Xác định hàm lượng một số kim loại nặng đồng, crom, niken trong rau xanh tại thành phố Thái Nguyên bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F - AAS)

1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM --------------------- VŨ THỊ TÂM HIẾU XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG ĐỒNG, CROM, NIKEN TRONG RAU XANH TẠI THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ NGỌN LỬA (F-AAS) LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Thái Nguyên, năm 2009 2 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM --------------------- VŨ THỊ TÂM HIẾU XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG ĐỒNG, CROM, NIKEN TRONG RAU XANH TẠI THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ NGỌN LỬA (F-AAS) Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN ĐĂNG ĐỨC Thái Nguyên, năm 2009 3 Lời cảm ơn Với tấm lòng biết ơn sâu sắc, em xin bày tỏ lòng cảm ơn tới thầy giáo - PGS. TS. Nguyễn Đăng Đức, PGS. TS Nguyễn Hữu Thiềng đã tận tình chỉ bảo, hƣớng dẫn, giúp đỡ em trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Khoa sau đại học, các thầy cô khoa Hóa học, trƣờng Đại học sƣ phạm, Đại học Thái Nguyên, gia đình và bạn bè đã tạo điều kiện thuận lợi, động viên, khích lệ em trong thời gian học tập và thực hiện luận văn. Dù đã có nhiều cố gắng, song do năng lực còn hạn chế nên trong luận văn của em chắc chắn không thể tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong nhận đƣợc sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy giáo, cô giáo để luận văn của em đƣợc hoàn chỉnh hơn. Thái Nguyên, tháng 10 năm 2009 Học viên Vũ Thị Tâm Hiếu 4 MỤC LỤC Mở đầu ........................................................................................................... 1 CHƢƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................... 3 1.1.Giới thiệu chung về rau ............................................................................ 3 1.1.1.Đặc điểm và thành phần ........................................................................ 3 1.1.2.Công dụng của rau xanh ........................................................................ 3 1.2.Sơ lƣợc về một số kim loại nặng .............................................................. 4 1.2.1.Tình trạng rau xanh bị nhiễm kim loại nặng ......................................... 4 1.2.2.Tác dụng sinh hoá của kim loại nặng đối với con ngƣời và môi trƣờng . 4 1.2.3. Tính chất độc hại của các kim loại nặng đồng, crom, niken .................. 5 1.3.Phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử......................................................... 6 1.3.1. Nguyên tắc của phƣơng pháp ................................................................ 6 1.3.2. Phép định lƣợng của phƣơng pháp ........................................................ 9 1.3.3. Ƣu nhƣợc điểm của phƣơng pháp ....................................................... 10 1.4.Phƣơng pháp xử lý mẫu phân tích xác định đồng, crom, niken ............... 11 1.4.1.Phƣơng pháp xử lý ƣớt ........................................................................ 11 1.4.2.Phƣơng pháp xử lý khô ........................................................................ 12 1.5. Một số phƣơng pháp phân tích xác định lƣợng vết các kim loại nặng .... 13 CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM .................................................................... 14 2.1. Thiết bị và hoá chất ............................................................................... 14 2.1.1. Thiết bị ............................................................................................... 14 2.1.2.Hoá chất .............................................................................................. 14 2.2.Khảo sát các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử dùng ngọn lửa trực tiếp của đồng , crom, niken(F-AAS) ................................................................... 14 2.2.1. Khảo sát các thông số của máy ........................................................... 14 2.2.2. Ảnh hƣởng các loại axit và nồng độ axit ............................................. 20 2.2.3. .Khảo sát thành phần nền của mẫu ...................................................... 26 5 2.2.4 . Khảo sát ảnh hƣởng của các cation .................................................... 28 2.3. Phƣơng pháp đƣờng chuẩn đối với phép đo F- AAS .............................. 32 2.3.1. Khảo sát xác định khoảng nồng độ tuyến tính. .................................... 32 2.3.2. Xây dựng đƣờng chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng ............................................................................................................ 34 2.4. Đánh giá sai số và độ lặp lại của phƣơng pháp ...................................... 38 2.5.Định lƣợng đồng, crom, niken trong các mẫu giả. .................................. 41 2.6. Tổng kết các điều kiện đo phổ F- AAS của Cu, Cr, Ni .......................... 43 2.7. Phân tích mẫu thực ................................................................................ 43 2.7.1.Lấy mẫu .............................................................................................. 43 2.7.2.Khảo sát quá trình xử lý mẫu ............................................................... 44 2.8. Thực nghiệm đo phổ và tính toán kết quả .............................................. 46 2.8.1. Kết quả đo phổ ................................................................................... 46 2.9. Kiểm tra quá trình xử lý mẫu ................................................................ 57 KẾT LUẬN .................................................................................................. 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 62 6 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt Abs Absorbance Độ hấp thụ AAS Atomic Absorption Spectrometry Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử F_AAS Flame – Atomic Absorption Spectrometry Phép đo quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa HCl Hollow Cathoe Lamps Đèn catôt rỗng ppm part per million Một phần triệu EDL Electrodeless Discharge Lamp Đèn phóng điện không điện cực 1 Mở đầu Xã hội ngày một phát triển, nhu cầu của con ngƣời ngày càng cao. Sự tăng trƣởng mạnh của nền kinh tế đã đƣa nhu cầu của con ngƣời từ mong muốn “ăn no, mặc đủ” lên “ăn ngon, mặc đẹp”. Vì thế nhu cầu về thực phẩm sạch, đảm bảo sức khỏe đã trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách và đƣợc xã hội quan tâm hàng đầu. Ở nƣớc ta, sự bùng nổ dân số cùng với tốc độ đô thị hoá, công nghiệp hoá nhanh chóng đã tạo ra một sức ép lớn tới môi trƣờng sống Việt Nam. Vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm đối với nông sản nhất là rau xanh đang đƣợc cả xã hội quan tâm. Rau xanh là nguồn thực phẩm cần thiết và quan trọng không thể thiếu đƣợc trong mỗi bữa ăn hàng ngày, là nguồn cung cấp vitamin, khoáng chất, vi lƣợng, chất xơ,…. cho cơ thể con ngƣời không thể thay thế đƣợc. Ngoài ra, rau còn đƣợc dùng nhƣ một loại thuốc chữa các bệnh thông thƣờng: nƣớc rau má giúp giải nhiệt, rau ngải cứu giúp an thai, rau diếp cá dùng để hạ sốt, rau muống giúp cầm máu… Tuy nhiên, hiện nay nhiều khu vực trồng rau đang đe doạ ô nhiễm bởi chất thải của các nhà máy, xí nghiệp cùng với việc sử dụng phân bón một cách thiếu khoa học dẫn đến một số loại rau có thể bị