intTypePromotion=3

Tóm tắt luận văn Thạc sỹ Khoa học: Xác định crom trong mẫu sinh học bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa

Chia sẻ: Tran Kiet | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:70

0
85
lượt xem
24
download

Tóm tắt luận văn Thạc sỹ Khoa học: Xác định crom trong mẫu sinh học bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhằm mục đích phục vụ sức khỏe con người và bảo vệ môi trường, nhằm đóng góp cho chương trình nhà nước về nghiên cứu và điều tra điều kiện dinh dưỡng của người Việt Nam, mời các bạn cùng tham khảo tóm tắt luận văn Thạc sỹ Khoa học "Xác định crom trong mẫu sinh học bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa". Hy vọng đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt luận văn Thạc sỹ Khoa học: Xác định crom trong mẫu sinh học bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa

  1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------------------------- CAO THỊ MAI HƢƠNG ĐỀ TÀI: XÁC ĐỊNH CROM TRONG MẪU SINH HỌC BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ KHÔNG NGỌN LỬA Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60 44 29 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2011
  2. BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT AAS Atomic absorption spectrophotometry ( Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử) AbsCr Absorbance of chromium ( Độ hấp thụ quang của crom) BG Background signal (blank signal) ( Tín hiệu đường nền ) CV Coefficient variation (Hệ số biến động) ER Relative error ( Sai số tương đối) F - AAS Flame atomic absorption spectrophotometry ( Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật ngọn lửa ) F - AES Flame atomic emission spectrophotometry ( Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử kỹ thuật ngọn lửa) GF - AAS Graphite furnace atomic absorption spectrophotometry ( Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật không ngọn lửa) ETA-AAS Electro Thermal Atomizers Atomic Absorption Spectrocopy (Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật không ngọn lửa) IAEA-CRM International Atomic Energy Agency-Certified Reference Materials (Mẫu chuẩn) HPLC High Performance Liquid Chromatography ( Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao) HCL Hollow cathode lamp ( Đèn catot rỗng )
  3. HMDE Hanging mercury drop electrode ( Điện cực giọt thủy ngân treo) ICP - MS Inductively coupled plasma mass spectrometry ( Phương pháp khối phổ plasma cao tần cảm ứng ) LOD Limit of detection (Giới hạn phát hiện ) LOQ Limit of quantitortion ( Giới hạn định lượng ) ppb part per billion ( Phần tỷ ) ppm part per million ( Phần triệu) RSD Relative standard deviation (Độ lệch chuẩn tương đối) SS Sum of square ( Tổng các bình phương) UV - Vis Ultraviolet - Visible spectrophotometry (Phương pháp quang phổ tử ngoại - khả kiến )
  4. DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1- Hàm lượng Cd, Cr, Pb trong đất trồng rau Bảng 3.1 - Khảo sát chọn vạch đo phổ của Crom Bảng 3.2 - Khảo sát chọn cường độ dòng đèn HCL Bảng 3.3 - Khảo sát độ rộng khe đo Bảng 3.4 - Khảo sát nhiệt độ tro hoá mẫu Bảng 3.5 - Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu Bảng 3.6 - Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit HNO3 Bảng 3.7 - Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit HCl Bảng 3.8 - Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit H2SO4 Bảng 3.9 - Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit CH3COOH Bảng 3.10 - Khảo sát ảnh hưởng của các chất cải biến hóa học Bảng 3.11 - Khảo sát nồng độ của (NH4)H2PO4 Bảng 3.12 - Khảo sát thành phần các nguyên tố có trong rau Bảng 3.13- Khảo sát ảnh hưởng của các kim loại kiềm thổ Bảng 3.14 - Khảo sát ảnh hưởng của các cation kim loại hóa trị III Bảng 3.15 - Khảo sát ảnh hưởng của các cation kim loại nặng hóa trị II Bảng 3.16 - Khảo sát ảnh hưởng của tổng các cation kim loại Bảng 3.17 - Khảo sát ảnh hưởng của các anion Bảng 3.18 - Khảo sát ảnh hưởng của tổng các cation và anion Bảng 3.19 - Giới hạn hàm lượng các cation và anion Bảng 3.20 - Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính của Crom Bảng 3.21 - Kết quả sai số và độ lặp lại của phép đo Bảng 3.22- Kết quả phân tích bằng phương pháp đường chuẩn Bảng 3.23 - Kết quả phân tích bằng phương pháp thêm chuẩn
