A Tín hiệu
3.2.3. Khảo sát ảnh h−ởng của các anion nền cơ bản
3.2.3.1. Khảo sát ảnh h−ởng của nitrat và sunphat
Nồng độ của NO3- và SO42- trong n−ớc ngầm th−ờng nhỏ vì trong môi tr−ờng hiếm khí, các anion này bị các vi sinh vật và các mùn hữu cơ chuyển hóa thành nitơ tự do và S2- [74]. Kết quả khảo sát (bảng 3.7) khi thay đổi nồng độ của NO3- và SO42- trong khoảng từ 0,1 đến 1,0 mM không làm ảnh h−ởng đến pic của As(V) ở nồng độ 1,3 μM. Trong khi đó, nồng độ của hai anion này trong n−ớc ngầm th−ờng nhỏ hơn 0,1 mM [74] nên có thể kết luận là chúng không gây ảnh h−ởng đáng kể đến phép đo As(V). Hình 3.14 minh họa các điện di đồ phân tích As(V) trong sự có mặt của NO3- ở các nồng độ khác nhau. Kết quả t−ơng tự đối với SO42-. Các điều kiện phân tích khác áp dụng giống nh− ở hình 3.13. 100 80 60 40 20 0 -20 -40 700 600 500 400 300 200 100 0 Thời gian (s) 10 mV anion As(V) As(V) As(V) 0,1 mM 0,5 mM 1,0 mM NO3-
Hình 3.14. Điện di đồ phân tích As(V) 1,3 μM trong các dung dịch có nồng độ NO3- khác nhau
Bảng 3.7. Kết quả khảo sát ảnh h−ởng của nitrat và sunphat
Nồng độ NO3- hoặc SO42- (mM) 0,1 0,5 1,0
Chiều cao tín hiệu pic As(V) khi thêm NO3- (mV)
19,57 19,81 20,18
Chiều cao tín hiệu pic As(V) khi thêm SO42- (mV)
20,12 19,65 19,81
3.2.3.2. Khảo sát ảnh h−ởng của cacbonat
Do sự phong hóa đá, nồng độ của cacbonat trong n−ớc ngầm th−ờng rất cao, có thể lên tới 10 mM [74]. Kết quả khảo sát cho thấy cacbonat ở nồng độ cao này ảnh h−ởng rất nhiều đến phép xác định As(V). ảnh h−ởng này không phải là sự xen phủ pic với pic của As(V) mà là sự giảm chiều cao tín hiệu As(V) khi tăng nồng độ cacbonat, thậm chí pic của As(V) trở nên tù và mất hẳn pic khi nồng độ cacbonat t−ơng ứng bằng và lớn hơn 2 mM. Điều này đ−ợc minh họa ở hình 3.15. Các điều kiện phân tích khác áp dụng giống nh− ở hình 3.14. 100 80 60 40 20 1200 1000 800 600 400 Thời gian (s) As(V) 20 mV As(V) 1 mM 2 mM 5 mM 10 mM
Hình 3.15. Điện di đồ phân tích As(V) 1,3 μM trong các dung dịch có nồng độ cacbonat khác nhau
ảnh h−ởng của cacbonat có thể đ−ợc khắc phục bằng cách thêm HCl vào để trung hòa cacbonat (sẽ đ−ợc đề cập kỹ hơn ở phần khảo sát ảnh h−ởng của Cl-). Ngoài ra, nếu các mẫu có nồng độ cacbonat quá cao thì có thể dùng cách pha loãng mẫu. Trong tr−ờng hợp này, giả sử mẫu có độ kiềm cao (nồng độ cacbonat khoảng 10 mM) thì mẫu cần pha loãng tối đa là 5 lần.