nhiễm các kim loại nặng, có ảnh hƣởng đến sức khoẻ con ngƣời. Các nguyên tố thuộc nhóm kim loại nặng nhƣ Cr,Ni, Pb, Cd….. gây độc hại đối với cơ thể con ngƣời tuỳ hàm lƣợng của chúng. Một số khác nhƣ Cu,Fe, Zn… là những nguyên tố vi lƣợng cần thiết cho cơ thể con ngƣời. Tuy nhiên khi hàm lƣợng của chúng vƣợt quá ngƣỡng cho phép chúng bắt đầu gây độc. Thời gian gần đây, vấn đề rau sạch đang là vấn đề nóng bỏng đƣợc nhiều cơ quan môi trƣờng và Xã hội quan tâm: Theo báo Lao Động số 288 Ngày 12/12/2008 thì Trung bình 33km2 mới có 1 điểm bán rau an toàn. Theo Chi cục Bảo vệ thực vật Hà Nội, đến thời điểm này, sản lượng rau an toàn của toàn thành phố hàng năm chỉ đáp ứng được gần 14% nhu cầu rau xanh của người dân thủ đô. Nhƣ thế, việc điều tra, đánh giá chất lƣợng rau sạch trở nên vô cùng cấp thiết. Một trong các chỉ tiêu dùng để đánh giá độ an toàn của thực phẩm nói chung và rau sạch nói riêng là chỉ tiêu về hàm lƣợng các kim loại nặng. 2 Phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử là một trong những phƣơng pháp có độ chọn lọc và độ chính xác cao, phù hợp cho việc xác định lƣợng vết các kim loại nặng trong thực phẩm. Xuất phát từ những lý do trên nên chúng tôi đã chọn đề tài “Xác định hàm lượng một số kim loại nặng đồng, crom, niken trong rau xanh tại thành phố Thái Nguyên bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F- AAS). Để thực hiện đề tài này, chúng tôi tập trung giải quyết các nhiệm vụ sau: 1. Khảo sát các điều kiện xác định Cu, Cr, Ni trong rau xanh bằng phép đo phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa( F- AAS) 2. Nghiên cứu tối ƣu hóa quá trình xử lý mẫu đối với các mẫu rau xanh. 3. Xác định hàm lƣợng của Cu, Cr, Ni trong một số mẫu rau xanh tại thành phố Thái Nguyên bằng phƣơng pháp đƣờng chuẩn và phƣơng pháp thêm chuẩn. 4. So sánh hàm lƣợng các kim loại nặng trong một số mẫu rau xanh ở Thái Nguyên với một số mẫu rau an toàn. Đánh giá mức độ độc hại của các kim loại nặng đó trong rau xanh đến sức khỏe con ngƣời. 3 CHƢƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1.Giới thiệu chung về rau [25, 26, 29] 1.1.1.Đặc điểm và thành phần Rau là cây trồng ngắn ngày có giá trị dinh dƣỡng và hiệu quả kinh tế cao nên đã đƣợc trồng và sử dụng từ lâu đời. Rau có ý nghĩa quan trọng trong dinh dƣỡng của con ngƣời, chứa nhiều sinh tố, chất khoáng và chất sơ cần thiết cho cơ thể. Rau là nguồn khoáng chất và vitamin phong phú, một số loại rau tuy không cung cấp nhiều nhiệt lƣợng nhƣng lại cung cấp những sinh tố và chất khoáng không thể thiếu đối với sức khoẻ. 1.1.2.Công dụng của rau xanh Rau không những là loại thực phẩm hàng ngày rất cần thiết cho cơ thể mà còn là loại thuốc chữa bệnh rất dễ kiếm và dễ sử dụng. Cải bắp là loại rau có nguồn gốc ôn đới, có rất nhiều tác dụng. Dùng đắp ngoài để tẩy uế làm liền sẹo, mụn nhọt… ngoài ra, còn là thuốc làm dịu đau trong bệnh thấp khớp, đau dây thần kinh hông… Sau hết, nó là loại thuốc mạnh để chống kích thích thần kinh và chứng mất ngủ, dùng cho những ngƣời hay lo âu, những ngƣời bị suy nhƣợc thần kinh [29] Rau muống là loại rau rất phổ biến, dễ trồng, có thể trồng trên cạn hoặc dƣới nƣớc. Tính hàn, vị ngọt [29]. Khi bị chảy máu mũi dùng rau muống tƣơi nghiền nát với đƣờng đỏ uống sẽ giúp cầm máu. Nếu có mụn nhọt, dùng rau muống tƣơi đánh nhuyễn với mật ong đắp vào chỗ đau cũng rất tốt… Cải xoong giúp ta ăn ngon miệng, tẩy độc, lợi tiểu, cung cấp nhiều chất xơ có tác dụng tốt đối với dạ dày. Canh cải xoong nấu với cỏ tƣơi vừa ngon, bổ, mát lại có tác dụng giải nhiệt… Ngoài ra, cải xoong kết hợp với một số vị thuốc khác có tác dụng chữa một số bệnh nhƣ: viêm phế quản, ho lao, bí tiểu… Ngải cứu là vị thuốc có tính ôn, vị cay, dùng làm thuốc ôn khí huyết, điều kinh, an thai, thổ huyết máu cam, dùng chữa đau bụng hành kinh, đau bụng do hàn… 4 Xà lách có vị hơi đắng ngọt, hơi hàn. Công năng ích ngũ tạng, thông kinh mạch, cứng gân cốt, lợi tiểu và làm trắng đẹp da. Dùng chữa tăng huyết áp, viêm thận mãn, sữa không thông sau khi sinh nở… Giấp cá theo có tính mát, tán khí, trị kiết lỵ, sởi. Nghiền nhỏ lá đắp vào các chỗ bầm dập trên mí mắt trị đỏ mắt, và còn trị mể đay… 1.2.Sơ lƣợc về một số kim loại nặng 1.2.1.Tình trạng rau xanh bị nhiễm kim loại nặng Hiện nay, cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ thì việc ô nhiễm vi sinh vật, hoá chất độc hại, kim loại nặng và thuốc bảo vệ thực vật tồn dƣ trên rau, đặc biệt là rau ăn lá đã ảnh hƣởng không nhỏ trƣớc mắt cũng nhƣ lâu dài đối với sức khoẻ cộng đồng. Hơn thế nữa, mức độ ô nhiễm kim loại nặng ở các khu công nghiệp, khu chế xuất, cụm công nghiệp tập trung là rất lớn. Ở thành phố Thái Nguyên, nƣớc thải tƣ̀ các cơ sở sản xuất giấy , luyện gang thép , kim loại màu chƣa đƣợc xƣ̉ lý thải trƣ̣c tiếp ra sông Cầu [28]. Hàng trăm làng nghề đúc đồng , nhôm, chì thuộc các tỉnh lƣu vực sông Cầu với lƣu lƣợng hàng ngàn m 3/ngày không qua xƣ̉ lý , gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nƣớc và môi trƣờng khu vƣ̣c . Theo các số liệu phân tích cho thấy , hàm lƣợng các kim loại nặn g trong nguồn nƣớc nơi tiếp nhận nƣớc thải đều xấp xỉ hoặc vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép [4]. Rau bị nhiễm độc kim loại nặng đã và đang ảnh hƣởng mạnh mẽ đến sức khỏe cộng đồng, cho nên chất lƣợng các sản phẩm rau là điều phải đặc biệt quan tâm trong nghành trồng trọt cũng nhƣ các nghành nghiên cứu khoa học khác. 1.2.2.Tác dụng sinh hoá của kim loại nặng đối với con người và môi trường Các kim loại nặng ở nồng độ vi lƣợng là các nguyên tố dinh dƣỡng cần thiết cho sự phát triển bình thƣờng của con ngƣời. Tuy nhiên, nếu nhƣ vƣợt quá hàm lƣợng cho phép, chúng lại gây các tác động hết sức nguy hại tới sức khoẻ con ngƣời. Các kim loại nặng xâm nhập vào cơ thể thông qua các chu trình thức ăn. Khi đó, chúng sẽ tác động đến các quá trình sinh hoá và trong nhiều trƣờng hợp dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng. Về mặt sinh hoá, các kim loại nặng có ái lực lớn với 5 các nhóm –SH, -SCH3 của các nhóm enzym trong cơ thể. Vì thế, các enzym bị mất hoạt tính, cản trở quá trình tổng hợp protein của cơ thể [6]. 1.2.3. Tính chất độc hại của các kim loại nặng đồng, crom, niken 1.2.3.1. Tính chất độc hại của đồng Đồng có một lƣợng bé trong thực vật và động vật. Trong cơ thể ngƣời, đồng có trong thành phần của một số protein, enzym và tập trung chủ yếu ở gan. Sự thiếu đồng gây ra thiếu máu. Khi cơ thể bị nhiễm độc đồng có thể gây một số bệnh về thần kinh, gan, thận, lƣợng lớn hấp thụ qua đƣờng tiêu hoá có thể gây tử vong [17]. Đối với thực vật thì đồng ảnh hƣởng trực tiếp đến quá trình sinh trƣởng và phát triển của cây. Đồng có tác dụng kích thích các loại men, tạo điều kiện cho cây sử dụng protein hình thành clorofom, thiếu đồng thì cây không phát triển đƣợc. 1.2.3.2. Tính chất độc hại của crom Nƣớc thải tƣ̀ công nghiệp mạ điện , công nghiệp khai thác mỏ , nung đốt các nhiên liệu hoá thạch ,...là nguồn gốc gây ô nhiễm crom . Rau xanh có thể bị nhiễm crom từ nguồn nƣớc này . Crom trong nƣớc thải thƣờng gặp ở dạng Cr (III) và Cr(VI). Cr(III) ít độc hơn nhiều so với Cr(VI). Với hàm lƣợng nhỏ Cr(III) rất cần cho cơ thể, trong khi Cr(VI) lại rất độc và nguy hiểm. Crom xâm nhập vào cơ thể theo ba con đƣờng : hô hấp , tiêu hoá và da . Qua nghiên cƣ́u thấy rằng , crom có vai trò quan trọng trong việc chuyển hoá glucozơ . Tuy nhiên với hàm lƣợng cao crom có thể làm kết tủa protein , các axit nucleic và ức chế hệ thống enzym cơ bản . Crom chủ yếu gây các bệnh ngoài da nhƣ loét da , viêm da tiếp xúc , loét thủng màng ngăn mũi, viêm gan, viêm thận , ung thƣ phổi ,...