phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử xác định hàm lượng cadimi và chì trong chè xanh ở thái nguyên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN NHƢ LÂM PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ XÁC ĐỊNH CADIMI VÀ CHÌ TRONG CHÈ XANH Ở THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Thái Nguyên - Năm 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN NHƢ LÂM PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ XÁC ĐỊNH CADIMI VÀ CHÌ TRONG CHÈ XANH Ở THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. TS NGUYỄN ĐĂNG ĐỨC Thái Nguyên - Năm 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ii Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực. Những kết luận của luận văn chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. TÁC GIẢ LUẬN VĂN Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iii Lời cảm ơn Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Đăng Đức đã trực tiếp giao cho em đề tài, tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện cho em hoàn thành luận văn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Khoa Hoá học, Khoa Sau đại học – ĐHSPTN, các thầy cô giáo, các cán bộ nhân viên phòng thí nghiệm Khoa Hoá học – ĐHKH – ĐHTN, Ban lãnh đạo, các cô chú anh (chị) khoa xét nghiệm Trung tâm y tế dự phòng tỉnh Thái Nguyên đã giúp đỡ tạo điều kiện cho em hoàn thành bản luận văn này. Thái Nguyên, ngày 30 tháng 6 năm 2011 Học viên Nguyễn Như Lâm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iv MỤC LỤC Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ x MỞ ĐẦU 1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN 3 1.1. Giới thiệu chung về cây chè 3 1.1.1. Đặc điểm và thành phần 3 1.1.2. Công dụng của cây chè 3 1.2. Giới thiệu chung về nguyên tố Cadimi và Chì [17], [23], [25] 4 1.3. Tính chất của Cadimi và Chì [17], [23], [25] 4 1.3.1. Tính chất vật lí 4 1.3.2. Tính chất hoá học [16], [17] 5 1.4. Vai trò và sự nhiễm độc của Cd và Pb [6], [7] 10 1.4.1. Vai trò và sự nhiễm độc của Cd 10 Cadimi là nguyên tố rất độc. Giới hạn tối đa cho phép của Cadimi: [24] 10 Trong nước: 0,01 mg/l (hay 10ppb), 10 Trong không khí: 0,001 mg/m 3 , 10 Trong thực phẩm: 0,001 – 0,5 mg/kg. 10 1.5. Các phương pháp xác định Cadimi và Chì 13 1.5.1. Phương pháp phân tích hoá học [15] 13 1.5.2. Phương pháp phân tích công cụ [4], [15] 15 1.6. Các phương pháp tách và làm giàu hàm lượng vết các kim loại 22 1.6.1. Phương pháp kết tủa, cộng kết 22 1.6.2. Phương pháp chiết lỏng - lỏng 23 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn v 1.6.3. Phương pháp tách và làm giàu bằng điện hoá 24 1.6.4. Phương pháp chiết pha rắn (SPE) 24 1.7. Phương pháp xử lý mẫu phân tích xác định Cd và Pb [26], [30] 25 1.7.1. Phương pháp xử lý ướt (bằng axit đặc oxi hóa mạnh) 25 1.7.2. Phương pháp xử lý khô 25 Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu 27 2.1.1. Đối tượng và mục tiêu 27 2.1.2. Phương pháp nghiên cứu 27 2.1.3. Nội dung và nhiệm vụ nghiên cứu 28 2.2. Giới thiệu về phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử [13], [27], [29] 28 2.2.1. Nguyên tắc của phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 28 2.2.2. Hệ trang bị của phép đo AAS 30 2.3. Giới thiệu về phương pháp xử lý ướt mẫu 33 2.3.1. Nguyên tắc và bản chất 33 2.3.2. Cơ chế phân huỷ 33 2.4. Hóa chất và dụng cụ 34 2.4.1. Hóa chất 34 2.4.2. Dụng cụ 34 Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 3.1. Khảo sát điều kiện đo phổ GF- AAS của Cd và Pb 35 3.1.1. Khảo sát chọn vạch đo 35 3.1.2. Khảo sát khe đo của máy phổ hấp thụ nguyên tử 36 3.1.3. Khảo sát cường độ dòng đèn catot rỗng (HCL) 36 3.1.4. Khảo sát các điều kiện nguyên tử hoá mẫu 38 3.1.5. Các điều kiện khác 43 3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo GF-AAS 44 3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit và loại axit 44 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn vi 3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của chất cải biến nền 45 3.2.3. Khảo sát sơ bộ thành phần mẫu 47 3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của các cation và anion 48 3.3. Phương pháp đường chuẩn đối với phép đo GF - AAS 54 3.3.1. Khảo sát xác định khoảng tuyến tính 54 3.3.2. Xây dựng đường chuẩn 56 3.3.3. Đánh giá sai số, độ lặp lại, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phép đo 60 3.4. Tóm tắt các điều kiện đo phổ GF - AAS của Cd và Pb 63 3.5. Xác định Cd và Pb trong chè xanh 64 3.5.1. Địa điểm lấy mẫu thời gian lấy mẫu và ký hiệu mẫu 64 3.5.2. Chuẩn bị mẫu phân tích 66 3.5.3. Kết quả phân tích các mẫu chè xanh 66 3.5.4. Kiểm tra quá trình xử lý mẫu 67 KẾT LUẬN 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT AAS : Atomic Absorption Spectrometry ( Phổ hấp thụ nguyên tử) Abs : Absorbance (Độ hấp thụ) AES : Atomic Emission Spectrometry (Phổ phát xạ nguyên tử) ETA-AAS : Electro Thermal Atomization – Atomic Absortion spectrometry (Phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa) F-AAS : Flame- Atomic Absorption Spectrometry (Phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa) GC-MS : Gas Chromatography Mas Spectroscopy (Sắc kí khí ghép khối phổ) GF-AAS : Graphite Furnace- Atomic Absorption Spectrometry (Phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa) HCL : Hollow Cathode Lamp (Đèn catot rỗng) HG-AAS : Hyđrie Generation- Atomic Absorption Spectrometry (Phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật Hidrua hóa) HPLC : High Performance Liquid Chromatography (Sắc kí lỏng hiệu năng cao) ICP-AES : Inductively Coupled Plasma Mass- Atomic Emission Spectrometry (Phổ phát xạ nguyên tử dùng năng lượng plasma cao tần cảm ứng) ICP-MS : Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (Phổ khối lượng dùng năng lượng Plasma cao tần cảm ứng) LOD : Limit of detection (Giới hạn xác định) LOQ : Limit of quantitation (Giới hạn định lượng) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Một số hằng số vật lý quan trọng của Cadimi và Chì 5 Bảng 1.2. Tiêu chuẩn Việt Nam về hàm lượng Cd, Pb trong chè xanh (Tiêu chuẩn Việt Nam 2007) 12 Bảng 3.1. Khảo sát vạch đo của Cd 35 Bảng 3.2. Khảo sát vạch đo của Pb 36 Bảng 3.3. Khảo sát cường độ dòng đèn đối với Cd 37 Bảng 3.4. Khảo sát cường độ dòng đèn đối với Pb 38 Bảng 3.5. Kết quả khảo sát nhiệt độ tro hoá của Cd 40 Bảng 3.6. Kết quả khảo sát nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu 42 Bảng 3.7. Ảnh hưởng của nồng độ axit đối với Cd 44 Bảng 3.8. Ảnh hưởng của nồng độ axit đối với Pb 45 Bảng 3.9. Khảo sát ảnh hưởng của chất cải biến hóa học 46 Bảng 3.10. Khảo sát nồng độ Mg(NO 3 ) 2 47 Bảng 3.11. Kết quả khảo sát sơ bộ thành phần mẫu 48 Bảng 3.12. Ảnh hưởng của kim loại kiềm 49 Bảng 3.13. Ảnh hưởng kim loại kiềm thổ 49 Bảng 3.14. Ảnh hưởng của kim loại nhóm III 49 Bảng 3.15. Ảnh hưởng của nhóm kim loại nặng 50 Bảng 3.16. Ảnh hưởng của nhóm kim loại màu 50 Bảng 3.17. Ảnh hưởng của tổng cation 51 Bảng 3.18. Ảnh hưởng của nhóm anion 52 Bảng 3.19. Ảnh hưởng của tổng cation và anion đến phép đo phổ hấp thụ của Cd và Pb 53 Bảng 3.20. Khảo sát khoảng tuyến tính của Cd 54 Bảng 3.21. Kết quả khảo sát tuyến tính của Pb 55 Bảng 3.22. Xác định đường chuẩn của Cd 59 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ix Bảng 3.23. Xác định đường chuẩn của Pb 60 Bảng 3.24. Kết quả sai số và độ lăp lại của phép đo Cd 61 Bảng 3.25. Kết quả sai số và độ lăp lại của phép đo Pb 62 Bảng 3.26. Tổng kết các điều kiện đo phổ GF - AAS của Cd và Pb 64 Bảng 3.27. Địa điểm lấy mẫu thời gian lấy mẫu và kí hiệu mẫu 65 Bảng 3.28. Hàm lượng kim loại Cd, Pb tính theo mg/kg 66 Bảng 3.29. Kết quả phân tích đối với các mẫu lặp 68 Bảng 3.30. Mẫu thêm chuẩn .69 Bảng 3.31. Kết quả phân tích mẫu thêm chuẩn Cd. 69 Bảng 3.32. Kết quả phân tích mẫu thêm chuẩn Pb 70 Bảng 3.33. Kết quả xác định Cd bằng hai phương pháp GF – AAS và ICP - MS 71 Bảng 3.34. Kết quả xác định Pb bằng hai phương pháp GF – AAS và ICP – MS 72 [...]... dùng hai phương pháp: Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử với kỹ thuật Hydrua hoá (HG-AAS) và phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF- AAS, dùng lò nhiệt điện ) Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử dùng kỹ thuật hydrua hoá là phương pháp đặc trưng Mặc dù vậy phương pháp AAS dùng lò nhiệt điện đơn giản và không bị nhiễu cũng thường được sử dụng * Phép đo phổ F-AAS Đây là kỹ thuật dùng năng lượng. .. (HPLC), phổ phát xạ nguyên tử (AES), phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) và không ngọn lửa (GF-AAS)… Sau đây là một số phương pháp xác định Cadimi và Chì 1.5.1 Phương pháp phân tích hoá học [15] Nhóm các phương pháp này dùng để xác định hàm lượng lớn (đa dạng) của các chất, thông thường lớn hơn 0,05%, tức là mức độ mg Các thiết bị và dụng cụ cho các phương pháp này đơn giản và không đắt tiền 1.5.1.1 Phương. .. Sprite bằng phương pháp Von – ampe hòa tan và kết quả hàm lượng Pb là (2,70 – 0,06 µg/l) [5] 1.5.2.2 Phương pháp quang phổ [4], [11] a Phương pháp trắc quang Phương pháp này chính là phương pháp phổ hấp thụ phân tử trong vùng UV-VIS Ở điều kiện thường, các phân tử, nhóm phân tử của chất bền vững và nghèo năng lượng Đây là trạng thái cơ bản Nhưng khi có một chùm sáng với năng lượng thích hợp chiếu vào thì... năng lượng Tức là nguyên tử ở trạng thái cơ bản Song nếu nguyên tử đang tồn tại ở trạng thái này mà chúng ta kích thích nó bằng một chùm tia sáng đơn sắc có năng lượng phù hợp, có độ dài sóng trùng với các vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố đó, thì chúng sẽ hấp thụ các tia sáng đó sinh ra một loại phổ của nguyên tử Phổ này được gọi là phổ hấp thụ của nguyên tử [9] Thực tế cho thấy phương pháp phổ. .. cho biết thành phần nguyên tố trong mẫu mà không chỉ ra được trạng thái liên kết của nó trong mẫu Các tác giả [28] đã sử dụng nguồn Plasma cao tần cảm ứng kích thích phổ AES để xác định hàm lượng Cd, Cu, Pb trong mẫu nước, đạt hiệu xuất thu hồi cao (>97%) c Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS [13] Khi nguyên tử tồn tại tự do ở thể khí và ở trạng thái năng lượng cơ bản, thì nguyên tử không thu hay không... Việt Nam về hàm lƣợng Cd, Pb trong chè xanh (Tiêu chuẩn Việt Nam 2007) Đối tượng Đơn vị Giới hạn tối đa Cd Chè xanh mg/kg Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Pb 1 2 http://www.lrc-tnu.edu.vn 13 1.5 Các phƣơng pháp xác định Cadimi và Chì Hiện nay, có nhiều phương pháp khác nhau để xác định Cd và Pb như phương pháp phân tích khối lượng, phân tích thể tích, điện hoá, phổ phân tử UV-VIS,... phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử có nhiều ưu việt hơn các phương pháp khác 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 Để xác định Asen trong chè xanh người ta Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn... nặng Vì vậy, để sản xuất chè an toàn cần khảo sát đánh giá hiện trạng một số chỉ tiêu về kim loại nặng trong chè sản xuất trên khu vực này Do đó, trong luận văn này chúng tôi nghiên cứu „ Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử xác định hàm lượng cadimi và chì trong chè xanh ở Thái Nguyên ‟ Với nhiệm vụ cụ thể là: 1 Tìm các điều kiện tối ưu cho phép đo Cd, Pb 2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo; tìm... thử vô cơ hoặc hữu cơ trong môi trường thích hợp khi được chiếu bởi chùm sáng Phương pháp định lượng theo phương trình cơ bản A = K.C Trong đó: A: độ hấp thụ quang của chất K: hằng số thực nghiệm C: nồng độ của chất phân tích Phương pháp này cho phép xác định nồng độ của chất ở khoảng 10-5 10-7M và là một trong các phương pháp được dùng khá phổ biến Cd2+ không có phổ hấp thụ phân tử UV – VIS, do đó ta... [8], [9] GS Nakashima và các cộng sự thuộc trường ĐHTH Okayama (Nhật Bản) đã phân tích xác định hàm lượng kim loại nặng trong nước bằng phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa phát hiện đạt cỡ vài ng/ml [30] Tác giả Nguyễn Ngọc Sơn [20] trong khoá luận tốt nghiệp của mình cũng đã sử dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa GF – AAS để xác định lượng vết một số kim loại trong đất hiếm tinh khiết . Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN NHƢ LÂM PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ XÁC ĐỊNH CADIMI VÀ CHÌ TRONG CHÈ XANH. 27 2.1.3. Nội dung và nhiệm vụ nghiên cứu 28 2.2. Giới thiệu về phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử [13], [27], [29] 28 2.2.1. Nguyên tắc của phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 28 2.2.2 thụ nguyên tử xác định hàm lượng cadimi và chì trong chè xanh ở Thái Nguyên ‟. Với nhiệm vụ cụ thể là: 1. Tìm các điều kiện tối ưu cho phép đo Cd, Pb. 2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép