Xác định một vài kim loại nặng trong phân bón trung vi lượng bằng phương pháp phân tích huỳnh quang tia x

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CỦA MỘT VÀI KIM LOẠI NẶNG TRONG PHÂN BÓN TRUNG VI LƯỢNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HUỲNH QUANG TIA X PHAN NHẬT KHANG Mục lục: CHƯƠNG 1: VAI TRÒ DINH DƯỠNG MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐỐI VỚI CÂY TRỒNG VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH XRF 1.1 Vai trò dinh dưỡng của một số nguyên tố đối với cây trồng 1.1.1 Nhóm đa lượng 1.1.2 Nhóm trung lượng 1.1.3 Nhóm vi lượng 1.2 Phương pháp phân tích huỳnh quang tia X 1.2.1 Lý thuyết huỳnh quang tia X 1.2.2 Hiệu ứng matrix 1.2.3 Tương tác tia X với vật chất 1.2.4 Các quy tắc chọn lọc và các vạch tia X đặc trưng 1.2.5 Cường độ huỳnh quang thứ cấp 1.2.6 Các loại nguồn kích 1.2.7 Các phương pháp phân tích định lượng huỳnh quang tia X 1.3 Kết luận CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT ĐỘ NHẠY VÀ GIỚI HẠN PHÁT HIỆN HỆ PHÂN TÍCH XRF VỚI DETECTOR XR100SDD 2.1 Hệ phân tích XRF 2.1.1 Nguồn phát tia X 2.1.2 Hệ đo XRF 2.2 Thực nghiệm xác định độ nhạy (S) và giới hạn phát hiện (LLD) cho hệ phân tích XRF 2.2.1 Độ nhạy (S) 2.2.2 Giới hạn phát hiện 2.3 Kết luận CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MỘT SỐ NGUYÊN TỐ TRONG PHÂN BÓN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH XRF 3.1 Phương pháp tiến hành 3.2 Chuẩn bị và xử lý mẫu 3.2.1 Chuẩn bị và xử lý mẫu thô 3.2.2 Chuẩn bị mẫu so sánh và mẫu hiệu chỉnh 3.3 Chiếu và đo mẫu 3.4 Kết quả phân tích hàm lượng các nguyên tố trong phân bón 3.4.1 Tách đỉnh trùng MnK_β và FeK_α 3.4.2 Kết quả phân tích hàm lượng các nguyên tố trong mẫu 3.5 Nhận xét và đánh giá các kết quả phân tích 3.6 Kết luận

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ – VẬT LÝ KỸ THUẬT NGÀNH KỸ THUẬT HẠT NHÂN  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CỦA MỘT VÀI KIM LOẠI NẶNG TRONG PHÂN BĨN TRUNG VI LƯỢNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HUỲNH QUANG TIA X SVTH: PHAN NHẬT KHANG CBHD: TS HUỲNH TRÚC PHƯƠNG CBPB: ThS HUỲNH NGUYỄN PHONG THU THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH-2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ – VẬT LÝ KỸ THUẬT NGÀNH KỸ THUẬT HẠT NHÂN  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CỦA MỘT VÀI KIM LOẠI NẶNG TRONG PHÂN BÓN TRUNG VI LƯỢNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HUỲNH QUANG TIA X SVTH: PHAN NHẬT KHANG CBHD: TS HUỲNH TRÚC PHƯƠNG CBPB: ThS HUỲNH NGUYỄN PHONG THU THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH-2016 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành khóa luận này, em nhận hướng dẫn, giúp đỡ góp ý tận tình Quý Thầy Cô thuộc Bộ môn Vật lý-Kỹ thuật hạt nhân, Khoa Vật lý - Vật lý kỹ thuật, trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Trước hết, em xin chân thành cảm ơn thầy TS Huỳnh Trúc Phương dành nhiều thời gian tâm huyết để truyền đạt cho em kiến thức lẫn kỹ thực nghiệm Em xin gửi lời cảm ơn cô ThS Huỳnh Nguyễn Phong Thu Quý Thầy Cô hội đồng dành nhiều thời gian đọc có ý kiến đóng góp quý báu vào khóa luận Em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Quý Thầy Cô thuộc Bộ môn Vật lý-Kỹ thuật hạt nhân tạo điều kiện cho em suốt khóa học Con xin cảm ơn bố mẹ gia đình ủng hộ tinh thần vật chất suốt thời gian qua Tơi xin cảm ơn đến tồn thể bạn lớp 12KTH giúp đỡ nhiều suốt thời gian qua Mặc dù em có nhiều cố gắng hồn thiện khóa luận, nhiên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp q báu Q Thầy Cơ bạn Em xin chân thành cảm ơn Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 PHAN NHẬT KHANG MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ v MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: VAI TRÒ DINH DƯỠNG MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐỐI VỚI CÂY TRỒNG VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH XRF 1.1 Vai trò dinh dưỡng số nguyên tố trồng 1.1.1 Nhóm đa lượng 1.1.2 Nhóm trung lượng 1.1.3 Nhóm vi lượng 1.2 Phương pháp phân tích huỳnh quang tia X 1.2.1 Lý thuyết huỳnh quang tia X 1.2.2 Hiệu ứng matrix 1.2.3 Tương tác tia X với vật chất 10 1.2.3.1 Hệ số suy giảm 10 1.2.3.2 Quá trình tán xạ 10 1.2.3.3 Quá trình hấp thụ 11 1.2.4 Các quy tắc chọn lọc vạch tia X đặc trưng 13 1.2.4.1 Các quy tắc chọn lọc 13 1.2.4.2 Cường độ vạch tia X đặc trưng 14 1.2.5 Cường độ huỳnh quang thứ cấp 14 1.2.6 Các loại nguồn kích 17 1.2.6.1 Các nguồn đồng vị phóng xạ 17 1.2.6.2 Ống phát tia X 18 1.2.7 Các phương pháp phân tích định lượng huỳnh quang tia X 18 1.2.7.1 Phương pháp chuẩn ngoại tuyến tính 18 1.2.7.2 Phương pháp chuẩn nội 19 1.3 Kết luận 20 i CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT ĐỘ NHẠY VÀ GIỚI HẠN PHÁT HIỆN HỆ PHÂN TÍCH XRF VỚI DETECTOR XR-100SDD 21 2.1 Hệ phân tích XRF 21 2.1.1 Nguồn phát tia X 21 2.1.2 Hệ đo XRF 23 2.2 Thực nghiệm xác định độ nhạy (S) giới hạn phát (LLD) cho hệ phân tích XRF 25 2.2.1 Độ nhạy (S) 25 2.2.1.1 Khái niệm 25 2.2.1.2 Thực nghiệm xác định S 25 2.2.2 Giới hạn phát 27 2.2.2.1 Khái niệm 27 2.2.2.2 Thực nghiệm xác định LLD 28 2.3 Kết luận 30 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MỘT SỐ NGUYÊN TỐ TRONG PHÂN BĨN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH XRF 31 3.1 Phương pháp tiến hành 31 3.2 Chuẩn bị xử lý mẫu 32 3.2.1 Chuẩn bị xử lý mẫu thô 32 3.2.2 Chuẩn bị mẫu so sánh mẫu hiệu chỉnh 34 3.3 Chiếu đo mẫu 35 3.4 Kết phân tích hàm lượng nguyên tố phân bón 37 3.4.1 Tách đỉnh trùng Mn-K β Fe-K α 37 3.4.2 Kết phân tích hàm lượng nguyên tố mẫu 39 3.5 Nhận xét đánh giá kết phân tích 40 3.6 Kết luận 42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 PHỤ LỤC 46 ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt XRF X-ray Fluorescence Huỳnh quang tia X NAA Neutron Activation Analysis Phân tích kích hoạt neutron ICP-MS Inductively Coupled PlasmaMass Spectrometry Phương pháp khối phổ Plasma cảm ứng LLD Lower Limit of Detection Giới hạn phát CASE Center of Analytical Services and Experimentation HCMC Trung tâm dịch vụ phân tích thí nghiệm TP.HCM iii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Một số đồng vị thường dùng XRF 17 Bảng 2.1 Khối lượng mẫu 25 Bảng 2.2 Kết tính Độ nhạy (m) nguyên tố Mn 26 Bảng 2.3 Kết tính Độ nhạy (m) nguyên tố Fe 26 Bảng 2.4 Kết tính Độ nhạy (m) nguyên tố Cu 26 Bảng 2.5 Kết tính Độ nhạy (m) nguyên tố Zn 26 Bảng 2.6 Kết tính LLD nguyên tố Mn 29 Bảng 2.7 Kết tính LLD nguyên tố Fe 29 Bảng 2.8 Kết tính LLD nguyên tố Cu 29 Bảng 2.9 Kết tính LLD nguyên tố Zn 29 Bảng 3.1 Khối lượng mẫu phân tích 33 Bảng 3.2 Khối lượng mẫu so sánh dùng để định lượng nguyên tố quan tâm 34 Bảng 3.3 Khối lượng mẫu hiệu chỉnh 35 Bảng 3.4 Cường độ vạch K α K β nguyên tố mẫu hiệu chỉnh 35 Bảng 3.5 Cường độ vạch K α nguyên tố mẫu phân tích 36 Bảng 3.6 Cường độ vạch K α nguyên tố mẫu so sánh 37 Bảng 3.7 Kết tính tỷ số hiệu chỉnh thực nghiệm 37 Bảng 3.8 Kết cường độ xạ Fe sau hiệu chỉnh mẫu so sánh 37 Bảng 3.9 Kết cường độ xạ Fe sau hiệu chỉnh mẫu phân tích 38 Bảng 3.10 Kết tính hàm lượng nguyên tố mẫu phân tích 39 Bảng 3.11 Kết tính hàm lượng trung bình ngun tố mẫu phân tích 40 Bảng 3.12 Kết thực nghiệm đánh giá độ sai biệt so với kết từ CASE 41 iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sự phụ thuộc hệ số suy giảm theo lượng 11 Hình 1.2 Hiện tượng tương tác quang điện hiệu ứng Auger 13 Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý phương pháp huỳnh quang tia X 15 Hình 2.1 Phổ nguồn ống phát bia Ag 21 Hình 2.2 Phổ nguồn ống phát bia Ag với filte Al, W 22 Hình 2.3 Bố trí hình học hệ đo XRF 23 Hình 2.4 Hệ đo XRF 24 Hình 2.5 Mặt trước sau tích hợp PX5 24 Hình 2.6 Đồ thị biểu diễn độ nhạy S theo số nguyên tử Z 27 Hình 2.7 Sơ lược định nghĩa đỉnh thực phông 28 Hình 2.8 Đồ thị biểu diễn LLD theo số nguyên tử Z 30 Hình 3.1 Quy trình xử lý mẫu 32 Hình 3.2 Các mẫu phân bón dùng thực nghiệm 34 v MỞ ĐẦU Cây trồng gia súc, tôm, cá, muốn sinh trưởng tốt, khoẻ mạnh tăng trọng nhanh cho suất cao cần phải nuôi dưỡng điều kiện thích hợp, có đủ chất dinh dưỡng theo thành phần tỷ lệ phù hợp Vì vậy, từ xưa đến người biết bón phân tăng dinh dưỡng cho trồng Ngày nay, nhu cầu dinh dưỡng trồng ngày nâng cao đòi hỏi khắc khe Cây trồng không cần nguyên tố đa lượng mà cần thêm thành phần trung lượng vi lượng với tỷ lệ thích hợp Chính đòi hỏi trên, nhà sản xuất phân bón cần phải có cơng cụ cần thiết để đánh giá xác hàm lượng nguyên tố phân bón Để khảo sát hàm lượng nguyên tố có phân bón bán thị trường thành phố Hồ Chí Minh, khóa luận sử dụng phương pháp phân tích huỳnh quang tia X (X-ray fluorescence - XRF) Có thể nói, phương pháp sử dụng rộng rãi nghiên cứu sản xuất nhiều lĩnh vực khống sản, dược, luyện kim, cơng nghiệp hóa chất,…Phương pháp có độ xác cao, giá thành rẻ Mục tiêu khóa luận khảo sát ứng dụng hệ đo XRF vào phân tích hàm lượng số nguyên tố phân bón thực Bộ môn Vật lý-Kỹ thuật hạt nhân Trường đại học Khoa học Tự nhiên-Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Khóa luận chia làm ba chương: - Chương 1: Vai trò dinh dưỡng số nguyên tố trồng Cơ sở lý thuyết phương pháp phân tích XRF - Chương 2: Khảo sát độ nhạy giới hạn phát hệ phân tích XRF với detector XR-100SDD - Chương 3: Thực nghiệm xác định hàm lượng số nguyên tố phân bón phương pháp phân tích XRF Cuối phần kết luận kiến nghị CHƯƠNG VAI TRÒ DINH DƯỠNG MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐỐI VỚI CÂY TRỒNG VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH XRF 1.1 Vai trò dinh dưỡng số nguyên tố trồng Tuỳ theo vai trò nguyên tố dinh dưỡng nhu cầu trồng mà người ta phân chia nguyên tố thiết yếu thành nhóm 1.1.1 Nhóm đa lượng Đây nhóm chất dinh dưỡng thiết yếu mà trồng cần nhiều, bao gồm: Đạm (N), Lân (P), Kali (K) 1.1.1.1 Đạm (N) Đạm chất dinh dưỡng cần thiết quan trọng cây, đặc biệt loại ăn Đạm cần cho suốt trình sinh trưởng đặc biệt giai đoạn tăng trưởng mạnh Đây thành phần tham gia vào thành phần clorophin, protit, axit amin, enzym nhiều loại vitamin Bón đạm thúc đẩy tăng trưởng, đâm nhiều chồi, cành lá, làm có kích thước to, màu xanh, quang hợp mạnh làm tăng suất Khi thiếu N, sinh trưởng phát triển kém, diệp lục khơng hình thành, chuyển màu vàng, đẻ nhánh phân cành kém, hoạt động quang hợp tích lũy giảm sút nghiêm trọng, dẫn tới suy giảm suất Thừa N làm sinh trưởng mạnh, thân tăng trưởng nhanh mà mơ giới hình thành nên yếu, dễ lốp đổ, dễ bị sâu bệnh cơng 1.1.1.2 Lân (P) Lân có thành phần nhân tế bào, cần cho hình thành phận cây, tham gia vào thành phần enzym, protein, tham gia vào trình tổng hợp axit amin Lân kích thích phát triển rễ, làm rễ ăn sâu vào đất lan rộng xung quanh làm cho hút nhiều chất dinh dưỡng, tạo điều kiện cho chống chịu hạn đổ ngã Lân kích thích trình đẻ nhánh, nảy chồi, thúc đẩy hoa kết sớm nhiều Lân làm tăng đặc tính chống chịu Bảng 3.3: Khối lượng mẫu hiệu chỉnh Tên mẫu Hàm lượng (%) Khối lượng mẫu (g) Khối lượng NaF (g) HC1 5% 1,9596 1,8046 HC2 7% 1,9597 1,7426 HC3 9% 1,9596 1,6806 HC4 11% 1,9594 1,6186 3.3 Chiếu đo mẫu Sau mẫu phân tích, mẫu so sánh, mẫu hiệu chỉnh chuẩn bị xong, ta đem kích thích ống phát tia X với bia Ag thời gian 400s/mẫu với thông số sau: cao 30kV, cường độ 50μA Phổ đo ghi nhận trực tiếp trình chiếu mẫu Do detector ống phát bị nhiễu nguyên tố Fe, Cu, Zn nên ta đo phổ sau trừ để loại bỏ nhiễu mẫu phân tích Cường độ vạch K  