[3]. 1.2.3.3. Tính chất độc hại của niken. Niken thƣờng có mặt trong các chất sa lắng , trầm tích , trong thuỷ hải sản và trong một số thƣ̣c vật . Niken là kim loại có tính linh động cao trong môi trƣờng nƣớc , có khả năng tạo phức bền với các chất hữu cơ. 6 Niken có thể gây các bệnh về da , tăng khả năng mắc bệnh ƣng thƣ đƣờng hô hấp,… Khi bị nhiễm độc niken , các enzim mất hoạt tính , cản trở quá trình tổng hợp protein của cơ thể . Cơ thể bị nhiễm niken chủ yếu qua đƣờng hô hấp , gây các triệu chƣ́ng khó chịu , buồn nôn , đau đầu , nếu tiếp xúc nhiều sẽ ảnh hƣởng đến phổi , hệ thần kinh trung ƣơng , gan, thận và có thể sẽ gây ra các chƣ́ng bệnh kinh niên . Nếu da tiếp xúc lâu dài với niken sẽ gây hiện tƣợng viêm da , xuất hiện dị ƣ́ng ở một số ngƣời [18]. 1.3.Phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử 1.3.1. Nguyên tắc của phương pháp Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử dựa trên cở sở nguyên tử ở trạng thái hơi có khả năng hấp thụ các bức xạ có bƣớc sóng nhất định mà nó có thể phát ra trong quá trình phát xạ khi chiếu một chùm tia sáng có bƣớc sóng nhất định vào đám hơi nguyên tử đó. Muốn thực hiện các phép đo phổ ta cần thực hiện các quá trình sau: Chuyển mẫu phân tích thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do (quá trình nguyên tử hoá mẫu). Đây là việc rất quan trọng của phép đo vì chỉ có các nguyên tử ở trạng thái tự do ở trạng thái hơi mới có khả năng cho phổ hấp thụ nguyên tử. Số nguyên tử tự do ở trạng thái hơi là yếu tố quyết định cƣờng độ vạch phổ. Quá trình nguyên tử hoá mẫu tốt hay không tốt đều ảnh hƣởng tới kết quả phân tích. Có hai kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu là kỹ thuật nguyên tử hoá trong ngọn lửa (F-AAS) và kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu không ngọn lửa (EST-AAS). Nguyên tắc chung là dùng nhiệt độ cao để hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu phân tích. Sau đó chiếu chùm sáng phát xạ của nguyên tố cần phân tích từ nguồn bức xạ vào đám hơi nguyên tử đó để chúng hấp thụ những bức xạ đơn sắc nhạy hay bức xạ cộng hƣởng có bƣớc sóng nhất định ứng đúng với tia phát xạ nhạy của chúng. Nguồn phát xạ chùm tia đơn sắc có thể là đèn catot rỗng (HCL), các đèn phóng điện không điện cực (EDL) hay nguồn phát xạ liên tục đã đƣợc biến điệu. Ở đây, cƣờng độ bức xạ bị hấp thụ tỷ lệ với số nguyên tử tự do có trong môi trƣờng hấp thụ theo công thức: 7 )..(. LNK o eII  (1.1) Trong đó: Io: cƣờng độ chùm sáng chiếu vào đám hơi nguyên tử I: cƣờng độ chùm sáng ra khỏi đám hơi nguyên tử K: hệ số hấp thụ nguyên tử của vạch phổ tần số  L: bề dày lớp hấp phụ TiÕp ®ã nhê hÖ thèng m¸y quang phæ ng•êi ta thu ®•îc toµn bé chïm s¸ng, ph©n ly vµ chän mét v¹ch phæ hÊp thô nguyªn tö cÇn ph©n tÝch ®Ó ®o c•êng ®é cña nã. C•êng ®é ®ã chÝnh lµ tÝn hiÖu hÊp thô cña v¹ch phæ hÊp thô nguyªn tö. NÕu A lµ mËt ®é quang cña chïm bøc x¹ cã c•êng ®é Io, sau khi ®i qua m«i tr•êng hÊp thô cßn l¹i lµ I, ta cã: A = lg(I0/I) = 2,303.K .N.l (1.2) hay A = k .N víi k = 2,303.K .l Gi÷a N vµ nång ®é C cña nguyªn tè trong dung dÞch ph©n tÝch cã quan hÖ víi nhau. NhiÒu thùc nghiÖm cho thÊy trong mét giíi h¹n nhÊt ®Þnh cña nång ®é C th×: N = ka .C b (1.3) Trong đó: ka lµ h»ng sè thùc nghiÖm, phô thuéc vµo tÊt c¶ c¸c ®iÒu kiÖn ho¸ h¬i vµ nguyªn tö ho¸ mÉu. b lµ h»ng sè b¶n chÊt phô thuéc vµo tõng v¹ch phæ cña tõng nguyªn tè  10 b Tõ (1.2) vµ (1.3) ta cã: A = a .C b (1.4) Trong ®ã : a = k.ka lµ h»ng sè thùc nghiÖm víi b = 1 th× quan hÖ A, C lµ tuyÕn tÝnh: A = a.C (1.5) 8 Ph•¬ng tr×nh (1.4) ®•îc coi lµ ph•¬ng tr×nh c¬ së cña phÐp ®o ®Þnh l•îng c¸c nguyªn tè theo ph•¬ng ph¸p phæ hÊp thô nguyªn tö . Nãi chung, ph•¬ng ph¸p nµy ngoµi cho ®é nh¹y vµ ®é chän läc rÊt cao cßn cã mét sè ®iÓm m¹nh kh¸c nh•: kh¶ n¨ng ph©n tÝch víi sè l•îng lín c¸c nguyªn tè ho¸ häc kh¸c nhau. Ngoµi c¸c nguyªn tö kim lo¹i cßn cã thÓ ph©n tÝch ®•îc mét sè ¸ kim (S, Cl…), mét sè hîp chÊt h÷u c¬, l•îng mÉu tèn Ýt, thêi gian nhanh, ®¬n gi¶n, dïng hiÖu qu¶ ®èi víi nhiÒu lÜnh vùc nh• y häc, d•îc häc, sinh häc, ph©n tÝch m«i tr•êng, ph©n tÝch ®Þa chÊt…®Æc biÖt lµ l•îng vÕt c¸c kim lo¹i. 1.3.1.1.Kĩ thuật đo F-AAS Đây là kĩ thuật, ngƣời ta dùng năng lƣợng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu phân tích. Vì thế mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên tử hoá mẫu phụ thuộc vào các đặc trƣng và tính chất của ngọn lửa đèn khí, nhƣng chủ yếu là nhiệt độ ngọn lửa. Đó là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hoá mẫu phân tích, và mọi yếu tố ảnh hƣởng đến nhiệt độ ngọn lửa đèn khí đều ảnh hƣởng đến kết quả của phƣơng pháp phân tích. Tác giả Phạm Luận và các cộng sự [16] đã ứng dụng phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa để phân tích xác định một số kim loại nặng (Cu, Pb, Cd, Co, Cr, Fe, Mn…) trong máu, huyết thanh và tóc của công nhân khu gang thép Thái Nguyên và công nhân nhà máy in. Nhiều sinh viên khoa hoá ĐHKH- ĐH Thái Nguyên đã ứng dụng phƣơng pháp này để xác định lƣợng vết các kim loại nặng trong các đối tƣợng khác nhau: rau quả, thực phẩm, nƣớc, thảo dƣợc….[10] [20]. 1.3.1.2.Kĩ thuật đo GF-AAS Kĩ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa ra đời sau kĩ thuật nguyên tử hoá trong ngọn lửa. Nhƣng kĩ thuật này đƣợc phát triển rất nhanh và hịên nay đang đƣợc sử dụng rất phổ biến vì kĩ thuật này có độ nhạy rất cao (mức ppb). Do đó, khi phân tích lƣợng vết kim loại trong trƣờng hợp không cần thiết phải làm giàu sơ bộ các nguyên tố cần phân tích. Về nguyên tắc, kĩ thuật nguyên tử hoá mẫu không ngọn lửa là quá trình nguyên tử hoá tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lƣợng nhiệt của dòng điện có công suất lớn và trong môi trƣờng khí trơ. Quá trình nguyên tử hoá xảy ra theo 3 9 giai đoạn kế tiếp nhau: sấy khô, tro hoá luyện mẫu, nguyên tử hoá để đo phổ hấp thụ nguyên tử và cuối cùng là làm sạch cuvet. Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tố chính quyết định mọi sự diễn biến của quá trình nguyên tử hoá mẫu. Tác giả Phạm luận và các cộng sự thuộc trƣờng Đại Học Tổng Hợp Hà Nội đã nghiên cứu xác định Cd trong lá cây và cây thuốc đông y ở Việt Nam, trong thực phẩm tƣơi sống bằng phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn (GF- AAS) [15] [16]. 