Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử là một phƣơng pháp hiện đại, có độ chính xác cao. Ngoài ra phƣơng pháp này còn có độ nhạy và độ chọn lọc cao, phù hợp với xác định vi lƣợng các nguyên tố. Khi sử dụng phƣơng pháp này trong nhiều trƣờng hợp không phải làm giàu nguyên tố trƣớc khi phân tích nên tốn ít mẫu và thời gian. Phƣơng pháp này còn cho phép xác định đồng thời nhiều nguyên tố, phù hợp cho việc xác định hàm lƣợng các kim loại trong các trƣờng hợp khác nhau. Chính vì thế mà chúng tôi đã sƣ dụng phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS) để xác định hàm lƣợng cađimi và chì trong mẫu chè [6, 12].
Với phƣơng pháp này đối với mỗi loại máy đo của các hãng sản xuất khác nhau khi sử dụng để phân tích đều cho kết quả tốt ở những điều kiện thí nghiệm khác nhau. Chúng tôi dùng máy Shimadzu AA – 6300 - Nhật Bản, tại Trung tâm y tế Dự phòng Thái Nguyên. Từ những khảo sát đi trƣớc và điều kiện thực tế của máy chúng tôi chọn các điều kiện tối ƣu, tiến hành đo trên mẫu chuẩn rồi phân tích mẫu thực tế theo phƣơng pháp đƣờng chuẩn và kiểm tra lại bằng phƣơng pháp thêm chuẩn.
Hình 2.1. Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Shimadzu AAS-6300
2.2.1.1. Trang bị của phép đo
Muốn thực hiện phép đo phổ hấp thụ nguyên tử hệ thống máy đo phổ hấp thụ nguyên tử phải bao gồm các phần cơ bản sau:
Phần 1. Nguồn phát tia phát xạ cộng hƣởng (vạch phổ phát xạ đặc trƣng của nguyên tố cần phân tích), để chiếu vào môi trƣờng hấp thụ nguyên tử tự do của nguyên tố:
+ Đèn catot rỗng (HCL).
+ Đèn phóng điện không điện cực (EDL)
+ Đèn phát xạ liên tục đã đƣợc biến điệu (D2).
Phần 2. Hệ thống nguyên tử hóa mẫu phân tích. Hệ thống này đƣợc chế tạo theo 3 kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu. Đó là kỹ thuật nguyên tử hóa bằng
ngọn lửa (lúc này ta có phép đo F- AAS) và kỹ thuật không ngọn lửa (lúc này ta có phép đo GF- AAS) và kỹ thuật hoá hơi lạnh (MVU-AAS).
Phần 3. Máy quang phổ, nó thƣờng là bộ đơn sắc, có nhiệm vụ thu, phân ly và chọn tia sáng (vạch phổ) cần đo hƣớng vào nhân quang điện để phát tín hiệu hấp thụ AAS của vạch phổ.
Phần 4. Hệ thống tín hiệu hấp thụ của vạch phổ (tức là cƣờng độ của vạch phổ hấp thụ hay nồng độ nguyên tố cần phân tích). Hệ thống này có thể là các trang bị:
+ Điện kế chỉ tín hiệu AAS
+ Bộ tự ghi để chỉ các pic hấp thụ + Bộ chỉ hiện số.
+ Bộ máy in.
+ Máy tính với màn hình để hiển thị dữ liệu, phần mền xử lí số liệu và điều khiển toàn bộ hệ thống máy đo.
1
Hình 2.2: Nguyên tắc cấu tạo của máy đo AAS
1. Nguồn đơn sắc 3. Hệ thống đơn sắc và detector. 2. Hệ nguyên tử hoá mẫu 4. Hệ điện tử.
2.2.1.2. Phƣơng pháp đƣờng chuẩn
Nguyên tắc của phƣơng pháp này là dựa vào phƣơng trình cơ bản của phép đo A = K.C và một dãy mẫu đầu để dựng một đƣờng chuẩn, sau đó nhờ đƣờng chuẩn này và giá trị A để xác định nồng độ CX của nguyên tố cần phân tích trong mẫu đo phổ, rồi từ đó tính đƣợc nồng độ của nó trong mẫu phân tích.
3 4 2
Trƣớc hết phải chuẩn bị một dãy mẫu đầu, dãy mẫu chuẩn (thông thƣờng là 5 mẫu) và các mẫu phân tích trong cùng điều kiện. Ví dụ các mẫu đầu có nồng độ của nguyên tố X cần xác định C1, C2, C3, C4, C5 và các mẫu phân tích là CX1, CX2… Rồi sau đó chọn một quá trình phân tích phù hợp để rồi đo phổ. Đo các mẫu chuẩn và các mẫu phân tích theo một vạch đã chọn. Ví dụ thu đƣợc các giá trị cƣờng độ tƣơng ứng với các nồng độ là A1, A2, A3, A4, A5, và AX1, AX2… Sau đó dựng đƣờng chuẩn theo hệ toạ độ A - Cx.
Nhờ đƣờng chuẩn và các giá trị AX ta sẽ dễ dàng xác định đƣợc nồng độ CX. Công việc cụ thể là đem các giá trị AX đặt lên trục tung A của hệ toạ độ, từ đó kẻ đƣờng song song với trục hoành CX. Đƣờng này sẽ cắt đƣờng chuẩn tại điểm M. Từ điểm M hạ đƣờng vuông góc với trục hoành cắt trục hoành tại CX. CX là nồng độ cần tìm [8, 9, 13]. C7 C6 C5 C4 C3 C(mg/ml) Ax Cx C1 C2 0
Hình 2.3. Đồ thị của phương pháp đường chuẩn
2.2.1.3. Phƣơng pháp thêm chuẩn
Nguyên tắc của phƣơng pháp này là ngƣời ta dùng ngay một mẫu phân tích làm nền để chuẩn bị một dãy mẫu đầu bằng cách lấy một lƣợng mẫu phân tích nhất định và thêm vào đó những lƣợng nhất định của nguyên tố cần xác định theo từng bậc nồng độ (theo cấp số cộng). Ví dụ lƣợng thêm vào là C1,
C0 = Cx
C1 = (Cx + C1) C2 = (Cx + C2) C3 = (Cx + C3) C4 = (Cx + C4)
Trong đó Cx là nồng độ của nguyên tố cần xác định trong mẫu phân tích đã chọn. Các mẫu phân tích còn lại giả sử kí hiệu Cx1, Cx2, Cx3, …
Tiếp đó chọn các điều kiện thí nghiệm phù hợp và một vạch phổ của nguyên tố phân tích, tiến hành ghi cƣờng độ hấp thụ của vạch phổ đó theo tất cả dãy mẫu đầu và các mẫu phân tích. Kết quả thu đƣợc nhƣ bảng sau:
Mẫu C0 C1 C2 C3 C4 Cx1 Cx2 Cx3
A A0 A1 A2 A3 A4 Ax1 Ax2 Ax3
Hình 2.4. Đồ thị của phương pháp thêm chuẩn
Từ các giá trị cƣờng độ này ứng với các nồng độ thêm vào của các nguyên tố phân tích chúng ta dựng đƣợc một đƣờng chuẩn theo hệ toạ độ A - Cx. Đƣờng này cắt trục tung tại điểm có toạ độ (A0, 0). Sau đó để xác định đƣợc nồng độ Cx chƣa biết chúng ta làm nhƣ sau:
Cách 1: Kéo dài đƣờng chuẩn về phía trái, nó cắt trục hoành tại điểm C0. Chính đoạn OC0 bằng giá trị nồng độ Cx cần tìm.
A A0 C0 O C1 C2 C3 C4 C0 M C ( g/ml)
Cách 2: Cũng có thể xác định Cx bằng cách từ gốc toạ độ kẻ một đƣờng song song với đƣờng chuẩn và từ điểm A0 kẻ đƣờng song song với trục hoành hai điểm này cắt nhau tại điểm M. Từ điểm M hạ đƣờng vuông góc với trục hoành. Đƣờng này cắt trục hoành tại điểm C0. Chính đoạn C0 là giá trị Cx cần tìm [8, 9, 13].