1. Trang chủ >
  2. Kỹ thuật >
  3. Hóa dầu >

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (346.15 KB, 45 trang )


3.1.1.2. Khảo sát chọn cường độ đèn catốt rỗng (HCL)

Đèn catốt rỗng (HCL) là nguồn phát bức xạ cộng hưởng, nó chỉ phát ra

những tia phát xạ của nguyên tố kim loại được dùng làm catốt. Cường độ dòng

làm việc của đèn catốt rỗng (HCL) có ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ hấp thụ

của vạch phổ. Mỗi đèn HCL đều có dòng điện giới hạn cực đại (I max) riêng được

ghi trên vỏ đèn. Theo thực nghiệm chúng ta nên chọn cường độ dòng đèn HCL

nằm trong vùng từ 60% đến 80% so với cường độ cực đại ghi trên đèn HCL và

duy trì không đổi trong suốt phép đo đó. Nếu dùng dòng cực đại đèn sẽ rất nhanh

hỏng và làm việc không ổn định. Mỗi dao động về dòng điện làm việc của đèn

đều làm ảnh hưởng đến cường độ của chùm tia phát xạ của đèn. Do đó trong mỗi

phép đo cụ thể phải chọn một giá trị cường độ dòng phù hợp và giữ cố định

trong suốt quá trình đo.

Bảng 3.3: Khảo sát cường độ đèn catốt rỗng

Cường độ dòng đèn (mA)

Kết quả



4



6



8



10



12



14



Lần 1



0,0318



0,0349



0,0302



0,0246



0,0266



0,0252



Lần 2



0,0336



0,0326



0,0304



0,0234



0,0244



0,0249



Lần 3



0,0338



0,0326



0,0310



0,0276



0,0260



0,0262



Trung bình



0,0330



0,0334



0,0305



0,0252



0,0257



0,0254



RSD (%)



0,728



1,644



1,086



2,857



4,1303



0,9280



AbsSr



Từ bảng kết quả khảo sát cho thấy tại cường độ dòng đèn 4 mA thì độ hấp

thụ của vạch phổ Sr là lớn và ổn định nhất. Vì vậy tôi chọn cường độ dòng đèn là

4mA.

3.1.2. Các điều kiện nguyên tử hóa mẫu

Nguyên tử hóa mẫu là công việc hay là quá trình quan trọng nhất của phép

đo F-AAS. Nếu quá trình này thực hiện không tốt sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến kết

quả phân tích. Quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu chịu ảnh hưởng lớn của

nhiệt độ ngọn lửa. Mà nhiệt độ ngọn lửa lại phụ thuộc vào thành phần và bản

chất của hỗn hợp khí cháy tạo ra ngọn lửa.

Bên cạnh đó, tốc độ dẫn mẫu vào buồng sol khí cũng ảnh hưởng đến nhiệt

độ và hiệu suất của quá trình nguyên tử hóa mẫu.



Hoàng Đình Thiện



18



Lớp K56- HóaHọc

K56A-Hóa học



3.1.2.1. Khảo sát chiều cao của đèn nguyên tử hóa mẫu

Nhiệt độ là thông số đặc trưng của ngọn lửa đèn khí, nó quyết định đến

hiệu suất nguyên tử hóa mẫu. Nhiệt độ ngọn lửa thay đổi theo vùng, vùng trung

tâm ngọn lửa có nhiệt độ cao thường có màu xanh nhạt. Trong phần này, hỗn

hợp khí được cháy tốt nhất không có phản ứng phụ. Còn ở trong vùng vỏ và đuôi

ngọn lửa thường xảy ra nhiều phản ứng thứ cấp không có lợi cho phép đo. Do đó

ta phải chọn chiều cao thích hợp của ngọn lửa đèn khí sao cho nguồn đơn sắc

phải chiếu vào phần trung tâm ngọn lửa nguyên tử hóa mẫu.

Bảng 3.4: Khảo sát chiều cao của đèn nguyên tử hóa mẫu

Chiều cao

Burner (mm)



2



3



4



5



6



7



8



Lần 1

Lần 2



0,0446 0,0446 0,0423 0,0389 0,0372 0,0346 0,0294



Lần 3



AbSSr



0,0440 0,0446 0,0420 0,0386 0,0384 0,0320 0,0286

0,0447 0,0444 0,0440 0,0400 0,0376 0,0325 0,0272



Trung bình



0,0444 0,0445 0,0428 0,0392 0,0377 0,0330 0,0284



RSD (%)



1,224



0,849



1,029



0,657



1,743



1,143



1,162



Kết quả thực nghiệm cho thấy, ứng với chiều cao ngọn lửa là 3 mm cho độ

hấp thụ quang lớn. Do đó tôi chọn chiều cao đèn nguyên tử hóa mẫu là 3mm.

3.1.2.2. Khảo sát thành phần hỗn hợp khí cháy

Trong phép đo F-AAS, quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu được

quyết định bởi nhiệt độ ngọn lửa đèn khí. Nhiệt độ ngọn lửa đèn khí lại phụ

thuộc vào bản chất và thành phần của các chất khí đốt cháy tạo ra ngọn lửa. Điều

đó có nghĩa là với mỗi một hỗn hợp khí cháy và thành phần khí cháy khác nhau

thì ngọn lửa sẽ có nhiệt độ khác nhau. Người ta có thể đốt cháy nhiều hỗn hợp

khí khác nhau bao gồm một khí oxi hóa và một khí cháy. Trong phép đo F-AAS

hỗn hợp khí được sử dụng nhiều nhất là: axetylen/ không khí nén, N 2O/ axetylen.

Chúng tôi sử dụng ngọn lửa không khí và axetylen để nguyên tử hóa Sr.

Để chọn điều kiện ngọn lửa có nhiệt độ phù hợp, tôi tiến hành khảo sát

dung dịch Sr 2ppm trong HCl 1% nền NH 4Ac 1% với tốc độ không khí nén giữu

cố định và thay đổi tốc độ khí axetylen, kết quả chỉ ra ở bảng 3.4:



Hoàng Đình Thiện



19



Lớp K56- HóaHọc

K56A-Hóa học



Bảng 3.5: Khảo sát lưu lượng khí axetylen

Kết quả



Lưu lượng khí axetylen (l/phút)

1,6



1,8



2,0



2,2



Lần 1



0,0390



0,0334



0,0452



0,0394



Lần 2



0,0392



0,0339



0,0458



0,0392



Lần 3



0,0410



0,0350



0,0461



0,0375



Trung bình



0,0397



0,0341



0,0457



0,0387



RSD (%)



1,185



1,833



0,789



0,941



AbsSr



Kết quả khảo sát ở bảng 3.4 cho thấy lưu lượng khí axetylen là 2 (l/phút)

cho phép đo ổn định nhất.

3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo

3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit

Trong phép đo F-AAS, mẫu đo ở dạng dung dịch và trong môi trường axit.

Nồng độ axit trong dung dịch luôn có ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ của các

nguyên tố cần phân tích thông qua tốc độ dẫn mẫu, khả năng hoá hơi và nguyên

tử hoá các chất mẫu. Nói chung các loại axit dễ bay hơi gây ảnh hưởng nhỏ, các

loại axit khó bay hơi gây ảnh hưởng lớn. Các axit làm giảm cường độ vạch phổ

của nguyên tố cần phân tích theo thứ tự: HClO 4< HCl< HNO3< H2SO4< H3PO4<

HF. Nghĩa là axit HClO4, HCl và HNO3 gây ảnh hưởng nhỏ nhất trong vùng

nồng độ nhỏ. Chính vì thế trong thực tế phân tích của phép đo phổ hấp thụ

nguyên tử (AAS) người ta thường dùng môi trường là axit HCl hay HNO3 [8].

Chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của hai loại axit có thể dùng để

hoà tan mẫu và tạo môi trường axit là HCl và HNO 3 lên cường độ của vạch phổ

hấp thụ của stronti trên nguyên tắc cố định nồng độ của ion kim loại và pha trong

các dung dịch axit có nồng độ biến thiên và khảo sát độ hấp thụ.