1.3.2. Phép định lượng của phương pháp Sù phô thuéc cña c•êng ®é v¹ch phæ hÊp thô nguyªn tö cña mét nguyªn tè vµo nång ®é cña nguyªn tè ®ã trong dung dÞch mÉu ph©n tÝch ®•îc nghiªn cøu thÊy r»ng, trong mét kho¶ng nång ®é C nhÊt ®Þnh cña nguyªn tè trong mÉu ph©n tÝch c•êng ®é v¹ch phæ hÊp thô vµ sè nguyªn tö N cña nguyªn tè ®ã trong ®¸m h¬i nguyªn tö tu©n theo ®Þnh luËt Lambe-Bia: A = k.N.l (1.6) Trong ®ã: A lµ c•êng ®é hÊp thô cña v¹ch phæ k lµ hÖ sè thùc nghiÖm phô thuéc vµo nhiÖt ®é m«i tr•êng hÊp thô vµ hÖ sè hÊp thô nguyªn tö cña nguyªn tè. l lµ bÒ dµy líp hÊp thô (cm) N lµ sè nguyªn tö cña nguyªn tè trong ®¸m h¬i nguyªn tö . NÕu gäi C lµ nång ®é cña nguyªn tè ph©n tÝch cã trong mÉu ®em ®o phæ th× mèi quan hÖ gi÷a N vµ C ®•îc biÓu diÔn: N = ka .C b (1.7) Trong ®ã: b gäi lµ h»ng sè b¶n chÊt, nã phô thuéc vµo nång ®é C, tÝnh chÊt hÊp thô nguyªn tö cña nguyªn tè ®ã. ka lµ h»ng sè thùc nghiÖm, phô thuéc vµo tÊt c¶ c¸c ®iÒu kiÖn ho¸ h¬i vµ nguyªn tö ho¸ mÉu. Nh• vËy, ta cã ph•¬ng tr×nh c¬ së cña phÐp ®Þnh l•îng c¸c nguyªn tè theo phæ hÊp thô nguyªn tö cña nã lµ: A = a .C b (1.8) 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 A C 0 b = 1 b < 1 a = k.ka gäi lµ h»ng sè thùc nghiÖm phô thuéc vµo tÊt c¶ c¸c ®iÒu kiÖn thùc nghiÖm ®Ó ho¸ h¬i vµ nguyªn tö ho¸ mÉu. §•êng biÓu diÔn mèi quan hÖ ®•îc chØ ra trong h×nh 1.1 H×nh 1.1: Quan hÖ gi÷a A vµ C Khi x¸c ®Þnh hµm l•îng c¸c chÊt trong mÉu ph©n tÝch theo ®å thÞ chuÈn, chØ nªn dïng trong kho¶ng nång ®é tuyÕn tÝnh tøc b = 1 ph•¬ng tr×nh phô thuéc trë thµnh : A = a.C 1.3.3. Ưu nhược điểm của phương pháp 1. Ưu điểm Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử có độ nhạy và độ chọn lọc tƣơng đối cao. Gần 60 nguyên tố có thể xác định bằng phƣơng pháp này với độ nhạy từ 1.10-4 ÷1.10-5 %. Đặc biệt nếu sử dụng kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu không ngọn lửa có thể đạt tới độ nhạy n.10-7 g/L. Vì vậy, đây là phƣơng pháp đƣợc dùng trong nhiều lĩnh vực để xác định lƣợng vết kim loại. Đặc biệt là trong phân tích các nguyên tố vi lƣợng, trong các đối tƣợng mẫu y học, sinh học, nông nghiệp, kiểm tra hoá chất có độ tinh khiết cao. Đồng thời cũng do có độ nhạy cao nên trong nhiều trƣờng hợp không phải làm giàu nguyên tố cần xác định trƣớc khi phân tích nên tốn ít nguyên liệu mẫu, tốn ít thời gian, không phải dùng nhiều hoá chất tinh khiết cao khi làm giàu mẫu. Mặt khác, phƣơng pháp gồm những động tác thực hiện nhẹ nhàng, các kết quả phân tích có thể lƣu giữ lại. Ngoài ra có thể xác định đồng thời hay liên tiếp nhiều nguyên tố trong một mẫu. Các kết quả rất ổn định sai số nhỏ (không quá 15%) với vùng nồng độ cỡ 21 ppm. Hơn nữa với sự ghép nối với máy tính cá nhân và các phần mềm 11 nên quá trình đo và xử lý kết quả nhanh dễ dàng và lƣu lại đƣợc đƣờng chuẩn cho các lần sau. 2. Nhược điểm Một số hạn chế và nhƣợc điểm của phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử có thể kể tới nhƣ: Hệ thống máy AAS tƣơng đối đắt tiền, vì vậy nhiều cơ sở không đủ điều kiện để xây dựng phòng thí nghiệm và mua sắm máy móc. Cũng do phép đo có độ nhạy cao nên sự nhiễm bẩn rất có ý nghĩa đối với kết quả phân tích hàm lƣợng vết. Đòi hỏi dụng cụ phải sạch sẽ, hoá chất có độ tinh khiết cao. Mặt khác, trang thiết bị máy móc là khá tinh vi, phức tạp nên cần tới sự am hiểu, thành thạo vận hành cũng nhƣ bảo dƣỡng máy của cán bộ làm phân tích. Một nhƣợc điểm chính của phƣơng pháp phân tích này là chỉ cho ta biết thành phần nguyên tố mà không chỉ ra trạng thái liên kết của nguyên tố đó trong mẫu phân tích. 1.4.Phƣơng pháp xử lý mẫu phân tích xác định đồng, crom, niken [13] Để xác định hàm lƣợng đồng, crom, niken trong rau, trƣớc hết ta phải tiến hành xử lý mẫu nhằm chuyển các nguyên tố cần xác định có trong mẫu từ trạng thái ban đầu( dạng rắn) về dạng dung dịch. Đây là công việc rất quan trọng vì nó có thể dẫn đến những sai lệch trong kết quả phân tích do sự nhiễm bẩn mẫu hay làm mất chất phân tích nếu thực hiện không tốt. Hiện nay có rất nhiều kĩ thuật xử lý mẫu phân tích, với đối tƣợng rau xanh thì hai kĩ thuật chính dùng để phá mẫu gồm kĩ thuật tro hoá ƣớt bằng axit đặc oxi hoá mạnh (Phƣơng pháp xử lý ƣớt) và kĩ thuật tro hoá khô (Phƣơng pháp tro hoá khô) 1.4.1.Phương pháp xử lý ướt Nguyên tắc chung: Dùng axit đặc có tính oxi hoá mạnh (HNO3, HClO4…), hay hỗn hợp các axit và một chất oxi hoá mạnh (HNO3 + HClO4) hoặc hỗn hợp một axit mạnh và một chất oxi hoá ( HNO3 + H2O2)… để phân huỷ hết chất hữu cơ và chuyển các kim loại ở dạng hữu cơ về dạng các ion trong dung dịch muối vô cơ. 12 Việc phân huỷ có thể thực hiện trong hệ đóng kín (áp suất cao), hay trong hệ mở ( áp suất thƣờng). Lƣợng axit phải dùng từ 10-15 lần lƣợng mẫu, tuỳ thuộc mỗi loại mẫu và cấu trúc vật lý hoá học của nó. Thời gian phân huỷ trong các hệ hở, bình Kendanl, ống nghiệm, cốc…, thƣờng từ vài giờ đến hàng chục giờ, cũng tuỳ loại mẫu, bản chất của các chất, còn nếu trong lò vi sóng hệ kín thì cần vài chục phút [8]. Thƣờng khi phân huỷ xong phải đuổi hết axit dƣ trƣớc khi định mức và tiến hành đo phổ. Ưu nhược điểm của kĩ thuật này là: + Không bị mất các chất phân tích, nhất là trong lò vi sóng + Nếu xử lý trong các hệ hở thì thời gian phân huỷ mẫu rất dài, tốn nhiều axit đặc tinh khiết cao, dễ bị nhiễm bẩn do môi trƣờng hay axit dùng và phải đuổi axit dƣ lâu nên dễ bị nhiễm bụi bẩn vào mẫu. 1.4.2.Phương pháp xử lý khô Nguyên tắc: Đối với các mẫu hữu cơ trƣớc hết phải đƣợc xay hay nghiền thành bột, vữa hay thể huyền phù. Sau đó dùng nhiệt để tro hoá mẫu, đốt cháy chất hữu cơ và đƣa các kim loại về dạng oxit hay muối của chúng. Cụ thể là: Cân một lƣợng mẫu nhất định (5-10gam) vào chén nung. Nung chất mẫu ở một nhiệt độ thích hợp, để đốt cháy hết các chất hữu cơ, và lấy bã vô cơ còn lại của mẫu là các oxit, các muối,… Sau đó hoà tan bã thu đƣợc này trong axit vô cơ, nhƣ HCl(1/1), HNO3(1/2),…để chuyển các kim loại về dạng các ion trong dung dịch. Nhiệt độ tro hoá các chất hữu cơ thƣờng đƣợc chọn trong vùng từ 400-5000C, nó tuỳ theo mỗi loại mẫu và chất cần phân tích [8] Ưu nhược điểm của kĩ thuật này là: + Tro hoá triệt để mẫu, hết các chất hữu cơ + Đơn giản, dễ thực hiện, quá trình xử lý không lâu nhƣ phƣơng pháp ƣớt + Không tốn nhiều axit tinh khiết cao và không có axit dƣ + Hạn chế đƣợc sự nhiễm bẩn do dùng ít hoá chất + Mẫu dung dịch thu đƣợc sẽ sạch và trong + Hay bị mất một số nguyên tố nhƣ Cd, Pb, Zn…nêu không dùng chất bảo vệ và chất chảy. 13 1.5. Một số phƣơng pháp phân tích xác định lƣợng vết các kim loại nặng Ngày nay yêu cầu xác định các hàm lƣợng các chất với hàm lƣợng ngày càng thấp, độ chính xác cao. Đặc biệt trong phân tích môi trƣờng thƣờng xuyên đòi hỏi phân tích lƣợng vết các chất ô nhiễm trong các đối tƣợng môi trƣờng với hiệu suất cao (độ nhạy, độ chọn lọc, tính bền, phạm vi tuyến tính, đúng đắn, chính xác và thời gian phân tích). Chính vì vậy đã phát triển rất nhiều phƣơng pháp phân tích khác nhau cho phép định lƣợng chính xác và nhanh chóng. Bảng 1.2. Một số phương pháp phân tích xác định lượng vết các kim loại STT Tên phƣơng pháp Khoảng nồng độ (ion.g/l) 1 Phổ hấp thụ phân tử 10-5  10-6 2 Phổ huỳnh quang phân tử 10-6  10-7 3 Phổ hấp thụ nguyên tử 10-6  10-7 4 Phổ huỳnh quang nguyên tử 10-7  10-8 5 Phổ phát xạ nguyên tử 10-5  10-6 6 Phân tích kích hoạt nơtron 10-9  10-10 7 Điện thế dùng điện cực chọn lọc ion 10-4  10-5 8 Cực phổ cổ điển 10-4 10-5 9 Cực phổ sóng vuông 10-6  10-7 10 Cực phổ xoay chiều hoà tan bậc hai 10-6  10-8 11 Von - Ampe hoà tan dùng điện cực HMDE 10 -6  10-9 12 Von - Ampe hoà tan dùng điện cực màng Hg 10 -8  10-10 Theo bảng trên phƣơng pháp kích hoạt notron có độ nhạy cao nhất, nhƣng đòi hỏi thiết bị đắt tiền, điều kiện tiến hành khó khăn nên ít đƣợc sử dụng phổ biến. Phƣơng pháp hấp thụ nguyên tử có độ nhạy, độ chính xác cao và có ƣu điểm nổi bật rất thuận lợi cho việc xác định chính xác vết kim loại và các hợp chất độc hại trong nhiều đối tƣợng khác nhau, các kết quả rất ổn định sai số nhỏ (không quá 15%) với vùng nồng độ cỡ 1-2ppm. 14 Chƣơng 2: THỰC NGHIỆM 2.1. Thiết bị và hoá chất Để thực hiện đề tài này, chúng tôi đã sử dụng các thiết bị và hóa chất sau 2.1.1. Thiết bị -Máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử Thermo( Anh) - Phòng thí nghiệm Hoá Đại học Khoa Học- Đại học Thái Nguyên. -Pipet 1, 2, 5, 10ml -Pipet man -Bình kendal -Bình định mức 10, 25, 50, 100, 200ml -Cốc thuỷ tinh -Ống đong, phễu… -Tủ sấy Jeio tech ( Hàn Quốc) -Cân phân tích và một số thiết bị khác 2.1.2.Hoá chất Nƣớc cất hai lần Axit đặc HCl 36%, HNO3 65%, HClO4 70% : Merck Dung dịch chuẩn Cu2+1000 ppm, Ni2+1000 ppm, Cr3+1000 ppm đi kèm theo máy. Các dung dịch nền CH3COONH4 PA 10% (Merck) CH3COONa PA 10% (Merck) LaCl3 PA PA 10% (Merck) Dung dịch các cation kim loại để nghiên cứu ảnh hưởng. 