Đây là giai đoạn cuối cùng của quá trình nguyên tử hoá mẫu nhưng lại là giai đoạn quyết định cường độ của vạch phổ. Giai đoạn này thường thực hiện trong thời gian rất ngắn 3-5 giây. Nhưng tốc độ tăng nhiệt độ lại rất lớn để đạt ngay tức khắc đến nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu và thực hiện phép đo cường độ vạch phổ. Nhiệt độ nguyên tử hoá của mỗi nguyên tố khác nhau là khác nhau. Để chọn được nhiệt độ nguyên tử hoá thích hợp chúng tôi tiến hành khảo sát với dung dịch chuẩn As 8 ppb trong HNO3 2% có nền Mg(NO3)2 0.01%, với
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
tốc độ tăng nhiệt độ từ 1500- 2500 0C là phù hợp. Kết quả thực nghiệm tính trung bình ba lần đo lặp lại được dẫn ra bảng 3.4
.
Bảng 3.4. Kết quả khảo sát nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu
Nhiệt độ nguyên tử hoá (T0C)
1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500
Abs-As 0,1117 0,1117 0,1118 0,1120 0,1121 0,1120 0,1119 0,1119 Từ kết quả thu được bảng 3.4 ta thấy tại nhiệt độ 22000C thì độ hấp thụ lớn nhất, vì vậy chúng tôi chọn nhiệt độ 22000C để nguyên tử hoá mẫu cho phép đo Asen trong chè xanh.
3.2.4.Các điều kiện khác
3.2.4.1. Khí môi trƣờng cho quá trình nguyên tử hoá
Quá trình nguyên tử hoá được thực hiện trong môi trựờng khí trơ Argon (Ar), Nitơ (N2), hay Heli (He). Bản chất, thành phần và tốc độ dẫn khí trơ vào cuvet graphite đều ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ và nhiệt độ trong cuvet graphite. Trong ba loại khí trên thì khí Argon là tốt nhất và trên máy AA-6300 khí Argon được chọn sử dụng. Tốc độ dẫn khí cho giai đoạn sấy mẫu là 600 ml/phút, giai đoạn tro hoá luyện mẫu là 400 ml/phút và giai đoạn nguyên tử hoá là 30 ml/phút
3.2.4.2. Thể tích mẫu
Thể tích mẫu được đưa vào cuvet để nguyên tử hoá đo phổ là 20L.
3.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến phép đo GF - AAS 3.3.1. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ axit và loại axit
Nồng độ axit và loại axit trong dung dịch mẫu có ảnh hưởng đến tín hiệu hấp thụ của Asen. Ảnh hưởng này gắn liền với ảnh hưởng các loại anion của axit. Thông thường các axit dễ bay hơi ít ảnh hưởng, các axit càng khó
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
bay hơi càng làm giảm tín hiệu vạch phổ. Axit HCl và HNO3 thường được dùng nhiều nhất trong các phép đo phổ hấp thụ nguyên tử. Để chọn được loại axit với nồng độ thích hợp chúng tôi tiến hành khảo sát dung dịch As 8ppb với hai loại axit HCl và HNO3..
Bảng 3.5. Ảnh hƣởng của nồng độ axit và loại axit
Abs-As Axit Lần1 Lần 2 Lần 3 Trung bình % RSD HNO3 0% 0,1119 0,1117 0,1120 0,1119 0,1365 HNO3 1% 0,1118 0,1119 0,1122 0,1119 0,1859 HNO3 2% 0,1120 0,1120 0,1121 0,1120 0,0515 HNO3 3% 0,1119 0,1120 0,1122 0,1120 0,1363 HCl 0% 0,1118 0,1121 0,1120 0,1120 0,1364 HCl 1% 0,1118 0,1122 0,1120 0,1120 0,1786 HCl 2% 0,1119 0,1121 0,1122 0,1120 0,1163 HCl 3% 0,1120 0,1121 0,1122 0,1121 0,0892
Từ kết quả bảng 3.5 cho ta thấy axit HNO3 2% cho độ hấp thụ cao mà sai số lại nhỏ. Với axit HCL 3% độ hấp thụ cao nhưng sai số lớn, vì vậy trong quá trình thực nghiệm chúng tôi chọn axit HNO3 2%.