Để chọn được axit làm môi trường đo mẫu, tôi tiến hành khảo sát đối với

dung dịch Sr 10 ppm trong các axit HCl và HNO 3 với các nồng độ biến thiên từ

0 đến 3%. Các kết quả được chỉ ra ở bảng 3.5:

Hoàng Đình Thiện



20



Lớp K56- HóaHọc

K56A-Hóa học



Bảng 3.6: Khảo sát ảnh hưởng của loại axit và nồng độ đến phép đo phổ của Sr

Kết quả



Nồng độ HCl (%)

0,0



0,5



1,0



2,0



3,0



Lần 1



0,2633



0,2595



0,2726



0,2623



0,2581



Lần 2



0,2650



0,2619



0,2739



0,2627



0,2562



Lần 3



0,2737



0,2636



0,2734



0,2638



0,2521



Trung bình



0,2673



0,2617



0,2732



0,2629



0,2555



RSD (%)



1,441



0,613



0,397



0,926



0,469



AbsSr



Kết quả



Nông độ HNO3 (%)

0,0



0,5



1,0



2,0



3,0



Lần 1



0,2633



0,2712



0,2654



0,2641



0,2658



Lần 2



0,2650



0,2711



0,2651



0,2644



0,2655



Lần 3



0,2737



0,2704



0,2659



0,2646



0,2658



Trung bình



0,2673



0,2709



0,2654



0,2644



0,2657



RSD (%)



1,441



0,950



1,432



0,462



1,013



AbsSr



Từ kết quả khảo sát ở bảng 3.5 cho thấy sự khác nhau về nồng độ axit dẫn

đến sự khác nhau về độ hấp thụ quang do có sự khác nhau về độ nhớt của dung

dịch. Qua đó chúng tôi chọn axit HCl 1% làm môi trường cho mẫu phân tích vì

tại đó cường độ vạch phổ hấp thụ của Sr có độ nhạy và độ ổn định cao.

3.2.2. Khảo sát thành phần nền của mẫu

Quá trình nguyên tử hóa mẫu phân tích là quá trình trung tâm của phép đo

F-AAS,thường chịu ảnh hưởng của thành phần nền trong mẫu đo phổ. Thường

dẫn tới một số kết quả theo hướng sau đây:

-



Làm giảm cường độ vạch phổ do sự tạo thành các hợp chất bền nhiệt, khó

bay hơi và khó nguyên tử hóa. Chúng kìm hãm sự hóa hơi của nguyên tố



Hoàng Đình Thiện



21



Lớp K56- HóaHọc

K56A-Hóa học



-



-



phân tích qua đó làm giảm độ nhạy của phương pháp phân tích. Như ảnh

hưởng của các ion silicat, sunfat, phosphat, florua.

Làm tăng cường độ vạch phổ, do sự tạo thành các hợp chất dễ hóa hơi và

nguyên tử hóa, hoặc do sự hạn chế ảnh hưởng của sự ion hóa và sự kích

thích sự phát xạ của nguyên tố phân tích.

Sự tăng cường độ vạch phổ khi nguyên tố phân tích tồn tại trong nền của

mẫu là các hợp chất dễ hóa hơi.



Để loại trừ ảnh hưởng của thành phần nền của mẫu người ta có thể dùng

nhiều biện pháp khác nhau. Phương pháp thêm chất nền là biện pháp được sử

dụng phổ biến trong phép đo F-AAS [8]. Với từng phép đo mà ta sử dụng các

chất thêm nền khác nhau. Tôi khảo sát ảnh hưởng của chất cải biến nền NH 4Ac

với khoảng nồng độ từ 0- 3%.

