Xác định hàm lượng của Kali trong một số mẫu muối Kali có trên thị trường ở Việt Nam

Trong bài báo này, chúng tôi xác định hàm lượng của kali trong một số mẫu muối có trên thị trường Việt Nam bao gồm KCl, K2SO4, KH2PO4, KNO3. Phần thực nghiệm được chúng tôi thực hiện trên hai hệ phổ kế gamma phông thấp ở hai phòng thí nghiệm của Trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh và Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Kết quả tính toán hàm lượng theo hai phương pháp (tương đối và tuyệt đối) và trên hai hệ đo là khá phù hợp (sai biệt trong khoảng từ 2,55% - 5,98%. Kết quả này làm cơ sở cho việc đánh giá hàm lượng muối kali trong các sản phẩm muối kali có trên thị trường cũng như trong các loại phân bón đang được sử dụng hiện nay tại Việt Nam.

Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Trần Thiện Thanh tgk _ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CỦA KALI TRONG MỘT SỐ MẪU MUỐI KALI CÓ TRÊN THỊ TRƯỜNG Ở VIỆT NAM TRẦN THIỆN THANH*, HOÀNG ĐỨC TÂM**, HÀ XUÂN CƯỜNG*** TÓM TẮT Trong báo này, xác định hàm lượng kali số mẫu muối có thị trường Việt Nam bao gồm KCl, K2SO4, KH2PO4, KNO3 Phần thực nghiệm thực hai hệ phổ kế gamma phơng thấp hai phòng thí nghiệm Trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Kết tính tốn hàm lượng theo hai phương pháp (tương đối tuyệt đối) hai hệ đo phù hợp (sai biệt khoảng từ 2,55% - 5,98% Kết làm sở cho việc đánh giá hàm lượng muối kali sản phẩm muối kali có thị trường loại phân bón sử dụng Việt Nam Từ khóa: kali, hàm lượng, muối kali ABSTRACT Determining the content of potassium in some salt samples on the Vietnam market, namely This paper is about the determination of the content of potassium in some salt samples in the Vietnam market, including: KCl, K2SO4, KH2PO4, KNO3 We conduct the measurements using both of HPGe at Nuclear Physics Laboratory – Ho Chi Minh City University of Pedagogy and HPGe detectors at Nuclear Physics Laboratory – Ho Chi Minh City University of Sciences The results from two above methods (relative and absolute methods) and on both of HPGe detectors are rather corresponding (the difference is about 2.55% - 5.98%) These results are the basis to determine the potassium content not only in potassium salt products on the market but also in the fertilizers being used in Vietnam now Keywords: potassium, content, potassium salt Giới thiệu Kali 17 nguyên tố cần thiết cho sinh trưởng tái sản xuất trồng Nó giúp trồng tăng * ThS, Khoa Vật lí Trường Đại học KHTN Đại học Quốc gia TP HCM ** ThS, Khoa Vật lí Trường Đại học Sư phạm TP HCM *** CN, Khoa Vật lí Trường Đại học KHTN Đại học Quốc gia TP HCM khả chống chịu sâu bệnh, hạn hán điều kiện khơng thuận lợi từ bên ngồi Trên thị trường, kali thường tìm thấy loại muối kali nhân tạo, loại phân bón hóa học, nước uống đóng chai, rau quả,… Kali có ba đồng vị 39 K , 40 K 41 K , có 40 K có tính phóng xạ Tỉ số đồng vị (hay gọi độ phổ cập) 40 K / K 0,0117% [2, 115 Số 27 năm 2011 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM _ 3] Do đó, việc xác định hàm lượng 40 K giúp xác định hàm lượng kali mẫu Trong báo này, sử dụng hệ phổ kế gamma phơng thấp phòng thí nghiệm vật lí hạt nhân – Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh (Hệ đo 1) Phòng thí nghiệm vật lí hạt nhân – Đại học Khoa học Tự nhiên TP Hồ Chí Minh (Hệ đo 2) để xác định hoạt độ 40 K hàm lượng kali số mẫu muối có thị trường Việt Nam Phương pháp thực nghiệm 2.1 Chuẩn bị mẫu Các loại muối mua chợ TP Hồ Chí Minh, có loại biết hàm lượng tinh khiết 99% có loại chưa biết trước hàm lượng Hầu hết loại muối có xuất xứ từ Trung Quốc Bảng mô tả loại muối mà thu thập Bảng Các loại muối thu thập thị trường Việt Nam Tên mẫu Muối KCl Muối KCl Muối K2SO4 Muối K2SO4 Muối KH2PO4 Muối KNO3 Muối KNO3 Hãng sản xuất Trung Quốc Việt Nam Trung Quốc Trung Quốc Trung Quốc Trung Quốc Trung Quốc Hàm lượng ≥ 99.5% Chưa biết ≥ 99.5% Chưa biết ≥ 99% ≥ 99% Chưa biết 47mm Các muối kali dễ hút ẩm, trước đo chúng sấy khô tủ sấy với nhiệt độ khoảng từ 105oC – 110 oC với thời gian sấy mẫu từ 5h – 6h để đảm bảo mẫu không bị ẩm Muối kali sau sấy khô, nghiền nhỏ rây, đóng thành 11 mẫu Tất mẫu muối kali đặt hộp đựng mẫu nhựa polyethylene dạng hình trụ với chiều cao mẫu tương ứng với mẫu chuẩn IAEA 33 mm có kích thước hình 75mm Hình Mơ hình hộp đựng mẫu chuẩn IAEA mẫu muối kali 116 Trần Thiện Thanh tgk Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM _ Ngồi ra, kích thước hình dạng hộp đựng mẫu hình chúng tơi sử dụng để đóng mẫu chuẩn IAEA-RGK-1 Mẫu chuẩn IAEARGK-1 có chất K2SO4 với hàm lượng K2SO4 99,8% hoạt độ 14000 Bq/kg [4] 2.2 Xác định hàm lượng kali muối kali Để tăng tính xác việc xác định hàm lượng kali loại muối kali, lựa chọn hai phương pháp: phương pháp tương đối phương pháp tuyệt đối Đây hai phương pháp nhiều tác giả sử dụng việc xác định hàm lượng kali nhiều đối tượng khác [1] 2.2.1 Phương pháp tuyệt đối Hàm lượng kali (mg/kg) mẫu xác định theo công thức: A H K  S 106 (1) A  Trong công thức (1), A hoạt độ riêng 40 K , tính: N  a  ln2 A A  31,65 Bq/g (2) MK  T1 với: NA: số Avogadro (6,023  1023 mol-1) a: độ phổ cập 40 K (0,0117%) MK: nguyên tử khối trung bình theo trọng số kali (39,1 g/mol) T1/2: chu kì bán rã 40 K (1,2504  109) Kết hoạt độ riêng sử dụng hai phương pháp tuyệt đối tương đối  Cũng công thức (1), A S hoạt độ riêng mẫu, tính: AS  SS Eff  I   m S  t S (3) đó: SS: diện tích trừ phơng đỉnh 1461 keV từ mẫu phân tích Iγ: hiệu suất phát gamma mS: khối lượng mẫu phân tích (g) tS: thời gian đo mẫu phân tích (s) E ff : hiệu suất phân rã, tính từ công thức: Sst (4) E ff  A C  I   mKst  t st với: Sst: diện tích trừ phơng đỉnh 1461 keV từ mẫu chuẩn Iγ: hiệu suất phát gamma mKst: khối lượng kali mẫu chuẩn (g) tst: thời gian đo mẫu chuẩn (s) 2.2.2 Phương pháp tương đối Cơng thức tính hoạt độ đồng vị phóng xạ theo phương pháp tương đối: St m AS  A C S C C (5) SC t S m S đó: AC, AS: hoạt độ riêng mẫu chuẩn hoạt độ 40 K mẫu phân tích SC, SS: diện tích trừ phông đỉnh 1461 keV từ mẫu chuẩn mẫu phân tích mC, mS: khối lượng mẫu chuẩn mẫu phân tích tC, tS: thời gian đo mẫu chuẩn mẫu phân tích Việc xác định hàm lượng kali muối kali sử dụng công thức (1) Kết thảo luận 117 Số 27 năm 2011 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM _ 3.1 Đánh giá hiệu suất ghi đỉnh 1461 keV 40 K hai hệ phổ kế gamma phông thấp Đối với phương pháp tuyệt đối, cần thiết phải xác định hiệu suất detector HPGe cho mẫu khối hình trụ (hình 1) Trong đề tài này, chúng tơi tính hàm lượng kali, trước tiên cần xác định hiệu suất đối đỉnh lượng 1461keV Bảng kết xác định hiệu suất ghi đỉnh 1461keV 40 K mẫu chuẩn IAEA – RGK – Các kết xác định diện tích đỉnh tính toán hiệu suất mẫu chuẩn IAEA – RGK – thực hai hệ phổ kế gamma phông thấp: hệ đo hệ đo Bảng Kết xác định diện tích đỉnh tính tốn hiệu suất ghi đỉnh 1461keV 40 K mẫu chuẩn IAEA – RGK – Mẫu chuẩn IAEA-RGK-1 (K2SO4) Thời gian đo tC(s) Diện tích đỉnh SC Sai số diện tích đỉnh ΔSC (%) Hệ đo Hệ đo 259200 64000 408191 121534 0,16 0,29 Hiệu suất Eff 0,005748 0,006931 Sai số hiệu suất ΔEff (%) 2,867 2,877 3.2 Kết xác định hàm lượng kali muối kali đánh giá sai số phép đo 3.2.1 Hàm lượng kali muối kali Bảng trình bày kết xác định hàm lượng kali muối kali hai hệ đo theo hai phương pháp khác Bảng Kết xác định hàm lượng kali theo hai phương pháp hai hệ đo Hàm lượng Kali (mg/kg) Hệ đo Mẫu muối Phương pháp tương đối KCl (1) KCl (21)-đã nghiền KCl (22)-chưa nghiền KCl (3) KH2PO4 (4) K2SO4 (5) K2SO4 (6) KNO3 (8) K2SO4 (9) - KB KNO3 (10) - KB KCl (11) - KB 118 534093 519178 506412 521429 296276 488621 528367 371369 432575 27603 495510 Phương pháp tuyệt đối 518371 502989 479829 507440 287092 475798 513699 361912 416852 26681 465857 Hệ đo Độ sai biệt (%) 2,94 3,12 5,25 2,68 3,10 2,62 2,78 2,55 3,63 3,34 5,98 Trần Thiện Thanh tgk Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM _ KCl (1) KCl (21) - nghiền KCl (22) -chưa nghiền KCl (3) KH2PO4 (4) K2SO4 (5) K2SO4 (6) KNO3 (8) K2SO4 (9) - KB KNO3 (10) - KB KCl (11) - KB 529749 517945 502464 518581 295031 475360 502323 374933 438732 29029 493784 514156 501796 476089 504670 285887 462887 488380 365386 422786 28060 464236 2,94 3,12 5,25 2,68 3,10 2,62 2,78 2,55 3,63 3,34 5,98 Biểu đồ so sánh hàm lượng kali mẫu muối kali tính hai phương pháp tuyệt đối tương đối hai hệ đo gamma phơng thấp Phòng thí nghiệm Vật lí hạt nhân – ĐHSP TP HCM Phòng thí nghiệm vật lí hạt nhân – ĐHKHTN TP HCM Hàm lượng kali m ột số mẫu m uối kali thị trường Việt Nam Hàm lượng (mg/kg) 600000 Hệ đo - Phương pháp tuyệt đối 500000 400000 Hệ đo - Phương pháp tuyệt đối 300000 