3.2.3.3. Khảo sát ảnh h−ởng của clorua
Anion Cl- có mặt trong n−ớc ngầm với nồng độ thấp, nhỏ hơn 0,08 mM [74]. Kết quả khảo sát sơ bộ cho thấy với nồng độ này thì Cl- không gây ảnh h−ởng đến phép xác định As(V) bằng ph−ơng pháp CE-C4D. Do đó, tr−ớc những ảnh h−ởng của cacbonat nh− đã khảo sát ở trên, chúng tôi đề xuất sử dụng axit HCl để trung hòa bớt nồng độ kiềm trong dung dịch mẫu. Muốn vậy, cần phải khảo sát l−ợng axit HCl tối đa có thể thêm vào dung dịch mẫu mà không ảnh h−ởng đến pic As(V). Ng−ỡng nồng độ cacbonat cần xử lý để không ảnh h−ởng đến phép xác định As(V) là d−ới 2 mM. Việc khảo sát đ−ợc tiến hành bằng cách thêm dần những thể tích nhất định (30, 40, 50 μL) axit HCl 0,1 M vào 2 mL dung dịch mẫu (t−ơng ứng với các nồng độ ion H+ là 1,5; 2; 2,5 mM). Kết quả khảo sát đ−ợc nêu trong bảng 3.8 và hình 3.16. Các điều kiện phân tích khác áp dụng giống nh− ở hình 3.15.
Bảng 3.8. Kết quả khảo sát ảnh h−ởng của clorua
Nồng độ Cl- (mM) 1,5 2,0 2,5
Chiều cao tín hiệu pic As(V) (mV) 43,25 44,13 45,22 Kết quả cho thấy, có thể thêm tối đa 40 μL HCl 0,1 M vào 2 mL dung dịch mẫu mà vẫn không ảnh h−ởng đến tín hiệu pic As(V). Khi thêm 50 μL HCl 0,1 M vào 2 mL dung dịch mẫu thì đã bắt đầu ảnh h−ởng đến chân pic As(V). Từ đó, cũng có thể kết luận rằng nồng độ anion Cl- nhỏ hơn hoặc bằng 2 mM không gây ảnh h−ởng đến phép xác định As(V).
200150 150 100 50 0 -50 800 600 400 200 0 Thời gian (s) 50 mV
các anion cơ bản, bao gồm cả
As(V) a b c As(V) As(V) Cl-
Hình 3.16. Điện di đồ phân tích As(V) 1,3 μM trong mẫu khi thêm các thể tích khác nhau của dung dịch HCl 0,1 M: a) 30 μL; b) 40 μL và c) 50 μL
Cũng từ các kết quả khảo sát này cho thấy, chiều cao tín hiệu pic của As(V) tăng đáng kể khi thêm HCl vào trong mẫu phân tích (tăng khoảng 2 lần). Điều này có thể giải thích theo ph−ơng pháp II của kỹ thuật làm giàu đẳng điện (mục 1.1.7.1) nh− sau: khi thêm một hợp phần ion (Cl-) có nồng độ, độ linh động cao và cùng điện tích với As(V) trong điều kiện phân tích vào mẫu phân tích thì sẽ tạo ra hiệu ứng làm giàu chất phân tích là As(V) (theo lý thuyết có thể nâng lên 2 bậc nồng độ). Từ hình 3.16 có thể thấy khi càng tăng l−ợng HCl thêm vào mẫu phân tích thì vùng mẫu của As(V) càng tập trung tốt hơn và di chuyển nhanh hơn, kết quả tạo ra pic As(V) trên điện di đồ t−ơng ứng hẹp và sớm hơn. Nh− vậy, khi thêm HCl vào mẫu phân tích không những có tác dụng khắc phục đ−ợc ảnh h−ởng của cacbonat mà còn tạo ra hiệu ứng làm giàu chất phân tích rất đ−ợc mong muốn khi phân tích asen. Do đó, HCl 2 mM sẽ đ−ợc thêm vào tất cả các dung dịch phân tích, bao gồm cả đ−ờng chuẩn khi phân tích As(V).
3.2.3.4. Khảo sát ảnh h−ởng của anion các nguyên tố nằm gần asen trong bảng Hệ thống tuần hoàn
Các nguyên tố nằm gần As trong bảng Hệ thống tuần hoàn gồm: Si, Ge, Sn, P, Sb, Bi, Se, Te (nguyên tố S đã khảo sát ảnh h−ởng d−ới dạng SO42-). Trong ph−ơng pháp điện di mao quản, bán kính ion là một trong các yếu tố quan trọng để xem xét mức độ ảnh h−ởng của các nguyên tố khác đến nguyên tố quan tâm vì các ion có bán kính và điện tích giống nhau sẽ có độ linh động điện di gần nhau. Bảng 3.9 nêu các thông tin về bán kính ion của các nguyên tố nêu trên, bao gồm cả As.
Bảng 3.9. Bán kính ion của một số nguyên tố [5, 40] Nguyên tố As Si Ge Sn P Sb Bi Se Te Bán kính ion (pm) 115 110 125 145 100 145 160 115 140
Từ bảng trên có thể thấy các nguyên tố có tiềm năng ảnh h−ởng đến việc xác định As(V) trong n−ớc ngầm là Ge, Si, P và Se. Kết quả khảo sát ảnh h−ởng của các anion Si(IV), Ge(IV) và Se(VI) 100 μg/L pha trong HCl 2 mM nêu trong hình 3.17. Các điều kiện phân tích khác áp dụng giống nh− ở hình 3.16.
300200 200 100 0 -100 1000 800 600 400 200 0 Thời gian (s) 50 mV As(V) As(V) As(V) Se(VI) Ge(IV) các anion nền cơ bản Si(IV)
Hình 3.17. Khảo sát ảnh h−ởng của Si(IV), Ge(IV) và Se(VI)
Từ các kết quả trên cho thấy cả ba pic của Si(IV), Ge(IV) và Se(VI) đều xuất hiện tr−ớc và ở khoảng cách an toàn so với pic của As(V) nên không ảnh h−ởng đến việc xác định As(V). Riêng với photphat cho tín hiệu pic gần sát với tín hiệu pic của As(V) trên điện di đồ (nh− đã thể hiện ở phần nghiên cứu phân tích đồng thời hai hợp phần asen trong môi tr−ờng kiềm nêu ở mục 3.1). Tuy nhiên, trong môi tr−ờng pH thấp này lại cho kết quả phân tách t−ơng đối tốt giữa pic của As(V) và photphat. Điều này đ−ợc minh họa ở hình 3.13 (thực hiện trong nền mẫu n−ớc ngầm với HCl 2mM) và hình 3.18 d−ới đây ở nồng độ 0,01 mM thì pic của H2PO4- vẫn tách tốt với pic của As(V) ở mức nồng độ 1,3 μM. Trong khi đó, hàm l−ợng photphat trong n−ớc ngầm th−ờng thấp hơn 0,01 mM [74]. Ngoài ra, nếu mẫu có độ kiềm cao còn phải tiến hành pha loãng mẫu để khắc phục ảnh h−ởng của cacbonat. Do đó, với nồng độ t−ơng đối thấp trong mẫu n−ớc ngầm, photphat không gây ảnh h−ởng đáng kể đến phép xác định As(V).
7060 60 50 40 30 20 10 0 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Thời gian (s) As(V) 10 mV photphat tín hiệu của hệ thống
Hình 3.18. Điện di đồ thể hiện sự phân giải giữa pic của As(V) và photphat
Nh− vậy, điều kiện tối −u cho phân tích As(V) bằng ph−ơng pháp điện di mao quản CE-C4D bao gồm: dung dịch pha động là axit axetic 5 mM có pH = 4,6; điều kiện bơm mẫu: thủy động lực học kiểu xiphông ở độ cao 20 cm trong 120 s; điện thế tách: -15 kV; mao quản silica có đ−ờng kính trong 50 μm với tổng chiều dài Ltot = 60 cm (chiều dài hiệu dụng: Leff = 53 cm). Về ảnh h−ởng của các anion: trong số các anion khảo sát với khoảng hàm l−ợng th−ờng có trong n−ớc ngầm, chỉ có ảnh h−ởng của cacbonat là đáng kể và ảnh h−ởng này đã đ−ợc đề xuất khắc phục bằng cách trung hòa bằng axit HCl và/hoặc pha loãng mẫu với các mẫu có độ kiềm cao.