Quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kỹ thuật hóa hơi lạnh dựa trên việc chuyển các nguyên tố cần xác định về dạng hợp chất hydrua hoặc nguyên
Nguồn sáng (HCL) Hệ thống nguyên tử hoá mẫu Detector Bộ đơn sắc Hệ điện tử Bộ phận hiển thị kết quả Mẫu O2 C2H2
Se, Te, Sb, Sn, Bi… là những nguyên tố dễ chuyển về dạng nguyên tử tự do hoặc hợp chất hydrua dễ bay hơi nhờ phản ứng với các chất khử mạnh nào đó. Các chất khử được dùng là: bột kẽm, bột magie, NaBH4, SnCl2…
Đối với nguyên tố thuỷ ngân, trong dung dịch nó là cation, sau khi được khử thành thủy ngân nguyên tố sẽ bay hơi thành các nguyên tử tự do ngay ở nhiệt độ phòng. Người ta thường dùng hai chất khử là NaBH4 và SnCl2, phản ứng xảy ra như sau:
2 NaBH4 + Hg2+ → Hg + B2H6↑ + H2↑ + 2 Na+ SnCl2 + Hg2+ → Sn4+ + Hg0 + 2 Cl
Nghiên cứu này sử dụng hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật hóa hơi lạnh, cụ thể là máy phân tích thủy ngân bán tự động Model Hg 201 - Semi.
Nguyên tắc hoạt động của thiết bị được mô tả như sau:
Hình 1.2. Mô hình hệ thống hóa hơi lạnh cải tiến
Thiết bị được trang bị thêm một van 4 chiều và bơm tuần hoàn như hình trên. Hơi thuỷ ngân được tạo ra từ bình phản ứng được làm giàu bằng cách chạy tuần hoàn trong hệ với khoảng thời gian nhất định (thông thường là 30 giây). Hơi axit được bẫy nhờ bình chứa dung dịch NaOH 5M. Sau đó, quay van bốn chiều một góc 90°, hơi thuỷ ngân được dẫn qua bình đá để loại
Nhờ hệ thống này được cải tiến, hơi thuỷ ngân được tích luỹ và đo tức thời nên tín hiệu thu được pic sắc nét, tổng số tín hiệu trên nhiễu nên được nâng cao.
Hình 1.3. Phổ hấp thụ của thủy ngân trước và sau khi cải tiến thiết bị
Hình 1.5. Phổ hấp thụ của thủy ngân nồng độ từ 0,1 đến 2,0 μg/l
Hình 1.6. Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật hóa hơi lạnh phân tích thủy ngân bán tự động Model HG - 201
Mẫu phân tích (5 ml) được đưa vào bình phản ứng, sau đó thêm 1 ml SnCl2 10% để khử ion thuỷ ngân về thuỷ ngân nguyên tử ở trạng thái hơi theo phương trình.
Hg2+ + SnCl2 Sn4+ + Hg0 + 2Cl-
Hơi thuỷ ngân được tạo ra từ bình phản ứng được làm giàu bằng cách chạy tuần hoàn trong hệ với khoảng thời gian nhất định (thông thường là 30
giây), hơi axit kéo theo được loại bỏ nhờ bình chứa dung dịch NaOH 1M. Sau đó, quay van bốn chiều một góc 90°, hơi thuỷ ngân được dẫn qua bình đá để loại bỏ hơi nước rồi chuyển vào cuvet thạch anh nằm trên chùm sáng của đèn catot rỗng và đo thủy ngân tại bước sóng 253,7 nm.
Cũng như các phương pháp phân tích khác, phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử cũng có những ưu, nhược điểm nhất định. Đó là:
- Ưu điểm:
+ Độ nhạy cao: độ nhạy và độ chọn lọc tương đối cao. Phân tích hàm lượng vết và siêu vết.
+ Tín hiệu thu pic sắc nét, độ lặp lại cao. + Chi phí thấp.
- Nhược điểm:
+ Do độ nhạy cao, phân tích hàm lượng vết và siêu vết nên ảnh hưởng lớn bởi yếu tố nhiễm bẩn; hóa chất phải tinh khiết, dụng cụ phải đảm bảo cho phân tích.
Hàm lượng tổng thuỷ ngân, thuỷ ngân vô cơ, thuỷ ngân hữu cơ trong trầm tích được xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử với kỹ thuật hoá hơi lạnh.
Chương 2
THỰC NGHIỆM