3.3.2 Khảo sát ảnh hƣởng của chất cải biến nền (chất cải biến hóa học)
Kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa có độ nhạy, độ chính xác cao nhưng ảnh hưởng của nền mẫu đến cường độ hấp thụ của Asen là rất lớn, nhất là trong các nền phức tạp. Nếu trong mẫu có chứa các hợp chất bền nhiệt, khó bay hơi dẫn đến làm giảm độ ổn định và cường độ vạch phổ. Vì vậy, để có được kết quả có độ chính xác cao ta phải tìm cách giảm hoặc loại trừ sự ảnh hưởng của nền mẫu. Để làm việc đó, người ta có thể tăng nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu hoặc thêm vào mẫu các chất cải biến hóa học. Việc tăng nhiệt độ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
nguyên tử hóa cũng chỉ đến một giới hạn nhất định, nên việc thêm vào các chất cải biến hóa học thành phần mẫu được ứng dụng rộng rãi cho nhiều đối tượng mẫu khác nhau. Có hai nhóm chất cải biến hóa học:
- Nhóm các chất khi thêm vào sẽ tạo nền với các cấu tử những dạng dễ bay hơi, cho phép loại những thành phần ảnh hưởng của nền ra khỏi mẫu trước giai đoạn nguyên tử hóa của nguyên tố phân tích. Nhóm này gồm các chất như : NH4NO3, NH4Ac, (NH4COO)2,…
- Nhóm các chất có khả năng kết hợp với nguyên tố cần phân tích thành các hợp chất khó bay hơi hơn, do đó quá trình tro hóa và nguyên tử hóa có thể tiến hành ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ hóa hơi của nền mẫu. Các chất điển hình thuộc nhóm này là: Pb(NO3)2, Mg(NO3)2, NH4H2PO4…
Ta cũng có thể dùng hỗn hợp các chất cải biến trên để thu được kết quả tốt hơn. Đối với việc đo Asen thường dùng các chất cải biến hóa học là Mg(NO3)2, Pd(NO3)2, NH4H2PO4, hoặc hỗn hợp Mg(NO3)2, NH4H2PO4.. Để chọn được chất cải biến phù hợp, đã tiến hành khảo sát các chất trên với dung dịch chuẩn As 8 ppb. Kết quả thu được lấy trung bình của ba lần đo được dẫn ra ở bảng 3.6.
Bảng 3.6. Khảo sát ảnh hƣởng của chất cải biến hóa học
Chất cải biến nền As Abs Nền %RSD 0 0,1119 0,0889 1,4987 Mg(NO3)2 0,01% 0,1122 0,0077 0,0743 Pd(NO3)2 10ppm 0,1120 0,0876 0,7915 NH4H2PO4 0,01% 0,1123 0,0980 0,8319 Mg(NO3)20,01% + NH4H2PO4 0,01% 0,1125 0,1079 2,0828
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Qua kết quả thu được bảng 3.6 nhận thấy khi dùng chất cải biến là Mg(NO3)2 tín hiệu nền giảm và phép đo ổn định hay sai số rất nhỏ. Do đó đã chọn Mg(NO3)2 làm chất cải biến nền để đo Asen. Mặt khác, để chọn được nồng độ Mg(NO3)2 phù hợp chúng tôi tiến hành khảo sát Mg(NO3)2 ở các nồng độ khác nhau, kết quả lấy trung bình ba lần đo được dẫn ra bảng 3.7.
Bảng 3.7. Khảo sát nồng độ Mg(NO3)2 Chất cải biến nền As Abs nền %RSD 0 % 0,1119 0,0082 1,4987 0,01 % 0,1122 0,0076 0,0743 0,02 % 0,1121 0,0093 5,8560 0,03 % 0,1122 0,0098 8,0503
Từ kết quả bảng 3.7 cho thấy, khi thêm Mg(NO3)2 0,01% tín hiệu nền giảm và sai số nhỏ nhất. Vì vậy, đã chọn Mg(NO3)2 0,01% để cải biến nền cho phép đo phổ GF - AAS đối với Asen.
3.3.3. Khảo sát thành phần mẫu
Trong chè xanh ngoài As còn nhiều nguyên tố khác tồn tại dưới dạng cation và anion.Vì vậy, cần loại bỏ ảnh hưởng của nguyên tố khác đến cường độ vạch phổ hấp thụ của As. Trong luận văn này chúng tôi tiến hành khảo sát thành phần mẫu với ba mẫu chè xanh đại diện với 10 nguyên tố bằng phương pháp ICP - MS, kết quả được dẫn ra ở bảng 3.8.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Bảng 3.8. Kết quả khảo sát thành phần mẫu
Nguyên tố và mẫu Hồng Thái-Tân Cương Nam Thái-Tân Cương Nam Tân-Tân Cương Cu(ppb) 119,637 160,231 123,673 Cd(ppb) 4,560 2,410 4,322 Co(ppb) 2,642 2,680 0,827 Cr(ppb) 383,674 139,996 167,592 Fe(ppb) 1819,934 9167,755 1475,406 Hg(ppb) 0,217 2,804 0,579 Mn(ppb) 8282,198 2665,601 3161,782 Ni(ppb) 69,400 64,223 68,789 Zn(ppb) 250,173 1367,339 245,977 Pb(ppb) 43,503 28,550 40,390
3.3.4. Khảo sát ảnh hƣởng của các cation và anion
Trong thành phần ba mẫu chè xanh được khảo sát có nhiều các cation khác nhau, và trong quá trình xử lý mẫu cũng xuất hiện nhiều anion khác nhau, nên cần tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các cation và các anion này đối với cường độ vạch phổ của Asen.
Việc khảo sát ảnh hưởng của các nguyên tố được chia làm hai nhóm cation và anion.
3.3.4.1 Ảnh hƣởng của các cation
Nhóm kim loại kiềm: Na+
, Li+... Nhóm kim loại kiềm thổ: Ca2+
, Mg2+, Ba2+, Sr2+... Nhóm kim loại nhóm IIIA và nhóm IVA: Al3+
, Sn2+... Nhóm kim loại nặng: Cr3+
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Nhóm kim loại màu: Cu2+
, Pb2+, Zn2+, Bi3+...
Chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các nhóm cation đối với cường độ vạch phổ hấp thụ của Asen 8ppb trong HNO3 2% nền Mg(NO3)2
0,01%. Kết quả lấy trung bình ba lần đo được dẫn từ bảng 3.9 – bảng 3.14.
Bảng 3.9. Ảnh hƣởng của kim loại kiềm đến phổ hấp thụ của Asen
Mẫu 0 1 2 3 4 5
Na+(ppb) 0 100 200 300 400 500
Asb - As 0,1120 0,1117 0,1117 0,1119 0,1118 0,1119
Bảng 3.10.Ảnh hƣởng kim loại kiềm thổ đến phổ hấp thụ của Asen
Mẫu 0 1 2 3 4 5
Ca2+(ppb) 0 200 400 600 800 1000
Mg2+(ppb) 0 200 400 600 800 1000
Ba2+(ppb) 0 100 200 300 400 500
Asb - As 0,1119 0,1121 0,1121 0,1120 0,1120 0,1121
Bảng 3.11.Ảnh hƣởng kim loại nhóm III, IV đến phổ hấp thụ của Asen
Mẫu 0 1 2 3 4 5
Al3+ 0 50 100 150 200 250
Sn2+ 0 20 40 60 80 100
Asb - As 0,1118 0,1121 0,1121 0,1120 0,1120 0,1121
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Mẫu 0 1 2 3 4 5 Fe3+(ppb) 0 20 40 60 80 100 Co2+(ppb) 0 20 40 60 80 100 Ni2+(ppb) 0 20 40 60 80 100 Cr3+(ppb) 0 20 40 60 80 100 Mn2+(ppb) 0 20 40 60 80 100 Asb - As 0,1121 0,1120 0,1119 0,1119 0,1120 0,1118
Bảng 3.13.Ảnh hƣởng của nhóm kim loại màu đến phổ hấp thụ của Asen
Mẫu 0 1 2 3 4 5 Cu2+(ppb) 0 20 40 60 80 100 Pb2+(ppb) 0 20 40 6 80 100 Zn2+(ppb) 0 20 40 60 80 100 Asb - As 0,1121 0,1119 0,1119 0,1120 0,1120 0,1120 Bảng 3.14. Ảnh hƣởng của tổng cation Mẫu 0 1 2 3 4 5 Na+ (ppb) 0 200 400 600 800 1000 Ca2+ (ppb) 0 200 400 600 800 1000 Mg2+ (ppb) 0 100 200 300 400 500 Ba2+ (ppb) 0 100 200 300 400 500 Al3+(ppb) 0 50 100 150 200 250 Sn2+(ppb) 0 20 40 60 80 100 Fe3+(ppb) 0 20 40 60 80 100
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Co2+(ppb) 0 20 40 60 80 100 Ni2+(ppb) 0 20 40 60 80 100 Cr3+(ppb) 0 20 40 60 80 100 Mn2+(ppb) 0 20 40 60 80 100 Cu2+(ppb) 0 20 40 60 80 100 Pb2+(ppb) 0 20 40 60 80 100 Zn2+(ppb) 0 20 40 60 80 100 Asb - As 0,1119 0,1122 0,1122 0,1121 0,1123 0,1121
Ta thấy các cation với nồng độ đã chọn để khảo sát đều không gây ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ của Asen. Thực tế hàm lượng của các cation này trong mẫu để đo phổ đều nhỏ hơn rất nhiều giới hạn đã khảo sát.
3.3.4.2 Ảnh hƣởng của các anion
Để khảo sát ảnh hưởng của các anion NO3-
, Cl-, SiO3
2-, …. Chúng tôi tiến hành khảo sát đối với dung dịch As 8 ppb trong HNO3 2%, nền Mg(NO3)2
0.01%. Kết quả lấy trung bình ba lần đo được dẫn bảng 3.15.
Bảng 3.15.Ảnh hƣởng của nhóm anion đến phép đo phổ hấp thụ của Asen
Mẫu 0 1 2 3 4 5
NO3-(ppb) 0 200 400 600 800 1000
Cl-(ppb) 0 200 400 600 800 1000
SiO32-(ppb) 0 20 40 60 80 100
Asb - As 0,1119 0,1119 0,1120 0,1121 0,1121 0,1121 Kết quả cho thấy các anion với nồng độ như trên đều không ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ của Asen.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Để xem xét một cách tổng thể, chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng tổng các cation và anion có trong mẫu đối với dung dịch As 8ppb trong HNO3 2%, nền Mg(NO3)2 0.01%. Kết quả lấy trung bình ba lần đo được dẫn ở bảng 3.16.
Bảng 3.16. Ảnh hƣởng của tổng cation và anion đến phép đo phổ hấp thụ của Asen Mẫu 0 1 2 3 4 5 Na+ (ppb) 0 200 400 600 800 1000 Ca2+ (ppb) 0 200 400 600 800 1000 Mg2+ (ppb) 0 100 200 300 400 500 Ba2+ (ppb) 0 100 200 300 400 500 Al3+(ppb) 0 50 100 150 200 250 Sn2+(ppb) 0 20 40 60 80 100 Fe3+(ppb) 0 20 40 60 80 100 Co2+(ppb) 0 20 40 60 80 100 Ni2+(ppb) 0 20 40 60 80 100 Cr3+(ppb) 0 20 40 60 80 100 Mn2+(ppb) 0 20 40 60 80 100 Cu2+(ppb) 0 20 40 60 80 100 Pb2+(ppb) 0 20 40 60 80 100 Zn2+(ppb) 0 20 40 60 80 100 NO3- (ppb) 0 200 400 600 800 1000 Cl- (ppb) 0 200 400 600 800 1000 SiO32-(ppb) 0 20 40 60 80 100 Asb - As 0,1119 0,1122 0,1122 0,1121 0,1123 0,1121
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Căn cứ vào kết quả khảo sát, chúng tôi nhận thấy: Trong các điều kiện đã chọn, phép đo phổ hấp thụ nguyên tử GF-AAS có thể tiến hành trong sự có mặt của các ion lạ với nồng độ khá lớn mà không gây ảnh hưởng.
3.5 Phƣơng pháp đƣờng chuẩn đối với phép đo GF – AAS 3.5.1 Khảo sát khoảng tuyến tính
Để xác định khoảng tuyến tính của phép đo ETA-AAS, chúng tôi tiến hành khảo sát đối với dung dịch chuẩn Asen với các nồng độ từ 0,5 – 70 ppb. Các kết quả nghiên cứu đối với Asen được dẫn ra bảng 3.17.
Bảng 3.17. Khảo sát khoảng tuyến tính của Asen
Nồng độ (ppb) Abs - As Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB %RSD 0,5 0,0070 0,00695 0,00690 0,00695 1,017 1 0,0139 0,0140 0,0140 0,0140 0,584 5 0,0699 0,0700 0,0695 0,0698 0,5360 10 0,1397 0,1397 0,1396 0,1397 0,0413 20 0,2795 0,2794 0,2795 0,2795 0,0207 30 0,4192 0,4192 0,4193 0,4192 0,0138 40 0,5589 0,5587 0,5588 0,5588 0,0180 50 0,6987 0,6987 0,6988 0,6987 0,0083 60 0,7556 0,7554 0,7559 0,5756 0,0333 70 0,7795 0,7796 0,7799 0,7797 0,0267
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Khảo sát khoảng tuyến tính của Asen
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Nồng độ dung dịch Asen Đ ộ h ấ p t h ụ - A b s
Hình 3.1. Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Asen
Qua kết quả thu được cho thấy khoảng tuyến tính của Asen từ 0,5ppb - 50ppb
3.7.2. Xây dựng đƣờng chuẩn
Trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử tín hiệu phổ phụ thuộc vào nồng độ của nguyên tố phân tích và được xác định theo phương trình.
b C a A . A : Cường độ vạch phổ hấp thụ a: Hằng số thực nghiệm
C: Nồng độ nguyên tố trong mẫu phân tích
b: Hằng số bản chất, phụ thuộc vào nồng độ C (0<b 1).
Trong khoảng nồng độ nhất định và nhỏ thì b = 1, mối quan hệ giữa A và C là tuyến tính theo phương trình y= ax. Khoảng nồng độ này gọi là khoảng tuyến tính của phép đo. Đối với các nguyên tố khác nhau thì giá trị khoảng tuyến tính là khác nhau, và phụ thuộc vào kĩ thuật đo.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Để xác định đường chuẩn của Asen với phương trình đầy đủ dựa trên kết quả khảo sát xác định khoảng tuyến tính của Asen theo bảng 3.18 và hình 3.3. Chúng tôi tiến hành pha dãy mẫu chuẩn với các nồng độ Asen như sau: 0ppb (mẫu trắmg hay blank HNO3 2% nền Mg(NO3)2 0,01%), 1ppb, 2ppb, 4ppb, 10 ppb, 20 ppb. Cụ thể:
-Từ dung dịch chuẩn gốc As 1000ppm, dùng pipetman hút chính xác 1ml, cho vào bình định mức 100 ml, sau đó định mức bằng HNO3 2% nền Mg(NO3)2 0,01% đến vạch định mức ta được dung dịch chuẩn As 10ppm.
- Từ dung dịch chuẩn 10 ppm, dùng pipetman hút chính xác 1ml, cho vào bình định mức 100 ml, sau đó định mức bằng HNO3 2% nền Mg(NO3)2 0,01% đến vạch định mức ta được dung dịch chuẩn As 0,1ppm (100ppb).
Từ dung dịch chuẩn 100ppb.
- Lấy 3 bình định mức 100 ml, dùng pipet hút chính xác 1 ml, 2ml, 4ml, 10ml, 20ml dung dịch As 100ppb, lần lượt cho vào các bình, sau đó định mức bằng HNO3 2% nền Mg(NO3)2 0,01% đến vạch định mức ta được các dung dịch chuẩn As 1ppb, 2ppb, 4ppb, 10 ppb, 20 ppb.
Sau khi bật máy AAS - 6300 máy tính điều chỉnh các thông số đã chọn. Tiến hành kết nối Line search chúng tôi thu được phổ hấp thụ có peak là 193,73 nm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn