Xác định hàm lượng một số kim loại nặng trong cây đơn đất bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (Luận văn thạc sĩ)

Xác định hàm lượng một số kim loại nặng trong cây đơn đất bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tửXác định hàm lượng một số kim loại nặng trong cây đơn đất bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tửXác định hàm lượng một số kim loại nặng trong cây đơn đất bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tửXác định hàm lượng một số kim loại nặng trong cây đơn đất bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tửXác định hàm lượng một số kim loại nặng trong cây đơn đất bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tửXác định hàm lượng một số kim loại nặng trong cây đơn đất bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tửXác định hàm lượng một số kim loại nặng trong cây đơn đất bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tửXác định hàm lượng một số kim loại nặng trong cây đơn đất bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tửXác định hàm lượng một số kim loại nặng trong cây đơn đất bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tửXác định hàm lượng một số kim loại nặng trong cây đơn đất bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Hoàng Lâm

Thái Nguyên-2018

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Hoàng Lâm 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 trong tổ bộ môn Hoá Phân Tích, Ban Chủ nhiệm khoa Hoá học, trường Đại học Khoa học Thái Nguyên đã giúp em hoàn thành luận văn này

Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trung tâm kiểm soát bệnh tật tỉnh Thái Nguyên, anh chị Khoa xét nghiệm – CĐHA – TDCN đã tạo điều kiện giúp đỡ em về cơ sở vật chất, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm phần thực nghiệm của đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp, gia đình đã quan tâm, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Tác giả luận văn

Phạm Thị Thúy Lan

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC HÌNH v

DANH MỤC BẢNG BIỂU vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Giới thiệu về cây đơn đất 3

1.1.1 Đặc điểm thực vật 3

1.1.2 Nguồn gốc và phân bố 4

1.1.3 Công dụng của cây “Đơn đất” trong y học Phương Đông 5

1.2 Giới thiệu về nguyên tố Asen, Cadimi và Chì 6

1.2.1 Asen 6

1.2.2 Cadimi 8

1.2.3 Chì 11

1.3 Một số phương pháp xác định Asen, Cadimi và Chì 13

1.3.1 Các phương pháp hoá học 14

1.3.2 Phương pháp phân tích công cụ 16

1.4 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử 19

1.4.1 Một số phép đo phổ thông dụng 22

1.5 Phương pháp xử lý mẫu phân tích và xác định Asen, Cadimi, Chì 22

1.5.1 Phương pháp xử lý ướt (bằng axit đặc có tính oxi hóa mạnh) 23

1.5.2 Phương pháp xử lý khô 24

CHƯƠNG 2 : PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 25

2.1 Thiết bị, hóa chất, dụng cụ 25

2.1.1 Thiết bị 25

2.1.2 Dụng cụ 25

2.1.3 Hoá chất 25

2.2 Phương pháp nghiên cứu 25

2.2.1 Trang bị của phép đo 26

2.2.2 Phương pháp đường chuẩn 28

2.2.3 Phương pháp thêm chuẩn 29

2.2.4 Lấy mẫu và bảo quản mẫu 31

2.2.5 Xử lý mẫu 32

2.2.6 Xác định hàm lượng kim loại Asen, Cadimi và Chì trong cây “Đơn đất” 34

CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 35

3.1 Tổng kết các điều kiện đo phổ GF – AAS của As, Cd, Pb 35

3.2 Phương pháp đường chuẩn đối với phép đo GF – AAS 37

3.2.1 Khảo sát khoảng tuyến tính của nồng độ các kim loại 37

3.2.2 Xây dựng đường chuẩn của As, Cd, Pb 41

3.3 Đánh giá sai số, độ lặp và giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ) của phương pháp 44

3.3.1 Đánh giá sai số và độ lặp lại của phương pháp 44

3.3.2 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phép đo GF-AAS 48

3.4 Phân tích mẫu thực tế bằng phương pháp đường chuẩn 50

3.4.1 Kết quả xác định hàm lượng kim loại nặng theo phương pháp đường chuẩn 50

3.4.2 Xác định hàm lượng kim loại bằng phương pháp thêm chuẩn 54

KẾT LUẬN 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

1 AAS Atomic Absorption Spectrometry

5 GF-AAS Graphite Furnace- Atomic Absorption Spectrometry

(Phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa)

6 HCL Hollow Cathode Lamp

(Đèn catot rỗng)

7 HPLC High Performance Liquid Chromatography

(Sắc kí lỏng hiệu năng cao)

8 ICP-OES Inductively Coupled Plasma Optical EmissionSpectroscopy

(Quang phổ phát xạ quy nạp plasma)

9 UV – VIS Ultra Violet – Visible

10 LOD Limit of detection

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Hình ảnh cây “Đơn đất” (Wedelia chinensis) 3

Hình 1.2 Hình ảnh hoa “Đơn đất” 4

Hình 1.3 Sơ đồ khối thiết bị AAS 21

Hình 2.1 Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Shimadzu AAS – 6300 26

Hình 2.2 Nguyên tắc cấu tạo của máy đo AAS 27

Hình 2.3 Đồ thị của phương pháp đường chuẩn 29

Hình 2.4 Đồ thị của phương pháp thêm chuẩn 30

Hình 2.5 Hình ảnh lò vi sóng phá mẫu C – 9000 33

Hình 3.1 Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Asen 39

Hình 3.2 Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Cadimi 40

Hình 3.3 Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Chì 41

Hình 3.4 Đường chuẩn của Asen 41

Hình 3.5 Đường chuẩn của Cd 42

Hình 3.6 Đường chuẩn của Chì 43

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Bảng hằng số vật lí của Asen 7

Bảng 1.2.Bảng hằng số vật lí của Cadimi 9

Bảng 1.3 Bảng hằng số vật lí của Chì 11

Bảng 2.1 Các mẫu cây “Đơn đất” tươi lấy tại địa điểm: xã Kỳ Úc – Chấn Hưng – Tiên Lãng – Hải Phòng và Bảo tàng Dân tộc học tỉnh Thái Nguyên31 Bảng 2.2 Chương trình gia nhiệt của lò vi sóng phá mẫu đối với mẫu cây “Đơn đất” 34

