Luận văn Thạc sĩ Khoa học hoá học: Xác định hàm lượng cadimi (Cd) và chì (Pb) trong một số đồ uống bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (F

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

NGUYỄN THU HƢƠNG XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG CACDIMI (Cd)VÀ CHÌ (Pb)

TRONG MỘT SỐ ĐỒ UỐNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP QUANG

PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ (F - AAS)

LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC

Thái Nguyên - năm 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

NGUYỄN THU HƢƠNG XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG CACDIMI (Cd)VÀ CHÌ (Pb)

TRONG MỘT SỐ ĐỒ UỐNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP QUANG

PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ (F - AAS)

Chuyên ngành: Hoá phân tích

Mã số: 60.44.29

LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN VĂN RI

Thái Nguyên - năm 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS

Nguyễn Văn Ri - người đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn và tạo mọi

điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo cùng các anh chị

trong phòng thí nghiệm phân tích – Khoa Hoá – ĐHKHTN đã tạo điều

kiện giúp đỡ em hoàn thành khoá luận này.

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô đã giảng dạy và

truyền thụ cho em những kiến thức quí báu trong suốt những năm qua.

Cuối cùng em xin cảm ơn gia đình, đồng nghiệp, bạn bè - những

người đã luôn động viên, quan tâm giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho em

hoàn thành khoá luận này.

Học viên

Nguyễn Thu Hương

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AAS Atomic absorption spectrophotometry

CV Coefficient variation

EDTA Ethylene diamine tetra acetic acid

ETA-AAS Electro-thermal atomiation atomic absorption

spectrophotometry

F-AAS Flame atomic absorption spectrophotometry

H (%) Hiệu suất thu hồi

LOD Limit of detection

LOQ Limit of quantity

MeOH Metanol

MIBK Metyl isobutyl xeton

NH4Ac Amoni Axetat

ppm parts per million

RSD Relative standard deviation

SD Standard deviation

SPE Solid phase extraction

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

UV – VIS Ultra violet visible

MỤC LỤC

Trang MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................ 3

1.1. Tæng quan về nguyên tố cadimi (Cd) [12] ............................................. 3

1.1.1. Tính chất vật lí ................................................................................ 3

1.1.2. Tính chất hoá học của nguyên tố cadimi (Cd) ................................. 3

1.1.3. Tính chất hoá học của hợp chất ....................................................... 4

1.1.4. Trạng thái tự nhiên của cadimi ........................................................ 5

1.1.5. Một số ứng dụng của cadimi ........................................................... 5

1.1.6. Độc tính của cadimi [17]................................................................. 7

1.2. Tổng quan về nguyên tố chì (Pb). .......................................................... 7

1.2.1. Tính chất vật lí ................................................................................ 7

1.2.2. Tính chất hoá học của nguyên tố chì (Pb) ....................................... 8

1.2.3. Tính chất hoá học của hợp chất chì (Pb) ......................................... 9

1.2.4. Trạng thái tự nhiên........................................................................ 10

1.2.5. Một số ứng dụng của chì ............................................................... 10

1.2.6. Độc tính của chì và hợp chất [17] ................................................. 11

1.3. Các phương pháp xác định cadimi và chì ............................................. 12

1.3.1. Các phương pháp hoá học [1] ....................................................... 12

1.3.2. Phương pháp phân tích công cụ .................................................... 14

1.4. Các phương pháp tách và làm giàu hàm lượng vết các kim loại ........... 17

1.4.1. Phương pháp kết tủa, cộng kết [1]................................................. 17

1.4.2. Phương pháp chiết lỏng - lỏng [1,21] ............................................ 18

1.4.3. Phương pháp tách và làm giàu bằng điện hoá ............................... 19

1.4.4. Phương pháp chiết pha rắn (SPE) [18] .......................................... 19

CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......... 19

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

2.1. Đối tượng, mục tiêu và nội dung nghiên cứu ...................................... 20

2.1.1. Đối tượng ..................................................................................... 20

2.1.2. Mục tiêu nghiên cứu ..................................................................... 20

2.1.3. Nội dung nghiên cứu..................................................................... 20

2.2. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS [7] .................................. 20

2.2.1. Giới thiệu chung về phương pháp ................................................. 20

2.2.2. Nguyên tắc của phép đo ................................................................ 21

2.3. Giới thiệu chiết pha rắn SPE [18] ........................................................ 23

2.3.1. Chiết pha rắn ................................................................................ 23

2.3.2. Quy trình chung của chiết pha rắn................................................ 24

2.3.3. Các cơ chế chiết pha rắn .............................................................. 25

2.4. Dụng cụ và hoá chất ............................................................................ 26

2.4.1. Dụng cụ ........................................................................................ 26

2.4.2. Hoá chất ....................................................................................... 26

CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THẢO LUẬN ................. 27

3.1. Khảo sát các điều kiện thực nghiệm để đo phổ của cadimi và chì. ....... 27

3.1.1. Chọn vạch đo ................................................................................ 27

3.1.2. Chọn khe đo.................................................................................. 28

3.1.3. Khảo sát cường độ đèn catot rỗng (HCL)...................................... 29

3.1.4. Khảo sát điều kiện tối ưu hoá ngọn lửa (chiều cao Burner và

thành phần hỗn hợp khí cháy) ................................................................. 30

3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo ........................................ 31

3.2.1. Ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit ................................. 32

3.2.2. Khảo sát chọn nền. ........................................................................ 33

3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của các ion khác. .......................................... 35

3.3. Đánh giá chung về phép đo F – AAS xác định Cd và Pb ..................... 41

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

3.3.1. Khảo sát xác định khoảng tuyến tính của Cd và Pb (LOI) ............. 41

3.3.2. Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện (LOD) và

giới hạn định lượng (LOQ) của Cd và Pb. .............................................. 43

3.3.3. Đánh giá sai số và độ lặp của phép đo :......................................... 45

3.4. Khảo sát các điều kiện làm giàu và tách chiết pha rắn với nhựa

Chelex-100 ................................................................................................. 48

3.4.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH .......................................................... 50

3.4.2. Ảnh hưởng của tốc độ nạp mẫu vào cột: ....................................... 51

3.4.3. Khảo sát khả năng rửa giải : .......................................................... 52

3.4.4. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ rửa giải : ..................................... 54

3.4.5. Tổng kết điều kiện chiết pha rắn : ................................................ 55

3.5. Xác định hàm lượng Cd và Pb trong một số đồ uống ........................... 55

KẾT LUẬN ................................................................................................... 58

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 60

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 3.1. Ảnh hưởng của bước sóng đến cường độ vạch phổ nguyên tố Cd .... 27

Bảng 3.2. Ảnh hưởng của bước sóng đến cường độ vạch phổ nguyên tố Pb .... 27

Bảng 3.3. Ảnh hưởng của khe đo đến cường độ vạch phổ ............................... 28

Bảng 3.4. Khảo sát cường độ đèn đến cường độ vạch phổ ............................... 29

Bảng 3.5. Điều kiện tối ưu hoá ngọn lửa ......................................................... 30

Bảng 3.6. Tổng hợp các điều kiện tối ưu của phép đo ..................................... 31

Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ HNO3 đến cường độ vạch phổ .................. 32 Bảng 3.8. Ảnh hưởng của nồng độ HCl đến cường độ vạch phổ...................... 33

Bảng 3.9. Ảnh hưởng của nồng độ NH4Cl đến cường độ vạch phổ ................. 34 Bảng 3.10. Ảnh hưởng của nồng độ NH4Ac đến cường độ vạch phổ ............... 34 Bảng 3.11. Ảnh hưởng của nồng độ NaAc đến cường độ vạch phổ ................. 35

Bảng 3.12. Ảnh hưởng của nhóm kim loại kiềm.............................................. 36

Bảng 3.13. Ảnh hưởng của nhóm kim loại kiềm thổ ........................................ 36

Bảng 3.14. Ảnh hưởng của nhóm cation kim loại nặng hóa trị II ..................... 37

2-, H2PO4

Bảng 3.15. Ảnh hưởng của nhóm cation hóa trị III .......................................... 37

Bảng 3.16. Ảnh hưởng của tổng cation ............................................................ 38 -, F-. ........................................ 39 Bảng 3.17. Ảnh hưởng của anion SO4 Bảng 3.18. Ảnh hưởng của tổng các ion .......................................................... 40

Bảng 3.19. Dãy đường chuẩn .......................................................................... 41

Bảng 3.20. Kết quả sai số và độ lặp lại của phép đo Cd ................................... 46

Bảng 3.21. Kết quả sai số và độ lăp lại của phép đo Pb ................................... 47

Bảng 3.22. Hiệu suất thu hồi phụ thuộc vào pH ............................................... 50

Bảng 3.23. Hiệu suất thu hồi phụ thuộc vào tốc độ nạp mẫu ........................... 52

Bảng 3.24. Khảo sát nồng độ HNO3 trong dung dịch rửa giải.......................... 53 Bảng 3.25. Ảnh hưởng của tốc độ rửa giải tới hiệu suất thu hồi....................... 54

Bảng 3.26. Hàm lượng Cd và Pb trong một số đồ uống ................................... 56

Bảng 3.27. Bảng so sánh kết quả phân tích mẫu bằng phương pháp F-AAS

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

và ICP –MS .................................................................................. 57

DANH MỤC BẢNG

Trang Hình 1. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ Cd2+ ... 42 Hình 2. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ Pb2+.... 42

Hình 3. Đường chuẩn của Cd ......................................................................... 43

Hình 4. Đường chuẩn của Pb .......................................................................... 44

Hình 5. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc H (%) vào pH .................................... 51

Hình 6. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc H(%) vào tốc độ nạp mẫu ................. 52

Hình 7. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc H(%) vào nồng độ HNO3 .................... 53

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Hình 8. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc H(%) vào tốc độ rửa giải .................... 55

MỞ ĐẦU

Cadimi (Cd) và chì (Pb) được biết là những kim loại nặng có độc tính

cao đối với con người và động thực vật. Khi hàm lượng Cd và Pb trong cơ thể

cao có thể gây rối loạn chức năng thận, phá huỷ các mô, hồng cầu, não và gây

ung thư. Vì vậy việc xác định Cd và Pb trong các mẫu thực phẩm, đồ uống trở

nên rất quan trọng.

Cd và Pb được xác định bằng các phương pháp như: quang phổ hấp thụ

nguyên tử không ngọn lửa (ETA-AAS), khối phổ cặp cảm ứng plasma (ICP-

MS), von-ampe hoà tan anot (ASV), quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa

(F-AAS)... Trong đó phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-

AAS) có nhiều ưu điểm như: có độ nhạy và độ chọn lọc cao, giới hạn phát

hiện thấp, quy trình phân tích đơn giản và đặc biệt là có chi phí rẻ nên ngày

càng được ứng dụng rộng rãi trong phân tích lượng vết.

Song hàm lượng Cd, Pb trong đồ uống thường tồn tại dưới dạng vết và

siêu vết nên việc xác định trực tiếp Cd, Pb bằng các phương pháp phân tích

công cụ hiện đại vẫn gặp nhiều khó khăn. Do đó việc tách và làm giàu Cd,

Pb là rất cần thiết và đáng được quan tâm. Chiết lỏng - lỏng, chiết pha rắn,

điện hoá, cộng kết và kết tủa là các kỹ thuật được sử dụng chủ yếu hiện nay

để tách và làm giàu lượng vết và siêu vết Cd, Pb. Trong đó chiết pha rắn

(solid phase extraction - SPE) là một trong những kỹ thuật được dùng rộng

rãi để tách và làm giàu cả các hợp chất hữu cơ lẫn vô cơ, đặc biệt là các kim

loại nặng. SPE có nhiều ưu điểm so với các kỹ thuật khác như có độ chọn

lọc và hệ số làm giàu cao, sử dụng ít dung môi, thao tác đơn giản, dễ tự động

hoá và rẻ tiền. Nhựa có khả năng tạo phức vòng càng (chelating resin) có tên

thương mại là Chelex-100 và Muroac - A1 chứa nhóm chức iminodiacetate

(IDA) được sử dụng phổ biến trong SPE để tách và làm giàu trực tiếp các

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

kim loại nặng.

Xuất phát từ thực tế trên chúng tôi chọn đề tài “ Xác định hàm lượng

cadimi (Cd) và chì (Pb) trong một số đồ uống bằng phương pháp quang

phổ hấp thụ nguyên tử (F – AAS)”.

Trong luận văn này chúng tôi thực hiện các mục tiêu sau:

- Khảo sát các điều kiện tối ưu để xác định Cd và Pb bằng phương

pháp F - AAS

- Nghiên cứu các điều kiện để tách và làm giàu Cd và Pb bằng phương

pháp chiết pha rắn (SPE).

- Xác định hàm lượng Cd, Pb trong một số đồ uống bằng phương

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

pháp F - AAS.

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Tæng quan về nguyên tố cadimi (Cd) [12]

1.1.1. Tính chất vật lí

Cadimi là kim loại màu trắng bạc nhưng ở trong không khí ẩm, nó dần bị

bao phủ bởi lớp màng oxit nên mất ánh kim. Là kim loại mềm, dễ nóng chảy.

Dưới đây là một số hằng số vật lý quan trọng của Cd:

Khối lượng nguyên tử : 112,411 (đvC) Nhiệt độ nóng chảy : 321oC. Nhiệt độ sôi : 767oC. Tỉ khối : 8,36 g/cm3

Độ dẫn điện : 13 Ω-1cm-1

Bán kính nguyên tử : 1,56 A0

1.1.2. Tính chất hoá học của nguyên tố cadimi (Cd)

Trong bảng Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học, Cd có số thứ tự

nguyên tử là 48, thuộc phân nhóm phụ nhóm II, chu kỳ 5. Nguyên tử Cd có

các obitan d đã điền đủ 10 electron. Cấu hình electron của cadimi (z = 48) [Kr]4d105s2

Cadimi là nguyên tố tương đối hoạt động.

- Trong không khí ẩm, Cd bền ở nhiệt độ thường nhờ có màng oxit bảo

vệ. Nhưng ở nhiệt độ cao, nó cháy mãnh liệt với ngọn lửa màu sẫm:

2CdO 2Cd + O2

- Tác dụng với halogen tạo thành đihalogenua, tác dụng với lưu huỳnh

và các nguyên tố không kim loại khác như photpho, selen…

Cd + S CdS

- Ở nhiệt độ thường cadimi bền với nước vì có màng oxit bảo vệ,

nhưng ở nhiệt độ cao cadimi khử hơi nước biến thành oxit

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Cd + H2O CdO + H2 ↑

- Cd tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hoá, giải phóng

khí hiđro. Ví dụ: HCl

Cd + 2HCl CdCl2 + H2 ↑

Trong dung dịch thì:

Cd + H3O+ + H2O [Cd(H2O)2]2+ + H2 ↑

1.1.3. Tính chất hoá học của hợp chất

1.1.3.1 Cadimi oxit: CdO

- CdO có màu từ vàng đến nâu gần như đen tuỳ thuộc vào quá trình chế hoá nhiệt, nóng chảy ở 1813oC, có thể thăng hoa, không phân huỷ khi đun

nóng, hơi độc.

- CdO không tan trong nước chỉ tan trong kiềm nóng chảy:

CdO + 2KOH(nóng chảy) K2CdO2 + H2O

(Kali cadmiat)

- CdO có thể điều chế bằng cách đốt cháy kim loại trong không khí hoặc

nhiệt phân hiđroxit hay các muối cacbonat, nitrat:

2CdO 2Cd + O2

Cd(OH)2 CdO + H2O

1.1.3.2. Hiđroxit của cadimi

- Cd(OH)2 là kết tủa nhầy ít tan trong nước và có màu trắng.

- Cd(OH)2 không thể hiện rõ tính lưỡng tính, tan trong dung dịch axit,

không tan trong dung dịch kiềm mà chỉ tan trong kiềm nóng chảy.

- Tan trong dung dịch NH3 tạo thành hợp chất phức

Cd(OH)2 + 4NH3 [Cd(NH3)4](OH)2

- Điều chế bằng cách cho dung dịch muối của nó tác dụng với kiềm

1.1.3.3. Muối của cadimi

- Các muối halogenua (trừ florua), nitrat, sunfat, peclorat và axetat của

Cd(II) đều dễ tan trong nước còn các muối sunfua, cacbonat, hay ortho

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

photphat và muối bazơ ít tan.

- Trong dung dịch nước các muối Cd2+ bị thuỷ phân:

Cd2+ + 2H2O → Cd(OH)2 + 2H+ Tích số tan của Cd(OH)2 là T = 10-14.

- Cd2+ có khả năng tạo phức [CdX4]2- (X = Cl-, Br-, I- và CN-),

[Cd(NH3)4]2+, [Cd(NH3)6]2+,…

- Các đihalogenua của cadmi là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt

độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao.

1.1.3.4. Hợp chất cơ kim của cadimi

- Các muối halogenua (trừ florua), nitrat, sunfat, peclorat và axetat của

Cd(II) đều dễ tan trong nước còn các muối sunfua, cacbonat, hay ortho

photphat và muối bazơ ít tan.

- Trong dung dịch nước các muối Cd2+ bị thuỷ phân:

Cd2+ + 2H2O → Cd(OH)2 +2H+ Tích số tan của Cd(OH)2 là T = 10-14.

- Cd2+ có khả năng tạo phức [CdX4]2- (X = Cl-, Br-, I- và CN-), [Cd(NH3)4]2+,

[Cd(NH3)6]2+,…

- Các đihalogenua của cadimi là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt

độ nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao.

1.1.4. Trạng thái tự nhiên của cadimi

Cd là nguyên tố tương đối không phổ biến trong thiên nhiên. Nó là

nguyên tố thứ hai trong nhóm ba nguyên tố Zn - Cd - Hg. Trong thiên nhiên

Cd tồn tại ở dạng bền vững là Cd(II). Trữ lượng của cadmi trong vỏ Trái Đất là 7,6.10-6% tổng số nguyên tử (tương ứng). Khoáng vật chính của cadimi là

grenokit (CdS), khoáng vật này hiếm khi ở riêng mà thường ở lẫn với khoáng

vật của kẽm, và của thuỷ ngân là xinaba hay thần sa (HgS).

1.1.5. Một số ứng dụng của cadimi

 Mạ điện (chiếm 7%): Cadimi được mạ lên bề mặt chất điện phân hoặc

máy móc để tạo ra bề mặt sáng bóng và chống ăn mòn. Các sản phẩm chính

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

bao gồm: các bộ phận và phần cuối trong công nghiệp ôtô, máy bay, phần

cứng trong công nghiệp và xây dựng, đồ ngũ kim từ biển, các bộ phận trong

đài, tivi và các thiết bị trong gia đình. Cadimi cũng được sử dụng trong công

nghiệp bao gói trừ bao gói thực phẩm.

 Các chất màu (chiếm 15%): Cadimi sunfua (CdS) cho màu từ vàng tới

cam và cadimisunfoselenit cho màu từ hồng tới đỏ và nâu sẫm. Tất cả các

chất màu này đều được dùng trong công nghiệp nhựa, gốm sứ, sơn và các chất

phủ ngoài. Các chất màu cadimi được dùng trong sơn giao thông, các sản

phẩm công nghiệp hoàn thiện chất lượng cao, và men thuỷ tinh có màu đỏ

trong các chai Coca-cola.

 Các phụ gia ổn định nhựa (chiếm 10%): Cadimi stearat được sử dụng

như một chất ổn định trong quá trình sản xuất nhựa polyvinyl clorua (PVC).

Chúng ổn định các liên kết đôi trong polime bằng cách thế chỗ các nhóm allyl

được đánh dấu trên nguyên tử clorua không bền. Thêm các muối bari (hoặc

các muối kẽm), các hợp chất epoxy, các este photphat hữu cơ để bảo vệ

polime khỏi clo thừa hoặc các lớp clorua. PVC dẻo được sử dụng rộng rãi

trong sản xuất lịch và các màng nhựa mỏng. Tuy nhiên, các chất ổn định dựa

trên nền Cd không được sử dụng trong sản xuất PVC dẻo để chứa thực phẩm.

 Sản xuất pin (chiếm 67%): Để đảo ngược hoàn toàn các phản ứng điện

hoá trong một khoảng rộng nhiệt độ, tốc độ thải hồi thấp, và dễ thu hồi từ các

pin chết, Cd được ứng dụng rộng rãi trong các pin. Người tiêu dùng sử dụng

các pin này trong các hoạt động như: máy đánh răng, cạo râu, khoan và cưa

tay, các thiết bị y học, thiết bị điều khiển thông tin, các dụng cụ chiếu sáng

khẩn cấp, máy bay, vệ tinh nhân tạo và tên lửa, và các trang bị cơ bản cho các

vùng địa cực.

 Các ứng dụng khác (chiếm 1%): Các ứng dụng khác của cadimi là:

- Các photphua của cadimi được sử dụng trong đèn hình tivi, đèn phát

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

huỳnh quang, màn hình tia X, các ống tia catot, và các dải lân quang.

- Các hợp kim của cadimi như Cd-Ag, hệ thống phun tưới tự động, các

thiết bị báo cháy, các van an toàn cho các bình chứa khí áp suất cao, xe đẩy,

dây điện thoại, trong bộ tản nhiệt của ôtô.

- Các ứng dụng điện và điện tử như các bộ phận rơle lớn, các công tắc

của bộ phận phân phối tiếp xúc trong ôtô và ống quang điện.

1.1.6. Độc tính của cadimi [17]

 Cadimi là nguyên tố rất độc. Giới hạn tối đa cho phép của cadmi:

Trong nước : 0,01 mg/l (hay 10ppb), Trong không khí : 0,001 mg/m3,

Trong thực phẩm : 0,001- 0,5 àg/g.

 Trong tự nhiên cadimi thường được tìm thấy trong các khoáng vật có

chứa kẽm. Nhiễm độc cadimi gây nên chứng bệnh giòn xương. ở nồng độ cao,

cadimi gây đau thận, thiếu máu và phá huỷ tuỷ xương.

 Phần lớn cadimi thâm nhập vào cơ thể con người được giữ lại ở thận và

được đào thải, còn một phần ít (khoảng 1%) được giữ lại trong thận, do

cadimi liên kết với protein tạo thành metallotionein có ở thận. Phần còn lại

được giữ lại trong cơ thể và dần dần được tích luỹ cùng với tuổi tác. Khi lượng cadimi được tích trữ lớn, nó có thể thế chỗ ion Zn2+ trong các enzim

quan trọng và gây ra rối loạn tiêu hoá và các chứng bệnh rối loạn chức năng

thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá huỷ tuỷ sống, gây ung thư.

1.2. Tổng quan về nguyên tố chì (Pb).

1.2.1. Tính chất vật lí

Về mặt lý học, chì thể hiện rõ rệt tính chất kim loại. Nó chỉ tồn tại ở

dạng kim loại với cách liên kết kiểu lập phương của các nguyên tử.

Chì là kim loại màu xám thẫm, rất mềm và dễ dát mỏng.

Một số hằng số vật lý quan trọng của chì:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

• Khối lượng nguyên tử (đvC) 207,21

• Nhiệt độ sôi (Ts)

• Tỉ khối (d)

• Nhiệt độ nóng chảy (Tnc) 327o C 1737o C 11,34 g/cm3 1,75 A0 • Bán kính nguyên tử

1.2.2. Tính chất hoá học của nguyên tố chì (Pb)

Nhìn chung, chì là kim loại tương đối hoạt động về mặt hoá học. ở điều

kiện thường, chì bị oxi hoá tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc bên trên

mặt bảo vệ cho chì không tiếp xúc bị oxi hoá nữa:

2PbO 2Pb + O2

Nhưng khi gặp nước, nước sẽ tách dần màng oxit bao bọc ngoài và tiếp

tục bị tác dụng.

Chì tương tác với halogen và nhiều nguyên tố không kim loại khác:

Pb + X2 PbX2

Chì có thế điện cực âm nên về nguyên tắc nó tan được trong các axit.

Nhưng thực tế chì chỉ tương tác ở trên bề mặt với dung dịch axit

clohiđric loãng và axit sunfuric dưới 80% vì bị bao bọc bởi lớp muối khó tan

(PbCl2 và PbSO4). Với dung dịch đậm đặc hơn của các axit đó, chì có thể tan

vì muối khó tan của lớp bảo vệ đã chuyển thành hợp chất tan:

PbCl2 + 2HCl H2PbCl4

PbSO4 + H2SO4 Pb(HSO4)2

Với axit nitric ở bất kỳ nồng độ nào, chì tương tác như một kim loại:

3Pb + 8HNO3 loãng 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Khi có mặt oxi, chì có thể tương tác với nước, có thể tan trong axit

axetic và các axit hữu cơ khác:

2Pb + 2H2O + O2 2Pb(OH)2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

2Pb + 4CH3COOH + O2 2Pb(CH3COO)2 + 2H2O

Với dung dịch kiềm, chì có tương tác khi đun nóng, giải phóng hiđrô:

Pb + 2KOH + 2H2O K2[Pb(OH)4] + H2

1.2.3. Tính chất hoá học của hợp chất chì (Pb)

1.2.3.1. Oxit chì:

Chì tạo thành 2 oxit đơn giản là PbO, PbO2 và 2 oxit hỗn hợp là chì

(hay metaplombat Pb2O3 (hay PbO.PbO2), chì orthoplombat Pb3O4

2PbO.PbO2).

Monooxit PbO là chất rắn, có hai dạng: PbO - α màu đỏ và PbO – β

màu vàng. PbO tan chút ít trong nước nên Pb có thể tương tác với nước khi có

mặt oxi. PbO tan trong axit và tan trong kiềm mạnh.

Đioxit PbO2 là chất rắn màu nâu đen, có tính lưỡng tính nhưng tan

trong kiềm dễ dàng hơn trong axit. Khi đun nóng PbO2 mất dần oxi biến

thành các oxit, trong đó chì có số oxi hoá thấp hơn:

PbO PbO2 Pb2O3 Pb3O4

(nâu đen) (vàng đỏ) (đỏ) (vàng)

Lợi dụng khả năng oxi hoá mạnh của PbO2 người ta chế ra acquy chì.

Chì orthoplombat (Pb3O4) hay còn gọi là minium là hợp chất của Pb có các số

oxi hoá +2, +4. Nó là chất bột màu đỏ da cam, được dùng chủ yếu là để sản

xuất thuỷ tinh pha lê, men đồ sứ và đồ sắt, làm chất màu cho sơn (sơn trang trí

và sơn bảo vệ cho kim loại không bị rỉ).

1.2.3.2. Chì (II) hiđroxit

Pb(OH)2 là chất kết tủa màu trắng. Khi đun nóng, chúng dễ mất nước

biến thành oxit PbO.

Pb(OH)2 cũng là chất lưỡng tính. Khi tan trong axit, nó tạo thành muối của cation Pb2+:

Pb(OH)2 + 2HCl PbCl2 + 2H2O

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Khi tan trong dung dịch kiềm mạnh, nó tạo thành muối hiđroxoplombit:

Muối hiđroxoplombit dễ tan trong nước và bị thuỷ phân mạnh nên chỉ bền

trong dung dịch kiềm dư.

Pb(OH)2 + 2KOH K2[Pb(OH)4]

1.2.3.3. Đihalogenua của chì PbX2

Pb tạo nên đihalogenua với tất cả các halogen. Hầu hết các đihalogenua

đều là chất rắn không màu, trừ PbI2 màu vàng.

Các đihalogenua của Pb tương đối bền. Dưới đây là nhiệt độ sôi và

nhiệt độ nóng chảy của chúng:

PbF2 PbCl2 PbBr2 PbI2

822 501 370 412

1290 954 914 872 Hợp chất Tnc (oC) Ts (oC)

Chì đihalogenua tan ít trong nước lạnh nhưng tan nhiều hơn trong

nước nóng.

Tất cả các đihalogenua có thể kết hợp với halogenua kim loại kiềm MX

tạo thành hợp chất phức kiểu M2[PbX4]. Sự tạo phức này giải thích khả năng

dễ hoà tan của chì đihalogenua trong dung dịch đậm đặc của axit

halogenhiđric và muối của chúng.

PbI2 + 2KI K2[PbI4]

PbCl2 + 2HCl H2[PbCl4]

1.2.4. Trạng thái tự nhiên

Trữ lượng trong thiên nhiên của chì là 1,6.10-4% tổng số nguyên tử

trong vỏ Trái Đất, nghĩa là rất ít phổ biến. Khoáng vật chính của chì là galen

(PbS). Ngoài ra Pb còn có trong một số quặng của nguyên tố khác như

NTĐH, Cu, Zn,…

1.2.5. Một số ứng dụng của chì

Chì được dùng để làm các tấm điện cực trong ăcquy, dây cáp điện, đầu

đạn và các ống dẫn trong công nghiệp hoá học. Một lượng rất lớn chì được

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

dùng để điều chế nhiều hợp kim quan trọng: thiếc hàn chứa 10 - 80% Pb, hợp

kim chữ in chứa 81% Pb, hợp kim ổ trục chứa 2% Pb. Chì hấp thụ tốt tia

phóng xạ và tia Rơnghen nên được dùng để làm những tấm bảo vệ khi làm

việc với những tia đó. Tường của phòng thí nghiệm phóng xạ được lót bằng

gạch chì.

1.2.6. Độc tính của chì và hợp chất [17]

Trong sản xuất công nghiệp thì Pb có vai trò quan trọng, nhưng đối

với cơ thể con người thì chưa chứng minh được Pb có vai trò tích cực gì.

Song tính độc của Pb và các hợp chất của nó đối với cơ thể con người và

động vật thì đã quá rõ. Không khí, nước và thực phẩm bị ô nhiễm Pb đều rất

nguy hiểm cho mọi người, nhất là trẻ em đang phát triển và động vật. Pb có

tác dụng âm tính lên sự phát triển của bộ não trẻ em, Pb ức chế mọi hoạt

động của các enzym, không chỉ ở não mà còn ở các bộ phận tạo máu, nó là

tác nhân phá huỷ hồng cầu.

Khi hàm lượng chì trong máu khoảng 0,3 ppm thì nó ngăn cản quá

trình sử dụng oxi để oxi hoá glucoza tạo ra năng lượng cho quá trình sống,

do đó làm cho cơ thể mệt mỏi. ở nồng độ cao hơn (> 0,8 ppm) có thể gây

nên thiếu máu do thiếu hemoglobin. Hàm lượng chì trong máu nằm trong

khoảng (> 0,5 - 0,8 ppm) gây ra sự rối loạn chức năng của thận và phá huỷ

não. Xương là nơi tàng trữ tích tụ chì trong cơ thể, ở đó chì tương tác với

photphat trong xương rồi truyền vào các mô mềm của cơ thể và thể hiện độc

tính của nó.

Vì thế tốt nhất là tránh những nơi có Pb ở bất kỳ dạng nào, đồng thời

trong dinh dưỡng chú ý dùng các loại thực phẩm có hàm lượng Pb dưới quy

định cho phép, như có đủ Ca và Mg để hạn chế tác động của Pb. Vì dù

chúng ta không muốn thì cũng luôn có một lượng Pb rất nhỏ nhất định vẫn

thâm nhập vào cơ thể của chúng ta qua đường ăn uống và hít thở. Vì thế nên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

uống sữa, ăn nhiều rau xanh, các loại thực phẩm và đồ uống giàu vitamin B1

và vitamin C thì có lợi cho việc chống lại và hạn chế ảnh hưởng của Pb đối

với cơ thể.

Các chất được dùng để giải độc chì là EDTA, 2,3-dimercaptopropanol,

penicillamin…, do chúng tạo với chì các phức chelat bền và được đào thải ra

ngoài qua nước tiểu.

Complexonat chì Phức chelat chì với Phức chelat chì với

2, 3-dimercaptopropanol d-penicillamin

1.3. Các phƣơng pháp xác định cadimi và chì

Hiện nay có rất nhiều phương pháp khác nhau để xác định cadimi và

chì như phương pháp phân tích khối lượng, phân tích thể tích, điện hoá, phổ

hấp thụ phân tử UV-VIS, phổ phát xạ nguyên tử (AES), phổ hấp thụ nguyên

tử ngọn lửa (F-AAS) và không ngọn lửa (ETA-AAS)… Sau đây là một số

phương pháp xác định cadimi và chì.

1.3.1. Các phương pháp hoá học [1]

1.3.1.1. Phương pháp phân tích khối lượng

Phương pháp phân tích khối lượng là phương pháp cổ điển, độ chính

xác có thể đạt tới 0,1%. Cơ sở của phương pháp là sự kết tủa định lượng của

chất phân tích với một thuốc thử thích hợp.

Cadimi thường được kết tủa dưới dạng CdS, CdSO4, CdNH4PO4 sau đó

kết tủa được lọc, rửa, sấy (hoặc nung) đem cân.

Chì được kết tủa dưới dạng PbSO4, PbCrO4 hay PbMoO4 sau đó kết tủa

được lọc, rửa, sấy hoặc nung rồi cân và từ đó xác định được hàm lượng chất

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

phân tích.

Phương pháp này không đòi hỏi dụng cụ đắt tiền nhưng quá trình phân

tích lâu, nhiều giai đoạn phức tạp đặc biệt khi phân tích lượng vết các chất. Vì

vậy phương pháp này không được dùng phổ biến trong thực tế để xác định

lượng vết các chất mà chỉ dùng trong phân tích hàm lượng lớn.

1.3.1.2. Phương pháp phân tích thể tích

Phương pháp phân tích thể tích dựa trên sự đo thể tích dung dịch thuốc

thử đã biết nồng độ chính xác (dung dịch chuẩn) được thêm vào dung dịch

chất định phân để tác dụng đủ toàn bộ lượng chất định phân đó. Thời điểm

thêm lượng thuốc thử tác dụng với toàn bộ chất định phân gọi là điểm tương

đương. Để nhận biết điểm tương đương, người ta dùng các chất gây ra hiện

tượng có thể quan sát bằng mắt gọi là các chất chỉ thị. Với cadimi và chì, ta có

thể dùng các phép chuẩn độ như chuẩn độ phức chất, chuẩn độ ôxi hoá-khử

với các chất chỉ thị khác nhau.

Ta có thể xác định cadimi bằng EDTA ở môi trường pH = 9 - 10 với

chỉ thị ETOO hoặc môi trường pH = 6 với chỉ thị xylendacam. Khi đó chất

chỉ thị chuyển từ màu đỏ sang màu vàng :

H4FCd + 2H+

H6F + Cd2+ H4FCd + H2Y2- CdY2- + H6F

(đỏ) (vàng)

Đối với chì ta có thể chuẩn độ trực tiếp bằng EDTA hay chuẩn độ

ngược bằng Zn2+ hoặc chuẩn độ thay thế với ZnY2- với chất chỉ thị ETOO.

- Cách 1: Chuẩn độ trực tiếp Pb2+ bằng EDTA ở pH trung tính hoặc

kiềm (pH khoảng 8 - 12), với chỉ thị ETOO.

PbY2- + 2H+ Pb2+ + H2Y2-

Tuy nhiên, chì rất dễ thuỷ phân nên trước khi tăng pH phải cho Pb2+ tạo

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

phức kém bền với tactrat hoặc trietanolamin.

- Cách 2: Chuẩn độ ngược Pb2+ bằng Zn2+: cho Pb2+ tác dụng với một

lượng dư chính xác EDTA đã biết nồng độ ở pH = 10. Sau đó chuẩn độ

EDTA dư bằng Zn2+ với chỉ thị là ETOO.

PbY2- + 2H+

ZnY2- + 2H+

ZnY2- + HInd Pb2+ + H2Y2- H2Y2- (dư) + Zn2+ ZnInd + H2Y2-

(đỏ nho) (xanh)

- Cách 3: Chuẩn độ thay thế dùng ZnY2-, chỉ thị ET-OO. Do phức PbY2- bền hơn ZnY2- ở pH = 10 nên Pb2+ sẽ đẩy Zn2+ ra khỏi

phức ZnY2-. Sau đó, chuẩn Zn2+ sẽ xác định được Pb2+:

Zn2+ + PbY2-

ZnY2- + HInd

Pb2- + ZnY2- ZnInd + H2Y2- (đỏ nho) (xanh)

1.3.2. Phương pháp phân tích công cụ

1.3.2.1. Các phương pháp quang phổ

1.3.2.1.1. Phương pháp trắc quang [4]

Phương pháp này chính là phương pháp phổ hấp thụ phân tử trong

vùng UV-VIS. ở điều kiện thường, các phân tử, nhóm phân tử của chất bền

vững và nghèo năng lượng. Đây là trạng thái cơ bản. Nhưng khi có một chùm

sáng với năng lượng thích hợp chiếu vào thì các điện tử hoá trị trong các liên

kết (d, p, n) sẽ hấp thụ năng lượng chùm sáng, chuyển lên trạng thái kích thích

với năng lượng cao hơn. Hiệu số giữa hai mức năng lượng (cơ bản E0 và kích

thích Em) chính là năng lượng mà phân tử hấp thụ từ nguồn sáng để tạo ra

phổ hấp thụ phân tử của chất.

* Nguyên tắc: Phương pháp xác định dựa trên việc đo độ hấp thụ ánh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

sáng của một dung dịch phức tạo thành giữa ion cần xác định với một thuốc

thử vô cơ hay hữu cơ trong môi trường thích hợp khi được chiếu bởi chùm

sáng. Phương pháp định lượng phép đo:

A = K.C

Trong đó: A: độ hấp thụ quang

K: hằng số thực nghiệm

7M và là một trong các phương pháp được sử dụng khá phổ biến.

C: nồng độ nguyên tố phân tích Phương pháp này cho phép xác định nồng độ chất ở khoảng 10-5 - 10-

Phương pháp trắc quang có độ nhạy, độ ổn định và độ chính xác khá

cao, được sử dụng nhiều trong phân tích vi lượng. Tuy nhiên với việc xác

định Cd, Pb thì lại gặp rất nhiều khó khăn do ảnh hưởng của một số ion kim

loại tương tự. Khi đó phải thực hiện các công đoạn che, tách phức tạp.

1.3.2.1.2. Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES) [7]

Khi ở điều kiện thường, nguyên tử không thu hay phát ra năng lượng

nhưng nếu bị kích thích thì các điện tử hoá trị sẽ nhận năng lượng chuyển lên

trạng thái có năng lượng cao hơn (trạng thái kích thích). Trạng thái này không

bền, chúng có xu hướng giải phóng năng lượng để trở về trạng thái ban đầu

bền vững dưới dạng các bức xạ. Các bức xạ này được gọi là phổ phát xạ của

nguyên tử.

Phương pháp AES dựa trên sự xuất hiện phổ phát xạ của nguyên tử tự

do của nguyên tố phân tích ở trạng thái khí khi có sự tương tác với nguồn

năng lượng phù hợp. Hiện nay, người ta dùng một số nguồn năng lượng để

kích thích phổ AES như ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện, tia lửa điện, plasma

cao tần cảm ứng (ICP)…

Nhìn chung, phương pháp AES đạt độ nhạy rất cao (từ n.10-3 đến n.10-4%),

lại tốn ít mẫu, có thể phân tích đồng thời nhiều nguyên tố trong cùng một

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

mẫu. Vì vậy, đây là phương pháp dùng để kiểm tra đánh giá hoá chất, nguyên

liệu tinh khiết, phân tích lượng vết ion kim loại độc trong nước, lương thực,

thực phẩm. Tuy nhiên, phương pháp này lại chỉ cho biết thành phần nguyên tố

trong mẫu mà không chỉ ra được trạng thái liên kết của nó trong mẫu.

1.3.2.1.3. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) [7]

Khi nguyên tử tồn tại tự do ở thể khí và ở trạng thái năng lượng cơ bản,

thì nguyên tử không thu hay không phát ra năng lượng. Tức là nguyên tử ở

trạng thái cơ bản. Song nếu nguyên tử đang tồn tại ở trạng thái này mà chúng

ta kích thích nó bằng một chùm tia sáng đơn sắc có năng lượng phù hợp, có

độ dài sóng trùng với các vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố đó, thì

chúng sẽ hấp thụ các tia sáng đó sinh ra một loại phổ của nguyên tử. Phổ này

được gọi là phổ hấp thụ của nguyên tử.

Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử dựa trên sự xuất hiện của phổ hấp

thụ nguyên tử khi nguyên tử tồn tại ở trạng thái khí tự do và trong mức năng

lượng cơ bản.

Phương pháp này có thể phân tích được lượng vết của hầu hết các kim

loại và cả những hợp chất hữu cơ hay anion không có phổ hấp thụ nguyên tử.

Do đó nó được sử dụng rộng rãi trong các nghành: địa chất, công nghiệp hoá

học, hoá dầu, y học, sinh hoá, công nghiệp dược phẩm, nông nghiệp và thực

phẩm …

1.3.2.2 Phương pháp điện hoá

1.3.2.2.1. Phương pháp cực phổ [10]

Phương pháp này sử dụng điện cực giọt thuỷ ngân rơi làm cực làm

việc, trong đó thế được quét tuyến tính rất chậm theo thời gian (thường 1 - 5

mV/s) đồng thời ghi dòng là hàm của thế trên cực giọt thuỷ ngân rơi. Sóng

cực phổ thu được có dạng bậc thang, dựa vào chiều cao có thể định lượng

được chất phân tích. Tuy nhiên phương pháp cực phổ bị ảnh hưởng rất lớn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

của dòng tụ điện, dòng cực đại, lượng oxi hoà tan hay bề mặt điện cực nên giới hạn phát hiện kém khoảng 10-5- 10-6 M.

Nhằm loại trừ ảnh hưởng trên đồng thời tăng độ nhạy, hiện nay đã có

các phương pháp cực phổ hiện đại: cực phổ xung vi phân (DPP), cực phổ

sóng vuông (SQWP)… chúng cho phép xác định lượng vết của nhiều

nguyên tố.

1.3.2.2.2. Phương pháp Von-Ampe hoà tan [10]

Về bản chất, phương pháp Von-Ampe hoà tan cũng giống như phương

pháp cực phổ là dựa trên việc đo cường độ dòng để xác định nồng độ các chất

trong dung dịch. Nguyên tắc gồm hai bước:

Bước 1: Điện hoá làm giàu chất cần phân tích trên bề mặt điện cực làm

việc trong khoảng thời gian xác định, tại thế điện cực xác định.

Bước 2: Hoà tan kết tủa đã được làm giàu bằng cách phân cực ngược

cực làm việc, đo và ghi dòng hoà tan. Trên đường Von-Ampe hoà tan xuất

hiện pic của nguyên tố cần phân tích. Chiều cao pic tỉ lệ thuận với nồng độ.

1.4. Các phƣơng pháp tách và làm giàu hàm lƣợng vết các kim loại

Trong thực tế phân tích, hàm lượng các chất có trong mẫu đặc biệt là

hàm lượng các ion kim loại nặng trong nước thường rất nhỏ, nằm dưới giới

hạn phát hiện của các công cụ phân tích. Vì vậy, trước khi xác định chúng thì

cần thông qua quá trình tách và làm giàu.

Để tách, làm giàu kim loại nặng trong nước thường dùng một số

phương pháp thông dụng như phương pháp kết tủa và cộng kết, phương pháp

chiết pha rắn SPE, phương pháp chiết lỏng - lỏng, phương pháp tách và làm

giàu bằng điện hoá¸…

1.4.1. Phương pháp kết tủa, cộng kết [1]

Cộng kết là phương pháp kết tủa chất cần phân tích bằng cách đưa

thêm những chất kết tủa đồng hình thường gọi là chất góp vào đối tượng phân

tích để cộng kết các nguyên tố khi hàm lượng của chúng nhỏ rất nhỏ. Nhờ vậy

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

mà chất phân tích sẽ được thu góp lại. Khi đó hàm lượng của nó đã tăng lên

rất nhiều lần. Người ta có thể chọn một số hyđroxyt khó tan như: Fe(OH)3,

Al(OH)3......hoặc một số sunfua hay một số chất hữu cơ làm chất góp.

Khi sử dụng chất hữu cơ để cộng kết có thể kết tủa được những hàm

lượng vết tới 10-3-10-5 M. Việc dùng chất hữu cơ kết tủa có ưu điểm hơn so

với chất vô cơ vì kết tủa dễ lọc rửa. Bằng cách thay đổi pH của dung dịch có

thể tiến hành kết tủa lần lượt và tách được nhiều cation kim loại khác nhau

với cùng một chất kết tủa hữu cơ. Hơn nữa phân tử hữu cơ dễ dàng bị phân

huỷ khi nung kết tủa từ đó thu được nguyên tố cần xác định ở trạng thái đã

làm giàu, tinh khiết. Mặt khác, chất góp hữu cơ còn có khả năng cộng kết

được hàm lượng vết nguyên tố khi có mặt lượng lớn nguyên tố khác.

Phương pháp cộng kết có ưu điểm: Đơn giản, hiệu quả cao nền mẫu

phân tích được chuyển từ phức tạp sang đơn giản hơn. Tuy nhiên nhược điểm

chính của phương pháp là mất nhiều thời gian nên phương pháp này ít được

sử dụng.

1.4.2. Phương pháp chiết lỏng - lỏng [1,21]

* Nguyên tắc: Phương pháp dựa trên sự phân bố chất tan khi được tạo

thành ở dạng phức liên hợp hay ion phức vòng càng không mang điện tích

giữa hai pha không trộn lẫn, thường là các dung môi hữu cơ và nước.

Tách và làm giàu chất bằng phương pháp chiết lỏng - lỏng có nhiều ưu

điểm hơn so với một số phương pháp làm giàu khác và sự kết hợp giữa

phương pháp chiết với các phương pháp xác định tiếp theo (trắc quang, cực

phổ...) có ý nghĩa rất lớn trong phân tích.

* Một số hệ chiết thường dùng trong tách, làm giàu Pb, Cd.

- Hệ chiết Pb, Cd – dithizonat trong CCl4 hoặc CHCl3 sau đó xác định

chúng bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử (UV – VIS)

- Có thể chiết phức halogenua hoặc thioxianat cacdimi bằng các dung

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

môi hữu cơ: xiclohexano, metyl isobutyl xeton (MIBK), dietyl ete...

- Tạo phức chelat với NaDDC (natridietyldithiocacbamat) từ dung dịch

đệm amoni xitrat ở pH = 9,5 dung môi chiết là MIBK.

1.4.3. Phương pháp tách và làm giàu bằng điện hoá

Nguyên tắc của phương pháp là dựa vào việc tách chất cần xác định

trên các điện cực trơ dưới dạng nguyên tố hoặc kết tủa không tan khi cho

dòng điện một chiều đi qua. Quá trình này phụ thuộc rất nhiều vào điện thế,

cường độ dòng, cấu tạo điện cực và nồng độ dung dịch.

Ngày nay các phương pháp điện hoá được dùng để tách hợp chất của đa

số các nguyên tố hoá học và là phương pháp hữu hiệu vì chúng không đòi hỏi

phải đưa chất lạ vào đối tượng phân tích. Hơn nữa, khi dùng các phương pháp

kết tủa điện hoá khác nhau với sử dụng các điện cực có thể tách các hỗn hợp

phức tạp gồm nhiều ion.

1.4.4. Phương pháp chiết pha rắn (SPE) [18]

Chiết pha rắn SPE (Solid - Phase Extraction) là quá trình phân bố chất

tan giữa hai pha lỏng - rắn. Pha rắn có thể là các hạt silicagen xốp, các polime

hữu cơ hoặc các loại nhựa trao đổi ion hay than hoạt tính. Phương pháp này

tách, làm giàu được chất phân tích có lượng vết ra khỏi mẫu ban đầu bằng

cách hấp phụ chúng vào một cột chiết pha rắn, sau đó rửa giải chất phân tích

với dung môi thích hợp cho phân tích công cụ. Chiết pha rắn thay thế cho

chiết lỏng - lỏng rất tốt do chuẩn bị mẫu tiện lợi, có các ưu điểm như: thu hồi

các chất phân tích với hiệu suất cao, chiết chất phân tích và làm sạch tạp chất

dễ dàng, phương pháp tiến hành đơn giản, giảm lượng dung môi hữu cơ dẫn

đến giá thành hạ. Hiện nay, chiết pha rắn SPE được ứng dụng rất rộng rãi

trong phân tích mẫu môi trường, mẫu thuốc, mẫu lâm sàng, mẫu nước, mẫu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

thực phẩm…

CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tƣợng, mục tiêu và nội dung nghiên cứu

2.1.1. Đối tượng

Xác định cadimi (Cd) và chì (Pb) trong một số đồ uống bằng phương

pháp F-AAS

2.1.2. Mục tiêu nghiên cứu

Trong luận văn này chúng tôi thực hiện các mục tiêu sau:

- Khảo sát các điều kiện tối ưu để xác định Cd và Pb bằng phương

pháp F-AAS

- Nghiên cứu các điều kiện để tách và làm giàu Cd và Pb bằng phương

pháp chiết pha rắn (SPE).

- Xác định hàm lượng Cd, Pb trong đồ uống bằng phương pháp F-AAS

2.1.3. Nội dung nghiên cứu

- Khảo sát chọn các điều kiện phù hợp để đo phổ F-AAS của Cd, Pb.

- Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn.

- Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phép đo.

- Đánh giá sai số và độ lặp lại của phương pháp.

- Khảo sát các điều kiện tách, làm giàu trên cột chiết pha rắn sử dụng

nhựa Chelex-100.

- Xác định hiệu suất thu hồi.

- Ứng dụng xác định Cd, Pb trong một số loại đồ uống.

2.2. Phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS [7]

2.2.1. Giới thiệu chung về phương pháp

Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử là một kỹ thuật phân tích hoá lý đã và

đang được phát triển và ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành khoa học kỹ

thuật, y dược, hoá học,... ở các nước phát triển thì phương pháp phân tích theo

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

phổ hấp thụ nguyên tử đã là một trong các phương pháp tiêu chuẩn để phân

tích lượng vết kim loại trong nhiều đối tượng mẫu khác nhau. Vì vậy, chúng

tôi sử dụng phương pháp này để xác định lượng Cd, Pb sau khi đã được làm

giàu bằng cột chiết pha rắn (SPE).

2.2.2. Nguyên tắc của phép đo

Khi nguyên tử tồn tại tự do ở trạng thái cơ bản, thì nguyên tử không thu

hay phát năng lượng. Song khi ta kích thích nó bằng một chùm ánh sáng đơn

sắc có năng lượng phù hợp, có bước sóng trùng với vạch phổ phát xạ đặc

trưng của nguyên tố đó thì chúng sẽ hấp thụ tia sáng và sinh ra phổ hấp thụ

nguyên tử của nó.

Trên cơ sở sự xuất hiện của phổ hấp thụ nguyên tử, chúng ta thấy phổ

hấp thụ nguyên tử chỉ được sinh ra khi ở trạng thái tự do và ở mức năng lượng

cơ bản. Do vậy muốn thực hiện được phép đo phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS

ta cần thực hiện các công việc sau đây:

1. Hoá hơi mẫu phân tích, đưa vật mẫu về trạng thái khí.

2. Nguyên tử hoá đám hơi đó, tức là phân ly các phân tử để tạo ra đám

hơi nguyên tử tự do của các nguyên tố cần phân tích. Đám hơi này chính là

môi trường hấp thụ bức xạ sinh phổ AAS.

3. Chiếu chùm sáng có bước sóng phù hợp với nguyên tố cần phân tích

vào đám hơi nguyên tử đó. Khi đó, nguyên tử cần xác định trong đám hơi đó

sẽ hấp thụ bức xạ, tạo ra phổ hấp thụ của nó.

4. Nhờ một hệ thống máy quang phổ, người ta thu toàn bộ chùm sáng

sau khi đi qua môi trường hấp thụ, phân ly chúng thành phổ và chọn một vạch

phổ cần đo của nguyên tố phân tích để hướng vào khe đo cường độ của nó.

Trong một giới hạn nhất định của nồng độ, giá trị cường độ phụ thuộc tuyến

tính vào nồng độ C của nguyên tố cần phân tích theo phương trình:

A = k.C

Trong đó: A : cường độ của vạch phổ hấp thụ.

k: hằng số thực nghiệm.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

C: nồng độ nguyên tố cần phân tích trong mẫu đo phổ.

5. Thu và ghi lại kết quả đo của cường độ vạch phổ hấp thụ.

2.2.3. Hệ thống trang thiết bị của phép đo F – AAS [1]

Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử novAA 400 (hãng analytik jena)

* Phần 1: Nguồn phát tia phát xạ cộng hưởng của nguyên tố phân tích

(vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích), để chiếu vào môi

trường hấp thụ chứa các nguyên tử tự do của nguyên tố. Đó là các đèn catôt

rỗng (HCL), các đèn phóng điện không điện cực (EDL), hay nguồn phát xạ

liên tục đã được biến điệu.

* Phần 2: Hệ thống nguyên tử hóa mẫu phân tích. Trong kỹ thuật nguyên

tử hóa bằng ngọn lửa, hệ thống này bao gồm:

+ Bộ phận dẫn mẫu vào buồng aerosol hóa và thực hiện quá trình aerosol

hóa mẫu (tạo thể sol khí).

+ Đèn để nguyên tử hóa mẫu (Burner head) để đốt cháy hỗn hợp khí có

chứa mẫu ở thể huyền phù sol khí.

* Phần 3: Hệ thống máy quang phổ hấp thụ, nó là bộ đơn sắc, có nhiệm

vụ thu, phân li và chọn tia sáng (vạch phổ) cần đo hướng vào nhân quang điện

để phát hiện tín hiệu hấp thụ AAS của vạch phổ.

* Phần 4: Hệ thống chỉ thị tín hiệu hấp thụ của vạch phổ (tức là cường

độ của vạch phổ hấp thụ hay nồng độ nguyên tố cần phân tích). Hệ thống này

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

có thể là các trang bị:

+ Đơn giản nhất là một điện kế chỉ năng lượng hấp thụ (E) của vạch phổ.

+ Một máy tự ghi pic của vạch phổ.

+ Hoặc bộ hiện số digiltal

+ Hay bộ máy tính và máy in (printer), hoặc máy phân tích (Intergrator).

* Phần 5: Với các máy phổ AAS hiện đại còn có thêm một

microcomputer hay microprocessor và hệ thống phần mềm. Loại trang bị này

có nhiệm vụ điều khiển quá trình đo và xử lý các kết quả đo đạc, vẽ đồ thị,

tính nồng độ mẫu phân tích,...

2.3. Giới thiệu chiết pha rắn SPE [18]

2.3.1. Chiết pha rắn

Chiết pha rắn (solid-phase extraction, SPE) là phương pháp chuẩn bị

mẫu, làm giàu và làm sạch chất phân tích dựa trên cơ chế chiết tách của sắc

ký. Các dung dịch mẫu từ vài ml đến hàng trăm ml được cho đi qua cột chiết.

Cột này được nhồi các chất hấp phụ (sorbent) chọn lọc. Các chất quan tâm

trong dung dịch mẫu được chiết bởi các chất hấp phụ sau đó được rửa giải vào

lượng nhỏ dung môi.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Hình ảnh các loại cột chiết pha rắn

2.3.2. Quy trình chung của chiết pha rắn

Các bước tiến hành trong chiết pha rắn:

Hình vẽ các bước chiết pha rắn:

(a) hoạt hoá cột chiết (b) nạp mẫu vào cột chiết

- Bước 1: Hoạt hoá cột chiết

Cho dung môi đi qua chất hấp thu để làm ướt và sonvat hoá các nhóm

chức trong vật liệu, đồng thời loại bỏ các khí trong cột chiết và thay thế vào

đó là dung môi.

Để chuẩn bị pha rắn cho chiết kim loại trong các mẫu nước, dung môi

điển hình là methanol MeOH sau đó là H2O hay dung dịch đệm được chạy qua.

Trong quá trình thực hiện trên cột chiết pha rắn không được để khô vì

các chất hấp thu sẽ bị giảm hiệu lực, trong trường hợp ngược lại phải hoạt hoá

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

lại cột.

- Bước 2: Nạp mẫu vào cột chiết

Tuỳ theo kích thước cũng như loại mẫu, có thể áp dụng phương pháp

chảy bình thường hay sử dụng áp suất, điều quan trọng là phải giữ được toàn

bộ chất phân tích. Chất phân tích có thể cùng một vài chất khác được giữ lại

trên cột, các tạp chất khác đi ra khỏi cột càng nhiều càng tốt. Cơ chế lưu giữ

chất ở đây theo lực tương tác Vandecvan, liên kết Hyđrô, liên kết phân cực,

liên kết ion, ngoài ra còn lưu giữ theo kích thước.

- Bước 3: Rửa loại tạp chất

Đây là giai đoạn rửa loại các tạp chất. Điều quan trọng nhất của giai

đoạn này là chất phân tích không được tan trong dung dịch rửa và dung dịch

làm sạch cột phải kéo được hết tạp chất ra. Nếu môi trường mẫu là nước, có

thể dùng đệm nước hoặc một dung môi hữu cơ - nước. Nếu mẫu được hoà tan

trong dung môi hữu cơ thì dung môi rửa giải có thể là cùng giống dung môi

như trên.

- Bước 4: Rửa giải chọn lọc lấy chất phân tích

Rửa giải chất phân tích khỏi chất hấp phụ, dùng dung môi thích hợp.

Dung môi này phá vỡ tương tác của chất phân tích - chất hấp phụ. Dung

môi rửa giải này cần hoà tan tốt chất phân tích, nhưng lại không hoà tan

các chất khác.

2.3.3. Các cơ chế chiết pha rắn

Chiết pha rắn có 4 loại cơ chế chính là:

- Hấp phụ pha thường ( Normal Phase, NP).

- Hấp phụ pha ngược (Reversed Phase, RP).

- Trao đổi ion và cặp ion đối với các chất dạng ion (Ion Exchange, IEx).

- Rây phân tử theo độ lớn của chất phân tích (Gel).

Trong luận văn này, chúng tôi nhồi cột chiết pha rắn bằng nhựa Chelex-

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

100. Trong kiểu chiết này, chất chiết (pha tĩnh) là nhựa Chelex-100, là nhựa

tạo phức và trao đổi ion chọn lọc. Nó tác dụng tốt với các chất mẫu không

phân cực và phân cực. Đó là sự tương tác hấp phụ của pha tĩnh (chất chiết).

Tuỳ theo bản chất và cấu trúc phân tử mỗi nhóm chất phân tích và các điều

kiện thực hiện chiết, mà nhóm chất phân tích nào bị pha tĩnh hấp phụ và giữ

lại trên cột chiết.

2.4. Dụng cụ và hoá chất

2.4.1. Dụng cụ

- Máy đo pH dùng điện cực thuỷ tinh

- Cân phân tích

- Bình định mức : 10, 25, 50, 100, 500 ml

- Pipet : 1, 2, 5, 10 ml.

- Cốc thuỷ tinh, ống đong, ống nghiệm, phễu…

2.4.2. Hoá chất

Tất cả hoá chất đem dùng đều là hoá chất tinh khiết dùng cho phân tích

các nguyên tố lượng vết, loại pA của Merk. Nước sử dụng là nước cất 2 lần. - Dung dịch chuẩn Cd2+, Pb2+ 1000ppm trong HNO3 2% (Merk)

- Các dung dịch axit HNO3, HCl, CH3COOH 10% đều được tính toán

pha chế từ các dung dịch đặc ban đầu HNO3 65%, HCl 36%, CH3COOH 99%.

- Dung dịch NH4Cl, NH4Ac, NaAc nồng độ 10%: Cân mỗi muối với khối

lượng tương ứng là 10 gam sau đó hoà tan chúng bằng 90 ml nước cất 2 lần.

- Dung dịch NaOH 2M: Cân 8 gam NaOH dạng viên hoà tan bằng

nước cất hai lần cho vào bình sau đó định mức 100 ml.

-, F-.... đều được chuẩn bị từ các hoá chất tinh khiết.

- Các dung dịch Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Zn2+, Cu2+, Ni2+, Mn2+, Al3+,

2-, H2PO4

Fe3+, Cr3+, SO4

- Các dung dịch đệm được pha chế theo cuốn “ Sổ tay pha chế dung

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

dịch - phần 1, 2” của GS. TS Phạm Luận [8].

CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THẢO LUẬN

3.1. Khảo sát các điều kiện thực nghiệm để đo phổ của cadimi và chì.

3.1.1. Chọn vạch đo

Khi nguyên tử của 1 nguyên tố ở trạng thái tự do nó có khả năng hấp

thụ những bức xạ có bước sóng nhất định ứng đúng với các tia bức xạ mà nó

có thể phát ra trong quá trình phát xạ, tạo ra phổ hấp thụ nguyên tử của

nguyên tố đó. Nhưng nguyên tử không hấp thụ tất cả các vạch phổ nó phát ra,

quá trình hấp thụ chỉ xảy ra đối với các vạch phổ nhạy, các vạch phổ đặc

trưng và các vạch phổ cuối cùng của nguyên tố.

- Đối với Cd: Nguyên tố Cd có 2 vạch phổ đặc trưng, nhạy nhất

1= 2 = 226,5 nm. Tiến hành khảo sát dung dịch Cd2+ 1 ppm trong

228,8 nm và

HNO3 2% ở 2 bước sóng, kết quả thu được ở bảng 3.1 sau:

Bảng 3.1. Ảnh hưởng của bước sóng đến cường độ vạch phổ nguyên tố Cd

(nm) 228,8 226,5

Lần 1 0,1286 0,0782

Lần 2 0,1284 0,0784 Abs Lần 3 0,1285 0,0781

TB 0,0782 0,1285

1 = 217 nm và 2 = 283,3 nm. Tiến hành khảo sát dung dịch Pb2+ 2 ppm trong HNO3 2% ở 2

- Đối với Pb: Pb có 2 vạch phổ đặc trưng và nhạy nhất

bước sóng, kết quả thu được ở bảng 3.2 sau:

Bảng 3.2. Ảnh hưởng của bước sóng đến cường độ vạch phổ nguyên tố Pb

(nm) 217 283,3

Lần 1 0,0726 0,0498

Lần 2 0,0726 0,0497 Abs Lần 3 0,0725 0,0498

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

TB 0,0498 0,0726

Vì đối tượng phân tích ở nồng độ thấp nên cần đo ở những vạch phổ có

độ nhạy cao vì vậy chọn vạch phổ của Cd là 228,8 nm và của Pb là 217,0 nm.

Đây là những vạch phổ nhạy nhất, có độ ổn định cao và không bị chen lấn bởi

các vạch phổ của nguyên tố khác.

3.1.2. Chọn khe đo

Chùm tia phát xạ cộng hưởng của nguyên tố cần xác định sau khi đi

qua môi trường hấp thụ hướng vào khe đo và tác dụng lên nhân quang điện để

phát hiện và xác định cường độ vạch phổ hấp thụ đó. Vì vậy khe đo của máy

phải chọn phù hợp với từng vạch phổ, có độ ổn định, độ nhạy cao cho mỗi

phép đo và loại bỏ được những vạch cản trở. Tiến hành đo độ hấp thụ quang của dung dịch Cd2+ 1 ppm trong HNO3 2% ở bước sóng = 228,8 nm và Pb2+ 2 ppm trong HNO3 2% ở bước sóng = 217nm. Thay đổi bề rộng khe đo, kết

quả thu được ở bảng 3.3 sau:

Bảng 3.3. Ảnh hưởng của khe đo đến cường độ vạch phổ

Khe đo 0,2 0,5 0,8 1,2 Abs

0,1096 0,1286 0,1245 0,1302 Lần 1

0,1101 0,1287 0,1248 0,1287 Lần 2

Cd2+ 1 ppm 0,1198 0,1287 0,1236 0,1298 Lần 3

TB 0,1132 0,1243 0,1296 0,1287

0,0671 0,0730 0,0735 0,0738 Lần 1

0,0670 0,0730 0,0737 0,0740 Lần 2

Pb2+ 2 ppm 0,0672 0,0730 0,0732 0,0731 Lần 3

TB 0,0671 0,0735 0,0736 0,0730

Khe đo ảnh hưởng trực tiếp đến độ hấp thụ quang của nguyên tố phân

tích. Với nguyên tố Cd và Pb chúng tôi chọn độ rộng của khe đo trong khoảng

0,5 nm là tốt nhất. Với khe đo này 100% diện tích pic của vạch phổ sẽ nằm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

trong khe đo.

3.1.3. Khảo sát cường độ đèn catot rỗng (HCL).

Đèn catot rỗng có nhiệm vụ chỉ phát ra những tia phát xạ nhạy của

nguyên tố phân tích. Đèn HCL làm việc tại mỗi chế độ dòng nhất định sẽ cho

chùm phát xạ có cường độ nhất định. Mỗi sự dao động về dòng điện làm việc

của đèn đều ảnh hưởng đến cường độ của chùm tia phát ra. Ta phải chọn một

giá trị cường độ dòng và giữ nguyên trong suốt quá trình định lượng Cd và

Pb. Thông thường cường độ đèn HCL sử dụng nằm trong khoảng 60 – 85%

cường độ cực đại (Imax) đã ghi trên đèn HCL. Không nên dùng Imax vì ở đó đèn

làm việc không ổn định, dễ hỏng, độ nhạy và độ lặp lại kém. Đối với đèn Cd

có Imax = 8 mA, với đèn Pb có Imax= 10 mA

Tiến hành khảo sát đối với dung dịch Cd2+ 1 ppm và Pb2+ 2 ppm trong

HNO3 2%, NH4Ac 1% ở bước sóng và khe đo đã chọn. Kết quả thu được ở

bảng 3.4.

Bảng 3.4. Khảo sát cường độ đèn đến cường độ vạch phổ

Cường độ đèn (mA) 5 6 7 8

Lần 1 0,1276 0,1288 0,1301 0,1311

Lần 2 0,1279 0,1288 0,1298 0,1309 Cd

Lần 3 0,1273 0,1287 0,1306 0,1313 Imax =8mA

TB 0,1276 0,1302 0,1311 0,1288 Abs Lần 1 0,0698 0,0701 0,0728 0,0731

Lần 2 0,0696 0,0698 0,0724 0,0731 Pb

Lần 3 0,0692 0,0696 0,0724 0,0730 Imax = 10mA

TB 0,0695 0,0698 0,0725 0,0731

Từ bảng 3.4 ta thấy đối với Cd nên chọn cường độ dòng đèn là 6 mA,

với Pb nên chọn cường độ dòng đèn là 8 mA. Với cường độ này máy cho độ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

hấp thụ quang ổn định, độ nhạy và độ lặp lại cao.

3.1.4. Khảo sát điều kiện tối ưu hoá ngọn lửa (chiều cao Burner và thành

phần hỗn hợp khí cháy)

Cấu tạo ngọn lửa đèn khí gồm 3 phần chính: phần tối, phần trung tâm

và phần đuôi ngọn lửa. Trong đó phần trung tâm có nhiệt độ cao thường không

có màu hoặc có màu lam nhạt. Trong phần này hỗn hợp khí được 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. Vì vậy, trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử

phải chọn và thu chỉ phần trung tâm ngọn lửa nguyên tử hoá mẫu. Chọn chiều

cao đèn nguyên tử hoá mẫu phù hợp không những thu được độ nhạy cao và

tín hiệu ổn định mà còn loại bỏ được nhiều yếu tố ảnh hưởng.

Theo kỹ thuật nguyên tử hoá bằng ngọn lửa, người ta dùng năng lượng

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 là phụ thuộc vào các đặc

trưng và tính chất của ngọn lửa. Nhiệt độ là yếu tố quyết định quá trình

nguyên tử hoá mẫu, nó phụ thuộc vào thành phần và bản chất hỗn hợp khí đốt

tạo ra ngọn lửa. Trong phép đo F – AAS này Cd và Pb bị nguyên tử hoá mẫu ở nhiệt độ khoảng 22000C nên hỗn hợp khí sử dụng là: Không khí và axetilen

là phù hợp.

Để khảo sát điều kiện tối ưu hoá ngọn lửa chúng tôi chuẩn bị dung dịch Cd2+ với nồng độ 1 ppm và dung dịch Pb2+ với nồng độ 2 ppm trong nền

HNO3 2% và CH3COONH4 1%. Máy tự động điều chỉnh dòng khí và chiều

cao Burner cho đến khi thu được tín hiệu đo cao nhất và ổn định nhất.

Bảng 3.5. Điều kiện tối ưu hoá ngọn lửa

Nguyên tố Cd Pb

5,2/1,2 5,2/1,25 Tốc độ dẫn khí KK/C2H2 (l/p)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Chiều cao Burner (mm) 6 6

* Từ các kết quả đã nghiên cứu, các điều kiện thực nghiệm phù hợp để

đo phổ hấp thụ nguyên tử của Cd và Pb được tóm tắt dưới đây:

Bảng 3.6. Tổng hợp các điều kiện tối ưu của phép đo

Nguyên tố STT Các điều kiện đo Cd Pb

1 Vạch đo (nm) 228,8 217

2 Khe đo (nm) 0,5 0,5

3 Cường độ đèn (mA) 6 8

4 Chiều cao burner (mm) 6 6

Thành phần khí KK/C2H2 5 5,2/1,2 5,2/1,25 (l/ph)

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

Trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử F – AAS có rất nhiều yếu tố ảnh

hưởng đến quá trình đo, nhưng đặc biệt các yếu tố hoá học rất đa dạng và

phức tạp có thể dẫn đến những hướng sau:

- Làm giảm cường độ vạch phổ của nguyên tố phân tích do tạo hợp

chất bề mặt, khó hoá hơi và khó nguyên tử hoá mẫu.

- Làm tăng cường độ vạch phổ do tạo các hợp chất dễ hoá hơi và dễ

nguyên tử hoá hay do hạn chế ảnh hưởng của sự ion hoá và kích thích phổ

phát xạ của nguyên tố phân tích.

- Tăng cường độ vạch phổ khi nguyên tố phân tích tồn tại trong nền của

mẫu là những hợp chất hoá hơi. Khi đó các chất này như một chất mang cho

sự hoá hơi nguyên tố phân tích, nó làm hoá hơi với hiệu suất cao.

- Giảm cường độ vạch phổ khi nguyên tố phân tích trong nền của mẫu

là những hợp chất bền nhiệt, khó hoá hơi. Lúc này các nguyên tố nền kìm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

hãm sự hoá hơi các nguyên tố phân tích.

Chính với tác dụng trên mà chúng ta cần phải khảo sát và nghiên cứu

sự ảnh hưởng hoá học đến phép đo là rất cần thiết.

3.2.1. Ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit

Trong phép đo F - AAS, mẫu phân tích ở dạng dung dịch và trong môi

trường axit để tránh hiện tượng thuỷ phân của các kim loại tạo thành một số

hợp chất khó tan. Tuy nhiên nồng độ axit hay loại axit trong các mẫu cũng

gây ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ của nguyên tố cần phân tích thông qua

tốc độ dẫn mẫu, khả năng hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu. Ảnh hưởng này

thường gắn liền với loại anion của axit. Nói chung các axit dễ bay hơi gây ảnh

hưởng nhỏ, các axit khó bay hơi và bền nhiệt gây ảnh hưởng lớn hơn. Do vậy

cần phải chọn nồng độ axit phù hợp để giữ nó trong mẫu mà không làm ảnh

hưởng đến cường độ vạch phổ trong quá trình nghiên cứu. Các axit làm giảm

cường độ vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần phân tích theo thứ tự:

HClO4 < HCl < HNO3 < H2SO4 < H3PO4 < HF

Tiến hành khảo sát với dung dịch Cd2+ nồng độ 1ppm, Pb2+ nồng độ

2ppm có nồng độ axit trong khoảng 0-5%. Kết quả đo độ hấp thụ quang được

ghi lại ở bảng dưới đây:

Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ HNO3 đến cường độ vạch phổ

0 1 2 3 4 5 %HNO3

Lần 1 0,1284 0,1286 0,1289 0,1291 0,1290 0,1284

Lần 2 0,1282 0,1288 0,1290 0,1288 0,1287 0,1287 Cd Lần 3 0,1288 0,1285 0,1290 0,1293 0,1294 0,1288

TB 0,1285 0,1286 0,1290 0,1291 0,1290 0,1286 Abs Lần 1 0,0729 0,0729 0,0730 0,0731 0,0732 0,0731

Lần 2 0,0730 0,0730 0,0730 0,0729 0,0731 0,0729 Pb Lần 3 0,0728 0,0729 0,0730 0,0728 0,0730 0,0728

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

TB 0,0729 0,0729 0,0730 0,0729 0,0731 0,0729

Bảng 3.8. Ảnh hưởng của nồng độ HCl đến cường độ vạch phổ

0 1 2 3 4 5 %HCl

Lần 1 0,1284 0,1285 0,1289 0,1290 0,1289 0,1285

Lần 2 0,1282 0,1287 0,1289 0,1287 0,1285 0,1286 Cd Lần 3 0,1288 0,1284 0,1290 0,1292 0,1384 0,1289

TB 0,1285 0,1285 0,1289 0,1290 0,1319 0,1287 Abs Lần 1 0,0729 0,0728 0,0729 0,0730 0,0733 0,0732

Lần 2 0,0730 0,0730 0,0729 0,0727 0,0731 0,0727 Pb Lần 3 0,0728 0,0728 0,0728 0,0726 0,0727 0,0728

TB 0,0729 0,0729 0,0729 0,0728 0,0730 0,0729

Dựa vào kết quả thu được ghi ở hai bảng trên chúng tôi thấy nồng độ

axit của HNO3 và HCl không ảnh hưởng đáng kể đến cường độ vạch phổ của

Cd và Pb. Ở đây chúng tôi chọn axit HNO3 ở nồng độ 2% cho phổ ổn định

nhất đồng thời giữ được nguyên tố cần phân tích trong dung dịch. Vì vậy trong quá trình phân tích Cd2+ và Pb2+ được pha trong HNO3 2% và làm dung dịch nền.

3.2.2. Khảo sát chọn nền.

Nền của mẫu trong phép đo F-AAS thường làm giảm cường độ vạch

phổ của nguyên tố phân tích do tồn tại hợp chất bền nhiệt trong môi trường

hấp thụ vì hiệu suất hoá hơi, nguyên tử hoá mẫu không cao. Để loại trừ ảnh

hưởng của yếu tố này ta có thể dùng một số biện pháp như sau:

- Tăng nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu. Phương pháp này chỉ sử dụng trong

một chừng mực nhất định.

- Tách bỏ nguyên tố nền. Biện pháp này là hữu hạn.

- Thêm các chất phụ gia có nồng độ thích hợp làm nền cho mẫu. §©y lµ

ph ¬ng ph¸p phù hợp và thông dụng nhất. Yêu cầu của chất nền:

+ Loại trừ được yếu tố ảnh hưởng có trong mẫu phân tích

+ Việc pha chế dễ dàng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

+ Không làm giảm độ nhạy, nếu tăng thì càng tốt

+ Tạo độ nhớt ổn định cho tất cả các dung dịch chuẩn và dung dịch cần

phân tích.

Trên cơ sở đó chúng tôi tiến hành khảo sát một số nền như sau: NH4Cl,

CH3COONa, CH3COONH4 có nồng độ từ 0 - 5%. Vì chúng dễ hoá hơi và có

khả năng loại bỏ hợp chất bền nhiệt.

Tiến hành khảo sát dung dịch Cd2+ nồng độ 1ppm và Pb2+ nồng độ

2ppm trong HNO3 2% và bổ sung thêm nồng độ chất phụ gia. Kết quả thu

được ghi ở bảng 3.9.

Bảng 3.9. Ảnh hưởng của nồng độ NH4Cl đến cường độ vạch phổ

0 1 2 3 4 5 C% NH4Cl

Lần 1 0,1284 0,1290 0,1287 0,1286 0,1289 0,1287

Lần 2 0,1288 0,1289 0,1292 0,1289 0,1288 0,1288 Cd Lần 3 0,1290 0,1290 0,1290 0,1290 0,1290 0,1286

TB 0,1289 0,1290 0,1290 0,1288 0,1289 0,1287 Abs Lần 1 0,0728 0,0730 0,0728 0,0729 0,0727 0,0728

Lần 2 0,0728 0,0729 0,0731 0,0725 0,0729 0,0729 Pb Lần 3 0,0729 0,0729 0,0729 0,0731 0,0731 0,0731

TB 0,0728 0,0729 0,0730 0,0728 0,0729 0,0729

Bảng 3.10. Ảnh hưởng của nồng độ NH4Ac đến cường độ vạch phổ

0 1 2 3 4 5 C% NH4Ac

Lần 1 0,1284 0,1290 0,1288 0,1287 0,1288 0,1286

Lần 2 0,1288 0,1290 0,1291 0,1289 0,1288 0,1288 Cd Lần 3 0,1290 0,1290 0,1290 0,1290 0,1290 0,1286

TB 0,1289 0,1290 0,1290 0,1289 0,1289 0,1287 Abs Lần 1 0,0728 0,0730 0,0728 0,0729 0,0727 0,0728

Lần 2 0,0728 0,0729 0,0731 0,0725 0,0729 0,0729 Pb Lần 3 0,0729 0,0729 0,0729 0,0731 0,0731 0,0731

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

TB 0,0728 0,0729 0,0730 0,0728 0,0729 0,0729

Bảng 3.11. Ảnh hưởng của nồng độ NaAc đến cường độ vạch phổ

C% NaAc 0 1 2 3 4 5

Lần 1 0,1284 0,1290 0,1288 0,1289 0,1289 0,1285

Lần 2 0,1288 0,1289 0,1291 0,1286 0,1288 0,1288

Lần 3 0,1290 0,1289 0,1290 0,1291 0,1291 0,1286

TB 0,1289 0,1289 0,1290 0,1289 0,1289 0,1286 Abs

Lần 1 0,0728 0,0729 0,0729 0,0729 0,0729 0,0729

Lần 2 0,0728 0,0728 0,0730 0,0728 0,0727 0,0729

Lần 3 0,0729 0,0729 0,0732 0,0731 0,0731 0,0731

TB 0,0728 0,0729 0,0730 0,0729 0,0729 0,0730

Từ kết quả thu được ở trên chúng tôi thấy khi có mặt các chất nền thì

tín hiệu phổ thu được cao hơn khi không có chất nền. Tuy nhiên với nền

CH3COONH4 thì ngoài tác dụng loại bỏ sự hình thành các chất bền nhiệt còn

cho độ hấp thụ quang cao hơn và ổn định nhất tại nồng độ 1% .

3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của các ion khác.

Trong mẫu phân tích ngoài ion Pb cần quan tâm còn có rất nhiều ion

khác. Các ion này có thể ảnh hưởng hoặc không ảnh hưởng đến phép đo. Tuy

nhiên để biết một cách chính xác chúng tôi tiến hành khảo sát chúng ở nhiều

nồng độ khác nhau.

3.2.3.1. Ảnh hưởng của các cation

Một trong những yếu tố ảnh hưởng hoá học quan trọng đó là ảnh hưởng

của các cation. Chúng tôi chỉ tiến hành khảo sát một số ion có thể có trong

mẫu như K+, Ba2+, Fe3+, Mn2+,.....Các cation này có thể làm tăng hoặc giảm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

hay cũng có thể không ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ của Cd và Pb. Do

đó chúng tôi tiến hành khảo sát theo từng cation và tổng hợp các cation để

phát hiện nếu có ảnh hưởng thì phải tiến hành loại trừ. Để khảo sát ta chia ra

làm nhiều nhóm nguyên tố riêng rẽ sau đó sẽ khảo sát tới sự ảnh hưởng của

tổng các ion. Chuẩn bị dung dịch Cd2+ 2 ppm, Pb2+ 2 ppm trong dung dịch

HNO3 2%, NH4Ac 1% với các nồng độ khác nhau của từng nhóm kim loại.

Bảng 3.12. Ảnh hưởng của nhóm kim loại kiềm

Mẫu C2 C3 C4 C0 C1

Nồng độ (ppm) 100 200 400 0 50

Abs-Cd 0,2548 0,2556 0,2558 0,2553 0,2556 K+

Abs-Pb 0,0719 0,0720 0,0718 0,0724 0,0716

Nồng độ (ppm) 0 50 100 200 400

Abs-Cd 0,2547 0,2558 0,2559 0,2564 0,2568 Na+

Abs-Pb 0,0718 0,0724 0,0726 0,0727 0,0722

Bảng 3.13. Ảnh hưởng của nhóm kim loại kiềm thổ

Mẫu C2 C3 C4 C0 C1

Nồng độ (ppm) 100 200 400 0 50

Abs-Cd 0,2547 0,2546 0,2556 0,2551 0,2554 Ca2+

Abs-Pb 0,0718 0,0713 0,0718 0,0716 0,0721

Nồng độ (ppm) 0 50 100 200 400

Abs-Cd 0,2546 0,2542 0,2547 0,2544 0,2546 Mg2+

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Abs-Pb 0,0719 0,0718 0,0718 0,0717 0,0721

Bảng 3.14. Ảnh hưởng của nhóm cation kim loại nặng hóa trị II

Mẫu C0 C1 C2 C3 C4

Nồng độ (ppm) 0 50 100 150 200

Abs-Cd 0,2547 0,2548 0,2551 0,2549 0,2549 Cu2+ Abs-Pb 0,0718 0,0719 0,0717 0,0720 0,0721

Nồng độ (ppm) 0 50 100 150 200

Abs-Cd 0,2545 0,2542 0,2543 0,2554 0,2546 Ni2+ Abs-Pb 0,0720 0,0719 0,0718 0,0721 0,0721

Nồng độ (ppm) 0 50 100 150 200

Abs-Cd 0,2546 0,2549 0,2551 0,2547 0,2553 Zn2+ Abs-Pb 0,0717 0,0721 0,0720 0,0721 0,0721

Nồng độ (ppm) 0 50 100 150 200

Abs-Cd 0,2544 0,2542 0,2543 0,2548 0,2546 Mn2+ Abs-Pb 0,0720 0,0721 0,0718 0,0717 0,0718

Bảng 3.15. Ảnh hưởng của nhóm cation hóa trị III

Mẫu C0 C1 C2 C3 C4

Nồng độ (ppm) 0 50 100 150 200

Abs-Cd 0,2547 0,2553 0,2550 0,2546 0,2550 Al3+ Abs-Pb 0,0723 0,0722 0,0727 0,0723 0,0731

Nồng độ (ppm) 0 50 100 150 200

Abs-Cd 0,2545 0,2544 0,2543 0,2549 0,2546 Fe3+ Abs-Pb 0,0720 0,0721 0,0722 0,0714 0,0719

Nồng độ (ppm) 0 50 100 150 200

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Abs-Cd 0,2546 0,2541 0,2543 0,2547 0,2545 Cr3+ Abs-Pb 0,0717 0,0717 0,0719 0,0721 0,0721

Bảng 3.16. Ảnh hưởng của tổng cation

Nồng độ (ppm)

0 50 100 200 400 Na+

0 50 100 200 400 K+

0 50 100 200 400 Ca2+

0 50 100 200 400 Mg2+

0 50 100 150 200 Ni2+

0 50 100 150 200 Zn2+

0 50 100 150 200 Mn2+

0 50 100 150 200 Al3+

0 50 100 150 200 Fe3+

0 50 100 150 200 Cr3+

Abs-Cd 0,2548 0,2550 0,2568 0,2555 0,2554

Abs-Pb 0,0720 0,0724 0,0726 0,0724 0,0728

* Nhận xét : Từ các bảng đánh giá sự ảnh hưởng của các cation trên ta

thấy đều không gây ảnh hưởng tới cường độ vạch phổ của Cd và Pb, kể cả khi

có mặt tổng của các cation thì cũng không gây ảnh hưởng đến phép đo.

- …Các anion này có thể đưa

3.2.3.2. Ảnh hưởng của các anion:

-, SO4

Trong mẫu phân tích ngoài các ion kim loại còn có các anion tan trong 2-, F-, I-, H2PO4 dung dịch như: Cl-, NO3

thêm vào hay tạo ra trong quá trinh xử lí mẫu, do đó có thể gây ra ảnh hưởng

đến cường độ vạch phổ của nguyên tố cần phân tích. Ta cần khảo sát sự ảnh

hưởng của các ion này đối với dung dịch Cd2+ 2ppm, Pb2+ 2ppm trong dung

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

dịch HNO3 2%, NH4Ac 1%. Kết quả thu được dưới bảng sau:

-, F-.

2-, H2PO4

Bảng 3.17. Ảnh hưởng của anion SO4

Mẫu C0 C1 C2 C3 C4

Nồng độ (ppm) 0 50 100 150 200

Abs-Cd 0,2547 0,2548 0,2552 0,2559 0,2564 SO4 Abs-Pb 0,0718 0,0722 0,0724 0,0729 0,0721

Nồng độ (ppm) 0 50 100 150 200

Abs-Cd 0,2545 0,2544 0,2543 0,2549 0,2546 H2PO4 Abs-Pb 0,0720 0,0719 0,0718 0,0717 0,0719

Nồng độ (ppm) 0 50 100 150 200

F- Abs-Cd 0,2546 0,2548 0,2543 0,2547 0,2545

Abs-Pb 0,0717 0,0719 0,0721 0,0716 0,0723

* Nhận xét: Từ bảng số liệu ta thấy các anion với các nồng độ như

trên đều không gây ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ của các nguyên tố

Cd và Pb.

3.2.3.3. Ảnh hưởng của tổng các ion

Để đánh giá tổng quát chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của tổng các cation và anion đến quá trình đo phổ của Cd và Pb. Cd2+, Pb2+ được pha ở

nồng độ 2 ppm và trong nền HNO3 2% và CH3COONH4 1%, sau đó cho thêm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

các ion vào và tiến hành đo phổ ghi lại giá trị phổ dưới bảng sau đây.

Bảng 3.18. Ảnh hưởng của tổng các ion

C (ppm)

0 50 100 200 400 Na+

0 50 100 200 400 K+

0 50 100 200 400 Ca2+

0 50 100 200 400 Mg2+

0 50 100 150 200 Ni2+

0 50 100 150 200 Zn2+

0 50 100 150 200 Mn2+

0 50 100 150 200 Al3+

0 50 100 150 200 Fe3+

0 50 100 150 200 Cr3+

0 50 100 150 200 SO4

0 50 100 150 200 H2PO4

0 50 100 150 200 F-

Abs-Cd 0,2548 0,2551 0,2569 0,2550 0,2556

Abs-Pb 0,0720 0,0726 0,0728 0,0726 0,0729

* Nhận xét: Từ bảng số liệu trên chứng tỏ rằng các ion trong vùng khảo

sát không ảnh hưởng đến phép xác định Cd và Pb. Hơn nữa trong các mẫu thực

tế thì hàm lượng các ion trên nhỏ hơn hàm lượng khảo sát rất nhiều nên có thể

khẳng định rằng các ion này không gây ảnh hưởng đến phép đo. Đây cũng chính

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

là một ưu điểm nổi bật của phép đo F - AAS so với phương pháp khác.

3.3. Đánh giá chung về phép đo F – AAS xác định Cd và Pb

3.3.1. Khảo sát xác định khoảng tuyến tính của Cd và Pb (LOI)

Phương trình cơ sở phân tích định lượng của một nguyên tố trong phép đo

F – AAS là:

A = K. Cb

A : Cường độ vạch phổ hấp thụ

K: Hằng số thực nghiệm

C: Nồng độ của nguyên tố trong mẫu đo phổ

b: Hằng số bản chất (0

Trong một khoảng nồng độ nhất định thì b = 1, mối quan hệ giữa A và

C là tuyến tính A= f(C). Do đó để xác định hàm lượng Cd và Pb chúng ta phải

tìm được khoảng nồng độ tuyến tính của phép đo để dựng đường chuẩn.

Để xác định khoảng tuyến tính của Cd, Pb chúng tôi tiến hành pha mẫu

của Cd, Pb chuẩn trong nền (HNO3 2% và CH3COONH4 1%) sao cho nồng

độ tăng dần. Sau đó đo mật độ quang trong các điều kiện đã chọn và ghi lại

kết quả (mỗi nồng độ đo 3 lần và lấy giá trị trung bình) thu được kết quả sau.

Bảng 3.19. Dãy đường chuẩn

Cd Pb

Nồng độ (ppm) Nồng độ (ppm) Abs Abs

0,05 0,0491 0,1 0,0312

0,1 0,0547 0,5 0,0497

0,5 0,0877 1 0,0579

1 0,1293 2 0,0731

1,5 0,1713 3 0,0901

2 0,2124 4 0,1064

2,5 0,2526 6 0,1338

3 0,3365 8 0,1667

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

3,5 0,3994 10 0,1721

s b A

(ppm)

Hình 1. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ Cd2+

s b A

(ppm)

* Nhận xét: Khoảng tuyến tính xác định theo đồ thị của Cd là: 0,05 – 2,5 ppm

Hình 2. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ Pb2+

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

* Nhận xét: Khoảng tuyến tính xác định theo đồ thị của Pb là: 0,5 – 8 ppm

3.3.2. Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện (LOD) và giới

hạn định lượng (LOQ) của Cd và Pb.

Abs

0.04603 0.083

4.6723E-4 3.3322E-4

7.74488E-4

<0.0001

Linear Regression for Data1_B: Y = A + B * X Parameter Value Error ------------------------------------------------------------ A B ------------------------------------------------------------ R ------------------------------------------------------------ 0.99996

2+(ppm)

CCd

3.3.2.1. Đường chuẩn của Cd

Hình 3. Đường chuẩn của Cd

Tra bảng phân phối Student ta được giá trị t(P=0,95;f = N-1 = 6) = 2,447

Kết quả tính toán theo phần mềm origin 6.0 thu được : ∆A = t(0,95 ;6).SA = 2,447.4,6723.10-4 = 0,0011 ∆B = t(0,95 ;6).SB = 2,447.3,3322.10-4 = 0,0008 Phương trình hồi quy đầy đủ của đường chuẩn có dạng

Y= (A ± ∆A) +( B ± ∆A).X như sau :

Ai = (0,04603 ± 0,0011) + (0,083 ± 0,0005). CCd

Trong đó : Ai là cường độ hấp thụ thu được khi đo phổ (Abs)

 Giới hạn phát hiện (LOD) :

CCd là nồng độ Cd (ppm)

(LOD) được xem là nồng độ thấp nhất của chất phân tích mà hệ thống

phân tích còn cho tín hiệu phân tích khác có nghĩa với tín hiệu phân tích của

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

mẫu trắng hay tín hiệu nền.

Giới hạn phát hiện Cd bằng phép đo F-AAS theo đường chuẩn :

 Giới hạn định lượng (LOQ) :

LOD = = = 0,028 ppm

(LOQ) được xem là giới hạn thấp nhất của chất phân tích mà hệ thống

định lượng được với tín hiệu phân tích khác có ý nghĩa định lượng với tín

hiệu mẫu trắng hay tín hiệu nền và đạt độ tin cậy > 95%.

Giới hạn định lượng Cd bằn phép đo F - AAS theo đường chuẩn:

LOQ = = = 0,09 ppm

Vậy khoảng tuyến tính của Cd là 0,09 – 2,5 ppm

3.3.2.2. Đường chuẩn của chì (Pb)

Từ kết quả bảng 3.19 sử dụng phần mềm origin 6.0 để xác định đường

s b A

8.27543E-4 1.91845E-4

0.0426 0.01549

<0.0001

0.00064

(ppm)

chuẩn của Pb. Ta có kết quả thể hiện ở hình 4

Hình 4. Đường chuẩn của Pb

Tra bảng ta được giá trị t(0,95 ; 6) = 2,447

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Kết quả tính toán theo phần mềm Origin 6.0 ta được : ∆A = t(0,95 ;6).SA= 2,447. 7,27954.10-4 = 0,0018

∆B = t(0,95 ;6).SB = 2,447.1,9184.10-4 = 0,00047

Phương trình hồi quy đầy đủ của đường chuẩn có dạng Y= (A ± ∆A) +(

B ± ∆A).X như sau:

Ai = ( 0,0426 ± 0,0018) + (0,01549 ± 0,00047).CPb

Trong đó : Ai là cường độ hấp thụ thu được khi đo phổ (Abs).

 Giới hạn phát hiện Pb bằng đo F-AAS theo đường chuẩn :

CPb là nồng độ Pb2+ (ppm)

 Giới hạn định lượng Pb bằng phép đo F-AAS theo đường chuẩn :

LOD = = = 0,125 ppm

LOQ = = = 0,4 ppm

Vậy khoảng tuyến tính của Pb là 0,5 – 8 ppm

3.3.3. Đánh giá sai số và độ lặp của phép đo :

Để đánh giá sai số và độ lặp lại của phép đo ta dựng đường chuẩn, pha

3 mẫu có nồng độ ở điểm đầu, điểm giữa và điểm cuối của đường chuẩn trong

các điều kiện và thành phần giống như mẫu chuẩn. Thực hiện đo mỗi mẫu 10

lần, kết quả thu được biểu diễn trong bảng 3.20, 3.21. Sai số được tính theo

công thức :

% X =

*100%

Trong đó: + %X : Sai số phần trăm tương đối .

+ Ai : Giá trị cường độ hấp thụ đo được (Abs)

+ At : Giá trị cường độ hấp thụ tìm được theo đường chuẩn (Abs)

Độ lặp lại của phép đo được xác định theo các đại lượng S2 và % RSD.

Các đại lượng đó được tính theo công thức :

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

S2 = Suy ra : S =

*100

% RSD =

Trong đó : + Atb : Cường độ hấp thụ trung bình

+ n : số lần đo

+ S : độ lệch chuẩn

+ % RSD : hệ số biến động của phép đo.

Bảng 3.20. Kết quả sai số và độ lặp lại của phép đo Cd

Mẫu 1 2 3

0,1 1,5 2,5 CCd (ppm)

0,0543 0,1705 0,2535 At (Abs)

Lần đo X % X % X % Ai Ai Ai

1 0,0536 1,29 0,1689 0,94 0,2498 1,46

2 0,0538 0,92 0,1684 0,86 0,2527 0,32

3 0,0531 2,21 0,1698 0,59 0,2505 1,18

4 0,0527 2,95 0,1691 0,82 0,2524 0,43

5 0,0530 2,39 0,1661 2,58 0,2518 0,67

6 0,0531 2,21 0,1670 2,05 0,2481 2,13

7 0,0534 1,66 0,1659 2,70 0,2512 0,91

8 0,0518 4,6 0,1700 0,29 0,2447 3,47

9 0,0523 3,68 0,1677 1,64 0,2477 2,29

10 0,0522 3,87 0,1684 1,23 0,2493 1,66

0,0529 2,58 0,1681 1,41 0,2498 1,46 Atb

S 0,0016 0,0029 0,0046

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

% RSD 2,95 1,73 1,84

Bảng 3.21. Kết quả sai số và độ lăp lại của phép đo Pb

Mẫu 1 2 3

1 5 8 CPb (ppm)

0,0581 0,1201 0,1665 At (Abs)

Lần đo X % X % X % Ai Ai Ai

1 0,0566 2,58 0,1184 1,42 0,1656 0,54

2 0,0575 1,03 0,1198 0,25 0,1638 1,62

3 0,0574 1,20 0,1190 0,92 0,1662 0,18

4 0,0576 0,86 0,1200 0,08 0,1649 0,96

5 0,0568 2,24 0,1198 0,1640 1,5 0,25

6 0,0573 1,38 0,1198 0,25 0,1646 1,14

7 0,0569 2,07 0,1201 0,00 0,1644 1,26

8 0,0579 0,34 0,1186 1,25 0,1651 0,84

9 0,0564 2,93 0,1188 1,08 0,1636 1,74

10 0,0572 1,55 0,1190 0,92 0,1648 1,02

0,0572 2,07 0,1193 0,91 0,1647 1,08 Atb

S 0,0031 0,0029 0,0062

% RSD 5,37 2,44 3,76

Kết quả khảo sát sai số tuân theo định luật phân bố Gaus. Điểm đầu

và điểm cuối của vùng tuyến tính sai số lớn (2,95% và 1,84% với Cd ;

5,37% và 3,76% với Pb), điểm giữa vùng tuyến tính sai số nhỏ nhất (1,73%

với Cd ; 2,44% với Pb). Như vậy kết quả khảo sát cho thấy độ lệch chuẩn và

hệ số biến động (sai số tương đối) của phép đo Cd, Pb đều nhỏ nằm trong giới

hạn cho phép (10%). Qua kết quả trên chúng tôi nhận thấy phương pháp phổ

F-AAS là phương pháp phân tích ổn định, có độ lặp lại tốt đồng thời có độ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

chính xác cao, hoàn toàn phù hợp với xác định lượng vết kim loại.

3.4. Khảo sát các điều kiện làm giàu và tách chiết pha rắn với nhựa

Chelex-100

* Nhựa Chelex 100: cỡ hạt 100–200 mesh (BioRad Laboratories, Richmond,

CA, Mỹ).

CH2COO- CH2COONH4

+ → Ø-CH2NH+

Ø-CH2NH+ + 2 NH4

CH2COO- CH2COONH4

Khi cho mẫu vào:

CH2COONH4 CH2COO

Ø-CH2NH+ + Cd2+ → Ø-CH2NH+ Cd + 2NH4

CH2COONH4 CH2COO

Khi rửa giải:

CH2COO CH2COOH

Ø-CH2NH+ Cd + 2H+ → Ø-CH2NH+ + Cd2+

+ được chuẩn bị theo các bước sau:

CH2COOH CH2COO

Nhựa Chelex-100 dạng NH4

Cân chính xác 1g nhựa Chelex-100, cho vào cốc teflon, thêm 20 ml

dung dịch NaOH 2M và ngâm trong 24h để loại bỏ tạp chất, chủ yếu là các

tạp chất hữu cơ. Sau đó rửa sạch NaOH bằng nước cất 2 lần đến môi trường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

trung tính.

 Tiếp tục ngâm nhựa trong HNO3 2M trong 6h để loại bỏ tạp chất kim

 Nhồi nhựa lên cột chiết pha rắn có đường kính 0,9 mm, dài 65 mm đã được lót bông thủy tinh. Sau đó chuyển dạng (hoạt hóa) nhựa từ dạng H+ sang

loại. Rửa sạch HNO3 bằng nước cất 2 lần tới môi trường trung tính.

+ bằng 8 ml dung dịch CH3COONH4 1M.

 Dung dịch chiết được chạy qua cột với tốc độ 1,5-1,8 ml/phút sau đó

dạng NH4

được rửa giải bằng dung dịch HNO3 2M, thu lấy dung dịch rửa giải vào bình

định mức 25ml, thêm dung dịch nền rồi định mức bằng nước cất 2 lần, đem

đo bằng phép đo F-AAS.

Sau giai đoạn rửa giải, cột SPE được tái sử dụng bằng cách

 Dùng nước cất 2 lần rửa sạch cho tới môi trường trung tính với vận

xử lí như sau :

 Tiếp theo hoạt hóa nhựa bằng dung dịch CH3COONH4 1M với v là

tốc 4-5 ml/phút.

1,5-2 ml/phút.

* Quy trình chung của tách và làm giàu Cd và Pb bằng kĩ thuật SPE

Hoạt hoá cột chiết

NH4Ac 1M v =1,5 – 2 ml/phút

Môi trường tạo phức

Đệm (pH=5-6) v = 1,5 – 2 ml/phút

Mẫu (pH=5,5) v = 2 – 3 ml/phút

Tách, làm giàu Cd, Pb trên cột Chelex 100 dạng NH4

Rửa giải

V ml HNO3 2 M v = 1 – 1,5 ml/phút

Xác định Cd, Pb bằng F-AAS

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

được tiến hành theo hình sau:

v: Tốc độ chảy qua cột

V: Thể tích hoá chất cần dùng Để tách và làm giàu Cd2+, Pb2+ chúng tôi tiến hành khảo sát để tìm các

điều kiện tối ưu cho việc tách và làm giàu bằng Chelex-100. Sau đó đánh giá

tính khả thi của phương pháp thông qua giá trị hiệu suất thu hồi.

Hiệu suất thu hồi (H) của Cd và Pb được tính toán như sau:

H = *100 (%)

Trong đó: m: khối lượng thu hồi

mo: khối lượng ban đầu

3.4.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH

Trong quá trình chiết pha rắn thì yếu tố pH của dung dịch đệm có vai

trò quyết định, giá trị pH thích hợp sẽ làm cho khả năng hấp thu của chất phân

tích trên cột chiết đạt hiệu quả cao nhất. Để khảo sát pH chúng tôi tiến hành

như sau:

Pha 100 ml dung dịch chiết có chứa 10 µg Cd2+; 20 µg Pb2+ và 5ml

dung dịch đệm (pH = 3 - 8). Cho các dung dịch phân tích qua cột chiết pha

rắn với tốc độ 2 - 3 ml/phút. Rửa giải bằng 5 ml dung dịch HNO3 1 M với tốc

độ 1,0 – 1,5 ml/phút. Dịch chiết đi ra thu vµo bình định mức 10 ml, thêm nền sau ®ã xác định lượng Cd2+, Pb2+ thu hồi được bằng phương pháp F - AAS kết

quả thu được như sau:

Bảng 3.22. Hiệu suất thu hồi phụ thuộc vào pH

pH 3 4 5 6 7 8

Lượng Cd2+ chiết được(µg) 8,41 8,82 9,49 9,61 8,98 7,87

Phần trăm chiết Cd2+ (%) 84,1 88,2 94,9 96,1 89,8 78,7

Lượng Pb2+ chiết được(µg) 16,24 16,94 18,48 19,04 17,41 16,67

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Phần trăm chiết Pb2+ (%) 81,2 84,7 92,4 95,2 87,05 83,35

Hình 5. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc H (%) vào pH

Từ biểu đồ trên ta nhận thấy trong khoảng pH từ 4,0 - 7,0 hiệu suất thu

hồi cao, phù hợp với một số kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả khi khảo sát ảnh hưởng của pH để tách và làm giàu Cd2+ ,Pb2+. Kết quả thí nghiệm cho thấy khoảng pH của dung dịch mẫu thích hợp với việc làm giàu Cd2+, Pb2+ là

5,0 - 6,0. Vì vậy ta chọn khoảng pH này cho các nghiên cứu tiếp theo.

3.4..2. Ảnh hưởng của tốc độ nạp mẫu vào cột:

Quá trình hấp thụ kim loại trong SPE là quá trình động, tốc độ nạp

mẫu ảnh hưởng đến khả năng lưu giữ chất phân tích trên cột. Nếu tốc độ nạp

mẫu quá nhanh thì chất phân tích chưa kịp hấp thu lên cột đã bị đi ra. Ngược

lại nếu tốc nạp mẫu quá chậm thì sẽ làm tốn thời gian mà kết quả thu được lại

không tối ưu. Tốc độ nạp mẫu phù hợp sẽ đưa lượng chất hấp thu lên cột là

nhiều nhất và hiệu suất thu hồi là cao nhất. Ở đây, chúng tôi tiến hành khảo

sát với các mẫu như mục 3.4.1 ở các điều kiện tối ưu đã chọn nhưng ở các tốc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

độ khác nhau : 1 ml/phút; 2 ml/phút; 3 ml/phút; 4 ml/phút; 5 ml/phút; 6

ml/phút; 7 ml/phút; 8 ml/phút. Dung dịch sau khi chiết được đem đi đo F-

AAS, kết quả và hiệu suất thu hồi được thể hiện bằng bảng 3.23:

Bảng 3.23. Hiệu suất thu hồi phụ thuộc vào tốc độ nạp mẫu

Tốc độ nạp mẫu 1 2 3 4 5 6 7 8

9,75 9,74 9,73 9,41 8,31 7,87 7,15 6,16 (ml/phút) Lượng Cd2+ thu được (µg)

97,5 97,4 97,3 94,1 83,1 79,7 71,5 61,6

19,32 19,24 19,30 18,04 16,42 15,34 14,14 12,18 H(%) Lượng Pb2+ thu được (µg)

96,6 96,2 96,5 90,2 82,1 76,7 70,7 60,9 H(%)

Hình 6. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc H(%) vào tốc độ nạp mẫu

* Nhận xét: Hiệu suất thu hồi đạt giá trị tốt khi tốc độ mẫu qua cột giao

động từ 1 đến 4 ml/phút . Khi tốc độ mẫu của cột lớn bắt đầu lớn hơn 4 thì hiệu suất thu hồi Cd2+, Pb2+ giảm đáng kể. Từ thực nghiệm ta chọn tốc độ

mẫu qua cột là 2-3 ml/phút để khảo sát các điều kiện ảnh hưởng tiếp theo.

3.4..3. Khảo sát khả năng rửa giải : Để rửa giải Cd2+, Pb2+ ra khỏi nhựa ta có thể sử dụng nhiều tác nhân rửa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

giải khác nhau. Tuy nhiên việc chọn được dung môi rửa giải thích hợp là rất

quan trọng đối với phương pháp chiết và làm giàu các nguyên tố kim loại

nặng. Dung môi được lựa chọn phải thỏa mãn các điều kiện sau :

Dung môi có hiệu suất rửa giải cao.

Dung môi phải không phá hủy vật liệu hấp thu.

Dung môi phải phù hợp với phép đo xác định kim loại nặng (F - AAS)

sau khi làm giàu ở các điều kiện tối ưu đã chọn.

Để rửa giải Cd2+, Pb2+ ra khỏi cột chất hấp thu có thể sử dụng các tác

nhân rửa giải khác nhau. Chúng tôi đã nghiên cứu các tác nhân rửa giải như:

axit HNO3, HCl, H2SO4. Trong đó dung dịch HNO3 rửa giải là tốt nhất. Ta

tiến hành khảo sát với dung dịch HNO3 ở các nồng độ khác nhau từ 0,5 - 2,5

M, kết quả được thế hiện dưới bảng sau:

Bảng 3.24. Khảo sát nồng độ HNO3 trong dung dịch rửa giải

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 CHNO3 (M)

Lượng Cd2+ thu được (µg) 5,42 8,59 9,36 9,76 9,77

H (%) 54,2 85,9 93,6 97,6 97,7

Lượng Pb2+ thu được (µg) 87,6 15,18 17,32 18,72 18,14

Nồng độ HNO3 (M)

H (%) 43,8 75,9 89,6 96,6 96,6

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Hình 7. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc H(%) vào nồng độ HNO3

Từ đồ thị chúng ta thấy với nồng độ HNO3 lớn hơn 1M thì kết quả thu

được rất tốt nhưng ở nồng độ HNO3 2 M cho hiệu suất cao và không tốn quá

nhiều hoá chất. Vì vậy chúng tôi chọn HNO3 2M làm dung dịch rửa giải.

Với các nồng độ dung dịch HNO3 đã khảo sát cho ta số liệu rất khả quan

nhưng ta chọn HNO2 2M vì cho ta hiệu suất cao và nồng độ vừa phải không

tốn quá nhiều hóa chất cũng như không tốn thời gian rửa giải nữa.

3.4.4. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ rửa giải :

Cũng như tốc độ của dung dịch mẫu qua cột, tốc độ của dung dịch rửa

giải cũng ảnh hưởng đáng kể tới hiệu suất thu hồi Cd, Pb. Nếu dung dịch đi

quá chậm sẽ tốn kém về mặt thời gian cũng như không tăng được về hiệu

suất, còn nếu dung dịch rửa giải đi quá nhanh sẽ không rửa giải hoàn toàn Cd,

Pb ra khỏi cột chiết. Ta tiến hành khảo sát tốc độ rửa giải của HNO3 2M ở các

giá trị khác nhau.

Pha 100 ml dung dịch chiết có chứa 10 µg Cd2+, 20 µg Pb2+. Cho các

dung dịch phân tích qua cột chiết pha rắn với tốc độ 2,0 - 3,0 ml/phút. Rửa

giải bằng 5 ml dung dịch HNO3 2M với tốc độ thay đổi từ 0,5 - 4 ml/phút.

Dịch chiết đi ra thu bằng bình định mức 25 ml, định mức bằng dung dich nền HNO3 2% và CH3COONH4 1% , xác định lượng Cd2+, Pb2+ thu hồi được bằng phương pháp F-AAS kết quả thu được như sau :

Bảng 3.25. Ảnh hưởng của tốc độ rửa giải tới hiệu suất thu hồi

Tốc độ rửa Lượng Cd thu được Lượng Pb thu H (%) H (%) giải (ml/phút) được (µg) (µg)

0,5 9,10 91,0 18,00 90,0

1,0 9,75 97,5 19,32 96,6

1,5 9,74 97,4 19,22 96,1

2 9,62 96,2 19,04 95,2

2,5 9,58 95,8 18,76 93,8

3 8,65 86,5 16,48 82,4

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

4 7,86 78,6 15,34 76,7

Hình 8. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc H(%) vào tốc độ rửa giải

* Nhận xét : Khoảng tốc độ từ 0,5 - 2,5 ml/phút có khả năng rửa giải hoàn toàn Cd2+, Pb2+ ra khỏi cột. Hiệu suất thu hồi giảm khi tốc độ rửa giải

lớn hơn 2,5 ml/phút. Tuy nhiên tốc độ quá chậm cũng không rửa giải hoàn

toàn Cd, Pb ra khỏi cột còn tốn kém về thời gian. Để hiệu suất thu hồi Cd, Pb

cao,dễ kiểm soát tốc độ, không tốn kém về mặt thời gian ta chọn tốc độ rửa

giải trong khoảng 1,0-1,5 ml/phút.

 pH tối ưu : 5 - 6

 Tốc độ nạp mẫu : 2 - 3 ml/phút

 Tốc độ rửa giải : 1,0 - 1,5 ml/phút

 Tác nhân rửa giải tốt nhất: HNO3 2M

 Thể tích dung dịch rửa giải: 5 ml

3.4.5. Tổng kết điều kiện chiết pha rắn :

3.5. Xác định hàm lƣợng Cd và Pb trong một số đồ uống

Hoạt hoá cột chiết bằng 8 ml NH4Ac 1M, cho 10ml đệm pH = 5 - 6 qua

cột chiết với tốc độ 1,5 - 2 ml/phút tạo môi trường tạo phức tối ưu. Cho mẫu

chạy qua với tốc độ v = 2 - 3 ml/phút. Rửa giải bằng 5 ml HNO3 2M. Dung

dịch thu vào bình định mức 10 ml, thêm nền HNO3 2% và NH4AC 1%. Xác

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

định Cd, Pb thu hồi được bằng phương pháp F-AAS.

Bảng 3.26. Hàm lượng Cd và Pb trong một số đồ uống

Hiệu suất (%) Lượng thêm vào (µg/l) Lượng thu được (µg/l) Tên mẫu

Aquafina

Lavie

Joy

Kim Bôi

Fresh

Vĩnh Hảo

A&B

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Cd 0 2,5 5 10 0 2,5 5 10 0 2,5 5 10 0 2,5 5 10 0 2,5 5 10 0 2,5 5 10 0 2,5 5 10 Pb 0 5 10 20 0 5 10 20 0 5 10 20 0 5 10 20 0 5 10 20 0 5 10 20 0 5 10 20 Cd

Để kiểm tra độ chính xác của phép đo, chúng tôi tiến hành đo mẫu bằng

phương pháp ICP – MS. Kết quả phân tích mẫu thực cho thấy hàm lượng Cd2+, Pb2+ thu được ở trên có sai số nằm trong giới hạn cho phép so với

phương pháp ICP – MS.

Bảng 3.27. Bảng so sánh kết quả phân tích mẫu bằng phương pháp

F-AAS và ICP –MS

Sai số tương đối Phương pháp F – Phương pháp ICP – giữa hai phương AAS (µg/l) MS (µg/l) Tên mẫu pháp (%)

Cd Pb Cd Pb Cd Pb

Aquafina - - - - - -

Lavie - 1,20 - 1,27 - -5,51

Joy 0,25 1,29 0,24 1,26 4,17 2,38

Kim Bôi 0,23 1,49 0,25 1,42 - 8,00 4,93

Fresh 0,18 1,45 0,19 1,39 - 5,26 4,32

Vĩnh Hảo 0,26 1,11 0,24 1,15 8,33 1,74

A&B 0,31 1,25 0,33 1,21 -6,06 3,31

Kết quả phân tích một số mẫu đồ uống cho thấy hàm lượng Cd, Pb thu

được ở trên đều nằm dưới giới hạn cho phép của tiêu chuẩn Việt Nam về chất

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

lượng đồ uống [16].

KẾT LUẬN

Trong khóa luận này, chúng tôi đã nghiên cứu và thu được các kết

quả như sau:

1. Nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện xác định Cd, Pb bằng phương

pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F - AAS).

Nguyên tố Cd Pb Các yếu tố

Vạch phổ hấp phụ (nm) 228,8 217,0

Khe đo (nm) 0,5 0,5

Cường độ dòng đèn (mA) 6 8

Thông số máy 5,2/1,2 5,2/1,25 Lưu lượng KK/C2H2 (l/ph)

Chiều cao của Burner 6 6

2 2 Nồng độ HNO3 % Thành phần nền 1 1 Nồng độ NH4Ac %

Giới hạn phát hiện (ppm) 0,028 0,125

Giới hạn định lượng (ppm) 0,09 0,4

Vùng tuyến tính (ppm) 0,09-2,5 0,5 - 8

2. Xây dựng đường chuẩn của Cd, Pb trong phương pháp quang

phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS.

- Đường chuẩn của Cd : Ai = (0,04603 ± 0,0011) + (0,083 ± 0,0005). CCd

- Đường chuẩn của Pb: Ai =( 0,0426 ± 0,0018) + (0,01549 ± 0,00047).CPb

3. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu của chiết pha rắn để xác định hàm

lượng Cd , Pb trong một số đồ uống.

- Nghiên cứu khoảng pH tối ưu : 5 - 6

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

- Chọn tác nhân rửa giải phù hợp : HNO3 2M.

- Tốc độ nạp mẫu : 2 - 3 ml/phút

- Thể tích dung dịch rửa giải : 5 ml

- Tốc độ rửa giải : 1,0 - 1,5 ml/phút

4. Bằng phương pháp đo quang phổ hấp thụ nguyên tử kết hợp với chiết

pha rắn ta xác định được hàm lượng của Cd, Pb trong một số mẫu đồ uống.

Hàm lượng Cd Hàm lượng Pb Tên mẫu (ppb) (ppb)

Aquafina 0,00 0,00

Lavie 0,00 1,20

Joy 0,25 1,29

Kim Bôi 0,23 1,49

Fresh 0,18 1,45

Vĩnh Hảo 0,26 1,11

A&B 0,31 1,25

Kết quả này có sai số nằm trong giới hạn cho phép so với phương pháp

ICP - MS. Hàm lượng Cd, Pb đều nhỏ hơn giới hạn cho phép của TCVN

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

46/2007 về chất lượng đồ uống.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tiếng việt

[1]. A.P Krekov (1976), Cơ sở hóa phân tích – T2, NXB ĐH và THCN Hà

Nội ,( Từ Vọng Nghi , Trần Tứ Hiếu dịch)

[2]. Lê Lan Anh, Lƣu Thị Nguyệt Minh, Phạm Gia Môn, Trần Văn Huy,

Vũ Đức Lợi, Nguyễn Thị Minh Lợi, Alain Bermond (2009), Nghiên

cứu phân tích hàm lượng một số kim loại nặng trong rau , nước và đất

khu vực Hà Nội, Tạp chí phân tích Hóa, Lý, Sinh học , Tập 14 số 3/2009.

[3]. Đặng Đình Bạch, Nguyễn Văn Hải (2006), Giáo trình hoá học môi

trường, NXB Khoa học và kĩ thuật.

[4]. Trần Tứ Hiếu, Từ Vọng Nghi, Nguyễn Văn Ri, Nguyễn Xuân Trung

(2003), Hoá học phân tích - phần II: Các phương pháp phân tích công

cụ, Đại học Khoa học Tự Nhiên.

[5]. Phạm Luận (2001/2004), Giáo trình cơ sở cuả các kỹ thuật xử lí mẫu

phân tích - phần 1,2 , ĐHKHTN- ĐHQG Hà Nội.

[6]. Phạm Luận (1990) , Một số vấn đề cơ sở của sự chiết trong phân tích.

Chương VI. ĐH Tổng hợp Hà Nội.

[7]. Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, NXB Đại

Học Quốc Gia Hà Nội.

[8]. Phạm Luận (1987), Sổ tay pha chế dung dịch, tập 1 - 2, NXB KHKT -

Hà Nội.

[9]. Phạm Luận (1994/2002), Vai trò của muối khoáng và các nguyên tố vi

lượng đối với sự sống của con người , Trường ĐHKHTN Hà Nội.

[10]. Phạm Luận, Trần Chƣơng Huyến, Từ Vọng Nghi (1990), Một số

phương pháp phân tích điện hóa hiện đại, ĐHTH Hà Nội.

[11]. Từ Vọng Nghi, Trần Chƣơng Huyến, Phạm Luận (1990), Một số

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

phương pháp điện hoá hiện đại, Trường Đại học tổng hợp Hà Nội.

[12]. Hoàng Nhâm (2000), Hóa học vô cơ tập 2 + 3 , NXB Giáo Dục.

[13]. Nguyễn Hải Phong, Đinh Văn Cẩm, Trƣơng Quý Tùng, Nguyễn

Văn Hợp, Từ Vọng Nghi (2009), Xác định siêu vết Cd trong nước tự

nhiên bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan anot kết hợp chiết pha rắn,

Tạp chí phân tích Hóa,Lý,Sinh học- Tập 14, Số 2/2009.

[14]. Tạ Thị Thảo (2005), Bài giảng chuyên đề thống kê trong hóa phân tích,

ĐH KHTN - ĐH Quốc gia Hà Nội.

[15]. Đàm Thị Thanh Thủy (2009), Tách, làm giàu, xác định lượng vết Pb

và Cd trong một số đối tượng bằng kỹ thuật chiết pha rắn và phương

pháp quang phổ , Luận văn thạc sỹ khoa học Trường ĐHKHTN – ĐH

Quốc gia Hà Nội.

[16]. Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 46/2007) về chất lượng đồ uống và thực

phẩm.

[17]. Lê Ngọc Tú (2006), Độc tố và an toàn thực phẩm, NXB Khoa học và

kỹ thuật

[18]. Đỗ Quang Trung (2002), Ứng dụng kỹ thuật chiết pha rắn để tách, làm

giàu và xác định lượng vết Hg, As trong nước, Luận án tiến sĩ hoá học

trường ĐHKHTN – ĐHQG Hà Nội.

Tài liệu nước ngoài

[19]. Attila Gaspa, Melinda Andrasi, Szilvia Kados “ Application of

capilarry zone electrophoresis to the analysis and to a stability study of

cephalosporins”, Journal of Chromatography B, 775(2), pp 239 – 246.

[20]. Bio-Rad Laboratories (2000), Chelex-100 and Chelex - 20 chelating

Ion Exchange Resin Intruction manual, CA 94547.

[21]. David Harvey (Depauw University) (2000), Morden Analytical

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Chemistry, The McGraw – Hill, pp.215 – 221.

[22]. E. Fischer and C. G. M van den Berg (1999), Analytica Chimica Acta,

Vol. 385, pp. 273-280.

[23]. E.M. Thurman and M. S. Mills (1998), Solidphrase Extraction, Jonh

Wiley and Sons, Inc.,New York,

[24]. J.Thomson and J.Bannigan (2008), Reproductive Toxicology, Vol.25,

pp.304 -315.

[25]. Yu-Hsiang Sung and Shang-Da Huang (2006), Analytica Chimica

Acta, Vol. 495, pp. 165-176.

[26]. Sibel Saracoglu, Umit Divrikli, Mustafa Soylak and Latif Elci

(2000), Determination of copper, iron, lead, cadmium, cobalt and nikel

by atomic absorption spectrometry in baking powder and baking soda

samples after preconcentration and separation, Journal of Food and

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Drug Analysis, 10, pp.188 - 194.

Luận văn Thạc sĩ Khoa học hoá học: Xác định hàm lượng cadimi (Cd) và chì (Pb) trong một số đồ uống bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (F – AAS)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

NGUYỄN THU HƢƠNG XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG CACDIMI (Cd)VÀ CHÌ (Pb)

TRONG MỘT SỐ ĐỒ UỐNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP QUANG

PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ (F - AAS)

LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC

Thái Nguyên - năm 2010

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

NGUYỄN THU HƢƠNG XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG CACDIMI (Cd)VÀ CHÌ (Pb)

TRONG MỘT SỐ ĐỒ UỐNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP QUANG

PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ (F - AAS)

Chuyên ngành: Hoá phân tích

Mã số: 60.44.29

LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC

Thái Nguyên - năm 2010

LỜI CẢM ƠN

Học viên

Nguyễn Thu Hương

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC BẢNG

MỞ ĐẦU

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.3. Các phƣơng pháp xác định cadimi và chì

CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tƣợng, mục tiêu và nội dung nghiên cứu

CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THẢO LUẬN

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

Bảng 3.13. Ảnh hưởng của nhóm kim loại kiềm thổ

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Có thể bạn quan tâm

Luận văn Thạc sĩ: Quản lý hoạt động phát triển nhận thức cho trẻ mẫu giáo ở các trường mầm non, huyện Hoàng Su Phì, tỉnh Hà Giang

Luận văn Thạc sĩ tóm tắt: Pháp luật về điều kiện đầu tư kinh doanh trong lĩnh vực giáo dục, đào tạo ở Việt Nam

Luận văn Thạc sĩ: Sự nghiệp nghiên cứu phê bình văn học của Hoài Thanh

Luận văn Thạc sĩ: Tiểu thuyết của Đỗ Phấn từ góc nhìn sinh thái

Luận văn Thạc sĩ: Giải pháp ứng phó với nhập cư ở Liên minh Châu Âu

Luận văn Thạc sĩ: Diễn ngôn về giới nữ trong văn xuôi nữ Việt Nam đương đại (khảo sát sáng tác của Dạ Ngân, Y Ban, Lý Lan, Nguyễn Thị Thu Huệ)

Luận văn Thạc sĩ: Xây dựng mức phát thải tham chiếu rừng khu vực huyện Bảo Lâm tỉnh Lâm Đồng

Luận văn Thạc sĩ: Đặc điểm nhân vật chính trong ba tác phẩm của Franz Kafka: Lâu đài, Vụ án, Hóa thân

Kháo luận tốt nghiệp: Vận dụng lí thuyết học tập trải nghiệm vào dạy học Thống kê - Xác suất ở lớp Hai

Luận văn Thạc sĩ: Xây dựng hệ thống điều khiển và thu nhận dữ liệu cho Robot dịch vụ

Luận văn Thạc sĩ: Thế giới nhân vật trong truyện ngắn Lê Minh Khuê sau năm 1975

Luận văn Thạc sĩ: Tác động của cấu trúc vốn đến hiệu quả hoạt động của các ngân hàng thương mại cổ phần niêm yết trên thị trường chứng khoán Việt Nam

Luận văn Thạc sĩ: Kiểm soát rủi ro tín dụng bán lẻ tại Ngân hàng Thương mại Cổ phần Đầu tư và Phát triển Việt Nam chi nhánh Thủ Thiêm

Luận văn Thạc sĩ: Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả kinh doanh của ngân hàng thương mại cổ phần niêm yết trên thị trường chứng khoán Việt Nam

Luận văn Thạc sĩ: Các nhân tố ảnh hưởng đến hành vi sử dụng dịch vụ ngân hàng điện tử tại Ngân hàng Thương mại Cổ phần Ngoại thương Việt Nam – Chi nhánh Thủ Đức

Luận văn Thạc sĩ: Các yếu tố tác đồng đến nợ xấu tại Ngân hàng Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn - Chi nhánh Tiền Giang

Luận văn Thạc sĩ: Yếu tố ảnh hưởng đến quyết định sử dụng dịch vụ thanh toán không dùng tiền mặt tại Ngân hàng TMCP Công thương Việt Nam (Vietinbank)

Luận văn Thạc sĩ tóm tắt: Pháp luật về du lịch biển, thực tiễn tại tỉnh Bình Định

Luận văn Thạc sĩ: Ảnh hưởng của các yếu tố thương hiệu với vai trò trung gian của Marketing truyền miệng đến quyết định chọn việc làm của nhân viên GenZ tại chuỗi nhà hàng gà rán Popeyes khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh

Luận văn Thạc sĩ: Ảnh hưởng của Marketing mix đến ý định học cao học của sinh viên khối ngành kinh tế thuộc Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh

Tài liêu mới

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng thuật toán thích nghi và học tăng cường cấu trúc Actor - Critic điều khiển bám quỹ đạo cho robot di động đa hướng mecanum

Luận án Tiến sĩ: Cơ cấu bệnh tim mạch và chất lượng cuộc sống của người cao tuổi mắc suy tim, rung nhĩ điều trị tại Bệnh viện Thống Nhất, thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hiện tượng nứt dăm đê sông vùng đồng bằng sông Hồng và dự báo khả năng bị nứt của một số đoạn đê

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng giải pháp đảm bảo an toàn thông tin cho quá trình học liên kết dựa trên mật mã

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Phát triển năng lực đánh giá công nghệ cho học sinh trong dạy học môn Công nghệ 11 ở trường trung học phổ thông

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu phân loại chi cầu diệp – Bulbophyllum Thouars (Orchidaceae) ở vùng Tây Nguyên bằng phương pháp hình thái và phân tử

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu đặc điểm phân bố và dinh dưỡng của các loài lưỡng cư ở Vườn Quốc gia Bến En và Khu bảo tồn thiên nhiên Pù Luông, tỉnh Thanh Hóa

Luận án Tiến sĩ: Tổng hợp luật dẫn và điều khiển cho một lớp tên lửa đối hải trên cơ sở ứng dụng mạng nơ ron và hệ mờ

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu tổng hợp hệ điều khiển góc Pitch tua bin gió trong điều kiện có nhiễu tác động

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hóa học lipid của hai loài san hô thủy tức Millepora dichotoma và Millepora platyphylla ở Việt Nam

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu kiểm soát phân phối công suất kéo trên cầu chủ động của ô tô con bằng ABS

Luận án Tiến sĩ: Ứng dụng phản ứng Domino vào tổng hợp các dẫn xuất Podophyllotoxin, Pyrimidine và đánh giá hoạt tính sinh học của các chất tổng hợp được

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và một số hoạt tính sinh học của cây chùm ngây (Moringa oleifera)

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu thành phần hóa học và ứng dụng ức chế ăn mòn cho thép của cao chiết xuất từ cây Lộc vừng thuộc họ Lecythidaceae

Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu hiện tượng nứt dăm đê sông vùng đồng bằng sông Hồng và dự báo khả năng bị nứt của một số đoạn đê

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng