ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - ĐẶNG THỊ TRANG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO KIT THỬ ĐỊNH LƯỢNG AMONI, NITRIT VÀ NITRAT TRONG NƯỚC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - ĐẶNG THỊ TRANG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO KIT THỬ ĐỊNH LƯỢNG AMONI, NITRIT VÀ NITRAT TRONG NƯỚC Chuyên ngành: Hóa Phân Tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Thị Kim Thường Hà Nội – 201 LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành phòng thí nghiệm Hóa Phân Tích, khoa Hóa Học, trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội Với lòng biết ơn sâu sắc xin gửi lời cảm ơn tới TS.Nguyễn Thị Kim Thường PGS.TS Tạ Thị Thảo tận tình hướng dẫn tạo điều kiện giúp đỡ suốt trình thực đề tài viết luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn hỗ trợ kinh phí đề tài nghiên cứu khoa học phát triển công nghệ cấp thành phố Hà Nội: “Nghiên cứu chế tạo thiết bị đo quang cầm tay kết hợp với kit thử để phân tích nhanh lượng vết amoni, nitrit nitrat nước trường”, mã số: 01C- 02/05-2014-2 Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới thầy cô giáo giảng dạy khoa Hoá Học, trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội, đặc biệt thầy cô môn Hoá Phân tích nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành luận văn Cuối xin gửi lời cảm ơn tới gia đình bạn bè động viên, chia sẻ suốt trình thực luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Học viên Đặng Thị Trang MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 13 MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung nitrit, nitrat amoni 1.1.1 Tính chất lí, hóa học nitrit, nitrat amoni 1.1.2 Độc tính nitrit nitrat amoni 1.1.3 Chu trình sinh hóa Nitơ môi trường 1.2 Các phương pháp phân tích nitrit, nitrat amoni phòng thí nghiệm 1.2.1 Phương pháp phân tích thể tích trọng lượng 1.2.2 Phương pháp trắc quang 11 1.2.3 Các phương pháp khác 19 1.3 Các phương pháp phân tích nhanh amoni, nitrit nitrat 22 1.3.1.Chế tạo thiết bị đo quang nhỏ gọn 22 1.3.2 Các test kit có xác định amoni, nitrit nitrat 24 1.3.2.1 Xác định nitrit 24 1.3.2.2 Xác định nitrat .25 1.3.2.3 Xác định amoni .26 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 28 2.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị 28 2.1.1 Hóa chất 28 2.1.2 Dụng cụ, thiết bị 30 2.2 Nội dung nghiên cứu 30 2.3 Phương pháp nghiên cứu 31 2.3.1 Phương pháp trắc quang xác định nitrit thuốc thử Griess 31 2.3.2 Phương pháp khử nitrat thành nitrit 31 2.3.3 Phương pháp trắc quang xác định NH4+ thuốc thử indothymol 31 2.3.4 Phương pháp nghiên cứu chế tạo kit thử 32 2.3.5 Nghiên cứu ứng dụng kit thử phân tích trường sử dụng máy đo quang cầm tay 32 2.4 Phương pháp thí nghiệm xử lý số liệu 33 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng nitrit 34 3.1.1 Nghiên cứu tìm điều kiện tối ưu xác định NO2- phòng thí nghiệm 34 3.1.1.1 Phổ hấp thụ phức màu 34 3.1.1.2 Ảnh hưởng pH đến độ hấp thụ quang .35 3.1.1.3 Ảnh hưởng lượng thuốc thử Griees đến độ hấp thụ quang 36 3.1.1.4 Ảnh hưởng thứ tự thêm thuốc thử đến độ hấp thụ quang 37 3.1.1.5 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ thời gian tới độ ổn định màu phức 37 3.1.1.6 Khảo sát ảnh hưởng ion cản trở đến độ hấp thụ quang .39 3.1.1.7 Khoảng tuyến tính đường chuẩn xác định nitrit .40 3.1.2 Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng nitrit 42 3.1.2.1 Xây dựng thành phần kit thử nitrit 43 3.1.2.2 Khảo sát khả sử dụng axit oxalic làm môi trường phản ứng 43 3.1.2.3 Khảo sát thời gian ổn định màu phức sử dụng kit thử 43 3.1.2.4 Khảo sát khoảng tuyến tính xây dựng đường chuẩn xác định nitrit sử dụng kit thử 44 3.1.2.5 Nghiên cứu thay pipet bình định mức dụng cụ trường (xy lanh, ống fancol) .46 3.1.2.6 So sánh sai khác nồng độ dung dịch mẫu sử dụng quy trình phòng thí nghiệm phân tích trường xác định nitrit 47 3.1.2.7 Đánh giá độ xác phép phân tích dùng kit thử nitrit 48 3.1.2.8 Khảo sát độ bền kit thử nitrit .49 3.2 Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng nitrat sở kit nitrit 51 3.2.1 Ảnh hưởng hàm lượng chất khử đến độ hấp thụ quang 51 3.2.2 Ảnh hưởng môi trường khử đến độ hấp thụ quang 52 3.2.3 Ảnh hưởng thời gian khử đến độ hấp thụ quang 53 3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng ion cản trở đến độ hấp thụ quang 55 3.2.5 Khoảng tuyến tính đường chuẩn xác định nitrat nitrit 57 3.2.6 Đường chuẩn NO2- có mặt chất khử 59 3.2.7 Đánh giá độ xác phép đo dung kit thử nitrat 61 3.2.8 Khảo sát độ bền kit thử nitrat 63 3.3 Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng amoni 64 3.3.1 Nghiên cứu tìm điều kiện tối ưu xác định NH4+ phòng thí nghiệm 64 3.3.1.1 Phổ hấp thụ hợp chất indothymol .64 3.3.1.2 Khảo sát thời gian ổn định màu phức 65 3.3.1.3 Ảnh hưởng pH đến độ hấp thụ quang .66 3.3.1.4 Ảnh hưởng lượng thuốc thử thymol 3% đến độ hấp thụ quang 67 3.3.1.5 Ảnh hưởng xúc tác natri nitropussiat đến độ hấp thụ quang .68 3.3.1.6 Ảnh hưởng lượng NaClO tới độ hấp thụ quang 69 3.3.1.7 Khảo sát ảnh hưởng ion cản trở đến độ hấp thụ quang .70 3.3.1.8 Khảo sát khoảng tuyến tính xây dựng đường chuẩn xác định amoni .72 3.3.2 Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng amoni 74 3.3.2.1 Xây dựng thành phần kit thử amoni 74 3.3.2.2 Khảo sát thời gian ổn định màu phức sử dụng kit thử 75 3.3.2.3 Khảo sát khoảng tuyến tính xây dựng đường chuẩn xác định amoni sử dụng kit thử 76 3.3.2.4 So sánh sai khác nồng độ dung dịch mẫu sử dụng quy trình phòng thí nghiệm phân tích trường 77 3.3.2.5 Đánh giá độ xác phép đo dùng kit thử 78 3.3.2.6 Khảo sát độ bền kit thử 80 3.4 Quy trình sử dụng kit thử amoni, nitrit nitrat 82 3.5 Ứng dụng kit thử phân tích mẫu thực tế 84 3.5.1 Nghiên cứu ứng dụng kit thử cho máy cầm tay thương mại 84 3.5.2 Ứng dụng phân tích 87 3.5.2.1 Phân tích nitrit 87 3.5.2.3 Phân tích amoni 89 KẾT LUẬN 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT 92 TÀI LIỆU TIẾNG ANH 93 PHỤ LỤC: Quy trình sử dụng kit thử amoni, nitrit nitrat DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Giới hạn cho phép hàm lượng amoni, nitrit nitrat nước Bảng 3.1: Ảnh hưởng pH đến độ hấp thụ quang phức màu xác định nitrit.35 Bảng 3.2 : Ảnh hưởng hàm lượng thuốc thử đến độ hấp thụ quang xác định nitrit 36 Bảng 3.3: Ảnh hưởng thứ tự thêm thuốc thử đến độ hấp thụ quang xác định nitrit 37 Bảng 3.4: Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian tới độ hấp thụ quang xác định nitrit 38 Bảng 3.5 :Ảnh hưởng ion cản trở đến độ hấp thụ quang xác định nitrit 40 Bảng 3.6: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ NO2- 41 Bảng 3.7: Khảo sát khả khử axit oxalic nitrat 43 Bảng 3.8: Ảnh hưởng thời gian đến độ hấp thụ quang phức màu azo 44 Bảng 3.9: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ NO2- 45 Bảng 3.10: Độ hấp thụ quang mẫu trắng xác định nitrit .46 Bảng 3.11: Kết phân tích nitrit mẫu nước dụng cụ PTN dụng cụ trường 47 Bảng 3.12: Kết đo mẫu xác định nitrit quy trình PTN trường 47 Bảng 3.13: Đánh giá độ lặp lại phép đo với dung dịch chuẩn sử dụng kit thử nitrit 48 Bảng 3.14:Đánh giá độ lặp lại phép đo với mẫu thực sử dụng kit thử nitrit48 Bảng 3.15 Kết phân tích mẫu thực tế đánh giá độ phương pháp phân tích nitrit 49 Bảng 3.16: Độ bền hỗn hợp kit nitrit theo thời gian 50 Bảng 3.17: Ảnh hưởng hàm lượng chất khử đến độ hấp thụ quang xác định nitrat 52 Bảng 3.18: Ảnh hưởng nồng độ NH4Cl đến khả khử NO3- thành NO2- 53 Bảng 3.19: Ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất khử xác định nitrat 54 Bảng 3.20: Ảnh hưởng ion cản trở đến độ hấp thụ quang xác định nitrat 56 Bảng 3.21: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ nitrat 57 Bảng 3.22: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ nitrit môi trường khử 59 Bảng 3.23 Đánh giá độ lặp lại phép đo với dung dịch chuẩn dùng kit thử NO3-61 Bảng 3.24 Đánh giá độ lặp lại phép đo với mẫu thực dùng kit thử nitrat 62 Bảng 3.25 Kết phân tích mẫu thực tế đánh giá độ phương pháp phân tích nitrat 62 Bảng 3.26: Độ bền hỗn hợp kit nitrat theo thời gian 63 Bảng 3.27: Ảnh hưởng thời gian đến độ hấp thụ quang phức màu indothymol 66 Bảng 3.28: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào pH xác định amoni 67 Bảng 3.29: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang xác định amoni vào lượng thymol 68 Bảng 3.30: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang xác định amoni vào natri nitroprussiat 69 Bảng 3.31: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang xác định amoni vào lượng NaClO 0,5% 69 Bảng 3.32: Ảnh hưởng ion cản trở đến độ hấp thụ quang xác định amoni 71 Bảng 3.33: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ NH4+-N 73 Bảng 3.34: Ảnh hưởng thời gian đến độ hấp thụ quang phức màu indothymol 75 Bảng 3.35: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào C NH4+-N dùng kit thử 76 Bảng 3.36: Kết phân tích amoni PTN trường 78 Bảng 3.37: Đánh giá độ lặp lại với dung dịch tiêu chuẩn sử dụng kit thử amoni78 Bảng 3.38: Đánh giá độ lặp lại với mẫu thực sử dụng kit thử amoni 79 Bảng 3.39 Kết phân tích mẫu thực tế đánh giá độ phương pháp phân tích amoni 79 Bảng 3.40: Độ bền hỗn hợp kit amoni theo thời gian 81 Bảng 3.41: Xác định nitrit mẫu tự tạo máy UV – VIS 1650 PC DPM – MT 84 Bảng 3.42: Xác định nitrat mẫu tự tạo máy UV – VIS 1650 PC DPM – MT 85 Bảng 3.43: Xác định nitrit mẫu tự tạo có mặt chất khử máy UV – VIS 1650 PC DPM – MT 85 Bảng 3.44: Xác định amoni mẫu tự tạo máy UV-VIS 1650 PC DPMMT 86 Bảng 3.45: Kết đo mẫu thực với kit thử nitrit 88 Bảng 3.46: Kết đo mẫu thực với kit thử nitrat 89 Bảng 3.47: Kết đo amoni mẫu thực 90 Bảng 3.40: Độ bền hỗn hợp kit amoni theo thời gian Thí Nghiệm A 0,745 0,739 0,747 0,745 0,741 C 1,042 1,033 1,045 1,042 1,036 A 0,753 0,759 0,745 0,748 0,751 C 1,053 1,061 1,042 1,046 1,050 A 0,742 0,748 0,755 0,746 0,762 C 1,038 1,046 1,056 1,043 1,066 A 0,746 0,753 0,748 0,753 0,75 C 1,043 1,053 1,046 1,053 1,049 Ngày 15 30 52 Nhập số liệu vào phần mềm thống kê để xử lý cho kết biểu diễn hình sau: 81 Hình 3.29: Đồ thị đảm bảo chất lượng (QC) độ bền hỗn hợp kit amonit theo thời gian Từ số liệu bảng 3.39 sử dụng phân tích Anova so sánh giá trị trung bình xử lý phần mềm thống kê Minitab 14 cho kết hình 3.29 Như giá trị trung bình hàm lượng NH4+ khoảng thời gian khảo sát nằm giới hạn định, đặc trưng cho khoảng tin cậy giá trị trung bình chung Nói cách khác kit thử nitrat bền thời gian khảo sát Kết cho thấy điểm giá trị trung bình mẫu thống kê nằm giới hạn định Nói cách khác kit thử amoni bền khoảng thời gian khảo sát 3.4 Quy trình sử dụng kit thử amoni, nitrit nitrat Hình 3.30: Kit thử nitrit hướng dẫn sử dụng 82 Hình 3.31: Kit thử nitrat hướng dẫn sử dụng Hình 3.32: Kit thử amoni hướng dẫn sử dụng 83 3.5 Ứng dụng kit thử phân tích mẫu thực tế 3.5.1 Nghiên cứu ứng dụng kit thử cho máy cầm tay thương mại Sử dụng kit thử để phân tích mẫu hai máy UV – VIS 1650 PC máy DPM – MT Cách tiến hành: Dùng mẫu tự tạo có nồng độ amoni, nitrit nitrat khác Tiến hành đo mẫu với kit thử định lượng tương tự xây dựng đường chuẩn hai máy UV – VIS 1650 PC máy DPM – MT Kết thu sau: Bảng 3.41: Xác định nitrit mẫu tự tạo máy UV – VIS 1650 PC DPM – MT CNO2 UV-VIS (ppm) 0,041 0,086 0,131 0,176 0,227 0,278 CNO2- DPM-MT (ppm) 0,038 0,087 0,121 0,177 0,210 0,254 0.25 Y=A+B*X 0.20 Th«ng sè Gi¸ trÞ Sai sè 0.00276 0.00331 A B 1.08914 0.02179 0.15 - CNO2 (UV-VIS) 0.30 0.10 0.05 0.00 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 R SD N P -0.999 0.0049 [...]... lợi, linh hoạt và phù hợp với điều kiện phân tích ở nước ta, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu chế tạo kit thử định lượng amoni, nitrit và nitrat trong nước Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu chế tạo kit thử dạng bột, hạn chế tối đa dung dịch, sử dụng dụng cụ phân tích đơn giản để xác định lượng vết amoni, nitrit và nitrat trong nước ngay tại hiện trường bằng cách kết hợp với máy đo... amoni, nitrat và nitrit dựa trên phản ứng tạo phức màu của chất phân tích với thuốc thử, kết hợp thang đo màu để phân tích bán định lượng Tuy nhiên, khi về Việt Nam giá thành của các bộ kit tăng lên đáng kể và khó đặt mua 1 Ở Việt Nam hiện nay cũng có bộ kit thử phân tích amoni, nitrat và nitrit của Bộ Công An sản xuất, tuy nhiên bộ kit cũng chỉ dùng phân tích định bán định lượng Với mục đích chế tạo. .. quang vào CNH4+-N khi dùng kit thử 76 Hình 3.28: Đường chuẩn xác định amoni với kit thử 77 Hình 3.29: Đồ thị đảm bảo chất lượng (QC) về độ bền của hỗn hợp kit amonit theo thời gian 82 Hình 3.30: Kit thử nitrit và hướng dẫn sử dụng 82 Hình 3.31: Kit thử nitrat và hướng dẫn sử dụng 83 Hình 3.32: Kit thử amoni và hướng dẫn sử dụng 83 Hình 3.33 : Xác định nitrit trong. .. Khoảng tuyến tính của phép xác định khi dùng cặp thuốc thử axit sulfanilic và methyl anthranilate là 0,2-2,0 µg/ml cho nitrit và độ nhạy là 4,5.10-3 µg.cm-2 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng lần lượt là 0,9 3và 2,82 (µgmL1 ) Phương pháp này ứng dụng cho xác định nitrit và nitrat trong nước, dầu và các chế phẩm dược [16] + Sử dụng cột khử Jone và xác định nồng độ nitrit bởi phức dị đa màu xanh... Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang xác định nitrat vào lượng NH4Cl 53 Hình 3.12: Đồ thị sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang xác định nitrat vào thời gian khử 54 Hình 3.13: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ nitrat khi dùng kit thử5 7 Hình 3.14: Đường chuẩn xác định nitrat với kit thử 58 Hình 3.15: Đường chuần nitrit với kit thử khi có và không có mặt chất khử 59 Hình 3.16:... mục đích chế tạo kit thử amoni, nitrat và nitrit kết hợp máy đo quang cầm tay để có thể xác định lượng vết amoni, nitrit và nitrat trong mẫu nước ngoài hiện trường với thời gian phân tích ngắn, giảm hóa chất độc hại, giảm sai số do chuyển hóa các dạng nitơ trong quá trình vận chuyển và bảo quản mẫu, đơn giản hóa dụng cụ phòng thí nghiệm, giảm chi phí phân tích, tiện lợi, linh hoạt và phù hợp với điều... trữ và xử lý…amoni được chuyển hoá thành nitrit (NO2-) và nitrat (NO3-) là những chất có tính độc hại tới con người Trong nước ngầm amoni không thể chuyển hoá được do thiếu oxy, khi khai thác lên vi sinh vật trong nước, oxy trong không khí sẽ chuyển amoni thành nitrit và nitrat Nitrat và nitrit là những tác nhân gây ảnh hưởng tới sức khỏe cộng đồng và là một trong những nguyên nhân gây ra hai loại bệnh:... Xác định nitrit trong mẫu tự tạo trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM – MT 84 Hình 3.34: Xác định nitrat trong mẫu tự tạo bằng trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM – MT 85 Hình 3.35: Xác định nitrit trong mẫu tự tạo có mặt chất khử trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM – MT 86 Hình 3.36 : Xác định amoni trong mẫu tự tạo trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM – MT 87... của các ion này trong nước Ở Việt Nam, Bộ Tài Nguyên Môi Trường, Bộ Y tế đã ban hành các quy chuẩn và tiêu chuẩn về hàm lượng cho phép amoni, nitrit và nitrat như sau: Bảng 1.1: Giới hạn cho phép hàm lượng amoni, nitrit và nitrat trong nước Nước mặt (QCVN 08:2008/BTNMT) Nước ngầm Nước uống (QCVN (QCVN 09:2008/BTNMT) 01:2009/BYT) Ion Sinh hoạt Mục đích khác NH4+ - N 0,1 (mg/l) 1,0 (mg/l) 0,1 (mg/l)... 5 Muối amoni trong thực tế được dùng nhiều để làm phân đạm, một số muối đặc trưng quan trọng là NH4Cl, (NH4)2SO4 và NH4NO3 [4] 1.1.2 Độc tính của nitrit và nitrat và amoni Amoni trong nước tồn tại ở 2 dạng: không ion hoá (NH3) và ion hoá (NH4+) Độc tính của amoni phụ thuộc vào dạng tồn tại của nó trong nước Các phân tử NH3 độc hơn so với NH4+, điều này phụ thuộc vào nhiệt độ và pH của nước Ion NH4+