Xác định hàm lượng Selen và Mangan trong nấm Linh Chi bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)

MỤC LỤC

Các phương pháp phân tích Selen, Mangan 1. Các phương pháp phân tích Selen

Cũng có thể xác định Se bằng phản ứng tạo phức của Se+4 với 2,3- diaminonaphtalen ở pH=1, sau đó phức được chiết vào dung môi cyclohexan và đo huỳnh quang ở 520nm sau khi kích thích ở 380nm (ở các dung dịch mà nồng độ Se quá nhỏ thì Se được làm giàu bằng phản ứng tạo phức với aminopyrolidin dithiocacbamat ở pH=4,2 và sau đó được giải chiết bằng HNO3. Phương pháp cho phép xác định nồng độ Se cỡ nanomet. Cường độ dòng phụ thuộc thế điện phân trong dung dịch và thế điện cực. Người ta tiến hành điện phân và đo cường độ dòng với một dãy dung dịch chuẩn biết trước nồng độ. Dựa vào đồ thị xác định được nồng độ chất phân tích khi biết cường độ dòng. Giá trị thế nửa sóng cho biết thành phần định tính, chiều cao sóng cho biết thành phần định lượng của chất phân tích. Batley sử dụng phương pháp cự phổ xung vi phân xác định Se trong nước thải. điện cực Ag/AgCl) được dùng để định lượng. Đặc biệt phương pháp Von-Ampe hòa tan, nhờ làm giàu chất phân tích lên bề mặt điện cực bằng phản ứng khử hay oxi hóa kết tủa chất sau đó hòa tan sản phẩm kết tủa và ghi tín hiệu hòa tan mà các phương pháp điện hóa hòa tan có độ nhạy cao, công trình của Wang.J và Jianmin.L sử dụng CSV trên nền 0,1M H2SO4 + 10 μg/l Rh3+. Gần đây kỹ thuật tạo hợp chất Hyrua được sử dụng rộng rãi khi phân tích các hợp chất dễ tạo hợp chất Hydrua như As, Se, Hg…Nguyên tắc của phương pháp là sử dụng các chất khử mạnh trong môi trường axit để khử các hợp chất phân tích thành các hydrua sau đó phân ly chúng thành nguyên tử tự do và dẫn vào buồng đo phổ.

Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử 1. Sự xuất hiện phổ hấp thụ nguyên tử [3]

Nhưng khi nguyên tử ở trạng thái hơi tự do, nếu chúng ta chiếu một chùm tia sáng có những bước sóng (tần số) xác định vào đám hơi nguyên tử đó, thì các nguyên tử tự do đó sẽ hấp thụ các tia bức xạ có bước sóng nhất định ứng đúng với bước sóng bức xạ mà có thể phát ra được trong quá trình phát xạ của nó. Lúc này nguyên tử nhận năng lượng của các tia bức xạ chiếu vào nó và nó chuyển lên trạng thái kích thích có năng lương cao hơn trạng thái cơ bản. Đó là tính chất đặc trưng của nguyên tử ở trạng thái hơi. Quá trình đó được gọi là quá trình hấp thụ năng lượng của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi và tạo ra phổ nguyên tử. Phố sinh ra trong quá trình này được gọi là phổ hấp thụ nguyên tử. Các giai đoạn của quá trình nguyên tử hóa mẫu[3]. Sấy khô mẫu. Để thực hiện quá trình sấy tốt, đối với mỗi một loại mẫu cần phải tiến hành nghiên cứu, phát hiện và chọn nhiệt độ và thời gian sấy cho phù hợp. Nhiệt độ và thời gian sấy khô của mỗi loại phụ thuộc vào bản chất của các chất ở trong mẫu và dung môi hòa tan nó. Tro hóa luyện mẫu. Đây là giai đọan thứ hai của quá trình nguyên tử hóa mẫu. Mục đích là tro hóa đốt cháy) các hợp chất hữu cơ và mùn có trong mẫu sau khi đã sấy khô, đồng thời nung luyện một nhiệt độ thuận lợi cho giai đoạn nguyên tử hóa tiếp theo đạt hiệu suất cao và ổn định, tro hóa mẫu từ từ và ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ giới hạn thì phép đo luôn cho kết quả ổn định và mỗi nguyên tố. Nguyên tắc của kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa là dùng năng lượng của dòng điện công suất lớn hay năng lượng của dòng cao tần cảm ứng để nguyên tử hóa gần như tức khắc mẫu chứa chất phân tích trong cuvet graphite và trong môi trường khí trơ Ar để tạo ra các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi có khả năng hấp thụ bức xạ đơn sắc tạo ra phổ nguyên tử của nó. Để loại trừ sự ion hóa của một nguyên tố phân tích có thể sử dụng các biện pháp sau: Chọn các điều kiện nguyên tử hóa có nhiệt độ thấp, mà trong điều kiện đó nguyên tố phân tích hầu như không bị ion hóa; Thêm vào mẫu phân tích một chất đệm cho sự ion hóa đó là các muối halogen của các kim loại kiềm có thế ion hóa thấp hơn thế ion hóa của nguyên tố phân tích với một nồng độ lớn phù hợp.

Vì vậy: Chọn nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu thấp phù hợp mà tại nhiệt độ đó sự kích thích phổ phát xạ là không đáng kể hoặc không xảy ra đối với nguyên tố phân tích; thêm vào mẫu các chất đệm để hạn chế sự phát xạ của nguyên tố phân tích, đó chính là các muối halogen của các kim loại kiềm, có thể kích thích phổ phát xạ thấp hơn thế kích thích phổ phát xạ của nguyên tố phân tích. - Nếu sử dụng kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa thì có thể đạt đến độ nhạy n.10-7 % nên phương pháp phân tích này đã được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực để xác định lượng vết các kim loại (phân tích các nguyên tố vi lượng trong các đối tượng mẫu y học, sinh học, nông nghiệp, kiểm tra các hóa chất có độ tinh khiết cao).

Bảng 1.4: Thành phần khí và nhiệt độ ngọn lửa
Bảng 1.4: Thành phần khí và nhiệt độ ngọn lửa

Các phương pháp xử lý mẫu phân tích

Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp: Hầu như không bị mất các chất phân tích, nhất là trong lò vi sóng, thời gian phân huỷ mẫu rất dài, trong điều kiện thường, tốn nhiều axit đặc tinh khiết cao, nhất là trong các hệ hở, dễ bị nhiễm bẩn khi xử lý trong hệ hở, do môi trường hay axit dùng, phải đuổi axit dư lâu nên dễ bị nhiễm bẩn, bụi vào mẫu, v.v. Ưu nhược điểm của phương pháp: Thao tác và cách làm đơn giản, không phải dùng nhiều axit đặc tinh khiết cao đắt tiền, xử lý được triệt để, nhất là các mẫu nền hữu cơ, đốt cháy hết các chất hữu cơ, vì thế làm dung dịch mẫu thu được sạch, nhưng có nhược điểm là có thể mất một số chất dễ bay hơi, ví dụ như Cd, Pb, Zn, Sn, Sb, v.v. Ưu nhược điểm của phương pháp: Hạn chế được sự mất của một số chất phân tích dễ bay hơi, sự tro hoá triệt để, sau khi hoà tan tro còn lại có dung dịch mẫu trong, không phải dùng nhiều axit tinh khiết cao tốn kém, thời gian xử lý nhanh hơn tro hoá ướt, không phải đuổi axit dư lâu, nên hạn chế được sự nhiễm bẩn, phù hợp cho nhiều loại mẫu khác nhau để xác định kim loại, v.v.

Hình 2.1: Máy phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS-6800
Hình 2.1: Máy phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS-6800

Phương pháp nghiên cứu

- Dung dịch Se 1ppm : Dùng pipet hút 5ml dung dịch chuẩn Se10ppm vào bình định mức 50ml, dùng dung dịch HCl 10% để pha loãng và định mức tới vạch. Cân 0,5g mẫu sau khi sấy khô nghiền mịn cho vào bom teflon thêm 5ml axit HNO3 đặc đun cách thủy ở nhiệt độ 900C trong vòng 8 giờ sau đó chuyển định lượng mẫu vào bình tam giác đun nhẹ cho đến khi khô thêm 2ml HCl 6N đun nhẹ trong khoảng 10 phút để khử Se+6 về Se+4, sau đó để nguội rồi định mức lên 10ml để chuẩn bị cho quá trình phân tích. Sau khi để nguội mẫu lọc tách bỏ cặn rồi chuyển định lượng dung dịch mẫu bằng cách lấy 1ml dung dịch mẫu cho vào bình định mức và định mức 10ml bằng nước cất.