Hệ đo - Phương pháp tương đối 200000 Hệ đo - Phương pháp tương đối 100000 -K 11 ) )– B KB KC l( KB 9) 4( O3 (1 KN K2 SO 6) 4( O3 (8 ) KN SO K2 SO 4( 5) 4( 4) K2 ) l( 2P O KC KH KC l( 1) Tên mẫu Hình Biểu đồ so sánh hàm lượng kali xác định theo hai phương pháp hai hệ phổ kế gamma phông thấp 3.2.2 Đánh giá sai số phép đo Theo phương pháp tuyệt đối dựa mẫu chuẩn IAEA-RGK-1(K2SO4), hàm lượng kali mẫu muối tính đo hệ đo có sai số nằm khoảng từ 2,89 – 3,05%, đo hệ đo có sai số từ 2,90 – 3,02% Theo phương pháp tương đối dựa chuẩn IAEA-RGK-1(K2SO4), hàm lượng kali mẫu muối tính đo hệ đo có sai số hàm lượng nằm khoảng từ 2,89 – 3,04%, 119 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Số 27 năm 2011 _ đo hệ đo có sai số hàm lượng từ 2,89 – 3,01% 3.2.3 Kết thảo luận Nhìn chung hàm lượng Kali đo phương pháp tương đối phương pháp tuyệt đối có độ sai biệt hai phương pháp từ 2,55 – 5,98% Qua trình thực nghiệm, dựa vào kết tính hàm lượng kali mẫu muối hai phương pháp dựa mẫu chuẩn IAEA-RGK-1, kết cho thấy độ sai biệt hai phương pháp đo hai hệ phổ kế gamma khác cho kết xấp xỉ 3% Do chúng tơi khẳng định kết thực nghiệm bảng hàm lượng kali mẫu muối đáng tin cậy TÀI LIỆU THAM KHẢO Guillermo Espinosa, Ilsa Hernández-Ibinarriaga, Jose-Ignacio Golzarri (2009), “An analysis of the potassium concentrations of soft drinks by HPGe gamma spectrometry”, J Radioanal nucl chem, pp 401-404 Iwata, Y., Inoue, Y., Minowa, M.(2008), “Trace element analysis of potassium by resonance ionization mass spectrometry”, Jpn J.Appl Phys, 47, pp 8230–8236 Rosman, K.J.R., Taylor, P.D.P.(1998), “Isotopic compositions of the elements 1997”, Pure Appl, Chem, 70(1), pp 217–235 IAEA Reference Materials Catalogue and Documents, Inorganic, Ores, IAEARGK-1, Potassium Sulfate KHẢO SÁT KHẢ NĂNG SUY LUẬN TRỪU TƯỢNG … (Tiếp theo trang 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lewis R.Aiken (1987), Assessment of Intellectual Functioning, Boston Allynand Bacon, Inc Anne Anastasi (1988), Psychological Testing, New York Mc Millan Publishing Company William Bernard cộng (Tuấn Tú dịch - 1990), Trắc nghiệm tài năng, Nxb Đồng Tháp Bùi Văn Huệ (1996), “Về chất lực trí tuệ”, Tạp chí Nghiên cứu Giáo dục, (9), tr 11-12 www.psychometric-success.com 120 ... 0,006931 Sai số hiệu suất ΔEff (%) 2,867 2,877 3.2 Kết xác định hàm lượng kali muối kali đánh giá sai số phép đo 3.2.1 Hàm lượng kali muối kali Bảng trình bày kết xác định hàm lượng kali muối kali hai... IAEA-RGK-1 Mẫu chuẩn IAEARGK-1 có chất K2SO4 với hàm lượng K2SO4 99,8% hoạt độ 14000 Bq/kg [4] 2.2 Xác định hàm lượng kali muối kali Để tăng tính xác việc xác định hàm lượng kali loại muối kali, lựa... để xác định hoạt độ 40 K hàm lượng kali số mẫu muối có thị trường Việt Nam Phương pháp thực nghiệm 2.1 Chuẩn bị mẫu Các loại muối mua chợ TP Hồ Chí Minh, có loại biết hàm lượng tinh khiết 99% có