* Phân tích định tính:
Ng-ời ta ghi cực phổ đồ sẽ xác định thế bán sóng. Tra bảng các thế bán sóng có thể tìm nguyên tố nào t-ơng ứng với thế thu đ-ợc trên nền (phông) đã chọn.
Cách xác định E1/2:
Kéo dài các phần thẳng a, b tr-ớc và sau sóng trên cực phổ đồ, sau đó kẻ một đ-ờng song song cắt đôi khoảng cách giữa chúng. Giao điểm của đ-ờng này với đ-ờng cong d chiếu xuống trục hoành sẽ cho thế bán sóng E1/2.Thế bán sóng th-ờng đ-ợc đo so với cực so sánh không phân cực (cực Calomen bão hoà).
Để xác định chính xác thế bán sóng của ion xác định phải loại trừ cực đại (nh- của oxi), phải loại ion cản trở (có E1/2 gần với ion xác định) bằng cách chuyển chúng vào ion xác định.
* Phân tích định l-ợng:
+Ph-ơng pháp mẫu tiêu chuẩn.
Ghi cực phổ đồ của dung dịch phân tích và dung dịch tiêu chẩn ở nồng độ đã biết chính xác trong cùng điều kiện thí nghiệm.
Gọi Cx và Cs là nồng độ t-ơng ứng của chất phân tích trong dung dịch nghiên cứu và trong dung dịch so sánh (dung dịch tiêu chuẩn).
Hx và hs là độ cao sóng cực phổ đối với dung dịch phân tích và dung dịch chuẩn, ta sẽ có: hs hx Cs Cx và Cx= hx hs Cs
Để xác định chính xác độ cao của sóng ng-ời ta chụp cực phổ đồ của nền nguyên chất và sau đó chụp cực phổ đồ của nền có chất điện hoạt và ở cùng một giá trị thế trong khu vực dòng giới hạn ng-ời ta xác định độ cao nửa sóng nh- là hiệu giữa dòng giới hạn và dòng của nền.
+ Ph-ơng pháp đ-ờng chuẩn.
Ghi cực phổ của dãy dung dịch chuẩn có thành phần giống nhau với nồng độ chất điện hoạt biến thiên. Sau đó xác định độ cao các sóng thu đ-ợc và vẽ đ-ờng chuẩn phụ thuộc hi - Ci. Dựa vào đ-ờng chuẩn này ng-ời ta xác định nồng độ chất phân tích trong dung dịch X. Sau khi đã đo độ cao sóng cực phổ hx của dung dịch này trong cùng điều kiện thực nghiệm nh- khi đo đối với dung dịch chuẩn.
+ Ph-ơng pháp thêm.
Nguyên tắc của ph-ơng pháp này là dùng ngay mẫu phân tích làm nền để chuẩn bị mẫu đầu bằng cách lấy một mẫu phân tích nhất định (CX) rồi thêm vào đó những l-ợng chính xác nguyên tố cần xác định theo từng bậc nồng độ, chẳng hạn C1,C2,C3,…(theo cấp số cộng) ta đ-ợc dãy mẫu đầu:
Cx; Cx + C1; Cx + C2; Cx + C3;…
Chọn các điều kiện thí nghiệm thích hợp và một vạch phổ của nguyên tố cần phân tích, tiến hành ghi c-ờng độ hấp thụ của vạch phổ đó cho tất cả các mẫu đ-ợc các giá trị t-ơng ứng là hx, h1, h2, h3,… và vẽ đồ thị phụ thuộc vào chiều cao pic. Dựa vào đồ thị này ng-ời ta xác định nồng độ chất phân tích trong dung dịch X khi đã xác định đ-ợc pic của X trong cùng điều kiện.
Ph-ơng pháp thêm có -u điểm là: Quá trình chuẩn bị mẫu rất dễ dàng, không phải dùng những hoá chất tinh khiết cao để chuẩn bị dãy mẫu nhân tạo, loại trừ đ-ợc hoàn toàn ảnh h-ởng về thành phần cũng nh- cấu trúc vật lý của các chất tạo thành mẫu. Ph-ơng pháp này đ-ợc dùng để phân tích các l-ợng vết và cũng để kiểm tra độ lặp lại, độ chính xác của ph-ơng pháp.
1.4.6. Ph-ơng pháp vôn ampe hòa tan xung vi phân
Quá trình xác định bằng ph-ơng pháp von-ampe hòa tan xung vi phân gồm hai giai đoạn:
Giai đoạn 1: Điện phân làm giàu chì kim loại trên bề mặt vi điện cực
giọt thủy ngân (catot): M2+ + 2e M (M: Pb, Cd, Cu, Zn). Quá trình này đ-ợc tiến hành tại thế không đổi và khuấy dung dịch với tốc độ đều.
Giai đoạn 2: Hòa tan kim loại kết tủa trên bề mặt điện cực và ghi dòng hòa tan bằng ph-ơng pháp von-ampe kết hợp với xung vi phân d-ới dạng pic. Trong những điều kiện thích hợp c-ờng độ dòng hòa tan tỷ lệ thuận với l-ợng chì đã kết tủa trên bề mặt điện cực cũng nh- nồng độ chất cần xác định trong dung dịch.
Đây là ph-ơng pháp có độ nhạy, độ chọn lọc và độ lặp lại cao, thực hiện nhanh và khá đơn giản.
1.5. Các ph-ơng pháp xử lý mẫu để phân tích các kim loại nặng trong thực phẩm [4, 8] loại nặng trong thực phẩm [4, 8]
Xử lý mẫu là giai đoạn đầu tiên nh-ng cũng rất quan trọng của quá trình phân tích. Dù chỉ sai sót rất nhỏ trong giai đoạn xử lý mẫu cũng dẫn đến sai số cho kết quả phân tích có khi còn làm cho sai số lớn. Vì vậy mọi cách xử lý mẫu để phân tích đều phải tuân thủ các điều kiện của QA/QC, và đảm bảo các yêu cầu cụ thể sau:
* Lấy đ-ợc hoàn toàn, không làm mất chất phân tích.
* Không làm nhiễm bẩn thêm chất phân tích vào mẫu do bất kỳ nguồn nào.
* Kết quả xử lý phải phù hợp với ph-ơng pháp phân tích đã chọn.
* Dùng các hoá chất phải đảm bảo có độ sạch đúng yêu cầu, mục đích phân tích và mức độ phân tích.
* Không đ-a thêm các chất có ảnh h-ởng vào mẫu.
* Có thể tách hay làm giàu đ-ợc mẫu cần phân tích thì càng tốt.
Trong khi xử lý hay phân huỷ mẫu, có thể có rất nhiều quá trình vật lý và các phản ứng hoá học có thể xảy ra đồng thời, tuỳ thuộc vào mỗi loại chất màu, thành phần của mẫu và các chất đ-ợc cho vào dùng để xử lý mẫu. Trong quá trình xử lý mẫu có thể xảy ra các quá trình sau:
Sự phá vỡ mạng l-ới cấu trúc của chất mẫu ban đầu, giải phóng các chất phân tích, đ-a chúng vào d-ới dạng các muối tan của các ion.
Quá trình oxy hoá khử làm thay đổi hoá trị, chuyển đổi dạng, làm tan vỡ cấu trúc của các vật chất mẫu ban đầu, để giải phóng chất phân tích về dạng hợp chất tan trong dung dịch.
Sự đốt cháy phá huỷ các chất hữu cơ và mùn tạo ra khí CO2, NOx, SO2, n-ớc và giải phóng các kim loại trong chất hữu cơ ban đầu, đ-a chúng về dạng các hợp chất hay muối có thể tan trong axit.
Sự tạo ra các hợp chất phức bền, ít phân ly làm tan chất mẫu, tạo ra các phức dạng tan của các chất phân tích trong dung dịch (dung môi) qua đó mà hoà tan chất mẫu.
Tạo ra các hợp chất dễ bay hơi, làm mất đi anion trong phân tử chất mẫu ban đầu,làm mẫu bị phân huỷ tạo ra các chất khác tan trong dung dịch axit hay kiềm, hay trong n-ớc.
Sự kết tinh, hay kết tủa chất phân tích d-ới dạng hợp chất khác, làm chất phân tích đ-ợc tách ra khỏi chất mẫu ban đầu chuyển sang dạng hợp chất mới mà chúng ta lấy đ-ợc chúng ra khỏi mẫu ban đầu.
Trong quá trình xử lý và phân huỷ mẫu có thể có các phản ứng hoá học xảy ra nh-: Các phản ứng oxy hoá khử, phản ứng thuỷ phân, phản ứng tạo phức, phản ứng hoà tan, phản ứng kết tủa,…của các phân tử chất mẫu với dung dịch axit phân huỷ mẫu, và các phần tử có trong mẫu với nhau.
Trong thực tế tuỳ thuộc vào từng loại mẫu cụ thể, mục đích, ph-ơng pháp phân tích mà ta lựa chọn ph-ơng pháp xử lý mẫu cụ thể phù hợp. Sau đây là một số ph-ơng pháp xử lý mẫu đ-ợc dùng trong phân tích hoá học:
1.5.1. Kỹ thuật vô cơ hoá -ớt [4]
Xử lý mẫu bằng axit mạnh đặc và có tính oxy hoá: Dùng axit mạnh và đặc (HCl, H2SO4), hay axit mạnh đặc có tính oxy hoá mạnh (HNO3, HClO4), hay hỗn hợp 2 axit (HNO3, H2SO4), hay hỗn hợp 3 axit (HNO3, H2SO4, HClO4), để phân huỷ mẫu trong điều kiện đun nóng trong bình kendan hay trong ống nghiệm. Tuỳ từng loại mẫu và tuỳ từng loại dụng cụ, thiết bị phá mẫu mà l-ợng axit và thời gian phá huỷ mẫu khác nhau từ vài giờ đến hàng vài chục giờ. Nếu trong lò vi sóng hệ kín thì chỉ cần 50-60 phút. D-ới tác dụng của axit đặc và nhiệt độ,có thể xảy ra một số quá trình vật lý và hoá học nh- phản ứng oxy hoá khử, phản ứng thuỷ phân…
1.5.2. Kỹ thuật vô cơ hoá khô
Nguyên tắc: Kỹ thuật tro hoá khô là kỹ thuật nung để xử lý mẫu, song thực chất chỉ là b-ớc đầu tiên của quá trình xử lý mẫu. Vì sau khi nung mẫu bã còn lại phải đ-ợc hoà tan (xử lý tiếp) bằng dung dịch muối hay dung dịch axit phù hợp, thì mới chuyển đ-ợc các chất phân tích vào dạng dung dịch, để sau đó xác định nó theo một ph-ơng pháp đã chọn. Quá trình nung xử lý mẫu có thể không thêm chất phụ gia, chất bảo vệ, hay có thêm các chất này vào mẫu, để trợ giúp cho việc nung xảy ra đ-ợc tốt hơn, nhanh hơn và bảo vệ đ-ợc chất phân tích không bị mất.
1.5.3. Kỹ thuật vô cơ hoá khô -ớt kết hợp
Nguyên tắc của kỹ thuật này là mẫu đ-ợc nung trong chén hay cốc nung mẫu. Tr-ớc tiên ng-ời ta xử lý -ớt sơ bộ trong cốc hay chén nung bằng một l-ợng nhỏ axit và chất phụ gia để phá vỡ sơ bộ cấu trúc ban đầu của các hợp chất mẫu, và tạo điều kiện giữ một số nguyên tố có thể bay hơi khi nung. Sau đó mới đem nung ở nhiệt độ thích hợp. Vì thế l-ợng axit dùng để xử lý chỉ bằng 1/4 hay 1/3 l-ợng cần dùng cho xử lý -ớt. Nh- thế sẽ ít tốn axit tinh khiết cao. Sau đó đem nung sẽ nhanh hơn và quá trình xử lý sẽ triệt để hơn xử
lý -ớt, và hạn chế đ-ợc sự mất một số kim loại khi nung. Do đó đã tận dụng đ-ợc -u điểm của cả hai kỹ thuật xử lý -ớt và khô nhất là giảm bớt đ-ợc các hoá chất tinh khiết cao khi tro hoá -ớt, dung dịch thu đ-ợc trong và sạch hơn tro hoá -ớt.
Ưu điểm của kỹ thuật vô cơ hoá khô -ớt kết hợp:
+ Hạn chế đ-ợc sự mất mát của một số chất phân tích.
+ Sự tro hoá là triệt để, sau khi hoà tan tro sẽ có dung dịch mẫu trong. + Không phải dùng nhiều axit tinh khiết cao.
+ Thời gian xử lý tro hoá nhanh hơn tro hoá -ớt.
+ Không phải đuổi axit d- lâu nên hạn chế đ-ợc sự nhiễm bẩn do môi tr-ờng.
+ Phù hợp cho nhiều loại mẫu khác nhau để xác định kim loại. + Không cần trang bị phức tạp nh- lò vi sóng đắt tiền.
Ch-ơng 2
PHƯƠNG PHáP THựC NGHIệM 2.1. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất
2.1.1. Thiết bị, dụng cụ
- Máy cực phổ 797VA Computrace (Metrohm Thụy Sĩ). - Máy đo pH.
- Bếp điện, lò nung. - Bát thạch anh. - Máy xay phân tích.
- Pipet chia độ đến 0,1ml, 5ml, 10ml.
- Bình định mức 10ml, 50ml, 100ml, 500ml. - Cốc thủy tinh, chậu thủy tinh.
- Phễu thủy tinh. - Giấy lọc.
- Phễu thủy tinh. - Bình tam giác.
- Chai thủy tinh hoặc chai nhựa có nút. - Kẹp gỗ.
- Dao inox.
2.1.2. Hóa chất
Các dung dịch gốc Zn2+ 1000ppm, Pd2+ 1000ppm, Cd2+ 1000ppm, Cu2+ 1000ppm, HCl đặc, CH3COOH, Mg(NO3)2, NH3 đặc, n-ớc cất hai lần.Các hóa chất thuộc loại tinh khiết phân tích của Merck.
2.1.3. Pha chế dung dịch
2.1.3.1. Pha chế dung dịch Mg(NO3)2 10%
Cân chính xác 10g Mg(NO3)2 sau đó cho vào bình định mức 100ml, thêm 90ml n-ớc cất hai lần ta thu đ-ợc dung dịch Mg(NO3)2 10%.
2.1.3.2. Pha chế dung dịch H2SO4 75 %
Hút chính xác 100 ml dung dịch H2SO4 98% (d= 1,8361 g/ml) cho vào bình định mức 250 ml, thêm vào 56,31ml n-ớc cất hai lần ta đ-ợc dung dịch H2SO4 75%.
2.1.3.3. Pha chế dung dịch HCl 2%
Hút chính xác 10 ml dung dịch HCl 37,3% (d= 1,185g/ml) cho vào bình tam giác 250ml, thêm vào 209,15 ml n-ớc cất hai lần ta đ-ợc dung dịch HCl 2%.
2.1.3.4. Pha dung dịch HCl 1/1
Hút chính xác 50ml dung dịch HCl 37,3% cho vào bình tam giác 250ml, thêm vào 50ml n-ớc cất hai lần ta đ-ợc dung dịch HCl 1/1.
2.2. Lấy mẫu và xử lý mẫu (phân hủy mẫu) BẰNG ph-ơng
pháp khô -ớt kết hợp 2.2.1. Lấy mẫu
Để đánh giá thực trạng d- l-ợng chì, cadimi, đồng và kẽm trong nhuyễn thể hai mảnh tại vùng biển Cửa Lò-Nghệ An, chúng tôi tiến hành mua mẫu tại chợ Hải Sản ở thị xã Cửa Lò.
2.2.2. Chuẩn bị mẫu
Mẫu sau khi lấy nếu ở gần thì chuyển ngay về phòng thí nghiệm. Nếu ở xa phòng thí nghiệm thì phủ bùn và bảo quản chỗ mát.
Tại phòng thí nghiệm các chất bẩn bám ngoài vỏ đ-ợc rửa sạch bằng n-ớc cất hai lần, tách lấy phần mô.
2.2.3. Xử lý mẫu
Phân hủy mẫu là quá trình rất quan trọng quyết định độ chính xác của phép phân tích. Trên thực tế có rất nhiều ph-ơng pháp phân hủy mẫu, tuy nhiên chúng tôi chọn ph-ơng pháp khô -ớt kết hợp với mục đích vừa tiết kiệm dung môi vừa tránh nhiễm bẩn mẫu phân tích và không mất nhiều thời gian
đuổi dung môi d-. Căn cứ vào tình hình thực tế tôi chọn quy trình xử lý mẫu nh- sau:
Lấy 5 g mẫu t-ơi cho vào bát thạch anh hoặc bát sứ, thêm vào 15ml H2SO4 75% và 3ml Mg(NO3)2 10% trộn đều và đun trên bếp điện cho sôi nhẹ và đun từ từ cho đến khô và thành than đen. Sau đó đem nung 3 giờ đầu ở nhiệt độ 450-500oC, sau đó nung ở 530oC cho mẫu tro hóa đến bã không còn đen (tro trắng). Sau đó hòa tan tro thu đ-ợc trong 15ml HCl 1/1 đun nóng cho mẫu tan hết, làm bay hơi hết axit d- đến còn muối ẩm, định mức thành 25ml bằng HCl 2%. Đây là dung dịch mẫu để xác định các kim loại nói trên bằng ph-ơng pháp cực phổ.
Quy trình phân tích nh- sau:
Hình 2.1: Sơ đồ xử lý mẫu 5g mẫu Than đen Tro trắng Nung 3 giờđầu ở 450 - 500oC Sau đó nung ở 5300C +15ml H2SO4 75% +3ml Mg(NO3)2 10%
Đun hoặc sấy trên bếp điện
Đo Dung dịch phân tích Muối ẩm Định mức thành 25ml bằng HCl 2%.
Hòa tan trong 15ml HCl 1/1. Đun nóng cho mẫu tan hết
Ch-ơng 3
KếT QUả Và THảO LUậN
3.1. Điều kiện chung để xác định đồng thời hàm l-ợng chì, cadimi, kẽm, đồng trong một số loài nhuyễn thể chì, cadimi, kẽm, đồng trong một số loài nhuyễn thể bằng ph-ơng pháp cực phổ
* Điện cực làm việc là giọt treo thủy ngân HMDE.
* Điện cực so sánh là điện cực Ag/AgCl.
* Điện cực phù trợ Pt.
* Ph-ơng pháp phân tích: Ph-ơng pháp thêm chuẩn.
* Số lần thêm: 2.
* Cỡ giọt: 4.
* Tốc độ khuấy: 2000 rpm.
* Quét thế từ -1,2V đến -0,7V.
* Biên độ xung: 0,05V.
* Thời gian mỗi b-ớc thế: 0,04s.
* B-ớc thế: 0,0006V.
* Tốc độ quét thế: 0,15V.
* Thời gian sục khí: 300s.
* Thời gian sục khí cho mỗi lần thêm dung dịch chuẩn: 30s.
* Thời gian điện phân: 60s.
* Thời gian cân bằng: 5s.
3.2. Kết quả xác định đồng thời hàm l-ợng chì, cadimi, kẽm, đồng trong một số loài nhuyễn thể ở vùng biển Cửa Lò bằng ph-ơng pháp cực phổ
Phép đo: Lấy 0,05ml mẫu phân tích đã đ-ợc xử lý theo ph-ơng pháp ở trên định mức đến 10ml, điều chỉnh pH trong khoảng 1-2 và tiến hành phân
tích đồng thời đồng, chì, cadimi, kẽm với các điều kiện đã chọn ở trên bằng ph-ơng pháp cực phổ hòa tan anot thu đ-ợc kết quả ở các bảng d-ới.