nguyên tố mẫu thu bảng 3.4 (mẫu hiệu chỉnh), bảng 3.5 (mẫu phân tích), bảng 3.6 (mẫu so sánh) Bảng 3.4: Cường độ vạch K  K  nguyên tố mẫu hiệu chỉnh Tên mẫu Hàm lượng (%) Cường độ I K (c/s) Cường độ I K (c/s) HC1 5% 13,08±0,19 3,05±0,09 HC2 7% 19,22±0,22 4,29±0,10 HC3 9% 23,35±0,25 4,83±0,12 HC4 11% 32,44±0,29 7,07±0,14 35 Bảng 3.5: Cường độ vạch K  nguyên tố mẫu phân tích Cường độ I K (c/s) Mẫu Tên mẫu Mn Fe Cu Zn A1 0,15±0,07 0,38±0,03 0,15±0,03 1,09±0,05 A2 0,12±0,04 0,44±0,04 0,19±0,06 1,64±0,08 A3 0,13±0,04 0,61±0,04 0,18±0,05 1,19±0,07 A4 0,11±0,03 0,37±0,03 0,22±0,04 1,10±0,05 B1 0,36±0,03 2,32±0,09 4,99±0,14 9,30±0,17 B2 0,53±0,04 2,19±0,08 4,89±0,15 8,85±0,17 B3 0,46±0,05 2,01±0,08 4,96±0,14 9,29±0,17 B4 0,64±0,07 1,81±0,07 4,98±0,14 8,47±0,16 C1 0,24±0,06 6,32±0,15 0,74±0,08 2,04±0,08 C2 0,26±0,08 6,34±0,14 0,69±0,08 2,05±0,09 C3 0,30±0,12 5,92±0,14 0,72±0,07 1,98±0,08 C4 0,29±0,08 5,59±0,13 0,64±0,07 2,04±0,07 D1 0,19±0,03 7,49±0,15 0,15±0,04 1,34±0,07 D2 0,13±0,05 7,49±0,16 0,08±0,01 1,10±0,07 D3 0,23±0,08 8,33±0,16 0,11±0,04 1,34±0,07 D4 0,16±0,04 8,37±0,16 0,13±0,05 1,45±0,06 E1 0,17±0,06 0,32±0,03 0,94±0,09 1,76±0,07 E2 0,20±0,10 0,27±0,03 0,65±0,06 1,41±0,06 E3 0,21±0,08 0,28±0,03 0,89±0,05 1,52±0,06 E4 0,19±0,05 0,30±0,03 0,81±0,09 1,26±0,06 A B C D E 36 Bảng 3.6: Cường độ vạch K  nguyên tố mẫu so sánh Cường độ I K (c/s) Tên mẫu MC Mn Fe Cu Zn 0,58±0,17 2,00±0,08 6,01±0,21 9,76±0,44 3.4 Kết phân tích hàm lượng nguyên tố phân bón 3.4.1 Tách đỉnh trùng Mn- K  Fe- K  Vì đỉnh K  (6,4 keV) Fe ghi nhận có chồng chập đỉnh K  (6,49 keV) Mn Do đó, cần tính tỷ số K  / K Mn để suy cường độ K  Mn Từ đó, ta tính cường độ K  Fe Kết tính tốn trình bày bảng 3.7 Bảng 3.7: Kết tính tỷ số hiệu chỉnh thực nghiệm Hàm lượng Cường độ Cường độ (%) I K (c/s) I K (c/s) HC1 5% 13,08±0,19 3,05±0,09 4,29±0,14 HC2 7% 19,22±0,22 4,29±0,10 4,48±0,12 HC3 9% 23,35±0,25 4,83±0,12 4,83±0,13 HC4 11% 32,44±0,29 7,07±0,14 4,59±0,10 Tên mẫu Giá trị 𝐤̅ Tỷ số k 4,56±0,06 Bảng 3.8: Kết cường độ xạ Fe mẫu so sánh sau hiệu chỉnh Cường độ I K Fe (c/s) Tên mẫu Chưa hiệu chỉnh Sau hiệu chỉnh 2,00 1,87 MC 37 Bảng 3.9: Kết cường độ xạ Fe mẫu phân tích sau hiệu chỉnh Mẫu Tên mẫu Cường độ I K Fe (c/s) Chưa hiệu chỉnh Sau hiệu chỉnh A1 0,38 0,34 A2 0,44 0,41 A3 0,61 0,58 A4 0,37 0,34 B1 2,32 2,24 B2 2,19 2,08 B3 2,01 1,91 B4 1,81 1,66 C1 6,32 6,27 C2 6,34 6,28 C3 5,92 5,85 C4 5,59 5,52 D1 7,49 7,45 D2 7,49 7,46 D3 8,33 8,28 D4 8,37 8,34 E1 0,32 0,28 E2 0,27 0,23 E3 0,28 0,23 E4 0,30 0,26 A B C D E 38 3.4.2 Kết phân tích hàm lượng nguyên tố mẫu Áp dụng cơng thức (3.1), (3.2) ta tính hàm lượng sai số nguyên tố mẫu phân tích bảng 3.10 Bảng 3.10: Kết tính hàm lượng nguyên tố mẫu phân tích Mẫu A B C D E Hàm lượng nguyên tố, w (ppm) Tên mẫu Mn Fe Cu Zn A1 705,92±396,63 795,06±79,14 66,96±12,70 277,88±18,75 A2 474,13±203,92 842,56±87,88 72,88±23,39 369,26±24,40 A3 534,66±231,89 1186,75±94,80 69,93±20,63 267,78±19,87 A4 453,95±180,74 692,23±68,41 86,67±15,39 248,61±16,29 B1 1453,54±449,15 4591,75±267,85 1983,77±88,76 2106,15±102,47 B2 2149,60±662,75 4258,97±244,68 1942,02±89,76 2003,68±98,19 B3 1883,46±601,86 3914,04±236,32 1970,84±87,69 2103,89±102,36 B4 2630,70±835,55 3411,61±207,47 1978,80±88,79 1917,05±93,79 C1 1725,67±692,47 22891,34±1132,37 520,08±57,25 816,36±49,37 C2 1907,32±820,33 22944,38±1124,25 479,80±59,73 817,36±50,31 C3 2161,63±1084,58 21399,44±1065,57 504,32±49,72 791,38±47,44 C4 2070,80±824,19 20194,16±1001,61 450,03±50,86 815,36±47,19 D1 597,00±204,10 11786,59±562,45 50,89±14,64 264,54±17,95 D2 408,48±211,15 11807,42±570,91 28,47±5,00 217,97±16,52 D3 714,83±334,13 13090,52±624,72 37,09±15,27 265,03±17,77 D4 502,74±205,22 13189,10±628,68 43,99±15,91 287,82±17,62 E1 1128,33±525,92 953,79±104,24 608,07±63,72 649,72±38,65 E2 1364,10±758,12 766,32±94,30 418,86±40,35 520,33±32,06 E3 1380,94±699,56 781,44±95,27 577,34±40,17 560,99±34,27 E4 1279,90±505,93 877,56±100,54 520,74±62,23 465,80±30,44 Áp dụng công thức (3.6) (3.7) ta tính hàm lượng trung bình sai số nguyên tố mẫu phân tích bảng 3.11 39 Bảng 3.11: Kết tính hàm lượng trung bình ngun tố mẫu phân tích Hàm lượng trung bình, 𝐰 ̅ (ppm) Mẫu Mn A 499,02±112,07 B Fe Cu 840,28±40,35 Zn 73,88±8,28 279,50±9,61 1843,65±295,83 3963,29±118,03 1969,02±44,37 2026,90±49,50 C 1920,56±411,91 21742,89±538,49 487,58±26,95 809,79±24,26 D 528,62±112,41 32,30±4,34 257,39±8,72 E 1262,65±297,41 838,67±49,17 517,30±23,99 537,80±16,73 12400,77±297,20 3.5 Nhận xét đánh giá kết phân tích Để đánh giá kết phân tích XRF, nghiên cứu này, mẫu phân bón gửi qua Trung tâm dịch vụ phân tích thí nghiệm TP.HCM (Center of Analytical Services and Experimentation HCMC-CASE) sử dụng phương pháp phân tích XRF Để so sánh kết quả, ta sử dụng cơng thức tính độ sai biệt (3.8)  a X 100% X (3.8) Trong a kết phân tích thực nghiệm Bộ mơn Vật lý-Kỹ thuật hạt nhân, X kết phân tích từ CASE Kết phân tích độ sai biệt kết phân tích trình bày bảng 3.12 40 Bảng 3.12: Kết thực nghiệm đánh giá độ sai biệt so với kết từ CASE Hàm lượng trung bình nguyên tố, 𝐰 ̅ (ppm) Mẫu Mn Fe Cu Zn Thực nghiệm A CASE 499,02±112,07 840,28±40,35 73,88±8,28 279,50±9,61 229,80±5,30 248,00±3,70 58,50±1,10 268,30±1,60 117,15 238,82 26,28 4,17 1843,65±295,83 3963,29±118,03 1969,02±44,37 2026,90±49,50 1424,00±16,00 3786,00±21,00 2125,00±8,00 2149,00±7,00 29,47 4,68 7,34 5,68 1920,56±411,91 21742,89±538,49 487,58±26,95 809,79±24,26 1305,00±17,00 20310,00±60,00 583,60±5,60 734,60±5,20 47,17 7,06 16,45 10,24 528,62±112,41 12400,77±297,20 32,30±4,34 257,39±8,72 517,30±23,99 537,80±16,73 Sai biệt (%) Thực nghiệm B CASE Sai biệt (%) Thực nghiệm C CASE Sai biệt (%) D E Thực nghiệm Thực nghiệm 1262,65±297,41 838,67±49,17 Nhận xét: - Kết phân tích mẫu A có sai biệt lớn nguyên tố Mn Fe; Cu có sai biệt cao nhiên nhỏ nhiều so với độ sai biệt Mn Fe; Zn có sai biệt nhỏ 4,17% Nguyên nhân dẫn đến sai biệt cao hàm lượng nguyên tố Mn, Fe Cu mẫu phân tích ngưỡng phát hệ đo, điều dẫn đến kết đo nguyên tố Mn, Fe, Cu có sai lệch lớn 41 - Kết phân tích mẫu B, C nhìn chung ngun tố Fe, Cu, Zn có chênh lệch không đáng kể so với kết so sánh từ CASE Riêng Mn có chênh lệch cao so với kết CASE, độ chênh lệch thấp mẫu B (29,47%) cao mẫu C 47,17% - Nguyên tố Mn tất mẫu phân tích có sai biệt lớn (mẫu A: 117,15%; mẫu B: 29,47%; mẫu C: 47,17%) Nguyên nhân hiệu ứng matrix tăng cường từ nguyên tố mẫu, từ nguyên tố nhiễu Cu, Zn, Ni - Trong mẫu phân bón, nguyên tố Fe có hàm lượng cao (mẫu B, C D) Các nguyên tố Cu Zn thường có hàm lượng xấp xỉ (mẫu B, C E) Nguyên tố Cu mẫu A D có hàm lượng thấp nhiều so với ngun tố lại Mn có hàm lượng lớn sau Fe mẫu C D 3.6 Kết luận Trong chương 3, khóa luận giới thiệu sơ lược quy trình bước thực nghiệm xác định hàm lượng nguyên tố bao gồm xử lý mẫu (mẫu hiệu chỉnh, so sánh phân tích), chiếu ghi nhận xạ tia X đặc trưng phát từ mẫu Từ đó, so sánh, đánh giá kết phân tích rút số nhận xét kết phân tích 42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Bằng việc khảo sát hệ XRF gồm detector XR-100SDD ống phát Mini X, đồng thời áp dụng phân tích hàm lượng số nguyên tố kim loại nặng phân bón trung vi lượng thị trường TP HCM, khóa luận đạt được: - Khảo sát thông số thực nghiệm hệ XRF Bộ môn Vật lý-Kỹ thuật hạt nhân điện ống phát tia X 30 kV, cường độ 50 µA Khảo sát độ nhạy, giới hạn phát số nguyên tố Mn, Fe, Cu, Zn thiết lập mối quan hệ tuyến tính độ nhạy, giới hạn phát với bậc số nguyên tử Z nguyên tố - Hàm lượng nguyên tố kim loại Mn, Fe, Cu, Zn loại phân bón phân tích đánh giá Ngun tố Fe có hàm lượng cao mẫu phân bón Trong đó, nguyên tố Cu Zn có giá trị xấp xỉ Mn có hàm lượng phân tích cao mẫu phân bón - Qua trình thực nghiệm xử lý số liệu, giá trị hàm lượng nguyên tố vi lượng loại mẫu xác định có giá trị sai số lớn Mn có giá trị hàm lượng dao động từ 16,05-23,55%, Fe dao động từ 2,4-5,86%, Cu hàm lượng sai số từ 2,25-13,45%, Zn có giá trị sai số nhỏ 2,44-3,44% - Có sai biệt cao kết phân tích XRF giá trị tham khảo nhiều nguyên nhân hiệu ứng matrix, ngưỡng phát hệ đo, nhiễu từ thành phần cấu tạo nên ống phát detector Kiến nghị - Do độ phân giải hạn chế detector SDD số nguyên tố Cr, Ni, Co,… xác định Điều gây chồng chập đỉnh với nguyên tố khác gây khó khăn cho q trình định lượng - Ngồi ra, hệ số suy giảm khối mẫu phân tích phương pháp XRF tra cứu theo tài liệu Do đó, cần tìm hiểu nghiên cứu giá trị quy trình thực nghiệm cụ thể 43 - Cần thiết trang bị dụng cụ xử lý mẫu chuyên dụng để hạn chế sai số nhiễm bẩn mẫu trình xử lý mẫu 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Trần Phong Dũng, Huỳnh Trúc Phương, Châu Văn Tạo (2009), Các phương pháp phân tích hạt nhân nguyên tử, NXB Đại học Khoa Học Tự Nhiên [2] Lưu Đặng Hoàng Oanh (2013), Nghiên cứu phép phân tích kích hoạt neutron nhanh huỳnh quang tia X để phân tích hàm lượng số nguyên tố mẫu địa chất, Luận văn thạc sĩ, Đại học Khoa học Tự nhiên Tp Hồ Chí Minh [3] Trương Thị Hồng Loan, Châu Văn Tạo, Lê Bảo Trân (2014), Phân tích thống kê số liệu thực nghiệm ghi đo xạ, NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh [4] Lê Nguyễn Xuân Vinh (2013), Ứng dụng phương pháp huỳnh quang tia X để phân tích vật liệu, Luận văn thạc sĩ, Đại học Vinh Tiếng Anh [5] Richard M.Rousseau (2001), Detection limit and estimate of uncertainty of analytical XRF results, The Rigaku jounal Vol 18/No pp.33-47 [6] Selma M H Al-Jawad (2009), Determined the parameters effected on sensitivity and lower limit detection of XRF-WDS for different metals particles suspended in engine oil, Journal of Kirkurk University-Scientific studies Vol 4/No pp.12-19 [7] Dennis J.Kalnicky, Raj Singhvi (2001), Field portable XRF analysis of environmental samples, Journal of Hazardous Materials 83 pp.93–122 [8] Cristina Vaquez, Néstor Bárbaro, Silvia López (2003), XRF analysis of micronutrients in endive grown on soils with sewage sludge, X-Ray Spectrom pp.5759 [9] Moussa Bounakhla, Mounia Tahri, X-ray fluorescence analytical techniques, CNESTEN Trang web [10] http://www.amptek.com [11] http://physics.nist.gov/PhysRefData/Xcom/html/xcom1.html [12] https://dinhduongcaytrong.wordpress.com/ 45 PHỤ LỤC Phổ tia X đặc trưng số mẫu 𝐾𝛼 (𝑍𝑛) 𝐾𝛼 (𝑁𝑖) 𝐾𝛼 (𝐹𝑒) 𝐾𝛼 (𝐶𝑢) Phổ ghi nhận 𝐾𝛼 (𝑍𝑛) 𝐾𝛼 (𝐶𝑢) 𝐾𝛼 (𝐹𝑒) 𝐾𝛼 (𝑀𝑛) 𝐾𝛼 (𝑁𝑖) 𝐾𝛽 (𝐹𝑒) Phổ ghi nhận mẫu so sánh 46 𝐾𝛼 (𝑀𝑛) 𝐾𝛽 (𝑀𝑛) Phổ ghi nhận mẫu hiệu chỉnh Mn 11% 𝐾𝛼 (𝑍𝑛) 𝐾𝛼 (𝑁𝑖) 𝐾𝛼 (𝐹𝑒) 𝐾𝛼 (𝑀𝑛) 𝐾𝛼 (𝐶𝑢) 𝐾𝛽 (𝐹𝑒) Phổ ghi nhận mẫu phân tích A4 47 𝐾𝛼 (𝑍𝑛) 𝐾𝛼 (𝐶𝑢) 𝐾𝛼 (𝐹𝑒) 𝐾𝛼 (𝑀𝑛) 𝐾𝛼 (𝑁𝑖) 𝐾𝛽 (𝐹𝑒) Phổ ghi nhận mẫu phân tích B1 𝐾𝛼 (𝐹𝑒) 𝐾𝛼 (𝑍𝑛) 𝐾𝛽 (𝐹𝑒) 𝐾𝛼 (𝐶𝑢) 𝐾𝛼 (𝑁𝑖) 𝐾𝛼 (𝑀𝑛) Phổ ghi nhận mẫu phân tích C2 48 𝐾𝛼 (𝐹𝑒) 𝐾𝛼 (𝑍𝑛) 𝐾𝛽 (𝐹𝑒) 𝐾𝛼 (𝑁𝑖) 𝐾𝛼 (𝐶𝑢) 𝐾𝛼 (𝑀𝑛) Phổ ghi nhận mẫu phân tích D3 𝐾𝛼 (𝑍𝑛) 𝐾𝛼 (𝐶𝑢) 𝐾𝛼 (𝐹𝑒) 𝐾𝛼 (𝑀𝑛) 𝐾𝛼 (𝑁𝑖) 𝐾𝛽 (𝐹𝑒) Phổ ghi nhận mẫu phân tích E3 49 ... Đề tài: X C ĐỊNH HÀM LƯỢNG CỦA MỘT VÀI KIM LOẠI NẶNG TRONG PHÂN BĨN TRUNG VI LƯỢNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HUỲNH QUANG TIA X SVTH: PHAN NHẬT KHANG CBHD: TS HUỲNH TRÚC PHƯƠNG CBPB: ThS HUỲNH... Analysis), huỳnh quang tia X (XRF -X- ray fluorescence), phương pháp hóa học vật lý khác,… Trong khóa luận sử dụng phương pháp phân tích huỳnh quang tia X để x c định hàm lượng số nguyên tố kim loại phân. .. lượng số nguyên tố kim loại phân bón vi lượng 1.2 Phương pháp phân tích huỳnh quang tia X Phân tích huỳnh quang tia X (X- ray fluorescence - XRF) kỹ thuật phân tích vốn ứng dụng rộng rãi khoa học