Kết quả ảnh hưởng của nồng độ NH4Ac với dung dịch Sr 10 ppm trong

HCl 1% được chỉ ra ở bảng 3.6:

Bảng 3.7: Kết quả khảo sát nồng độ chất cải biến nền

Kết quả



Nồng độ NH4Ac (%)

0,0



0,5



1,0



2,0



3,0



Lần 1



0,2709



0,2697



0,2705



0,2701



0,2652



Lần 2



0,2717



0,2712



0,2713



0,2705



0,2653



Lần 3



0,2714



0,2710



0,2705



0,2697



0,2658



Trung bình



0,2713



0,2706



0,2708



0,2701



0,0417



RSD (%)



0,591



1,265



0,299



0,830



0,565



AbsSr



Kết quả khảo sát cho thấy: với NH4Ac 1% cho độ hấp thụ quang cao và ổn

định. Vì vậy, chúng tôi chọn NH 4Ac 1% làm chất cải biến nền cho phép đo phổ

của Sr.

3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của các cation và anion

3.2.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của các cation

Trong dung dịch mẫu phân tích, ngoài stronti còn có nhiều nguyên tố khác

tồn tại dưới dạng cation. Các ion này có thể làm tăng, giảm hay cũng có thể

không gây ảnh hưởng đến độ hấp thụ quang của nguyên tố cần phân tích. Vì vậy,

ta nhất thiết phải xem xét sự ảnh hưởng của chúng đến việc đo phổ hấp thụ của

Sr trong mẫu, nếu có ảnh thì phải loại trừ.

Hoàng Đình Thiện



22



Lớp K56- HóaHọc

K56A-Hóa học



Để có cơ sở cho việc khảo sát ảnh hưởng của các nguyên tố khác có mặt

trong mẫu phân tích, chúng tôi khảo sát bán định lượng hàm lượng các nguyên tố

trong mẫu PW02 bằng phương pháp ICP-MS, kết quả được chỉ ra ở bảng 3.7

Bảng 3.8: Kết quả khảo sát hàm lượng các nguyên tố trong mẫu PW2

STT



Nguyên tố



Hàm lượng

(ppm)



STT



Nguyên tố



Hàm lượng

(ppm)



1



Pb



0,737



10



K



8,256



2



Cd



0,032



11



Mn



0,596



3



Zn



2,561



12



Mg



58,282



4



Co



0,024



13



Ca



2892,023



5



Ni



0,334



14



Sr



81,448



6



Ag



0,109



15



Ba



4,539



7



Fe



45,434



16



Rb



0,052



8



Na



19,481



17



Cs



0,004



9



Al



216,002



18



As



0,040



Từ kết quả khảo sát sơ bộ thành phần mẫu phân tích, chúng tôi chia thành

hai nhóm như sau để khảo sát:





Nhóm các nguyên tố đa lượng: Ca, Al.

Nhóm nguyên tố có hàm lượng gần Sr: Fe, Mg

Nhóm nguyên tố có bước sóng cực đại gần với bước sóng của Sr: Ba.

Khảo sát ảnh hưởng của nhóm các nguyên tố đa lượng.



Mẫu nghiên cứu là dung dịch Sr 10 ppm trong HCl 1% nền NH 4Ac 1%

với sự có mặt của các cation kim loại với nồng độ:

+ Ca với nồng độ từ 0- 480 ppm

+ Al với nồng độ từ 0- 40 ppm



Hoàng Đình Thiện



23



Lớp K56- HóaHọc

K56A-Hóa học



Bảng 3.9: Khảo sát ảnh hưởng của các nguyên tố đa lượng

Kết quả



Nồng độ Al (ppm)

0



10



20



30



40



AbsSr



0,2753



0,2725



0,2734



0,2697



0,2718



ER (%)



0,00



-1,02



-0,69



-2,03



-1,27



Kết quả



Nồng độ Ca (ppm)

0



120



240



360



480



AbsSr



0,2753



0,280



0,2797



0,2661



0,2682



ER (%)



0,00



+1,71



+1,60



-3,34



-2,58



Kết quả khảo sát cho thấy với khoảng nồng độ của Al và Fe như trên, khi

chúng có mặt trong mẫu phân tích đo phổ không gây ảnh hưởng đến phép đo phổ

của Sr. Sai số lớn nhất là 3,34% vẫn nằm trong giới hạn cho phép sai số của phép

đo (cấp ppm là 15%).





Khảo sát ảnh hưởng của nhóm các nguyên tố có hàm lượng gần Sr:



Mẫu nghiên cứu là dung dịch Sr 10 ppm trong HCl 1% nền NH 4Ac 1%

với sự có mặt của các cation kim loại với nồng độ:

+ Fe với nồng độ từ 0- 480 ppm

+ Mg với nồng độ từ 0- 40 ppm

Bảng 3.10: Khảo sát ảnh hưởng của nhóm các nguyên tố có hàm lượng gần Sr

Kết quả



Nồng độ Fe (ppm)

0



2



4



6



8



AbsSr



0,2753



0,2534



0,2656



0,2648



0,2709



ER (%)



0,00



-7,95



-3,52



-3,81



-1,59



Kết quả



Hoàng Đình Thiện



Nồng độ Mg (ppm)



24



Lớp K56- HóaHọc

K56A-Hóa học



0



2,5



5,0



7,5



10,0



AbsSr



0,2753



0,2721



0,2710



0,2745



0,2680



ER (%)



0,00



-1,16



-1,56



-0,29



-2,65



Kết quả khảo sát cho thấy với khoảng nồng độ của Fe và Mg như trên,

khi chúng có mặt trong mẫu phân tích đo phổ không gây ảnh hưởng đến phép đo

phổ của Sr.





Khảo sát ảnh hưởng của kim loại có bước sóng cực đại gần với bước sóng

của Sr.



Mẫu nghiên cứu là dung dịch Sr 10 ppm trong HCl 1% nền NH 4Ac 1%

với sự có mặt của kim loại Ba với nồng độ từ 0-1 ppm.

Bảng 3.11: Khảo sát ảnh hưởng kim loại Ba

Nồng độ Ba (ppm)



Kết quả



0



0,25



0,50



0,75



1,00



Abs



0,2753



0,2736



0,2712



0,2794



0,2756



ER (%)



0,00



-0,62



-1,49



+1,49



+0,11



Theo kết quả khảo sát bảng 3.10 cho thấy sự có mặt của ion Ba nồng độ từ

0-1ppm không gây ảnh hưởng tới phép đo phổ của Sr.

3.2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của anion

Nước lỗ khoan dầu khí có thành phần hóa học rất phong phú. Ngoài các

cation còn có rất nhiều các anion như Cl-, Br-, F-, SO42-, HCO-3, CO32-... Nhưng

trong nước lỗ khoan dầu khí hàm lượng Cl- là rất lớn vào khoảng 19500 mg/l [1].

Để có cơ sở cho việc khảo sát ảnh hưởng của anion Cl -, tôi tiến hành chuẩn độ

mẫu PW2 để xác định hàm lượng ion Cl - bằng dung dịch AgNO3 với chỉ thị là

K2CrO4 chuẩn độ đến khi kết tủa Ag2CrO4 màu da cam xuất hiện ổn định. Tuy

nhiên, do trong nước lỗ khoan dầu khí có mặt đồng thời các halogen khác (F -,

Br-, I-) nên kết tủa trắng sữa ngoài AgCl còn có cả AgF, AgBr và AgI. Do đó xác

định theo cách này thực chất là xác định tổng hàm lượng các halogen có trong

mẫu nước lỗ khoan dầu khí [1].

Kết quả hàm lượng Cl- trong mẫu PW2 là 19667 mg/l. Mẫu nghiên cứu là

dung dịch Sr 10 ppm trong HCl 1% nền NH 4Ac 1% có thêm anion Cl- ở khoảng

nồng độ 0- 2600 ppm.



Hoàng Đình Thiện



25



Lớp K56- HóaHọc

K56A-Hóa học



Bảng 3.12: Khảo sát ảnh hưởng của anion ClNồng độ Cl- (ppm)



Kết quả



0



650



1300



1950



2600



Abs



0,2753



0,1648



0,2061



0,2177



0,2088



RSD (%)



0,00



-40.13



-25,13



-20,92



-24,16



Kết quả khảo sát cho thấy, với sự có mặt của anion Cl - ở khoảng nồng độ

trên trong dung dịch mẫu phân tích làm giảm cường độ hấp thụ quang của Sr, sai

số lớn hơn 15%, do đó phải loại Cl- khỏi mẫu thực.