2.2.Khảo sát các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử dùng ngọn lửa trực tiếp của đồng , crom, niken(F-AAS) 2.2.1. Khảo sát các thông số của máy 2.2.1.1. Khảo sát vạch phổ hấp thụ Mỗi._. loại nguyên tử của một nguyên tố hoá học chỉ có thể hấp thụ đƣợc những bức xạ có bƣớc sóng mà chính nó có thể phát ra trong quá trình phát xạ khi 15 chúng ở trạng thái hơi. Nhƣng thực tế không phải mỗi loại nguyên tử có thể hấp thụ tốt tất cả những bức xạ mà nó phát ra, quá trình hấp thụ chỉ tốt và nhạy chủ yếu đối với các vạch nhạy(vạch đặc trƣng hay vạch cộng hƣởng). Vì mục đích xác định hàm lƣợng đồng, crom, niken trong rau thƣờng có nồng độ rất nhỏ( lƣợng vết) nên chúng tôi tiến hành khảo sát để tìm ra vạch phổ có độ nhạy cao. Đối với đồng Chúng tôi đã tiến hành khảo sát sự hấp thụ của đồng trong dung dịch Cu2+ nồng độ 1 ppm ở những bƣớc sóng khác nhau, kết quả đƣợc trình bày ở bảng 2.1 Bảng 2.1: Kết quả khảo sát các bước sóng hấp thụ khác nhau của đồng Stt Vạch phổ(nm) (Lý thuyết) Mức độ nhạy kém vạch phổ số 1 Vạch phổ(nm) (Thực tế) Độ hấp thụ (Abs) 1 324,76 1 324,80 0,0477 2 327,40 2lần kém 327,44 0,0243 3 217,90 4 lần kém 218,00 0,0362 4 222,60 21lần kém 222,00 0,0120 Đối với Crom: Chúng tôi đã tiến hành khảo sát sự hấp thụ của crom trong dung dịch Cr3+nồng độ 4 ppm ở những bƣớc sóng khác nhau, kết quả đƣợc trình bày ở bảng 2.2 Bảng2.2 : Kết quả khảo sát các bước sóng hấp thụ khác nhau của crom Stt Vạch phổ(nm) (Lý thuyết) Mức độ nhạy kém vạch phổ số 1 Vạch phổ(nm) (Thực tế) Độ hấp thụ (Abs) 1 357,90 1 357,80 0,1179 2 359,40 2lần kém 359,30 0,0627 3 360,30 3,6 lần kém 360,60 0,1015 4 429,00 6 lần kém 429,00 0,0164 Đối với Niken Chúng tôi đã tiến hành khảo sát sự hấp thụ của Ni trong dung dịch Ni2 + nồng độ 2 ppm ở những bƣớc sóng khác nhau, kết quả đƣợc trình bày ở bảng 2.3 16 Bảng2.3 : Kết quả khảo sát các bước sóng hấp thụ khác nhau của niken Stt Vạch phổ(nm) (Lý thuyết) Mức độ nhạy kém vạch phổ số 1 Vạch phổ(nm) (Thực tế) Độ hấp thụ (Abs) 1 232,00 1 231,60 0,0766 2 341,50 2,5lần kém 341,50 0,0213 3 305,10 4,5 lần kém 305,10 0,0147 4 234,60 8 lần kém 234,60 0,0058 Nhƣ vậy qua kết quả khảo sát, dựa vào các tài liệu tham khảo và xuất phát từ yêu cầu xác định vi lƣợng đồng, crom, niken nên chúng tôi chọn vạch 324,80 nm cho Cu; 357,8 nm cho Cr; 231,60 nm cho Ni. Đây là vạch phổ đảm bảo cho độ hấp thụ cao, độ lặp tốt ,phù hợp với phép phân tích. 2.2.1.2. Khảo sát cường độ dòng đèn Trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử dùng ngọn lửa trực tiếp (F-AAS) thì nguồn phát tia bức xạ đơn sắc của nguyên tố cần xác định thƣờng là đèn catôt rỗng(HCL). Đèn HCL làm việc tại mỗi chế độ dòng nhất định sẽ cho chùm phát xạ có cƣờng độ nhất định. Cƣờng độ làm việc của đèn catot rỗng ( HCL) có liên quan chặt chẽ tới cƣờng độ hấp thụ của vạch phổ. Dòng điện làm việc đèn HCL của mỗi nguyên tố là rất khác nhau. Mỗi đèn HCL đều có dòng giới hạn cực đại( Imax) đƣợc ghi trên vỏ đèn. Theo lý thuyết và thực nghiệm phân tích phổ hấp thụ nguyên tử, chỉ nên dùng cƣờng độ trong vùng giới hạn từ 60 85 (%) dòng cực đại. Vì nếu ở điều kiện dòng cực đại thì đèn làm việc không ổn định và rất chóng hỏng, đồng thời phép đo có độ nhạy và độ lặp lại kém. Với đèn đơn đồng có Imax = 5mA, crom có Imax = 12mA, niken có Imax = 15mA, tiến hành khảo sát cƣờng độ đèn HCL trong vùng từ 60-85% Imax đối với : Dung dịch Cu2+ 1 ppm và dung dịch Cu2+ 2 ppm trong HNO3 0,5mol/l Dung dịch Cr3+ 4 ppm và dung dịch Cr3+ 6 ppm trong HNO3 0,5mol/l Dung dịch Ni2+ 2 ppm và dung dịch Ni2+ 4 ppm trong HNO3 0,5mol/l 17 Bảng2.4. Sự phụ thuộc phổ hấp thụ nguyên tử của đồng vào cường độ dòng đèn. I(mA) Abs-Cu 60%Imax (3mA) 65%Imax (3,25mA) 70%Imax (3,5mA) 75%Imax (3,75mA) 80%Imax (4mA) 1 ppm 0,0957 0,0752 0,0654 0,0551 0,0554 Sai số 0,2 0,4 0,7 0,5 1,0 2 ppm 0,115 0,114 0,113 0,114 0,114 Sai số 0,4 0,6 0,5 0,9 0,5 Bảng 2.5: Sự phụ thuộc phổ hấp thụ nguyên tử của crom vào cường độ dòng đèn. I(mA) Abs-Cr 60%Imax (7mA) 65%Imax (8mA) 70%Imax (9mA) 75%Imax (mA) 85%Imax (4mA) 4ppm 0,1292 0,1082 0,0886 0,0983 0,0789 Sai số 0,7 0,4 0,8 0,4 5,0 6ppm 0,2139 0,2036 0,1723 0,1502 0,1235 Sai số 0,2 0,2 0,1 0,4 0,3 Bảng 2.6: Sự phụ thuộc phổ hấp thụ nguyên tử của niken vào cường độ dòng đèn. I(mA) Abs-Ni 60%Imax (9mA) 70%Imax (10mA) 73%Imax (11mA) 80%Imax (12mA) 2ppm 0,0715 0,0316 0,0115 0,0105 Sai số 0,3 0,4 0,9 1,1 4ppm 0,1458 0,1329 0,1146 0,1148 Sai số 0,2 0,1 0,3 0,5 Qua kết quả khảo sát ta thấy rằng khi cƣờng độ dòng đèn giảm thì cƣờng độ hấp thụ cuả vạch phổ tăng nhƣng hệ số biến động tăng hay sai số giảm, vì vậy ta phải chọn đƣợc cƣờng độ dòng đèn sao cho cƣờng độ vạch phổ vừa cao vừa ổn định tức sai số nhỏ, do đó chúng tôi chọn cƣờng độ dòng đèn đồng 3mA (60%Imax), crom 7mA (60%Imax), niken10mA ( 70% Imax). 2.2.1.3.Khảo sát độ rộng khe đo Theo nguyên tắc hoạt động của hệ thống đơn sắc trong máy phổ hấp thụ nguyên tử, chùm tia phát xạ cộng hƣởng của nguyên tố cần nghiên cứu đƣợc phát ra từ đèn catot rỗng, sau khi đi qua môi trƣờng hấp thụ, sẽ đƣợc hƣớng vào khe đo của máy, đƣợc trực chuẩn, đƣợc phân ly và sau đó chỉ một vạch phổ cần đo đƣợc chọn và hƣớng vào khe đo để tác dụng vào nhân quang điện để phát hiện và xác định cƣờng độ của vạch phổ. Do vậy, khe đo 18 của máy phải đƣợc chọn chính xác, phù hợp với từng vạch phổ, có độ lặp lại cao trong mỗi phép đo và lấy đƣợc hết độ rộng của vạch phổ. Đối với vạch phổ hấp thụ của đồng, crom, niken khe đo phù hợp là 0,5nm. Ở điều kiện này, 100% diện tích pic của vạch phổ sẽ nằm trong khe đo. 2.2.1.4. Khảo sát chiều cao của đèn nguyên tử hoá mẫu Cấu tạo ngọn lửa khí gồm 3 thành phần chính: phần tối, phần trung tâm và đuôi ngọn lửa. Trong đó phần trung tâm có nhiệt độ cao nhất và thƣờng không có màu hoặc màu lam rất nhạt. Trong phần này, hỗn hợp khí đƣợc đốt cháy tốt nhất, các phản ứng thứ cấp ở mức độ tối thiểu, quá trình hoá hơi, nguyên tử hoá mẫu có hiệu suất cao và ổn định. Do đó, trong phép đo F-AAS ngƣời ta phải cho chùm tia bức xạ đi qua phần này. Điều đó đƣợc thực hiện bằng cách chỉnh và chọn chiều cao đầu đốt (vị trí chùm tia là cố định) sao cho phù hợp với từng nguyên tố cần xác định. Với máy Thermon (Anh) có bộ phận điều chỉnh tự động chiều cao đầu đốt. Chúng tôi đã tiến hành khảo sát sự hấp thụ của đồng, crom, niken trong các dung dịch Cu2+ nồng độ 1 ppm, Cr3+ 4 ppm và Ni2+ 2 ppm. Kết quả đƣợc trình bày ở bảng 2.7, kết quả này là giá trị trung bình của 3lần đo và có trừ đi mẫu trắng Bảng2.7: Sự phụ thuộc phổ hấp thụ nguyên tử vào chiều cao đầu đốt Chiều cao (mm) Độ hấp thụ (Abs) Cu 1 ppm Cr 4 ppm Ni 2 ppm 4 0,0384 0,0146 0,0317 5 0,0405 0,0180 0,0851 6 0,0456 0,0363 0,0885 7 0,0736 0,1510 0,1093 8 0,1015 0,0957 0,1065 9 0,0951 0,1331 0,0983 19 Qua kết quả khảo sát chiều cao của đầu đốt phù hợp (ổn định và có độ hấp thụ cao ) cho phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của đồng là 8mm, của crom và niken là 7mm. 2.2.1.5. Khảo sát lưu lượng khí axetilen Nhiệt độ ngọn lửa phụ thuộc vào tỉ lệ hỗn hợp khí (tỉ lệ không khí/ axetilen). Trên hệ thống máy Thermon (Anh), lƣu lƣợng không khí nén đƣợc giữ ở 15 (lit/phút) để tối ƣu hoá quá trình tạo thể sol khí. Do đó lƣu lƣợng khí axetilen sẽ đƣợc thay đổi để khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ ngọn lửa tới sự hấp thụ của các nguyên tố, từ đó chọn ra lƣu lƣợng khí axetilen phù hợp. Kết quả đƣợc trình bày ở bảng sau. Bảng 2.8: Ảnh hưởng của tốc độ khí axetilen đến độ hấp thụ đồng Lƣu lƣợng khí C2H2 (lit/phút) Độ hấp thụ của Cu2+ 1ppm Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình 1,0 0,0557 0,0558 0,0557 0,0557 1,1 0,0574 0,0576 0,0580 0,0577 1,2 0,1127 0,1125 0,1117 0,1123 1,4 0,1005 0,1010 0,1021 0,1012 1,6 0,0949 0,0950 0,0950 0,050 1,8 0,0840 0,0824 0,0812 0,0825 2,0 0,0815 0,0811 0,0804 0,0810 Bảng 2.9: Ảnh hưởng của tốc độ khí axetilen đến độ hấp thụ crom Lƣu lƣợng khí C2H2 (lit/phút) Độ hấp thụ của Cr3+ 4 ppm Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình 1,2 0,1680 0,1676 0,1693 0,1683 1,3 0,1148 0,1165 0,1108 0,1140 1,4 0,0769 0,0732 0,0710 0,0737 1,6 0,0521 0,0542 0,0507 0,0523 1,8 0,0316 0,0301 0,0305 0,0307 2,0 0,0311 0,0310 0,0321 0,0314 20 Bảng 2.10: Ảnh hưởng của tốc độ khí axetilen đến độ hấp thụ niken Lƣu lƣợng khí C2H2 (lit/phút) Độ hấp thụ của Ni2+ 2 ppm Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình 1,0 0,1092 0,1093 0,1093 0,1093 1,2 0,0787 0,0786 0,0768 0,0780 1,4 0,0652 0,0541 0,0609 0,0634 1,6 0,0445 0,0454 0,0423 0,0441 Qua kết quả khảo sát thấy rằng phép đo phổ hấp thụ nguyên tử cuả các nguyên tố đồng, crom, niken cho độ nhạy và ổn định cao ở một giá trị tốc độ dẫn khí acetilen nhất định. Chúng tôi đã chọn lƣợng khí axetilen đối với đồng là 1,2l/phút, crom là 1,2l/phút, niken la 1,0 l/phút. 2.2.1.6. Tốc độ dẫn mẫu Tốc độ dẫn mẫu cũng ảnh hƣởng tới cƣờng độ vạch phổ cần đo đối với hệ thống máy nhất định. Tốc độ dẫn mẫu chỉ phụ thuộc vào độ nhớt của dung dịch. Trên máy Thermon (Anh), chúng tôi sử dụng hệ thống bơm mẫu tự động (ASC), dung dịch mẫu đƣợc hút với thể tích 20 l cho một lần đo. Đây là tốc độ dẫn mẫu đƣợc chọn phù hợp với hầu hết các dung dịch thông thƣờng có nồng độ muối không cao. 2.2.2. Ảnh hƣởng các loại axit và nồng độ axit Trong phép đo F-AAS, mẫu đo ở dạng dung dịch và trong môi trƣờng axit. Nồng độ axit trong dung dịch luôn luôn có ảnh hƣởng đến cƣờng độ vạch phổ của các nguyên tố phân tích thông qua tốc độ dẫn mẫu, khả năng hoá hơi và nguyên tử hóa các chất mẫu. Nói chung các loại axit dễ bay hơi gây ảnh hƣởng nhỏ, các loại axit khó bay hơi và bền nhiệt gây ảnh hƣởng lớn hơn. Các axit làm giảm cƣờng độ vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần phân tích theo thứ tự: HClO4 < HCl < HNO3 < H2SO4 < H3PO4 < HF. 21 Chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hƣởng của một số loại axit có thể dùng để hoà tan mẫu và tạo môi trƣờng axit nhƣ: HCl, HNO3, H2SO4 lên cƣờng độ vạch hấp thụ của đồng, crom, niken trên nguyên tắc giữ cố định nồng độ ion kim loại nhƣng pha trong các dung dịch axit có nồng độ biến thiên và khảo sát độ hấp thụ của nguyên tố đồng, crom, niken ở nồng độ tƣơng ứng là 1 ppm, 4 ppm, 2 ppm từ dung dịch chuẩn gốc. Kết quả đƣợc trình bày ở bảng sau, kết quả này là giá trị trung bình của 3lần đo và có trừ đi mẫu trắng 2.2.2.1Khảo sát ảnh hưởng của axit đối với đồng Bảng 2.11: Kết quả độ hấp thụ trung bình của đồng trong dung dịch các axit ở các nồng độ khác nhau Nồng độ axit(%) Độ hấp thụ Cu2+ 1ppm HCl H2SO4 HNO3 1 0,0840 0,0760 0,0650 1,5 0,0797 0,0740 0,0783 2 0,0710 0,0792 0,0886 2,5 0,0752 0,0831 0,0682 3 0,0686 0,0720 0,0707 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 1 1.5 2 2.5 3 C-Cu A HCl H2SO4 HNO3 Hình2.1: Độ hấp thụ trung bình của đồng trong các dung dịch axit ở các nồng độ khác nhau Theo kết quả khảo sát ở trên, chúng tôi đã chọn nồng độ các axit mà tại các nồng độ đó, độ hấp thụ của đồng cao và ổn định (có độ lặp tốt ), tức ít bị ảnh hƣởng bởi nồng độ axit. 22  Với axit HCl chọn nồng độ 1%  Với axit H2SO4 chọn nồng độ 2,5%  Với axit HNO3 chọn nồng độ 2% Tiếp theo, chúng tôi sẽ khảo sát để chọn ra trong các loại axit đó một loại axit mà ít ảnh hƣởng nhất tới độ hấp thụ của đồng. Bằng cách pha các dung dịch đó ở nồng độ biến thiên của ionCu(II) trong các nồng độ axit đã chọn. Kết quả đƣợc trình bày trong bảng sau Bảng 2.12: Độ hấp thụ của nồng đồng trong các axit tối ưu STT CCu(II)(( ppm) HCl 1% H2SO4 2% HNO3 2% 1 0,25 0,0182 0,0162 0,0170 2 1,5 0,0346 0,0346 0,0430 3 1,0 0,0503 0,0521 0.0720 4 1,5 0,1002 0,1234 0,1018 5 2,0 0,1237 0,1246 0,1254 6 2,5 0,1621 0,1501 0,1540 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.25 1.5 1 1.5 2 2.5 C A HCl H2SO4 HNO3 Hình2.2: Sự phụ thuộc của nồng độ đồng vào các axit Axit tối ƣu nhất đƣợc chọn đảm bảo cho độ hấp thụ nguyên tố cao và có độ lặp tốt (ứng với đồ thị thẳng và có độ dốc cao). Vì vậy, chúng tôi chọn axit HNO3 2% là môi trƣờng tốt nhất cho phép đo đồng. 23 2.2.2.2.Khảo sát ảnh hưởng của axit đối với crom Bảng 2.13: Kết quả độ hấp thụ trung bình của crom trong dung dịch các axit ở các nồng độ khác nhau Nồng độ axit(%) Độ hấp thụ Cr 3+ 4 ppm HCl H2SO4 HNO3 1 0,1920 0,1056 0,1670 1,5 0,1771 0,1206 0,1781 2 0,1530 0,1105 0,1925 2,5 0,1612 0,1470 0,1834 3 0,1634 0,1915 0,1410 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0 1 2 3 4 5 6 C-Cr A HCl H2SO4 HNO3 Hình2.3: Độ hấp thụ trung bình của crom trong các dung dịch axit ở các nồng độ khác nhau Qua kết quả khảo sát ở trên, chúng tôi đã chọn nồng độ các axit mà tại các nồng độ đó, độ hấp thụ của crom ổn định (có độ lặp tốt ), tức ít bị ảnh hƣởng bởi nồng độ axit.  Với axit HCl chọn nồng độ 1%  Với axit H2SO4 chọn nồng độ 3%  Với axit HNO3 chọn nồng độ 2% Tiếp theo, chúng tôi sẽ khảo sát để chọn ra trong các loại axit đó một loại axit mà ít ảnh hƣởng nhất tới độ hấp thụ của crom. Bằng cách pha các dung dịch đó ở nồng độ biến thiên của ion Cr(III) trong các nồng độ axit đã chọn. Kết quả đƣợc trình bày trong bảng sau 24 Bảng 2.14: Độ hấp thụ của nồng độ crom trong các axit tối ưu STT CCr(( ppm) HCl 1% H2SO4 2% HNO3 2% 1 2,0 0,0973 0,0946 0,0928 2 4,0 0,1190 0,1691 0,1402 3 6,0 0,1991 0,1925 0,1910 4 8,0 0,2523 0,2245 0,2361 5 10 0,2810 0,2746 0,2811 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0 1 2 3 4 5 6 C-Cr A HCl H2SO4 HNO3 Hình2.4: Sự phụ thuộc của nồng độ crom vào các axit Axit tối ƣu nhất đƣợc chọn đảm bảo cho độ hấp thụ nguyên tố cao và có độ lặp tốt (ứng với đồ thị thẳng và có độ dốc cao). Vì vậy, chúng tôi chọn axit HNO3 2% là môi trƣờng tốt nhất cho phép đo crom. 2.2.2.3Khảo sát ảnh hưởng của axit đối với niken Bảng2.15: Kết quả độ hấp thụ trung bình của Ni trong các dung dịch axit ở các nồng độ khác nhau Nồng độ axit(%) Độ hấp thụ Ni2+ 2ppm HCl H2SO4 HNO3 1 0,0991 0,1190 0,1178 1,5 0,1040 0,1077 0,1128 2 0,1233 0,1209 0,1244 2,5 0,1091 0,1136 0,1020 3 0,1036 0,1108 0,1018 25 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0 2 4 6 C-Ni A HCl H2SO4 HNO3 Hình2.5: Độ hấp thụ trung bình của niken trong các dung dịch axit ở các nồng độ khác nhau Qua kết quả khảo sát ở trên, chúng tôi đã chọn nồng độ các axit mà tại các nồng độ đó, độ hấp thụ của đồng ổn định (có độ lặp tốt ), tức ít bị ảnh hƣởng bởi nồng độ axit.  Với axit HCl chọn nồng độ 2%  Với axit H2SO4 chọn nồng độ 2%  Với axit HNO3 chọn nồng độ 2% Tiếp theo, chúng tôi sẽ khảo sát để chọn ra trong các loại axit đó một loại axit mà ít ảnh hƣởng nhất tới độ hấp thụ của đồng. Bằng cách pha các dung dịch đó ở nồng độ biến thiên của ion Ni(II) trong các nồng độ axit đã chọn. Kết quả đƣợc trình bày trong bảng sau: Bảng2.16: Độ hấp thụ của nồng độ niken trong các axit tối ưu STT CNi(II)(( ppm) HCl 1% H2SO4 2% HNO3 2% 1 0,5 0,0491 0,0212 0,0185 2 1,0 0,0545 0,0623 0,0580 3 2,0 0,1090 0,1009 0,1012 4 4,0 0,1394 0,1677 0,1343 5 6,0 0,2306 0,2282 0,2254 26 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.5 1 2 4 6 C- Ni A HCl H2SO4 HNO3 Hình2.6: Sự phụ thuộccủa nồng độ niken vào các axit Axit tối ƣu nhất đƣợc chọn đảm bảo cho độ hấp thụ nguyên tố cao và có độ lặp tốt (ứng với đồ thị thẳng và có độ dốc cao). Vì vậy, chúng tôi chọn axit HNO3 2% là môi trƣờng tốt nhất cho phép đo niken. 2.2.3. .Khảo sát thành phần nền của mẫu Trong một số trƣờng hợp, các mẫu có chứa các nguyên tố nền dƣới dạng các chất bền nhiệt. Các chất này gây khó khăn, cản trở quá trình hoá hơi nguyên tử hoá mẫu, từ đó làm giảm độ nhạy của phƣơng pháp phân tích và cƣờng độ vạch phổ. Để loại trừ ảnh hƣởng của yếu tố này ngƣời ta có thể dùng nhiều biện pháp khác nhau. + Tăng nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu + Thêm vào mẫu các chất phụ gia có nồng độ phù hợp để ngăn cản sự xuất hiện các hợp chất bền nhiệt. + Tách bỏ hai nguyên tố nền khi hai biện pháp trên không đạt hiệu quả. Tất nhiên biện pháp này là hữu hạn. Trong ba biện pháp này thì biện pháp thứ nhất chỉ đƣợc thực hiện trong một chừng mực nhất định do sự hạn chế của trang thiết bị, bản chất của khí đốt. Do đó chuyển sang các chất nền khác, đây là một biện pháp đƣợc dùng khá phổ biến trong phép đo AAS để loại trừ ảnh hƣởng của các chất nền mẫu. Tuy nhiên đối với từng kĩ thuật đo mà đƣa thêm vào các chất phụ gia khác nhau. 27 Trên cơ sở lý thuyết của phép đo chúng tôi tiến hành khảo sát với chất nền CH3COONa( NaAc), và CH3COONH4 (NH4Ac) có nồng độ biến thiên từ 1-3% đối với dung dịch Cu 1 ppm, Cr 4 ppm, Ni 2 ppm trong HNO3 2%. Kết quả đƣợc chỉ ra ở bảng sau: Bảng 2.17. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thành phần nền Nồng độ (%) Cu 1ppm Cr 4ppm Ni 2ppm Abs Sai số Abs Sai số Abs Sai số 0 0,0478 0,9 0,7720 0,5 0,0996 0,8 CH3COONH4 1% 0,1058 0,2 0,1186 0,3 0,1253 0,3 CH3COONH4 2% 0,0954 0,4 0,1080 0,4 0,1052 0,4 CH3COONH4 3% 0,0552 0,5 0,0881 0,4 0,1128 0,7 CH3COONa 1% 0,0553 0,5 0,0773 0,6 0,1010 0,4 CH3COONa 2% 0,0556 0,3 0,0576 0,8 0,0805 0,3 CH3COONa 3% 0,0356 0,9 0,0478 1,1 0,1002 0,8 Qua kết quả khảo sát ta thấy nền CH3COONH4 1% cho cƣờng độ hấp thụ cao nhất và ổn định nhất hay hệ số biến động nhỏ nhất. Do đó, chúng tôi chọn nền CH3COONH4 1% để tiến hành đo đồng, crom, niken. Nền CH3COONH4 có tác dụng loại bỏ sự hình thành các chất bền nhiệt, nhƣng lại không có tác dụng loại bỏ ảnh hƣởng của mốt số cation và anion, vì vậy để cho kết quả phân tích tốt nhất cần có thêm phụ gia khác nữa. Thực tế trong phép đo F-AAS, các chất phụ gia thêm vào thƣờng là LaCl3, SrCl2, LiCl, KCl, và AlCl3. Ở đây LaCl3 đƣợc sử dụng rộng rãi nhất, các chất còn lại chỉ cho một số trƣờng hợp riêng biệt. Vì vậy chúng tôi chọn LaCl3 là chất phụ gia thêm vào, tuy nhiên LaCl3 có nhiệt độ hoá hơi cao do đó nếu nồng độ LaCl3 trong mẫu mà lớn thì nhiệt độ của ngọn lửa không đủ để hoá hơi mẫu. Vi thế cần phải khảo sát nồng độ nền LaCl3 sao cho phù hợp nhất. Do đó chúng tôi tiến hành khảo sát đối với dung dịch Cu 1 ppm, 28 Cr 4 ppm, Ni 2 sppm trong HNO3 2% và CH3COONH4 1%. Kết quả thu đƣợc nhƣ trong bảng 2.18 Bảng 2.18. Khảo sát nồng độ chất phụ gia( LaCl3) Nồng độ LaCl3(%) Cu 1ppm Cr 4ppm Ni 2ppm Abs Sai số Abs Sai số Abs Sai số 0 0,0554 0,3 0,0880 0,4 0,1450 0,6 0,5 0,0855 0,2 0,1081 0,3 0,1521 0,9 1 0,1059 0,2 0,1235 0,1 0,1754 0,5 2 0,0758 0,5 0,0673 0,7 0,1451 0,5 Qua kết quả thu đƣợc ta thấy tại nồng độ LaCl3 1% cƣờng độ hấp thụ của đồng, crom, niken cao và ổn định, do đó chúng tôi chọn LaCl31% là phụ gia thêm vào. 2.2.4 . Khảo sát ảnh hƣởng của các cation Một trong những yếu tố ảnh hƣởng hóa học quan trọng trong phép đo phổ AAS đó là ảnh hƣởng của các cation. Trong đối tƣợng phân tích của chúng tôi ( Rau xanh) thƣờng có chứa rất nhiều cation khác nhau, trong đó các cation có hàm lƣợng lớn nhƣ K+, Na+ , Ca2+ Ba 2+ ,Mg 2+ ….Do các cation có mặt trong mẫu phân tích có thể gây ra hiệu ứng phức tạp đối với cƣờng độ vạch phổ của nguyên tố phân tích, vì vậy chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hƣởng của các cation có trong mẫu đối với cƣờng độ vạch phổ của đồng, crom, niken. Để thuận tiện cho việc khảo sát, chúng tôi tiến hành xem xét ảnh hƣởng của từng nhóm cation đối với dung dịch Cu 1 ppm, Cr 4 ppm, Ni 2 ppm trong HNO3 2%, CH3COONH4 1%, LaCl3 1%, đó là các nhóm sau: Nhóm cation kim loại kiềm: K+, Na+. Nhóm cation kim loại kiềm thổ: Ca 2+,Mg 2+, Ba2+, Sr2+. Nhóm cation kim loại nặng hoá trị II: Mn2+, Zn2+, Cd2+, Pb2+. Nhóm kim loại hoá trị III: Al3+, Fe3+. Các kết quả khảo sát đƣợc chỉ ra dƣới bảng sau: 29 Bảng 2.19. Ảnh hưởng của nồng độ cation kim loại kiềm Mẫu Co C1 C2 C3 C4 K + (ppm) 0 200 400 800 1000 Na + (ppm) 0 100 200 400 500 Abs-Cu 0,1044 0,1041 0,1042 0,1047 0,1052 Abs - Cr 0,1258 0,1250 0,1256 0,1252 0,1250 Abs - Ni 0,3250 0,3047 0,3057 0,3064 0,3062 Bảng 2.20. Ảnh hưởng của nồng độ cation kim loại kiềm thổ Mẫu Co C5 C6 C7 C8 Ca 2+ (ppm) 0 50 100 150 200 Mg 2+ (ppm) 0 50 100 150 200 Ba 2+ (ppm) 0 20 30 40 50 Sr 2+ (ppm) 0 20 30 40 50 Abs-Cu 0,1044 0,1054 0,1021 0,1030 0,1042 Abs - Cr 0,1258 0,1253 0,1241 0,1245 0,1253 Abs - Ni 0,3250 0,3036 0,3062 0,3061 0,3074 Bảng 2.21. Ảnh hưởng của nồng độ cation kim loại nặng hoá tri II Mẫu Co C9 C10 C11 C12 Cd 2+ (ppm) 0 10 20 40 80 Pb 2+ (ppm) 0 10 20 40 80 Mn 2+ (ppm) 0 10 20 40 80 Abs-Cu 0,1044 0,1050 0,1051 0,1050 0,1051 Abs - Cr 0,1258 0,1283 0,1283 0,1285 0,1286 Abs - Ni 0,3250 0,3287 0,3153 0,3145 0,3144 30 Bảng 2.22. Ảnh hưởng của nồng độ cation kim loại nặng hoá trị III Mẫu Co C13 C14 C15 C16 Al 3+ (ppm) 0 40 60 80 100 Abs-Cu 0,1044 0,1075 0,0955 0,0924 0,0907 Abs - Cr 0,1258 0,1234 0,1139 0,1127 0,1112 Abs - Ni 0,3250 0,3213 0,3216 0,32219 0,3206 Mẫu Co C17 C18 C19 C20 Fe 3+ (ppm) 0 20 40 80 100 Abs-Cu 0,1044 0,1009 0,1011 0,1006 0,1010 Abs - Cr 0,1258 0,1254 0,1240 0,1238 0,1242 Abs - Ni 0,3250 0,3208 0,3164 0,3168 0,3187 Nhận xét: - Đối với cation của các kim loại Na, K, Ca, Mg, Ba, Sr, Mn gần nhƣ không gây ảnh hƣởng đến phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của nguyên tố Cu, Cr, Ni. - Cation Al3+ với nồng độ nhỏ hơn 40 ppm ( tỉ lệ Cu2+/Al 3+≤40, Cr3+/ Al 3+ ≤ 5) không gây ảnh hƣởng tới phép đo Cu, Cr. - Các cation Pb2+, Cd2+ với nồng độ nhỏ hơn 20 ppm ( tỉ lệ Pb2+/Ni2+, Cd2+/ Ni 2+ ≤ 10 ), và với Fe3+ nồng độ nhỏ hơn 40 ppm (Fe3+/Ni2 ≤ 20) không gây ảnh hƣởng tới phép đo Ni. - Giải thích: - Với cation của các kim loại Na ( = 589,00 nm), K ( = 766,50 nm) Ca ( = 422,70 nm), Ba( = 553,60nm), Sr( = 460,70nm) , Mg ( = 285,20 nm), và Mn ( = 279,50 nm), vì bƣớc sóng hấp thụ cực đại của các nguyên tố này cách xa bƣớc sóng hấp thụ cực đại của Cu ( = 324,80 nm), Cr( = 357,8nm), Ni( = 231,6nm) nên chúng không gây ảnh hƣởng tới phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của Cu, Cr, Ni. Với các ion của các nguyên tố Pb ( = 217,00 nm), Cd( = 228,80 nm) , Mn ( = 279,50 nm), và Fe( = 248,30nm) gây ảnh hƣởng khi nồng độ của chúng lớn hơn của Ni, và với Al ( = 309,30 nm) gây ảnh hƣởng khi nồng độ lớn hơn Cu, Cr. Vì 31 bƣớc sóng hấp thụ cực đại của chúng gần với bƣớc sóng của Cu, Cr, Ni trong phép đo phổ. Khi chúng vƣợt quá giới hạn cho phép thì muốn xác định Cu, Cr, Ni theo phƣơng pháp AAS thì bắt buộc phải tách chúng ra trƣớc khi xác định. Tuy nhiên, trong mẫu thực thì nồng độ các kim loại là rất nhỏ vì thế không phải tiến hành tách chúng ra trƣớc khi xác định Cu, Cr, Ni bằng phép đo phổ hấp thụ nguyên tử. Bảng 2.23. Ảnh hưởng của tổng nồng độ cation đến độ hấp thụ của đồng, crom, niken Mẫu Co C13 C14 C15 C16 Al 3+ (ppm) 0 40 60 80 100 Abs-Cu 0,1044 0,1075 0,0955 0,0924 0,0907 Abs - Cr 0,1258 0,1234 0,1139 0,1127 0,1112 Abs - Ni 0,3250 0,3213 0,3216 0,32219 0,3206 Mẫu Co C17 C18 C19 C20 Fe 3+ (ppm) 0 20 40 80 100 Abs-Cu 0,1044 0,1009 0,1011 0,1006 0,1010 Abs - Cr 0,1258 0,1254 0,1240 0,1238 0,1242 Abs - Ni 0,3250 0,3208 0,3164 0,3168 0,3187 Mẫu Co C13 C14 C15 C16 Al 3+ (ppm) 0 40 60 80 100 Abs-Cu 0,1044 0,1075 0,0955 0,0924 0,0907 Abs - Cr 0,1258 0,1234 0,1139 0,1127 0,1112 Abs - Ni 0,3250 0,3213 0,3216 0,32219 0,3206 Qua bảng 2.23 cho thấy: từ mẫu số 1 đến mẫu số 2 với tỉ lệ các ion trong mẫu so với Cu: Al3+≤20 ppm, Cr: Al3+≤ 5 ppm, Ni : Pb2+, Cd2+≤ 10 ppm, Fe2+≤20 ppm thì coi nhƣ không gây ảnh hƣởng tới phép xác định Cu, Cr, Ni bằng phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử. 32 2.3. Phƣơng pháp đƣờng chuẩn đối với phép đo F- AAS 2.3.1. Khảo sát xác định khoảng nồng độ tuyến tính. Trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử tín hiệu hấp thụ của vạch phổ phụ thuộc vào nồng độ cuả nguyên tố cần phân tích và đƣợc xác định theo phƣơng trình: A = K.C b A : cƣờng độ hấp thụ K: Hằng số thực nghiệm C: Nồng độ nguyên tố trong mẫu b: hằng số bản chất, phụ thuộc vào nồng độ C (0<b<1), Trong một khoảng nồng độ nhất định và nhỏ thì b= 1, mối quan hệ giữa A và C là tuyến tính theo phƣơng trình có dạng y = ax. Khoảng nồng độ này đƣợcgọi là tuyến tính của phép đo. Đối với các nguyên tố khác nhau thì giá trị khoảng tuyến tính là khác nhau, và phụ thuộc vào kĩ thuật đo. Để xác định khoảng tuyến tính của Cu, Cr, Ni, chúng tôi chuẩn bị một dãy mẫu chuẩn có nồng độ biến thiên từ 0,25ppm- 6ppm đối với Cu; 0,2ppm- 14ppm đối với Cr; 0,1ppm- 10ppm đối với Ni trong HN03 2% , CH3COONH4 1% và LaCl3 1%. Kết quả thu đƣợc đƣợc biểu diễn dƣới bảng 2.24; 2.25; 2.26 Bảng 2.24. Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của đồng Abs- Cu Nồng độ ppm Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình 0,25 0,0053 0,0054 0,0053 0,0053 0,5 0,0157 0,0157 0,0158 0,0157 1 0,0384 0,0385 0,0386 0,0385 1,5 0,0629 0,0630 0,0629 0,0629 2 0,0881 0,0881 0,0880 0,0881 2,5 0,1135 0,1136 0,1136 0,1136 3 0,1458 0,1456 0,1457 0,1458 4 0,1750 0,1750 0,1751 0,1750 6 0,2934 0,2934 0,2934 0,2934 33 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0 1 2 3 4 5 6 7 Nồng độ(ppm) A b s - C u Hình 2.7: Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của đồng Qua đồ thị khảo sát cho thấy khoảng tuyến tính của Cu từ 0,25- 2,5ppm Bảng2.25. Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của crom Abs- Cr Nồng độ ppm Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình 0,2 0,0144 0,0143 0,0145 0,0144 0,5 0,0295 0,0295 0,0296 0,0295 1 0,0509 0,0507 0,0508 0,0508 2 0,0876 0,0877 0,0876 0,0876 4 0,1721 0,1722 0,1720 0,1721 6 0,2411 0,2410 0,2410 0,2410 8 0,3087 0,3087 0,3087 0,3087 10 0,3761 0,3763 0,3762 0,3762 12 0,4839 0,4839 0,4837 0,4838 14 0,4863 0,4863 0,4863 0,4863 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0 5 10 15 Nồng độ(ppm) A b s - C r Hình 2.8. Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của crom 34 Qua đồ thị cho thấy khoảng tuyến tính của crom là 0,2-10ppm Bảng 2.26. Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của niken Abs- Ni Nồng độ ppm Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình 0,1 0,0109 0,0108 0,0107 0,0108 0,5 0,0530 0,0531 0,0532 0,0531 1 0,0689 0,0687 0,0688 0,0688 2 0,0984 0,0983 0,0984 0,0984 3 0,1245 0,1244 0,1243 0,1244 4 0,1509 0,1508 0,1507 0,1508 5 0,1799 0,1797 0,1798 0,1798 6 0,2026 0,2025 0,2026 0,2026 8 0,2550 0,2550 0,2551 0,2550 10 0,2751 0,2752 0,2751 0,2751 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0 2 4 6 8 10 12 Nồng độ (ppm) A b s - N i Hình 2.9. Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của niken Qua đồ thị cho thấy khoảng tuyến tính của Ni từ 0,5ppm- 8ppm. 2.3.2. Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng Từ kết quả các bảng trên chúng tôi dùng phần mềm Origin 7,0 để xác định đƣờng chuẩn của đồng,crom, niken và kết quả nhƣ sau: 35 a,Đường chuẩn của đồng 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 Ph•¬ng tr×nh ®•êng chuÈn Y = A + B * X Th«ng sè Gi¸ trÞ Sai sè ------------------------------------------------------------ A -0.00836 0.00106 B 0.04829 7.01895E-4 ------------------------------------------------------------ R SD N P ------------------------------------------------------------ 0.99958 0.00137 6 <0.0001 ------------------------------------------------------------A b s- C u C(ppm) Hình2.10. Đồ thị đƣờng chuẩn xác định đồng Tra bảng ta đƣợc t(0,95; 5) = 2,571 Kết quả tính theo phần mền Origin 7,0 thu đƣợc: ∆A = t(0,95; 5) .SA = 2,571.0,0011 = 0,0028 ∆B = t(0,95; 5) .SB = 2,571.0,0007= 0,0018 Phƣơng trình hồi qui đầy đủ của đƣờng chuẩn có dạng Y = A + B * X Ai = (-0,0084  0,0028) + (0,0483 0,0018).CCu Trong đó Ai là cƣờng độ hấp thụ đo đƣợc khi đo phổ CCu là nồng độ của đồng Giới hạn phát hiện đồng bằng phép đo F-AAS theo đƣờng chuẩn 3. 3.0,0014 0.0870 0,0483 S LOD B     ppm Giới hạn định lƣợng đồng bằng phép đo F-AAS theo đƣờng chuẩn 10. 10.0,0014 0, 2899 0,0483 S LOQ B     ppm 36 b,Đường chuẩn của Crom 0 2 4 6 8 10 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 Ph•¬ng tr×nh ®•êng chuÈn Y = A + B * X Th«ng sè Gi¸ trÞ Sai sè ------------------------------------------------------------ A 0.01358 0.00344 B 0.03696 6.53219E-4 ------------------------------------------------------------ R SD N P ------------------------------------------------------------ 0.99906 0.00639 8 <0.0001 ------------------------------------------------------------ A b s- C r C(ppm) Hình2.11. Đồ thị đƣờng chuẩn xác định crom Tra bảng ta đƣợc t(0,95; 7) = 2,365 Kết quả tính theo phần mền Origin 7,0 thu đƣợc: ∆A = t(0,95; 7) .SA = 2,365.0,0034= 0,0080 ∆B = t(0,95; 7) .SB = 2,365.0,0007 = 0,0017 Phƣơng trình hồi qui đầy đủ của đƣờng chuẩn có dạng Y = A + B * X Ai = (0,0136 0,0080) + ( 0,037 0,0017).CCr Trong đó Ai là cƣờng độ hấp thụ đo đƣợc khi đo phổ CCr là nồng độ của crom Giới hạn phát hiện crom bằng phép đo F-AAS theo đƣờng chuẩn 3. 3.0,0064 LOD= 0,5189 0,0370 S B    ppm Giới hạn định lƣợng crom bằng phép đo F-AAS theo đƣờng chuẩn 10. 10.0,0064 1,7297 0,0370 S LOQ B     ppm 37 c,Đường chuẩn của Niken 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 Ph•¬ng tr×nh ®•êng chuÈn Y = A + B * X Th«ng sè Gi¸ trÞ Sai sè ------------------------------------------------------------ A 0.04277 0.00147 B 0.0268 3.34346-4 ------------------------------------------------------------ R SD N P ------------------------------------------------------------ 0.99953 0.00228 8 <0.0001 ------------------------------------------------------------ A b s- N i C(ppm) Hình2.12. Đồ thị đƣờng chuẩn xác định niken Tra bảng ta đƣợc t(0,95; 7) = 2,365 Kết quả tính theo phần mền Origin 7,0 thu đƣợc: ∆A = t(0,95; 7) .SA = 2,365.0,0015= 0,0035 ∆B = t(0,95; 7) .SB = 2,365.0,0003 = 0,0007 Phƣơng trình hồi qui đầy đủ của đƣờng chuẩn có dạng Y = A + B * X Ai=(0,0428 0,0035) + ( 0,0268 0,0007).CNi Trong đó Ai là cƣờng độ hấp thụ đo đƣợc khi đo phổ CNi là nồng độ của niken Giới hạn phát hiện niken bằng._.