Vô cơ hóa mẫu bằng phương pháp đốt (phương pháp

b. Giới hạn định lượng (LOQ)

3.1.2.1 Vô cơ hóa mẫu bằng phương pháp đốt (phương pháp

trọng tài).

 Nội dung

Đốt mẫu có chất trợ đốt Mg(NO3)2 ở nhiệt độ 450  10°C. Sau đó hòa tan tro bằng dung dịch HCl 3% (chỉ áp dụng cho mẫu sữa bột).

 Cách tiến hành

Cân vào cốc sứ khoảng 10 g mẫu sữa bột (chính xác đến 0.01 g), thêm vào 5 mL dung dịch Mg(NO3)2 , thêm nước cất vừa đủ để thấm ướt bột. Đặt cốc lên bếp điện, đun nhẹ cho đến khô, cho đến khi ngừng khí thoát ra (mẫu hóa đen nhưng nhất thiết không được bén lửa). Chuyển cốc vào lò nung, đặt khống chế nhiệt độ 450  10°C. Bật điện cho nhiệt độ tăng từ từ. Giữ mẫu ở nhiệt độ 450  10°C trong 3 giờ, sau đó tắt lò, để đêm, lấy mẫu ra khỏi lò, khi đó tro phải trắng hoàn toàn. Thêm vào cốc 10 mL HCl 1:4; 1 – 2 giọt dung dịch HNO3, đun nhẹ trên bếp điện (không để sôi) để hòa tan tro, chuyển hết vào bình định mức 100 mL, rửa cốc 3 lần, mỗi lần từ 3 – 4 mL nước cất, làm nguội, thêm nước cất đến vạch.

 Lưu ý:

- Khi đun phải đun thật nhẹ, cẩn thận mẫu có thể sôi và bắn ra ngoài.

- Khi làm bay hơi acid trên bếp điện thì tránh làm khô mẫu để hạn chế chì bị bốc hơi.

3.1.2.2 Vô cơ hóa mẫu bằng phương pháp ướt

 Nội dung

Vô cơ hóa mẫu bằng hỗn hợp axit HNO3; H2SO4; HClO4 và H2O2. Đun nóng cho đến khi phân hủy hoàn toàn các chất hữu cơ.

 Cách tiến hành

Cân 10 g sữa bột (20 mL sữa lỏng) vào cốc thủy tinh. Thêm từng phần 20 mL dung dịch HNO3 vào bình, đun nhẹ cho đến hết khói nâu, hỗn hợp đồng nhất có màu nâu sẫm, rồi thêm từng phần H2O2 cho đến khi hỗn hợp không có màu. Đun cạn cho đến khi thể tích lỏng còn khoảng 3 – 4 mL, làm nguội hẳn hỗn hợp. Rửa lọc dung dịch vào bình định mức 100 mL, định mức đến vạch bằng nước cất 2 lần.

3.2 Phương tiện nghiên cứu

Hóa chất

 Nước cất 2 lần.

 Acid nitric (HNO3) 65 (d = 1.19), Merck.  Acid chlohydric (HCl) 37% (d = ), Merck.  Hydrogen peroxide 30% ( H2O2).

 Dung dịch HNO3 0.1M. Thêm 7 mL HNO3 65 vào 200 mL nước cất và định mức đến 1 L.

 Dung dịch HCl 3. Thêm 81.1 mL HCl 37 vào 400mL nước cất và định mức đến 1 L.

 Acid hydrochloric HCl 1:4. Thêm 50 mL HCl 37% vào bình 200 mL và định mức đến vạch.

 Dung dịch HCl:HNO3. Thêm 25 mL HCl 37% và 75 mL HNO3 65% vào 200 mL nước cất, định mức đến 1 L.

 Amoni 1 – pyrrolidinecarbodithiolate (APDC) 2%. Hòa tan 2.0 g thuốc thử trong 100 mL nước cất 2 lần.

 Đệm fomiat có pH = 3: trung hòa cẩn thận dung dịch HCOOH 0.1M bằng dung dịch NaOH 0.1M đến pH = 3 (điện cực chỉ thị thủy tinh).  Magie clorua MgCl2, dung dịch 50 g/L. Cân 2.5 g MgCl2 rồi định mức đến 50 mL bằng nước cất 2 lần.

 Dung dịch chuẩn gốc Pb 1000 ± 2 ppm, Merck.

 Dung dịch chuẩn thứ cấp 100 ppm. Hút 5 mL dung dịch chuẩn gốc Pb 1000 ± 2ppm cho vào bình định mức 50 mL, định mức đến vạch bằng nước cất 2 lần.

 Thiết bị - Dụng cụ

Hình 3.1 Thiết bị - Dụng cụ thí nghiệm

Máy quang phổ hấp thu nguyên tử Lò nung

Bếp điện Máy lắc

3.3 Địa điểm tiến hành

Đề tài được thực hiện tại phòng Hóa lý và phòng Sắc ký thuộc Trung tâm Kỹ thuật và Ứng dụng Công nghệ Cần Thơ, từ tháng 06/2013 đến 11/2013.

3.4 Hoạch định thí nghiệm

Theo mục tiêu đề tài đã đặt ra, các thí nghiệm sau sẽ được tiến hành: 1. Tiến hành khảo sát các thông số của máy quang phổ hấp thu nguyên tử dùng để phân tích chì.

 Khảo sát chọn vạch đo phổ.

 Khảo sát cường độ đèn Hollow cathode (HCL) và độ rộng khe đo.  Khảo sát lưu lượng không khí và lưu lượng khí acetylene.

 Kiểm tra độ chính xác bước sóng của máy AAS.

2. Thẩm định phương pháp xác định chì trong sữa bột và sữa đặc có đường bằng máy quang phổ hấp thu nguyên tử dựa theo các tiêu chuẩn: TCVN 4622 – 1994 và 5779 – 1994.

 Thẩm định phương pháp về các tiêu chí:  Khoảng tuyến tính và đường chuẩn.  Độ thu hồi của phương pháp.

 Độ đúng của phương pháp.  Độ lặp lại của phương pháp.

 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp.

3. Áp dụng phương pháp để xác định hàm lượng chì trong một số mẫu sữa bột và sữa đặc có đường trên địa bàn Thành phố Cần Thơ.

3.5 Kết quả thực nghiệm

3.5.1 Khảo sát các thông số vận hành thiết bị 3.5.1.1 Khảo sát chọn vạch đo phổ 3.5.1.1 Khảo sát chọn vạch đo phổ

Tiến hành khảo sát ở hai vạch phổ đặc trưng nhạy nhất của chì là 217nm và 283.3nm. Kết quả khảo sát hai vạch phổ đặc trưng của chì đối với dung dịch chuẩn chì 2 ppm được trình bày trong Bảng 5.1.

Bảng 3.3 Kết quả khảo sát vạch phổ của chì

Vạch đo Lần 1 Lần 2 Nồng độ đo được (mg/l)Lần 3

X ± SD RSD

217nm 1.97 1.97 1.97 1.97 ± 0.00 0.00

Qua kết quả khảo sát, cũng như dựa vào các tài liệu tham khảo thấy được rằng tại vạch phổ 217nm, nguyên tố chì cho độ hấp thụ mạnh và độ lặp lại cao nhất. Do đó chọn vạch phổ dùng để phân tích chì là 217nm.

3.5.1.2 Khảo sát cường độ đèn Hollow cathode (HCL) và độ rộng khe đo

Tiến hành khảo sát cường độ đèn HCL và độ rộng khe đo bằng cách thay đổi lần lượt các thông số của cường độ đèn và độ rộng khe đo. Sau đó ghi nhận lại tín hiệu của độ hấp thụ. Kết quả khảo sát được trình bày trong Hình 3.2.

Hình 3.2 Sự phụ thuộc của cường độ phát xạ vào cường độ đèn và độ rộng khe đo

 Chú thích:

Cường độ đèn 3mA, độ rộng khe đo1nm. Cường độ đèn 5mA, độ rộng khe đo 1nm. Cường độ đèn 5mA, độ rộng khe đo 0.5nm.

Dựa trên kết quả khảo sát ở hình 3.2 thấy cường độ phát xạ của đèn HCL ở 5mA lớn hơn cường độ phát xạ ở 3mA. Do đó chọn cường độ đèn là 5mA.