Khảo sát các điều kiện thí nghiệm trên máy AAS-6800 1. Chọn bước sóng thích hợp

Cường độ làm việc của đèn catot rỗng và cường độ vạch phổ hấp thụ có quan hệ chặt chẽ với nhau, nói chung cường độ vạch phổ tỷ lệ nghịch với cường độ dòng đèn, cũng có một số trường hợp không tuân theo quy luật đó. Nếu dùng giới hạn dưới của dòng đốt đèn HCL cho độ nhạy cao, giới hạn trên cho độ ổn định cao, qua khảo sát chúng tôi lựa chọn cường độ đền catot rỗng trong phân tích Se là 23 mA, và Mn là 10 mA tương ứng 80% cường độ đèn cực đại (cường độ đèn cực đại Imax của Se là 27mA và Mn là 11,7mA). Trong khoảng thời gian này nhiệt độ được tăng đột ngột và ngay tức khắc chất phân tích sẽ chuyển sang trạng thái nguyên tử tự do hấp thụ bức xạ cộng hưởng.

Tổng hợp các thông số đo cho các phép định lượng selen và mangan

Còn nếu lưu lượng khí quá cao khí cháy không hoàn toàn, sinh ra muội cacbon bám lên ống thạch anh làm ống chóng hỏng. Mặt khác có thể giảm độ hấp thụ do các phản ứng phụ xảy ra.

Bảng 3.5: Các thông số đo tối ưu để định lượng Se theo kỹ thuật HG-AAS
Bảng 3.5: Các thông số đo tối ưu để định lượng Se theo kỹ thuật HG-AAS

Xây dựng đường chuẩn Se bằng kỹ thuật HG -AAS và GF-AAS

Dùng năng lượng ngọn lửa C2H2-KK làm nguồn duy trì đám hơi nguyên tử Se, chiếu chùm tia đơn sắc từ đèn catot rỗng của Se vào đám hơi nguyên tử khí đó Se sẽ hấp thụ bước sóng nhất định (Se ở 196 nm là nhạy nhất). Tuy nhiên khi nồng độ Se(IV) từ 44 ng/ml trở lên không có sự phụ thuộc tuyến tính giữa độ hấp thụ quang và nồng độ Se(IV), nên khoảng giới hạn tuyến tính của Se(IV) đối với phương pháp HG-AAS là 0 - 32 ng/ml. Trên cơ sở các điều kiện tối ưu của máy quang phổ cũng như các quá trình phân tích đã chọn chúng tôi xây dựng đường chuẩn cho phép phân tích Se bằng kỹ thuật GF-AAS như sau: Chuẩn bị 8 bình định mức sạch có dung tích 25ml.

Bảng 3.8 : Sự thay đổi độ hấp thụ quang (AbS) theo nồng độ Se(IV)  sử dụng kỹ thuật HG-AAS
Bảng 3.8 : Sự thay đổi độ hấp thụ quang (AbS) theo nồng độ Se(IV) sử dụng kỹ thuật HG-AAS

Xác định hàm lượng selen và mangan trong các mẫu nấm Linh chi bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

Nhận xét: Kết quả định lượng Selen ở bảng 3.12 nhận thấy rằng hàm lượng Selen trong 10 mẫu nấm Linh chi được đo bằng hai phương pháp HG- AAS và GF-AAS là gần tương đương nhau. Điều đó chứng tỏ việc định lượng Selen trong các mẫu nấm bằng hai phương pháp nói trên có độ tin cậy cao. Nhận xét: Từ kết quả định lượng Mn trong 10 mẫu nấm Linh chi bằng phương pháp F-AAS ở trong bảng 3.13 nhận thấy hàm lượng Mn trong 10 mẫu nấm Linh chi cũng dao động trong một ngưỡng rộng từ 5,6 ÷ 138,6 mg/kg tương ứng với hàm lượng Mn trong các loại nấm là khác nhau và hàm lượng Mn trong loài nấm Ganoderma fulvellum là lớn nhất, và trong loài nấm Ganoderma fornicatum là nhỏ nhất.

Bảng 3.12: Kết quả xác định hàm lượng Se trong một số mẫu nấm Linh chi bằng kỹ thuật HG-AAS
Bảng 3.12: Kết quả xác định hàm lượng Se trong một số mẫu nấm Linh chi bằng kỹ thuật HG-AAS

So sánh kết quả định lượng hàm lượng mangan trong một số mẫu nấm Linh chi bằng hai phương pháp F-AAS và ICP-MS

Nhận xét: Từ kết quả thể hiện trong bảng 3.14 chúng tôi nhận thấy kết quả phân tích trong các mẫu nấm Linh chi bằng hai phương pháp F-AAS và ICP-MS sai lệch nhau không quá 30%, điều đó cho thấy kết quả phân tích các mẫu nấm Linh chi ở trên có đủ độ tin cậy.