Các phương pháp phân hủy mẫu

PHẦN III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Các phương pháp phân hủy mẫu

*Lựa chọn môi trường phân hủy mẫu huyết thanh

Mẫu huyết thanh có thành phần nền hữu cơ phức tạp, chứa lượng protein tương đối lớn vì vậy phương pháp xử lí mẫu này cho bất kỳ thiết bị phân tích nào cũng như thiết bị ICP-MS được quan tâm đầu tiên, thông thường một axit hay hỗn hợp axit có khả năng hòa tan. Trong phân tích ICP- MS thì một số axit ảnh hưởng tới phép đo phổ, vì vậy việc sử dụng loại axit cho quá trình xử lí mẫu đóng một vai trò quan trọng nhất để đảm bảo mẫu tan hoàn toàn ở dạng đồng nhất và không ảnh hưởng tới phép đo. Thực tế khảo sát với 1gam mẫu huyết thanh thêm và không thêm chuẩn với 2 mức 0,1µg và 10µg chuẩn được xử lí với 10ml axit các loại axit HNO3, HCl, H3PO4, H2SO4, hỗn hợp HNO3 và HCl, hỗn hợp HNO3 , H2SO4 và HF, thể tích định mức cuối cùng là 50 ml. Thực nghiệm cho thấy chỉ có HNO3, H3PO4 và hỗn hợp HNO3 , H2SO4 và HF hòa tan mẫu, tuy nhiên dễ dàng hơn cả là axit HNO3. Kết quả phân tích mẫu không thêm và mẫu thêm chuẩn với 2 mức khác nhau cho thấy độ thu hồi với mỗi nguyên tố là khác nhau tuy nhiên tất cả các kết quả đều nằm trong khoảng cho phép từ 80 đến 103% (kết quả bảng 2).

Bảng 2: Độ thu hồi đối với các loại axit xử lý mẫu khác nhau

STT Tên nguyên

tố

Hiệu suất thu hồi (%)

Axit HNO3 H3PO4 HNO3&HCl HNO3, H2SO4 & HF Mức hàm lượng 0,1 µg 10 µg 0,1 µg 10 µg 0,1 µg 10 µg 0,1 µg 10 µg 1 Cu 97 95 83 82 81 85 83 80 2 Pb 95 88 96 95 97 94 80 82 3 Cd 93 88 91 86 94 96 94 96

Bảng 2 cho thấy phân hủy mẫu sử dụng axit HNO3 cho độ thu hồi đối với cả ba nguyên tố từ 88 đến 97 %. Thực nghiệm quan sát cho thấy đây cũng là axit tốt nhất để hòa tan mẫu. Axit H3PO4 cho độ thu hồi tốt nhưng quá trình thực nghiệm cho thấy mẫu không phân huỷ hết các chất hữu cơ; hỗn hợp axit HNO3 và HCl phân huỷ mẫu tốt nhưng cho độ thu hồi của Cu thấp; hỗn hợp HNO3, H2SO4 và HF cho độ thu hồi của Pb thấp. Vì vậy, các nghiên cứu tiếp theo đều sử dụng HNO3 cho việc phân hủy mẫu.

3.1.1.Phương pháp pha loãng bằng HNO3

Pha các dung dịch axit HNO3 có nồng độ lần lượt là: 0,1%; 0,2%; 0,4%; 0,6%; 0,8%; 1% ; 1,2%; 1,5% từ dung dịch HNO3 (1:1) và dung dịch chuẩn của các nguyên tố Cu, Pb, Cd có các nồng độ tương ứng là 50ppm; 2ppm và 0,1ppm.

Lấy 1mL mẫu huyết thanh 50µL dung dịch chuấn vào các ống nghiệm. Tiến hành định mức đến vạch 10mL lần lượt bằng các dung dịch HNO3 với các nồng độ 0,1%; 0,2%; 0,4%; 0,6%; 0,8%; 1%; 1,2% và 1,5% đối với tất cả các ống.

