Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS - 7000 (Shimadzu, Nhật Bản) dùng đèn cathode rỗng Pb là nguồn phát xạ và đèn deuterium hiệu chỉnh đường nền. Máy được nối với bộ hóa hơi nguyên tử ngọn lửa ( hình 2.1).
Lò vi sóng Multiwave 3000 (Anton Paar, Đức). Năng lượng vi sóng không xung 1400 W, nối với máy tính có phần mềm điều khiển chương trình. Vách lò phủ một lớp polytetrafuoroethylen, lò có quạt hút thay đổi được tốc độ, có hệ thống đĩa quay và ống hút xả khói ( hình 2.2).
Hình 2.2. Lò vi sóng Multiwave 3000
Chương trình vô cơ hóa mẫu trong lò vi sóng thực hiện theo bảng 2.1
Bảng 2.1. Chương trình vô cơ hóa mẫu trong lò vi sóng.
Giai đoạn Thời gian (phút) Nhiệt độ (0C) Công suất (W)
1 15 Nhiệt độ phòng - 120 500 2 10 120 800 3 5 120 - 150 800 4 10 150 800 5 10 150 - 200 800 6 5 200 800
Cân phân tích điện tử 4 chữ số SARTORIUSGP - 1503P độ chính xác (±0,01mg).
2.2. Chất chuẩn và hóa chất (loại tinh khiết phân tích dùng cho AAS): 2.2.1. Chất chuẩn
Dung dịch chì 100ng/ml được pha từ dung dịch chuẩn gốc Pb có nồng độ 1000ppm (1mg/lít) (Merck, Đức).
2.2.2. Hóa chất
- Nước cất 2 lần đã trao đổi ion (suất điện trở ≥ 16MΩ.cm).
- Axit nitric đặc 65% (Merck, Đức), các dung dịch axit nitric 1% và 10%.
- Hydro peroxit 30% (Merck, Đức).
- Axit sunfuric đặc 95-98% (Merck, Đức). - Axit hydrocloric đặc 35-37% (Merck, Đức). - Amoniac đặc (Merck, Đức).
- Axit axetic đặc 100% (băng) (Merck, Đức).
- Magie nitrat hexahydrat Mg(NO3)2.6H2O (Merck, Đức).
- Amoni dihydro photphat (Merck, Đức).
- Dung dịch nền: Magiê nitrat hexahydrat (Merck, Đức) và Amoni dihydrophotphat (Merck, Đức).
2.3. Đối tượng nghiên cứu
2.3.1. Mẫu son môi 1
Số thứ tự: 01
Kỹ hiệu mẫu: 14KSMP001
Mã số mẫu: SM01
Tên mẫu: Son MAC - Trung Quốc
Thành phần: Isopropyl Myristate, Cetyl Alcohol, Polyoxyethylene, Niacinamide, Sorbitan, Stearate, Fragrances, Tocopherol, Caprylic Capric Triglycerides.
Số công bố chất lượng: Không Ngày SX/Số lô: 14/02/2014 Hạn dùng: 14/02/2017 Nơi sản xuất: Trung Quốc
2.3.2. Sữa rửa mặt
Số thứ tự: 02
Kỹ hiệu mẫu: 14KSMP0024
Mã số mẫu: SR06
Tên mẫu: Sữa rửa mặt TENAMYD
Thành phần: Water, Myristic acid, Glycerin, Stearic axit, Potassium Hydroxide, PEG-8, Lauric Axid, Glycol Distearate, Ceteth - 20, PEG - 40,
Stearate, Disodium EDTA, Methylparaben, Fragrance(parfum),
Propylparaben, Dipotasium glycyryrrhizate, salicylic axit. Glycerin 2%, Propyl Paraben 0,3%, Nước vừa đủ 100%.
Số công bố chất lượng: 49564/11/CBMP-QLD Ngày SX/Số lô: 22/05/14
Hạn dùng: 22/05/17 Nơi sản xuất: Cosmax INC - Korea
2.3.3. Mẫu son môi 2
Số thứ tự: 01
Kỹ hiệu mẫu: 14KSMP001
Mã số mẫu: SM03
Tên mẫu: Son TINT STICK - LO’CEAN
Thành phần: VitaminE, isopropyl Myristate, Caprylic Capric Triglycerides, Cetyl Alcohol, Niacinamide, Octyl Methoxy Cinnamate, Sorbitan, Stearate, Polyoxyethylene, Fragrances, Tocopherol.
Số công bố chất lượng: 1032/11/CBMP - QLD Ngày SX/Số lô: 14/02/2014
Hạn dùng: 14/02/2014 Nơi sản xuất: Hàn Quốc
2.3.4. Kem dưỡng da
Hình 2.6. Kem dưỡng da
Số thứ tự: 04
Kỹ hiệu mẫu: 14KSMP023
Mã số mẫu: KD07
Thành phần: Vitamin, Water, Paraffinum liquidum, isopropyl Myristate, Caprylic Capric Triglycerides, Cetyl Alcohol, Niacinamide, Octyl Methoxy Cinnamate, Sorbitan, Stearate, Polyoxyethylene, Stearate, Phenoxyethanol, Fragrances, Tocopherol, Mica.
Số công bố chất lượng: 0001365/12/CBMP- HCM Ngày SX/Số lô: 08/2013
Hạn dùng: 08/2016
Nơi sản xuất: Công ty TNHH Như Nguyệt
2.3.5. Kem tẩy trắng da
Hình 2.7. Kem tẩy trắng da.
Số thứ tự: 01
Kỹ hiệu mẫu: 14KSMP014
Mã số mẫu: KT01
Tên mẫu: Kem tẩy trắng da POND’S
Thành phần: Water, Paraffinum liquidum, isopropyl Myristate, Caprylic Capric Triglycerides, Vitamin E, Cetyl Alcohol, Niacinamide, Octyl Methoxy Cinnamate, Sorbitan, Stearate, Polyoxyethylene, Stearate, Phenoxyethanol, Fragrances, Tocopherol.
Số công bố chất lượng: 1116/12/CBMP - QLD Ngày SX/Số lô: 12/01/2014
Hạn dùng: 12/01/2016 Nơi sản xuất: Unilever - Thái lan
2.4. Nội dung nghiên cứu.
2.4.1. Nghiên cứu, xây dựng phương pháp định lượng Pb trong mỹ phẩm bằng phương pháp F- AAS.
Gồm có 4 nội dung chính sau đây:
Lựa chọn các thông số, điều kiện đo máy AAS. Xây dựng đường chuẩn định lượng Pb.
Xây dựng quy trình vô cơ hóa các mẫu.
Khảo sát độ lặp lại, độ thu hồi của phương pháp định lượng.
2.4.2. Định lượng một số mẫu mỹ phẩm trên thị trường Nghệ an theo phương pháp đã xây dựng.
2.4.2.1. Lấy mẫu
Chúng tôi tiến hành lấy mẫu chủ yếu ở các địa điểm kinh doanh mỹ phẩm trên địa bàn Thành phố Vinh.
Mẫu mỹ phẩm sau khi lấy được đựng trong túi nilon sạch và đưa về phòng thí nghiệm tiến hành phân loại và mã hóa mẫu.
2.4.2.2. Mẫu trắng
Lấy chính xác 1,0 ml nước cất đã khử ion cho vào bình teflon, thêm 2,5ml axit nitric 65% và 1ml hydro peroxit 30%, để yên 1 giờ. Lắp bình teflon vào lò vi sóng. Khi quá trình vô cơ hóa mẫu kết thúc, để nguội, chuyển bình phá mẫu ra khỏi lò vi sóng, mở nắp để khói trong bình bay hết. Thêm 10 ml nước cất vào bình, lắc đều, lọc vào bình định mức dung tích 100ml. Tráng rửa bình phá mẫu, giấy lọc 2 lần, mỗi lần 10ml nước cất, gộp dịch rửa vào bình
định mức trên, lấy chính xác 10ml dung dịch nền (Mg(NO3)2 2% +
Chuẩn bị mẫu trắng được thể hiện trong sở đồ 2.1.
Sơ đồ 2.1. Chuẩn bị mẫu trắng
2.4.2.3. Mẫu chuẩn
Chúng tôi tiến hành dung dịch chuẩn Pb có nồng độ tùy theo nội dung cần tiến hành thực nghiệm từ dung dịch Pb 1000ppm, thêm dung dịch nền
0,2% và dung dịch HNO3 1%, tiến hành đo phổ hấp thụ nguyên tử Pd của các dung dịch trên ở điều kiện đã chọn.
Chuẩn bị mẫu chuẩn được thể hiện trong sở đồ 2.2.
Sơ đồ 2.2. Chuẩn bị mẫu chuẩn
2.4.2.4. Mẫu thử
Cân tương đương 1,000g mẫu vào bình teflon, thêm 2,5ml axit nitric 65% và 1ml hydro peroxit 30%, để yên 1 giờ. Lắp bình teflon vào lò vi sóng rồi tiến hành vô cơ hóa trong lò vi sóng theo chương trình trong bảng 2.2. Khi quá trình vô cơ hóa mẫu kết thúc, để nguội, chuyển bình phá mẫu ra khỏi lò vi sóng, mở nắp để khói trong bình bay hết. Thêm 10ml nước cất vào bình, lắc đều, lọc vào bình định mức dung tích 10,0ml. Tráng rửa bình phá mẫu, giấy lọc 2 lần, mỗi lần 10ml nước cất, gộp dịch rửa vào bình định mức trên thêm 10ml dung dịch nền (Mg(NO3)2 2% + NH4H2PO4 2%), lấy chính xác 1,0ml dung dịch gốc Pb 100ng/ml, thêm nước cất vừa đủ đến vạch định mức, lắc đều. Chuẩn bị mẫu thử được thể hiện trong sở đồ 2.3.
Chuẩn bị hóa chất, thiết bị dụng cụ
Lấy V( ml) từ dd Pb 1000 ppm để được dd có nồng độ thích hợp
Mg(NO3)2, NH4H2PO4 sao cho nồng độ đảm bảo Mg(NO3)2 0,2%, NH4H2PO4 0,2%.
Thêm dung dịch HNO3 1%,
Sơ đồ 2.3. Chuẩn bị dung dịch thử
Lượng cân các mẫu mỹ phẩm và dung dịch chuẩn thêm vào được nêu ở bảng 2.2.
Bảng 2.2. Lượng cân các mẫu mỹ phẩm
TT Ký hiệu mẫu Lượng mẫu (g) Dung dịch gốc Pb (1000(ng/ml) - ml 1 SM01 0,2034 1,000 2 SR06 0,2047 1,000 3 SM03 0,2041 1,000 4 KD01 0,2027 1,000 5 KT01 0,2011 1,000
2.5. Phương pháp nghiên cứu
2.5.1. Phương pháp xử lý mẫu.
Chúng tôi chọn phương pháp vô cơ hóa ướt, hệ kín trong lò vi sóng .
2.5.2. Phương pháp định lượng.
Sử dụng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử với kỹ thuật nguyên tử hóa trong ngọn lửa để tiến hành định lượng Pb trong các mẫu thực tế theo phương pháp đường chuẩn.
2.5.3. Phương pháp xử lý kết quả
Kết quả được xử lý bằng phép thống kê xác suất.
Công thức tính hàm lượng Pb trong mẫu:
Hàm lượng Pb trong mẫu được quy về đơn vị μg/g (ppm) và được tính bằng công thức sau: X = m V C . 1000 . Trong đó:
X: hàm lượng Pb trong mẫu (μg/g).
C: nồng độ Pb trong dung dịch mẫu (μg/ml). m: khối lượng mẫu phân tích (g).
Giá trị trung bình n lần phân tích: X = 1 n n i i 1 Xi z Phương sai: S2 = 1 ) ( 2 1 n X X n i i i Độ lệch chuẩn: S = 1 ) ( 1 2 n X X n i i i
Độ lệch chuẩn tương đối
RSD (%)= .100
X S
Chương 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Khảo sát tìm các điều kiện tối ưu để đo phổ của chì
3.1.1. Khảo sát chọn vạch phổ hấp thụ [22]
Mỗi loại nguyên tử của một nguyên tố hoá học chỉ có thể hấp thụ được những bức xạ có bước sóng mà chính nó có thể phát ra trong quá trình phát xạ khi chúng ở trạng thái hơi. Nhưng thực tế không phải mỗi loại nguyên tử có thể hấp thụ tốt tất cả những bức xạ mà nó phát ra, quá trình hấp thụ chỉ tốt và nhạy chủ yếu đối với các vạch nhạy (vạch đặc trưng hay vạch cộng hưởng). Vì mục đích xác định hàm lượng chì trong mỹ phẩm thường có nồng độ rất nhỏ (lượng vết) nên chúng tôi tiến hành khảo sát để tìm ra vạch phổ có độ nhạy cao.
Chúng tôi tiến hành khảo sát đối với dung dịch chuẩn Pb 10ng/ml, 20ng/ml dung dịch axit nitric 1% với vạch phổ đặc trương được chọn tự động.
Kết quả khảo sát được nêu trong bảng 3.1.
Bảng 3.1. Kết quả khảo sát vạch đo phổ của Pb
(nm) 283,0 283,1 283,2 283,3 283,4 283,5 283,6 Abs - 10(ng/ml) 0,3662 03676 0,3682 0,3689 0,3685 0,3678 0,3671 %RSD 0,24771 0,24677 0,24636 0,24590 0,24616 0,24663 0,24710 Abs - 20(ng/ml) 0,7288 0,7296 0,7302 0,7307 0,7304 0,7291 0,7283 %RSD 0,12258 0,12245 0,12234 0,12226 0,12231 0,12253 0,12266
Như vậy qua kết quả khảo sát thu được ở bảng 3.1, chúng tôi chọn vạch hấp thụ 283,30 nm, đây là vạch phổ cho độ hấp thụ cao, độ lặp tốt, phù hợp với phép phân tích hàm lượng vết của chì. Kết quả này phù hợp với nhiều tài
3.1.2. Khảo sát cường độ dòng đèn Catot rỗng [22, 32]
Trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử dùng ngọn lửa trực tiếp (F-AAS) thì nguồn phát tia bức xạ đơn sắc của nguyên tố cần xác định thường là đèn catôt rỗng(HCl). Đèn HCl làm việc tại mỗi chế độ dòng nhất định sẽ cho chùm phát xạ có cường độ nhất định, thường độ làm việc của đèn catot rỗng (HCl) có liên quan chặt chẽ tới cường độ hấp thụ của vạch phổ. Dòng điện làm việc đèn HCl của mỗi nguyên tố là rất khác nhau. Mỗi đèn HCl đều có dòng giới hạn cực đại (Imax) được ghi trên vỏ đèn. Theo lý thuyết và thực nghiệm phân tích phổ hấp thụ nguyên tử, chỉ nên dùng cường độ trong vùng giới hạn từ 60 - 85 (%) dòng cực đại. Vì nếu ở điều kiện dòng cực đại thì đèn làm việc không ổn định và rất chóng hỏng, đồng thời phép đo có độ nhạy và độ lặp lại kém.
Chúng tôi tiến hành khảo sát với đèn đơn chì có Imax = 8mA, tiến hành khảo sát cường độ đèn HCl trong vùng từ 60-85% Imax đối với dung dịch chuẩn Pd 10ng/ml, 20ng/ml trong axit nitric 1%.
Kết quả khảo sát trình bày ở bảng 3.2 đều phù hợp với nhiều tài liệu đã công bố.
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát cường độ dòng đèn của Pb
I(mA) 4 5 6 7 8 9
Abs - 10(ng/ml) 0,3678 0,3684 0,3694 0,3697 0,3692 0,3682 %RSD 0,20521 0,20488 0,20416 0,20416 0,20443 0,20499 Abs - 20(ng/ml) 0,7285 0,7291 0,7303 0,7309 0,7302 0,7287 %RSD 0,13461 0,13450 0,13428 0,13417 0,13430 0,13457
Cường độ đèn HCl tối ưu là cường độ ở đó vạch phổ vừa cao, vừa ổn định, sai số nhỏ. Do đó chúng tôi chọn cường độ đèn của Pb là 7 mA cho quá trình nghiên cứu.
3.1.3. Khảo sát độ rộng khe đo
Theo nguyên tắc hoạt động của hệ thống đơn sắc trong máy phổ hấp thụ nguyên tử, chùm tia phát xạ cộng hưởng của nguyên tố cần nghiên cứu được phát ra từ đèn catot rỗng, sau khi đi qua môi trường hấp thụ, sẽ được hướng vào khe đo của máy, được trực chuẩn, được phân ly và sau đó chỉ một vạch phổ cần đo được chọn và hướng vào khe đo để tác dụng vào nhân quang điện để phát hiện và xác định cường độ của vạch phổ. Do vậy, khe đo của máy phải được chọn chính xác, phù hợp với từng vạch phổ, có độ lặp lại cao trong mỗi phép đo và lấy được hết độ rộng của vạch phổ.
Đối với vạch phổ hấp thụ của chì khe đo phù hợp là 0,7nm. Ở điều kiện này, 100% diện tích pic của vạch phổ sẽ nằm trong khe đo.
3.1.4. Khảo sát chiều cao của đèn nguyên tử hoá mẫu
Cấu tạo ngọn lửa khí gồm 3 thành phần chính: phần tối, phần trung tâm và đuôi ngọn lửa. Trong đó phần trung tâm có nhiệt độ cao nhất và thường không có màu hoặc màu lam rất nhạt. Trong phần này, hỗn hợp khí được đốt cháy tốt nhất, các phản ứng thứ cấp ở mức độ tối thiểu, quá trình hoá hơi, nguyên tử hoá mẫu có hiệu suất cao và ổn định. Do đó, trong phép đo F-AAS người ta phải cho chùm tia bức xạ đi qua phần này. Điều đó được thực hiện bằng cách chỉnh và chọn chiều cao đầu đốt (vị trí chùm tia là cố định) sao cho phù hợp với từng nguyên tố cần xác định.
Với máy máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS - 7000 có bộ phận điều chỉnh tự động chiều cao đầu đốt. Chúng tôi đã tiến hành khảo sát sự hấp thụ của chì ở nồng độ 10ng/ml. Kết quả được trình bày ở bảng 3.3 là giá trị trung bình của 3 lần đo và có trừ đi mẫu trắng.
Bảng 3.3. Khảo sát chiều cao của đèn nguyên tử hoá mẫu Chiều cao (nm) - 10(ng/ml) Asb (3 lần đo) Asb Trung bình 5 0,3662 0,3662 0,3662 0,3663 6 0,3675 0,3674 0,3673 0,3673 7 0,3692 0,3692 0,3693 0,3692 8 0,3683 0,3683 0,3682 0,3683 9 0,3676 0,3676 03675 0,3676
Chiều cao của đầu đốt phù hợp cho vạch phổ ổn định và có độ hấp thụ cao. Vì vậy chúng tôi chọn chiều cao đèn là 7nm cho phép phân tích chì.
3.1.5. Khảo sát lưu lượng khí axetilen
Nhiệt độ ngọn lửa phụ thuộc vào tỉ lệ hỗn hợp khí (tỉ lệ không khí/ axetilen). Trên hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS - 7000, lưu lượng không khí nén được giữ ở 15 (lit/phút) để tối ưu hoá quá trình tạo thể sol khí. Do đó lưu lượng khí axetilen sẽ được thay đổi để khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ ngọn lửa tới sự hấp thụ của các nguyên tố, từ đó chọn ra lưu lượng khí axetilen phù hợp. Kết quả được trình bày ở bảng 3.4
Bảng 3.4. Khảo sát lưu lượng khí axetilen Lưu lượng khí C2H2 (lit/phút) Độ hấp thụ của Pb2+ 10(ng/ml) Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình 1,7 0,3668 0,3667 0,3667 0,3667 1,8 0,3672 0,3673 0,3672 0,3672 1,9 0,3689 0,3689 0,3687 0,3688 2,0 0,3696 0,3695 0,3696 0,3696 2,1 0,3691 0,3690 0,3690 0,3690 2,2 0,3683 0,3684 0,3683 0,3683
Kết quả khảo sát thấy rằng phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của nguyên tố chì cho độ nhạy và ổn định cao ở một giá trị tốc độ dẫn khí axetilen nhất định. Chúng tôi chọn tốc độ dẫn khí axetilen đối với chì là 2,0 l/phút cho quá trình nghiên cứu.
3.1.6. Tốc độ dẫn mẫu
Tốc độ dẫn mẫu cũng ảnh hưởng tới cường độ vạch phổ cần đo đối với hệ thống máy nhất định. Tốc độ dẫn mẫu chỉ phụ thuộc vào độ nhớt của dung dịch. Trên máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS - 7000, chúng tôi sử dụng
hệ thống bơm mẫu tự động (ASC), dung dịch mẫu được hút với thể tích 20l
cho một lần đo. Tốc độ dẫn mẫu được chọn thường là 4ml/phút với hầu hết các dung dịch thông thường có nồng độ muối không cao.
3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo F - AAS
3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit
Trong phép đo F- AAS, mẫu đo ở dạng dung dịch và trong môi trường axit. Các axit làm giảm cường độ vạch của nguyên tố cần phân tích theo thứ tự