Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Nghiên cứu quy trình xác định chì trong một số thức uống đường phố bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

Khỏa luận tốt nghiệp SVTH: Huỳnh Hồng Thúyđó phương pháp quang phé hấp thụ nguyên tử kỹ thuật ngọn lửa F-AAS là một trong những phương pháp được sử dụng rộng rãi để xác định lượng vết cá

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH

KHOA HÓA HỌC

wiles

KHOA LUAN TOT NGHIEP

TEN DE TÀI:

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH CHI

TRONG MỘT SÓ THỨC UÓNG ĐƯỜNG PHÓ

BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHO

wa ~ *€

LOI CAM ON

Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thay Th.S Nguyễn Ngọc

Hưng - người đã giao dé tài, tận tình hướng dẫn va tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong

suốt quá trình thực hiện khỏa luận.

Em xin chân thành cam ơn cô Th.S Nguyễn Thị Tuyết Nhung, cô Th.S Phan

Thị Hoang Yến, thầy Nguyễn Thành Lộc, cô Huỳnh Thị Nhàn và các thầy, cô trong tổ

Hóa phân tích đã tận tỉnh giúp 43, động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn

thành khóa luận.

Cuối cùng em xin cảm ơn gia đình, đồng nghiệp, bạn bè - những người đã luônđộng viên, quan tâm giúp đỡ va tạo mọi điều kiện cho em hoản thảnh khoá luận nảy.

Trong quá trình thực hiện luận văn do còn hạn chế vẻ mặt thời gian, kinh phí

cũng như chuyên môn nên không tránh khỏi những sai sót Rất mong nhận được

những ý kiến quý báu của quý thầy cô để giúp luận văn của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Tp Hồ Chỉ Minh, tháng 5 năm 2014

Sinh viên

Huỳnh Hồng Thúy

xi to

MỤC LUC

Trang

HT —————————————- 1

CHUGNG 1; TONG QUANG 2t ee ee eS 3

1Í: Tổng gián IA sass psc nctiikekeesboikecscx2in6yGrafaiorssoescouriaa 3

1G ẻÖẽẽễẽễ-ẽe=ẽễẽẽẽằẰằ==- 3

1.1.2 Tỉnh chất vật ly vả hóa học của chỉ - 50 c0 025cc 3

KIEN Geeewekeaaearaanaaanesaenoaneaonoi 3

\ Fe Eo :TI18N chải hồn D002 SO SRN Sera ERODED AO SR PEPE eRe 3

1.1.3 Tính chat vật ly vả tinh chat hỏa học của hợp chat chỉ 4

1⁄2 Cáð/0MONG RÀNG Xá nh u60 060022022 csauo2 7

1.2.1 Phương pháp trắc quan : ssssscosossssssncecsnssessnsceccnvessssnecensnesessneeeesennsssnees 7

PB ON | (ee 7

1.2.3 Phương pháp Von — Ampe hòa tan o 0cccc0:sssessscsssessssesssssseseesnesnennnnesennes 7

1.2.4 Phuong pháp quang phé plasma ghép nối khối phổ (ICP-MS) §

1.2.5 Phương pháp phô plasma ghép nối phổ phát xạ nguyên tử (ICP - AES).8

1.2.6 Phương pháp quang phô hap thụ nguyên tử (AAS) - 8

1.3 Phuong pháp xử lý mẫu xác định PĐ c-s sscescceseseeseze 10

13:1 Thu ơag giáp vũ lý KHÔ:¡:.áeccc6c (2020000010220 2c 210020 8,cd) 10

BZ, Phu mg pm SỐ lý BH ueeeueaueeieeaeiiioiaeiaiedeeeenoeesnenoee 10

1.3.2.1 Xử lý bằng axit mạnh đặc nóng - 22-5 sz5c2czzzccvxee 10

1.3.2.2 Xử ly bằng kiểm mạnh đặc nóng 2-2 se2CZZZcCZzcvz 10

1.3.3, Phương pháp vô cơ hóa khô-ướt kết hợp -5.22: 5v 255°22521202 1

1.3.4, Phương pháp phân hủy mẫu bằng lò vi SONG 0 csecccsseeseosssesneeseeonees H

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM - 2225 3 22EESZ772E33772E72227E22/20222201500 14

2.1 Déi tượng, mục tiêu, nhiệm vụ va phương pháp nghiên cửu - 14

2.1.1 Đối tượng vả mục tiều nghiền cứu à de 14

3.1.2 Niên vụ pghÌÖì CÔN c6 se co 060 60000226621G4G2.0xe 404 14

á.1:3.:7 TOHP PRN MAR COU sits sicnitcnc'ésinsitaceins i natonbaiijniivconnnon a idtoteenedee)pe 1S

2.1.3.1 Phương pháp quang phô hap thụ nguyên tử (AAS) 15

a) Sự xuất hiện của phd AAS ccccccsssscssssossesssecssoeecsseseosessenveessecersnessonee 15

A OAC) "| nn a l§

€) Hệ trang be vá pity đc ee aii l6

2.1.3.2, Phương pháp xử ly mẫu ướt bằng axit 55-5555 52+ 192.1.3.3 Phương pháp sắc ký trao đổi ion -.- 52c: 20

2.1.3.4 Phương pháp xử lý và đánh giá kết quả . -ccce 20

XS H8 0ð | ———esseeeee=ess- 21

pT DE a | Rea CCN OO EER RR Te ECO eee REC mn are mr 21

ST 5 se sssaaaseesrrieeeeasses 212.3 Chuẩn bị cột sắc ký trao đổi 100 0cccecccssecssecesssecseveesssesssnecessnesesasseaneesenesen 22CHƯƠNG 3 KET QUA VÀ THẢO LUẬN 5-2001 cS6Scecrrkei 23

3.1 Khao sát các diéu kiện tối ưu của phương pháp đo phổ F-A AS 23

3.1.1 Khảo sát các điều kiện đo phô 2 5555s 2S 22 ceecreerieg 23

3.1.2 Khao sát các điều kiện nguyên tử hóa mẫu 2-55 23

3.1.2.1 Chiểu cao đèn nguyên tử hỏa 22 2222z4£222+ezcECvz2xed 23

3.1.2.2 Khảo sát lưu lượng khí đỐt -.‹óc:c 5Stvvccvrse, 24

3.1.3 Tổng kết điều kiện đo phổ F-AAS 2-2000 2222222222eccccecrrcee 25 3.1.4 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng khác - - 5 55sevvssccvvsrrrs 26

3.2 Xây dựng phương pháp định lượng Pb bằng kỹ thuật F-A AS 28

3.2.1 Khoảng tuyến tính và phương trình đường chuẩn của Pb 28

3.2.2 Giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của phép đo F-AAS 31

3.2.3 Sai số và độ lặp lại của phép dO csssccssecssssssseecenscessessncensneesnecsnneesnses 31

3.3 Khảo sát quá trình làm giau bằng phương pháp sắc ký trao đôi ion 33

3.3.1 Khao sát khối lượng hạt cationit - 22-222 ©2zs2E2zcvxcvzeccszcrzZ 33 3.3.2 Khảo sat nồng độ HNO; rửa giải -222- 2225222 S22cccczsrrcred 34 3.3.3 Khảo sát ảnh hướng của tốc độ rửa giải so 36

3 0y th xế lý HIẾN Go re sis waa atk ii ieseiaeegaeireesaeie 37

3.4.1 Khảo sát quá trình xử lý mẫu 2: 2222CEECZZCCECZzrcE2zzzerrzvze 37

3.4.1.1 Khảo sát anh hưởng của ap suất 2-2222 cvvzzcrcErvcree 37

3.4.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phá mẫu 38

3.4.1.3 Khảo sát thé tích HNO, 65 % phá mẫu - 22-7 39 3.4.1.4 Khảo sát thể tích H;O; 30 % phá mẫu - 5-52 40

3.4.1.5 Tổng kết các điểu kiện của quá trình xử lý mẫu 4I

3/2, Phầu GD HIỂU Bế uc conoosegitosiaseniciasdoioseesg00 xá6siese” 4]

3.4.3 Phân tích mẫu tring ccccccseecsseseesssessosesssnsessuessnsnessnnensoneessnnennnneennes 42

BAA: Phần (GÀ miễu ÍừNGGco:cicccc 926625002006 lCCtydi tr ogh khe cate 43

3.4.5 Hiệu suất thu hồi trên nền mẫu thực s 2 s+ccsezccxvz2 44

EU BAN S2 G0CNGIGEO(GGSGIGIGGEGIGESNQS8Gtii(@SSGarryravdt 41

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIET TAT

Abs Mật độ quang

EDL Đèn phóng điện không điện cực

F- AAS Phương pháp quang phô hap thụ nguyên tử kỹ thuật ngọn lửa

GF - AAS Phương pháp quang phỏ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật không ngọn

LOD Giới han phát hiện

LOQ Giới hạn định lượng

NTH Nguyên tử hóa

STT Số thứ tự

TB Trung bình

DANH MỤC CAC BANG

Trang

Bảng 1.1; Một số hằng số vat lý quan trọng của chỉ - 5255-55sv5vvsccccee 3

Bảng 3.1: Các điều kiện đo phd F-AAS của Pb 22-22222222 22cxcrvzcccsecrre 23

Bảng 3.2: Ảnh hưởng của chiều cao đèn NTH đến phép đo phê F-AAS 24

Bang 3.3: Anh hưởng cúa lưu lượng khi axetilen đến phép đo phô F-AAS 25

Bảng 3.4: Tổng kết các điều kiện phép đo F-A AS - 25252 222S22222555c 26Bang 3.5: Ảnh hưởng của ion Cu?" lên phép đo PhỶ` - 5-56 ccsscccvvz 27

Bảng 3.6: Khao sát khoảng tuyến tính của PBb 2-2252 6 2222 222227223222 28

Bảng 3.7: Mối quan hệ giữa nồng độ PbỶ” vả mật độ quang 55-552 29 Bảng 3.8 : Sai số của phép đo F-AAS xác định Pb - 0255555522122 32

Bang 3.9: Anh hưởng khối lượng hạt cationit đến mật độ quang - 33

Bang 3.10: Ảnh hưởng nỗng độ axit rửa giải đến mật độ quang - 35

Bảng 3.11: Ảnh hưởng tốc độ rửa giải đến mật độ quang -©22222ccczzz 36Bang 3.12: Ảnh hưởng của áp suất đến quá trình phá mẫu 52-2 37

Bảng 3.13: Ảnh hưởng thời gian đến quá trình phá mẫu 2-5-2 39

Bang 3.14: Kết quả khảo sát thé tích HNO;, 565-2252 02122522222 EErecrrrrre 40

Bảng 3.15: Kết quả khảo sát thể tích HO; 5255620 22s 22ctvrrssecrre 40

Bang 3.16: Các điều kiện của quả trình xử lý mẫu -2- 22zt5©v£zzccvzzccz 41

Bảng 3.17; Trang thái, mau sắc của mẫu sau khi xử lý mẫu - 41

Bang 3.18: Hiệu suất thu hồi của mẫu gia cee cscs sesevesssnssesnnccesnecsnscseensee 42

Bảng 3.19; Mật độ quang của mẫu trdng, sc+s-sessee-ssoresvnennneesavannesennerensennvnenen 42

Bang 3.20: Địa điểm và thời gian lấy mẫu 5-55 v21 43

Bảng 3.21; Kết quả phân tích mẫu thực - 5 cccssc2cssecoecsorressee 44

Bảng 3.22: Hiệu suất thu hôi trên nền mẫu thực 22-52222222 3c2zsvec 45

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo may quang phô hap thụ nguyên tử -. 555: 17

Hình 2.2: Thiết bị AAS trong phòng phân tích trung tam 2 22-22 18 H2 0 CID SG eeeeenoeeeebsoseoiaeedadieesoiassad 18

pe S3) s, uy, fe 19 Rear COR RI wwwwweaeyreaussudniweaueeananeoesseeeee 19

Hình 3.1: Anh hưởng của chiều cao đèn nguyén tử hóa đến mật độ quang 24

Hình 3.2: Ảnh hưởng của lưu lượng khí đến mật độ quang -2 - 25

Hình 3.3: Tín hiệu mật độ quang của dung dịch chuẩn PbỶ" 2; s27 cz# 26

Hình 3.4: Anh hưởng của ion CuỶ” lên phép đo PbỶ” 2222225 22922222222, 27

Hình 3.5: Dé thị biểu điển sự phụ thuộc mật độ quang theo nông độ Pb 29

Hình 3.6 : Quan hệ giữa mật độ quang vả nồng độ PbỶ” 2-22: 2222 2ccssea 30

Hình 3.7: Anh hưởng của khôi lượng hạt cationit đến hiệu suất thu hoi 34

Hình 3.8: Ảnh hướng nồng độ HNO, đến hiệu suất thu hỏi - 35

Hình 3.9: Ảnh hưởng tốc độ rửa giải đến hiệu suất thu hỏi 22-27 36

Hình 3.10: Ảnh hưởng áp suất đến quá trình phá mẫu ¿22222 38

Hồnh 3:11: Ấp geal phá BIỂN scsi canis incandescent sce 38

Hình 3.12: Ảnh hưởng thời gian đến quá trình phá mẫu - 22 39

Khỏa luận tor nghiệp SVTH: Huynh Hong Thuy

MO BAU

Trong đời sống, người ta đã khẳng định được rằng nhiễu nguyễn tổ kim loại có

vai tro cực kỷ quan trọng đổi với cơ thể song va con người Tuy nhiên, néu hamlượng lớn chúng sẽ gay độc hại đến cơ thé con người Khi con người sử dụng

lương thực, thực phẩm chứa ham lượng kim loại nặng vượt quá giới hạn cho phép

sẽ gây ngộ độc dẫn đến các bệnh nguy hiểm vả có thé dẫn đến tử vong Do đó việc

nghiên cứu và phân tích kim loại nặng trong lương thực thực phẩm va tác động

của chúng đến cơ thể con người nhằm dé ra các biện pháp tối ưu bảo vệ va chămsóc sức khỏe cộng đồng là một việc vô cùng cần thiết

Chỉ là kim loại có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp, đo đó cùngvới sự phát triển của ngành công nghiệp khai thác chế biến, mức độ ô nhiễm chi

ngay cảng nghiêm trong Chi xâm nhập qua đường tiêu hóa do ăn uống những rau,quá, thực phẩm, nguồn nước bị nhiễm chi, qua đường hô hap, tuy ít nhưng tích lũy

qua nhiều ngày Chi là một thành phan không can thiết trong khẩu phan ăn Trungbinh liễu lượng chi do thức ăn, thức uống cung cấp trong khẩu phan ăn hằng ngày

từ 0,0033 đến 0,005 mg kg” thé trọng Nghĩa là trung bình một ngảy, một ngườilớn ăn vào cơ thé từ 0,25 đến 0,35 mg chi Chi cẳn hằng ngày cơ thé chúng ta hip

thụ từ | mg chỉ trở lên, sau một vai năm, sẽ có những triệu chứng đặc hiệu như: hơi

thở thối, sưng lợi với viền đen ở lợi, da vàng, đau bụng đữ dội, táo bón, đau khớpxương, bại liệt chỉ trên (tay bị biến dang), mạch yếu, nước tiểu ít, trong nước tiểu

có poephyrin, phụ nữ dé hư thai Chi có nhiều ảnh hưởng độc hại đến cơ quan, bộ

phận trong cơ thé con người Đặc biệt khi xâm nhập vảo cơ thé, chỉ có thé phá vỡ

một cách mãnh liệt các chức năng chính của cơ thé và từ đây dẫn đến các biếnchứng rộng, từ nôn mửa đến rối loạn thần kính hay tử vong [4] Vì thé nhu cầu thức

uống sạch, đảm bảo chất lượng và sức khỏe là một điều cấp bách, cần được quan tâm hàng dau Việc xác định hàm lượng chi trong thức uống đường phô vô cùng

quan trọng.

Có thể xác định chì bằng nhiều phương pháp khác nhau như: phương pháp trắc

quang, phương pháp chuẩn độ, phương pháp cực phô, phương pháp Von-Ampe hòa

tan, phương pháp quang phé plasma ghép nếi khối phổ (ICP-MS), phương pháp

quang phô pháp xạ nguyên tử, phương pháp quang phổ hap thụ nguyên tir Trong

Trang |

Khỏa luận tốt nghiệp SVTH: Huỳnh Hồng Thúy

đó phương pháp quang phé hấp thụ nguyên tử kỹ thuật ngọn lửa (F-AAS) là một

trong những phương pháp được sử dụng rộng rãi để xác định lượng vết các ion kim

loại với nhiều ưu điểm như phân tích nhanh, hảng loạt: độ nhạy, độ chỉnh xác

tương đối cao; độ lặp lại tốt; it bị anh hưởng của thành phan mẫu

Tuy nhiên ham lượng chi trong thức uống thường tôn tại ở dang vết và siêu vếtnên việc xác định trực tiếp ham lượng chi bằng phương pháp phân tích công cụ

hiện đại vẫn gặp nhiều khó khan, Do đỏ việc tach va lam giàu ham lượng chi rat

quan trọng Do diéu kiện sẵn có của phòng thi nghiệm nén ching ti chọn phương

pháp sắc ky trao đôi ion dé làm giảu ham lượng chì có trong mẫu

Tir yêu cau thực tế đó mà chúng tôi thực hiện dé tài “Nghiên cứu quy trình xác

định chi trong một số thức uống đường phố bằng phương pháp quang phổ hấp thụ

nguyên tử”.

Trong khóa luận nay, chúng tôi thực hiện một số mục tiểu sau:

® Khao sát các điều kiện tối ưu hóa dé xác định Pb bằng phương pháp F-AAS.

© Nghiên cửu các điều kiện dé tách và làm giàu Pb bằng phương pháp sắc ký

trao đổi ion.

® Khao sát các điều kiện tối ưu hóa trong quá trình xử lý mẫu.

e Xác định hàm lượng Pb trong một số thức uống bằng phương pháp F-AAS

Trang 2

Khỏa luận tốt nghiệp SVTH: Huỳnh Hồng Thúy

CHƯƠNG 1 TONG QUAN 1.1 Tổng quan về chi [9], [13]

1.1.1 Giới thiệu chung

Trong bảng hệ thống tuần hoản các nguyên tế hóa học, nguyên tổ chi có số thir

tự 82, thuộc nhỏm IVA, chu ky VI Cấu hình electron của chỉ là [Xe]4f“5đ'°6s”óp”.

Chi trong tự nhién chiém khoảng 0,0016 % khối lượng vỏ Trải đất, phân bếtrong 170 khoáng vật khác nhau nhưng quan trọng nhất là galena (PbS), anglesite(PbSO,) vả cerussite (PbCO ), ham lượng chi trong các khoáng sản lần lượt là 88 %,

68 % va 77 %.

1.1.2 Tính chất vật lý và hóa học của chì

1.1.2.1 Tinh chất vật by

Chi là kim loại có màu xám, có khối lượng riêng lớn Chỉ có 18 đồng vị, trong

đỏ có 4 đồng vị thiên nhiên là TMPb (chiếm 1,48 %), “Pb (chiếm 23,6 %), “Pb

(chiếm 22,6 %) va ?°*Pb (chiếm 52,3 %) Đồng vị phóng xạ bẻn nhất của chi là ”'?Pb

có chu ky bán hủy là 3.10 năm

Bảng 1.1: Một số hang số vật hy quan trọng của chi

Năng lượng ion hóa (kJ.mol')

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Huyn h Hong Thuy

e Tac dụng với các phi kim khác

Chi tác dụng được với các halogen, lưu huynh tạo thành muối.

Pb+S——>PbS } Pb+Cl,——+PbCI, ‡

e Tac dụng với nước Chi phản ứng chậm với nước khi có mặt của oxi tạo ra hidroxit.

2Pb + O; +2H,O —> 2Pb(OH);

e Tac dụng với axit

Với HCI, chi tan trong HCI tạo ra lớp PbCÌ; khó tan lam cho chỉ không tan thêm

được nữa, nhưng với HCI đặc chi lại dé tan hơn do tạo thành hợp chất dé tan dạng

H;[PbCl,].

Với axit có tinh oxi hóa:

Chỉ chi tác đụng với dung dich H;SO, có nông độ thấp hơn 80 % tạo ra lớp mudi khó tan, người ta đã lợi dụng tính chất nảy để ché tao ắc quy chì Còn với H;SO, đặc

chi rất dé tan do tạo hợp chất dé tan Pb(HSO,); không bảo vệ được chi khỏi bị axit tiếp

tục tác dụng.

Pb+H,SO, ~>PbSO, +SO, †+2H,O

PbSO, + H,SO, — Pb(HSO,),

Nhưng với axit HNO;, chỉ tác đụng ở bat ky nông độ nao đều tạo ra Pb(NO )>

Tuy nhiên do Pb(NO;); khó tan trong HNO, đặc, dé tan trong nước nên chỉ dé tan

trong HNO, loãng, khó tan trong HNO; đặc.

3Pb +8HNO, -›3Pb(NO,), + 2NO + 4H,O

Chỉ cũng để tan trong axit axetic và một số axit hữu cơ khác khi có mặt oxi:

2Pb + 4CH,COOH +0, —›2Pb(CH,COO), +2H,O

Đặc biệt, chi còn có thé tan được trong dung dịch kiềm đặc nóng

Pb+2KOH+2H,O->K.,[Pb(OH),]+H, ?

1.1.3 Tính chất vật lý và tính chất hóa học của hợp chất chi

1.1.3.1 Chi oxit

- Chỉ có hai oxit là PbO, PbO, va hai oxit hỗn hợp lả chỉ metaplombat Pb;O;

(hay PbO.PbO;), chì orthoplombat Pb;O, (2PbO.PbO;).

Trang 4

Khỏa luận tốt nghiệp SVTH: Huyn h Hồng Thúy

- Monooxit PbO là chat rắn cé hai dang: PbO — a màu đỏ va PbO — B mau vàng,

PbO tan chút ít trong nước nên chỉ có thé tương tác với nước khi cỏ mat oxi

PbO tan trong axit va kiểm mạnh, khi dun nóng trong không khí bị oxi hóa

thành Pb,O,.

Đioxit PbO, là chất ran mau nâu đen, có tính lưỡng tính nhưng tan trong kiểm

dé hơn trong axit Khi dun nóng PbO, mắt dan oxi biến thành các oxit trong dé chi có

số oxi hóa thấp hơn:

PbO, Sou" »Pb,O, 14-439 >Pb,O, SOE PhO

(Nau den) (Vang do) (Đỏ) (Vàng)

Chỉ orthoplombat (Pb;Os) hay còn gọi 14 minium, là hợp chat của Pb có các sốoxi hóa +2, +4 Nó là chat bột mau đỏ da cam, được dùng chủ yếu đẻ sản xuất thủy

tinh pha lê, men đỏ sứ vả đỗ sắt, làm chat mau cho sơn (sơn trang trí và sơn bảo vệ cho

kim loại không bị ri).

L1 32 Chi hidroxit

Pb(OH); là chất kết tủa màu trắng, không tan trong nước Khi đun nóng dé mắt

nước bién thành oxit.

Pb(OH), là chất lưỡng tinh, Tác dụng với axit, tan trong dung dich kiểm mạnh

tạo thành muối hiđroxoplombit.

Pb(OH); + 2HCI > PbCl; + 2H,0

Pb(OH); + 2KOH >K,[Pb(OH),]

Muối hiđroxoplombit dé tan trong nước va bị thủy phân mạnh nên chỉ bén trong

dung địch kiềm dư.

1.1.3.3 Các muối của chì

Các muối Pb(II) thường là tinh thé có cấu trúc phức tạp, không tan trong

nước trừ Pb(NO;);, Pb(CH;COO);.

lon Pb(II) có thể tạo nhiều phức với hợp chất hữu cơ, điển hình là với dithizon

ở pH = 8,5 - 9,5, tạo phức màu đỏ gach.

Các dihalogenua chì là chat rắn không màu, trừ Pbl; màu vang, tan ít trong

nước lạnh nhưng tan nhiêu hơn trong nước nóng

Tất cá các dihalogenua có thể kết hợp với halogenua kim loại kiểm MX tao

thành hợp chất phức kiêu M;[Pb(X),] Sự tạo phức này giải thích khả năng dé hỏa tan

Trang Š

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Huynh Hong Thủy

của chỉ dihalogenua trong dung dịch đậm đặc của axit halogenhidric và mudi của

chúng.

Pbl; + 2KI > K;[Pbl,]

PbCl; + 2HCI > H;[PbCI,]

1.1.4 Ứng dụng Chi la thành phan chính tạo nên ắc quy sử dụng cho xe, chất nhuộm tring trong son Chỉ được sử dụng như thành phan mau trong trang men, được ding lam các tam

ngân để chống phỏng xạ hạt nhan

1.1.5 Vai trò sinh học

Chi là một trong những nguyên tổ có độc tinh cao với sức khỏe của con người

va động vật Khi hàm lượng chỉ tích lũy trong cơ thé vượt quá ngưỡng cho phép, nó sẽ

thay thế canxi trong xương tác động đến tủy vả ức chế một số enzim quan trọng gây

ảnh hướng đến quá trình hình thành huyết cầu tố Bởi vì chỉ đã ức chế một số sản phẩm trung gian trong quá trình tổng hợp máu dẫn dén không tạo được hỏng cầu như

delta-aminolevulinic axit hay còn gọi là ALA-dihidraza enzym I

(HOOC-(CH)-CO-CH(NH;)-COOH), là một chat trung gian quan trọng dé tổng hợp porphobilinogen [2].

Ngoài ra đối với con người, nhiễm độc chi gây bệnh vẻ tai, mũi, họng, phế quan, máu,

gan, xương và các bệnh ngoài đa.

Người lớn sẽ có triệu chứng than phiển, đau tê ở đầu ngón chân, tay, bắp thịt

mỏi yếu, nhức đầu, đau bụng, tăng huyết áp, thiểu máu, giảm tri nhớ, thay đổi tâm

trang, hư thai, kém sản xuất tinh trùng Nếu để lâu thi bệnh trở thành mãn tính, đưatới suy thận, tn thương than kinh ngoại vi, giảm chức năng não bộ

Đặc biệt đối với trẻ em, tác hại của chỉ ảnh hưởng nghiêm trọng hơn, nhất là trẻ

dudi 6 tuổi (hệ thần kinh còn non yếu và khả năng thải độc của cơ thé chưa hoànchinh) Trong khi đó, trẻ em có mức hap thụ chi gap 4-5 lan người lớn, thời gian bán

phân hủy chì cũng lâu hơn nhiều so với người lớn.

Trẻ em từ 6 tuổi trở xuống và phụ nữ có thai lả những đối tượng mẫn cảm với

những ảnh hưởng nguy hại đến sức khỏe đo chỉ gây ra.

Thực vật trồng trẻn đất bị nhiễm chi, sẽ hấp thụ va tích tụ kim loại nay lại sau

đó chuyển qua động vật qua đường tiêu hóa Vì thế, chỉ không được sử dụng làm thuốc

Trang 6

Khỏa luận tốt nghiệp SVTH: Huyn h Hong Thủy

Chỉ xâm nhập vào cơ thể người qua nước uống, không khí bị ô nhiễm, thức ăn là

động vật và thực vật bị nhiễm chi Do đó cân phải xác định hàm lượng chỉ trong lương

thực, thực phẩm, ở đây trong các thức uéng đường phỏ pho biến nhất.

1.2 Các phương pháp xác định chỉ

1.2.1 Phương pháp trắc quang

Tác giá Nguyễn Kim Chiến đã nghiên cứu, xác định một số ion kim loại nặng

trong thực phẩm bang phương pháp chiết - trắc quang trong đó xác định chi bằng

phan ứng tạo phức đaligan với 2 phối tử PAN vả SCN trong dung mỗi hữu cơ là rượu

isoamylic trong 30 mẫu rau, củ, quả trên địa bản huyện Tir Liêm va Đông Anh, Ha

Nội, Ở khoảng néng độ của chỉ từ 0.1 - 1,010” M thu được phương trình đường

chuẩn A = 0,3429C,10° + 0,1002 với sai số la 0,625 % khi phân tích mẫu giả Kết qua phân tích cho thấy các mẫu rau đều đạt tiêu chuẩn cho phép vẻ rau an toàn của Bộ

Nông nghiệp va phát triển nông thon [1].

1.2.2 Phương pháp chuẩn độ

Ông Zhou Nan đã xác định chỉ bằng phương pháp chuẩn độ tạo phức với HEDTA, sau khi tách chi dưới dang mudi sunfat bằng phương pháp kết tủa Pb(C1O,)>

được kết tủa bằng cách đun nhẹ trong H;SO; 3,6 M, PbSO, chưa bao hòa và giải

phóng các ion lạ Kết tủa được lọc lay, hoan tan trong HEDTA dư, chuan độ ngược với

lượng Zn(II) ở pH = 5,0 - 5,5; sử dụng hỗn hợp chi thị xylenol da cam va catechol tim

cho điểm tương đương sắc nét hơn Độ lệch chuẩn của phương pháp tương ứng 60 mg chi là 0,35 mg Phương pháp đã được sử dụng thành công dé xác định chỉ trong hợp

kim kim loại màu [22].

1.2.3 Phương pháp Von — Ampe hòa tan Công trình nghiên cửu của hai tác giả Nguyễn Minh Quý (Khoa Công nghệ Kĩ

thuật phân tích, Trường Cao đẳng hóa chất) vả Trằn Chương Huyền (Khoa Hóa, Đại

học KHTN, Đại học Quốc gia Hà Nội) vao năm 2010 với nội dung như sau xác định

đồng thời chỉ (Pb*") và cadimi (Cd””) trên điện cực paste cacbon biến tính với HgO

bằng phương pháp Von - Ampe hòa tan hap thụ catot Kết quả thu được: |, hòa tan của

Pb”' và Cd’ trên điện cực paste cacbon biến tính với HgO đạt được độ lặp lại tốt:

RSD = 2,3 % (n = 9) đối với Pb** và 2,6 % (n = 9) đối với Cđ”” Giới hạn phát hiện mà

phương pháp đạt được thấp: LOD = 0,3 = 0,4 ppb đối với cả Pb và Cd ở Ey, = - 1,2 V;

Trang 7

Khỏa luận tốt nghiệp SVTH: Huyn h Hong Thúy

Up = 90 s, độ nhạy cao (160 — 24 nA.ppb'” doi với Pb; 170 — 260 nA.ppb'' đổi với Cd) Giữa |, va nồng độ ion kim loại (Pb" và Cd") có tương quan tuyến tính tốt trong

khoảng 2 + 50 ppb với hệ số tương quan R > 0,998 [10].

1.2.4 Phương pháp quang phổ plasma ghép nỗi khối phổ (ICP-MS)

Bằng phương pháp ICP - MS, tác giả Huỳnh Văn Trung, Nguyễn Xuân Chiến,

Đặng Kim Tại đã tiến hành nghiên cửu đánh giá hàm lượng các kim loại trong gạo dé xác định nguồn gốc địa lý của chúng từ 13 tỉnh ở 3 miễn khác nhau Kết quả thu được

hệ số biến thién CV (%) từ 0,5 % đến 4,5 %, sai số tương đối đưởi 5 %, hiệu suất thu

hỏi dat từ 94,18 % đến 103,12 % Ham lượng trung bình của Pb trong các mẫu gạo

miền Trung thi cao hơn miễn Nam va miễn Bắc Nhóm gạo có hàm lượng Pb trung

bình thấp nhất là Ha Tinh (0,057 mgkg”) vả cao nhất là Can Thơ (0,311 mg.kg”).

Mẫu gạo có ham lượng Pb lớn nhất là Zmin của Can Thơ (0,342 mg.kg `) và thấp nhất

là gạo Khang Dân của Hà Tinh (0,026 mg.kg ”) [12]

Năm 2014, A Sorbo cùng các cộng sự của ông đã sử dụng phương pháp

ICP-MS dùng bộ tứ cực dé xác định ham lượng asen, cadimi và chi trong bột dành cho trẻ

sơ sinh Kết quả thu được khi thực hiện phương pháp này cho giới hạn định lượng

(LOQ) lần lượt là As 6,2 (ug.kg `), Cd 1,2 (ug.kg `) và Pb 4,5 (ug.kg `) Hiệu suất thuhỏi đạt được: As 105 % , Cd 98 % và Pb 108 % [15]

1.2.5 Phương pháp phổ plasma ghép néi phd phát xạ nguyên tử (ICP - AES)

Jamie Kern and Laura Mathiason đã thực hiện công trình nghiên cứu xác định

đồng, kẽm và chi trong răng người bằng phương pháp ICP - AES vao năm 2012 Tiến

hành đo ở các bước sóng: đồng 324,754 nm, kẽm 213,856 nm, và chỉ 220,353 nm cho

từng mẫu Kết quả cho thấy nồng độ đồng dao động tir 6,04 (+ 0,01) pg.g" đến 57,68

(+ 0,01) ug.g” với nông độ trung bình là 17,82 ug.g”, còn nồng độ chi dao động từ

0,373 (+ 0,005) ug.g ` đến 15,78 (+ 0.02 ) ug.g `, với nỗng độ trung bình 3,84 ug.g ` Cuối cùng, nòng độ kẽm dao động từ 44 (+ 2) ug.g' đến 227,23 (+ 0,02 ) peg" , với

nông độ trung bình 100,49 ug.g” [19].

1.2.6 Phương pháp quang phổ hap thy nguyên tử (AAS)Vào năm 2013, Hongbo Xu và cộng sự đã xác định đồng thời chỉ và cadimi

trong mẫu nước bằng cách xử lý sơ bộ với silicagel sau đó đo bằng phương pháp quang phỏ hap thụ nguyên tử kỳ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa Trong điều

Trang 8

Khỏa luận tốt nghiệp SVTH: Huỳnh Hồng Thúy

kiện tôi ưu hóa, khả nang hap phụ pha tĩnh của Cd (II) và Pb (II) là 45,5 và 27,1 mg.g `

„ độ lệch chuẩn tương đối là 3,2 % vả 1,7 % (n = 11), giới hạn phát hiện thu được của

cadimi là 4,25 ng.mL” và chi là 0,60 ng.mL”` Phương pháp nảy đã được xác nhận bằng cách phân tích các mẫu chuẩn GBW 07304a (dòng trim tích) va áp dụng thành

công dé phân tích các mẫu nước thải được xử lý khác nhau với kết quả khả thi [17]

Cùng vảo thời điểm đó, nhóm nghiên cứu của Cigdem Er đã áp dụng phương

pháp quang pho hap thụ nguyên tử kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu bang ngọn lửa kết hợp

với chiết pha ran sử dụng nhựa polymeric-aminothioazole dé xác định chỉ trong sửa vả

sửa chua Giới han phát hiện được tìm thấy của Pb là 0,15 ng.mL.' Nông độ chi trong

mẫu nghiên cứu tìm thấy trong khoảng 15 - 61 ng.mL" cho sữa va 21 - 42 ng.g” cho

các mẫu sửa chua [16].

Đến năm 2014, tác giả Sham Kumar Wadhwa, Mustafa Tuzen, Tasneem Gul

Kazi, Mustafa Soylak, Baki Hazer bằng cách sử dụng vật liệu hấp thụ mới là

polyhydroxybutyrate-b-polyethyleneglycol cho chiết pha rắn, đã xác định hàm lượng

chi va đồng trong mẫu nước, thực phẩm dành cho trẻ em, trả và cafe với hệ số làmgiàu là 50, sau đó xác định hàm lượng chi và cadimi bằng phương pháp quang phô hapthụ nguyên tử kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa Ảnh hưởng của các thông sốnhư độ pH, lượng chat hap phụ, lưu lượng và khối lượng mẫu đã được nghiên cứu Polymer không tương tác với kiểm , kim loại kiểm thé và kim loại chuyển tiếp Giớihan phát hiện của đồng tương ứng là 0,32 mg.L" và chì là 1,82 mg.L” Hiệu suất thuhồi > 95 %, độ lệch chuẩn tương đối đã được tìm thấy dưới 6 % Phương pháp được

xác nhận bằng cách phan tích mẫu chuân được chứng nhận: NIST SRM 1515 lá táo,

địa y IAEA -336 và trà GBW — 07605 Phương pháp nay đã được áp dụng thành công

đẻ phan tích các chất phan tích trong mẫu nước và thực phẩm [20]

Cũng vao năm 2014, Ignacio López-García đã sử dụng phương pháp quang phdhấp thụ nguyên tử không ngọn lửa sau khi chiết lỏng - lỏng pha đảo dé xác định chi va

cacdimi trong các loại dau ăn, sử dụng dung môi hữu cơ là ancol isopropylic, cadimi

và chỉ tách hoàn toản vào pha lỏng, hệ số làm giàu là 140, giới hạn phát hiện của

cadimi va chi lần lượt là 0,6 và 10 ng.kg” Hiệu suất thu hồi của cadimi là 98 + 5 %,

chỉ là 101 + 4 % Do ưu điểm vốn có và hệ số lam giảu cao trong quá trình chiết vilượng, cùng với độ nhạy cao của phương pháp quang phỏ hap thụ nguyên tử không

Trang 9

Khỏa luận tốt nghiệp SVTH: Huyn h Hong Thúy

ngọn lửa, kết quả phân tích rất nhạy, giới hạn phát hiện cao hơn so với phương pháp

dung dich mudi hay dung dịch axit phù hợp, thì mới chuyển được các chất cin phan

tích trong tro mẫu vào dung địch dé sau đó xác định nó theo một phương pháp đã

chọn, Khi nung, các chất hữu cơ của mẫu sẽ bị đốt chất thành CO; vả HạO Thời gian

nung có thé từ 5-12 giờ tùy thuộc vào mỗi loại chất phân tích, cấu trúc, dạng liên kết

của các chất trong mẫu.

Uu-nhuge điểm

Thao tác và cách lam đơn giản, không phải dùng nhiều axit đặc tinh khiết dattiền, xử lý được triệt để nhất là các nén mẫu hữu cơ, đốt cháy hết các chất hữu cơ, vithể thu được dung dịch mẫu sạch

Nhưng có nhược điểm là có thé làm mắt một số chat dé bay hơi ví dụ như: Cd,

Pb, Zn, Sn, Sb néu không có chất phụ gia và chất bảo vệ

1.3.2 Phương pháp xử lý ướt

1.3.2.1 Xưiý bằng axit mạnh đặc nóng

Dùng axit mạnh đặc vả nóng hay axit mạnh, đặc và nóng có tính oxi hóa mạnh

hay hỗn hợp 2 axit, 3 axit hoặc là | axit đặc va Ì oxi hỏa mạnh dé phân hủy mẫu trong

điều kiện đun nóng trong bình Kjendahl, trong ống nghiệm, trong cốc hay lò vi sóng.

Ưu — nhược điểm

Hau như không bị mat chất phân tích, nhất là trong lò vi sóng Nhưng thời gian

phân hủy mẫu rất dài, trong điều kiện thường, tốn nhiều axit đặc tinh khiết cao, nhất là

trong các hệ hở Dễ bị nhiễm ban khi xử lý trong hệ hở do môi trường hay axit ding và

phải đuôi axit du lâu, nên dé bị nhiễm ban bụi vào mẫu.

1.3.2.2 Xử lp bằng kiểm mạnh đặc nóng

Dùng dung dịch kiểm mạnh đặc nóng (NaOH, KOH 15 - 20 %) hay hỗn hợp

của kiểm mạnh và muối kim loại kiểm ( NaOH + NaHCO;) hay một kiểm mạnh và

Trang 10

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Huỳn h Hồng Thúy

peroxit (KOH + Na;O;) nông độ lớn (10 - 20 %) để phân hủy mẫu phân tích trong

điều kiện dun nóng trong bình Kjendahl hay trong hộp kín hoặc trong lò vi sóng.

Lu-nhược điểm

Uu điểm là hầu như không làm mat chất phân tích, nhất là các nguyên tổ có hợp

chat dé bay hơi vả nền của mẫu để tan trong kiểm

Nhược điểm là tốn rat nhiều kiểm tinh khiết cao, kha năng gây nhiễm bản dé

xảy ra, loại kiểm du rất khó khăn va mat nhiễu thời gian.

1.3.3 Phương pháp vô cơ hóa khô-ưới kết hợp

Nguyên tắc: mẫu được phân hủy trong chén hay cóc nung Trước tiên người ta

xử lý ướt sơ bộ bằng một lượng nhỏ axit và chất phụ gia, để phá vỡ cấu trúc ban đầu của các hợp chat mẫu vả tạo điều kiện giữ một số nguyên tổ có thé bay hơi khi nung Sau đó nung ở nhiệt độ thích hợp Vì thé lượng axit dùng đề xử lý thường chỉ bằng 1/4

hay 1/5 lượng can dùng cho xử lý ướt Sau đó nung sẽ nhanh hơn va quá trình xử lý sẽ

triệt để hơn xử lý ướt, đồng thời hạn chế được sự mắt của một số kim loại khi nung

Do đỏ đã tận dụng được ưu điểm của cả hai kỹ thuật xử lý ướt và khô, nhất là giám bớt

được các loại hóa chất (axit, kiềm tinh khiết cao) khi xử lý ướt, sau đó hòa tan tro mẫu

sẽ thu được mẫu trong, vì không còn chất hữu cơ và sạch hơn tro hóa ướt thông

thường.

Uu - nhược điểm

Hạn chế được sự mất của một số chat phân tích dé bay hơi Sự tro hỏa triệt đẻ,

sau khi hỏa tan tro còn lại có dung địch mẫu trong Không phải dùng nhiều axit tỉnh

khiết cao tốn kém, thời gian xử lý nhanh hơn tro hỏa ướt Không phải đuôi axit du nênhạn chế được sự nhiễm bản Do đó phủ hợp cho nhiễu loại mẫu khác nhau dé xác định

kim loại.

1.3.4 Phương pháp phân hủy mẫu bằng lò vỉ sóng

Nguyên tắc: dùng năng lượng của lò vi sóng dé đun nóng mẫu được đựng trongbình kin Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, mẫu được hòa tan để dàng Đây là

phương pháp xử lý mẫu hiện đại nhất hiện nay, làm giảm đáng ké thời gian xử lý mẫu,

không mat mẫu và vô cơ hóa mẫu được triệt đê Có thẻ vô cơ hóa cùng một lúc đượcnhiều mẫu Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi thiết bj rat đắt tiền mà nhiều cơ sởphân tích không đủ điều kiện trang bị

Trang l1

Khỏa luận tốt nghiệp SVTH: Huynh Hong Thúy

Cơ chế của sự phân hủy mẫu trong lò vi sóng

Các tác nhân phân hủy mẫu bao gdm axit có tác dụng phá hủy và hòa tan các

hạt (phân tử) mẫu, năng lượng nhiệt (có tác dụng làm tan ra các hạt mẫu cùng với

axit), sự khuếch tán đối lưu, chuyên động nhiệt va va chạm của các hạt mẫu với nhau

lam cho chúng bị bao mòn dan Ngoài ra, trong lò vi sóng còn có sự phá vỡ từ tronglòng hạt mẫu ra ngoài, do các phân tử nước hấp thụ (90 %) năng lượng vi sóng và có

động năng rất lớn, nên chúng có chuyên động nhiệt rất mạnh, lam căng vả xé các hạt

mẫu từ trong ra Thêm vao đó, vi là hệ kin nên có áp suất cao, lam cho nhiệt độ sôi cao

hơn, đây là tác nhân phân hủy mạnh nhất, do đó thúc đây quá trình phân hủy mẫu rất

nhanh từ trong ra ngoải và từ ngoải vào Vì thế nên việc xứ lý mẫu trong lò vi sóng chỉ

cần thời gian rất ngắn (30 - 70 phút) ma lại triệt đẻ.

Các quá trình xảy ra khi phân hủy mẫu bằng lò vi sóng

Dưới tác dụng của axit, năng lượng nhiệt (nhiệt độ) va năng lượng vi sóng các quá

trình vật lý và hóa học sau đây sẽ xảy ra:

Sự phá vỡ mạng lưới cấu trúc của hạt mẫu, giải phóng các chất phân tích, dé

đưa chúng vào dung dịch dưới đạng các muỗi tan

- Qué trình oxi hóa khử làm thay đổi hóa trị, chuyển đổi dang, làm tan vỡ các hạt

mẫu, dé giải phóng chat phân tích về dang muối tan

- Néu xử lý mẫu hữu co phân tích kim loại thì có sự đết cháy, phá hủy các hợp

chất hữu cơ và mùn tạo ra khí CO; và nước, giải phỏng các kim loại trong chấthữu cơ về dang muối vô cơ tan trong dung dịch

- Tạo hợp chất dé bay hơi làm mat đi các anion trong phân tử chất mẫu, làm mẫu

bị phân hủy tạo ra các hợp chất tan trong dung dịch.

- Sự tạo thành các hợp chất mudi hay phức tan trong dung dịch

- Cơ chế tách chất phân tích ra khỏi mẫu ban đầu ở dạng kết tủa không tan và

nhờ đó người ta tách được chất phân tích và làm giàu chúng

Nhu vậy, trong quá trình xử lý mẫu ở đây cũng có thể có các phản ứng hóa học xảy

ra như phan ứng oxy hóa khứ, phan ứng thủy phan, phan ứng tạo phức, phan ứng hòa

tan, phản ứng kết tủa của các phân tử chất mẫu với các axit dùng để phân hủy mẫu

và các chất có trong mẫu với nhau Trong 46, quá trình nào là chính, quá trình nào lả

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Huỳnh Hong Thủy

phụ được quyết định bởi thành phan chat nên, ban chất của chat mẫu va các loại axit ding để phân hủy va hòa tan mẫu.

Trang 13

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Huynh Hong Thúy

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM

2.1 Đối tượng, mục tiêu, nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu

Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp thì tỉnh trạng môi trường bịnhiễm độc chì càng tram trọng hơn Các thức uống đường pho dé bị nhiễm độc chi do

tiếp xúc nhiều xe cộ, ở gần cây xăng, nhà máy sản xuất ắc quy, do dụng cụ đựng, nước

đả Chỉ xâm nhập vao cơ thé đặc biệt độc hại với não và thận, hệ thông sinh sản và

hệ thống tim mạch của con người Chỉnh vi thế việc xác định ham lượng chi trong thức

uống đường phố như nước mia, nước rau má, nước sâm vô cùng quan trọng.

Mục tiêu nghiên cứu trong luận văn nay là nghiên cứu quy trinh xác định chỉ

trong một số thức udng đường phd bằng phương pháp quang phổ hap thụ nguyên tử

3.1.2 Nhiệm vụ nghiên cứu

Với mục tiêu trên, chúng tôi tiến hành làm giau và xác định chi trong thức uống

đường phé bằng phương pháp quang phé hap thụ nguyên tử

Đề xây dựng quy trình làm giàu và phân tích, chúng tôi tiến hành nghiên cứu

các van dé sau:

L/ Tối ưu hóa điều kiện của phép đo phê F-A AS:

e Khảo sát chiều cao đèn nguyên tử hóa

e Khao sat lưu lượng khí đết

e Khao sát ảnh hưởng của ion Cu”

2/ Xây dựng phương pháp định lượng Pb:

e Khảo sát khoảng tuyến tính, xây dựng đường chuẩn của Pb

e Khảo sát giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng

e Khảo sát sai số và độ lặp lại của phép đo

3/ Tối ưu hóa quá trình làm giảu bằng phương pháp sắc ký trao đổi ion:

¢ Khao sát khói lượng hạt cationit

e Khảo sát nòng độ HNO; rửa giải

e© Khao sat tốc độ rửa giải

4/ Tối ưu hóa quá trình xử lý mẫu

© Khảo sát anh hưởng của áp suất phá mẫu

e Khảo sát ảnh hưởng của thời gian pha mẫu

Trang 14

Khoa luận tot nghiép SVTH: Huỳnh Hong Thủy

© Khảo sát thẻ tích HNO, 65 %

e Khảo sat thé tích HạO; 30 %

S/ Ứng dụng quy trình nghiên cứu dé phản tích mẫu gia, mẫu trắng vả một số mau thức

uống đường phố.

2.1.3 Phương pháp nghiên cứu

3.1.3.1 Phương pháp quang phổ hap thụ nguyên tứ (AAS) [6]

a) Sự xuất hiện của phỏ AAS

Ở điều kiện thường, nguyên tử không thu và cũng không phát ra năng lượng

đưởi dang các bức xạ Lúc nảy nguyên tử tổn tại ở trạng thái cơ bản (trạng thái bén

vững va nghéo năng lượng nhất) Nhưng khi nguyên tử ở trạng thái tự do, nếu ta chiếu

một chùm tia sáng có những bước sóng xác định vao đám hơi nguyên tử đó, thì các

nguyên tử tự do đó sẽ hap thụ các bức xạ có bước sóng nhất định img đúng với những

tia bức xạ ma nó có thé phát ra được trong quả trình phat xạ của nd Khi đó nguyễn tử

chuyển lên trạng thai cỏ năng lượng cao (trạng thai kích thích) Qua trình ma các

nguyên tử tự do ở trạng thái hoi hap thụ những bức xạ đặc trưng tạo ra phỏ nguyên tử

nguyên tổ đó, phỏ sinh ra trong quá trình này là phô hap thụ nguyên tử

b) Nguyên tắc hoạt động

Cơ sở lý thuyết của phép đo phổ hap thụ nguyên tử (AAS) là dựa trên sự hapthụ năng lượng bức xạ đơn sắc của nguyên tử tự do của nguyên tổ ở trạng thái hơi, khichiều chùm tia bức xạ qua đám hơi nguyên tử của nguyên tô ấy Môi trường hap thụ

chính là đám hơi các nguyên tử tự do của mẫu phân tích.

Do đó, muốn thực hiện phép đo AAS cân phải có các quả trình sau:

I Chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn hoặc dung dịch) thành trạng

thái hơi của các nguyên tử tự do Đây lả quá trình nguyên tử hóa mẫu

2 Chiểu chùm tia phát xạ đặc trưng của nguyên tế can phân tích tử nguồn bức xạ

qua đảm hơi nguyên tử tự do ấy Các nguyên tử của nguyên tố cần xác định

trong đám hơi sẽ hap thụ những tia bức xa nhất định vả tạo ra phd hap thụ của

nó.

3 Tiếp đó, nhờ hệ thống quang học, người ta thu, phan ly và chọn một vạch phổ

hap thụ của nguyên tố can phân tích để đo cường độ của nd Cường độ đó chính

Trang 1Š

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Huỳnh Hong Thủy

là tín hiệu hấp thụ của vạch phô hấp thụ Trong một giới hạn nông độ xác định

trong mẫu theo phương trình;

Phương trình trên là cơ sở định lượng cho phép đo AAS.

Tùy thuộc vào kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu mà người ta phân biệt phô hấp thụnguyên tử ngọn lửa (F-AAS) cho độ nhạy cỡ ppm Pho hap thụ nguyên tử không ngọn

lửa (GF-AAS) cho độ nhạy đến ppb.

c) Hệ trang bị của phép đo

Dựa vào nguyên tắc của phép do, ta có thể mô ta hệ thống trang thiết bị đo AAS

gồm các phần sau:

1, Nguồn phát chùm tia bức xạ cộng hưởng của nguyên tổ cần phân tích Đó có

thể là đẻn catot rỗng (HCL), đèn phóng điện không điện cực (EDL) hoặc nguồn

bức xạ điện liên tục đã được biến điệu

2 Hệ thống nguyên tử hóa mẫu Hệ thông này được chế tạo theo hai kỹ thuật:

- Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa đèn khí (F-AAS).

- Kỹ thuật nguyên tử hỏa mẫu không ngọn lửa (GF-AAS).

3 Bộ phận đơn sắc (hệ quang học) có nhiệm vụ thu, phân ly vả chọn tia sáng

(vạch phổ) cần đo hướng vao nhân quang điện dé đo tín hiệu AAS.

4 Bộ phận khuếch đại va chỉ thị tin hiệu AAS Phan chi thị tin hiệu có thé la:

- _ Điện kế chỉ tín hiệu AAS

Bộ tự ghi các pic hap thụ

- Bộ chỉ thị hiện số

- May tính với man hình video dé hiên thị, lưu trữ, xử lý số liệu và điều khiển

toàn bộ hệ thống máy đo.

Trang 16

Khoa luận tốt nghié SVTH: Huỳnh Hồng Thủ

Đưới đây là sơ đỏ biéu điển câu tạo máy do AAS

Đền catot rong | | Detector

Bộ phận chi thị

Hệ thống

nebulizzer va burner

Dung dich mau

Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo máy quang phổ hấp thụ nguyên tử

Trang 17

Khóa luận tốt oghiep SVTH: Huynh Hong Thủy

Hình 2.2: Thiết bị AAS trong phỏng phân tích trung tâm 2

Trang 18

Khoa luận tot nghiep SVTH: Huynh Hong Thủy

2.1.3.2 Phương pháp xử lý mau ướt bang axit

Doi với việc xác định chi trong thức uống đường phó chúng tôi chọn phương

pháp vô cơ hóa ướt dé xử lý mẫu Mẫu được tiên hành xử lý trong lò vi sóng, sử dụng HNO, 65 % và HạO; 30 % Day la kỹ thuật xử lý ướt dùng năng lượng cao tan của lò

vi sóng dé nhân hủy mẫu trong môi trường một axit đặc va một chất có tinh oxi hóa Nhờ có thêm tác dụng của năng lượng cao tan nên hiệu qua cao và nhanh hon cách tro

hóa ướt bình thường Mau dé trong bình xứ ly mẫu va đặt trong lò vi sóng có điều khiến được công suất vi sóng dé phan hủy trong điều kiện da chọn Mẫu được phân

huy nhờ các axit mạnh va nắng lượng cao tân của lò vi sóng nên sự phân hủy nhanh,

Hình 2.4: Thiết bị lò vi sóng

Trang 19

Khỏa luận tốt nghiệp SVTH: Huỳnh Hong Thúy

2.1.3.3 Phương pháp sắc kỷ trao đổi ion [7]

Sắc ký trao đổi ion là một dạng sắc ký lỏng - rắn, pha tĩnh ở đây lả một loại

hợp chất có khả năng trao đổi ion (cation và anion) Quá trình sắc ký xảy ra dựa vào

phan ứng trao đổi ion giữa các thành phản trong pha động và chất trao đổi ion nạp sẵn

trong cột sắc ký.

Các ionit có một số đặc trưng quan trọng sau:

¥ Dung lượng trao đôi: có thé xấp xi bằng số nhóm chức của bộ khung va

mức độ ion hỏa của các nhóm chức ở pH xác định Các ionit thường có

dung lượng trao đôi từ | - 10 mili đương lượng gam cho | g nhựa khô

Y Tính trương của nhựa: khi nhựa tiếp xúc với nước thì sẽ trương lên do sự

ngậm các phân tử nước vào các lỗ xốp của nhựa Sự trương phông của nhựa

là hiện tượng tăng thẻ tích của ionit Sự trương phỏng là một yếu tổ quan

trọng tác động đến quả trình trao đổi ion vì nó tác động lên sự khuếch tan

của ion vào bền trong của mạng lưới của ionit.

Y Tinh chọn lọc của nhựa trao đổi ion: ái lực của nhựa đối với các ion khác

nhau là khác nhau Ai lực tương đối của các ion với nhựa có thẻ thành day

đối với từng nhóm loại nhựa

2.1.3.4 Phương pháp xử lý và đánh giả kết quả [11]

Các số liệu thực nghiệm được xử lý bằng phương pháp toán thống kê với các

Khóa luận tot nghiệp SVTH: Huỳn h Hong Thúy

2.2 Hóa chat, dụng cụ, thiết bị

2.2.1 Hóa chất

Do yêu câu nghiêm nghặt của phép đo nên nước cất, hóa chất phải có độ tinh

khiết cao, trong quá trình nghiên cứu chúng tôi đã dùng các hóa chat sau:

| Dung địch chuẩn Pb*’ 1000 ppm trong HNO, 3 % Merck

2 Dung địch chuẩn Cu?” 1000 ppm trong HNO, 3 % Merck

3 Dung dich HNO, 65 % Merck

4 Dung dịch H;O; 30 % MerckNgoài ra trong quá trình khảo sát va chuẩn bị cột cationit, can một số hỏa chat

sau (toàn bộ lả Trung Quốc):

1 Dung dich HNO, 65 %

2 Dung dich H,O, 30 %

Vi hàm lượng các nguyên tổ trong thức uống đường phố là lượng vết nên dụng

cụ dùng trong thí nghiệm phải được rửa sạch băng cách ngâm qua dém trong hôn hợp

sunfocromic (K»CmO, + H)SO, «-) Sau đó rửa bằng nước máy vả trang lại bằng nước

cất 2 lan đã được de ion hóa.

2.2.2 Dụng cụ và thiết bị

~ Pipet các loại: | mL; 2 mL; 5 mL; 10 mL.

- Cốc thủy tinh chịu nhiệt loại: 100 mL; 250 mL; 500 mL; 1000 mL.

- Binh định mức các loại: 10 mL; 25 mL; 50 mL; 100 mL; 250 mL, 500 mL; 1000 mL.

- Bếp điện, tủ hút, tủ sấy, ống nhỏ giọt, phéu, giấy lọc thường, giấy parafin.

- May quang phổ hap thụ nguyên tử AA Spectrometer iCE 3000 series (Thermo

Scientific).

Trang 21

Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Huỳn h Hong Thúy

- Máy phá mẫu lò vi sang ( Microwave Digestion System Model UNI 8300).

- Máy cat nước hai lin ( Hamilton Laboratory Class Limited - Sartorius).

- Cân phân tích ( Sartorius - CPA225D).

2.3 Chuẩn bị cột sắc ký trao đổi ion |4]

Trong quá trình sản xuất, ionit mang theo một số tạp chat vô cơ và hữu cơ, vì

vậy trước khi sử dụng phải loại trừ những tạp chất này Thường người ta dùng dung dich NaOH 5 %, H;ạO;, C;H,OH 95 %, CH;COCH; dé loại trừ tạp chất hữu cơ: dung

dich NaCl bão hòa, HCI 5 % hay 2 % dé loại trử tạp chat vô cơ.

Chuẩn bị cationit: Cationit cỏ kích thước thích hợp sau khi đã được ngâm

trương trong dung dịch NaCl bao hòa được ngâm tiếp vao dung dịch NaOH 5 % trong 3- 4 giờ Gan dung dịch kiểm nảy ra cho dung dich kiểm mới đến khi dung dich gan

ra không còn mau nữa thi thôi Rửa cationit bằng nước cat cho sạch kiểm, sau đó dùng dung dich HCI § - 15 % rửa giải tiếp theo thứ tự: 5 thê tích HCI 5 %, 5 thẻ tích 10 %

và 5 thẻ tích 15 % cho đến khi thử không còn Fe" (thuốc thử bằng kali feroxianua).

Rita cationit bằng nước cất đến hết ion Cl tự đo (thuốc thir là bạc nitrat) hoặc hết ion

HỶ tự đo (thuốc thử là metyl da cam) Tiếp tục rửa bằng dung dịch H;O; 5 %, C;H;OH

95 % và CHyCOCH, cho đến khi dung dich rửa không còn màu Chuyển cationit vềdạng H-R bằng HCI 5 %, sau đó rửa hết ion H” tự do Cudi cùng đưa cationit đã hoạt

hóa lên cột sắc kí.

Trang 22

Khóa luận tốt nghié SVTH: Huynh Hồng Thú

CHƯƠNG 3 KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẠN

3.1 Khảo sát các điều kiện tối ưu của phương pháp đo phổ F-AAS

3.1.1 Khảo sát các điều kiện đo phố

Dé đảm bao cho phép đo phỏ đạt hiệu quả cao thì phải chọn được những thông số

tối ưu nhất Nhà sản xuất đã tối ưu hóa các điều kiện đo phổ như vạch đo, khe do vả

cường độ đèn catot rong (đèn HCL) trong Cookbook [21], nên chúng tôi không tiễn hảnh khảo sat các diéu kiện nảy Các thông sé trên được trình bảy ở bảng 3.1.

Bảng 3.1: Các điều kiện đo pho F-AAS của Pb

Điều kiện đo

i oo

Vach do (nm)

Khe đo (nm)

"Gurng d6 den HCL (mA)

3.1.2 Khảo sát các diéu kiện nguyên tử hóa mẫu

Nguyên tử hóa mẫu phân tích là một công việc hết sức quan trọng của phép đo phd hap thụ nguyên tử, bởi vì chỉ có các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi mới cho pho hap

thụ nguyên tử, nghĩa là số nguyên tử tự do trong trạng thái hơi là yếu tố quyết định

cường độ vạch phô hap thụ va quá trình nguyên tử hóa mẫu thực hiện tốt hay không tốt

đều có ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả phân tích một nguyên tố Chính vì thé can phải khảo sát điều kiện nguyên tử hóa mẫu [6] Ở đây, chúng tôi tiến hành khảo sát các yếu

tố sau:

3.1.2.1 Chiều cao đèn nguyên tử hỏa Chiều cao đèn nguyễn tử hóa (NTH) lả một trong những yếu tố quan trọng, quyết định đến độ nhạy, độ chính xác của phép đo Do đó trong phép đo phổ hap thụ

nguyên tử người ta cần phải điều chỉnh chiêu cao của đèn nguyên tử hóa mẫu sao cho

nguồn đơn sắc chiếu vảo phan trung tâm ngọn lửa nguyên tử hỏa mẫu.

Dé khảo sát chiều cao dén nguyễn tử hỏa, chúng tôi tiến hành như sau: Pha vào

các bình định mức 50 mL dung dịch Pb*” 7 ppm trong dung dịch HNO; 3 % Thay đổi

chiều cao đèn nguyễn tử hóa từ 6 - 8 mm, lưu lượng khí axetilen là 1,1 L.phut’ ghi lại

sự phụ thuộc của mật độ quang (kỉ hiệu: Abs) vao chiều cao đèn Kết quả được chỉ ra

bảng 3.2 và hình 3.1.

Khóa luận tốt nghié SVTH: Huynh Hong Thú

F-AAS, chúng tỏi sử dụng hỗn hợp khi: khong khí + axetilen Vì thé chi cần khảo sat

lưu lượng khi axetilen.

Dé khảo sát lưu lượng khí, chúng tôi tiến hành như sau: Pha vảo các bình định

mức 50 mL dung dich Pb”” 7 ppm trong dung dich HNO; 3 % Thay đôi lưu lượng khí

———————————————————————OO_—

Trang 24

Khoa luận tot nghie SVTH: Huynh Hong Thủ

axetilen tir 0,9 — 1,1 L.phit’' , chiều cao đèn nguyên tứ hóa là 7 mm ghi lại sự phụ

thuộc của mật độ quang (kí hiệu: Abs) vào lưu lượng khi Kết qua cho o bang 3.3 va

hinh 3.2.

Lưu lượng khí (L.phút')

Hinh 3.2: Anh hưởng của lưu lượng khi đến mật độ quang

Nhận xét: Kết quả trên cho thấy lưu lượng khi axctilen tương ứng 1,1 L.phút” thu được mật độ quang cao và ôn định nhất Từ đó, chúng tôi chọn lưu lượng khí là 1,1

L phút `.

3.1.3 Tổng kết điều kiện do phố F-AAS

Các điều kiện của phép đo phd F-AAS được trình bay 6 bang 3.4 và tín hiệu

cua vạch phỏ sau khi tôi ưu hóa các điều kiện đo pho ở hình 3.3.

Trang 25