Mối tương quan giữa nồng độ HNO3 với hàm lượng trung bình của các kim loại đồng, chì và cadimi được trình bày ở trong bảng 3

Bảng 3: Ảnh hưởng của môi trường HNO3 đến quá trình xác định hàm lượng đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh

Hàm lượng các kim loại (ppb) Nồng độ HNO3 (%) 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,5 Cu Mẫu trắng 26,65 27,35 30,45 27,75 38,6 26,75 28,55 27,25 Mẫu HT 619,67 621 627 625,3 638 660 657,4 652,66 Mẫu HT + chuẩn (2500ppp) 2547,33 2566,7 2836,75 2740,05 2686,7 2910 2650,65 2565,84 Cd Mẫu trắng 0,0235 0,026 0,0195 0,021 0,011 0,028 0,016 0,0135 Mẫu HT 0,025 0,03 0,026 0,03 0,028 0,046 0,034 0,031 Mẫu HT + chuẩn (5ppb) 4,29 4,3 4,22 4,3 4,3315 4,853 4,3 4,001

Mẫu HT 0,0763 0,19 0,3 0,3 0,3137 0,309 0,3358 0,3287 Mẫu HT +

chuẩn (100ppb)

85,2463 84,69 84,8 83,6 84,5337 90,819 83,9358 83,3917

(Mẫu HT: mẫu huyết thanh)

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của nồng độ các kim loại vào nồng độ HNO3 trong phương pháp pha loãng bằng HNO3 (hình 5).

(5a) (5b) ( 5c)

Hình 5: Ảnh hưởng của HNO3 đến quá trình xác định hàm lượng đồng (5a), chì (5b) và cadimi (5c) trong phương pháp pha loãng bằng HNO3

Từ kết quả phân tích hàm lượng đồng, chì và cadimi trong các mẫu (hình 5) ta thấy trong phương pháp pha loãng bằng HNO3 ở các nồng độ khác nhau, thì với nồng độ HNO3 1% thu được hàm lượng của các nguyên tố là cao nhất và độ thu hồi của các nguyên tố là tốt nhất. Như vậy sử dụng HNO3 với nồng độ 1% là tối ưu trong phương pháp phân hủy thường mẫu huyết thanh.

3.1.2. Phương pháp pha loãng bằng hỗn hợp HNO3 (1%) và Triton X-100

Tương tự, lấy 1mL mẫu huyết thanh và 50µL dung dịch chuẩn vào các ống nghiệm, rồi định mức đến vạch 10mL bằng HNO3 1% và Triton X- 100 có nồng độ lần lượt là 0,05%; 0,075%; 0,1%; 0,15%; 0,2% đối với tất cả các ống.

Mối tương quan giữa nồng độ Triton X-100 và hàm lượng của đồng, chì, cadimi trong huyết thanh được trình bày ở trong bảng 4.

Bảng 4: Ảnh hưởng của Triton X-100 đến quá trình xác định hàm lượng đồng, chì và cadimi trong huyết thanh

Hàm lượng các kim loại (ppb) Nồng độ Triton X-100 (%)

0,05 0,075 0,1 0,15 0,2

Cu

Mẫu trắng 13,3 17,68 23,5 27,1 27,4

Mẫu huyết thanh 1175 1185 1285 1230 1192,7

Mẫu huyết thanh + chuẩn

(2500ppb) 3195 3350 3740 3425 3246,7

Cd

Mẫu trắng 0,0771 0,0803 0,0874 0,0874 0,105

Mẫu huyết thanh 0,0868 0,0906 0,1349 0,1243 0,1411

Mẫu huyết thanh + chuẩn

(5ppb) 4,4418 4,1281 4,7079 4,1693 4,1321

Pb Mẫu trắng 0,596 0,631 0,647 0,685 0,705

Mẫu huyết thanh 0,6953 0,7816 0,8375 0,7749 0,7924

Mẫu huyết thanh + chuẩn

(100ppb) 83,7903 84,7116 92,3175 80,9299 82,0624

Hình 6 là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của nồng độ các kim loại vào nồng độ Triton X-100 trong phương pháp pha loãng bằng hỗn hợp HNO3 và Triton X-100

6a 6b 6c

Hình 6: Ảnh hưởng của nồng độ Triton X-100 đến quá trình xác định hàm lượng đồng (6a), chì (6b) và cadimi (6c) trong phương pháp pha loãng mẫu

huyết thanh bằng hỗn hợp HNO3 và Triton X-100

Kết quả phân tích hàm lượng đồng, chì và cadimi trong các mẫu ta thấy trong phương pháp pha loãng bằng hỗn hợp HNO3 1% và Triton X-100 thì sử

dụng hỗn hợp HNO3 1% và Triton X-100 với nồng độ 0,1% là tối ưu vì các nguyên tố Cu, Pb và Cd đều được phát hiện ở nồng độ cao nhất.

3.1.3. Phương pháp phân hủy bằng lò vi sóng

Các dung dịch HNO3 có nồng độ 0,1%; 0,5%, 1%; 1,5% và 2% được lựa chọn để khảo sát ảnh hưởng của nồng độ HNO3 trong phương pháp phân hủy mẫu huyết thanh bằng lò vi sóng với chương trình có sẵn trong thiết bị (bảng 5). 1 mL mẫu huyết thanh được pha loãng đến 10mL lần lượt bằng các dung dịch HNO3 nồng độ từ 0,1% đến 2%. Sau đó, cho vào các ống phá Teflon để tiến hành phân hủy mẫu huyết thanh bằng lò vi sóng.

Bảng 5: Chương trình phá mẫu huyết thanh trong lò vi sóng

Các bước Nhiệt độ (0C) Áp suất (Bar) Thời gian (Phút)

1 160 50 5

2 190 50 10

3 50 0 10

4 50 0 10

5 50 0 10

Hàm lượng đồng, chì và cadimi xác định được trong phương pháp lò vi sóng ứng với từng nồng độ HNO3 dùng để phân hủy mẫu được trình bày ở bảng 6.

Bảng 6: Ảnh hưởng của HNO3 đến kết quả phân tích hàm lượng đồng, cadimi và chì trong phương pháp phân hủy mẫu huyết thanh bằng lò vi sóng.

Nồng độ các kim loại (ppb) Nồng độ HNO3 (%)

0,1 0,5 1 1,5 2

Cu Mẫu trắng 16 17,21 17,75 20,75 22,95

Mẫu huyết thanh 1003,75 1355,66 1356,2 1095 1075

Mẫu huyết thanh + chuẩn (2500ppb) 3435,5 3747,41 3788,45 3350 3555

Cd Mẫu trắng 0,0562 0,0768 0,0797 0,0824 0,0976

Mẫu huyết thanh 0,07 0,124 0,1535 0,1179 0,1321

Mẫu huyết thanh + chuẩn (5ppb) 4,0435 3,784 4,4685 4,5014 43,1647

Pb Mẫu trắng 0,689 0,776 0,824 0,859 0,901

Mẫu huyết thanh 0,8146 0,9239 1,1292 1,0704 1,0135

Mẫu huyết thanh + chuẩn (100ppb) 79,3146 73,3739 90,5292 78,4104 78,6435

Sự phụ thuộc của nồng độ các kim loại vào nồng độ HNO3 trong phương pháp phân hủy bằng lò vi sóng được biểu diễn trong hình 7

7a 7b 7c

Hình 7: Ảnh hưởng của HNO3 đến quá trình xác định hàm lượng đồng (7a), chì (7b) và cadimi (7c) trong phương pháp phân hủy mẫu bằng lò vi sóng

Từ kết quả phân tích hàm lượng đồng, chì và cadimi trong các mẫu ta thấy trong phương pháp phân hủy mẫu huyết thanh bằng lò vi sóng, với nồng độ HNO3 1% thu được hàm lượng của các nguyên tố là cao nhất. Như vậy sử dụng HNO3 với nồng độ 1% là tối ưu trong phương pháp phân hủy bằng lò vi sóng mẫu huyết thanh.

3.1.4. So sánh các phương pháp phân hủy mẫu

So sánh các phương pháp phân hủy mẫu để xác định hàm lượng các nguyên tố đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh cho thấy phương pháp phân hủy mẫu bằng lò vi sóng là tối ưu nhất cho xác định đồng thời cả ba nguyên tố Cu, Pb và Cd (bảng 7, hình 8).

Bảng 7: Hàm lượng các nguyên tố đồng, chì, cadimi trong huyết thanh ứng với từng phương pháp phân hủy mẫu được khảo sát.

Các phương pháp phân hủy mẫu Nồng độ các nguyên tố (ppb)

Cu Cd Pb

Phương pháp pha loãng bằng HNO3 1% 633,25 0,0183 0,289

Phương pháp pha loãng bằng HNO3 1%

và Triton X-100 0,1% 1261,5 0,0475 0,1905

Phân hủy bằng lò vi sóng với HNO3 1% 1447,250 0,0738 0,3052

Hình 8: Ảnh hưởng của các phương pháp phân hủy mẫu đến quá trình xác định hàm lượng các kim loại đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh

(PP1: Phương pháp pha loãng bằng HNO3 1%; PP2: Phương pháp pha loãng bằng

hỗn hợp HNO3 1% và Triton X-100 0,1% ; PP3: Phương pháp phân hủy bằng lò vi

sóng với HNO3 1%)