  5. Bảng 3.24 - Kết quả so sánh giữa phương pháp đường chuẩn và thêm chuẩn Bảng 3.25 - Kết quả so sánh giữa phương pháp GF-AAS và ICP-MS Bảng 3.26 - Hiệu suất thu hồi Cr lượng thêm chuẩn Bảng 3.27 - Hiệu suất thu hồi Cr theo mẫu chuẩn Bảng 3.28 - Kết quả phân tích của hai mẫu rau bằng phương pháp đường chuẩn
  6. DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 - Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Model AA 6800 Hình 2.2 - Bộ phận nguyên tử hoá chứa cuvet graphit Hình 2.3 - Bộ phận lấy mẫu tự động ASC - 6100 Hình 3.4 - Đồ thị khảo sát nhiệt độ nguyên tử hóa của crom Hình 3.5 - Khảo sát khoảng tuyến tính của crom Hình 3.6 - Đường chuẩn của crom Hình 3.7 - Đồ thị thêm chuẩn xác định crom trong mẫu rau cải bắp cải non Hình 3.8 - Đồ thị thêm chuẩn xác định crom trong mẫu rau cải cúc Hình 3.9 - Đồ thị thêm chuẩn xác định crom trong mẫu rau cần 5
  7. MỞ ĐẦU Xã hội ngày một phát triển, nhu cầu của con người ngày càng cao. Sự tăng trưởng mạnh của nền kinh tế đã đưa nhu cầu của con người từ mong muốn “ăn no, mặc đủ” lên “ăn ngon, mặc đẹp”. Vì thế nhu cầu về thực phẩm sạch, đảm bảo sức khỏe đã trở thành nhu cầu thiết yếu, cấp bách và được xã hội quan tâm hàng đầu. Ở nước ta, sự bùng nổ dân số cùng với tốc độ đô thị hoá, công nghiệp hoá nhanh chóng đã tạo ra một sức ép lớn tới môi trường sống Việt Nam . Vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm đối với nông sản nhất là rau xanh đang được cả xã hội quan tâm. Rau xanh là nguồn thực phẩm cần thiết và quan trọng không thể thiếu được trong mỗi bữa ăn hàng ngày, là nguồn cung cấp vitamin, khoáng chất, vi lượng, chất xơ, cho cơ thể con người không thể thay thế được. Ngoài ra, rau còn được dùng như một loại thuốc chữa các bệnh thông thường: nước rau má giúp giải nhiệt, rau ngải cứu giúp an thai, rau diếp cá dùng để hạ sốt, rau muống giúp cầm máu. Tuy nhiên, hiện nay nhiều khu vực trồng rau đang có nguy cơ bị ô nhiễm do chất thải của các nhà máy, xí nghiệp cùng với việc sử dụng phân bón một cách thiếu khoa học dẫn đến một số loại rau có thể bị nhiễm các kim loại nặng, có ảnh hưởng đến sức khoẻ con người. Các nguyên tố thuộc nhóm kim loại nặng như Cr, Pb, Cd gây độc hại đối với cơ thể con người tuỳ thuộc vào hàm lượng của chúng. Một số khác như Cu, Fe, Zn là những nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể con người. Tuy nhiên khi hàm lượng của chúng vượt quá ngưỡng cho phép chúng bắt đầu gây độc. Thời gian gần đây, vấn đề rau sạch đang là vấn đề nóng bỏng được nhiều cơ quan môi trường và Xã hội quan tâm: Theo báo Lao Động số 288 Ngày 12/12/2008 thì Trung bình 33km2 mới có 1 điểm bán rau an toàn. Theo Chi cục Bảo vệ thực vật Hà Nội, đến thời điểm này, sản lượng rau an toàn của toàn thành phố hàng năm chỉ đáp ứng được gần 14% nhu cầu rau xanh của người dân thủ đô. Như thế, việc điều tra, đánh giá chất lượng rau sạch trở nên vô cùng cấp thiết. Một trong các chỉ tiêu dùng để đánh giá độ an toàn của thực phẩm nói chung và rau sạch nói riêng là chỉ tiêu về hàm lượng các kim loại nặng. Nhằm mục đích phục vụ sức khỏe con người và bảo vệ môi trường, nhằm đóng góp cho chương trình nhà nước về nghiên cứu và điều tra điều kiện dinh dưỡng của người Việt nam, trong bản luận văn này chúng tôi nghiên cứu việc sử dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS) để phân tích (xác định) lượng vết crom trong mẫu sinh học. 6
