Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu phân tích

H P LẤY MẪU VÀ QUẢN LÝ MẪU PHÂN TÍCH H U LẤY MẪU VÀ QUẢN LÝ MẪU PHÂN TÍCH 1.1 Tại phải lấy mẫu quản lý mẫu phân tích Các phương pháp kỹ thuật phân tích ngày phát triển hoàn thiện để phục vụ cho phân tích định tính (phát hiện), phân tích định lượng phân tích xác định thành phần cấu trúc chất Nhưng theo mức độ khả ứng dụng, người ta chia thành hai nhóm:  Nhóm 1: phương pháp phân tích hóa học, bao gồm - Các phương pháp phân tích khối lượng - Các phương pháp chuẩn độ thể tích Nhóm phương pháp hay kỹ thuật để phân tích xác định hàm lượng lớn (đa lượng) chất, thơng thường lớn 0.05%  Nhóm 2: phương pháp phân tích cơng cụ (máy móc), nhóm lại chia thành nhóm dựa vào đặc trưng nó, cụ thể là: - Phương pháp phân tích quang học - Phương pháp phân tích điện hóa học - Phương pháp phân tích sắc ký - Các phương pháp phân tích khác Nhóm phương pháp hay kỹ thuật để phân tích xác định hàm lượng nhỏ (vi lượng) chất, thông thường nhỏ 0.1% Trong tất phương pháp phong phú thế, dù phân tích hóa học đơn giản hay phân tích cơng cụ, để xác định hàm lượng chất gần khơng có phương pháp đo đạc, xác định trực tiếp chất cần phân tích tồn thực địa Vì cần phải tách lượng mẫu định đối tượng cần quan sát đem để định chất cần quan tâm đối tượng Song sau có mẫu, xác định chất mẫu vừa lấy nguyên trạng thô mà không qua xử lý để đưa chất cần phân tích dạng thích hợp, vì: a Với phương pháp xác định nào, hay kỹ thuật phân tích chất phân tích xác định nó tồn trạng thái định phù hợp với kỹ thuật Ví dụ muốn xác định kim loại mẫu đất, bỏ mẫu đất vào máy quang phổ hấp thu nguyên tử để đo chúng mà phải đưa kim loại tồn đất trạng thái hợp chất tan dung dịch nước, dạng cation, sau xác định chúng dung dịch nước b Mẫu phân tích có nhiều loại đa dạng, từ loại có thành phần đơn giản đến loại có thành phần phức tạp Chúng tồn trạng thái khác rắn, lỏng, huyền phù Chúng ta bỏ nguyên mẫu vào máy xác định Nên phải xử lý để đưa chất cần phân tích trạng thái phù hợp cho phương pháp chọn để xác định c Các chất cần xác định lại tồn trạng thái liên kết hóa học khác nhau, hợp chất vô cơ, hữu khác nhau, có bền vững Nên khơng thể xác định đắn hàm lượng tổ hợp phức tạp bền vững bị nguyên tố, chất khác, mạng lưới liên kết tồn mẫu cản trở Do cần phải xử lý mẫu để phá vỡ hợp chất mà chất phân tích tồn để đưa sang dạng khác định lượng tốt theo phương pháp chọn Chính thực tế nên muốn xem xét hay phân tích đối tượng thực tế, phải lấy mẫu phân tích mẫu phân tích phải xử lý để có mẫu cho phân tích xác định chất mong muốn Việc lấy mẫu xử lý mẫu theo cách tùy thuộc vào: - Đối tượng cần nghiên cứu phân tích - Bản chất tồn chất cần xác định hàm lượng - Loại mẫu, chất chất phân tích - Trạng thái tồn cấu trúc chất mẫu H P H U - Phương pháp phân tích chọn để xác định chúng Ngày theo phát triển khoa học ngành hóa học, kỹ thuật, phương pháp loại trang bị dụng cụ để xử lý mẫu phân tích phát triển hoàn thiện, tiện lợi bảo đảm tốt yêu cầu phân tích Các kỹ thuật là: - Kỹ thuật vơ hóa khơ, xử lý khơ - Kỹ thuật vơ hóa ướt, xử lý ướt - Kỹ thuật vơ hóa khơ-ướt kết hợp - Kỹ thuật xử lý ướt lò vi sóng - Kỹ thuật chiết lỏng-lỏng, chiết rắn-lỏng chiết rắn-khí - Kỹ thuật thăng hoa chất phân tích - Kỹ thuật chlor hóa chất phân tích - Kỹ thuật chưng cất kiểu - Kỹ thuật kết tinh hay hóa lỏng nhiệt độ thấp - Kỹ thuật điện phân tích chất Trong giáo trình trình bày nét chất q trình vật lý hóa học ưu, nhược điểm phạm vi ứng dụng kỹ thuật này, kỹ thuật sử dụng phổ biến phân tích lượng vết chất 1.2 Lấy mẫu để phân tích 1.2.1 Mục đích yêu cầu việc lấy mẫu phân tích 1.2.1.1.Mục đích yêu cầu lấy mẫu để phân tích Mục đích việc lấy mẫu phân tích chọn thể tích (hay khối lượng) nhỏ phù hợp vừa đủ đối tượng cần nghiên cứu phân tích để làm phân tích trường hay đóng gói để vận chuyển phịng thí nghiệm để xử lý xác định (định tính hay định lượng) chất mong muốn đối tượng nghiên cứu lại phải bảo đảm giữ nguyên thành phần đối tượng thực tế lấy mẫu Do lấy mẫu giai đoạn đầu cơng việc phân tích Nếu lấy mẫu sai kết phân tích khơng phản ánh thực tế Vì để có kết phân tích phản ánh thực tế, việc lấy mẫu phân tích phải đảm bảo yêu cầu sau đây: - Đại diện cho đối tượng cần nghiên cứu phân tích - Đáp ứng yêu cầu phân tích hay nghiên cứu xem xét - Lấy mẫu, không làm mẫu hay nhiễm bẩn mẫu - Phù hợp với phương pháp lựa chọn phân tích - Có khối lượng đủ để phân tích, khơng q nhỏ yêu cầu - Mẫu phải có lý lịch, điều kiện lấy mẫu rõ ràng - Đảm bảo yếu tố QA/QC 1.2.1.2.Các điều kiện cần công việc lấy mẫu Chúng ta biết rằng, mục tiêu lấy mẫu chọn phần thể tích (hay khối lượng) mẫu đủ nhỏ đối tượng nghiên cứu (hay phân tích) để vận chuyển phịng nghiệm để phân tích tiêu cần thiết mà đảm bảo thể thành phần thực tế đối tượng nghiên cứu Do việc lấy mẫu phải tuân thủ theo điều kiện định - Theo quy trình tiêu chuẩn định cho loại chấp nhận - Theo đối tượng mẫu phân tích định - Theo nguyên tố hay chất cần phân tích - Dụng cụ lấy mẫu quy cách phải đảm bảo QA/QC - Người lấy mẫu phải huấn luyện có tay nghề để thực - Có sổ sách ghi chép có hồ sơ mẫu rõ ràng Chỉ thỏa mãn điều kiện yêu cầu kết phân tích nói lên thành phẩn (hàm lượng) chất mẫu phân tích Cịn khơng thỏa mãn điều kiện dù phương pháp phân tích có xác khơng nói lên nồng độ (hàm lượng) chất Hay nói cách khác, phải thực hiệnQA/QC công tác lấy mẫu 1.2.2 Trang bị dụng cụ lấy mẫu 1.2.2.1.Yêu cầu chung dụng cụ lấy mẫu H P H U Các dụng cụ phục vụ cho lấy mẫu, chứa mẫu bảo quản mẫu phân tích cần phải bảo đảm điều kiện sau: - Đủ độ yêu cầu dối tượng phân tích theo mức độ phân tích u cầu - Khơng gây nhiễm bẩn hay mẫu, chất phân tích - Không làm sai lệch thành phần chất mẫu phân tích - Phù hợp với loại mẫu cần lấy trạng thái, độ sâu, lượng mẫu - Có thể đong, đo lượng mẫu cần lấy theo yêu cầu đặt - Dụng cụ phải xử lý kiểm tra trước dùng cách phù hợp cho nguyên tố hay đối tượng chất cần phân tích 1.2.2.2.Các dụng cụ lấy chứa đựng mẫu 1.2.2.2.1 Các yêu cầu chung Các dụng cụ lấy chưa đựng mẫu phải: - Không làm nhiễm bẩn ảnh hưởng đến mẫu lấy bảo quản - Phù hợp cho đối tượng mẫu lấy mẫu thực tế - Khơng có tương tác với chất mẫu lấy, chuyên chở bảo quản 1.2.2.2.2 Các trang bị dụng cụ lấy mẫu Dụng cụ lấy mẫu bao gồm loại theo loại mẫu sau, cho loại mẫu: - Loại mẫu rắn mẫu bột - Loại mẫu lỏng (như mẫu nước, mẫu dầu) - Loại mẫu có tính độc hại - Loại mẫu có chất phân tích dễ bị phân hủy - Loại để lấy mẫu khí, khơng khí bụi - Loại để lấy mẫu cho đối tượng sinh học, nấm - Loại mẫu đáy nước sâu, trầm tích, bùn (dưới biển, sơng, hồ ) - Dụng cụ lấy loại mẫu phù du, lơ lửng Vì dụng cụ lấy mẫu đa dạng phong phú, từ đơn giản đến máy móc tự động, điều khiển từ xa tùy theo yêu cầu công việc lấy mẫu Ngày loại dụng cụ lấy mẫu nhiều hãng sản xuất cung cấp theo mức độ khác cho loại Các quy trình phân tích lấy mẫu có rõ điều kiện dụng cụ để lấy mẫu cho loại chất phân tích 1.2.2.2.3 Dụng cụ đựng, chứa gói mẫu phân tích: Dụng cụ đựng, chứa gói mẫu phân tích đa dạng tùy thuộc vào loại mẫu Song tóm tắt theo loại sau - Loại mẫu rắn bột + giấy hay vải gói mẫu (nó phải trơ sạch) + túi nilon hay bao nilon, hộp + lọ, chai rộng miệng có nút thủy tinh, thạch anh hay PE - Loại mẫu lỏng + can, thùng (thủy tinh hay nhựa) có nút kín + chai, lọ, bình (thủy tinh hay nhựa) có nút kín + túi nilon có nút + ống có nút kín - Loại mẫu có tính độc hại hóa học + can, thùng (thủy tinh hay nhựa) có nút gắn kín + chai, lọ, bình (thủy tinh hay nhựa) có nút gắn kín + túi nilon có nút - Loại mẫu dễ phân hủy + Chai lọ, bình (thủy tinh hay nhựa) chống ánh sáng cho mẫu lỏng + Giấy hay túi đen chống ánh sáng cho mẫu rắn bột - Loại mẫu sinh học: tùy theo chất + Các lọ thủy tinh hay thạch anh + Các lọ hay can polymer + Giấy polimer H P H U 1.3 Xử lý sơ lấy mẫu 1.3.1 Tại phải xử lý sơ Nhiều loại mẫu tách khỏi môi trường thực tế, chất mẫu bị thay đổi, bị hay bị phân hủy… cần phải xử lý mẫu sơ nhằm mục đích là: - Giữ bảo tồn chất phân tích khơng bị cách tượng + Sự tương tác hóa học, tự phân hủy chất + thủy phân chất + Sự sa lắng chất + Sự hấp phụ vào dụng cụ chứa mẫu - Phục vụ cho di chuyển dễ dàng không hư hỏng mẫu - Bảo quản không làm thay đổi thành phần mẫu chất phân tích - Phục vụ cho bảo quản dễ dàng an toàn sau lấy 1.3.2 Các loại mẫu cần xử lý sơ bộ: loại mẫu chất sau cần xử lý sơ bộ: - Mẫu phân tích kim loại dễ thủy phân - Mẫu phân tích anion bền - Mẫu phân tích chất dễ bị phân hủy - Chất phân tích chất dễ bị hấp phụ vào thảnh bình chứa - Mẫu để phân tích số tiêu sinh học, nấm mốc - Mẫu để xác định động vật phù du - Mẫu để xác định loại trầm tích 1.3.3 Các phương pháp xử lý sơ 1.3.3.1.Phân tích kim loại anion - Xử lý dụng cụ: tráng dụng cụ trước tiên dung dịch phù hợp nhất, nước cất hay acid loãng,… dùng chất tùy thuộc vào chất phân tích, sau phải làm khơ hết dung mơi tráng - Xử lý mẫu lấy: dụ + Xử lý acid HCl hay HNO3 (kim loại năng, cho L mẫu) + Xử lý mẫu kiềm NaOH loãng (kim loại kiềm, anion CN-, H2S,…) + Mẫu để xác định pH (các loại) + Xử lý formol, alcohol (các loại mẫu xác định tiêu sinh học) + Xử lý bẳng khí trơ, 1.3.3.2.Phân tích chất hữu Nhóm chất thuộc loại sau: - Các chất dễ bị anh sang tác dụng phân hủy - Các chất phải giữ lạnh (ví dụ lấy mẫu phân tích vitamin A máu) - Các chất dễ bị oxyhoa hay khử - Các chất dễ bị chuyển hóa sang chất khác, tự oxyhoa khử - Các chất dễ bay hơi, thăng hoa - Các chất dễ đông tụ, sa lắng, bám vào thành bình chứa đựng,… H P U H Đây mẫu phải xử lý mẫu sơ lấy để bảo vệ chúng cách phù hợp cho chất Ví dụ: bão hịa khí CO2 hay N2 cho chất dễ bị oxy khơng khí phá hủy 1.3.3.3.Các đối tượng sinh học Việc lấy mẫu đối tượng sinh học yêu cầu giữ nghiêm ngặt điều kiện Nếu không vi sinh vật, nấm mốc bị chết, hay biến dạng khơng cịn với thực tế Một số loài phải cố định chúng dung mơi hữu thích hợp Ví dụ loại mẫu sau đây: - Vi sinh vật, vi khuẩn, nấm mốc - Các tiêu sinh hóa, COD, BOD, DO, - Các mẫu y học (phân tích kim loại chất hữu độc hại) - Sinh vật lơ lửng - Các chất lơ lửng Khi lấy mẫu loại người ta phải cố định hay giữ chúng chất thích hợp cho thêm vào mẫu phân tích theo lượng thích hợp chất ổn định, chất chống oxyhoa, chất chống lên men, chất chống sa lắng, 1.4 Các cách lấy mẫu phân tích Việc lấy mẫu theo kiểu tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu, đối tượng, chất cần phân tích để xác định hàm lượng đại diện, đặc trưng hay kiểm tra tức thời hay để phân tích lấy kết làm thống kê đánh giá hàm lượng, vẽ biểu đồ, xem xét biến thiên, thay đổi, chất nghiên cứu Nghĩa với mục đích nghiên cứu hay phân tích chất khác nhau, phải có cách lấy mẫu thích hợp cho Sau nêu số kiểu điển hình áp dụng Tất nhiên việc lấy mẫu nào, theo cách tùy thuộc vào mục đích lấy mẫu để làm gì, phân tích chất gì, mà chọn phương pháp, dụng cụ lấy mẫu phù hợp để thu mẫu tốt Hiện nay, đối tượng phân tích, nước giới có quy định tiêu chuẩn cho công việc lấy mẫu Chúng ta áp dụng TCVN hay tiêu chuẩn ISO-9000 để thực lấy mẫu Vì người lấy mẫu phải có hiểu biết cơng việc lấy mẫu Đó vấn đề QA/QC lấy mẫu phân tích 1.4.1 Các kiểu lấy mẫu Việc lấy mẫu phân tích thực theo kiểu sau đây, tùy theo yêu cầu, mục đích phân tích đặt mà thực lấy mẫu cho phù hợp: - Lấy mẫu đơn cho đối tượng nghiên cứu - Lấy mẫu lặp, lấy mẫu song song - Lấy mẫy tích phân - Lấy mẫu có thêm chất chuẩn Một vấn dề quan trọng lấy mẫu phân tích phải đảm bảo đủ yếu tố QA/QC trước lúc (chuẩn bị), lúc lấy mẫu sau lấy xong mẫu vận chuyển bảo quản chúng Đó trình mà mọ người phải thực quy trình lấy mẫu, có có mẫu để phân tích cho kết phản ánh thực tế đối tượng cần nghiên cứu, phân tích 1.4.2 Cách thức tần suất lấy mẫu A Lấy mẫu theo thời gian A1 Lấy mẫu liên tục theo chuơng trình thời gian để nghiên cứu Mục đích: để theo dõi kiểm tra trình biến thiên chất phân tích Cách lấy: - chương trình thời gian (liên tục theo chu kỳ dụ sau phút, giờ, ngày, tháng ) - Chương trình thời gian theo vùng, tầng ; không gian tầng khác A2 Lấy định (kỳ theo chu kỳ định, thủy triều, gió mùa ) Mục đích: định kỳ phát chất mong muốn Cách lấy: định kỳ thời gian (tuần, tháng, quý, theo triều lên xuống, theo tuần trăng ) A3 Lấy theo xác suất cần kiểm tra Mục đích: cần phát chất mong muốn lấy mẫu Cách lấy: lấy theo nhu cầu mong muốn kiểm tra đột xuất vị trí hay vùng mong muốn kiểm tra lấy mẫu B Lấy mẫu theo tầng lớp B1 Lấy mẫu đại diện trung bình Mục đích: xác định hàm lượng trung bình đại diện Cách lấy: theo cách lấy nhiều chỗ, sau trộn lại lấy trung bình B2 Lấy cách điểm khác theo bề mặt để đánh giá theo vị trí Mục đích: xác định hàm lượng chỗ để đánh giá khác Cách lấy: theo cách lấy mẫu cho chỗ để riêng B3 Lấy theo tầng, lớp có độ sâu khác (mẫu đất, nước ) Mục đích: xác định hàm lượng tầng sâu khác Cách lấy: theo cách lấy mội tầng sâu khác riêng H P H U C Lấy mẫu theo vùng, mặt cắt hay theo điểm cần quan sát Mục đích: xác định hàm lượng chất phân tích tạo vùng khảo sát Cách lấy: theo cách lấy vùng riêng biệt định D Lấy mẫu theo dịng chảy, hướng gió Mục đích: xác định hàm lượng chất phân tích theo hướng gió khác Cách lấy: theo cách lấy hướng gió thuận hay ngược riêng biệt 1.5 Ghi chép lập hồ sơ mẫu lấy Khi lấy mẫu, mẫu phải có ghi chép lập hồ sơ đầy đủ Hồ sơ lấy mẫu phải đủ vấn để sau: - Địa điểm lấy mẫu - Vị trí lấy mẫu (chỗ lấy, bề mặt, độ sâu, cách đường, bờ ruộng , lấy mẫu nước biển phải ghi rõ kinh độ, vĩ độ, độ sâu, tọa độ ) - Ngày, giờ, tháng, năm lấy mẫu - Điều kiện thời tiết (mưa, nắng, gió, nhiệt độ ) - Loại mẫu gì, dạng tồn tại, trình trạng mẫu lấy - Khối lượng mẫu lấy - Ghi rõ cách xử lý sơ (nếu có) - Người lấy mẫu người xác nhận (ghi rõ họ tên) Hồ sơ phải có tờ kèm theo mẫu bàn giao cho người nhận mẫu để di chuyển hay bảo quản cho người phân tích sau Trên sở hồ sơ tình trạng cụ thể đầy đủ đó, người làm phân tích dễ dàng tìm cách xử lý mẫu thích hợp cho phân tích đạt kết tốt 1.6 Chuyên chở mẫu từ nơi lấy kho phịng thí nghiệm 1.6.1 Các u cầu chuyên chở Để đảm bảo không làm ảnh hưởng đến kết phân tích, việc chuyên chở mẫu phải đảm bảo điều kiện: - Bằng phương tiện phù hợp, kịp thời không tốn - Khơng làm hư hỏng mẫu, bong tróc nhãn, hư hỏng đồ bao gói, bình chứa - Khơng gây xáo trộn, va đập, mẫu dễ cháy nổ - Đúng điều kiện giữ mẩu, không cho mẫu phân hủy di chuyển - Phương tiện chuyên chở phải đảm bảo sạch, không làm nhiễm bẩn mẫu 1.6.2 Các phương tiện chuyên chở Tùy điều kiện thực tế xa hay gần, khẩn cấp hay thong thả mà chọn cách chuyên chở thích hợp lại khơng tốn phức tạp, song phải đảm bảo yêu cầu chuyên chở, - Phương tiện thủ cơng đơn giản: xa đạp, xe máy, xích lơ - Phương tiện giới chuyên dụng có đủ tiện nghi khống chế điều kiện mong muốn, bảo vệ mẫu chuyên chở nhanh Song điều cần quán triệt dù cách phải thực điều kiện QA/QC vận chuyển mẫu 1.7 Quản lý bảo quản mẫu phân tích 1.7.1 Các yêu cầu quản lý mẫu Việc quản lý, bảo quản mẫu khậu cơng việc lấy mẫu phân tích Lấy mẫu tốt bảo quản khơng tốt làm hỏng mẫu phân tích, cơng tác bảo quản mẫu phải đảm bảo yếu tố sau: - Theo yêu cầu để đảm bảo tồn chất phân tích - Để riêng loại, lơ, nhóm - Trong mơi trường thích hợp (ánh sáng, độ ẩm,nhiệt độ ) - Bảo vệ chất phân tích khơng bị phân hủy hay sa lắng, - Trong nhiệt độ thích hợp theo yêu cầu chất phân tích - Khơng cho phản ứng hóa học xảy làm chất phân tích Do chất phân tích loại mẫu cần chọn theo điều kiện thích hợp để bảo quản chúng trước phân tích 1.7.2 Các phương pháp bảo quản mẫu H P H U Tùy loại mẫu chất phân tích mà mẫu bảo quản: - Trong điều kiện bình thường, phịng có khơng khí - Trong tủ lạnh có khống chế nhiệt độ theo u cầu - Trong kho kín, khơ ráo, khơng bụi khơng có độc hại cho mẫu - Trong tủ ấm có khống chế nhiệt độ theo yêu cầu - Nhiệt độ thấp (trong tuyết CO2) hay hệ khống chế nhiệt độ - Trong môi trường khí trơ (Ar, He hay N2) Bảng 1.2 vài ví dụ loại dụng cụ làm từ vật liệu khác dùng để chứa mẫu bảo quản mẫu Chất phân tích Vật liệu làm bình chứa Cl-, SO42CN- P, G P, G Nitrite SO32H+ (pH) Kim loại (II, III) Hg Cr(VI) Kim loại kiềm Họ acronitril P, G P, G P, G P, G P, G P, G P, G G, PTFE Họ benzidines Họ clor hữu Họ dioxim Halo ether Nitro-aromatic Dẩu, mỡ Thuốc trừ sâu hữu phosphor hữu Họ PCBs phthalates ethers Chlor hữu Radiological test G, PTFE G, PTFE G, PTFE G, PTFE G, PTFE G G G, PTFE G, PTFE Thời gian bảo quản tối đa 30 ngày 15 ngày oC 40 ngày H2SO4, pH < 2, oC HNO3, pH < 2, normal 28 ngày tháng 48 28 ngày 24 tháng 20 ngày 24 36 tháng 14 ngày H P U H G, PTFE Chất bảo vệ/điều kiện bảo quản Không 0.06g ascorbic acid/L oC oC oC Bình thường HNO3, pH