khảo sát hàm lượng một số kim loại nặng độc trong các loại đồ chơi trẻ em

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT  PHAN BÁ MINH KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG ĐỘC TRONG CÁC LOẠI ĐỒ CHƠI TRẺ EM LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC ÑAØ LAÏT – 2009 Luận văn thạc sỹ - 2009 Phan Bá Minh – Lớp Cao học hóa phân tích K15 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT PHAN BÁ MINH KHẢO SÁT HÀM LƯNG MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG ĐỘC TRONG CÁC LOẠI ĐỒ CHƠI TRẺ EM CHUN NGÀNH HĨA PHÂN TÍCH MÃ SỐ: 604429 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH HĨA HỌC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. LÊ NGỌC CHUNG ĐÀ LẠT - 2009 Luận văn thạc sỹ - 2009 Phan Bá Minh – Lớp Cao học hóa phân tích K15 LỜI CẢM ƠN ! Để hoàn thành đề tài nghiên cứu này trước hết tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Lê Ngọc Chung đã tận tình hướng dẫn và cho nhiều ý kiến qúy báu trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin cảm ơn Ban lãnh đạo Viện nghiên cứu hạt nhân, Ban lãnh đạo Trung tâm phân tích VNCHN, Khoa Sau Đại học, Khoa Hóa học, các cô chú, anh, chò, các bạn thuộc Trung tâm phân tích VNCHN, các thầy cô trong Khoa Hóa – ĐH Đà lạt, các bạn cùng lớp Cao học hóa phân tích K15 đã giúp đỡ và tạo điều kiện trong quá trình thực hiện đề tài. Cuối cùng tôi xin tỏ lòng biết ơn với cha mẹ, người thân đã ủng hộ và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khóa học của mình. Tác giả. Luận văn thạc sỹ - 2009 Phan Bá Minh – Lớp Cao học hóa phân tích K15 Lời cam đoan Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Những kết quả và các số siệu trong luận văn này chưa được ai công bố dưới bất kỳ hình thức nào. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về sự cam đoan này. Đà lạt, ngày 25 tháng 11 năm 2009 Tác giả Phan Bá Minh Luận văn thạc sỹ - 2009 Phan Bá Minh – Lớp Cao học hóa phân tích K15 MỤC LỤC Trang ĐẶT VẤN ĐỀ 1 CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN 1.1 Sơ lược về đồ chơi trẻ em 2 1.1.1 Phân loại theo tác dụng: 2 1.1.1.1 Loại đồ chơi hình tượng (hay mô phỏng) 2 1.1.1.2 Loại đồ chơi xây dựng và lắp ghép 2 1.1.1.3 Loại đồ chơi có tính kỹ thuật 2 1.1.1.4 Loại đồ chơi để phát triển vận động 3 1.1.2 Phân loại theo độ tuổi 3 1.1.2.1 Trẻ sơ sinh (0-18 tháng tuổi) 3 1.1.2.2 Trẻ mới biết đi (18 tháng – 3 tuổi) 3 1.1.2.3 Mẫu giáo ( 3 – 5 tuổi) 3 1.1.2.4 Trẻ nhỏ trên 6 tuổi 3 1.1.3 Vật liệu chế tạo đồ chơi: 3 1.1.3.1 Plastic 4 1.1.3.2 Gỗ 4 1.1.3.3 Kim loại 4 1.1.3.4 Các vật liệu khác: 4 1.2 Tổng quan về một số loại nhựa tổng hợp (plastic) thường sử dụng sản xuất đồ chơi 5 1.2.1 Nhựa acrylonitryl butadiene styrene - ABS: 5 1.2.2 Nhựa HDPE 5 1.2.3 Nhựa polyvinyl clorua (PVC) 6 1.2.4 Các chất phụ gia trong gia công nhựa 7 1.2.4.1 Chất ổn định 7 1.2.4.2 Chất hóa dẻo 8 1.2.4.3 Chất bôi trơn 9 1.2.4.4 Chất độn 9 Luận văn thạc sỹ - 2009 Phan Bá Minh – Lớp Cao học hóa phân tích K15 1.2.4.5 Chất tạo màu 9 1.3 Một số tiêu chuẩn trên thế giới về hàm lượng kim loại nặng xâm nhập của các vật liệu đồ chơi trẻ em 11 1.4 Sơ lược về tính chất và độc tính của một số kim loại nặng 11 1.4.1 Arsen –As 11 1.4.1.1 Tính chất vật lý 11 1.4.1.2 Tính chất hóa học 11 1.4.1.3 Độc tính của arsen 12 1.4.2 Cadimi –Cd 13 1.4.2.1 Tính chất vật lý 13 1.4.2.2 Tính chất hóa học 13 1.4.2.3 Độc tính của Cd 13 1.4.3 Crom –Cr 14 1.4.3.1 Tính chất vật lý 14 1.4.3.2 Tính chất hóa học 14 1.4.3.3 Độc tính của Cr 15 1.4.4 Chì –Pb 16 1.4.4.1 Tính chất vật lý 16 1.4.4.1 Tính chất hóa học 16 1.4.4.3 Độc tính của của Pb 16 1.4.5 Antimon –Sb 17 1.4.5.1 Tính chất vật lý 17 1.4.5.2 Tính chất hóa học 17 1.4.5.3 Độc tính của Sb 17 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Lựa chọn phương pháp phân tích 18 2.2 Giới thiệu về phương pháp phân tích kích hoạt neutron 18 2.2.1 Nguyên tắc của phương pháp phân tích kích hoạt neutron 18 2.2.2 Phương trình kích hoạt neutron 19 Luận văn thạc sỹ - 2009 Phan Bá Minh – Lớp Cao học hóa phân tích K15 2.2.3 Độ nhạy của phương pháp 20 2.2.4 Các loại neutron dùng để chiếu xạ 21 2.2.4.1 Neutron nhiệt 21 2.2.4.2 Neutron cộng hưởng hay neutron trên nhiệt 21 2.2.4.3 Neutron nhanh 22 2.2.5 Các kỹ thuật phân tích kích hoạt 22 2.2.6 Phương pháp định lượng trong phân tích kích hoạt: 22 2.2.6.1 Phương pháp tuyệt đối 22 2.2.6.2 Phương pháp tương đối 22 2.2.6 Các nguyên nhân gây sai số trong quá trình phân tích kích hoạt neutron 23 2.2.7.1 Sai số trong quá trình chiếu mẫu 23 2.2.7.2 Sai số trong quá trình tách hóa 24 2.2.7.3 Sai số gây ra từ sự sai khác của hình học đo mẫu 24 2.2.7.4 Sai số t ương đối của số đếm từ hệ đo mẫu 24 2.3 Tổng quan phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử dùng lò graphite (GF-AAS) 25 2.3.1 Cơ sở lý thuyết 25 2.3.2 Kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa dùng lò graphite ( GF-AAS) 25 2.3.2.1 Đặc điểm 25 2.3.2.2 Yêu cầu của hệ thống nguyên tử hóa 26 2.3.2.3 Các giai đoạn của quá trình nguyên tử hóa 26 2.3.2.4 Các quá trình trong cuvet Graphit 28 2.3.3 Các trang bị của kỹ thuật GF-AAS 30 2.3.3.1 Nguồn phát bức xạ đơn sắc 30 2.3.3.2 Hệ thống tạo tia đơn sắc 30 2.3.3.3 Hệ thống nguyên tử hóa mẫu 31 2.3.3.4 Detector 31 2.3.4 Phương pháp định lượng trong kỹ thuật AAS 31 2.3.4.1 Phương pháp so sánh 31 2.3.4.2 Phương pháp đồ thị chuẩn 32 Luận văn thạc sỹ - 2009 Phan Bá Minh – Lớp Cao học hóa phân tích K15 2.3.4.3 Phương pháp thêm tiêu chuẩn 32 2.4 Xử lý số liệu và tính sai số 33 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất 35 3.1.1 Thiết bị 35 3.1.2 Dụng cụ 35 3.1.3 Hóa chất – chất chuẩn 35 3.2 Thu thập và chuẩn bị mẫu 36 3.2.1 Thu thập mẫu 36 3.2.2 Chuẩn bị mẫu 36 3.3 Thiết lập quy trình xác định một số kim loại bằng phương pháp kích hoạt neutron dụng cụ -INAA 36 3.3.1 Định tính – bán định lượng một số kim loại trong mẫu nhựa đồ chơi 36 3.3.1.1 Chiếu mẫu – đo mẫu – ghi phổ gamma 36 3.3.1.2 Kết quả định tính và bán định lượng 37 3.3.2 Khảo sát độ nhạy xác định của phương pháp phân tích As, Sb, Cr bằng kỹ thuật INAA 38 3.4 Thiết lập quy trình phân tích Cd, Cr, Pb, Sb bằng GF-AAS 40 3.4.1 Khảo sát các điều kiện của thiết bị 40 3.4.2 Khảo sát độ nhạy và giới hạn dưới của đường chuẩn khi phân tích Cd, Cr, Pb, Sb bằng kỹ thuật GF-AAS 41 3.4.2.1 Khảo sát độ nhạy và giới hạn dưới khi phân tích Cd 41 3.4.2.2 Khảo sát độ nhạy và giới hạn dưới khi phân tích Cr 42 3.4.2.3 Khảo sát độ nhạy và giới hạn dưới khi phân tích Pb 43 3.4.2.4 Khảo sát độ nhạy và giới hạn dưới khi phân tích Sb 45 3.4.3 Xây dựng đường chuẩn phân tích Cd, Cr, Pb, Sb bằng kỹ thuật GF-AAS 46 3.5 Phân tích mẫu thực tế 49 3.5.1 Quy trình xác định As, Sb, Cr tổng trong mẫu nhựa bằng kỹ thuật INAA 49 Luận văn thạc sỹ - 2009 Phan Bá Minh – Lớp Cao học hóa phân tích K15 3.5.2 Quy trình xác định Cd, Cr, Pb, Sb tổng trong mẫu nhựa bằng kỹ thuật GF-AAS 51 3.5.3 Kiểm tra quy trình phân tích 52 3.6 Kết quả và biện luận 52 3.6.1 Kết quả phân tích hàm lượng tổng các kim loại:As,Cd, Cr, Pb, Sb 52 3.6.1.1 Kết quả phân tích As tổng bằng kỹ thuật INAA 52 3.6.1.2 Kết quả phân tích Cd tổng bằng kỹ thuật GF-AAS 54 3.6.1.3 Kết quả phân tích Cr tổng bằng kỹ thuật INAA và GF-AAS 56 3.6.1.4 Kết quả phân tích Pb tổng bằng kỹ thuật GF-AAS 61 3.6.1.5 Kết quả phân tích Sb tổng bằng kỹ thuật INAA và GF-AAS 63 3.6.1.6 Đánh giá kết quả theo màu sắc 67 3.6.2 Khảo sát hàm lượng kim loại hòa tan: 68 3.6.2.1 Khảo sát khả năng hòa tan của các kim loại Cr, Pb, Sb từ mẫu nhựa theo thời gian 69 3.6.2.2 Khảo sát khả năng hòa tan của các kim loại từ mẫu nhựa theo pH 72 3.6.2.3 Quy trình phân tích hàm lượng kim loại hòa tan Cr, Sb, Pb từ mẫu nhựa 76 3.6.2.4 Kết quả khảo sát hàm lượng Cr hòa tan từ mẫu nhựa 76 3.6.2.5 Kết quả khảo sát hàm lượng Pb hòa tan từ mẫu nhựa 78 3.6.2.6 Kết quả khảo sát hàm lượng Sb hòa tan từ mẫu nhựa 79 KẾT LUẬN 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Luận văn thạc sỹ - 2009 Phan Bá Minh – Lớp Cao học hóa phân tích K15 Danh mục các chữ viết tắt HDPE: nhựa polyethylene tỷ trọng cao ABS: nhựa acrylonitrile butadien styrene PVC: nhựa polyvinile clorua IARC: cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế PTWI: lượng đưa vào cơ thể hàng tuần có thể chịu đựng được JECFA: ủy ban chuyên viên IAO/WHO về phụ gia thực phẩm NAA: phương pháp phân tích kích hoạt neutron INAA: phương pháp phân tích kích hoạt neutron dụng cụ RNAA: phương pháp phân tích kích hoạt neutron có xử lý hóa GF-AAS: phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng lò graphite [...]... tài: Định tính một số kim loại nặng trong nhựa một số đồ chơi bằng phương pháp kích hoạt neutron Từ đó: Xác định hàm lượng tổng một số kim loại nặng: As, Cd, Hg, Pb, Sb, trong nhựa một số đồ chơi trẻ em Xác định hàm lượng kim loại hòa tan theo một số điều kiện về pH, thời gian, … So sánh sơ bộ với một số tiêu chuẩn của Việt nam, và một số nước trên thế giới Phạm vi nghiên cứu: Đồ chơi trẻ em bằng nhựa... Danh mục các bảng Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1 1.2 Một số chất màu thơng dụng Một số tiêu chuẩn về hàm lượng kim loại hòa tan từ vật liệu của đồ chơi trẻ em đơn vị ppm (mg/kg) Thơng số hạt nhân của một số đồng vị Kết quả xác định LODxđ của các ngun tố Kết quả khảo sát nhiệt độ tro hóa và ngun tử hóa của các ngun tố Kết quả khảo sát sự phụ thuộc mật độ quang D vào nồng độ Cd Kết quả khảo sát sự phụ... QUAN 1.1 Sơ lược về đồ chơi trẻ em: [12,28,30 ] Có nhiều cách phân loại đồ chơi: phân loại theo tuổi, theo tác dụng của chúng,… 1.1.1 Phân loại theo tác dụng: 1.1.1.1 Loại đồ chơi hình tượng (hay mơ phỏng) Là các đồ chơi mơ phỏng con người hay các đồ vật, con vật trong thế giới xung quanh trẻ, dùng trong các trò chơi đóng vai, bắt chước để trẻ có thể khám phá thế giới xung quanh một cách cụ thể, dễ dàng,... tiến, một số khu vực đều đã đưa ra những tiêu chuẩn về an tồn đồ chơi cho trẻ ở các lứa tuổi khác nhau, đặc biệt là đối với trẻ nhỏ dưới ba tuổi, chúng rất hiếu động, chưa tự chủ được bản thân, trong q trình chơi đồ chơi dễ bị tổn thương, đặc biệt là thói quen ngậm, mút đồ chơi Trong khi đó đồ chơi cho trẻ thường được làm rất sặc sỡ để thu hút trẻ Đồ chơi cho trẻ em thường được làm từ gỗ, kim loại, ... tạo Bé có thể chơi một mình hoặc với một tốp bạn để xây dựng lắp ráp những gì mà chúng thích thú 1.1.1.3 Loại đồ chơi có tính kỹ thuật Hiện nay các nhà chế tạo đồ chơi trẻ em đã tung ra rất nhiều mẫu mã, chủng loại đồ chơi kỹ thuật từ đồ chơi lên dây cót đến chạy bằng pin, bằng điện, đồ chơi kỹ thuật số v v Ðặc điểm của loại đồ chơi này là chúng hoạt động được, phát ra âm thanh làm trẻ rất thích... theo thời gian Kết quả khảo sát khả năng hòa tan của Pb từ nhựa theo thời gian Kết quả khảo sát khả năng hòa tan của Sb từ nhựa theo thời gian Kết quả hàm lượng Cr hòa tan từ nhựa theo pH Kết quả hàm lượng Pb hòa tan từ nhựa theo pH Kết quả hàm lượng Sb hòa tan từ nhựa theo pH Kết quả khảo sát hàm lượng Cr hòa tan (ppm) Kết quả khảo sát hàm lượng Pb hòa tan Kết quả khảo sát hàm lượng Sb hòa tan 59 60... chứa kim loại kiềm hoặc gốc amoni [Fe(NH 4)Fe(CN)6], khả năng cách nhiệt tốt - Các chất gốc titanat, … - Mangan amoni photphat (NH4)2MnO2.(P2O7)2 - Dioxzin Phan Bá Minh – Lớp Cao học hóa phân tích K15 Trang 11 Luận văn thạc sỹ - 2009 1.3 Một số tiêu chuẩn trên thế giới về hàm lượng kim loại nặng xâm nhập của các vật liệu đồ chơi trẻ em [12, 14,19,27] : Bảng 1.2: Một số tiêu chuẩn về hàm lượng kim loại. .. thường độn các vật liệu vơ cơ để tăng độ cứng, tạo màu và thường chứa các kim loại nặng: Pb, Cd, Hg, As, Se, Sb, …;chất hữu cơ có hại: các phthalate, phenol, formaldehyde, benzen, toluen,… chúng có thể xâm nhập vào cơ thể trẻ qua đường tiêu hóa, đường hơ hấp Mong muốn của chúng tơi là khảo sát sơ bộ hàm lượng một số kim loại trong đồ chơi trẻ em bằng nhựa trên thị trường hiện nay để có thể góp một phần... bê, thiết kế đồ cho búp bê, bộ đồ làm bếp, tất nhiên có nhiều bé gái cũng rất thích những đồ chơi mà được coi là đồ cho con trai Chúng cũng rất thích những trò chơi, đồ chơi có tính kỹ thuật: xe điều khiển, sung laze, hoặc những đồ chơi mơ phỏng từ phim ảnh,… 1.1.3 Vật liệu chế tạo đồ chơi Vật liệu chế tạo đồ chơi là tất cả các vật liệu tiếp xúc được có trong đồ chơi Vật liệu chế tạo đồ chơi phải đảm... của Cr Đường chuẩn của Pb Đường chuẩn của Sb So sánh hàm lượng As trong mẫu với TCVN 6238-3:2008 So sánh hàm lượng Cd trong mẫu với TCVN 6238-3:2008 So sánh hàm lượng Cr tổng trong mẫu với TCVN 62383:2008 So sánh hàm lượng Pb trong mẫu với TCVN 6238-3:2008 So sánh hàm lượng Sb trong mẫu với TCVN 6238-3:2008 Biểu diễn hàm lượng tổng trung bình các kim loại theo màu sắc Biểu diễn khả năng hòa tan của Cr . tính một số kim loại nặng trong nhựa một số đồ chơi bằng phương pháp kích hoạt neutron. Từ đó: - Xác định hàm lượng tổng một số kim loại nặng: As, Cd, Hg, Pb, Sb, trong nhựa một số đồ chơi trẻ em. -. Chất tạo màu 9 1.3 Một số tiêu chuẩn trên thế giới về hàm lượng kim loại nặng xâm nhập của các vật liệu đồ chơi trẻ em 11 1.4 Sơ lược về tính chất và độc tính của một số kim loại nặng 11 1.4.1 Arsen. ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÀ LẠT  PHAN BÁ MINH KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG MỘT SỐ KIM LOẠI NẶNG ĐỘC TRONG CÁC LOẠI ĐỒ CHƠI TRẺ EM LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC ÑAØ LAÏT –