Luận văn Thạc sĩ Khoa học hóa học Xác định Asen trong chè xanh ở Thái Nguyên bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ĐẶNG QUỐC TRUNG XÁC ĐỊNH ASEN TRONG CHÈ XANH Ở THÁI NGUYÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ 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 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ĐẶNG QUỐC TRUNG XÁC ĐỊNH ASEN TRONG CHÈ XANH Ở THÁI NGUYÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC NGƢỜI HƢỚNG 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 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 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 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 thầy giáo PGS.TS Nguyễn Xuân Trung, PGS.TS Nguyễn Duy Lương đã tham gia đóng góp giúp đỡ trong quá trình hoàn thành bản 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, Phòng Hóa phân tích – Đại học KHTN – Đại học Quốc gia Hà Nội, 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 10 tháng 8 năm 2011 Học viên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Chƣơng 1 2 TỔNG QUAN 2 1.1. Giới thiệu chung về cây chè 2 1.1.1. Đặc điểm và thành phần 2 1.1.2. Công dụng của cây chè 2 1.2. Giới thiệu về nguyên tố Asen 3 1.2.1.Vị trí, cấu hình electron và trạng thái tự nhiên 3 1.2.2.Tính chất vật lí, tính chất hoá học 4 1.2.3. Hợp chất của asen và tính chất của chúng 6 1.2.4. Các phản ứng đặc trưng của hợp chất asen 8 1.3. Sự ô nhiễn Asen và độc tính của nó 9 1.3.1. Nguồn gốc sự ô nhiễm Asen 9 1.3.2. Ô nhiễm asen trên thế giới 10 1.3.3. Ô nhiễm asen ở Việt Nam 12 1.3.4. Độc tính của asen 13 1.4. Phương pháp điện phân 15 1.5. Các phương pháp xác định Asen 15 1.5.1. Các phương pháp khối lượng 16 1.5.2. Các phương pháp phân tích thể tích 18 1.5.3.Các phương pháp đo quang 19 1.5.4. Các phương pháp điện hoá 20 1.5.5. Phương pháp phân tích quang phổ 21 1.6. Phương pháp xử lý mẫu phân tích xác định Asen 24 1.6.1. Phương pháp xử lí ướt (bằng axit đặc oxi hoá mạnh) 24 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 1.6.2. Phương pháp xử lý khô 25 Chƣơng 2 26 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu 26 2.1.1. Đối tượng và mục tiêu 26 2.1.2. Các nội dung nghiên cứu 26 2.2. Giới thiệu về phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử 27 2.2.1. Nguyên tắc của phương pháp AAS 27 2.2.2. Hệ trang bị của phép đo AAS 28 2.3. Giới thiệu về phương pháp xử lý ướt mẫu 31 2.3.1. Nguyên tắc và bản chất 31 2.3.2. Cơ chế phân huỷ 32 2.4. Hóa chất và dụng cụ 32 2.4.1: Hóa chất 32 2.4.2: Dụng cụ 33 Chƣơng 3 34 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1. Khảo sát các điều kiện đo phổ GF-AAS của Asen 34 3.1.1. Khảo sát chọn vạch đo 34 3.1.2. Khảo sát chọn khe đo của máy phổ hấp thụ nguyên tử 35 3.1.3. Khảo sát cường độ dòng đèn catot rỗng 35 3.2. Khảo sát các điều kiện nguyên tử hoá mẫu 36 3.2.1. Nhiệt độ sấy khô mẫu 37 3.2.2. Khảo sát nhiệt độ tro hoá luyện mẫu 37 3.2.3. Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu 38 3.2.4.Các điều kiện khác 39 3.3.Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo GF - AAS 39 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 3.3.1.Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit và loại axit 39 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của chất cải biến nền (chất cải biến hóa học) 40 3.3.3. Khảo sát thành phần mẫu 42 3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của các cation và anion 43 3.5 Phương pháp đường chuẩn đối với phép đo GF – AAS 48 3.5.1 Khảo sát khoảng tuyến tính 48 3.7.2. Xây dựng đường chuẩn 49 3.4.2. Đánh giá sai số, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng và độ lặp lại của phép đo 52 3.4.3. Tóm tắt các điều kiện đo phổ của Asen 54 3.5. Xác định Asen trong chè xanh 54 3.5.1 Địa điểm thời gian lấy mẫu và ký hiệu mẫu 54 3.5.2. Chuẩn bị mẫu phân tích 56 3.5.3. Kết quả phân tích các mẫu chè xanh 56 3.5.4: Kiểm tra quá trình sử lý mẫu 57 KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢ0 62 PHỤ LỤC 65 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 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) UNICEF : United Nations Children's Fund ( Quỹ nhi đồng Liên hiệp quốc) WHO : Wolrd Health Organization (Tổ chức Y tế thế giới) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Các thông số vật lí của Asen 5 Bảng 1.2: Một số thông số vật lí của các hợp chất của Asen 6 Bảng 1.3: Tình hình ô nhiễm asen tại một số vùng quốc gia trên thế giới 11 Bảng 1.4: Tiêu chuẩn Việt Nam về hàm lượng As trong nước (Tiêu chuẩn Việt Nam 2007) 15 Bảng 3.1: Khảo sát vạch đo của Asen 34 Bảng 3.2: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào cường độ dòng đèn 36 Bảng 3.3: Kết quả khảo sát nhiệt độ tro hoá của Asen 38 Bảng 3.4: Kết quả khảo sát nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu 39 Bảng 3.5: Ảnh hưởng của nồng độ axit và loại axit 40 Bảng 3.6. Khảo sát ảnh hưởng của chất cải biến hóa học 41 Bảng 3.7: Khảo sát nồng độ Mg(NO 3 ) 2 42 Bảng 3.8: Kết quả khảo sát sơ bộ thành phần mẫu 43 Bảng 3.9: Ảnh hưởng của kim loại kiềm đến phổ hấp thụ của Asen 44 Bảng 3.10: Ảnh hưởng kim loại kiềm thổ đến phổ hấp thụ của Asen 44 Bảng 3.11: Ảnh hưởng của kim loại nhóm III, IV đến phổ hấp thụ của Asen 44 Bảng 3.12: Ảnh hưởng của nhóm kim loại nặng đến phổ hấp thụ của Asen 45 Bảng 3.13: Ảnh hưởng của nhóm kim loại màu đến phổ hấp thụ của Asen 45 Bảng 3.14: Ảnh hưởng của tổng cation 45 Bảng 3.15: Ảnh hưởng của nhóm anion đến phép đo phổ hấp thụ của Asen . 46 Bảng 3.16: Ảnh hưởng của tổng cation và anion đến phép đo phổ hấp thụ của Asen 47 Bảng 3.17: Khảo sát khoảng tuyến tính của Asen 48 Bảng 3.18: Xác định đường chuẩn của Asen 51 Bảng 3.19: Kết quả sai số và độ lăp lại của phép đo 53 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6 Bảng 3.20: Tổng kết các điều kiện đo phổ GF-AAS của Asen 54 Bảng 3.21: Địa điểm, thời gian lấy mẫu và kí hiệu mẫu 55 Bảng 3.22: Hàm lượng kim loại As tính theo mg/kg 56 Bảng 3.23: Kết quả phân tích đối với các mẫu lặp 58 Bảng 3.24: Mẫu thêm chuẩn 59 Bảng 3.25: Kết quả phân tích mẫu thêm chuẩn 59 Bảng 3.26: Kết quả xác định Asen bằng hai phương pháp GF – AAS và ICP - MS 60 [...]... thấy 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 thường dùng hai phương pháp: Phương pháp phổ hấp thụ nguyên. .. hoá,…của các chất xác định có trong mẫu vật để làm cơ sở định lượng Các phương pháp này được sử dụng vì độ chính xác cao, độ nhạy cao và đặc biệt có thể định lượng thành phần có hàm lượng thấp trong mẫu mà các phương pháp khác không xác định được Thường asen có hàm lượng nhỏ nên để định lượng nó người ta sử dụng phương pháp trắc quang đo màu, phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), phương pháp điện hoá... đo Asen 2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo xác định Asen Tìm khoảng tuyến tính, xây dựng đường chuẩn Đánh giá sai số và độ lặp lại giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của phép đo Asen 3 Vận dụng phương pháp xác định hàm lượng Asen trong một số mẫu chè khu vực Thái Nguyên, và nêu ra một số kết luận ban đầu về Asen trong chè xanh ở một số khu vực của tỉnh Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học. .. 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 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 24 Tác giả Nguyễn Ngọc Sơn, 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... làm giàu Asen Đây là cơ sở của phương pháp Vom-Ampe hoà tan 1.5 Các phƣơng pháp xác định Asen [5], [6], [8], [11], [18] Từ trước đến nay có nhiều phương pháp xác định Asen được tìm ra và sử dụng trong phân tích định lượng asen Tuỳ theo hàm lượng asen có trong mẫu mà người ta sử dụng phương pháp định lượng thích hợp Các phương pháp định lượng asen thường phân thành nhóm: • Nhóm các phƣơng pháp khối... giữa các nguyên tố đó như các phương pháp GC hay HPLC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 22 George (1973) thông báo những kết quả nghiên cứu thực nghiện xác định đo màu phức tạo bởi As và Bạc diethy dithiocarbamate (AgDDC) ở bước sóng 520nm, độ nhạy 0,1 mg/kg 1.5.5.2.Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử[ 12] Các nguyên tử ở trạng thái tự do và ở mức năng... phân tích ở trạng thái khí khi có sự tương tác với nguồn năng lượng phù hợp Phương pháp AES có độ nhạy cao, tốn ít mẫu, thời gian xác định nhanh nên được ứng dụng rất phổ biến để xác định hàm lượng asen trong các mẫu khác nhau Cũng như các phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử, ngoài việc cho biết hàm lượng và thành phần nguyên tố phân tích, trong mẫu, phương pháp AES không cho biết thêm về trạng thái liên... hoá luyện mẫu, nguyên tử hoá để đo phổ hấp thụ và cuối cùng làm sạch cuvet Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tố chính quyết định mọi sự diễn biến của quá trình nguyên tử hoá mẫu GS Phạm Luận và các cộng sự thuộc trường Đại học KHTN – Đại học Quốc gia Hà Nội đã nghiên cứu xác định kim loại trong lá cây và cây thuốc Đông Y ở Việt Nam, trong thực phẩm tươi sống bằng phổ hấp thụ nguyên tử [12], [13] GS... sắc có bước sóng thích hợp vào đám hơi nguyên tử tự do này sẽ xảy ra hiện tượng hấp thụ các bước sóng có vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố phân tích, sinh ra phổ hấp thụ nguyên tử Với hai kỹ thuật nguyên tử hoá, chúng ta có hai phép đo tương ứng Đó là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa và (F-AAS, có độ nhạy cỡ 0,1ppm) và phép đo phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GFAAS, có độ nhạy cao... đưa ra nhận xét: phương pháp GF – AAS có thể xác định tạp chất trong đất hiếm tinh khiết với độ nhạy và độ chính xác cao Sự sai khác giữa hai phương pháp GF – AAS và ICP – MS là rất nhỏ 1.6 Phƣơng pháp xử lý mẫu phân tích xác định Asen [10] Để xác định hàm lượng Asen trong chè xanh, trước hết ta phải tiến hành xử lý mẫu nhằm chuyển các nguyên tố cần xác định có trong mẫu từ trạng thái ban đầu (dạng . XANH Ở THÁI NGUYÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC Thái Nguyên – Năm 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học. học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ĐẶNG QUỐC TRUNG XÁC ĐỊNH ASEN TRONG CHÈ XANH Ở THÁI NGUYÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP. là các kim loại nặng ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ con người. [17] Xác định Asen trong chè xanh ở Thái Nguyên bằng phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử ” là một trong các nghiên cứu phục