2.2.2.1. Quy trình phân tích hàm lượng tổng kim loại
Để phân tích hàm lượng tổng kim loại Zn trong các mẫu đất, chúng tôi sử dụng nước cường thủy để phá mẫu. Trong quy trình này không sử dụng thêm dung dịch axit HF, việc sử dụng HF làm tăng khả năng phân hủy mẫu và hòa tan được SiO2 nhưng đòi hỏi dụng cụ phá mẫu đặc biệt (như Teflon) và phải đảm bảo đuổi hết HF dư trước khi định mức để tránh gây hại cho các thiết bị đo đạc, tuy nhiên để hòa tan các kim loại nặng trong đất không nhất thiết phải hòa tan SiO2 nên chỉ cần sử dụng nước cường thủy để đơn giản hóa quá trình thực nghiệm.
Quy trình xử lý mẫu trong hệ kín lò vi sóng như sau:
- Cân 0,5000 gam mẫu đất khô, thêm lần lượt 2,5 mL HNO3 đặc và 7,5 mL HCl đặc chuyển vào ống teflon. Đóng lại theo quy định của nhà sản xuất.
- Đặt chế độ lò vi sóng theo bảng dưới đây:
Để nguội rồi định mức bằng HNO3 1% đến 50 mL rồi tiến hành lọc lấy dung dịch chứa ion kim loại. Các mẫu được xử lý lặp lại 3 lần.
Mẫu trắng được xử lý như mẫu thật, nhưng không có mẫu phân tích. Dùng 0,5mL nước cất thay cho 0,5g mẫu trầm tích khô và xử lý song song cùng với
Hàm lượng tổng kim loại được xác định bằng phương pháp ICP-MS.
Bảng 2.2. Chế độ lò vi sóng phá mẫu TT Giai đoạn phá trong lò vi sóng
1 Công suất (~ 1200 W)
2 Nâng nhiệt độ 10 phút
3 Thời gian giữ nhiệt 10 phút
4 Nhiệt độ 170 °C
5 Làm mát 20 phút
2.2.2.2. Quy trình chiết dạng kim loại
Trên cơ sở nghiên cứu các tài liệu [38, 39, 40] chúng tôi đã áp dụng quy trình chiết tuần tự đã cải tiến của Tessier (hình 2.4).
- Pha chế các dung dịch chiết:
1. Dung dịch chiết F1 (dung dịch NH4OAc 1M): cân chính xác trên cân phân tích 77,08g NH4OAc tinh thể, hòa tan bằng nước cất và định mức đến 1000 mL.
2. Dung dịch chiết F2 (dung dịch NH4OAc 1M, pH=5): Pha 1000 mL dung dịch NH4OAc 1M sau đó sử dụng máy đo pH để điều chỉnh pH đến 5 bằng HOAc tinh khiết.
3. Dung dịch chiết F3 (dung dịch NH2OH.HCl 0,04M trong HOAc 25% (v/v)): cân chính xác trên cân phân tích 2,8363g NH2OH.HCl (98,0%) hòa tan bằng nước cất và chuyển vào bình định mức 1000 mL, thêm 250 mL dung dịch HOAc tinh khiết, sau đó định mức bằng nước cất đến vạch.
4. Dung dịch chiết F4 (dung dịch NH4OAc 3,2M trong HNO3 20%): cân chính xác 246,656g NH4OAc tinh thể hòa tan bằng nước cất và chuyển vào bình định mức 1000 mL, sau đó thêm 307,69 mL dung dịch HNO3 65% (d=1,51g/cm3) và định mức đến 1000 mL.
5. Dung dịch chiết F5 (nước cường thủy): pha hỗn hợp từ HCl đặc 37% và HNO3 đặc 65% theo tỷ lệ thể tích là 3:1.
* Cách tiến hành các giai đoạn cụ thể: - Giai đoạn 1: Chiết dạng trao đổi
Cân 1g mẫu đã sấy khô vào ống li tâm 50 mL, thêm 10,00 mL NH4OAc 1M, lắc đều với tốc độ 300 vòng/phút trong 1 giờ bằng máy lắc, ở nhiệt độ phòng. Sau đó, li tâm với tốc độ 3000 vòng/phút trong 15 phút để thu dịch chiết F1.
- Giai đoạn 2: dạng liên kết với cacbonat
Cặn còn lại sau khi chiết F1 được thêm vào 20,00 mLNH4OAc 1M đã axít hóa bằng HOAc đến pH = 5, lắc đều trong 5 giờ với tốc độ 300 vòng/phút bằng máy lắc, ở nhiệt độ phòng. Sau đó, li tâm với tốc độ 3000 vòng/phút trong 15 phút để thu dịch chiết F2.
- Giai đoạn 3: dạng liên kết với Fe- Mn oxit
Phần cặn sau khi chiết F2 được thêm vào 20,00 mL NH2OH.HCl 0,04 M trong HOAc 25% (v/v), lắc đều trong 5 giờ với tốc độ 300 vòng/phút bằng máy lắc, ở nhiệt độ phòng. Sau đó, li tâm với tốc độ 3000 vòng/phút trong 15 phút để thu dịch chiết F3.
- Giai đoạn 4: dạng liên kết với hữu cơ
Cặn còn lại sau khi chiết F3 được thêm vào 10,00 mL NH4OAc 3,2M trong HNO3 20%, lắc đều trong 0,5 giờ với tốc độ 300 vòng/phút bằng máy lắc, ở nhiệt độ phòng. Sau đó, li tâm với tốc độ 3000 vòng/phút trong 15 phút để thu dịch chiết F4.
- Dạng cặn dư
Cặn sau khi chiết F4 được chuyển sang bình Teflon và cũng được phân hủy bằng hỗn hợp cường thủy như phân tích hàm lượng tổng kim loại. Hàm lượng các kim loại trong các dịch chiết được xác định bằng phương pháp ICP-MS.
Hình 2.4.Sơ đồ chiết các dạng kim loại nặng trong đất của Tessier đã cải tiến [40]
Dạng trao đổi (F1) 10mL CH3COONH4 1M to phòng Lắc liên tục 1 giờ Mẫu đất (1g) Dịch chiết Phần cặn 1 20 mL CH3COONH4 1M chỉnh pH=5 với HOAc Lắc 5 h, to phòng Dịch chiết Phần cặn 2 Dạng liên kết với cacbonat (F2) 20 mL NH2OH.HCl 0,04M trong 25% (v/v) HOAc ở 95oC trong 5 h
Dạng liên kết với săt- mangan oxi-hydroxit (F3) Dịch chiết Phần cặn 3 Dịch chiết Phần cặn 4 10 mL CH3COONH4 3,2 M trong HNO3 20% Lắc 0,5 h, to phòng
Dạng liên kết với hữu cơ (F4)
40 mL hỗn hợp 3:1 HCl-HNO3