Nhận xét: Qua kết quả khảo sát thực nghiệm ở các bảng trên, giới hạn hàm

lượng các cation không gây ảnh hưởng đến phép đo Sr được chỉ ra ở bảng 3.12:

Bảng 3.13: Giới hạn hàm lượng các cation không gây ảnh hưởng

Nguyên tố



Nồng độ cho phép (ppm)



Al



≤ 40



Ba



≤1



Ca



≤ 480



Fe



≤8



Mg



≤ 10



3.3. Đánh giá chung

3.3.1. Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn của phép đo FAAS đối với Sr

Trong phép đo AAS, việc định lượng một nguyên tố dựa vào phương trình

cơ bản:

Aλ= K.Cb

Trong đó:



Hoàng Đình Thiện



26



Lớp K56- HóaHọc

K56A-Hóa học



Aλ: là cường độ vạch phổ

K: là hằng số thực nghiệm

C: là nồng độ nguyên tố trong mẫu đo phổ

b: là hằng số (0 < b ≤ 1)

Nghĩa là chỉ trong một khoảng nồng độ nhất định và nhỏ, khi đó b=1 thì

quan hệ giữa Aλ và C là tuyến tính:

Aλ= K.C

Khoảng nồng độ này gọi là khoảng nồng độ tuyến tính của nguyên tố phân

tích. Khoảng tuyến tính của mỗi nguyên tố ở mỗi vạch phổ khác nhau là khác

nhau. Vạch phổ nào có độ hấp thụ càng nhạy thì khoảng tuyến tính càng hẹp. Do

vậy để xác định Sr, chúng tôi tiến hành khảo sát tìm khoảng tuyến tính của Sr

trong phép đo F-AAS.

Pha một dãy mẫu chuẩn của Sr có khoảng nồng độ từ 0,5 -28 ppm trong

HCl 1% và nền NH4Ac 1% và đo phổ trong các điều kiện đã chọn. Kết quả được

chỉ ra ở bảng 3.13 và hình 3.1:

Bảng 3.14: Khảo sát khoảng tuyến tính của Sr

Mẫu



Nồng độ Sr (ppm)



AbsSr



RSD (%)



1



0,5



0,0086



0,973



2



1



0,0124



0,976



3



2



0,0300



0,666



4



4



0,0732



0,255



5



6



0,1284



0,690



6



8



0,1904



0,551



7



10



0,2472



0,687



8



12



0,3210



0,485



9



14



0,3913



0,578



10



16



0,4590



0,924



11



18



0,5306



0,120



12



20



0,5932



0,465



13



22



0,6270



1,217



Hoàng Đình Thiện



27



Lớp K56- HóaHọc

K56A-Hóa học



14



24



0,6520



0,633



15



26



0,6680



0,282



16



28



0,6800



0,678



0.7

0.6



AbsSr



0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0.0

0



5



10



15



20



25



30



CSr (ppm)



Hình 3.1: Khảo sát khoảng tuyến tính của Sr

Qua kết quả thực nghiệm chỉ ra ở bảng 3.13 và hình 3.1 Cho thấy khoảng

nồng độ tuyến tính của Sr là từ 2ppm- 20 ppm. Do đó, khi tiến hành phân tích

mẫu thực Sr nằm ngoài khoảng tuyến tính thì phải làm giàu hoặc pha loãng mẫu.

Từ kết quả khảo sát khoảng tuyến tính của Sr ở trên, chúng tôi tiến hành

xác lập dãy đường chuẩn và dựng đường chuẩn của Sr. Sử dụng phần mềm

Origin 7.5 để xây dựng đường chuẩn, kết quả được chỉ ra ở hình 3.2



Hoàng Đình Thiện



28



Lớp K56- HóaHọc

K56A-Hóa học



Xem Thêm
Tải bản đầy đủ (.doc) (45 trang)

×