Bảng 3.1 Các điều kiện đo phổ của As 35

Bảng 3.2 Các điều kiện đo phổ của Cd 36

Bảng 3.3 Các điều kiện đo phổ của Pb 37

Bảng 3.4 Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của As 38

Bảng 3.5 Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Cd 39

Bảng 3.6 Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Pb 40

Bảng 3.7 Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo As 45

Bảng 3.8 Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo Cd 46

Bảng 3.9 Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo Pb 47

Bảng 3.10 Kết quả xác định nồng độ As trong mẫu theo đường chuẩn 51

Bảng 3.11 Kết quả xác định nồng độ Cd trong mẫu theo đường chuẩn 51

Bảng 3.12 Kết quả xác định nồng độ Pb trong mẫu theo đường chuẩn 52

Bảng 3.13 Kết quả tính nồng độ As, Cd, Pb trong mẫu cây 53

Bảng 3.14 Giới hạn tối đa hàm lượng kim loại nặng trong mẫu rau, quả khô và chè 54

Bảng 3.15 Mẫu thêm chuẩn 54

Bảng 3.16 Kết quả phân tích As bằng phương pháp thêm chuẩn 55

Bảng 3.17 Kết quả phân tích Cd bằng phương pháp thêm chuẩn 55

Bảng 3.18 Kết quả phân tích Pb bằng phương pháp thêm chuẩn 55

MỞ ĐẦU

Cây “Đơn đất” có tên khoa học là Wedelia chinensis (W Chinensis),

thuộc họ Cúc (Asteraceae) Cây còn có các tên gọi khác nhau theo từng vùng, miền như: đơn buốt, đơn kim…

Theo Đông y, cây “Đơn đất” có vị đắng, tính bình, có tác dụng thanh nhiệt, giải độc thường dùng để chữa các bệnh nhiễm trùng đường hô hấp, viêm họng, viêm ruột thừa … Nhân dân các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ Việt Nam thường sử dụng lá, thân và rễ cây “Đơn đất” để nấu nước tắm cho trẻ

em, trẻ sơ sinh và bà mẹ sau sinh con để trị mẩn ngứa

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì ô nhiễm môi trường

là vấn đề mà ta cần quan tâm, lưu ý hơn Việc sử dụng các loại hoá chất như thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu hay chất thải công nghiệp dẫn đến

ô nhiễm nguồn nước, môi trường đất và không khí Các loại cây dùng làm thuốc, đặc biệt là những cây mọc tự nhiên bị nhiễm kim loại nặng như As,

Cd, Cu, Hg, Pb, Zn … ngày càng nghiêm trọng “Đơn đất” là một trong số những loại cây này Theo tôi, chúng ta không nên chỉ quan tâm nghiên cứu các hoạt chất có tác dụng sinh học tốt với sức khoẻ con người, mà cần kiểm tra khống chế các chất có hại, đặc biệt là các kim loại nặng có trong thực phẩm, nhất là đối với những cây, cỏ được sử dụng trực tiếp làm thuốc chữa bệnh như cây “Đơn đất”

Để xác định hàm lượng kim loại nặng trong các cây thực vật, ta có thể dùng phương pháp cực phổ, phương pháp điện phân, phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử, phương pháp sắc kí, phương pháp trắc quang

… Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử là một trong những phương pháp hiện đại, có độ nhạy, độ chính xác cao, phù hợp với việc xác định vi lượng các kim loại nặng trong cây rau

Vì hai lí do chính đã nêu trên, tôi chọn đề tài: “ Xác định hàm lượng

một số kim loại nặng trong cây “Đơn đất” bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử” để phân tích, kiểm tra hàm lượng kim loại Asen,

Cadimi, Chì trong cây “Đơn đất” Từ kết quả thu được, ta so sánh với qui chuẩn Việt Nam nhằm đánh giá mức độ ô nhiễm ba kim loại nặng trong cây xem có vượt quá tiêu chuẩn cho phép hay không và có đảm bảo an toàn cho người sử dụng không Trên cơ sở đó, cung cấp cơ sở dữ liệu phục vụ

công tác dược liệu, y học và các cơ quan liên quan

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÂY ĐƠN ĐẤT

Cây “Đơn đất” có tên khoa học là Wedelia chinensis (W

Chinensis), thuộc họ Cúc (Asteraceae) Tác giả Lê Kim Biên đã viết trong

cuốn “Thực vật chí Việt Nam – Họ Asteraceae”, Nxb Khoa học và Kỹ thuật

năm 2007 là cây còn có các tên gọi khác nhau theo từng vùng, miền như: đơn buốt, đơn kim và cây này rất dễ bị nhầm lẫn với cây sài đất [1, 2]

Hình 1.1 Hình ảnh cây “Đơn đất” (Wedelia chinensis)

1.1.1 Đặc điểm thực vật

Cũng trong cuốn “Thực vật chí Việt Nam – Họ Asteraceae”, theo

ông Lê Kim Biên thì “Đơn đất” là một loại cỏ mọc hằng năm, thân cao 0,4 – 1 m Thân màu xanh có lông trắng cứng nhỏ Lá mọc đối, gần như không cuống, phiến lá kép gồm ba lá chét Lá chét hình mác, phía đáy hơi tròn, mép lá có răng cưa to thô, sần sùi có lông ngắn màu trắng hoặc dài hơn Cụm hoa hình đầu, màu vàng, mọc ở nách lá hay ở đầu cành, mọc đơn độc

hay từng đôi một Quả bế hình thoi, ba cạnh, không đều, dài 1cm, trên có rãnh chạy dọc [3 - 6]

Hình 1.2 Hình ảnh hoa “Đơn đất”

1.1.2 Nguồn gốc và phân bố

Trong cuốn “Compounds from Wedelia chinensis synergistically

suppress androgen activity and growith in prostate cancer cells” của các tác giả Lin F M., Chen L R., Lin E H., Chen H Y., Tsai M J có viết “Đơn đất” là một loại thực vật thân thảo được tìm thấy ở những nơi ẩm ướt như Uttar Pradesh, Assam, Arunachal Pradesh và dọc tất cả các khu vực ven biển của Bengal, Myanma, Konkan, Trung Quốc và Nhật Bản Ngoài ra, còn thấy mọc ở Ấn Độ, Thái Lan, Philipin [1, 7]

Trong “Tạp chí Hóa học và Ứng dụng”, với bài viết “Thành phần hóa học và hoạt tính sinh học của tinh dầu cây Đơn đất”, các thầy cô Phạm Thế Chính, Phạm Thị Thắm, Dương Nghĩa Bang, Dương Thị Hoạt cho chúng ta biết rằng ở Việt Nam, cây “Đơn đất” phân bố rộng rãi khắp nơi ở miền Bắc và Miền Trung nước ta như: Hà Giang, Cao Bằng, Phú Thọ, Vĩnh

Phúc, Hà Nội, Hòa Bình, Hải Phòng, Gia Lai, Lâm Đồng…vv Trừ vùng núi cao lạnh như: Sa Pa (Lào Cai), Sìn Hồ (Lai Châu), Phó Bảng (Hà Giang) không thấy có cây “Đơn đất” [1, 8]

1.1.3 Công dụng của cây “Đơn đất” trong y học Phương Đông

Năm 2005, NxbY học đã xuất bản cuốn “Những cây thuốc và vị

thuốc Việt Nam” của GS–TS Đỗ Tất Lợi Theo ông thì trong Đông y, cây

“Đơn đất” có vị đắng, tính bình, có tác dụng thanh nhiệt, giải độc, khu phong, hoạt huyết, tan máu ứ “Đơn đất” thường dùng để chữa các bệnh sốt rét, đau nhức xương khớp, tiêu hóa kém, viêm dạ dày – ruột, viêm gan truyền nhiễm, viêm ruột thừa, viêm họng, nhiễm trùng đường hô hấp Nó còn có mặt trong nhiều bài thuốc dân tộc được dùng ngoài chữa chấn thương sưng đau, rắn cắn, nhọt lở [4] Nhân dân các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ Việt Nam thường sử dụng lá, thân và rễ cây “Đơn đất” để nấu nước tắm cho trẻ em, trẻ sơ sinh và bà mẹ sau sinh con để trị mẩn ngứa

Ngoài ra, theo kinh nghiệm của nhân dân Trung Quốc (Trung Quốc dược dụng thực vật đồ giám, 1960:146) “Đơn đất” có tác dụng chữa lỵ, yết hầu, cổ họng sưng đau, nấc Còn có tác dụng giải độc, giải nhiệt Dùng ngoài chữa bọ cạp, nhện, rắn cắn Gần đây tại Trung Quốc có kinh nghiệm dùng cây

“Đơn đất” để chữa viêm ruột thừa có kết quả [4]

Theo một số tài liệu nước ngoài như “Flora of Tamilnadu–canatic, Trichirapalli: St Josephs”, College, Mathew KM (1983) và Meena A K., Rao M M., Meena R P., Panda P., Renu (2011), “Pharmacological and phytochemical evidences for the plants of Wedelia Genus-A review”, Asian J Pharm Res., 1 (1), một số tài liệu, lá cây “Đơn đất” được sử dụng trong điều trị thận rối loạn chức năng, chữa vết thương và rong kinh [9] Lá của nó còn được dùng để điều trị các rối loạn về da, ho, nhức đầu, rụng tóc, tăng cường hệ thống thần kinh, thiếu máu, rối loạn hệ tiêu hóa, được sử

dụng trong nhuộm tóc màu xám và trong việc thúc đẩy sự phát triển của tóc Ngoài ra, lá được sử dụng để chữa các bệnh về viêm khớp, thấp khớp, gút rất tốt [10]

1.2 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ ASEN, CADIMI VÀ CHÌ

1.2.1 Asen

Có rất nhiều tài liệu viết về asen, trong đó điển hình là cuốn sách

“Hoá vô cơ Tập – 2” của thầy Hoàng Nhâm do NXB Giáo dục xuất bản năm 2001 và Ashley Senn, Paul Milham (2007), "Managing cadmium in vegetables", NSW Department of Primary Industries' Plant Health Doagnostic and Analytical Services, 04/2007, ở đây asen được giới thiệu rất rõ theo từng đề mục

* Trạng thái tự nhiên của asen [ 11, 12 ]

As là nguyên tố giàu thứ 20 sau các nguyên tố quen thuộc trên trái đất và chiếm khoảng 10-4 % tổng số nguyên tử trong vỏ trái đất Asen ít tồn tại ở dạng nguyên chất trong tự nhiên mà tồn tại ở dạng hợp chất với một hay nhiều nguyên tố khác, asen ở dạng hợp chất hữu cơ ít độc hơn asen ở dạng hợp chất vô cơ

Trên vỏ trái đất, asen được phân bố với nồng độ trung bình khoảng 2mg/kg Asen có trong đất, nước, không khí, đá và một số sinh vật Asen có

4 trạng thái oxi hóa: -3; 0; +3;+5

Asen dễ tạo sunfua với lưu huỳnh và là nguyên tố cancofil Asen tạo hợp chất với telua, selen và đặc biệt với bạc, đồng, niken, sắt Asen

có khoảng 140 khoáng vật độc lập trong đó 35% là sunfua, 60% là asenat Các khoáng vật quan trọng nhất của asen là: Rialga (AsS), Asenopirit (FeAsS), Ocpirmen (As2S3) Asen còn kết hợp với các nguyên tố khác hay thay thế lưu huỳnh trong Smartina (As2Co), Lơlingit (FeAs2) để tạo thành các loại hợp chất này ở nhiệt độ thấp

* Tính chất vật lí [ 11, 12 ]

Là một á kim có màu xám kim loại, asen hay còn được gọi là thạch tín gây ngộ độc mạnh, nó rất giòn, kết tinh dạng tinh thể Albertus Magnus (Đức) lần đầu tiên viết về asen vào năm 1250

Asen có thù hình dạng không kim loại và dạng kim loại Khi ngưng

tụ hơi của nó asen tạo nên dạng không kim loại, nó là chất rắn màu vàng và chuyển nhanh thành bột dưới tác dụng của ánh sáng nhiệt độ thường Asen dạng kim loại có màu xám và bền nhất, dễ nghiền nhỏ thành bột, dẫn điện

và dẫn nhiệt tốt, asen rất độc và thể hơi của nó có mùi tỏi

Bảng 1.1 Bảng hằng số vật lí của asen

3M + 2As → M3As2 (đun nóng, M = Mg, Ca, Cu)

M + 2As → MAs2 (đun nóng, M = Zn, Ca, Fe)

M + As → MAs (đun nóng, M = Ga, In, Al, La) Asen tan trong HNO3 đặc, kiềm, cường thủy, chất ôxi hóa điển hình nhưng không phản ứng với nước hoặc axit loãng:

3HClđ + HNO3đ + As → AsCl3 + NO↑ + H2O

5 HNO3 + 2 H2O + As → 3 H3AsO4+ 5 NO↑

6 NaOH + As → 2NaAsO3 + 2H2

* Tác dụng sinh hoá [ 13, 14 ]

Cùng với bài viết trong cuốn “Độc hại môi trường và sức khỏe con người” của PGS–TS Trịnh Thị Thanh do NXB Đại học Quốc gia Hà Nội xuất bản năm 2003, Agency for Toxic Substances and Disease Registry – ATSDR (2000), “Toxicological profile for manganese”, Department of Health and Human Services, Public Health Service, Atlanta, GA:U.S cũng giới thiệu về tác dụng sinh hóa của asen như sau: là một á kim về mặt hoá học, còn về mặt sinh học thì As có trong danh mục các chất độc hại cần kiểm soát được xếp cùng hàng với các kim loại nặng Asen là chất độc gây

ra 19 bệnh khác nhau trong đó có ung thư phổi, da, ruột và bàng quang Các triệu chứng khi nhiễm độc As là tác động đến hệ thần kinh ngoại biên, tăng sừng hóa, sậm màu da và ung thư, nó ảnh hưởng xấu đến sức khỏe như gây ra bệnh đái tháo đường, chứng to chướng gan, cao huyết áp, viêm cuống phổi, bệnh tim, các bệnh về đường hô hấp As ở dạng hữu cơ có độc tính thấp hơn nhiều so với As ở dạng vô cơ Trong các hợp chất có chứa As thì hợp chất chứa As(V) có độc tính thấp hơn As(III), tuy nhiên trong cơ thể động vật As(V) có thể bị khử về As(III), sau đó As(III) tác động vào nhóm – SH của các enzim gây ra ức chế hoạt động của men

1.2.2 Cadimi

Cũng trong cuốn “Độc hại môi trường và sức khỏe con người” của PGS–TS Trịnh Thị Thanh do NXB Đại học Quốc gia Hà Nội xuất bản năm 2003, chúng ta hiểu rõ hơn về cadimi theo các đề mục:

* Trạng thái tự nhiên của cadimi [ 13 ]

Trong tự nhiên, Cd bền vững là Cd(II) Trong vỏ Trái đất trữ lượng của cadimi là 7,6.10-6% tổng số nguyên tử tương ứng Cadimi có khoáng vật chính là grenokit (CdS) nó thường ở lẫn với khoáng vật của thủy ngân

là xinaba hay thần sa (HgS) và của kẽm, khoáng vật này hiếm khi tồn tại riêng

Năng lượng ion hóa thứ nhất (eV) 8,99

O2 + 2Cd → 2CdO

Cadimi tác dụng với halogen tạo thành đihalogenua và tác dụng với các nguyên tố phi kim loại khác như photpho, lưu huỳnh, selen …:

Cd + S → CdS Cadimi bền với nước ở nhiệt độ thường vì có màng oxit bảo vệ, cadimi khử hơi nước biến thành oxit ở nhiệt độ cao:

Cd + H2O → CdO + H2 ↑ Với axit không phải là chất oxi hoá (ví dụ HCl), cadimi tác dụng dễ dàng giải phóng khí hiđro:

Cd + 2HCl → CdCl2 + H2↑ Trong dung dịch thì:

Cd+ H2O + H3O+ → [Cd(H2O)2]]2+ + 1/2H2↑

* Tác dụng sinh hóa [ 13, 15, 16 ]

Cùng với cuốn “Độc hại môi trường và sức khỏe con người” của PGS–TS Trịnh Thị Thanh do NXB Đại học Quốc gia Hà Nội xuất bản năm 2003, thì EU (2001), Commision Regulation (ED) (No 466/2001)

“Setting maximum levels for certain contaminants in food stuffs” và Goku M.Z.L, Akar M, Cevik F, Findik O (2003), “Bioacumulation of some heavy metal (Cd, Fe, Zn, Cu) in two Bivalvia Species”, Faculy of Fisheries, Cukurova University, Adana, Turkey, 89 – 93 cho chúng ta biết thêm nhiều hơn về tác dụng sinh hóa của cadimi

Cadimi là nguyên tố rất độc, nó thâm nhập vào cơ thể bằng nhiều cách khác nhau và có thời gian bán huỷ sinh học khoảng từ 20 – 30 năm Nhiễm độc cadimi gây nên bệnh giòn xương Ở nồng độ cao, kim loại này gây ra thiếu máu, đau thận và phá huỷ tuỷ xương Trong cơ thể con người, phần lớn cadimi thâm nhập vào được đào thải ở thận và giữ lại khoảng 1%

do cadimi liên kết với protein tạo thành metallotionein

Zn là kim loại có trong thành phần thiết yếu của một số hệ thống enzim nhưng cadimi lại có khả năng thay thế Zn, nó gây ra rối loạn tiêu

hoá, rối loạn chức năng thận, tăng huyết áp, thiếu máu, phá huỷ tuỷ sống, gây ung thư

1.2.3 Chì

Để giới thiệu với bạn đọc về kim loại chì, thầy Hoàng Nhâm đã viết trong cuốn “Hoá vô cơ Tập – 2” do NXB Giáo dục xuất bản năm 2001 viết các tiêu mục sau:

* Trạng thái tự nhiên [ 11 ]

Trong vỏ Trái đất, chì chiếm khoảng 0,0016 % khối lượng và tồn tại trong 170 khoáng vật khác nhau Khoáng vật quan trọng nhất là cerussite (PbCO3), galena (PbS) và anglesite (PbSO4) với % hàm lượng chì trong đó lần lượt là 77%, 88% và 68%

* Tính chất hóa học [ 11 ]

Chì tương đối hoạt động về mặt hoá học Trong không khí, chì bị oxi hoá tạo thành lớp oxit màu xám xanh phủ bên trên mặt ngăn không cho chì

bị oxi hoá tiếp nữa, nếu trong nước, lớp màng oxit bao bọc bên ngoài bị tách dần, chì tiếp tục bị tác dụng:

2Pb + O2 → 2PbO Chì tác dụng với halogen và nhiều nguyên tố phi kim loại khác:

Pb + X2 → PbX2

Chì tan được trong các axit do có thế điện cực âm Thực tế thì chì chỉ tương tác ở trên bề mặt với dung dịch axit sunfuric dưới 80% và axit clohiđric loãng vì bị bao bọc bởi lớp muối khó tan (PbSO4; PbCl2) Với dung dịch axit đậm đặc hơn, lớp muối khó tan của chì có thể tan được vì đã chuyển thành hợp chất tan:

Pb + 2H2O + 2KOH → K2[Pb(OH)4] + H2

* Tác dụng sinh hóa [ 13 ]

Để bổ sung thêm hiểu biết về tác dụng sinh hóa cho bạn đọc, PGS–

TS Trịnh Thị Thanh cũng giới thiệu cho chúng ta nhiều tác hại khi bị nhiễm chì thông qua cuốn “Độc hại môi trường và sức khỏe con người”, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội năm 2003

Trong cơ thể sinh vật, chì là nguyên tố không cần thiết Thực phẩm, không khí, nước đều rất nguy hiểm khi bị ô nhiễm chì Với con người,

nhất là trẻ em đang phát triển, chì có tác dụng âm tính đến sự phát triển của

bộ não, nó còn ức chế mọi hoạt động của các enzim ở bộ phận tạo máu và

là tác nhân phá hủy hồng cầu

Chì đi vào cơ thể con người chủ yếu qua thức ăn, nước uống, một phần qua đường hô hấp hoặc qua da, chúng được tích tụ trong xương, liều lượng cao sẽ gây độc cấp tính Sự tích luỹ chì trong cơ thể ở liều lượng thấp cũng là mối đe dọa nguy hiểm nếu với thời gian dài Triệu chứng khi

bị nhiễm độc chì là đau đầu, mệt mỏi, ăn không ngon, nó tác dụng lên hệ thần kinh trung ương hay ngoại vi Trong quá trình hình thành hemoglobin, chì can thiệp vào quá trình tạo hợp chất trung gian, hiệu ứng sinh hoá quan trọng của nó là can thiệp vào hồng cầu Trong máu, khi nồng độ chì đạt 0,3 ppm thì nó ngăn cản quá trình lấy oxi để oxi hóa glucoza nhằm tạo ra năng lượng cho sự sống, vì vậy làm cho cơ thể mệt mỏi Nếu nồng độ lớn hơn 0,8 ppm thì gây thiếu máu và làm rối loạn chức năng thận do hụt hẳn hemoglobin

Chì có thể thay thế Ca2+ tạo phức trong xương dẫn đến làm xương đen

vì Pb2+ đồng hình với Ca2+, nếu lượng Ca2+ cao mà đẩy được Pb2+ ra thì Pb2+ được tích luỹ ở mô mềm

1.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ASEN, CADIMI VÀ CHÌ

Hiện nay, trên thế giới nói chung hay Việt Nam nói riêng có rất nhiều phương pháp khác nhau để xác định chì, asen và cadimi như phương pháp phân tích thể tích, phân tích khối lượng, điện hoá, phương pháp ICP –

MS, phổ phát xạ nguyên tử (AES), phổ phân tử UV – VIS, phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (ETA – AAS) và ngọn lửa (F – AAS)… Dưới đây là một số phương pháp hay dùng để xác định chì, asen và cadimi tại các phòng nghiên cứu thực nghiệm của Việt Nam mà GS–TS Hồ Viết Quý

đã viết trong cuốn “Các phương pháp phân tích quang học trong hoá học”, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội năm 1999 và cuốn “Các phương pháp

phân tích công cụ trong hoá học hiện đại”, NXB Đại học Sư phạm Hà Nội năm 2009 để giới thiệu với bạn đọc một số cách xác định kim loại trong mẫu có sẵn

1.3.1 Các phương pháp hoá học

* Phương pháp phân tích khối lượng

Là phương pháp cổ điển có độ chính xác đạt tới 0,1%, phương pháp phân tích khối lượng với cơ sở là dùng một thuốc thử thích hợp để kết tủa định lượng của chất phân tích với hàm lượng lớn

Asen được cho kết tủa dưới dạng Mg(NH4)AsO4, Ag3AsO4, As2S3

hay Ag2HAsO4, sau đó kết tủa thu được đem lọc, rửa, sấy rồi cân, từ đó xác định hàm lượng chất cần phân tích [18, 19]

Cadimi được cho kết tủa dưới dạng CdNH4PO4, CdS, hay CdSO4, sau đó kết tủa thu được đem lọc, rửa, sấy (hoặc nung) rồi cân, từ đó xác định hàm lượng chất cần phân tích

Chì được cho kết tủa dưới dạng PbMoO4, PbSO4, hay PbCrO4, sau

đó kết tủa thu được đem lọc, rửa, sấy (hoặc nung) rồi cân, từ đó xác định được hàm lượng chất cần phân tích

Phương pháp cổ điển không đòi hỏi dụng cụ đắt tiền nhưng thời gian phân tích lâu, nhiều quá trình, giai đoạn phức tạp nhất là khi phân tích lượng vết các chất Do đó, cách này chỉ dùng trong phân tích hàm lượng lớn mà không được dùng phổ biến trong thực tế để xác định lượng vết các chất

* Phương pháp phân tích thể tích

Phương pháp phân tích thể tích dựa vào sự đo thể tích dung dịch thuốc thử của dung dịch chuẩn đã biết nồng độ chính xác được thêm vào dung dịch chất cần phân tích để tác dụng vừa đủ toàn bộ lượng chất định phân đó

Điểm tương đương là thời điểm lượng thuốc thử tác dụng vừa hết với toàn bộ chất định phân Để nhận biết điểm này, ta dùng các chất chỉ thị gây

ra hiện tượng có thể quan sát bằng mắt

Có thể dùng phương pháp chuẩn độ iot, phương pháp chuẩn độ brom hay chuẩn độ bicromat để xác định asen

Nếu dùng chuẩn độ iot, ta chuyển asen về dạng AsO33- bằng H2SO4

loãng và K2CO3, NaHCO3, sau đó chuẩn độ bằng iot dùng chỉ thị hồ tinh bột tới khi dung dịch có màu xanh Cách này xác định được hàm lượng As nằm trong khoảng từ 0,1% đến vài chục %

Với chì và cadimi, ta có thể dùng các phép chuẩn độ như chuẩn độ oxi hoá - khử với các chất chỉ thị khác nhau hay chuẩn độ phức chất

Ta có thể xác định cadimi bằng EDTA với chỉ thị ET–OO ở môi trường pH = 9 – 10 hoặc với chỉ thị xylendacam ở môi trường pH = 6, lúc này chất chỉ thị chuyển từ màu đỏ sang vàng:

H4FCd + H2Y2- → CdY2- + H6F

H6F + Cd2+ → H4FCd + 2H+(đỏ) (vàng)

Đối với chì ta chuẩn độ trực tiếp bằng EDTA hay chuẩn độ thay thế với ZnY2- với chất chỉ thị ET–OO hoặc chuẩn độ ngược bằng Zn2+

Cách 1: Chuẩn độ trực tiếp Pb2+ở pH trung tính hoặc kiềm (pH khoảng 8 – 12) với chỉ thị ET–OO bằng EDTA:

Pb2+ + H Y2-→ PbY2- + 2H+

Zn2+ + H2Y2- (dư) → ZnY2- + 2H+

ZnInd + H2Y2- → Hind + ZnY (đỏ nho) (xanh)

2-Cách 3: Chuẩn độ thay thế với chỉ thị ET–OO khi dùng ZnY2-

Do phức ZnY2- kém bền hơn PbY2- ở pH = 10 nên Zn2+ sẽ bị Pb2+

đẩy ra khỏi phức ZnY2- Sau đó, xác định được Pb2+ bằng chuẩn Zn2+:

Cùng với GS–TS Hồ Viết Quý thì năm 2006 nhà giáo ưu tú PGS–

TS Phạm Luận cũng viết cuốn “Phương pháp phân tích phổ nguyên tử”, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội để giới thiệu một số các phương pháp quang phổ như sau:

Đây là phương pháp phổ hấp thụ phân tử xảy ra trong vùng UV – VIS Ở điều kiện thường (trạng thái cơ bản), các nhóm phân tử, phân tử của chất bền vững và nghèo năng lượng Trong các liên kết (л, ∂ , n) các điện tử hoá trị sẽ chuyển lên mức năng lượng cao hơn (trạng thái kích thích) khi có chùm sáng với năng lượng thích hợp chiếu vào (hấp thụ năng lượng chùm sáng) Hiệu số giữa hai mức năng lượng (kích thích Em và cơ bản Eo) chính là năng lượng từ nguồn sáng mà phân tử hấp thụ để tạo ra phổ hấp thụ phân tử của chất [19]

Nguyên tắc của phương pháp là xác định dựa vào việc đo độ hấp thụ ánh sáng của dung dịch phức tạo thành giữa thuốc thử hữu cơ hay vô cơ trong môi trường thích hợp (được chiếu bởi chùm sáng) với ion cần xác định Phương pháp định lượng của phép đo:

A = K.C Trong đó: A: độ hấp thụ quang

C: nồng độ nguyên tố phân tích K: hằng số thực nghiệm

Phương pháp này được sử dụng khá phổ biến và xác định được nồng

độ chất ở khoảng 10-5 – 10-7M

Phương pháp trắc quang có độ ổn định, độ chính xác và độ nhạy khá cao, được sử dụng rất nhiều trong phân tích vi lượng Tuy nhiên lại gặp nhiều khó khăn với việc xác định Cd, Pb do ảnh hưởng của các ion kim loại tương tự, do đó phải thực hiện các công đoạn che, tách phức tạp

Nguyên tử không thu hay phát ra năng lượng khi ở điều kiện thường, nhưng các điện tử hoá trị sẽ nhận năng lượng nếu bị kích thích và chuyển lên trạng thái kích thích có mức năng lượng cao hơn Trạng thái mới này không bền và luôn có xu hướng trở về trạng thái ban đầu bền vững đồng thời giải phóng năng lượng dưới dạng các bức xạ Phổ phát xạ của nguyên

tử chính là các bức xạ này

Sự xuất hiện phổ phát xạ của nguyên tố phân tích ở trạng thái khí của nguyên tử tự do khi có tương tác với nguồn năng lượng phù hợp là cơ sở của phương pháp AES Hiện nay, để kích thích phổ AES người ta dùng một

số nguồn năng lượng như ngọn lửa đèn khí, plasma cao tần cảm ứng (ICP),

hồ quang điện, tia lửa điện …

Ưu điểm của phương pháp AES là đạt độ nhạy rất cao (thường từ n.10-4 % đến n.10-3), có thể phân tích nhiều nguyên tố đồng thời trong cùng một mẫu và tốn ít mẫu Do vậy, đây là phương pháp dùng để đánh giá kiểm tra nguyên liệu, hoá chất tinh khiết, phân tích lượng vết ion kim loại trong thực phẩm, nước, lương thực Tuy nhiên, phương pháp này không chỉ ra được trạng thái liên kết mà chỉ cho biết thành phần nguyên tố có trong mẫu

Cuốn sách “Một số phương pháp Phân tích Điện hóa”, NXB Đại học Sư phạm Hà Nội năm 2009 của GS–TS Dương Quang Phùng cũng bổ sung thêm các phương pháp điện hóa giúp bạn đọc có thể so sánh ưu nhược điểm của các phương pháp phân tích

* Phương pháp điện hoá

1 Phương pháp cực phổ

Nguyên tắc: để khử các ion kim loại, người ta thay đổi tuyến tính và

liên tục điện áp đặt vào 2 cực làm từ hai kim loại có thế khử khác nhau Ta

có thể định lượng được ion kim loại dựa vào chiều cao của đường cong Von-Ampe trong dung dịch ghi cực phổ Ở các điều kiện xác định, phương trình biểu diễn dòng giới hạn Igh tỉ lệ thuận với nồng độ ion trong dung dịch ghi cực phổ là:

I = k.C

Cực làm việc mà phương pháp này sử dụng là điện cực giọt thuỷ ngân rơi, trong đó thế được quét tuyến tính rất chậm (thường 1 – 5 mV/s) theo thời gian, đồng thời hàm của thế trên cực giọt thuỷ ngân rơi là ghi dòng Có thể định lượng được chất phân tích dựa vào chiều cao của sóng cực phổ thu được và nó có dạng bậc thang

Ưu điểm của phương pháp này là xác định cả chất hữu cơ và vô cơ với nồng độ 10-5 – 10-6M tuỳ thuộc vào độ lặp lại và cường độ của dòng dư Với nồng độ 10-3 – 10-4M, sai số của phương pháp thường là 2 – 3% và với nồng độ 10-5 M là 5% nếu ở điều kiện nhiệt độ không đổi Nhược điểm của phương pháp này là bị ảnh hưởng rất lớn của lượng oxi hoà tan, bề mặt điện cực, dòng tụ điện, dòng cực đại, nên giới hạn phát hiện kém khoảng

10-5 – 10-6M

Nhằm tăng độ nhạy đồng thời loại trừ ảnh hưởng trên, các phương pháp cực phổ hiện đại như: cực phổ sóng vuông (SQWP), cực phổ xung vi

phân (DPP) … cho phép xác định lượng vết của nhiều nguyên tố cũng đang được đưa vào để sử dụng

2 Phương pháp Von – Ampe hoà tan

Giống như phương pháp cực phổ, để xác định nồng độ các chất trong dung dịch phương pháp Von – Ampe hoà tan dựa vào việc đo cường độ dòng theo hai bước:

Bước 1: tại thế điện cực xác định, trong khoảng thời gian xác định, trên bề mặt điện cực làm việc, dùng điện hoá làm giàu chất cần phân tích

Bước 2: bằng cách phân cực ngược cực làm việc, hoà tan kết tủa đã được làm giàu, đo và ghi dòng hoà tan Pic của nguyên tố cần phân tích xuất hiện trên đường Von – Ampe hoà tan, chiều cao pic tỉ lệ thuận với nồng độ

Nhà giáo ưu tú PGS–TS Phạm Luận và GS–TS Hồ Viết Quý cũng

đã giới thiệu về phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử trong các cuốn sách của mình

Nguyên tắc của phương pháp là khi nguyên tử tồn tại tự do ở trạng

thái năng lượng cơ bản và ở thể khí, thì nguyên tử không phát ra hay không thu năng lượng, vậy nguyên tử ở trạng thái cơ bản Nếu chiếu một chùm tia sáng đơn sắc có bước sóng trùng với bước sóng vạch phổ phát xạ đặc trưng, phù hợp vào đám hơi nguyên tử tự do của nguyên tố này, chúng sẽ hấp thụ tia sáng rồi sinh ra một loại phổ gọi là phổ hấp thụ của nguyên tử

Có hai phép đo tương ứng với hai kỹ thuật nguyên tử hóa đó là đo phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF – AAS) nó có độ nhạy cao hơn kỹ thuật ngọn lửa 50 – 1000 lần (khoảng 0,1 – 1 ppb) và đo phổ hấp thụ nguyên tử trong ngọn lửa (F – AAS) có độ nhạy khoảng 0,1 ppm

Theo AAS, cơ sở của phân tích định lượng là dựa vào mối quan hệ giữa nồng độ nguyên tố cần phân tích với cường độ vạch phổ và theo biểu thức:

Phép đo phổ AAS có thể phân tích được hàm lượng vết của cả những anion hay hợp chất hữu cơ không có phổ hấp thụ nguyên tử hoặc hầu hết các kim loại Nó được sử dụng rộng rãi trong các ngành: địa chất, công nghiệp hóa học, hóa dầu, y học, sinh học, dược phẩm

Sau đây là các quá trình để thực hiện được phép đo quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) của một nguyên tố:

1 Chọn các loại trang bị và điều kiện phù hợp để chuyển mẫu phân tích ban đầu từ trạng thái rắn hay dung dịch thành các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi Đó là quá trình nguyên tử hóa sau khi đã hóa hơi mẫu

2 Chiếu vào đám hơi nguyên tử vừa sinh ra của nguyên tố cần phân tích một chùm tia sáng bức xạ đặc trưng Những tia bức xạ nhất định được các nguyên tử ở trạng thái hơi hấp thụ và tạo ra phổ hấp thụ của nó Với một chùm tia sáng trong môi trường hấp thụ nhất định, phần cường độ đã bị một loại nguyên tử hấp thụ phụ thuộc vào nồng độ của nó Nguồn bức xạ cộng hưởng hay bức xạ đơn sắc của nguyên tố cần nghiên cứu là nguồn cung cấp chùm tia sáng phát xạ

3 Thông qua một hệ thống máy quang phổ, để đo cường độ của nó ta thu toàn bộ chùm sáng, chọn 1 vạch hấp thụ của nguyên tố cần nghiên cứu

sau khi phân ly Tín hiệu hấp thụ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử chính là cường độ đo được ở trên Trong một mẫu phân tích, giá trị cường độ này là phụ thuộc tuyến tính (trong một thời gian nhất định) vào nồng độ C của nguyên tố

Ba quá trình này là nguyên tắc của phép đo AAS, do đó, hệ thống máy

đo phổ hấp thụ muốn thực hiện được phép đo phổ hấp thụ nguyên tử phải bao gồm các phần cơ bản sau:

Phần 1: Nguồn phát tia cộng hưởng: đây chính là các đèn catôt rỗng (HCL), nguồn phát bức xạ liên tục đã được biến điện hay các đèn phóng điện không điện cực

Phần 2: Hệ thống nguyên tử hóa mẫu (được chế tạo theo 2 loại kỹ thuật): kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa và kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa đèn khí

Phần 3: Máy quang phổ (là bộ phận đơn sắc): có nhiệm vụ chọn tia sáng (vạch phổ) cần đo hướng vào nhân quang điện sau khi thu và phân ly chúng để phát hiện tín hiệu hấp thụ AAS của vạch phổ

Phần 4: Hệ thống chỉ thị tín hiệu hấp thụ của vạch phổ: nồng độ nguyên tố phân tích hay cường độ của vạch phổ hấp thụ

1.4.1 Một số phép đo phổ thông dụng

* Phép đo phổ F – AAS

Kỹ thuật F – AAS dùng để hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu phân tích bằng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí Trong khi nguyên tử hoá mẫu, mọi quá trình xảy ra đều phụ thuộc vào tính chất và đặc trưng của ngọn lửa đèn khí Trong quá trình nguyên tử hoá mẫu phân tích, yếu tố quyết định hiệu suất là nhiệt độ ngọn lửa Kết quả của phương pháp phân tích phụ thuộc vào mọi yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ ngọn lửa đèn khí

* Phép đo phổ GF – AAS

Ra đời sau kỹ thuật F – AAS, kỹ thuật GF – AAS đã nâng cao (gấp hàng trăm lần) độ nhạy của phép xác định và được phát triển rất nhanh Phân tích bằng kỹ thuật này tiêu tốn ít mẫu và không cần làm giàu sơ bộ

Trong môi trường khí trơ (Argon) và thời gian rất ngắn, kỹ thuật GF –AAS là quá trình nguyên tử hoá tức khắc nhờ năng lượng nhiệt của dòng điện có công suất lớn Các giai đoạn của quá trình nguyên tử hoá là:

+ Sấy khô

+ Tro hoá luyện mẫu

+ Nguyên tử hoá để đo phổ hấp thụ nguyên tử

+ Làm sạch cuvet

Trong quá trình nguyên tử hoá mẫu, yếu tố quyết định mọi diễn biến

để đạt kết quả tốt là nhiệt độ của cuvet graphit và hai giai đoạn đầu

1.5 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU PHÂN TÍCH VÀ XÁC ĐỊNH ASEN, CADIMI, CHÌ

Để xác định hàm lượng asen, cadimi và chì trong cây “Đơn đất”, sau khi đọc cuốn “Các phương pháp phân tích quang học trong hoá học” của GS–TS Hồ Viết Quý đã viết năm 1999 do NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội xuất bản, tôi nhận thấy trước hết ta phải tiến hành xử lý mẫu để chuyển các nguyên tố kim loại cần xác định có trong mẫu từ trạng thái rắn ban đầu

về dạng dung dịch Đây là công việc quan trọng nhất vì nếu thực hiện không tốt có thể dẫn đến những sai lệch trong kết quả phân tích do có sự nhiễm bẩn hay làm mất chất phân tích Hiện nay có nhiều kĩ thuật xử lý mẫu trong quá trình phân tích, nhưng với đối tượng cây “Đơn đất” thì hai

kĩ thuật thường dùng để phá mẫu gồm:

+ Kĩ thuật tro hóa khô (phương pháp tro hóa khô)

+ Kĩ thuật tro hóa ướt bằng axit mạnh hoặc axit đặc (phương pháp xử

lý ướt)

1.5.1 Phương pháp xử lý ướt (bằng axit đặc có tính oxi hóa mạnh)

Nguyên tắc: trong bình Kendan, dùng axit đặc có tính oxi hóa mạnh (HClO4, HNO3, …), hay hỗn hợp cả chất có tính oxi hóa mạnh và axit đặc

có tính oxi hóa mạnh (H2O2 + HNO3) … để phân hủy hết các chất hữu cơ của mẫu và chuyển các kim loại về dạng các ion trong dung dịch muối vô

cơ từ dạng hữu cơ Việc phân hủy có thể thực hiện trong hệ mở (áp suất thường) hay trong hệ đóng kín (áp suất cao) Tùy thuộc vào cấu trúc vật lý, hóa học của mỗi loại mẫu, lượng axit cần phải lấy nhiều gấp từ 10 – 15 lần lượng mẫu Tùy từng loại mẫu và bản chất của các chất mà thời gian phân hủy mẫu trong các hệ mở (cốc, bình Kendan, ống nghiệm …) thường từ vài giờ đến vài chục giờ, còn trong hệ kín (lò vi sóng) thì chỉ cần vài chục phút Khi phân hủy xong, trước khi định mức và tiến hành đo phổ phải đuổi hết axit dư

Phương pháp này có ưu điểm lớn là không mất một số kim loại như

Cu, Pb, Fe, Zn … nhưng lại gặp phải một số nhược điểm là:

+ Thời gian phân huỷ lâu (10 – 12 giờ)

+ Nếu các hoá chất có độ sạch không cao dễ gây nhiễm bẩn

+ Axit dư nhiều, tốn nhiều axit tinh khiết

+ Phải đuổi axit sau khi xử lý, thời gian đuổi dư lâu, có khi không hết được gây khó khăn cho việc phân tích Mặt khác khi đun đuổi axit lâu lại bắn mất mẫu hoặc gây ra sự nhiễm bẩn [21]

1.5.2 Phương pháp xử lý khô

Nguyên tắc xử lý các mẫu hữu cơ:

+ Mẫu được xay nghiền thành bột, vữa hay thể huyền phù

+ Sau đó đốt cháy chất hữu cơ (dùng nhiệt để hóa tro mẫu) và đưa các kim loại về dạng muối hay oxit của chúng

Ví dụ:

+ Lấy vào chén nung một lượng mẫu nhất định (1 – 5g)

+ Đốt cháy hết các chất hữu cơ bằng cách nung mẫu ở nhiệt độ thích hợp, thu lấy bã vô cơ còn lại của các mẫu là các muối, các oxit …

+ Hòa tan bã thu được trong axit vô cơ: HNO3 (1/2), HCl (1/1)… để chuyển các kim loại thành ion trong dung dịch

Quyết định dạng tro hóa ở đây là các chất phụ gia thêm vào mẫu khi nung cùng với thời gian nung và nhiệt độ nung (thời gian tro hóa và nhiệt

độ tro hóa) Tùy theo mỗi loại mẫu và chất cần phân tích thì nhiệt độ thích hợp thường được chọn để tro hóa các chất hữu cơ nằm trong khoảng 400 –

5500C

Phương pháp này có nhược điểm là nếu không dùng chất bảo vệ và chất chảy thì hay bị mất một số nguyên tố phân tích như Cd, Pb, Zn, Cu… nhưng nó lại có rất nhiều ưu điểm nổi bật như sau:

+ Dễ thực hiện và đơn giản, quá trình xử lý nhanh (không lâu như phương pháp vô cơ hóa ướt)

+ Xử lí hết các chất hữu cơ (tro hóa triệt để được mẫu)

+ Vì dùng ít hóa chất nên hạn chế được sự nhiễm bẩn

+ Không có axit dư nên không tốn nhiều axit tinh khiết cao

+ Mẫu dung dịch thu được trong và sạch sẽ

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM

2.1 THIẾT BỊ, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ

2.1.1 Thiết bị

- Thiết bị phá mẫu bằng vi sóng của Mỹ C – 9000

- Máy của Nhật Bản: quang phổ hấp thụ nguyên tử Shimadzu AA –

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Là một phương pháp hiện đại, phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử có độ chính xác cao Ngoài ra phương pháp này còn có độ chọn lọc và độ nhạy cao, phù hợp với xác định vi lượng các nguyên tố Trong nhiều trường hợp khi sử dụng phương pháp này thì trước khi phân tích không phải làm giàu nguyên tố nên tốn ít thời gian và mẫu Phương pháp này phù hợp với việc xác định hàm lượng các kim loại trong nhiều trường hợp khác nhau và cho phép xác định đồng thời nhiều nguyên tố Chính vì vậy nên chúng tôi đã dùng phương pháp (GF – AAS) quang phổ hấp thụ