A Tín hiệu
3.4.4.Thử nghiệm hoạt động của thiết bị CE-C4D cho mục đích phân tích asen tại hiện tr−ờng
asen tại hiện tr−ờng
Thiết bị CE-C4D sau khi đã tối −u cho mục đích phân tích tại hiện tr−ờng đã đ−ợc thử nghiệm hoạt động phân tích asen tại xã Vạn Phúc - Thanh Trì - Hà Nội. Các mẫu (14 mẫu) lấy trực tiếp từ các giếng khoan sau khi đã bơm 15 phút và lọc qua màng lọc 0,45 μm, axit hóa bằng HCl đến nồng độ 2mM và phân tích theo quy trình tối −u cho As(V) và As(III) bằng thiết bị CE- C4D ngay tại hiện tr−ờng. Tất cả các mẫu này đều l−u lại và mang về phòng thí nghiệm phân tích để so sánh sự biến đổi của các dạng As(III) và As(V) khi phân tích tại hiện tr−ờng và phòng thí nghiệm (sau 48 giờ bảo quản ở nhiệt độ th−ờng). Các kết quả phân tích đ−ợc nêu trong bảng 3.19 (đo lặp lại 3 lần) và hình ảnh minh họa sử dụng thiết bị CE-C4D tại hiện tr−ờng trong hình 3.38.
Bảng 3.19. Kết quả phân tích As(III) và As(V) trong mẫu n−ớc ngầm tại hiện tr−ờng và trong phòng thí nghiệm
STT Tên mẫu Kết quả phân tích tại hiện tr−ờng (μg/L)
Kết quả phân tích trong phòng thí nghiệm sau 48 giờ (μg/L) As(III) TB ± SD As(V) TB ± SD As(III) TB ± SD As(V) TB ± SD 1 QT 13 71 ± 13 56 ± 7 35 ± 9 98 ± 6 2 QT 14 61 ± 8 48 ± 4 27 ± 8 80 ± 5 3 QT 15 150 ± 14 41 ± 5 53 ± 11 136 ± 8 4 QT 16 79 ± 9 50 ± 4 45 ± 11 82 ± 7 5 QT 17 135 ± 14 46 ± 3 57 ± 14 126 ± 8 6 QT 18 87 ± 9 45 ± 5 46 ± 10 85 ± 7 7 QT 19 72 ± 7 37 ± 3 27 ± 8 84 ± 5 8 QT 20 45 ± 8 52 ± 6 35 ± 9 69 ± 5 9 QT 24 148 ± 12 32* ± 4 52 ± 13 126 ± 9 10 QT 27 218 ± 16 41 ± 3 61 ± 19 199 ± 14 11 QT 30 179 ± 15 54 ± 6 83 ± 17 149 ± 9 12 QT 46 72 ± 10 39 ± 3 42 ± 9 71 ± 7 13 QT 48 107 ± 14 76 ± 8 55 ± 11 131 ± 8 14 QT 49 256 ± 18 45 ± 6 81 ± 16 219 ± 11
*: kết quả phân tích As(V) thấp hơn LOQ (35 μg/L), cao hơn LOD (10
Hình 3.38. Hình ảnh minh họa việc thực hiện phân tích sử dụng thiết bị phân tích hiện tr−ờng CE-C4D tại x∙ Vạn Phúc (Thanh Trì - Hà Nội)
Từ các kết quả trên có thể tính đ−ợc l−ợng As(III) chuyển hóa thành As(V) sau 48 giờ bảo quản ở nhiệt độ th−ờng nh− sau:
% As(III) chuyển hóa = Nồng độ As(V)TN - Nồng độ As(V)HT x 100% Nồng độ As(III)HT
Trong đó:
- Nồng độ As(V)TN: nồng độ As(V) phân tích trong phòng thí nghiệm - Nồng độ As(V)HT: nồng độ As(V) phân tích tại hiện tr−ờng
- Nồng độ As(III)HT: nồng độ As(III) phân tích tại hiện tr−ờng
Kết quả tính với 14 mẫu trên cho thấy đã có 38 ữ 72 % l−ợng As(III) chuyển hóa thành As(V) sau 48 giờ bảo quản ở nhiệt độ th−ờng. Nh− vậy, việc thực hiện phân tích các dạng As(III) và As(V) ngay tại hiện tr−ờng là rất có ý nghĩa với các −u điểm nh− tránh đ−ợc sự chuyển hóa giữa các dạng asen, không cần bảo quản mẫu và từ đó giảm đ−ợc chi phí phân tích.
3.5. Kết luận chung ch−ơng 3
Trong ch−ơng này đã tối −u hóa đ−ợc các quy trình phân tích As(III) và As(V) bằng ph−ơng pháp điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc (CE-C4D) (hình 3.39). Trong đó, việc phân tích As(V) thực hiện ở môi tr−ờng pH thấp với pha động điện di là axit axetic 5 mM, pH = 4,6, còn As(III) phân tích thông qua phản ứng oxy hóa lên As(V) sử dụng hỗn hợp chất oxy hóa Cr2O72- 10-5 M và MnO4- 3,5.10-5 M.
Hình 3.39. Quy trình phân tích các dạng asen vô cơ trong n−ớc ngầm bằng ph−ơng pháp CE-C4D
Quy trình tối −u này đã áp dụng để phân tích 54 mẫu n−ớc ngầm lấy tại các xã Mai Động (Kim Động - H−ng Yên), xã Trung Văn (Từ Liêm - Hà Nội), xã Vân Cốc (Đan Ph−ợng - Hà Nội) và Vạn Phúc (Thanh Trì - Hà Nội). Các kết quả này đều phân tích so sánh với ph−ơng pháp Quang phổ hấp thụ
Thêm 2 μl Cr2O72- 10 mM & 7 μl MnO4- 10 mM
Thêm 40 μl HCl 0,1M
Mẫu n−ớc ngầm
2 ml mẫu
Đo As(V) bằng thiết bị CE-C4D ở điều kiện tối −u
Đo As(V) tổng bằng thiết bị CE-C4D ở điều kiện tối −u
Tính hàm l−ợng As(III) từ hàm l−ợng As(V) và As(V) tổng
Lọc qua màng lọc 0,2 μm
Tính đ−ợc hàm l−ợng As(V)
nguyên tử (HVG-AAS) và Khối phổ cảm ứng liên kết plasma (ICP-MS) cho độ t−ơng quan tốt với R2 = 0,94. Ngoài ra, thiết bị CE-C4D cũng đã tối −u hóa cho mục đích phân tích tại hiện tr−ờng sử dụng các ắc quy nạp lại đ−ợc (bảng 3.20). Hoạt động của thiết bị CE-C4D ngoài hiện tr−ờng cũng đ−ợc thử nghiệm phân tích các dạng asen trong 14 mẫu n−ớc ngầm tại xã Vạn Phúc (Thanh Trì - Hà Nội). Kết quả sơ bộ cho thấy có khoảng 38 ữ 72 % As(III) chuyển hóa thành As(V) sau 48 giờ bảo quản ở nhiệt độ th−ờng, từ đó thể hiện rõ −u điểm của việc phân tích các dạng asen ngay tại hiện tr−ờng.
Bảng 3.20. Các thông số kỹ thuật của thiết bị CE-C4D
STT Tên hạng mục Thông số kỹ thuật
1 Kích th−ớc thiết bị 390 x 270 x 215 mm
2 Khối l−ợng 8,5 kg (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3 Nguồn điện - Trong PTN - Hiện tr−ờng
- Nguồn điện l−ới 220 V
- ắc quy 12V (cho toàn hệ thống) 4 Khoảng thế cao hoạt động -15 kV ữ 15 kV
5 Loại mao quản sử dụng Có đ−ờng kính ngoài < 375μm 6 Detector - Kích th−ớc - Đ−ờng kính điện cực - Khoảng cách giữa các điện cực 90 x 25 x 35 mm 0,4 ữ 0,6 mm 1 ữ 5 mm
7 Máy tính Máy bàn hoặc xách tay
Kết luận
Sau quá trình thực hiện các nội dung nghiên cứu đề ra, chúng tôi đã thu đ−ợc các kết quả nh− sau:
- Đã khảo sát phân tích đồng thời hai hợp phần asen vô cơ là As(III) và As(V) bằng ph−ơng pháp điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc (CE-C4D) ở môi tr−ờng kiềm và thu đ−ợc một số kết quả khả quan trong việc tìm ra điều kiện phân tích tối −u nhằm v−ợt qua đ−ợc khó khăn về sự xen phủ pic của As(V) và photphat. Tuy các kết quả này không áp dụng đ−ợc cho mục đích phân tích mẫu thực tế (n−ớc ngầm) nh−ng từ đó đã đ−a ra đ−ợc kết luận là cần phải thực hiện phân tích riêng rẽ As(III) và As(V) trong hai điều kiện phân tích khác nhau nhằm đáp ứng cho nhu cầu phân tích mẫu thực tế.
- Đã tối −u hóa các điều kiện phân tích As(V) bằng ph−ơng pháp điện di mao quản CE-C4D bao gồm: dung dịch pha động điện di 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). Giới hạn phát hiện đạt đ−ợc cho As(V) đối với chất chuẩn là 2,2 μg/L (0,03 μM). Ph−ơng pháp cũng đ−ợc kiểm chứng qua việc phân tích một số mẫu chuẩn tự pha so sánh với ph−ơng pháp Quang phổ hấp thụ nguyên tử (HVG- AAS) cho kết quả hệ số t−ơng quan rất đáng tin cậy R2 = 0,96. - Đã khảo sát các điều kiện phân tích As(III) bằng ph−ơng pháp điện
di mao quản CE-C4D trong môi tr−ờng kiềm. Tuy nhiên, điều kiện phân tích tối −u này đã không thể áp dụng cho đối t−ợng mẫu là
n−ớc ngầm vì giới hạn phát hiện còn cao (72,7 μg/L) và bị ảnh h−ởng nhiều của sắt. Từ đó, đã khảo sát và lựa chọn đ−ợc hỗn hợp chất oxy hóa là Cr2O72- 10-5 M và MnO4- 3,5.10-5 M cho mục đích phân tích As(III) bằng cách oxy hóa lên As(V). Hiệu suất oxy hóa As(III) bằng hỗn hợp chất oxy hóa này đạt đ−ợc rất tốt là từ 96, 8 đến 100,2%.
- Đã khảo sát ảnh h−ởng của một số ion có trong n−ớc ngầm (Fe2+, Mn2+, NO3-, SO42-, CO32-, Cl-, PO43-,...) và đề xuất các giải pháp khắc phục ảnh h−ởng (nếu có) của chúng đến phép xác định As(III) và As(V). Trong đó, đáng kể nhất là ảnh h−ởng của cacbonat đã đ−ợc khắc phục bằng cách trung hòa bằng HCl và/hoặc pha loãng những mẫu phân tích có hàm l−ợng kiềm cao.
- Đã ứng dụng các điều kiện tối −u thu đ−ợc bằng thiết bị CE-C4D để phân tích riêng rẽ As(III) và As(V) trong 54 mẫu n−ớc ngầm tại xã Mai Động (Kim Động – H−ng Yên), xã Trung Văn (Từ Liêm – Hà Nội), xã Vân Cốc (Đan Ph−ợng – Hà Nội) và xã Vạn Phúc (Thanh Trì - Hà Nội). Các kết quả này đều đ−ợc so sánh với ph−ơng pháp Quang phổ hấp thụ nguyên tử (HVG-AAS) hoặc ph−ơng pháp Khối phổ cảm ứng liên kết plasma (ICP-MS) cho kết quả t−ơng quan rất tốt (R2 = 0,94).
- Đã tối −u hóa đ−ợc thiết bị CE-C4D không những có thể thực hiện phân tích trong phòng thí nghiệm mà còn có thể phân tích tại hiện tr−ờng bằng cách sử dụng các ắc quy nạp lại đ−ợc cho toàn hệ thống. Nhìn chung, các hoạt động của thiết bị khi thực hiện phân tích tại hiện tr−ờng cũng t−ơng tự nh− trong phòng thí nghiệm. Thiết bị CE- C4D cũng đã đ−ợc thử nghiệm phân tích As(III) và As(V) trong 14 mẫu n−ớc ngầm ngay tại hiện tr−ờng (xã Vạn Phúc - Thanh Trì - Hà Nội). Các mẫu này đều l−u lại và mang về phân tích trong phòng thí
nghiệm để so sánh sự chuyển hóa giữa các dạng asen. Kết quả sơ bộ cho thấy đã có 38 ữ 72 % l−ợng As(III) chuyển hóa thành As(V) sau 48 giờ bảo quản ở nhiệt độ th−ờng. Điều này đã minh chứng việc thực hiện phân tích các dạng asen ngay tại hiện tr−ờng là rất −u việt. Nh− vậy, có thể thấy rằng đây là nghiên cứu mới nhất đ−ợc thực hiện nhằm xác định hàm l−ợng nhỏ các dạng asen vô cơ bằng ph−ơng pháp điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc kiểu kết nối tụ điện (CE- C4D). Trong đó, tín hiệu của pic asen rất nhỏ nh−ng vẫn đảm bảo phân tách tốt và không bị ảnh h−ởng bởi tín hiệu lớn gấp hàng nghìn lần của hàm l−ợng cao các ion cơ bản có trong nền mẫu (kết quả đã đăng đ−ợc 1 bài báo trên tạp chí
Electrophoresis). Thứ hai, ph−ơng pháp đã đ−ợc ứng dụng để phân tích riêng rẽ các dạng asen vô cơ (As(III) và As(V)) trog 54 mẫu n−ớc ngầm tại một số vùng nghi nhiễm tại Việt Nam cho kết quả t−ơng quan tốt (R2 = 0,94) so với ph−ơng pháp HVG-AAS và ICP-MS. Ngoài ra, lần đầu tiên tại Việt Nam, một thiết bị điện di CE-C4D đ−ợc tối −u không những có thể sử dụng trong phòng thí nghiệm mà còn có thể thực hiện phân tích tại hiện tr−ờng bằng cách sử dụng nguồn điện là các ắc quy nạp lại đ−ợc (kết quả đã góp phần đăng đ−ợc