  8. Chƣơng 1 - TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu chung về nguyên tố Crom.[18] Crom là một nguyên tố thuộc phân nhóm VIB, chu kỳ 4 trong bảng hệ thống tuần hoàn, có cấu hình lớp electron ngoài cùng: 3d5 4s1. Crom được ký hiệu là Cr, số thứ tự nguyên tử là 24, nguyên tử lượng Crom là 51,996 đvC, Crom có số oxi hoá đặc trưng nhất là +3 và kém đặc trưng hơn là +6. Ngoài ra, trong hợp chất Crom còn có các số oxi hoá: +1; +2; +4; +5. Trữ lượng trong thiên nhiên của Crom là 6.10-3 % tổng số nguyên tử trong vỏ trái đất, nghĩa là tương đối phổ biến. Khoáng vật chính của Crom là sắt cromit Fe(CrO2)2. Crom được sử dụng trong luyện kim, trong mạ điện hoặc trong nhuộm màu, thuộc da… Các hợp chất cromat thường thêm vào nước mặn để ức chế sự ăn mòn kim loại. Trong nước tự nhiên, Cr3+ tồn tại ở dạng Cr(OH)2+, Cr (OH)  , còn Cr(IV) tồn tại ở dạng CrO 24  , và Cr2 O 72  . Người ta cho rằng Cr3+ tạo phức bền với các amin và nó được bám vào các khoáng sét. Crom được coi là không cần thiết cho cây trồng nhưng lại là nguyên tố cần thiết cho động vật. Crom kim loại được điều chế bằng các phương pháp nhiệt nhôm, dùng bột nhôm khử Crom(III) oxit. Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3 Crom thu được chứa 97,99% Cr và tạp chất sắt. 1.2.Tính chất của Cr [ 9] 1.2.1. Tính chất vật lý: Về mặt lý học, crom thể hiện rõ rệt tính chất kim loại. Nó là kim loại màu trắng bạc có ánh kim, dẫn điện và nhiệt tốt. Crom tinh khiết dễ chế hoá cơ học nhưng khi lẫn tạp chất thì trở nên cứng và giòn. Vì vậy, kim loại Crom kỹ thuật rất cứng. Việc đưa crom vào thép làm tăng độ cứng, độ bền nhiệt, độ bền ăn mòn, và độ bền hoá chất của các loại thép đặc biệt. Thép dụng cụ chứa 3% ÷ 4% Cr, thép không rỉ chứa 18% ÷ 25% Cr. Một số hằng số vật lý quan trọng của Cr:  Nhiệt độ nóng chảy (Tnc): 1890oC 7
  9.  Nhiệt độ sôi (Ts): 3390oC  Thế điện cực (Eo): -0,91V  Độ âm điện theo paoling: 1,6  Bán kính nguyên tử : 1,27 Ao  Năng lượng iôn hoá : 6,77 eV 1.2.2. Tính chất hoá học: Crom là chất khử giống như Al, trên bề mặt được bao phủ màng oxit mỏng, bền với không khí. Crom không phản ứng trực tiếp với H2, ở điều kiện thường không phản ứng với O2 nhưng khi đốt cháy trong không khí tạo thành Cr2O3 4Cr(rắn) + 3O2 = 2Cr2O3 ΔH = - 1141 KJ/mol Tuy nhiên ở nhiệt độ cao, Crom phản ứng với nhóm Halogen. Thế điện cực tiêu chuẩn của Crom E oCr 2 / Cr = - 0,91 (V). Crôm khử được H+ trong các dung dịch HCl, H2SO4 loãng, nóng giải phóng H2. Cr + 2H+ = Cr2+ + H2 Crom bị thụ động trong axit HNO3 và H2SO4 đặc nguội. Crom không tác dụng với nước do có lớp oxit bảo vệ. Crom tan được trong dung dịch kiềm. Cr + NaOH + H2O = NaCrO2 + 3/2 H2 Crom tác dụng với muối của những kim loại có thế tiêu chuẩn cao hơn tạo thành muối Cr(II) Cr + Cu2+ = Cr2+ + Cu 1.2.3. Các hợp chất của Crom 1.2.3.1. Hợp chất Cr(II) Các hợp chất của Cr(II) đều có tính khử như CrO ở 1000oC bị khí H2 khử thành crom kim loại. Còn Crom(II) hiđroxit thể hiện tính khử mạnh hơn 2Cr(OH)2 + O2 (kk) = 2Cr(OH)3 Và dễ bị oxi hoá thành Cr (III). Ví dụ: 8
  10. 4CrCl2 + 4HCl + O2 = 4CrCl3 + 2H2O Muối Cr(II) ít bị thuỷ phân E Cr 3 / Cr 2 = - 0,41 (V), các muối tan được trong nước cho iôn hiđrat hoá [Cr(H2O)6]2+ có màu xanh lam. 1.2.3.2. Hợp chất Cr(III) Các hợp chất của Cr(III) bền hơn hợp chất của Cr(II) và có nhiều ứng dụng thực tế. a. Cr(III) oxit: Là hợp chất bền nhất của crom, nó nóng chảy ở 2265oC và sôi ở 3027oC. Cr2O3 trơ về mặt hoá học, nhất là sau khi đã nung nóng, nó không tan trong nước, dung dịch axit và dung dịch kiềm. Tính lưỡng tính của Cr2O3 chỉ thể hiện khi nấu chảy với kiềm hay Kali hiđrô sunfat. Cr2O3 + 2KOH = 2KCrO2 + H2O Cr2O3 + 6KHSO4 = Cr2(SO4)3 + 3K2SO4 + 3H2O b. Cr(III) hiđroxit: Cr(OH)3 có tính chất giống với nhôm hiđrôxit, nó là kết tủa nhầy, màu lục nhạt, không tan trong nước và là chất lưỡng tính. Khi mới điều chế Cr(III) hiđroxit tan dễ dàng trong axit và dung dịch kiềm. Cr(OH)3 + 3H3O+ = [Cr(H2O)6]3+ Cr(OH)3 + OH  + nH2O = Cr (OH) 4 (H 2 O) 2   Tất cả những ion này được gọi chung là hiđroxo Cromit, nó luôn kém bền, khi đun nóng trong dung dịch đã phân huỷ tạo thành kết tủa Cr(OH)3. Sở dĩ như vậy là vì Cr(OH)3 có tính axit yếu hơn Al(OH)3. Cr(III) hiđrôxit tan không đáng kể trong dung dịch NH3 nhưng tan dễ dàng trong amoniac lỏng tạo thành phức hecxanano. Cr(OH)3 + 6NH3 = [Cr(NH3)6](OH)3 c. Muối Crom(III): Người ta đã biết được nhiều muối Crom(III) nhưng muối này độc với người. Nhiều muối Crom(II) cũng có cấu tạo và tính chất giống với muối nhôm(III). Bởi vì các ion 9
  11. Cr3+(0,57Ao) và Al3+(0,61Ao) có kích thước gần nhau. Dung dịch muối Crom(III) có màu tím ở nhiệt độ thường, nhưng có màu lục khi đun nóng, màu tía đỏ là màu đặc trưng của ion [Cr(H2O)6]3+ Muối Crom (III) có tính thuận từ, rất bền trong không khí khô và bị thuỷ phân mạnh hơn muối Cr(II). Trong môi trường axit, ion Cr3+ có thể bị khử đến Cr2+ bởi kẽm, nhưng trong môi trường kiềm nó có thể bị H2O2, PbO2, nước clo, nước brôm oxi hoá đến Cromat. 2CrCl3 + 10KOH + 3H2O2 = 2K2CrO4 + 6KCl + 8H2O Do có bán kính bé và điện tích lớn, ion Cr3+ là một trong những chất tạo phức mạnh nhất, nó có thể tạo nên phức bền với hầu hết phối tử đã biết. Tuy nhiên, độ bền của các phức chất Cr(III) còn tuỳ thuộc vào bản chất của phối tử và cấu hình của phức chất. Trong dung dịch, Cr(III) clorua có thể kết hợp với clorua kim loại kiềm tạo nên phức chất màu đỏ hồng. CrCl3 + 3KCl = K3[CrCl6] Vì trạng thái oxi hoá trung gian, ion Cr3+ vừa có tính chất oxi hoá (trong môi trường axit), vừa có tính khử (trong môi trường bazơ). Người ta đã biết nhiều các phức số phối tử hai, ba, bốn nhân của Cr(III), trong đó có thể có các phân tử trung hòa NH3, - NH2, − CH2 – CH2 – NH2, hoặc gốc axit SO 24  , C 2 O 24  , SeO 24  , CH 3COO  ... 1.2.3.3. Hợp chất Cr(VI) Các hợp chất Cr(VI) có tính oxi hoá mạnh, là nguyên nhân và tác hại của Crom đối với cơ thể. Crom(VI) oxit (CrO3) là chất oxi hoá mạnh, nó oxi hoá được I2, S, P, CO, C, HBr… và nhiều chất hữu cơ khác, phản ứng thường gây nổ. Là anhiđrit axit, CrO3 dễ tan trong nước và dễ kết hợp với nước tạo thành axit, là axit cromic (H2CrO4) và axit poli cromic (H2Cr2O7, H2Cr2O10, H2Cr4O13). Axit cromic và axit policromic là những axit rất độc với người, không bền, chỉ tồn tại trong dung dịch nước. Dung dịch axit cromic (H2CrO4) có màu vàng, dung dịch axit 10
  12. dicromic (H2Cr2O7) có màu da cam, màu của axit đậm dần tới màu đỏ khi số nguyên tử Cr trong phân tử tăng. Do vậy khi các dung dịch axit trên tác dụng với dung dịch kiềm, nó có thể tạo nên các muối cromat, dicromat, tricromat… Muối cromat có màu vàng còn muối đicromat có màu da cam, các chất này là những chất oxi hoá mạnh, tính chất này thể hiện rõ trong môi trường axit: 2CrO 24  + 16H+ + 6e = 2Cr3+ + 8H2O Muối cromat và đicromat thường gặp là: Na2CrO4, K2CrO4, PbCrO4, NiCrO4, ZnCrO4, K2Cr2O7, Na2Cr2O7, và (NH4)Cr2O7. Trong đó các muối PbCrO4, NiCrO4 và ZnCrO4 được dùng nhiều trong công nghiệp, chất màu, sơn, mạ… Trong nước thải mạ điện, Cr (VI) có mặt ở dạng anion như Cromat ( CrO 24  ), đicromat ( Cr2 O 72  ) và tricromat ( HCrO 4 ). Tuỳ thuộc vào pH và nồng độ crom mà Cr (VI) tồn tại với hằng số cân bằng sau: H2CrO4 = H+ + HCrO4- K1 = 0,18 (pK1 = 6,15) HCrO4- = H+ + CrO42- K2 = 3,2.10-7 (pK2 = 5,65) 2HCrO4- = Cr2O72- + H2O K3 = 33,3 (pK3 = 14,56) 1.3. Độc tính của Crom [ 9 ] Với đặc tính lý hóa của Crom (bền ở nhiệt độ cao, khó oxi hóa, cứng và tạo màu tốt)nên nó ngày càng được sử dụng rộng rãi. Kết quả nghiên cứu cho thấy Cr(VI) chỉ một liều lượng nhỏ cũng là nguyên nhân gây tác hại nghề nghiệp. Crom là kim loại được xếp vào nhóm có khả năng gây bệnh ung thư. Crom tồn tại ở hai dạng số oxi hóa chính là +3 và +6, trong đó Cr(VI) độc hơn nhiều so với Cr(III). Nồng độ Crom trong nước sinh hoạt thường phải thấp hơn 0,05mg/l theo tiêu chuẩn của tổ chức y tế thế giới[9]. a. Đối với cơ thể người Crom(VI) hấp thu qua dạ dày, ruột nhiều hơn Crom (III) và có thể thấm qua màng tế bào, Cr(VI) dễ gây viêm loét da, xuất hiện mụn cơm, viêm gan, thủng vách ngăn giữa hai lá mía, ung thu phổi... 11
  13. Crom xâm nhập vào cơ thể theo ba con đường : hô hấp, tiêu hóa và tiếp xúc trực tiếp. Qua nghiên cứu người ta thấy Crom có vai trò sinh học như chuyển hóa glucozơ, nhưng với hàm lượng lớn có thể làm kết tủa Protein, các axit nucleic và ức chế hệ thống men. Dù xâm nhập vào cơ thể theo bất kỳ đường nào Crom cũng hòa tan vào máu ở nồng độ 0,001mg/l sau đó chuyển vào hồng cầu và hòa tan vào hồng cầu nhanh 10-20 lần, từ hồng cầu Crom chuyển vào các tổ chức phủ tạng, được giữ lại ở phổi, xương, thận, gan, phần còn lại chuyển qua nước tiểu. Crom chủ yếu gây ra các bệnh ngoài da như loét da, loét thủng vách ngăn mũi, viêm da tiếp xúc... khi con người làm các công việc phải tiếp xúc,hít thở với Crom hoặc các hợp chất của Crom. Crom còn kích thích niêm mạc sinh ngứa mũi, hắt hơi, chảy nước mũi, nước mắt, niêm mạc mũi bị sưng đỏ và có tia máu, về sau có thể thủng vành mũi. Nhiễm độc Crom có thể gây mụn, mụn cơm, viêm gan, viên thận, ung thư phổi, đau răng, tiêu hoá kém. Khi Crom xâm nhập qua đường hô hấp dễ dẫn đến bệnh viêm yết hầu, viêm phế quản do niêm mạc bị kích thích. Khi da tiếp xúc trực tiếp với dung dịch Crom (VI) dễ bị nổi phồng và loét sâu, có thể bị loét đến xương, nhiễm độc Crom lâu năm có thể bị ung thư phổi, ung thư gan. Crom (VI) là tác nhân oxi hoá mạnh gây độc cao đối với con người và động vật. Những công việc có thể gây nhiễm độc Crom như: luyện kim, sản xuất nến sáp, thuốc nhuộm, chất tẩy rửa, thuốc nổ, pháo, diêm, xi măng, đồ gốm, bột màu, thuỷ tinh, chế tạo ắc quy, mạ kẽm, mạ điện và mạ Crom. Tóm lại, hàm lượng lớn các kim loại nặng nói chung và Crom nói riêng nếu bị phơi nhiễm đều ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ con người. Chính vì vậy việc xác định hàm lượng Crom trong thực phẩm là cần thiết đối với con người. Từ đó có biện pháp xử lý thích hợp đảm bảo có thực phẩm sạch cho con người. b. Đối với động, thực vật Người ta khảo sát sự sống của cá chép bằng cách ngâm trứng cá sau khi thụ tinh vào trong nước có chứa ion Cr6+ ở nồng độ 3,9 - 9,6 mmol/l với pH=7,8 nhận thấy Crom không ảnh hưởng đến tỷ lệ nở trứng và tỷ lệ mắc bệnh tuỷ sống của cá. Nhưng ở nồng độ 9,6 mmol/l tại pH=6,3 thì giảm tỷ lệ trứng và tăng tỷ lệ tử vong. 12
  14. Nếu ngâm trứng cá trong nước ở nồng độ Crom là 3,9 mmol/l, pH= 7,8 thì làm tăng sự kết dính của những tế bào tiết ra chất nhầy, giữ nguyên nồng độ thay đổi pH= 6,3 tỷ lệ mắc bệnh tuỷ sống của cá tăng, mang và vây cá khô hơn, khả năng chịu rét kém hơn. Như vậy tại pH= 7,8 tỷ lệ tử vong và mắc bệnh tuỷ sống là không đáng kể so với tại pH=6,3[9]. Thực hiện các thí nghiệm trên thực vật cũng nhận thấy Crom gây ảnh hưởng đối với quá trình phát triển như gây bệnh vàng lá đối với lúa. Do những ảnh hưởng xấu của Crom đối với môi trường và gây tác hại đến cuộc sống của con người, động thực vật, nên tổ chức y tế thế giới (WHO) đã quy định hàm lượng cho phép của Crom (VI) trong nước uống là 0,005 mg/l [9]. Trong khi đó, giới hạn tối đa cho phép của crom trong thực phẩm là 1,3μg/g [48]. 1.4. Các phƣơng pháp xác định crom Hiện nay, có rất nhiều phương pháp khác nhau để có thể xác định crom, tùy thuộc vào đối tượng phân tích, tùy thuộc vào hàm lượng của crom trong các đối tượng khác nhau mà có thể lựa chọn phương pháp phân tích phù hợp. Sau đây là một số phương pháp xác định crom [11]. 1.4.1. Phƣơng pháp phân tích hóa học Nhóm các phương pháp này dùng để xác định hàm lượng lớn (đa lượng) của các chất, thông thường lớn hơn 0,05%, tức là mức độ miligram. Các trang thiết bị và dụng cụ cho các phương pháp này là đơn giản và không đắt tiền. 1.4.1.1. Phƣơng pháp phân tích trọng lƣợng Phương pháp phân tích trọng lượng có độ chính xác tới 0,1% [11]. Phương pháp này dựa trên cơ sở hòa tan mẫu chứa nguyên tố cần xác định trong dung môi thích hợp, thêm lượng thuốc thử gấp 1,5 lần để kết tủa nguyên tố cần xác định, sau đó rửa rồi sấy, nung đến khối lượng không đổi. Từ lượng cân kết tủa thu được sẽ tính được hàm lượng của chất phân tích. Crom được xác định dưới dạng kết tủa cromat chì, cromat thủy ngân, cromat bari, và Cr2O3, nhưng thực tế thường dùng là kết tủa baricromat (BaCrO4). 1.4.1.2. Phƣơng pháp phân tích thể tích 13
  15. Phân tích thể tích là phương pháp phân tích định lượng dựa trên việc đo thể tích dung dịch chuẩn (đã biết chính xác nồng độ) cần dùng để phản ứng vừa đủ với chất cần xác định có trong dung dịch phân tích. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi để xác định crom khi hàm lượng lớn. Phép chuẩn độ Cr6+ bằng Fe2+ là phương pháp thể tích được sử dụng rộng rãi nhất : Nguyên tắc: 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 chất chỉ thị. Crom (VI) có thể xác định bằng cách chuẩn độ bằng dung dịch Fe(II) với chất chỉ thị điphenylamin, trong phản ứng chuẩn độ này người ta dùng H3PO4 để che Fe(III). Phản ứng chuẩn độ là: Cr2 O 72  + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O Ngoài ra Crom (VI) có thể xác định bằng phương pháp chuẩn độ Iôt, dựa vào phương trình phản ứng: Cr2 O 72  + 6 I  + 14H+ = 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O Sau đó chuẩn lượng I2 tạo thành bằng dung dịch Na2S2O3 với chỉ thị hồ tinh bột. Phản ứng chuẩn độ như sau: I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6. 1.4.2. Các phƣơng pháp phân tích công cụ 1.4.2.1. Phƣơng pháp phân tích điện hóa [10] 1.4.2.1.1. Phƣơng pháp cực phổ Nguyên tắc: Người ta thay đổi liên tục và tuyến tính điện áp vào 2 cực để khử các kim loại, do mỗi kim loại có thế khử khác nhau. Thông qua chiều cao của đường cong Von - Ampe có thể định lượng được ion kim loại trong dung dịch ghi cực phổ. Vì dòng giới hạn Igh ở các điều kiện xác định tỉ lệ thuận với nồng độ ion trong dung dịch ghi cực phổ theo phương trình : I = k.C 14
  16. Trong phương pháp phân tích này, người ta dùng điện cực giọt thuỷ ngân rơi là điện cực làm việc. Để định lượng các chất có hoạt tính cực phổ, người ta thường dùng hai phương pháp : phương pháp đường chuẩn và phương pháp thêm chuẩn. Phương pháp này có khá nhiều ưu điểm : cho phép xác định cả chất vô cơ và hữu cơ với nồng độ 10-5 - 10-6 M. Sai số của phương pháp thường là 2 - 3% với nồng độ 10-3 - 10-4 M, là 5% với nồng độ 10-5M (ở điều kiện nhiệt độ không đổi ). Thành Trinh Thục [23] và các cộng sự đã ứng dụng phương pháp cực phổ xác định các nguyên tố Cr, Zn, Pb, Cd, Cu trong một số loại thực phẩm và đất trồng trong môi trường đệm axetat với hệ 3 điện cực : điện cực thuỷ ngân treo HMDE, điện cực so sánh Ag/AgCl, điện cực phụ Pt. Tuy nhiên, phương pháp này cũng có những hạn chế như ảnh hưởng của dòng tụ điện, dòng cực đại ... 1.4.2.1.2. Phƣơng pháp Von - Ampe hoà tan 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 phân 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 điện 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 là một hàm của nồng độ. M.Esteban [46] và các cộng sự đã nghiên cứu sử dụng phương pháp Von - Ampe để xác định lượng vết các kim loại Cr, As, Hg, Cd, trên điện cực giọt thủy ngân (SMDE và HMDE). Người ta đã kết hợp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) ngọn lửa hoặc lò graphit và phương pháp Von - Ampe xác định crom. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử xác định crom tổng và phương pháp von - ampe có khả năng phân biệt giữa Cr(tổng) và Cr(VI). Phương pháp này có giới hạn phát hiện là 5,2 ng/l, cho phép xác định Cr(VI) trong khoảng nồng độ từ 35μg/l đến 2mg/l . Tác giả Lê Lan Anh [1] và các cộng sự đã phân tích kim loại nặng Cr, Cd, Pb trong lương thực, thực phẩm bằng phương pháp Von - Ampe hoà tan trên điện cực màng thuỷ 15
  17. ngân và đưa ra nhận xét : phương pháp này có khả năng định lượng chính xác một số kim loại nặng là độc tố có độ nhạy, độ chính xác và tính chọn lọc cao. Dương Thị Tú Anh, [3] và các cộng sự đã nghiên cứu xác định một số dạng tồn tại của crom trong nước thải công nghiệp bằng phương pháp von - ampe hòa tan với hàm lượng crom(μg/l) = 1,751 ± 0,038. Phương pháp Von - Ampe hoà tan có thể xác định được cả những chất không bị khử (hoặc oxi hoá) trên điện cực với độ nhạy khá cao 10-6 - 10-8 M. Tuy nhiên, phương pháp này cũng có nhược điểm : độ nhạy bị hạn chế bởi dòng dư... 1.4.2.2. Nhóm các phƣơng pháp phân tích quang học 1.4.2.2.1. Phƣơng pháp phân tích quang phổ hấp thụ phân tử (UV - Vis) Phương pháp phân tích phổ hấp thụ phân tử ( phổ electron hay phổ UV - Vis) dựa trên việc đo phổ UV- Vis của những chất có khả năng hấp thụ năng lượng chùm sáng để tạo ra phổ hấp thụ phân tử và những chất không có phổ UV - Vis thì cho tác dụng với thuốc thử thích hợp tạo ra hợp chất phức bền có khả năng hấp thụ tia bức xạ và cho phổ UV- Vis nhạy. Phương pháp này cho phép xác định nồng độ chất ở khoảng 10-5M đến 10-7M, là một phương pháp được sử dụng khá phổ biến. Để xác định Cr bằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử, người ta cho Crom (VI) tác dụng với thuốc thử Diphenyl cacbazit (DPC) để tạo phức màu đỏ tía trong môi trường axit H2SO4. 2Cr2 O 72  + H 4 L + 8H+ → Cr3 (HL ) 2 + Cr3+ + H2O + 8H2O (đỏ da cam) (đỏ tía) Các tác giả [8] cho rằng phức tạo thành của Cr6+ với thuốc thử DPC trong môi trường axit có độ hấp thụ cực đại ở bước sóng λmax = 540 nm (ε = 34200). Giới hạn phát hiện của phép đo là 0,04ppm. Angelina M.Stoyanva xác định Cr(VI) bằng phương pháp trắc quang - xúc tác. Phương pháp này chủ yếu dựa trên hiệu ứng xúc tác của Cr(VI) đến phản ứng oxi hóa axit sunfanilic(SA) bởi H2O2 khi có mặt của p-Aminobenzoic axit( PABA). Sau đó đo độ hấp thụ quang tại bước sóng 360nm sau khi cho thuốc thử 15 phút. Tác giả đã tìm điều kiện tối ưu là nồng độ axit 4,0.10-3M, nồng độ H2O2 0,57 M; 1,0.10-3M PABA và dung dịch đệm 16
  18. axit acetic-boric axit-axit orthophosphoric (pH= 6,6) 0,04; nhiệt độ của phản ứng là 500C. Độ lệch chuẩn tương đối 2,9- 5,8%.[26] F.Heford [38] và các cộng sự đã nghiên cứu xác định Cr trong mẫu thực phẩm bằng phương pháp trắc quang tại bước sóng 370nm. Tác giả Nguyễn Thị Thanh Hoa [9] đã xác định crom bằng phương pháp trắc quang dùng thuốc thử DPC có độ nhạy cao và kết quả thu được khá chính xác ở điều kiện tối ưu của phép đo là 1ml Cr(VI) 2,5.10-4 M, 1ml H2SO4, 2ml DPC 0,25% định mức 25 ml và đo cuvet 50 mm với kính lọc ở bước sóng λ =542nm. Nguyễn Văn Ly[15] và các cộng sự đã nghiên cứu xác định Cr(VI) bằng phương pháp trắc quang - động học xúc trong các loại mẫu nước thải công nghiệp với hàm lượng Cr(VI) từ 10- 100μg/l. Giới hạn phát hiện của phép đo là 3,6ng/ml và giới hạn định lượng là 10,8ng/ml. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử đơn giản, tiện lợi, độ nhạy tương đối cao nên được sử dụng phổ biến để xác định các kim loại lượng nhỏ. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là không chọn lọc, một thuốc thử có thể tạo phức với nhiều ion. 1.4.2.2.2. Phƣơng pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES)[14] Trong điều kiện bình thường, nguyên tử không thu và cũng không phát ra năng lượng, nhưng nếu cung cấp năng lượng cho nguyên tử thì các nguyên tử sẽ chuyển lên trạng thái kích thích. Trạng thái này không bền, nguyên tử chỉ tồn tại trong một thời gian cực ngắn 10-8s, chúng có xu hướng trở về trạng thái ban đầu bền vững và giải phóng ra năng lượng mà nó đã hấp thu dưới dạng bức xạ quang học. Bức xạ này chính là phổ phát xạ của nguyên tử. Các nguồn kích thích phổ phát xạ là ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện dòng xoay chiều và một chiều, tia lửa điện, plasma cao tần cảm ứng(ICP) Để phân tích một chất bằng phương pháp phổ phát xạ nguyên tử ta phải thực hiện các bước sau: - Trước hết phải dùng một nguồn năng lượng phù hợp để chuyển chất cần xác định X thành hơi nguyên tử ( quá trình nguyên tử hóa mẫu). - Tiếp theo dùng năng lượng kích thích nguyên tử để tạo ra bức xạ nguyên tử. 17
