trƣờng nƣớc bao gồm các dạng nƣớc: nƣớc ngọt, nƣớc mặn, nƣớc ao hồ, sông ngòi, nƣớc đóng băng tuyết, hơi nƣớc và nƣớc ngầm. 1.1.2. Chu trình các nguồn nước Trong tự nhiên nguồn nƣớc luôn đƣợc luân hồi theo chu trình thủy văn. Theo chu trình thủy văn này lƣợng nƣớc luôn đƣợc bảo tồn hay chuyển từ dạng này sang dạng khác hoặc từ nơi này đến nơi khác. Tùy theo nguồn nƣớc, thời gian luân hồi có thể ngắn đến vài tuần hoặc dài hàng ngàn năm. Nguồn nƣớc ngọt đƣợc luân hồi qua

các quá trình bốc hơi và mƣa.

Hình 1.1: Vòng tuần hoàn nƣớc 1.1.3. Tài nguyên nước ở Việt Nam và vai trò của nước trong cuộc sống Nƣớc ta nằm trong khí hậu nhiệt đới gió mùa.Tài nguyên nƣớc mặt của nƣớc ta phong phú, gần 90% lƣợng nƣớc từ bên ngoài chảy vào tập trung ở đồng bằng sông Cửu Long. Phần nƣớc chảy trên lãnh thổ Việt Nam lại phân phối không đều theo không gian và thời gian. Nguồn nƣớc mặt dồi dào làm cho nƣớc ngầm cũng phong phú. Theo đánh giá tổng lƣợng nƣớc ngầm trên lãnh thổi đạt 1515 m3, xấp xí 15% tổng lƣợng nƣớc mặt. Một phần nƣớc ngầm ở đồng bằng Bắc Bộ và đặc biệt ở đồng bằng Nam Bộ bị nhiễm mặn và nhiễm phèn. Tài nguyên nƣớc của Việt Nam phong phú, nhƣng nguồn nƣớc thực sự có thể sử dụng, đảm bảo chất lƣợng còn hạn chế. Hiện nay mới chỉ có khoảng 20- 40% gia đình Việt Nam đủ nƣớc dùng theo tiêu chuẩn nƣớc sạch. Hiện tƣợng suy giảm chất lƣợng nƣớc mặt đang lan rộng ra nhiều nơi do ô nhiễm của các chất thải từ các khu công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải... Riêng thủ đô Hà Nội hiện nay tổng lƣợng nƣớc thải trong một ngày đêm từ 300.000- 400.000m3, trong đó nƣớc thải từ sản xuất công nghiệp chiếm 85-90 ngàn m3.Tổng lƣợng rác thải sinh hoạt 1800- 2000 m3/ ngày đêm, nhƣng mới chỉ thu gom thu đƣợc khoảng 850 m3, phần còn lại đƣợc xả vào các khu đất ven hồ, kênh mƣơng gây ô nhiễm nặng cho nguồn nƣớc. Trong khi đó, trong sinh hoạt nhu cầu tối thiểu bình quân cho một ngƣời trong một ngày khoảng 50 lít nƣớc/ ngày. Ở Hà Nội hiện nay đang phấn đấu đạt bình quân khoảng 200-250 lít nƣớc/ngƣời/ ngày đêm. Trong nông nghiệp, nƣớc đƣợc cung cấp cho các quá trình chăn nuôi, trồng trọt, tƣới tiêu, nuôi trồng thủy sản... Số lƣợng nƣớc dùng trong nông nghiệp lớn nhƣng về mặt tiêu chuẩn, nƣớc cung cấp cho nông nghiệp không đòi hỏi quá chặt chẽ nghiêm ngặt nhƣ nƣớc sinh hoạt. Nhu cầu về nƣớc cho sản xuất công nghiệp rất lớn và đa dạng. Ví dụ để sản xuất 1 lít bia cần khoảng 15 lít nƣớc, 1 tấn giấy cần 300 m3 nƣớc, 1 tấn nhựa tổng hợp cần 2000 m3 nƣớc...[8]; [9]. 6

1.1.4. Ô nhiễm nguồn nước 1.1.4.1. Khái niệm ô nhiễm môi trường nước Ô nhiễm nƣớc là sự thay đổi theo chiều xấu đi các tính chất vật lý – hoá học – sinh học của nƣớc, với sự xuất hiện các chất lạ ở thể lỏng, rắn làm cho nguồn nƣớc trở nên độc hại với con ngƣời và sinh vật. Làm giảm độ đa dạng sinh vật trong nƣớc. Xét về tốc độ lan truyền và quy mô ảnh hƣởng thì ô nhiễm nƣớc là vấn đề đáng lo ngại hơn ô nhiễm đất. 1.1.4.2. Nguồn gốc và các tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước Nƣớc bị ô nhiễm là do sự phú dƣỡng xảy ra chủ yếu ở các khu vực nƣớc ngọt và các vùng ven biển, vùng biển khép kín. Do lƣợng muối khoáng và hàm lƣợng các chất hữu cơ quá dƣ thừa làm cho các quần thể sinh vật trong nƣớc không thể đồng hoá đƣợc. Kết quả làm cho hàm lƣợng ôxy trong nƣớc giảm đột ngột, các khí độc tăng lên, tăng độ đục của nƣớc, gây suy thoái thủy vực. 1.1.4.2.1. Ô nhiễm tự nhiên Là do mƣa,tuyết tan, lũ lụt,gió bão… hoặc do các sản phẩm hoạt động sống của sinh vật, kể cả xác chết của chúng. Cây cối, sinh vật chết đi, chúng bị vi sinh vật phân hủy thành chất hữu cơ. Một phần sẽ ngấm vào lòng đất, sau đó ăn sâu vào nƣớc ngầm, gây ô nhiễmhoặc theo dòng nƣớc ngầm hòa vào dòng lớn. Lụt lội có thể làm nƣớc mất sự trong sạch, khuấy động những chất dơ trong hệ thống cống rãnh, mang theo nhiều chất thải độc hại từ nơi đổ rác và cuốn theo các loại hoá chất trƣớc đây đã đƣợc cất giữ. Nƣớc lụt có thể bị ô nhiễm do hoá chất dùng trong nông nghiệp, công nghiệp hoặc do các tác nhân độc hại ở các khu phế thải. Công nhân thu dọn lân cận các công trƣờng công nghiệp bị lụt có thể bị tác hại bởi nƣớc ô nhiễm hoá chất. Ô nhiễm nƣớc do các yếu tố tự nhiên (núi lửa, xói mòn, bão, lụt,...) có thể rất nghiêm trọng, nhƣng không thƣờng xuyên, và không phải là nguyên nhân chính gây suy thoái chất lƣợng nƣớc toàn cầu.

1.1.4.2.2. Ô nhiễm nhân tạo Nƣớc thải sinh hoạt (domestic wastewater): là nƣớc thải phát sinh từ các hộ gia đình, bệnh viện, khách sạn, cơ quan trƣờng học, chứa các chất thải trong quá trình sinh hoạt, vệ sinh của con ngƣời. Thành phần cơ bản của nƣớc thải sinh hoạt là các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học (cacbohydrat, protein, dầu mỡ), chất dinh dƣỡng (photpho, nitơ), chất rắn và vi trùng. Tùy theo mức sống và lối sống mà lƣợng nƣớc thải cũng nhƣ tải lƣợng các chất có trong nƣớc thải của mỗi ngƣời trong một ngày là khác nhau. Nhìn chung mức sống càng cao thì lƣợng nƣớc thải và tải lƣợng thải càng cao Nƣớc thải công nghiệp (industrial wastewater): là nƣớc thải từ các cơ sở sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, giao thông vận tải. Khác với nƣớc thải sinh hoạt hay nƣớc thải đô thị, nƣớc thải công nghiệp không có thành phần cơ bản giống nhau, mà phụ thuộc vào ngành sản xuất công nghiệp cụ thể. Ví dụ: nƣớc thải của các xí nghiệp chế biến thực phẩm thƣờng chứa lƣợng lớn các chất hữu cơ; nƣớc thải của các xí nghiệp thuộc da ngoài các chất hữu cơ còn có các kim loại nặng, sulfua,... Ngƣời ta thƣờng sử dụng đại lƣợng PE (population equivalent) để so sánh một cách tƣơng đối mức độ gây ô nhiễm của nƣớc thải công nghiệp với nƣớc thải đô thị Nƣớc thải bệnh viện bao gồm nƣớc thải từ các phòng phẫu thuật, phòng xét nghiệm, phòng thí nghiệm, từ các nhà vệ sinh, khu giặt là, rửa thực phẩm, bát đĩa, từ việc làm vệ sinh phòng... cũng có thể từ các hoạt động sinh hoạt của bệnh nhân, ngƣời nuôi bệnh và cán bộ công nhân viên làm việc trong bệnh viện. Nƣớc thải y tế có khả năng lan truyền rất mạnh các vi khuẩn gây bệnh, nhất là đối với nƣớc thải đƣợc xả ra từ những bệnh viện hay những khoa truyền nhiễm, lây nhiễm. Ngoài những yếu tố ô nhiễm thông thƣờng nhƣ chất hữu cơ, dầu mỡ động thực vật, vi khuẩn, nƣớc thải bệnh viện còn có những chất bẩn khoáng và hữu cơ đặc thù nhƣ các phế phẩm thuốc, các chất khử trùng, các dung môi hóa học, dƣ lƣợng thuốc kháng sinh, các đồng vị phóng xạ đƣợc sử dụng trong quá trình chẩn đoán và điều trị bệnh. Việc sử dụng rộng rãi các chất tẩy rửa (chất hoạt động bề mặt) ở xƣởng giặt của bệnh viện cũng tạo nguy cơ làm xấu đi mức độ hoạt động của công trình xử lý nƣớc thải bệnh viện. Điểm đặc thù của nƣớc thải bệnh viện là sự lan truyền rất

mạnh các vi khuẩn gây bệnh, nhất là nƣớc thải từ những bệnh viện chuyên về bệnh truyền nhiễm cũng nhƣ khoa lây nhiễm của các bệnh viện khác. Những nguồn nƣớc thải này là một trong những nhân tố cơ bản có khả năng gây truyền nhiễm qua đƣờng tiêu hóa và làm ô nhiễm môi trƣờng. Đặc biệt nguy hiểm khi nƣớc thải bị nhiễm các vi khuẩn gây bệnh có thể dẫn đến dịch bệnh cho ngƣời và động vật qua nguồn nƣớc, qua các loại rau đƣợc tƣới bằng nƣớc thải. Nƣớc thải bệnh viện chứa vô số loại vi trùng, virus và các mầm bệnh sinh học khác trong máu mủ, dịch, đờm, phân của ngƣời bệnh, các loại hóa chất độc hại từ cơ thể và chế phẩm điều trị, thậm chí cả chất phóng xạ. Do đó, nó đƣợc xếp vào danh mục chất thải nguy hại, gây nguy hiểm cho ngƣời tiếp xúc. 1.2. Tác dụng sinh hóa của kim loại nặng đối với con người và môi trường Hầu hết các kim loại nặng tồn tại trong nƣớc dƣới dạng ion. Độc tính của kim loại nặng đối với sức khỏe con ngƣời và động vật đặc biệt nghiêm trọng do sự tồn tại lâu dài và bền vững của nó trong cơ thể và môi trƣờng. Ví dụ nhƣ Chì (Pb) là một trong những kim loại có khả năng tồn tại khá lâu, ƣớc tính nó đƣợc giữ lại trong môi trƣờng với khoảng thời gian 150- 5000 năm và có thể duy trì nồng độ cao trong 150 năm sau khi bón bùn cho đất. Chu trình phân rã sinh học trung bình của Cadimi đƣợc ƣớc tính khoảng 18 năm và khoảng 10 trong cơ thể con ngƣời. Một nguyên nhân khác khiến cho kim loại nặng hết sức độc hại là do chúng có thể chuyển hóa và tích lũy trong cơ thể con ngƣời hay động vật qua chuỗi thức ăn của hệ sinh thái. Quá trình này bắt đầu với nồng độ thấp của kim loại nặng tồn tại trong nƣớc hoặc trong cặn lắng rồi sau đó đƣợc tích tụ trong các loài thực vật và động vật sống dƣới nƣớc rồi luân chuyển dần qua các mắc xích của chuỗi thức ăn và cuối cùng đến sinh vật bậc cao là con ngƣời thì nồng độ kim loại nặng đủ lớn để gây ra độc hại nhƣ phá hủy ADN, gây ung thƣ... Các kim loại nặng ở hàm lƣợng nhỏ là những nguyên tố vì lƣợng hết sức cần thiết cho cơ thể ngƣời và sinh vật. Chúng tham gia cấu thành enzym, các vitamin, đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất... Ví dụ một lƣợng nhỏ đồng rất cần thiết cho động vật và thực vật, ngƣời lớn mỗi ngày cần khoảng 20mg đồng (đồng là thành phần quan trọng của các enzym nhƣ oxidaza, tirozinara, uriaza, 9

galatoza). Nhƣng khi hàm lƣợng kim loại vƣợt quá ngƣỡng quy định sẽ gây ra tác động xấu nhƣ nhiễm độc mãn tính, thậm chí là ngộ độc cấp tính dẫn đến tử vong. Về mặt sinh hóa các kim loại nặng có ái lực lớn đối với các nhóm -SH và nhóm -SCH3 của các enzym trong cơ thể. Vì thế các enzym bị mất hoạt tính làm cản trở quá trình tổng hợp protein của cơ thể. 1..3. Giới thiệu về chì

Hình 1.2: Giới thiệu về nguyên tố chì [4] Chì (tên La-tinh là Plumbum, gọi tắt là Pb) là nguyên tố hóa học nhóm IV trong bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev, số thứ tự nguyên tử là 82, khối lƣợng nguyên tử bằng 297,19, nóng chảy ở 327,40C, sôi ở 1.7250C, khối lƣợng riêng bằng 11,34g/cm3. Chì là kim loại có màu xám nhạt, không mùi, không vị, không hòa tan trong nƣớc, không cháy. Chì rất mềm, dễ gia công, có thể dùng dao cắt đƣợc và dễ nghiềnthành bột. Chì đƣợc coi là mềm và nặng nhất trong tất cả các kim loại thông thƣờng. Tuy nhiên, chỉ cần bổ sung một lƣợng nhỏ các nguyên tố nhƣ antimon, bismuth, arsen, đồng hay kim loại kiềm thổ là có thể tăng độ cứng của Chì lên đáng

kể. Vì vậy trong công nghiệp chế tạo máy, Chì thƣờng đƣợc sử dụng dƣới dạng hợp kim. Chì có mật độ phân tử cao, hấp thụ tia X tốt. Đồng thời, các đồng vị của chì là những đồng vị bền vững nhất trong các dãy phóng xạ: sự phân rã liên tục của các nguyên tố này trong dãy phóng xạ cuối cùng đều tạo thành đồng vị của chì. Hơi chì có vị ngọt ở họng nên trong quá khứ một số nơi ngƣời ta lén cho chì vào trong rƣợu để làm cho rƣợi ngọt.Hiện nay, một số rƣợu thuốc ở Trung Hoa cũng nhƣ một số thuốc cổ truyền vẫn thịnh hành ở vùng Trung Đông đều có chứa một lƣợng Chì đáng kể. Về mặt phản ứng với các axit, chì khó bị tác dụng bởi HCl, H2SO4 loãng. Nhƣng H2SO4 đặc đun nóng tác dụng với chì cho PbSO4 và tạo khí aerosol (SO3). Chì hòa tan trong HNO3 tạo thành Chì nitrat và khí NO2. 1.3.1.Tác hại của chì Nguồn nƣớc bị ô nhiễm các kim loại nặng, đặc biệt là chì (Pb) có ảnh hƣởng rất lớn tới sức khỏe con ngƣời. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), việc sử dụng nguồn nƣớc nhiễm một lƣợng chì lớn và trong thời gian dài có thể khiến một ngƣời bị nhiễm độc và thậm chí tử vong nếu không đƣợc cứu chữa kịp thời. Chúng ta cùng phân tích một số tác hại không thể không kể đến của chì đối với sức khỏe: Đối với trẻ em có mức hấp thụ chì cao gấp 3-4 lần ngƣời lớn. Chì tích tụ ở xƣơng, cản trở chuyển hóa canxi bằng cách kìm hãm sự chuyển hóa vitamin D, gây độc cả cơ quan thần kinh trung ƣơng lẫn thần kinh ngoại biên.Đặc biệt, Chì gây tác động mãn tính tới phát triển trí tuệ.Ngộ độc chì còn gây ra biến chứng viêm não ở trẻ em. Chì tác động lên hệ thống enzyme vận chuyển hiđro gây nên một số rối loạn cơ thể, trong đó chủ yếu là rối loạn bộ phận tạo huyết (tủy xƣơng). Tùy theo mức độ nhiễm độc có thể gây ra những tai biến, nếu nặng có thể gây tử vong. Với những phụ nữ có thai thƣờng xuyên tiếp xúc với chì khả năng sẩy thai hoặc thai nhi chết sau khi sinh là rất lớn Chì có tác dụng rất độc hại cho cơ thể con ngƣời và có thể gây ra một số bệnh kinh niên, mãn tính, ví dụ nhƣ bệnh thận hay bệnh thần kinh.

Chì dẫn đến tình trạng vô sinh ở nam giới [6]. 1.3.2. Các nguồn phát sinh Chì Bảng 1.1: Hàm lƣợng của Chì trong một số khoáng chất Ultramafic- igneous (đá hóa thạch)

Basaltic- igneous

Granitic- igneous

Đá phiến sét và đất sét

Đá phiến sét đen

Đá vôi

Đá cát kết (sa thạch)

Trong tự nhiên, chì là nguyên tố vi lƣợng có trong thành phần của vỏ trái đất. Hàm lƣợng chì trong vỏ trái đất khoảng 13,0µg/g (Fergusson, 1990). Chì tồn tại trong khoảng 84 khoáng chất, điển hình nhất là galen PbS. Các hoạt động nhân tạo của con ngƣời mới là những nguồn chủ yếu nhất phát thải chì ra ngoài môi trƣờng, gây tình trạng ô nhiễm và nhiễm độc chì. Trong tổng lƣợng chì phát sinh ra ngoài môi trƣờng, chì từ các hoạt động nhân tạo chiếm tới 95%.chì đƣợc sử dụng hầu nhƣ ở mọi lĩnh vực trong đời sống con ngƣời, do đó nguồn gây ô nhiễm chì cũng rất đa dạng, và cũng tồn tại ở mọi loại hình sản xuất và sinh hoạt của xã hội. Các nguồn phát thải chì trong công nghiệp bao gồm: Công nghiệp khai khoáng và luyệnkim: Đây là nguồn phát thải chì lớn nhất trong công nghiệp. Không chỉ riêng ngành khai thác và tinh chế chì mà cả ngànhkhai thác và tinh chế nhiều kim loại khác cũng phát sinh các chất thải chứa chì. Những dòng thải chứa Chì trong loại hình công nghiệp này bao gồm: - Chất thải rắn ở khu khai thác và tuyển quặng - Nƣớc thải ở khu vực mỏ, khu tuyển quặng, luyện quặng - Khói thải lò luyện quặng Các ngành công nghiệp khác:

Chất thải, chủ yếu là nƣớc thải và chất thải rắn của các ngành công nghiệp có sử dụng chì nhƣ: công nghiệp chế tạo ắc quy, sản xuất sơn, đạn dƣợc, bột màu… cũng là nguồn phát thải rất đáng kể chì ra môi trƣờng Nguồn phát thải chì trong nông nghiệp chủ yếu là từ thuốc trừ sâu và từ khói thải của các máy nông nghiệp chạy bằng nhiên liệu xăng pha chì. Qua quá trình sa lắng ƣớt, chì sẽ xâm nhập vào nguồn nƣớc ngầm, nƣớc mặt… Chì đƣợc sử dụng trong ngành chế tạo đạn dƣợc phục vụ cho mục đích quân sự chiếm tỷ lệ khá lớn trong tổng lƣợng chì đƣợc con ngƣời sử dụng (chỉ đứng hàng thứ hai sau ngành sản xuất ắc quy). Chính vì vậy, nguồn phát thải ô nhiễm chì từ các hoạt động quân sự là rất đáng kể. Ngoài đạn dƣợc, chì trong hoạt động quân sự còn đƣợc phát thải từ việc sử dụng xăng pha chì trong các động cơ, xe cộ nhƣ xe tăng, máy bay, tàu chiến, xe quân dụng… Các nguồn phát thải chì trong lĩnh vực này thƣờng thải rác, không tập trung, khó kiểm soát nhƣng lại gây ảnh hƣởng trực tiếp nhất tới sức khỏe con ngƣời, đặc biệt là trẻ em. Có thể nêu tên một số nguồn điển hình nhƣ sau: vỏ đồ hộp, ắc quy, sơn, khói thuốc lá, đồ gốm sứ gia dụng, đồ chơi trẻ em, sách báo, kem đánh răng, dƣợc phẩm, mỹ phẩm… Tất cả các vật dụng chứa chì này sau khi hết hạn sử dụng đều đƣợc thải bỏ tại bãi chôn lấp rác.Vì vậy, bãi rác cũng là một nguồn gây ô nhiễm và nhiễm độc chì rất nguy hiểm.Ngoài ra, nƣớc thải sinh hoạt cũng là nguồn phát thải chì vào môi trƣờng nƣớc.Chì trong nƣớc thải sinh hoạt thƣờng có xu hƣớng lắng xuống đáy cống thải. Vì vậy, phân tích bùn cống của hệ thống thoát nƣớc thành phố cũng thƣờng đƣợc tiến hành để xác định mức độ ô nhiễm chì do các hoạt động sinh hoạt và thƣơng mại tại đô thị gây ra[6].

1.4. Giới thiệu về Đồng

Hình 1.3: Giới thiệu về nguyên tố Đồng (Cu)[5]. Trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học, nguyên tố Đồng (Cu) nằm ở ô số 29, thuộc nhóm IB, chu kì 4. Cấu hình electron của Cu (29): [Ar] 3d 10 4s1. Đồng là một kim loại có màu đỏ cam, có độ dẫn điện và độ dẫn nhiệt cao (trong số các kim loại nguyên chất ở nhiệt độ phòng chỉ có bạc có độ dẫn điện cao hơn), t0nc = 10830C, D = 8,98 g/cm3. Đồng có lẽ là kim loại đƣợc con ngƣời sử dụng sớm nhất do các đồ đồng có niên đại khoảng năm 8700 trƣớc công nguyên đã đƣợc tìm thấy. Ngoài việc tìm thấy đồng trong các loại quặng khác nhau, ngƣời ta còn tìm thấy đồng ở dạng kim loại (đồng tự nhiên) ở một nơi [2]. 1.4.1. Ứng dụng của đồng Đồng là vật liệu dễ dát mỏng, dễ uốn, có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, vì vậy nó đƣợc sử dụng một cách rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm: 

Dây điện.



Que hàn đồng.



Tay nắm và các đồ vật khác trong xây dựng nhà cửa.



Đúc tƣợng: Ví dụ tƣợng Nữ thần Tự Do, chứa 81,3 tấn đồng hợp kim.



Cuộn từ của nam châm điện.



Động cơ, đặc biệt là các động cơ điện.



Động cơ hơi nƣớc của Watt.



Rơ le điện, dây dẫn điện giữa các bảng mạch và các chuyển mạch điện.



Ống chân không, ống tia âm cực và magnetron trong các lò vi ba.



Bộ dẫn sóng cho các bức xạ vi ba.



Việc sử dụng đồng trong các mạch IC đã trở nên phổ biến hơn để thay

thế cho nhôm vì độ dẫn điện cao của nó. 

Là một thành phần trong tiền kim loại.



Trong đồ nhà bếp, chẳng hạn nhƣ chảo rán.



Phần lớn các đồ dùng bằng niken trắng dùng ở bàn ăn (dao, nĩa, thìa)

có chứa một lƣợng đồng nhất định. 

Trong chế tạo đồ đựng thức ăn bằng bạc (hàm lƣợng bạc từ 92,5% trở

lên), có chứa một số phần trăm đồng. 

Là thành phần của gốm kim loại và thủy tinh màu.



Các loại nhạc khí, đặc biệt là các loại nhạc khí từ đồng thau.



Làm bề mặt tĩnh sinh học trong các bệnh viện hay các bộ phận của tàu

thủy để chống hà. 

Các hợp chất, chẳng hạn nhƣ dung dịch Fehling, có ứng dụng trong

phân tích hóa học. 

Đồng (II) Sulfat đƣợc sử dụng nhƣ là thuốc bảo vệ thực vật và chất

làm sạch nƣớc. 1.5. Các phương pháp xử lí Hiện có nhiều quy trình công nghệ để khử kim loại nặng ra khỏi nƣớc thải: Keo tụ (kết tủa), lắng, lọc thông thƣờng với hóa chất keo tụ là các hydroxit kim loại, sulfit, cacbonat và đồng keo tụ với hydroxit Nhôm và Sắt. Ngoài ra còn có các phƣơng pháp khác nhƣ : trao đổi ion, hấp phụ, lọc qua màng, điện phân, phƣơng pháp sinh học, kết tủa hóa học. Kết tủa hóa học là kỹ thuật thông dụng nhất để loại bỏ kim loại nặng hào tan trong nƣớc thải.

Phƣơng pháp này dựa trên phản ứng hóa học giữa chất đƣa vào nƣớc thải với kim loại nặng cần tách, ở pH thích hợp sẽ tạo thành hợp chất kết tủa và đƣợc tách ra khỏi nƣớc thải bằng phƣơng pháp lắng. Hiệu quả của quá trình kết tủa hóa học phụ thuộc vào các yếu tố nhƣ: các ion kim loại nặng, nồng độ của chúng trong nƣớc thải, tác nhân gây kết tủa, điều kiện phản ứng và các tác nhân cản trở. Bên cạnh ƣu điểm của phƣơng pháp kết tủa hóa học là quá trình vận hành đơn giản, chi phí đầu tƣ thấp thì phƣơng pháp kết tủa hóa học còn có những nhƣợc điểm nhƣ: thời gian xử lý chậm, chiếm diện tích xử lý lớn, thể tích bùn cao, phải xử lý bùn chứa kim loại nặng, yêu cầu giám sát hệ thống liên tục. 1.5.1. Kết tủa hydroxit kim loại Phƣơng pháp truyền thống xử lý kim loại nặng là kết tủa hóa học của những hydroxit kim loại bằng việc keo tụ chúng thành những bông cặn lớn hơn, nặng hơn để có thể lắng đƣợc và sau đó tách ra khỏi nƣớc. Kim loại nặng hòa tan trong môi trƣờng axit và kết tủa ở môi trƣờng kiềm. Cho nên khi tăng pH của dung dịch chứa kim loại nặng sang môi trƣờng kiềm sẽ làm chúng kết tủa. 1.5.2. Kết tủa sunfit kim loại Ngoài kết tủa kim loại nặng dƣới dạng hydroxit còn kết tủa kim loại nặng dƣới dạng sulfit. Một trong những thuận lợi chính của của vệc sử dụng chất kết tủa này so với hydroxit kim loại là khả năng hòa tan của dạng hợp chất kim loại này thấp hơn so với hydroxit kim loại. Me2+ + S2- → MeS↓ Tuy nhiên sử dụng sulfit trong kết tủa kim loại nặng yêu cầu thận trọng hơn trong việc sử dụng dƣới dạng hydroxit. Sử dụng quá nhiều sulfit trong dung dịch có tính kiềm sẽ hình thành H2S, khí độc có mùi khó chịu. 1.5.3.Kết tủa carbonat Na2CO3 là chất thƣờng đƣợc sử dụng trong trƣờng hợp này. Na2CO3 + Me2+→MeCO3↓ + Na

Nó có ƣu điểm là các muối carbonat không hòa tan trở lại trong môi trƣờng có tính kiềm. Ngoài ra nó còn có khả năng trung hòa. 1.5.4.Trao đổi ion Dựa trên nguyên tắc của phƣơng pháp trao đổi ion dùng ionit là nhựa hữu cơ tổng hợp, các chất cao phân tử có gốc hydrocacbon và các nhóm chức trao đổi ion. Quá trình trao đổi ion đƣợc tiến hành trong các cột cationit và anionit. Đây là phƣơng pháp có hiệu suất cao, có thể thu hồi các sản phẩm có giá trị kinh tế. Ví dụ nhƣ quá trình trao đổi ion Ni2+: 2(R-SO3H) + Ni2+ (R-SO3)2Ni + H+ Trong đó R- là gốc hữu cơ của nhựa trao đổi ion, SO3 là gốc nhóm cố định củanhóm ion hoạt động – SO3H. Khả năng trao đổi sẽ giảm khi hoặc cạn kiệt khi toàn bộ các nhóm hoạt tính của nhựa trao đổi ion bị thay thế bằng các ion kim loại. Để khôi phục khả năng trao đổi ion ngừơi ta có thể rửa vật liệu bằng các dung dịch có nồng độ cao của ion trao đổi của ion H+, hay Na+ … tùy theo lớp lọc là H- cationit hay Na- cationit. Bên cạnh ƣu điểm của phƣơng pháp trao đổi ion là thiết bị gọn nhẹ, thể tích chất thải ít, thể tích chất tái sinh ít và thu hồi có chọn lọc kim loại nặng thì phƣơng pháp trao đổi ion còn có những nhƣợc điểm nhƣ: chi phí đầu tƣ cao, quá trình vận hành phức tạp. 1.5.5. Hấp phụ Hấp phụ là một quá trình truyền khối mà trong đó các phần tử chất ô nhiễm (kim loại nặng…) trong pha lỏng chuyển dịch đến bề mặt pha rắn và đƣợc liên kết vào pha rắn. Chất ô nhiễm (kim loại nặng…) thâm nhập vào các mao quản của chất rắn (chất hấp phụ) nhƣng không thâm nhập vào cấu trúc mạng tinh thể chất rắn. Sự liên kết giữa chất bị hấp phụ và chất hấp phụ có thể là liên kết vật lý hay hoá học.

Hấp phụ hóa học là sự hấp phụ kèm theo hiện tƣợng tạo thành các hợp chất hóa học trên bề mặt chất hấp phụ. Các phần tử bị thu hút có thể là các phân tử hay các ion. Hấp phụ vật lý thực chất hấp phụ vật lý là hấp phụ phân tử, nghĩa là vật hấp phụ thu hút chất bị hấp phụ lên bề mặt của nó dƣới dạng các phân tử, mà không phải là ion. Phƣơng pháp hấp phụ có thể thu hồi chọn lọc kim loại và hiệu suất xử lí cao, tuy nhiên chi phí đầu tƣ cao và quá trình tái sinh chất hấp phụ thì rất phức tạp. 1.5.6.Lọc màng Kỹ thuật lọc màng đƣợc áp dụng nhằm thu hồi tái sử dụng trực tiếp lƣợng KLN trong dòng thải của quá trình sản xuất. Quá trình lọc màng có thể tái sinh và chiếm diện tích nhỏ nhƣng nó vẫn còn có nhiều hạn chế nhƣ: chi phí vận hành và đầu tƣ cao, yêu cầu trình độ công nhân vận hành phải có chuyên môn sâu. Một vài kiểu lọc điển hình: + Lọc tinh(MF) + Thẩm thấu ngƣợc(RO) 1.5.7.Điện phân Là quá trình dựa trên cơ sở oxy hóa khử để tách kim loại trên các điện cực nhúng trong nƣớc thải có chứa kim loại nặng khi cho dòng điện một chiều chạy qua. Với phƣơng pháp này cho phép tách các ion kim loại ra khỏi nƣớc, không bổ sung hóa chất, mà lại thích hợp với loại nƣớc thải có nồng độ kim loại nặng cao. Tuy nhiên yêu cầu về năng lƣợng điện khá lớn [2]. 1.6.Lý thuyết phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS 1.6.1.Nguyên tắc và trang bị của phép đo AAS Muốn thực hiện đƣợc phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên tố cần phải thực hiện các quá trình sau đây:

* Chọn các điều kiện và loại trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do. Đó là quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu. * Chiếu chùm tia sáng bức xạ đặc trƣng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi nguyên tử vừa sinh ra. Các nguyên tử ở trạng thái hơi sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của nó. Ở đây phần cƣờng độ của chùm tia sáng đã bị một loại nguyên tử hấp thụ là phụ thuộc vào nồng độ của nó trong môi trƣờng hấp thụ. Nguồn cung cấp chùm tia sáng phát xạ của nguyên tố cần nghiên cứu đƣợc gọi là nguồn bức xạ đơn sắc hay bức xạ cộng hƣởng. * Tiếp đó, nhờ một hệ thống máy quang phổ, ngƣời ta thu toàn bộ chùm sáng, phân ly và chọn 1 vạch hấp thụ của nguyên tố cần nghiên cứu để đo cƣờng độ của nó. Cƣờng độ đó chính là tín hiệu hấp thụ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử.Trong một thời gian nhất định của nồng độ C, giá trị cƣờng độ này là phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên tố trong mẫu phân tích. Ba quá trình trên chính là nguyên tắc của phép đo AAS. Vì vậy, muốn thực hiện phép đo phổ hấp thụ nguyên tử hệ thống máy đo phổ hấp thụ phải bao gồm các phần cơ bản sau : Phần 1 : Nguồn phát tia cộng hƣởng. Đó chính là các đèn catôt rỗng (HCL), các đèn phóng điện không điện cực hay nguồn phát bức xạ liên tục đã đƣợc biến điện. Phần 2 : Hệ thống nguyên tử hóa mẫu. Hệ thống này đƣợc chế tạo theo 2 loại kỹ thuật, đó là kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa đèn khí và kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa. Phần 3 : Là máy quang phổ, nó là bộ phận đơn sắc, có nhiệm vụ thu, phân ly và chọn tia sáng (vạch phổ) cần đo hƣớng vào nhân quang điện để phát hiện tín hiệu hấp thụ AAS của vạch phổ. Phần 4 : Là hệ thống chỉ thị tín hiệu hấp thụ của vạch phổ (tức là cƣờng độ của vạch phổ hấp thụ hay nồng độ nguyên tố phân tích

Nguồn phát tia bức xạ đơn sắc

Hệ thống nguyên tử hóa

Hệ thống đơn sắc

Máy tính

Đetector

Bộ khuếch đại tín hiệu.

Hình 1.4: Sơ đồ khối thiết bị AAS 1.6.2. Những ưu, nhược điểm của phép đo AAS Cũng nhƣ các phƣơng pháp phân tích khác, phƣơng pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử cũng có những ƣu, nhƣợc điểm nhất định. Đólà : * Ưu điểm -Phép đo AAS có độ nhạy và độ chọn lọc tƣơng đối cao. Khoảng 65 nguyên tố hóa học có thể đƣợc xác định bằng phƣơng pháp này với độ nhạy từ 1.10-4 đến 1.10-5%. Đặcbiệt, nếu sử dụng kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa thì độ nhạy đạt 10-7%. Chính vì có độ nhạy cao, nên phƣơng pháp phân tích này đã đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực để xác định lƣợng vết các kim loại. Nhất là trong phân tích các nguyên tố vi lƣợng trong các đối tƣợng mẫu y học, sinh học, nông nghiệp, kiểm tra hóa chất có độ tinh khiết cao. Đồng thời cũng do độ nhạy cao nên trong nhiều trƣờng hợp không phải làm giàu nguyên tố cần xác định trƣớc khi phân tích. Do đó tốn ít nguyên liệu mẫu, tốn ít thời gian không cần phải dùng nhiều hóa chất tinh khiết cao khi làm giàu mẫu. Mặt khác cũng tránh đƣợc sự nhiễm bẩn mẫu khi xử lý qua các giai đoạn phức tạp.

Bảng1.2: Độ nhạy của các nguyên tố theo phép đo AAS STT

Nguyên tố

 nm

F- AAS Ngọn lửa

ETA- AAS Độ nhạy

Độ nhạy

(  g / ml )

Cu-324.70

0.04

0.05

Cd-228.80

0.03

0.04

Pb-283.30

0.10

0.20

Ag-328,10

0.05

0.10

Ƣu điểm thứ 3 của phƣơng pháp này là các động tác thực hiện nhẹ nhàng. Các kết quả phân tích lại có thể ghi lại trên băng giấy hay giản đồ để lƣu trữ lại sau này. Đồng thời với các trang bị hiện nay, ngƣời ta có thể xác định đồng thời hay liên tiếp nhiều nguyên tố trong một mẫu. Các kết quả phân tích lại rất ổn định, sai số nhỏ.Trong nhiều trƣờng hợp sai số không quá 15% với vùng nồng độ cỡ 1-2 ppm. Hơn nữa bằng sự ghép với máy tính cá nhân và các phần mềm thích hợp quá trình đo và xử lý kết quả sẽ nhanh và dễ dàng, lƣu lại đƣờng chuẩn cho các lần sau. Bên cạnh những ƣu điểm đã nêu, phép đo AAS cũng có một số hạn chế nhất định. Điều hạn chế trƣớc hết là muốn thực hiện phép đo này cần phải có một hệ thống máy AAS tƣơng đối đắt tiền. Do đó nhiều cơ sở nhỏ không đủ điều kiện để xây dựng phòng thí nghiệm và mua sắm máy móc. Mặt khác cũng chính do phép đo có độ nhạy cao, cho nên sự nhiễm bẩn có ý nghĩa đối với kết quả phân tích hàm lƣợng vết. Vì thế môi trƣờng không khí phòng thí nghiệm phải không có bụi. Các dụng cụ, hóa chất dùng trong phép đo có độ tinh khiết cao. Đó cũng là một khó khăn khi ứng dụng phân tích này. Mặt khác cũng vì phép đo có độ nhạy cao nên các thiết bị máy móc là khá tinh vi và phức tạp. Do đó cần phải có kỹ sƣ trình độ cao để bảo dƣỡng và chăm sóc. Cần cán bộ làm phân tích công cụ thành thạo để vận hành máy. Những yếu tố này có thể khắc phục đƣợc qua công tác chuẩn bị và đào tạo cán bộ.

* Nhược điểm: Chỉ cho ta biết thành phần nguyên tố của chất ở trong mẫu phân tích, mà không chỉ ra trạng thái liên kết của nguyên tố trong mẫu.Vì thế, nó chỉ là phƣơng pháp phân tích thành phần hóa học của nguyên tố mà thôi. 1.6.3. Đối tượng và phạm vi ứng dụng của AAS Đối tƣợng chính của phƣơng pháp phân tích theo phổ hấp thụ nguyên tử là phân tích lƣợng nhỏ (lƣợng vết) các kim loại trong các loại mẫu khác nhau của các chất vô cơ và hữu cơ. Với các trang bị kỹ thuật hiện nay, bằng phƣơng pháp phân tích này ngƣời ta có thể định lƣợng đƣợc hầu hết các kim loại (khoảng 65 nguyêntố) và một số á kim đến giới hạn nồng độ cỡ ppm bằng kỹ thuật F-AAS, và đến nồng độ cỡ ppb bằng kỹ thuật ETA-AAS với sai số không lớn hơn 15%. Trong khoảng 10 năm nay, phƣơng pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử đã đƣợc sử dụng khá phổ biến để xác định các kim loại trong mẫu quặng, đất , đá,... Bên cạnh các kim loại, một số á kim nhƣ Si, P, S, Se, Te cũng đƣợc xác định bằng phƣơng pháp phân tích này. Các á kim C, Cl, O, N không xác định trực tiếp đƣợc bằng phƣơng pháp này. Vì các vạch phân tích của các á kim này thƣờng nằm ngoài vùng phổ của các máy hấp thụ nguyên tử thông dụng. Do đó muốn phân tích các á kim này cần phải có các bộ đơn sắc đặc biệt [1]. 1.7.Giới thiệu về vỏ trứng 1.7.1. Đặc điểm của vỏ trứng Vỏ trứng gà có cấu tạo đơn giản, thành phần chủ yếu là CaCO3 chiếm 98,34% về khối lƣợng và một số nguyên tố khác. Trong vỏ trứng gà có một lớp protein (glycoprotein) dạng mạng lƣới sợi.Trên vỏ trứng có những lỗ nhỏ giúp cho việc trao đổi khí với môi trƣờng bên ngoài. Vỏtrứnggồmhailớp: -

Lớp màng bên ngoài:Cấu tạo chủ yếu bởi protein, dày khoảng 2-

20µm, có nhiệm vụ bịt các lỗ trên vỏ trứng, lớp này dễ bị mất đi khi rửa. -

Màngvỏtrứngbêntrong:Dàykhoảng20µm,màngvỏtrứngbênngoài

dàykhoảng60µm,cấutạochủyếubởiglycoprotein

dạngmạnglƣớisợi:

ngănchặnsựxâmnhậpcủavisinhvật tạonênbuồngkhí. 1.7.2. Tính chất lớp protein Protein (ProtithayĐạm)lànhữngđạiphântửđƣợccấutạotheonguyêntắcđa phânmàcácđơnphânlàaxítamin.Chúngkếthợpvớinhauthànhmộtmạch dàinhờcác lien kếtpeptide(gọilàchuỗipolypeptide).Cácchuỗinàycóthểxoắncuộnhoặcgấptheo nhiềucáchđể tạothànhcácbậccấutrúckhônggiankhácnhaucủaprotein. 1.8. Công thức tính hiệu suất

Trong đó, Ctxl là nồng dộ dung dịch trƣớc xử lí Csxl là nồng độ dung dịch sau xử lí H% là hiệu suất xử lí 1.9. Đánh giá sai số thống kê Thực tế trong quá trình phân tích, ta luôn mắc phải cái sai số trong quá trình cân, đo thể tích... cũng nhƣ trong các giai đoạn phân tích. Điều đó sẽ quyết định độ chính xác của phép phân tích. Thông thƣờng, khi tiến hành thí nghiệm chúng ta thƣờng tiến hành một số thí nghiệm độc lập trong cùng điều kiện giống nhau và từ các kết quả riêng lẻ thu đƣợc, ta tiến hành xử lí thống kê dể đánh giá độ chính xác của phép đo. Các đại lƣợng đặc trƣng thống kê quan trọng nhất là các giá trị trung bình cộng và phƣơng sai. Giá trị trung bình cộng Giả sử ta tiến hành n phép đo độc lập X với các kết quả X1,X2,X3...Xn. Gía trị trung bình cộng

Là giá trị gần với giá trị thực của đại lƣợng cần đo với xác suất cao nhất trong số các giá trị đo đƣợc. Phương sai

Phƣơng sai của phép đo phản ánh độ phân tán của kết quả đo đƣợc đánh giá bằng: ∑ Với k là số bậc tự do. Nếu chỉ có một đại lƣợng cần đo X thì k=n-1. Giá trị s=√

thƣờng đƣợc gọi là độ lệch chuẩn của phép đo.

Độ lệch chuẩn của đại lƣợng trung bình cộng Sx đƣợc tính theo Sx= √

∑

=√

Độ lệch tiêu chuẩn tƣơng đối tức là hệ số biến động Cv: đặc trƣng độ lặp lại hay độ phân tán của các kết quả thí nghiệm và đƣợc xác định bằng hệ thức: Cv = x 100% RSD hay Cv càng nhỏ thì độ lặp lại càng tốt. Sai số tương đối Δ% Δ% =

x100%

Để kiểm tra độ lặp của phƣơng pháp tại phòng thí nghiệm ta làm nhƣ sau: cùng một mẫu tiến hành đo 5 lần, sau đó tìm độ lệch chuẩn của phƣơng pháp. Độ lệch chuẩn càng nhỏ thì độ lặp của phƣơng pháp càng cao. Xác định độ chính xác của phƣơng pháp: Đo 5 lần đối với 1 mẫu phân tích đã biết trƣớc nồng độ để tìm nồng độ chính xác của phép đo.

CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 2.1.1. Hóa chất Dung dịch chuẩn Pb2+ nồng độ 1000ppm Dung dịch chuẩn Cu2+ nồng độ 1000ppm Axit axetic CH3COOH 99,6% Tinh thể Natri axetat CH3COONa Vỏ trứng gà Giấy lọc kích cỡ = 450mm. Nƣớc cất 2 lần Axit nitric 65% 2.1.2. Dụng cụ Cốc thủy tinh các loại: 20, 200, 500ml Bình định mức 25, 50ml Pipet 2, 5, 10 ml Bình tia, bóp cao su, đũa thủy tinh Bếp cách thủy Bếp điện 2.1.3. Thiết bị Cân phân tích Máy đopH Tủ sấy Máy khuấy từ Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 2.2. Chuẩn bị mẫu, hóa chất cho việc phân tích 2.2.1. Pha dung dịch đệm axetat Cân 4,1g Natri axetat cho vào cốc thủy tinh, thêm nƣớc cất để hòa tan hoàn toàn.

Sau đó thêm 2ml dung dịch axit axetic 99, 6% vào cốc thủy tinh trên và thêm nƣớc đến thể tích 100ml. 2.2.2. Pha dung dịch chuẩn Pb2+ Chuyển hoàn toàn dung dịch trong ống chuẩn dung dịch Pb2+ vào bình định mức 1000ml và thêm nƣớc cất đến vạch. Ta thu đƣợc dung dịch chuẩn Pb2+ 1000ppm. Muốn có các dung dịch chuẩn có nồng độ nhỏ hơn ta pha loãng dung dịch chuẩn Pb2+ đã pha ở mục 2.2.2. 2.2.3. Pha dung dịch chuẩn Cu2+ Cân chính xác 0,396g CuSO4.5H2O cho vào cốc thủy tinh 100ml, thêm nƣớc cất để hòa tan hoàn toàn lƣợng CuSO4.5H2O trên. Sau đó định mức bằng dung dịch đệm axetat đã pha theo mục 2.2.1, lắc đều. Ta thu đƣợc dung dịch Cu2+ có nồng độ 500ppm. Các dung dịch chuẩn có nồng độ nhỏ hơn đƣợcpha loãng từ dung dịch này. 2.2.4. Chuẩn bị vỏ trứng Vỏ trứng

Loại bỏ lớp lụa mỏng, rửa sạch Sấy ở 100oC, giã nhỏ Vỏ trứng miếng nhỏ

Nghiền mịn, rây Vỏ trứng tự nhiên

Nung ở 800oC trong 2 giờ Vỏ trứng nung

Hình 2.1.Sơ đồ tạo vỏ trứng Vỏ trứng gà công nghiệp đƣợc loại bỏ lớp lụa mỏng bên trong vỏ trứng, rửa sạch bằng nƣớc cất 2 lần, sấy ở 100oC trong 24 giờ. Tiếp theo vỏ trứng đƣợc nghiền bằng cối chày đồng sau đó nghiền bằng cối chày sứ đến mịn. Lƣợng vỏ trứng trên đƣợc chia làm 2 phần.Một phần đem đi nung ở 800oC trong vòng 2 giờ, nghiền mịn, bảo quản trong lọ gọi là vỏ trứng nung. Phần còn lại không nung đƣợc nghiền mịn, rây với kích thƣớc hạt khoảng 40- 70 mesh(tƣơng đƣơng 0.149-0.42 mm) gọi là vỏ trứng tự nhiên. Vỏ trứng sau khi sơ chế đƣợc bảo quản trong chai nhựa có nút đậy, hạn chế hút ẩm. 2.3. Nội dung nghiên cứu 2.3.1. Nghiên cứu đối với dung dịch Pb2+ 2.3.1.1. Khảo sát khối lượng vỏ trứng tự nhiên và vỏ trứng nung đến hiệu suất xử lí Mỗi loại vỏ trứng đƣợc tiến hành khảo sát trên 5 mẫu. Đánh số thứ tự cốc thủy tinh 100ml lần lƣợt từ 1 đến 5, tƣơng ứng với lƣợng vỏ trứng tự nhiênvà vỏ trứng nung đƣợc cân chính xác cho vào cốc sẽ lần lƣợt là: 0,01g; 0,02g; 0,03g; 0,04g; 0,05g. Cho vào mỗi cốc trên 25ml dung dịch Pb2+ 10ppm. Sử dụng máy khuấy từ khuấy trong 10 phút, lọc bỏ chất rắn, thu dung dịch và tiến hành đo mẫu bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS. Tính hiệu suất xử lí, chọn khối lƣợng vỏ trứng cho hiệu xuất xử lí cao nhất để khảo sát những yếu tố tiếp theo. 2.3.1.2. Khảo sát nồng độ Pb2+ đến hiệu xuất xử lí Mỗi loại vỏ trứng đƣợc tiến hành khảo sát trên 5 mẫu Đánh số thứ tự cốc thủy tinh 100ml lần lƣợt từ 1 đến 5. Cân chính xác khối lƣợng vỏ trứng đã chọn ở mục 2.3.1.1 cho vào 5 cốc trên. Từ dung dịch chuẩn gốc ta tiến hành pha loãng để có dung dịch có nồng độ: 5ppm, 10ppm, 15ppm, 20ppm, 25ppm.

Cho vào mỗi cốc trên 25ml dung dịch có nồng độ lần lƣợt là 5ppm,10ppm,15ppm,20ppm,25ppm. Khuấy bằng máy khuấy từ trong 10 phút, lọc bỏ chất rắn, thu dung dịch và tiến hành đo mẫu bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS. Tính hiệu suất xử lí, chọn nồng độ Pb2+ cho hiệu xuất xử lí cao nhất để khảo sát những yếu tố còn lại. 2.3.1.3. Khảo sát thời gian khuấy đến hiệu xuất xử lí Tiến hành khảo sát trên 5 mẫu đối với vỏ trứng tự nhiên và 6 mẫu đối với vỏ trứng nung. Đánh số thứ tự cốc thủy tinh 100ml lần lƣợt từ 1 đến 5 để khảo sát đối với vỏ trứng tự nhiên và từ 1 đến 6 đối với vỏ trứng nung. Cân chính xác khối lƣợng vỏ trứng đã chọn ở mục 2.3.1.1 cho vào các cốc trên. Lấy 25ml dung dịch chuẩn có nồng độ đã chọn ở mục 2.3.1.2 cho vào các cốc trên. Sử dụng máy khuấy từ khuấy với thời gian tƣơng ứng của mỗi cốc lần lƣợt là 10 phút, 20 phút, 30 phút, 40 phút, 50 phút và 60 phút. Sau khi khuấy xong ta lọc bỏ chất rắn, thu dung dịch và tiến hành đo mẫu bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS.Tính hiệu suất xử lí, chọn thời gian khuấy cho hiệu xuất xử lí cao nhất. Từ kết quả thu đƣợc và những kết quả đã chọn ở mục 2.3.1.1., mục 2.3.1.2 ta xác định đƣợc những điều kiện tối ƣu trong quá trình xử lí nƣớc thải chứa Pb2+ bằng vỏ trứng tự nhiên và vỏ trứng nung 2.3.2. Nghiên cứu đối với dung dịch Cu2+ 2.3.2.1. Khảo sát khối lượng vỏ trứng nung và vỏ trứng tự nhiên đến hiệu xuất xử lí Mỗi loại vỏ trứng đƣợc tiến hành khảo sát trên 5 mẫu. Đánh số thứ tự cốc thủy tinh 100ml lần lƣợt từ 1 đến 5, tƣơng ứng với lƣợng vỏ trứng tự nhiên và vỏ trứng nung đƣợc cân chính xác cho vào cốc sẽ lần lƣợt là: 0,01g; 0,02g; 0,03g; 0,04g; 0,05g. Cho vào mỗi cốc trên 25ml dung dịch Cu2+ 10ppm.

Sử dụng máy khuấy từ khuấy trong 10 phút, lọc bỏ chất rắn, thu dung dịch và tiến hành đo mẫu bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS. Tính hiệu suất xử lí, chọn khối lƣợng vỏ trứng cho hiệu xuất xử lí cao nhất để khảo sát những yếu tố tiếp theo. 2.3.2.2. Khảo sát nồng độ Cu2+ ban đầu Mỗi loại vỏ trứng đƣợc tiến hành khảo sát trên 5 mẫu Đánh số thứ tự cốc thủy tinh 100ml lần lƣợt từ 1 đến 5. Cân chính xác khối lƣợng vỏ trứng đã chọn ở mục 2.3.2.1 cho vào 5 cốc trên. Từ dung dịch chuẩn gốc ta tiến hành pha loãng để có dung dịch có nồng độ: 5ppm, 10ppm, 15ppm, 20ppm, 25ppm. Cho vào mỗi cốc trên 25ml dung dịch có nồng độ lần lƣợt là 5ppm, 10ppm, 15ppm, 20ppm, 25ppm. Sử dụng máy khuấy từ khuấy trong 10 phút, lọc bỏ chất rắn, thu dung dịch và tiến hành đo mẫu bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS. Tính hiệu suất xử lí, chọn nồng độ Cu2+ cho hiệu xuất xử lí cao nhất để khảo sát những yếu tố còn lại. 2.3.2.3. Khảo sát thời gian khuấy đến hiệu xuất xử lí Mỗi loại vỏ trứng ta tiến hành khảo sát trên 5 mẫu Đánh số thứ tự cốc thủy tinh 100ml lần lƣợt từ 1 đến 5. Cân chính xác khối lƣợng vỏ trứng đã chọn ở mục 2.3.2.1 cho vào 5 cốc trên. Lấy 25ml dung dịch chuẩn có nồng độ đã chọn ở mục 2.3.2.2 cho vào cốc Sử dụng máy khuấy từ khuấy với thời gian tƣơng ứng của mỗi cốc lần lƣợt là 10 phút, 20 phút, 30 phút, 40 phút và 50 phút. Sau khi khuấy xong ta lọc bỏ chất rắn, thu dung dịch và tiến hành đo mẫu bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS. Tính hiệu suất xử lí, chọn thời gian khuấy cho hiệu xuất xử lí cao nhất. Từ kết quả thu đƣợc và những kết quả đã chọn ở mục 2.3.2.1., mục 2.3.2.2 ta xác định đƣợc những điều kiện tối ƣu trong quá trình xử lí nƣớc thải chứa Cu2+ bằng vỏ trứng tự nhiên và vỏ trứng nung

2.4. Kĩ thuật lấy mẫu và xử lí mẫu phân tích 2.4.1. Mục đích và yêu cầu của việc lấy mẫu phân tích Mục đích của việc lấy mẫu phân tích là chọn một lƣợng mẫu nhỏ (thể tích, khối lƣợng) phù hợp, vừa đủ của đối tƣợng cần nghiên cứu để phân tích ngay tại hiện trƣờng hay đóng gói đem về phòng thí nghiệm để xử lí và xác định (định tính hay định lƣợng) các chất ta mong muốn của đối tƣợng cần nghiên cứu nhƣng phải bảo đảm giữ đúng thành phần của đối tƣợng thực tế đã lấy mẫu [6]. Yêu cầu của việc lấy mẫu:  Đại diện đúng cho đại lƣợng cần phân tích  Không làm mất hay nhiễm bẩn chất cần phân tích  Lƣợng mẫu lấy phải có khối lƣợng (hoặc thể tích) đủ để phân tích  Phù hợp với phƣơng pháp phân tích đã chọn  Mẫu cần có lí lịch rõ ràng (thời gian, địa điểm, điều kiện thời tiết…)  Phải đảm bảo QA/QC Các điều kiện cần của công việc lấy mẫu  Cần tuân thủ những điều kiện nhất định: Theo qui trình tiêu chuần nhất định cho mỗi loại mẫu và đã đƣợc chấp nhận  Theo từng đối tƣợng phân tích nhất định  Theo nguyên tố hay theo chất cần phân tích  Dụng cụ lấy mẫu đúng qui cách chuẩn và đảm bảo QA/QC  Ngƣời lấy mẫu phải có tay nghề  Có sổ sách để ghi chép và có hồ sơ lƣu trữ 2.4.2. Kĩ thuật xử lí mẫu 2.4.2.1. Khái niệm Xử lí mẫu là quá trình hòa tan (dissolution) và phân hủy (digestion), phá hủy cấu trúc mẫu ban đầu lấy từ đối tƣợng cần phân tích, để giải phóng và chuyển các chất cần xác định về một dạng đồng thể phù hợp cho một phép đo đã chọn để xác định hàm lƣợng của chất mà chúng ta cần phân tích [3].

2.4.2.2. Mục đích  Đƣa các chất cần phân tích về một trạng thái thích hợp cho phép đo, theo phƣơng pháp phân tích đã chọn  Các kết quả phân tích phải phản ánh và đại diện đúng cho đối tƣợng cần nghiên cứ, theo dõi.  Với bất kì một phƣơng pháp xác định, mỗi chất phân tích chỉ có thể đƣợc xác định chính xác khi nó tồn tại ở một trạng thái nhất định và đồng nhất phù hợp với kĩ thuật phân tích. 2.4.2.3. Kĩ thuật vô cơ hóa ướt Trong kĩ thuật này ngƣời ta thƣờng dùng các dung dịch kiềm mạnh đặc nóng (NaOH, KOH 15- 20%), hỗn hợp kiềm mạnh và muối kim loại kiềm (NaOH + NaHCO3), hoặc các dung dịch axit đặc nhƣ HNO3, H2SO4, HCl để phân hủy mẫu phân tích trong điều kiện đun nóng trong bình Kendan hay trong hộp kín hoặc lò vi sóng. Lƣợng axithoặc bazơ cần dùng để phá mẫu thƣờng gấp 10- 15 lần lƣợng mẫu, tùy thuộc loại mẫu và các tính chất vật lí, hóa học của nó [3]. Bảng 2.1: Nhiệt độ sôi của các axit đặc Acid

HCl

HNO3

H2SO4

H3PO4

HClO4

Nồng độ (%)

Nhiệt độ sôi (oC)

110

121

340

213

203

120

Bên cạnh những ƣu điểm nhƣ: hầu nhƣ không bị mất chất phân tích, đơn giản, dễ làm thì kĩ thuật vô cơ hóa ƣớt còn có những nhƣợc điểm là: thời gian phân hủy mẫu rất dài trong điều kiện thƣờng, tốn nhiều axit đặc có độ tinh khiết cao, dễ bị nhiễm bẩn khi xử lí trong hệ hở và phải đuổi lƣợng axit dƣ lâu nên dễ bị nhiễm bẩn, bụi vào mẫu [7].

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả nghiên cứu đối với dung dịch Pb2+ 3.1.1. Xây dựng đường chuẩn Từ dung dịch Pb2+ có nồng độ ban đầu ta tiến hành pha loãng để có đƣợc dãy dung dịch có nồng độ 10ppm, 20ppm, 40ppm, 60ppm, 80ppm. Sau đó tiến hành đo trên máy quang phổ hấp thụ nguyên tƣ AAS. Ta thu đƣợc kết quả ở bảng 3.1. Bảng 3.1: Kết quả đo quang của đƣờng chuẩn dung dịch Pb2+ Nồng độ (ppm)

Mật độ quang D

0.0732

0,1408

0,2793

0,4202

0,5748

Đường chuẩn dung dịch Pb2+ 70 Mật độ quang D

y = 0.7136x - 0.2069 R² = 0.9994

50 40 30 20 10 0 0

100

Nồng độ

Hình 3.1: Phƣơng trình đƣờng chuẩn Pb2+

3.1.2. Kết quả nghiên cứu sự ảnh hưởng của khối lượng vỏ trứng tự nhiên và vỏ trứng nung đến hiệu suất xử lí Mỗi loại vỏ trứng đƣợc tiến hành khảo sát trên 5 mẫu. Sau khi tiến hành thí nghiệm khảo sát nhƣ mục 2.3.1.1 và 2.3.1.2, kết quả thu đƣợc thể hiện qua bảng 3.2, 3.3 và hình 3.2 Bảng 3.2: Kết quả khảo sát sự ảnh hƣởng của vỏ trứng tự nhiên. Cốc

Khối lƣợng

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

Thời gian khuấy (phút)

Nồng độ (ppm)

Kết quả (ppm)

4,85

2,48

1,29

1,22

1,48

Hiệu suất (%)

51,5

75,2

87,1

87,8

85,2

vỏ trứng tự nhiên (g)

Bảng 3.3: Kết quả khảo sát sự ảnh hƣởng của vỏ trứng nung. Cốc

Khối lƣợng

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

Thời gian khuấy (phút)

Nồng độ (ppm)

Kết quả (ppm)

5,09

4,15

2,66

2,08

3,05

Hiệu suất (%)

49,1

59,5

73,4

79,2

69,5

vỏ trứng nung (g)

Kết quả từ bảng số liệu cho ta thấy rằng, khi khối lƣợng mỗi loại vỏ trứng thay đổi từ 0,01g đến 0,04g thì hiệu suất xử lí tăng dần.Nhƣng đến khối lƣợng 0,05g thì hiệu suất lại giảm. Khi cho vỏ trứng vào dung dịch Pb2+ thì pH của dung dịch thay đổi do ion kim loại có trong vỏ trứng (đặc biệt là Ca2+) tạo ra các hydroxit nâng pH của dung dịch về môi trƣờng kiềm mạnh. Nên khi khối lƣợng vỏ trứng cho vào càng nhiều thì số lƣợng gốc OH- càng tăng do đó khả năng tạo hydroxit với các kim loại nặng có

trong nƣớc thải cũng cao hơn. Tuy nhiên khi càng tăng thêm khối lƣợng vỏ trứng, đồng nghĩa với việc số lƣợng gốc OH- càng nhiều, pH càng tăng cao. Khi pH lớn hơn 6 thì Pb2+ chuyển về dạng Pb(OH)2 tạo kết tủa làm hiệu suất xử lí cũng tăng lên, nhƣng đến khi pH lớn hơn 12 thì Pb2+ sẽ chuyển về tồn tại dƣới dạng ion Pb(OH)42- và lúc này hiệu suất xử lí sẽ giảm dần. Khi hiệu suất xử lí cực đại ta chọn đƣợc khối lƣợng mỗi loại vỏ trứng tối ƣu là 0,04g. Do đó ta chọn khối lƣợng vỏ trứng là 0,04g làm điều kiện tối ƣu trong quá

Hiệu suất

trình khảo sát các yếu tố tiếp theo.

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Vỏ trứng tự nhiên Vỏ trứng nung

0.02

0.04

0.06

Khối lượng vỏ trứng

Hình 3.2: Kết quả khảo sát sự ảnh hƣởng của khối lƣợng vỏ trứng đến hiệu suất xử lí. 3.1.3. Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian khuấy đến hiệu suất xử lí Tiến hành khảo sát trên 5 mẫu đối với vỏ trứng tự nhiên và 6 mẫu đối với vỏ trứng nung. Sau khi tiến hành các thí nghiệm khảo sát theo mục 2.3.1.3, kết quả đƣợc biểu diễn qua bảng 3.4, 3.5 và hình 3.3

Bảng 3.4: Kết quả khảo sát thời gian khuấy đối với vỏ trứng tự nhiên. Cốc

Khối lƣợng

0,04

Nồng độ (ppm)

Thời gian khuấy (phút)

Kết quả (ppm)

5,42

2,06

1,97

1,82

1,86

Hiệu suất (%)

45,8

79,4

80,3

81,8

81,4

vỏ trứng tự nhiên (g)

Bảng 3.5: Kết quả khảo sát thời gian khuấy đối với vỏ trứng nung. Cốc

Khối lƣợng

0,04

Nồng độ (ppm)

Thời gian khuấy (phút)

Kết quả (ppm)

3,05

2,66

1,77

1,69

1,42

1,66

Hiệu suất (%)

69,5

73,4

82,3

83,1

85,8

83,4

Hiệu suất

vỏ trứng nung (g)

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Vỏ trứng tự nhiên Vỏ trứng nung

Thời gian khuấy Hình 3.3: Kết quả khảo sát sự ảnh hƣởng của thời gian khuấy đến hiệu xuất xử lí. 35

Từ kết quả của bảng số liệu ta có thể thấy rằnghiệu suất tăng dần khi ta tăng thời gian khuấy từ 10 phút đến 40 phút đối với vỏ trứng tự nhiên và đến 50 phút đối với vỏ trứng nung, sau đó giảm dần. Ở cùng một khối lƣợng vỏ trứng tối ƣu, khi ta tiến hành khuấy nƣớc thải bằng máy khuấy từ thì khả năng tiếp xúc giữa nƣớc thải và vỏ trứng cũng tốt hơn, do đó hiệu suất xử lí cũng cao hơn.Khi hiệu suất cực đại ta chọn đƣợc thời gian khuấy tối ƣu là 40 phút đối với vỏ trứng tự nhiên và 50 phút đối với vỏ trứng nung. Tuy nhiên đến một khoảng thời gian nhất định hiệu suất sẽ không thể tăng thêm đƣợc nữa do số lƣợng gốc OH- sinh ra từ vỏ trứng đã kết tủa hết với ion Pb2+ có trong nƣớc thải nên khi tăng thời gian khuấy không những không làm tăng hiệu suất mà ngƣợc lại còn có thể làm giảm hiệu suất bởi vì kết tủa có thể tan một phần nhỏ. Do đó thời gian khuấy tối ƣu đƣợc chọn làm điều kiện tối ƣu cho quá trình khảo sát yếu tố còn lại là 40 phút đối với vỏ trứng tự nhiên và 50 phút đối với vỏ trứng nung. 3.1.4. Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ ban đầu đến hiệu suất xử lí Mỗi loại vỏ trứng đƣợc tiến hành khảo sát trên 5 mẫu Kết quả thu đƣợc sau khi thực hiện các thí nghiệm khảo sát ở mục 2.3.1.2 đƣợc thể hiện qua bảng 3.6, 3.7 và hình 3.4. Bảng 3.6: Kết quả khảo sát sự ảnh hƣởng của nồng độ đến hiệu suất xử lí đối với vỏ trứng tự nhiên Cốc

Khối lƣợng

0,04g

Nồng độ (ppm)

Kết quả (ppm)

0,58

0,87

2,53

3,64

4,77

Hiệu suất (%)

88,4

91,3

83,1

81,8

80,9

vỏ trứng tự nhiên (g) Thời gian khuấy (phút)

Bảng 3.7: Kết quả khảo sát sự ảnh hƣởng của nồng độ đến hiệu suất xử lí đối với vỏ trứng nung Cốc

Khối lƣợng

0,04

Nồng độ (ppm)

Kết quả (ppm)

0,66

1,02

5,05

4,32

3,66

Hiệu suất (%)

86,8

89,8

79,8

78,4

75,6

vỏ trứng nung (g) Thời gian khuấy

Hiệu suất

(phút)

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Vỏ trứng tự nhiên Vỏ trứng nung

Nồng độ Hình 3.4: Kết quả sự ảnh hƣởng của nồng độ đến hiệu suất xử lí Kết quả bảng số liệu cho ta thấy, hiệu suất tăng khi ta tăng nồng độ từ 5ppm đến 10ppm. Tuy nhiên khi tăng nồng độ lên đến 25ppm thì hiệu suất xử lí giảm dần. Do đó ta chọn nồng độ tối ƣu cho quá trình xử lí Pb2+ là 10ppm đối với mỗi loại vỏ trứng. Khi nồng độ tăng dần thì hiệu suất xử lí cũng tăng dần do diện tích tiếp xúc giữ nƣớc thải và vỏ trứng lớn hơn, nhƣng đến khi nồng độ quá cao thì khả năng tƣơng tác cũng sẽ giảm dần. Từ đó hiệu suất xử lí cũng sẽ giảm.Tại hiệu suất xử lí 37

cực đại ta chọn nồng độ tối ƣu cho quá trình xử lí Pb2+ là 10ppm đối với mỗi loại vỏ trứng. Từ những kết quả trong các quá trình đã khảo sát ở mục 3.1.2; 3.1.3 và 3.1.4 ta có thể thiết lập đƣợc những điều kiện tối ƣu cho quá trình xử lí Pb2+. 3.1.5. So sánh khả năng xử lí giữa vỏ trứng tự nhiên và vỏ trứng nung Qua các thí nghiệm khảo sát ở trên ta thấy khi khuấy trong thời gian 40 phút, nồng độ là 10ppm và khối lƣợng vỏ trứng tự nhiên là 0,04g thì hiệu suất đạt 91,3%. Trong khi ở cùng điều kiện trên, nếu khảo sát với vỏ trứng nung thì hiệu suất chỉ đạt 83,1%, phải khuấy đến 50 phút thì mới đạt hiệu suất tối ƣu, tuy nhiên hiệu suất cũng chỉ đạt 89,8%, thấp hơn so với hiệu suất khi khảo sát bằng vỏ trứng tự nhiên. 3.2. Kết quả nghiên cứu dung dịch Cu2+ 3.2.1. Xây dựng đường chuẩn Từ dung dịch gốc đã pha ở mục 2.2.3 ta tiến hành pha loãng để có các dung dịch với nồng độ là 5ppm, 10ppm, 15ppm, 20ppm, 25ppm. Sau đó tiến hành đo trên máy quang phổ hấp thụ nguyên tƣ AAS. Ta thu đƣợc kết quả ở bảng 3.8 và hình 3.5 Bảng 3.8: Kết quả đo quang của đƣờng chuẩn dung dịch Cu2+ Nồng độ (ppm)

Mật độ quang D

0,2010

0,3500

0,6698

0,9873

1,3601

1.6

Mật độ quang D

1.4

y = 0.0671x - 0.3337 R² = 0.999

1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0

Nồng độ Hình 3.5: Phƣơng trình đƣờng chuẩn Cu2+ 3.2.2. Kết quả nghiên cứu sự ảnh hưởng của khối lượng vỏ trứng tự nhiên và vỏ trứng nung đến hiệu suất xử lí Sau khi tiến hành các thí nghiệm khảo sát ở mục 2.3.2.1 kết quả thu đƣợc thể hiện qua bảng 3.9, 3.10 và hình 3.6 Bảng 3.9: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của khối lƣợng vỏ trứng tự nhiên đến hiệu suất xử lí Cốc

Khối lƣợng vỏ trứng tự

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

2,96

2,52

4,86

5,64

6,6

70,4

74,8

51,4

43,6

nhiên (g) Thời gian khuấy (phút) Nồng độ (ppm) Kết quả (ppm) Hiệu suất (%)

Bảng 3.10: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của khối lƣợng vỏ trứng nung đến hiêu suất xử lí Cốc

Khối lƣợng

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

Nồng độ (ppm)

Kết quả (ppm)

2,36

2,1

1,68

1,04

2,84

Hiệu suất (%)

76,4

83,2

89,6

71,6

vỏ trứng nung(g) Thời gian khuấy (phút)

100

Hiệu suất

80 60 40

Vỏ trứng tự nhiên Vỏ trứng nung

20 0 0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

Khối lượng vỏ trứng Hình 3.6: Kết quả khảo sát sự ảnh hƣờng của khối lƣợng vỏ trứng đến hiệu suất xử lí Thông qua bảng số liệu ở trên ta có thể thấy rằng, khi thay đổi khối lƣợng từ 0,02 đến 0,04g đối với vỏ trứng tự nhiên và đến 0,08 đối với vỏ trứng nung thì hiệu xuất xử lí tăng dần. Sau đó lại giảm Khi cho vỏ trứng vào dung dịch Cu2+ thì pH của dung dịch thay đổi do ion kim loại có trong vỏ trứng (đặc biệt là Ca2+) tạo ra các hydroxit nâng pH của dung dịch về môi trƣờng kiềm mạnh. Nên khi khối lƣợng vỏ trứng cho vào càng nhiều thì số lƣợng gốc OH- càng tăng do đó khả năng tạo hydroxit với các kim loại nặng có

trong nƣớc thải cũng cao hơn. Tuy nhiên khi càng tăng thêm khối lƣợng vỏ trứng đến một khối lƣợng nhất định thì hiệu suất xử lí cũng không tăng thêm đƣợc nữa do song song với quá trình tạo kết tủa hydroxit đồng thì Cu(OH)2 cũng sẽ điện li ra lại Cu2+ và OH-. Tại hiệu suất cực đại, khối lƣợng vỏ trứng vỏ trứng tự nhiên và vỏ trứng nung tối ƣu đƣợc chọn lần lƣợt là 0,04g và 0,08g. Do đó ta chọn khối lƣợng vỏ trứng tự nhiên là 0,04 và vỏ trứng nung là 0,08 làm điều kiện tối ƣu để khảo sát những yếu tố tiếp theo. 3.2.3. Kết quả nghiên cứu sự ảnh hưởng của thời gian khuấy đến hiệu suất xử lí Sau khi tiến hành các thí nghiệm khảo sát nhƣ mục 2.3.2.3, kết quả đƣợc thể hiện qua bảng 3.11, 3.12 và hình 3.7. Bảng 3.11: Kết quả khảo sát thời gian khuấy đối với vỏ trứng tự nhiên. Cốc

Khối lƣợng

0,04g

Nồng độ(ppm)

Thời gian khuấy

Kết quả (ppm)

1,99

0,9

0,712

0,48

0,236

Hiệu suất (%)

80,1

92,88

95,4

95,2

vỏ trứng tự nhiên (g)

(phút)

Bảng 3.12: Kết quả khảo sát thời gian khuấy đối với vỏ trứng nung. Cốc

Khối lƣợng

0,08g

Nồng độ(ppm)

Thời gian khuấy

Kết quả (ppm)

0,63

0,5

0,42

0,34

0,96

Hiệu suất (%)

93,7

95,8

96,6

90,4

vỏ trứng nung (g)

(phút)

120

Hiệu suất

100 80 Vỏ trứng tự nhiên

vỏ trứng nung

40 20 0 0

Nồng độ Hình 3.8: Kết quả khảo sát sự ảnh hƣởng của thời gian khuấy đến hiệu suất xử lí. Thông qua kết quả bảng số liệu ta thấy rằng khi tăng thời gian khuấy từ 10 phút đến 40 phút thì hiệu suất xử lí cũng tăng dần, nhƣng sau đó lại giảm. Ở cùng một khối lƣợng vỏ trứng tối ƣu, khi ta tiến hành khuấy nƣớc thải bằng máy khuấy từ thì khả năng tiếp xúc giữa nƣớc thải và vỏ trứng cũng tốt hơn, do đó hiệu suất xử lí cũng cao hơn.Khi hiệu suất cực đại ta chọn đƣợc thời gian khuấy tối ƣu là 40 phút. Tuy nhiên đến một khoảng thời gian nhất định hiệu suất sẽ không thể tăng thêm đƣợc nữa do số lƣợng gốc OH- sinh ra từ vỏ trứng đã kết tủa hết với ion Cu2+ có trong nƣớc thải nên khi tăng thời gian khuấy không những không làm tăng hiệu suất mà ngƣợc lại còn có thể làm giảm hiệu suất bởi vì kết tủa có thể tan một phần nhỏ. Do đó thời gian khuấy tối ƣu đƣợc chọn làm điều kiện tối ƣu cho quá trình khảo sát yếu tố còn lại là 40 phút. 3.2.4. Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ ban đầu đến hiệu suất xử lí Sau khi tiến hành các thí nghiệm khảo sát ở mục 2.3.2.2 kết quả đƣợc biểu diễn qua bảng 3.13, 3.14 và hình 3.8.

Bảng 3.13: Kết quả khảo sát sự ảnh hƣởng của nồng độ đến hiệu suất xử lí đối với vỏ trứng tự nhiên Cốc

Khối lƣợng

0,04g

1,277

0,89

0,9

0,844

1,06

74,46

91,1

95,78

95,76

vỏ trứng tự nhiên (g) Thời gian khuấy (phút) Nồng độ (ppm) Kết quả (ppm) Hiệu suất (%) Bảng 3.14: Kết quả khảo sát sự ảnh hƣởng của nồng độ đến hiệu suất xử lí đối với vỏ trứng nung Cốc

Khối lƣợng

0,08g

0,135

0,319

0,36

0,89

1,22

97,3

96,81

97,6

95,55

95,12

vỏ trứng nung (g) Thời gian khuấy (phút) Nồng độ (ppm) Kết quả (ppm) Hiệu suất (%)

120

Hiệu suất

100 80 60 Vỏ trứng tự nhiên

Vỏ trứng nung

20 0 0

Nồng độ

Hình 3.9: Kết quả khảo sát sự ảnh hƣởng của nồng độ đến hiệu suất xử lí. Kết quả bảng số liệu cho ta thấy, hiệu suất tăng khi tăng nồng độ từ 5ppm đến 20ppm với vỏ trứng tự nhiên và đến 15ppm với vỏ trứng nung. Tuy nhiên khi tăng nồng độ lên đến 25ppm thì hiệu suất xử lí giam dần. Do đó ta chọn nồng độ tối ƣu cho quá trình xử lí Cu2+ là 20ppm đối với vỏ trứng tự nhiên và 15ppm đối với vỏ trứng nung. Khi nồng độ tăng dần thì hiệu suất xử lí cũng tăng dần do diện tích tiếp xúc giữ nƣớc thải và vỏ trứng lớn hơn, nhƣng đến khi nồng độ quá cao thì khả năng tƣơng tác cũng sẽ giảm dần. Từ đó hiệu suất xử lí cũng sẽ giảm. Tại hiệu suất xử lí cực đại ta chọn nồng độ tối ƣu cho quá trình xử lí Cu2+ là 20ppm đối với vỏ trứng tự nhiên và 15ppm đối với vỏ trứng nung. Từ những kết quả trong các quá trình đã khảo sát ở mục 3.2.2; 3.2.3 và 3.2.4 ta có thể thiết lập đƣợc những điều kiện tối ƣu cho quá trình xử lí Cu2+. 3.3. Nghiên cứu đối với nước thải nhà máy sản xuất giấy 3.3.1. Đặc điểm của nước thải  pH= 4,45  Chứa nhiều các chất lơ lửng  Nƣớc thải có màu hồng nhạt, có mùi hắc nhẹ

3.3.2. Xử lí mẫu bằng kĩ thuật vô cơ hóa ướt Lấy 50ml nƣớc thải của nhà máy sản xuất giấy cho vào cốc thủy tinh 100ml, thêm 5ml dung dịch axit HNO3 65%, đun trên bếp cách thủy. Sau 15 phút ta lấy cốc ra, để nguội và tiếp tục thêm 5ml dung dịch HNO3, quá trình này đƣợc lặp đi lặp lại nhiều lần cho đến khi ta thu đƣợc dung dịch sền sệt. Thêm nƣớc cất vào cốc và tiếp tục đun trên bếp cách thủy để đuổi axit dƣ trong quá trình phá mẫu, đến khi thu đƣợc dung dịch có pH= 7 thì dừng lại. Lọc dung dịch thu đƣợc cho vào bình định mức 100ml, rửa lọc bằng dung dịch đệm axetat và định mức bằng nƣớc cất đến thể tích thực. 3.3.3. Kết quả xử lí nước thải của nhà máy sản xuất giấy Tiến hành nghiên cứu trên 2 mẫu Cho 25ml nƣớc thải từ bình định mức ở mục 3.3.2 vào 2 cốc thủy tinh 100ml đƣợc đánh số thứ tự lần lƣợt là 1 và 2. Sau khi tiến hành các thí nghiệm nghiên cứu ở các điều kiện tối ƣu đã chọn ở mục 3.1.2, 3.1.3 đối với cốc 1 và ở mục 3.2.2; 3.2.3 đối với cốc 2 ta thu đƣợc kết quả ở bảng 3.15 Bảng 3.15: Kết quả xử lí nƣớc thải giấy ở các điều kiện tối ƣu đã khảo sát Cốc

Mật độ quang trƣớc xử lí

0.494

Mật độ quang sau xử lí

0.092

0.173

Hiệu suất (%)

81,3%

65,0%

Thông qua bảng số liệu ta có thể thấy rằng việc xử lí bằng vỏ trứng tự nhiên sẽ cho hiệu suất cao hơn so với việc xử lí bằng vỏ trứng nung. 3.4. Kết quả đánh giá sai số thống kê của phương pháp Tiến hành quá trình phân tích trên hai mẫu chuẩn mỗi mẫu chuẩn 5 lần với nồng độ là 10ppm. Đo mật độ quang trƣớc và sau khi xử lí. Tính độ chuẩn xác của

phƣơng pháp thong qua giá trị ε với chuẩn student, độ tin cậy 95% (α= 0,95; k=4) theo mục 1.8. Kết quả đƣợc thể hiện qua bảng 3.16. Bảng 3.16: Kết quả đo mật độ quang sau 5 lần đo trƣớc, sau xử lí và hiệu suất tƣơng ứng Lần phân tích Pb2+ 10ppm Cu2+ 10ppm

D trƣớc

0,08603

0,08565

0,08743

0,08473

0,08658

D sau

0,0135

0,0137

0,013

0,0142

0,0133

H (%)

84,31

84,05

84,24

83,26

84,64

D trƣớc

1,277

1,294

1,274

1,281

1,286

D trƣớc

0,195

0,188

0,19

0,193

0,197

H (%)

84,73

85,5

85,09

84,93

84,68

Bảng 3.17: Kết quả đánh giá sai số thống kê của phép đo Các đại lƣợng đặc trƣng

Pb2+ 10ppm

Cu2+ 10ppm

Giá trị hiệu suất trung bình (%)

84,1

84,98

Phƣơng sai S2

0,033

0,02

Độ lệch chuẩn S

0,1816

0,1414

Hệ số biến động Cv

0,2241

0,1745

Biên giới tin cậy

0,2524

0,1965

Sai số tƣơng đối ∆%

3.5. Đề xuất qui trình xử lí nước thải có chứa ion Pb2+ Nƣớc thải đi vào qua song chắn rác để loại bỏ những hợp chất vô cơ không tan, có kích thƣớc lớn.Sau đó nƣớc thải đi vào bể lắng cát để lắng những hợp chất vô cơ có kích thƣớc nhỏ hơn. Trƣớc khi vào bể điều hòa lƣu lƣợng, nƣớc thải đi qua thiết bị định lƣợng để xác định nồng độ Pb2+ có trong nƣớc thải. Nếu nồng độ quá cao hoặc quá thấp ta sẽ tiến hành pha loãng hoặc cô đặc để đƣa về nồng độ tối ƣu.

Ở bề điều hòa lƣu lƣợng chúng ta tiến hành điều chỉnh pH về mức dƣới 6 để tạo pH tối ƣu cho quá trình xử lí. Tiếp đến nƣớc thải sẽ vào bể khuấy trộn, ta tiến hành cho khuấy trộn nƣớc thải với vỏ trứng gà có khối lƣợng vỏ trứng tối ƣu và theo thời gian khuấy, nồng độ tối ƣu. Sau đó nƣớc thải sẽ đƣợc đƣa vào bể lắng 1 để lắng những hydroxit tạo ra trong quá trình xử lí. Nƣớc thải

Song chắn rác

Bể lắng cát

Bể chứa và điều hòa lƣu lƣợng

Thiết bị định lƣợng

Vỏ trứng gà

Bể khuấy trộn

Bể lắng 1

Bùn cặn

Bể khuấy trộn

Thiết bị thu gom bùn thải

Chất đông tụ

Bể lắng 2

Bùn cặn

Nguồn tiếp nhận Hình 3.10: Sơ đồ xử lí nƣớc thải có chứa Pb2+ Tiếp đến nƣớc thải sẽ đi qua bể khuấy trộn 2 và đi qua bể lắng 2, tại quá trình này ta thêm các chất đông tụ để tăng kích thƣớc hạt, tăng vận tốc lắng cho các bột

vỏ trứng sau xử lí, hoặc những hạt có kích thƣớc nhỏ và chƣa thể lắng ở bể lắng 1. Trƣớc khi thải nƣớc ra nguồn tiếp nhận nƣớc thải cần đƣợc khử trùng và kiểm tra chất lƣợng tùy theo yêu cầu nguồn tiếp nhận. Bùn cặn ở bể lắng 1 và bể lắng 2 đƣợc đƣa đến thiết bị thu gom và sẽ đƣợc chuyển đi xử lí.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận Thông qua quá trình nghiên cứu, tôi đã thu đƣợc một số kết quả nhƣ sau: Đã khảo sát 3 yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lí Pb2+ trong nƣớc  Khảo sát khối lƣợng tối ƣu cho khả năng xử lí của vỏ trứng tự nhiên và vỏ trứng nung tối ƣu là 0,04g  Khảo sát đƣợc thời gian khuấy tối ƣu cho khả năng xử lí của vỏ trứng tự nhiên và vỏ trứng nung lần lƣợt là 40 phút và 50 phút  Khảo sát đƣợc nồng độ tối ƣu cho khả năng xử lí của vỏ trứng tƣ nhiên và vỏ trứng nung là 10ppm Kết quả nghiên cứu thu đƣợc một số kết luận nhƣ sau: Điều kiện tối ƣu để đạt đƣợc hiệu suất xử lí cao nhất (91,3%) đối với vỏ trứng tự nhiên là khối lƣơng vỏ trứng bằng 0,04g, thời gian khuấy 40 phút và nồng độ là 10ppm. Trong khi đó điều kiện tối ƣu khi xử lí bằng vỏ trứng nung để cho hiệu suất cao nhất (89,8%) là khối lƣợng vỏ trứng nung là 0,04g, thời gian khuấy là 50 phút và nồng độ là 10ppm.

2. Kiến nghị Do còn nhiều hạn chế về thời gian, điều kiện công nghệ cũng nhƣ khả năng nắm bắt của sinh viên nên trong đề tài còn nhiều thiếu sót. Vậy nên em xin đƣa ra một số kiến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo  Tiếp tuc mở rộng phạm vi nghiên cứu phƣơng pháp xử lí đối với các kim loai nặng khác nhau để xử lí một cách toàn diên hơn nguồn nƣớc bị ô nhiễm kim loại nặng.  Phân tích nhiều phƣơng pháp để so sánh với nhau

Tài liệu tham khảo [1]. Đào Thị Nga, Bài giảng các phƣơng pháp phân tích quang học. [2].

http://www.moitruongnhietdoi.com.vn/2015/05/cac-phuong-phap-xu-ly-kim-

loai-nang-trong-nuoc-thai-cong-nghiep.html [3]. http://tailieu.vn/tag/ky-thuat-vo-co-hoa-uot.html [4]. https:// www.chemvn.net [5]. https://www. hoahocngaynay.com [6]. http://luanvan.co/luan-van/de-tai-doc-hoc-chi-54211/ [7]. Nguyễn Thị Hƣờng, Bài giảng kĩ thuật lấy và xử lí mẫu phân tích, ĐHĐNĐHSP. [8]. Nguyễn Đình Bảng, Bài giảng chuyên đề các phƣơng pháp xử lí nƣớc, nƣớc thải, ĐHKHTN- ĐHQG Hà Nội, 2004. [9]. Trần Tứ Hiếu, Nguyễn Văn Nội, Phạm Việt Hùng, Hóa môi trƣờng cơ sở, ĐHKHTN- ĐHQG Hà Nội, 1999.