Đại học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXVI, số 3A-2007 35 So sánh khả năng chiết rút chì di động trong đất của một số dung dịch chiết rút khi định lợng Pb (II) bằng phơng pháp von-ampe hoà tan anot xung vi phân (DPasv) Võ Thị Hoà (a) , Đinh Thị Trờng Giang (a) Tóm tắt. Trong bài báo này chúng tôi trình bày kết quả so sánh khả năng chiết rút chì di động trong đất của một số dung dịch chiết rút: HCl, HNO 3 , đệm amoni axetat có pH= 4,8; dung dịch EDTA 0,05M (pH =5) khi định lợng chì bằng phơng pháp Von-ampe hoà tan anot xung vi phân (DPASV). Kết quả nghiên cứu cho thấy: Sau khi chiết rút bằng các dung dịch đó, nếu định lợng chì bằng phơng pháp DPASV cần phải che ion Fe(III). Để che ion Fe(III) có thể dùng axit ascobic. Khả năng chiết rút của các dung dịch đợc sắp xếp theo thứ tự: HNO 3 (1M) > HCl (1M) > HNO 3 (0,1M) EDTA 0,05M (pH=5) > HCl (0,1M)> dung dịch đệm axetat (pH= 4,8). Kết quả thu đợc cũng phù hợp với phơng pháp AAS. I. Mở đầu Sự ứng dụng rộng rãi của chì làm nảy sinh một vấn đề lớn đó là sự ô nhiễm độc chất chì trong môi trờng sinh thái, đặc biệt là môi trờng đất, vì vậy việc xác định hàm lợng chì trong đất trồng trọt là rất cần thiết. Trong nhiều trờng hợp việc phân tích hàm lợng tổng số các kim loại nặng có thể sẽ không đánh giá chính xác đợc tiềm năng gây hại của các kim loại nặng đối với cây trồng mà phải đánh giá dạng di động của chúng trong đất [1]. Định lợng các dạng di động của các kim loại nặng trong đất rất quan trọng, nó cho ta biết đợc sự di trú của chúng trong đất và khả năng hấp thu của cây trồng đối với các kim loại nặng, vì vậy trên thế giới một số nớc rất quan tâm đến việc nghiên cứu các dung dịch chiết rút [2], [3]. Tuy nhiên ở nớc ta các tài liệu đề cập đến vấn đề này cha nhiều. Trong bài báo này chúng tôi trình bày kết quả nghiên cứu khả năng chiết chì di động trong đất của các dung dịch HCl, HNO 3 , dung dịch đêm amoniaxetat, dung dịch EDTA 0,05M khi phân tích bằng phơng pháp Von-ampe hoà tan anot xung vi phân (DPASV) (là phơng pháp thích hợp cho phân tích các kim loại ở dạng vi lợng). II. Thực nghiệm 1. Các hoá chất, thiết bị, máy đo * Các hoá chất dùng trong các thí nghiệm đều có độ tinh khiết phân tích của hãng Merck * Thiết bị, máy đo: Máy cực phổ: 797 VA- computrace Metrohm.Máy AAS: AA 240 FS- Varian. Thiết bị nguyên tử hoá: GTA- 120. Cân tích có độ chính xác 10 -5 g. Nhận bài ngày 10/9/2007. Sửa chữa xong 29/10/2007. Đại học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXVI, số 3A-2007 36 2. Chọn phơng pháp đo và các chế độ đo 2.1. Phơng pháp Von-ampe hoà tan anot xung vi phân (DPASV) [4]. * Đo theo phơng pháp thêm chuẩn. * Các tham số đo:-Thế điện phân đầu: - 0,6 V; Thế điện phân cuối: - 0,25 V; Tốc độ quét: 0,06 V/s; Thời gian sục khí: 300s; Thời gian điện phân: 60s; Kiểu điện cực: HMDE.Nền là dung dịch đệm axetat (pH=4,6) (trừ mẫu chiết bằng EDTA) 2.2. Phơng pháp AAS (để so sánh) Đo bằng phơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (ETA-AAS) [5]. 3. Các bớc tiến hành - Lấy mẫu đất và xử lí mẫu đất. - Khảo sát ảnh hởng của Fe 3+ đến phép định lợng Pb 2+ bằng phơng pháp DPASV. Theo [2], [4] thì khi định lợng Pb 2+ bằng phơng pháp này (với nền là dung dịch đệm axetat pH=4,6), Fe 3+ có thể ảnh hởng, còn một số ion khác thờng có mặt trong đất nh Cu 2+ , Zn 2+ Cd 2+ , Mn 2+ , Al 3+ không ảnh hởng, vì vậy chúng tôi sẽ khảo sát ảnh hởng của Fe 3+ . - Xác định hàm lợng Fe 3+ trong đất bằng phơng pháp chuẩn độ complexon. - Khảo sát khả năng che Fe 3+ bằng axit ascobic. - Xác định hàm lợng Pb 2+ trong một số dung dịch chiết rút và hàm lợng chì tổng số bằng phơng pháp DPASV. Tính tỷ lệ chiết % (so với hàm lợng tổng số). - Xác định hàm lợng Pb 2+ trong một số dung dịch chiết rút bằng phơng pháp AAS (để so sánh). III. Kết quả và thảo luận 1. Lấy mẫu đất và xử lí mẫu đất Mẫu đất đợc lấy ở các độ sâu: 0ữ 10 cm; 10ữ 20 cm; 20ữ30cm, lấy ở các vị trí khác nhau của các thửa ruộng trồng rau muống ở phờng Vinh Tân. thành phố Vinh, Nghệ An. Đất đợc hong khô trong không khí, nghiền, rây và trộn đều. Mẫu phân tích hàm lợng chì tổng số đợc xử lí theo phơng pháp của TCVN 6646-2000. Đối với các mẫu phân tích hàm lợng di động thì tỷ lệ đất / dung dịch chiết rút là 10g/100 ml, thời gian lắc là 1h. Đại học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXVI, số 3A-2007 37 2. Khảo sát ảnh hởng của Fe 3+ đến phép định lợng Pb 2+ bằng phơng pháp DPASV Cố định nồng độ Pb 2+ 10àg/l, thêm thể tích Fe 3+ 2.10 -4 M tăng dần,thêm dung dịch nền. Định mức tới 10,0ml. Chạy cực phổ, kết quả thu đợc ở bảng 1. Bảng 1. Khảo sát ảnh hởng của Fe 3+ đến phép định lợng Pb 2+ TT V Fe 3+ (ml) Chiều cao pic (nA) TT V Fe 3+ (ml) Chiều cao pic (nA) 1 0,00 7,61 4 0,20 7,62 2 0,05 7,62 5 0,30 8,03 3 0,10 7,63 6 0,40 8,18 Nhận xét: Với hàm lợng Fe 3+ 0,336 mg/l sẽ ảnh hởng đến phép định lợng Pb 2+ bằng phơng pháp DPASV. 3. Xác định hàm lợng Fe 3+ di động trong đất khi chiết rút bằng các dung dịch chiết rút khác nhau Mỗi lần cân 10,000g đất, chiết bằng 100,0 ml dung dịch chiết rút khác nhau. Định lợng Fe 3+ bằng phơng pháp chuẩn độ complexon (trừ mẫu chiết bằng EDTA). Hàm lợng Fe 3+ thu đợc là 2.10 -4 ữ 8.10 -3 M. 4. Khảo sát khả năng che Fe 3+ bằng axit ascobic Cố định nồng độ Pb 2+ , thêm 0,30ml Fe 3+ 210 -4 M, lợng axit ascobic 0,5% tăng dần. Tiến hành chạy cực phổ, kết quả thu đợc ở bảng 2 Bảng 2. Kết quả khảo sát khả năng che Fe 3+ bằng axit ascobic TT V. ascobic (ml) Chiều cao pic (nA) TT V.ascorbic (ml) Chiều cao pic (nA) 1 0.00 8,04 4 0,20 7,62 2 0,05 7,95 5 0,30 7,64 3 0,10 7,81. 6 0,4 7,63 Nhận xét: Có thể dùng 0,2ml axit ascobic 0,5% để che lợng Fe 3+ có trong dung dịch chiết với nồng độ 0,336 mg/l. Đại học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXVI, số 3A-2007 38 5. Đánh giá phơng pháp Pha mẫu giả với lợng Pb 2+ là 10àg/l, thêm lần lợt 0,30 ml Fe 3+ 10 -3 M, 0,2 ml axit ascobic 0,5%, dung dịch nền. Định mức đến 10,0 ml. Kết quả xác định đợc hàm lợng Pb(II) là (10,047 0,295) àg/l, q= 2,9 %, - 4.3 < t tn (= 0,7) < 4,3 sai số ngẫu nhiên. 6. Xác định hàm lợng Pb 2+ trong các dung dịch chiết rút bằng phơng pháp DPASV a) Lấy 0,1 ml dung dịch chiết rút bằng dung dịch HNO 3 0,1M, thêm axit ascobic 0,5% để che Fe 3+ , điều chỉnh pH = 4,6, thêm dung dịch nền, pha loãng đến 10,0 ml. Tiến hành chạy cực phổ. Kết quả thu đợc ở hình 1 Hình 1. Kết quả xác định Pb 2+ trong dung dịch chiết rút bằng HNO 3 0,1M b) Lặp lại các thí nhiệm trên 3 lần và tiến hành tơng tự với các dung dịch chiết rút khác. Riêng mẫu chiết bằng dung dịch EDTA 0,05 M thì dùng dung dịch HCl điều chỉnh pH =1 rồi tiến hành phân tích (không dùng dung dịch đệm). Kết quả thu đợc ở bảng 3. c) Tiến hành tơng tự với mẫu phân tích hàm lợng chì tổng số. Kết quả xác định đợc hàm lợng chì tổng số là (39,891 1,276) mg/kg. Đại học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXVI, số 3A-2007 39 Bảng 3. Kết quả xác định hàm lợng Pb 2+ bằng phơng pháp DPASV TT Mẫu Hàm lợng của Pb trong đất (mg/kg) (pp DPASV) Q% Tỷ lệ chiết % Hàm lợng Pb trong đất (mg/kg) (pp AAS) 1 Chiết bằng HNO 3 1M 12,425 0,379 3,05 31,14 12,117 0,482 2 Chiết bằng HCl 1M 11,439 0,326 2,85 28,67 11,907 0,363 3 Chiết bằng HNO 3 0,1M 9,725 0,336 3,46 24,38 9,672 0,348 4 Chiết bằng HCl 0,1M 9,166 0,195 2,13 22,98 9,218 0,258 5 Chiết bằng EDTA 0,01M (pH=5) 9,815 0,377 3,84 24,60 9,697 0,233 6 Chiết bằng dung dịch đệm NH 4 A (pH = 4,8) 7,211 0,189 2,62 18,07 7,473 0,267 IV. Kết luận * Đã khảo sát ảnh hởng của Fe 3+ đến phép định lợng Pb(II) bằng phơng pháp DPASV. Kết quả khảo sát cho thấy với nồng độ Fe 3+ 0,336 mg/l sẽ ảnh hởng đến phép định lợng. Để che Fe 3+ có thể dùng axit ascobic. * Đã xác định hàm lợng chì tổng số và chì di động trong một số dung dịch chiết rút từ đất trồng rau muống của phờng Vinh Tân, thành phố Vinh, Nghệ An bằng phơng pháp DPASV. (Theo TCVN 7209:2002 thì hàm lợng Pb tổng số của đất này không vợt quá giới hạn tối đa cho phép). * So sánh hàm lợng chì chiết rút đợc với hàm lợng tổng số, kết quả cho thấy khả năng chiết rút đợc sắp xếp theo thứ tự sau: HNO 3 (1M) > HCl (1M) > HNO 3 (0,1M) EDTA 0,05M (pH=5) > HCl (0,1M)> dung dịch đệm axetat (pH= 4,8). (Trớc khi phân tích bằng phơng pháp DPASV, chì trong các dung dịch chiết rút đợc đa về cùng một trạng thái điện hoạt). Dung dịch HNO 3 1M có khả năng chiết rút lớn nhất trong số các chất trên, vì ngoài khả năng chiết rút chì ở dạng hoà tan, dạng trao đổi, nó còn có khả năng chiết rút một phần chì ở dạng liên kết với các oxít kim loại nh oxit sắt, oxit mangan Kết quả thu đợc cũng phù hợp với phơng pháp AAS. Đại học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXVI, số 3A-2007 40 Tài liệu tham khảo [1] Lê Đức, Nguyên tố vi lợng trong trồng trọt, NXB KH & KT, Hà Nội, 1979. [2] P. H. T. Backeff, The use extractants in studíes on trace metals in soil, scwage sludges and sludgetreated soil, Advances in soil science Vol. 9 (1989), p.143- 176. [3] Mc Grath D., Appilication of single and sequential extraction procedures to polluted and unpolluted soils, The Science of the total environment, Vol. 178 (1996), p.37-44. [4] T. Nedeltcheva, K. Atarassova, J. Dimitrov and L. Stanislavova, Determination of Zn, Cd, Pb and Cu in soil extracts by combined stripping voltammetry, Analytica Chemica Acta. Vol. 528, January (2005), p.143-146. [5] H. Mielke, Atomic absorption determination of lead in soil samples. American scientist, 1999, 87, 62-73. Summary Comparison of extractability of lead mobile form in soil of some extractants when quantitative determination of lead by differential pulse anodic stripping voltammetry (DPASV) In this paper we presented the results of our studies on comparison of extractability of lead mobile forms in soil of some extractants: HNO 3 , HCl, buffer acetate (pH=4,8), EDTA solution 0,05M when quantitative determination of lead by DPASV.The research results showed that: after extraction by extractants, the ion Fe(III) have to be shielded for quantitative determination of lead by DPASV method. For shieding Fe(III), the acid ascorbic may be used. The extraction posibility of extractants was put in order: HNO 3 (1M) > HCl (1M) > HNO 3 (0,1M) EDTA 0,05M (pH=5) > HCl (0,1M) > buffer acetate (pH= 4,8). The results were also corresponding to AAS method. (a) Khoa Hoá học, Trờng Đại học Vinh. . học Vinh Tạp chí khoa học, tập XXXVI, số 3A-2007 35 So sánh khả năng chiết rút chì di động trong đất của một số dung dịch chiết rút khi định lợng Pb (II) bằng phơng pháp von-ampe hoà tan. quả nghiên cứu khả năng chiết chì di động trong đất của các dung dịch HCl, HNO 3 , dung dịch đêm amoniaxetat, dung dịch EDTA 0,05M khi phân tích bằng phơng pháp Von-ampe hoà tan anot xung vi phân. phép định lợng Pb 2+ bằng phơng pháp DPASV. 3. Xác định hàm lợng Fe 3+ di động trong đất khi chiết rút bằng các dung dịch chiết rút khác nhau Mỗi lần cân 10,000g đất, chiết bằng 100,0 ml dung