  19. - Dùng một hệ thống máy quang học (lăng kính hay cách tử) để phân ly chùm sáng bức xạ thành các tia đơn sắc, ứng với mỗi tia đơn sắc là một vạch phổ, vì thế mà phổ này được gọi là phổ phát xạ (phổ vạch của nguyên tử). - Dựa vào vị trí các vạch phổ ta có thể phân tích định tính được các nguyên tố có trong mẫu phân tích. Nếu đo cường độ vạch phổ thì ta có thể xác định được hàm lượng nguyên tố cần phân tích. - Đặc biệt sự ra đời của nguồn năng lượng plasma cao tần cảm ứng (ICP) được ứng dụng trong phép phân tích AES từ khoảng 20 năm trở lại đây cho hiệu quả cao. Ngày nay, phổ phát xạ ICP là một công cụ phân tích phục vụ đắc lực cho nghiên cứu và sản xuất với độ ổn định và độ nhạy cao. Alan H. Sterm, [25]và các cộng sự đã nghiên cứu xác định Cr trong mẫu nước tiểu bằng phương pháp ICP-AES với giới hạn phát hiện là khoảng 0,06g/l. Phương pháp bay hơi nhiệt - phát xạ nguyên tử cảm ứng cao tần plasma (ETA-ICP- AES) xác định Cr(III) và Cr(VI) dựa vào sự khác nhau giữa 2 phản ứng tạo phức vòng càng của Cr(III) và Cr(VI) với Acetylacetone [60]. Cr(III) tạo phức vòng càng với Acetylacetone được tách ra và sau đó xác định bằng phương pháp bay hơi nhiệt- phát xạ nguyên tử cảm ứng cao tần plasma (ETV-ICP-AES). Cr(VI) phản ứng tạo phức vòng càng với polytetra- fluoroethylene (PTFE), sau đó được xác định bằng phương pháp trên. Giới hạn phát hiện của Cr(III) và Cr(VI) lần lượt 0,56 ng/ml và 1,4 ng/ml, độ lệch chuẩn tương đối là 2,5% và 4,8%. 1.4.2.2.3. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)[14] Khi chiếu một chùm tia sáng có bước sóng xác định ứng đúng với tia phát xạ nhạy của nguyên tố cần nghiên cứu vào đám hơi nguyên tử tự do thì các nguyên tử tự do sẽ hấp thụ năng lượng của các tia chiếu vào và tạo ra phổ hấp thụ nguyên tử của nó. Đo phổ này sẽ xác định được nguyên tố cần phân tích. Trong phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử thì quá trình chuyển hóa chất cần xác định thành hơi nguyên tử (quá trình nguyên tử hóa mẫu) là quan trọng nhất. Tùy thuộc vào kỹ thuật nguyên tử hóa mà ta có các phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử với độ nhạy khác nhau. Với kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu phân tích bằng kĩ thuật ngọn lửa, ta có phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) có độ nhạy cỡ 0,1ppm; Với kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu phân tích trong cuvet graphit nhờ năng lượng nhiệt của dòng điện có công suất lớn, ta có phương 18
  20. pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS) có độ nhạy cao hơn kĩ thuật ngọn lửa 50 - 1000 lần; cỡ 0,1 - 1ppb và sai số không vượt quá 15%. Thực tế cho thấy phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử có nhiều ưu việt như: độ nhạy, độ chính xác cao, lượng mẫu tiêu thụ ít, tốc độ phân tích nhanh. Với ưu điểm này, AAS được thế giới dùng làm phương pháp tiêu chuẩn để xác định lượng nhỏ và lượng vết các kim loại trong nhiều đối tượng khác nhau như mẫu y học, sinh học và kiểm tra các hóa chất có độ tinh khiết cao. Đã có nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng phương pháp GF-AAS xác định các kim loại nặng trong nhiều đối tượng khác nhau. Lê Lan Anh [2] và các cộng sự nghiên cứu phân tích các dạng Cr, Cd, Pb trong đất trồng bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử. Hàm lượng Cd, Cr, Pb trong đất trồng rau tại ba điểm nghiên cứu được ghi ở bảng sau: Bảng 1.1- Hàm lượng Cd, Cr, Pb trong đất trồng rau Hàm Đất ruộng Đất ruộng Đất ruộng lượng Cầu Diễn Đông Anh Thanh Liệt (ppm) Cr 0,387 0,587 0,787 Pb 0,682 1,123 0,872 Cd 0,082 0,103 0,095 M.J.Lagarda, [47] và các cộng sự đã ứng dụng phương pháp GF-AAS xác định crom trong nước tiểu của một số bệnh nhân với giới hạn phát hiện là 0,2 ppb và giới hạn xác định là 1 ppb. Muhammad Farooq, [48] và các cộng sự đã ứng dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử xác định lượng vết các nguyên tố Cr, Pb, Cu, Zn, Cd trong mẫu rau ( rau bina, rau diếp, rau mùi, bắp cải, súp lơ). Hàm lượng Cr tìm được trong mẫu rau bina : 0,217mg/kg; rau diếp : 0,369mg/kg; rau mùi : 0,434mg/kg; bắp cải :0,336 mg/kg và súp lơ : 0,546 mg/kg. J.C.Amiard [ 38] và các cộng sự đã ứng dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử xác định lượng vết các nguyên tố Ag, Cd, Cr, Cu, Ni,... trong mẫu sinh học (hào, tôm, cua). Hàm lượng Cr tìm được trong mẫu hào : 0,69 mg/kg; mẫu tôm: 2,4 mg/kg; mẫu cua: 4,5mg/kg. 19

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản