Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu phân tích thành phần một số nguyên tố trong vật liệu vỏ động cơ khí cụ bay bằng phương pháp VonAmpe (LV thạc sĩ)Nghiên cứu phân tích thành phần một số nguyên tố trong vật liệu vỏ động cơ khí cụ bay bằng phương pháp VonAmpe (LV thạc sĩ)Nghiên cứu phân tích thành phần một số nguyên tố trong vật liệu vỏ động cơ khí cụ bay bằng phương pháp VonAmpe (LV thạc sĩ)Nghiên cứu phân tích thành phần một số nguyên tố trong vật liệu vỏ động cơ khí cụ bay bằng phương pháp VonAmpe (LV thạc sĩ)Nghiên cứu phân tích thành phần một số nguyên tố trong vật liệu vỏ động cơ khí cụ bay bằng phương pháp VonAmpe (LV thạc sĩ)Nghiên cứu phân tích thành phần một số nguyên tố trong vật liệu vỏ động cơ khí cụ bay bằng phương pháp VonAmpe (LV thạc sĩ)Nghiên cứu phân tích thành phần một số nguyên tố trong vật liệu vỏ động cơ khí cụ bay bằng phương pháp VonAmpe (LV thạc sĩ)Nghiên cứu phân tích thành phần một số nguyên tố trong vật liệu vỏ động cơ khí cụ bay bằng phương pháp VonAmpe (LV thạc sĩ)Nghiên cứu phân tích thành phần một số nguyên tố trong vật liệu vỏ động cơ khí cụ bay bằng phương pháp VonAmpe (LV thạc sĩ)Nghiên cứu phân tích thành phần một số nguyên tố trong vật liệu vỏ động cơ khí cụ bay bằng phương pháp VonAmpe (LV thạc sĩ)
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ––––––––––––––––––––––––––– NGUYỄN THỊ VÂN NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN MỘT SỐ NGUYÊN TỐ TRONG VẬT LIỆU VỎ ĐỘNG CƠ KHÍ CỤ BAY BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC THÁI NGUYÊN - 2017 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ––––––––––––––––––––––––––– NGUYỄN THỊ VÂN NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN MỘT SỐ NGUYÊN TỐ TRONG VẬT LIỆU VỎ ĐỘNG CƠ KHÍ CỤ BAY BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.01.18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VŨ MINH THÀNH THÁI NGUYÊN -2017 LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới TS.Vũ Minh Thành, người thầy hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình suốt thời gian tác giả nghiên cứu, hoàn thành luận văn Xin trân trọng cảm ơn cán bộ, thầy cô giáo Phòng đào tạo sau đại học; Khoa Hoá học, Trường Đại học Khoa học-Đại học Thái Nguyên; Phòng Hóa lý; Phòng Hóa Phân tích/Viện Hóa học-Vật liệu/Viện Khoa học Công nghệ quân hộ trợ trang thiết bị hóa chất hình thành luận văn Cuối tác giả xin cảm ơn người thân, gia đình, bạn bè động viên cổ vũ để hoàn thành luận văn Thái Nguyên, tháng năm 2017 Tác giả Nguyễn Thị Vân a MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN a MỤC LỤC b DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT e DANH MỤC BẢNG f DANH MỤC HÌNH g MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu dùng chế tạo khí cụ bay 1.2 Giới thiệu Niken, Đồng, Chì, Cadimi 1.2.1 Niken 1.2.2 Đồng 1.2.3 Chì 1.2.4 Cadimi 1.3 Một số phương pháp xác định thành phần Ni, Cu, Pb, Cd 1.3.1 Phương pháp hóa học 1.3.2 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử 10 1.3.3 Phương pháp trắc quang 10 1.3.4 Phương pháp ICP-MS 10 1.4 Phương pháp cực phổ cổ điển Von-Ampe hoà tan 11 1.4.1 Cơ sở lý thuyết phương pháp cực phổ cổ điển 11 1.4.2 Cơ sở lý thuyết phương pháp Von-Ampe hòa tan 17 1.4.3 Một số kỹ thuật ghi đường Von-Ampe hòa tan 28 1.4.4 Ưu điểm phương pháp Von-Ampe hòa tan 29 Chương 2: THỰC NGHIỆM 31 2.1 Thiết bị, hóa chất 31 2.1.1 Thiết bị 31 2.1.2 Hóa chất 32 b 2.1.3 Dụng cụ 33 2.2 Kỹ thuật thực nghiệm 33 2.2.1 Cơ sở xây dựng quy trình phân tích theo phương pháp VonAmpe hòa tan 33 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu 34 2.2.3 Xây dựng đường chuẩn 35 2.2.4 Giới hạn phát giới hạn định lượng phương pháp 37 2.2.5 Phương pháp thêm chuẩn 37 2.3 Lấy mẫu bảo quản mẫu 39 2.3.1 Phương pháp lấy mẫu 39 2.3.2 Đối tượng phân tích 39 2.3.3 Phương pháp thực nghiệm xác định hàm lượng Ni mẫu 40 2.4 Xử lý kết thực nghiệm 40 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41 3.1 Khảo sát điều kiện tối ưu xác định niken 41 3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng chất hấp phụ đến cường độ dòng hòa tan niken 41 3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng hấp phụ 43 3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian hấp phụ 43 3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ dung dịch đệm (nền) 44 3.1.5 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ quét 46 3.1.6 Khảo sát ảnh hưởng biên độ xung 47 3.1.7 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ DMG 47 3.1.8 Khảo sát ảnh hưởng coban đến kết xác định niken phương pháp Von - Ampe hòa tan hấp phụ 48 3.1.9 Xây dựng đường chuẩn 49 3.2 Khảo sát điều kiện tối ưu xác định đồng, chì, cadimi 51 3.2.1 Khảo sát sơ điều kiện xác định Cu2+, Pb2+, Cd2+ 52 c 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng điện phân (Eđp) đến píc Cu2+, Pb2+, Cd2+ 52 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian điện phân tới tín hiệu phân tích 54 3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng biên độ xung tới kết phân tích mẫu kim loại 55 3.2.5 Khảo sát ảnh hưởng thời gian sục N2 tới kết phân tích 56 3.2.6 Lập phương trình đường chuẩn xác định đồng thời kim loại đồng, chì, cadimi 58 3.3 Ứng dụng quy trình phân tích xác định hàm lượng Ni, Cu, Pb, Cd số mẫu thu thập 61 3.3.1 Điều kiện phá mẫu 61 3.3.2 Kết phân tích 61 KẾT LUẬN 632 TÀI LIỆU THAM KHẢO 643 d DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Nghĩa tiếng Việt Ký hiệu KCB Khí cụ bay DMG Dimetylglyoxim AAS Phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS Phổ hấp phụ nguyên tử lửa ICP-MS Phổ khối lượng kết hợp ion cảm ứng plasma cao tần ICP-AAS Phổ hấp phụ nguyên tử kết hợp ion cảm ứng plasma cao tần NNP Cực phổ xung biến đổi DPP Cực phổ xung vi phân DPASV SWV Von-Ampe hòa tan hấp thụ xung vi phân Von-Ampe sóng vuông RE Điện cực tham chiếu WE Điện cực làm việc AE Điện cực hỗ trợ HDME Điện cực giọt thủy ngân treo SDME Điện cực giọt thủy ngân tĩnh DME Điện cực giọt rơi MFE Điện cực màng thủy ngân LOD Giới hạn phát LOQ Giới hạn định lượng a Hệ số chặn đường chuẩn b Hệ số góc đường chuẩn R Hệ số tương quan đường chuẩn SD Độ lệch chuẩn đường chuẩn N Số thí nghiệm tiến hành để lập đường chuẩn P Độ tin cậy phép đo e DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Kết khảo sát ảnh hưởng hấp phụ làm giàu niken 43 Bảng 3.2 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian hấp phụ làm giàu niken 44 Bảng 3.1 Điều kiện kỹ thuật thực phép đo khảo sát ảnh hưởng nồng độ đệm………………… ……………………………………… 45 Bảng 3.4 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ đệm đến Ip 45 Bảng 3.5 Kết khảo sát phụ thuộc Ip vào tốc độ quét 46 Bảng 3.6 Kết khảo sát phụ thuộc Ip vào biên độ xung 47 Bảng 3.7 Kết khảo sát phụ thuộc Ip vào nồng độ DMG 48 Bảng 3.8 Kết khảo sát ảnh hưởng coban đến xác định niken 49 Bảng 3.9 Kết xây dựng đường chuẩn niken 50 Bảng 3.10 Hệ số đường chuẩn thu 51 Bảng 3.11 Ảnh hưởng điện phân đến cường độ pic Cu2+, Pb2+, Cd2+ 53 Bảng 3.12 Thống kê kết khảo sát ảnh hưởng thời gian điện phân tới cường độ xuất pic 54 Bảng 3.13 Giá trị đỉnh pic chiều cao pic Cu2+, Pb2+, Cd2+ biên độ xung khác 56 Bảng 3.14 Thống kê khảo sát ảnh hưởng thời gian sục khí 57 Bảng 3.15 Kết dựng đường chuẩn mẫu 59 Bảng 3.16 Các giá trị hồi quy tuyến tính cho phương trình 60 Bảng 3.17 Kết phân tích niken 61 Bảng 3.18 Kết phân tích đồng, chì, cadimi 62 f DANH MỤC HÌNH Hình 3.1 Sắc đồ Von-Ampe niken DMG 41 Hình 3.2 Sắc đồ Von-Ampe niken có xúc tác DMG 42 Hình 3.3 Đường biểu diễn phụ thuộc Ip vào hấp phụ 43 Hình 3.4 Đường biểu diễn phụ thuộc Ip vào thời gian hấp phụ làm giàu 44 Hình 3.5 Đường biểu diễn phụ thuộc Ip vào nồng độ dung dịch đệm 45 Hình 3.6 Đường biểu diễn phụ thuộc Ip vào tốc độ quét 46 Hình 3.7 Đường biểu diễn phụ thuộc Ip vào biên độ xung 47 Hình 3.8 Đường biểu diễn phụ thuộc Ip vào nồng độ DMG 48 Hình 3.9 Đồ thị khảo sát ảnh hưởng coban đến xác định niken 49 Hình 3.10 Đường chuẩn niken 50 Hình 3.11 Kết đo đường chuẩn niken 51 Hình 3.12 Khảo sát sơ tìm điều kiện xác định Cu2+, Pb2+, Cd2+ 52 Hình 3.13 Ảnh hưởng điện phân tương ứng kim loại: đồng, chì, cadimi 53 Hình 3.14 Ảnh hưởng thời gian điện phân tới kết phân giải pic, thời gian điện phân tương ứng 55 Hình 3.15 Sắc đồ Von-Ampe trình khảo sát hàm lượng Cu, Pb, Cd với giá trị biên độ xung tương ứng 56 Hình 3.16 Ảnh hưởng thời gian sục N2 tới tín hiệu phổ kim loại tương ứng 58 Hình 3.17 Sắc đồ Von-Ampe dựng đường chuẩn 59 Hình 3.18 Đường chuẩn đồng, chì, cadimi 60 g MỞ ĐẦU Khí cụ bay (máy bay, thiết bị bay, thiết bị kỹ thuật quân ) thiết bị quan trọng sử dụng rộng rãi giới Hiện nay, nghiên cứu vật liệu công nghệ chế tạo vật liệu sử dụng cho khí cụ bay (KCB) vấn đề khó cấp thiết Để chế tạo hệ vật liệu phân tích xác định xác thành phần hợp kim KCB nội dung quan trọng, có vai trò lớn việc chế tạo thành công vật liệu Khi lựa chọn vật liệu chế tạo KCB nói chung vỏ động nói riêng, yếu tố bền nhiệt cần phải tính toán đến tính chất học khác tỷ trọng độ bền riêng Độ bền riêng vật liệu cao, khối lượng thiết bị bay nhỏ thời gian bay khí cụ lâu Vật liệu dùng chế tạo thường loại hợp kim nhôm AMg6, AMg2 Công nghệ luyện kim tăng nhiệt độ nóng chảy nhôm cải tiến tính chất lý chúng, cách thêm vào nguyên tố Si, Mn, Ti, Sn, Co,… Bên cạnh đó, hợp kim thường chứa số tạp chất không mong muốn hàm lượng thấp lại ảnh hưởng đến chất lượng Do vậy, việc phân tích để xác định xác thành phần tạp chất hợp kim chế tạo vỏ động KCB có ý nghĩa thực tiễn cao Trong phân tích định lượng kim loại cỡ vết (ppm) hay siêu vết (ppb), phương pháp Von-Ampe hòa tan dòng chiều phương pháp hay lựa chọn, phương pháp xác định nồng độ tới 10-8M Nếu sử dụng hiệu ứng xúc tác, hấp phụ hòa tan độ nhạy phương pháp đạt 10-10M Trong thực tế nay, phương pháp phân tích đại sử dụng để xác định hàm lượng thấp Cr, Ni, Co sử dụng phương pháp ICP - MS hay nhiễu xạ tia X Tuy nhiên chi phí mua vận hành thiết bị cao kèm theo khó khăn tìm mua mẫu hợp kim chuẩn Trong đó, nghiên cứu chưa quan tâm nhiều đến việc ứng dụng phương pháp Von- Hình 3.11 Kết đo đường chuẩn niken Từ kết khảo sát, sử dụng phần mềm origin 6.0 vẽ đồ thị đường chuẩn, tính sai số Bảng 3.10 Hệ số đường chuẩn thu Tham số A B R SD N P Giá trị 48,603 18,273 0,99803 1,1124 Hàm lượng Ni mẫu trung bình = 0,00588 ± 0,00086% Đo kiểm tra phương pháp thêm chuẩn để đối chứng thu kết hàm lượng Ni = 0,00583%, sai khác không đáng kể Bảng 3.18 Kết phân tích đồng, chì, cadimi Tên mẫu Kết phân tích (%W) Cu Sai số(Sd) Pb Sai số (Sd) Cd Sai số (Sd) M1 0,0256 0,00007 0,0107 0,00011 0,0011 0,00005 M2 0,0223 0,00009 0,0133 0,00006 0,0015 0,00007 M3 0,0157 0,00211 0,0125 0,00032 0,0021 0,00010 M4 0,0221 0,00013 0,0136 0,00052 0,0009 0,00004 =>Hàm lượng Cu mẫu trung bình =0,0214± 0,0006% Hàm lượng Pb mẫu trung bình = 0,0125 ± 0,00025% Hàm lượng Cd mẫu trung bình = 0,0014 ± 0,00007% Đo kiểm tra phương pháp thêm chuẩn đối chứng cho kết hàm lượng Cu, Pb, Cd 0,0219%; 0,0119%; 0,0013% Như kết có sai khác không đáng kể hai phương pháp 62 KẾT LUẬN Nghiên cứu phân tích thành phần số nguyên tố hợp kim vật liệu vỏ động khí cụ bay phương pháp Von-Ampe, luận văn thu số kết sau: Đã xây dựng quy trình phân tích Ni vật liệu chế tạo vỏ động khí cụ bay phương pháp Von-Ampe sử dụng hiệu ứng hấp phụ hòa tan, xúc tác Luận văn khảo sát điều kiện tối ưu để tiền hành phân tích Ni Thực nghiệm cho thấy sử dụng chất hấp phụ xác tác làm tăng độ nhạy phương pháp phân tích đến 10-9M Đồng thời, luận văn xây dựng đường chuẩn sử dụng chất hấp phụ làm tăng độ nhạy phương pháp thu kết quả: - Phương pháp cho phép xác định hàm lượng niken khoảng nồng độ từ 8,8.10-9÷4,6.10-8M - Giới hạn phát phương pháp: LODNi= 0,183ppb - Giới hạn định lượng phương pháp: LOQNi= 0,610ppb Đã khảo sát điều kiện tối ưu để tiến hành phân tích đồng thời hàm lượng Pb, Cu, Cd pha lỏng phương pháp Von-Ampe hòa tan với giới hạn phát giới hạn định lượng tương ứng: LODCu= 0,83ppb; LOQCu=2,76ppb LODPb= 2,12ppb; LOQPb=7,07ppb LODCd= 1,71ppb; LOQCd=5,69ppb Đã sử dụng quy trình phân tích để xác định hàm lượng Ni, Cu, Pb, Cd mẫu hợp kim chế tạo vỏ động khí cụ bay sở mác hợp kim AMg6 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Văn Chung, Nghiên cứu xác định tính chất lý thành phần hóa học vật liệu dùng chế tạo khí cụ bay, Báo cáo đề tài cấp Bộ Quốc phòng Viện KH&CNQS, Hà Nội, năm 2004 Nguyễn Việt Huyến, Cơ sở phương pháp phân tích điện hóa NXB ĐHQG Hà Nội 1999 Phạm Thị Lựu, Xác Định Đồng Thời Hàm Lượng Kẽm, Cadimi, Chì, Đồng Trong Nước Sông Rau Băng Phương Pháp Von-Ampe Hòa Tan Anot Xung Vi Phân, Luận văn Thạc sĩ Đại học Vinh, 2010 Hoàng Nhâm, Hóa học vô tập 2: Các nguyên tố hóa học điển hình, NXB Giáo dục Tái lần thứ 2006 Hoàng Nhâm, Hóa học vô tập 3: Các nguyên tố chuyển tiếp, NXB Giáo dục Tái lần thứ 2002 Thuyết minh kỹ thuật phần 1-Khí cụ bay 3M-24E Bộ Tư lệnh Hải quân Cục kỹ thuật Hải Phòng, 2001, p 6-10 Douglas A Skoog, F James Holler, Stanley R Crouch Principles of Instrumental Analysis - sixth edition Thosmson Publisher 2006 Daniel C Harris Quantitative Chemical Analysis-8th edition Clancy Marshhall Publisher 2010 Yasemin Bakleyman Akman, Niyazi, and Filiz Senkal Determination of Some Trace Heavy Metals in Some Water Samples by FAAS AfterTheir Preconcentration Using DETA Journal Of Trace And Microprobe Techniques 21(2) 239-248 2003 10 Satyanarayana et al Determination of Trace metals in sea water by ICPMS after preconcentration and matrix separation by dithiocarbamate complexes India Journal of Marine Science 36(1) 71-75 2007 11 Elham Ghasemi, Massoud Kaykhaii Determination of Zinc, Copper, and Mercury in Water Samples by Using Novel Micro Cloud Point Extraction and UV-Vis Spectrophotometry Eurasian Journal of Analytical Chemistry 12(4).313-324 2017 64 12 D Brynn Hibbert and J Justin Gooding Data analysis for Chemistry Oxford University Press 2006 13 A.M Bond, R.G Compton, H.Kahlert, Š.Komorsky-Lovric, F Marken Electroanalytical Methods Guide to Experiments and Applications Spinger Publisher 2010 14 H.Cai, C.Xu, P.He, Y.Fang Journal of Electroanal Chemistry 503-510 2001 15 C.A Martínez-Huitle, N Suely Fernandes, M Cerro-Lopez, M.A Quiroz Determination of Trace Metals by Differential PulseVoltammetry at Chitosan Modified Electrodes Portugaliae Electrochimica Acta 28(1), 39-49 2010 16 Jose Alberto Herrera-Melian, Jose Miguel Dona-Rodriguez, Joaquin Hernandez-Brito and Jesus Perez Pena Voltammetric Determination of Ni and Co in Water Samples Journal of Chemical education 1444-1449 1997 17 Reem m Alghanmi ICP-OES Determination of Trace Metal Ions after Preconcentration Using Silica Gel Modified with 1,2- Dihydroxyanthraquinone Journal of Chemistry 9(2), 1007-1016 2012 18 Ykbal Kojuncu et al Atomic Absorption Spectrometry Determination of Cd, Cu, Fe, Ni, Pb, Zn, and Tl Traces in Seawater Following Flotation Separation Separation Science And Technology 39(11), 2751-2765 2004 19 Carlos Rojas, Verónica Arancibia, Marisol Gómez and Edgar Nagles Adsorptive Stripping Voltammetric Determination of Cobalt in the Presence of Nickel and Zinc Using Pyrogallol Red as Chelating Agent International Journal Electrochem Science 7, 979 - 990 2012 20 P González, V.A Cortin ́ ez, C.A Fontán Determination of nickel by anodic adsorptive stripping voltammetry with a cation exchanger-modified carbon paste electrode Talanta 58(4), 679-690 2002 65 ... HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ––––––––––––––––––––––––––– NGUYỄN THỊ VÂN NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN MỘT SỐ NGUYÊN TỐ TRONG VẬT LIỆU VỎ ĐỘNG CƠ KHÍ CỤ BAY BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE... Nghiên cứu phân tích thành phần số nguyên tố vật liệu vỏ động khí cụ bay phương pháp Von-Ampe” góp phần vào hướng nghiên cứu ứng dụng hiệu ứng xúc tác hấp phụ, hòa tan để nâng độ nhạy phương pháp. .. giá thành phân tích cao Trên thực tế, nghiên cứu nước chưa quan tâm đến việc ứng dụng phương pháp Von-Ampe vào phân tích thành phần số nguyên tố 10 (Ni,Cu,Pb, Cd) vật liệu chế tạo vỏ động khí cụ