Mặt khác, độ phân giải của vạch phổ ở cường độ đèn 5mA, độ rộng khe đo 0.5nm lớn hơn độ phân giải của vạch phổ ở cường độ đèn 5mA, độ rộng khe đo 1nm. Từ những phân tích trên, chúng tôi chọn cường độ đèn HCL là 5mA và độ rộng khe đo là 0.5nm để cài đặt cho máy AAS khi phân tích.

3.5.1.3 Khảo sát lưu lượng không khí và lưu lượng khí acetylene

Trong phép đo F-AAS, nhiệt độ ngọn lửa là yếu tố quyết định quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu. Nhiệt độ ngọn lửa lại phụ thuộc rất nhiều vào

bản chất và thành phần của các chất khí tạo ra ngọn lửa. Do đó, để chọn điều kiện ngọn lửa có nhiệt độ phù hợp cho phép đo ta tiến hành hai thí nghiệm sau:

Khảo sát sự thay đổi độ hấp thụ của dung dịch chuẩn chì 1 ppm khi cố định lưu lượng không khí, thay đổi lưu lượng khí acetylene và ngược lại. Kết quả khảo sát được trình bày trong Bảng 3.4 và Bảng 3.5.

Bảng 3.4 Kết quả khảo sát lưu lượng khí acetylene

Tốc độ không khí (l/ph) Tốc độ khí acetylene (l/ph) Độ hấp thụ 10.8 1.2 0.1060 10.8 1.5 0.1175 10.8 1.6 0.1195 10.8 1.7 0.1268 10.8 1.9 0.1300 10.8 2.0 0.1375 10.8 2.2 0.1388 10.8 2.3 0.1400 10.8 2.5 0.1350

Khi cố định lưu lượng không khí là 10.8 l/ph, thay đổi lưu lượng khí acetylene, ta thấy độ hấp thụ đạt cực đại khi lưu lượng khí acetylene là 2.3 l/ph.

Tương tự như trên, ta cố định lưu lượng khí acetylene là 2.3 l/ph, tăng dần lưu lượng không khí thì độ hấp thụ của dung dịch chì 1 ppm thay đổi như sau:

Bảng 3.5 Kết quả khảo sát lưu lượng không khí

Tốc độ không khí (L/phút) Tốc độ khí acetylene (L/phút) Độ hấp thụ 10 2.3 0.1431 10.2 2.3 0.1420 10.4 2.3 0.1406 10.6 2.3 0.1377 10.7 2.3 0.1386

Theo kết quả thu được ở các bảng trên, ta thấy lưu lượng không khí 10.4 l/ph và lưu lượng khí acetylene 2.3 l/ph là phù hợp nhất đối với các phép đo nguyên tố chì.

3.5.1.4 Kiểm tra độ chính xác bước sóng

Cài đặt bước sóng phân tích là 217nm và tiến hành kiểm tra độ chính xác bước sóng của máy AAS, kết quả được trình bày trong Bảng 3.6.

Bảng 3.6 Kết quả kiểm tra độ chính xác bước sóng của máy AAS đối với nguyên tố chì

Thứ tự Bước sóng Kết quả đo trên

máy AAS (nm) Sai lệch Sai số cho phép

1 2 3 4 5 6 217 217 217 217 217 217 216.94 216.94 216.94 216.92 216.92 216.92 0.06 0.06 0.06 0.08 0.08 0.08  0.5

Qua sáu lần tiến hành kiểm tra độ chính xác bước sóng, độ sai lệch nhỏ hơn rất nhiều so với sai số cho phép là 0.5 nm. Máy đạt yêu cầu về độ chính xác bước sóng.

Sau khi khảo sát các thông số của máy AAS, đã chọn được các điều kiện tối ưu máy như sau:

 Bước sóng phân tích: λPb = 217 nm.  Cường độ đèn HCL: 5 mA

 Độ rộng khe đo: 0.5 nm.

 Lưu lượng không khí: 10.4 l/ph.  Lưu lượng khí acetylene: 2.3 l/ph.  Vận tốc hút mẫu: 8 ml/ph

 Thời gian đọc: 3s.

3.5.2 Thẩm định phương pháp xác định chì trong sữa bột và sữa đặc có đường bằng máy quang phổ hấp thu nguyên tử có đường bằng máy quang phổ hấp thu nguyên tử

Sử dụng mẫu sữa bột béo nguyên kem MINA và sữa lỏng Vinamilk để tiến hành các thí nghiệm trong quá trình thẩm định phương pháp.

3.5.2.1 Xác định khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn

Xác định khoảng tuyến tính ta tiến hành pha 10 dung dịch chuẩn chì ở các nồng độ khác nhau từ dung dịch chuẩn chì thứ cấp 100ppm. Khảo sát sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào nồng độ chì. Kết quả đo được trình bày trong Bảng sau:

Bảng 3.7 Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của chì

STT Nồng độ (ppm) Độ hấp thụ

1 0.5 0.0210

2 1 0.0448

4 5 0.2060 5 10 0.3740 6 20 0.3691 7 35 0.8027 8 50 0.9115 9 75 1.0125 10 100 1.0913 y = -0.0001x2 + 0.024x + 0.0545 R2 = 0.9771 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 20 40 60 80 100 120 Concentration of Pb(ppm) A b s

Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào nồng độ chì Qua đồ thị khảo sát, ta thấy ở nồng độ 10ppm trở lên thì sự phụ thuộc không còn tuyến tính nữa. Điều này có thể kết luận rằng độ hấp thụ tăng tuyến tính với nồng độ chì từ 0.5-10ppm.

Dựa vào khoảng tuyến tính đã xác định, ta tiến hành xây dựng đường chuẩn chì trong khoảng nồng độ từ 0.5-6 ppm.

Từ dung dịch chuẩn chì thứ cấp 100 ppm, ta tiến hành pha dãy chuẩn làm việc của chì theo Bảng sau:

Bảng 3.8 Dãy dung dịch chuẩn làm việc của chì

Ký hiệu 1 2 3 4 5 6 7 Thể tích bình định mức 100 mL Chuẩn Pb 100 ppm (mL) 0.5 1 2 3 4 5 6 Dung dịch HNO3 0.1M (mL) 20 Dung dịch HCl 3 Định mức đến vạch Nồng độ Pb tương ứng (ppm) 0.5 1 2 3 4 5 6

Đo độ hấp thụ của dãy dung dịch chuẩn trên máy AAS ta thu được kết quả sau:

y = 0.0288x + 0.0011 R2 = 0.9975 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0 1 2 3 4 5 6 Concentration of Pb(ppm ) A b s

Bảng 3.9 Độ hấp thụ của dãy chuẩn chì

STT Nồng độ (ppm) hoặc mg/l Độ hấp thụ 1 0.5 0.0150 2 1 0.0289 3 2 0.0573 4 3 0.0919 5 4 0.1173 6 5 0.1423 7 6 0.1725

Hình 3.4 Đồ thị đường chuẩn của chì

Đường chuẩn có hệ số tương quan tuyến tính R = 0.9987, có thể kết luận rằng độ hấp thụ tăng tuyến tính với nồng độ chì từ 0.5-6 ppm. Đường chuẩn này được sử dụng cho các thí nghiệm tiếp theo.

3.5.2.2 Xác định độ thu hồi của phương pháp (R)

Xác định độ thu hồi chì trong mẫu bằng cách thêm dung dịch chuẩn chì

vào mẫu với 3 nồng độ khác nhau, số lần lặp lại của mỗi nồng độ là 4 lần. Sau đó tiến hành xử lý mẫu theo quy trình 3.1.2.2. Kết quả tính toán được trình bày trong Bảng sau:

Bảng 3.10 Kết quả kiểm tra độ thu hồi của phương pháp

Mẫu Thể tích (ml) Chuẩn Pb thêm vào (ppm) Nồng độ dung dịch mẫu (ppm) Độ thu hồi (R) 0 20 0 KPH - 0 20 1 20 1 0.971 97.10 2 20 0.981 98.10 3 20 0.952 95.10 4 20 0.978 97.80

5 20 3 2.662 88.73 6 20 2.665 88.83 7 20 2.667 88.90 8 20 2.664 88.80 9 20 5 4.487 89.74 10 20 4.472 89.44 11 20 4.477 89.54 12 20 4.473 89.46

Độ thu hồi chung () 91.79 ± 3.94

(KPH: Không phát hiện)

Độ thu hồi của phương pháp đạt 91.79 ± 3.94%, phù hợp với giá trị được quy định bởi AOAC và hội đồng châu Âu (80 < R <110).

3.5.2.3 Xác định độ đúng của phương pháp

Để xác định độ đúng của phương pháp tiến hành phân tích song song 10 dung dịch chuẩn chì 5 ppm theo quy trình 3.1.2.2, kết quả được trình bày trong Bảng sau:

Bảng 3.11 Kết quả kiểm tra độ đúng của phương pháp

Mẫu Nồng độ (ppm) 1 4.487 2 4.531 3 4.451 4 4.415 5 4.407 6 4.472 7 4.424 8 4.477 9 4.438 10 4.473 X ± SD 4.4575 ± 0.0380 n S X μ t 2 tn   1.643 c t (0.05,9) 2.262

Dựa trên kết quả thu được ở bảng trên ta cóttn  tc, không có sự khác nhau về kết quả của giá trị trung bình so với giá trị tham chiếu ở mức ý nghĩa  = 0.05. Phương pháp thử nghiệm có độ đúng đạt yêu cầu.

Xác định độ lặp lại của phương pháp bằng cách thêm dung dịch chuẩn chì vào mẫu với 3 nồng độ khác nhau, mỗi nồng độ lặp lại 10 lần. Mẫu được đem xử lý tương tự theo quy trình 3.1.2.2. Kết quả tính toán được trình bày trong bảng 3.12.

Bảng 3.12 Kết quả kiểm tra độ lặp lại của phương pháp.

Mẫu Nồng độ mẫu thêm chuẩn 1ppm Nồng độ mẫu thêm chuẩn 3ppm Nồng độ mẫu thêm chuẩn 5ppm 1 0.853 2.564 4.487 2 0.857 2.562 4.531 3 0.869 2.577 4.451 4 0.862 2.561 4.415 5 0.861 2.562 4.407 6 0.860 2.565 4.472 7 0.840 2.576 4.424 8 0.875 2.573 4.477 9 0.877 2.557 4.438 10 0.874 2.550 4.473 X ± SD 0.8628 ± 0.0114 2.5647 ± 0.0085 4.4575 ± 0.0380 RSD 1.325 0.332 0.853

Qua kết quả khảo sát cho thấy độ lệch chuẩn và hệ số biến động (sai số tương đối) của phép đo chì đều nằm trong giới hạn cho phép. Phương pháp đạt yêu cầu về độ lặp lại.

3.5.2.5 Giới hạn phát hiện (LOD) – Giới hạn định lượng (LOQ)

Để xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp thêm dung dịch chuẩn chì 1ppm vào 10 mẫu thử và tiến hành xử lý mẫu theo quy trình 3.1.2.2. Kết quả được trình bày trong Bảng 3.13.

Bảng 3.13 Kết quả kiểm tra giới hạn phát hiện (LOD) - giới hạn định lượng của phương pháp (LOQ)

Mẫu Nồng độ (ppm) 1 0.6904 2 0.7197 3 0.7703 4 0.7686 5 0.8089 6 0.7267 7 0.7582 8 0.7491 9 0.8089 10 0.8104 X ± SD 0.7611 ± 0.0411

S 3 LOD  D 0.1232 LOD X R  6.1757 S 10 LOQ   D 0.4108

Qua kết quả tính toán trong bảng trên, ta có giới hạn phát hiện (LOD) của phương pháp là 0.1232ppm. Với R = 6.176 (4 < R < 10), nồng độ thử là phù hợp và LOD tính được ở trên là đáng tin cậy. Giới hạn định lượng (LOQ) của phương pháp là 0.4108ppm.

Qua các kết quả phân tích ở trên, chúng tôi nhận thấy rằng phương pháp phân tích chì trong mẫu sữa bằng phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) là phương pháp phân tích có độ ổn định, có độ lặp lại tốt đồng thời có độ chính xác cao, hoàn toàn phù hợp để xác định hàm lượng chì trong mẫu.

3.5.3 Thực nghiệm trên mẫu

Tiến hành xác định hàm lượng chì trên 3 mẫu sữa bột và 3 mẫu sữa lỏng sau:

Hình 3.5 Các mẫu sữa bột và sữa đặc có đường

Áp dụng qui trình 3.1.2.2, tiến hành xác định hàm lượng chì trong một số mẫu sữa bột và sữa đặc có đường như sau:

Công thức tính toán hàm lượng chì trong mẫu