Thực tế, trong quá trình phân tích ta luôn mắc phải các sai sót trong quá trình cân, đo thể tích,… cũng như trong các giai đoạn phân tích. Điều đó sẽ quyết định độ chính xác của phương pháp phân tích.
Thông thường, khi tiến hành thí nghiệm chúng ta thường tiến hành một số thí nghiệm độc lập trong cùng một số thí nghiệm độc lập trong cùng điều kiện giống nhau, và từ các kết quả riêng lẻ thu được, ta tiến hành xử lí thống kê để đánh giá độ chính xác của phép đo. Các đại lượng đặc trưng thống kê quan trọng nhất là giá trị trung bình cộng và phương sai.
- Giá trị trung bình cộng: [3]
Giả sử tiến hành phép đo nào đó n lần ta thu được n giá trị thực nghiệm X1, X2, X3… Xn. Khi đó giá trị trung bình của phép đo là:
Đây là giá trị gần nhất với giá trị thực của đại lượng cần đo với xác suất cao nhất trong số các giá trị đo được.
- Phương sai: [3]
Phương sai của phép đo phản ánh độ phân tán của kết quả đo được đánh giá bằng:
Trong đó: k là số bậc tự do. Nếu chỉ có một đại lượng cần đo X thì k = n-1.
Gía trị 2
S
S được gọi là độ lệch chuẩn của phép đo.
- Độ lệch chuẩn của đại lượng trung bình cộng được tính theo công thức sau: [3]
- Độ lệch tiêu chuẩn tương đối (% RSD) tức là hệ số biến động Cv: Giả sử tiến hành phân tích lặp lại n lần, ta được giá trị các kết quả sau X1, X2, X3…Xn. Từ các
27
biểu thức toán học được trình bày ở trên ta tính được X và S. Hệ số biến động v
của phương pháp phân tích đặc trưng cho độ lặp lại hay độ phân tán của các kết quả thí nghệm và được xác định bằng hệ thức: [3]
RDS hay Cv càng nhỏ thì độ lặp lại càng tốt.
- Biên giới tin cậy (độ chính xác của phép đo trực tiếp)
Biên giới tin cậy là giá trị tuyệt đối giữa giá trị trung bình cộng và giá trị
thực µ của đại lượng phải đo: . [3]
Trong thực tế, biên giới tin cậy được đánh giá với một độ tin cậy α đã cho (xác suất để các lần đo rơi vào khoảng tin cậy ( tức là P ). Độ tin cậy thường cho trước α = 0.95 (95%) hoặc α = 0.99 (99%),…biên giới tin cậy được tính theo công thức được tính theo công thức:
t(P,k) là hệ số Student ứng với bậc tự do k = n – 1 và mức ý nghĩa (khả năng chấp nhận giả thiết) P, 1 – P là độ tin cậy của phương pháp kiểm tra. Ở đây ta chọn mức ý nghĩa P = 0.05 nên t(P,k) = 2.78 →
Vậy giá trị thực là
28
CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Dụng cụ, thiết bị và hóa chất 2.1.1. Dụng cụ: -Cốc thủy tinh: 50 ml, 100 ml. - Bình định mức: 25 ml, 50 ml, 100 ml, 250 ml - Pipet chuẩn 1, 2, 5, 10 ml - Phễu lọc, giấy lọc - Chày sứ, cối sứ - Bát sứ, cốc nung - Bếp điện
- Thìa thủy tinh, đũa thủy tinh, ống nhỏ giọt, kẹp gỗ, dao inox, quả bóp cao su, bình tia nước cất.
2.1.2. Thiết bị
- Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS - iCE 3500 của hãng Thermo (Đức).
Hình 2.1. Máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS.
- Tủ sấy. - Lò nung. - Cân phân tích. 2.1.3. Hóa chất - Dung dịch chuẩn: Pb2+ 1000 ppm, Zn2+ 1000 ppm
29
- Dung dịch HNO3 65% và HNO3 10% - Dung dịch H2SO4 98% và H2SO4 1% - Dung dịch KNO3 10%
- Nước cất 2 lần
Tất cả các hóa chất dùng cho đề này đều tinh khiết và có xuất xứ từ Trung Quốc.
2.3. Pha hóa chất
* Pha dung dịch HNO3 10% từ dung dịch HNO3 65%:
Lấy chính xác 38.5 ml HNO3 65% cho cốc 100 ml đã có sẵn nước cất, khuấy đều, chuyển vào bình định mức 250 ml, tráng rửa nhiều lần bằng nước cất 2 lần, định mức đúng vạch và lắc đều.
* Pha dung dịch H2SO4 1% từ dung dịch HNO3 98%
Lấy chính xác 10.2 ml H2SO4 98% cho vào cốc 250 ml đã có sẵn nước cất, khuấy đều, để nguội. Chuyển vào bình định mức 1000 ml, định mức đến vạch.
* Pha dung dịch chuẩn Pb2+ 1000 ppm:
Cân chính xác 0.1599g Pb(NO3)2 cho vào cốc 25 ml, cho tiếp 1 ml HNO3 đặc và nước cất 2 lần, khuấy đều, chuyển vào bình định mức 100 ml, tráng rửa nhiều lần bằng nước cất 2 lần, định mức đúng vạch và lắc đều.
* Pha dung dịch chuẩn trung gian Pb2+
10 mg/l:
Dùng pipet hút 0.5 ml dung dịch chuẩn Pb2+ 1000 ppm cho vào bình định mức 50ml, định mức đến vạch bằng HNO3 đặc.
* Pha dung dịch làm việc Pb2+ 0.1 mg/l:
Dùng pipet hút 0.5 ml dung dịch chuẩn trung gian Pb2+ 10 mg/l cho vào bình định mức 50 ml, định mức đến vạch bằng HNO3 đặc.
* Pha dung dịch chuẩn Zn2+ 1000 ppm:
Cân chính xác 1.0996g ZnSO4.7H2O cho vào cốc 25 ml, thêm tiếp 1 ml H2SO4 1% và nước cất 2 lần, khuấy đều. Chuyển vào bình định mức 100 ml, tráng rửa nhiều lần và định mức đúng vạch bằng H2SO4 1% , lắc đều.
* Pha dung dịch chuẩn trung gian Zn2+ 10 mg/l:
Dùng pipet hút 0.5 ml dung dịch chuẩn gốc Zn2+ 1000 ppm cho vào bình định mức 50 ml và định mức đến vạch bằng HNO3 10%.
30
* Pha dung dịch làm việc Zn2+ 0.05 mg/l:
Dùng pipet hút 0.5 ml dung dịch chuẩn trung gian Zn2+ 10 mg/l cho vào bình định mức 100 ml và định mức đến vạch bằng HNO3 10%.
* Pha dung dịch nền bảo vệ KNO3 10%: Cân chính xác khoảng 10g KNO3 10% hòa tan vào 90 ml nước cất.
2.4. Quy trình vô cơ hóa mẫu
31
Hình 2.3. Đun mẫu trên bếp điện. Hình 2.4. Mẫu sau khi đun trên bếp điện.
Hình 2.5. Nung mẫu trong lò nung. Hình 2.6. Mẫu sau khi nung trong lò.
Tuy nhiên, dung dịch HNO3 65%, dung dịch H2SO4 98% thêm vào, nhiệt độ nung trong lò cũng như thời gian nung chưa biết chính xác nên phải khảo sát tìm ra điều kiện tối ưu để đảm bảo hiệu quả xử lý mẫu, đồng thời tiết kiệm hóa chất và thời gian đuổi axit dư.
2.5. Thực nghiệm nghiên cứu vô cơ hóa mẫu
2.5.1. Khảo sát lượng dung môi thích hợp để vô cơ hóa mẫu
Thực hiện quá trình ở mục 2.4 với lượng axit HNO3 65% và axit H2SO4 98% thay đổi ở các nhiệt độ khác nhau thay đổi từ 450 ÷ 4900C trong 4 giờ được hiện như Bảng 2.1:
32
Bảng 2.1. Lượng axit HNO3 65% và H2SO4 98% cần khảo sát.
HNO3 65% (ml) H2SO4 98% (ml) KNO3 10% (ml)
Mẫu 1 3 2 5
Mẫu 2 4 1 5
Mẫu 3 5 1 5
Mẫu 4 5 2 5
Sau khi chọn được lượng dung môi thích hợp, dùng đũa thủy tinh trộn đều hỗn hợp mẫu, để qua đêm. Sau đó, chuyển hỗn hợp mẫu đã trộn đều vào bát nung, đun nhẹ trên bếp điện cho mẫu sôi nhẹ đến khi sự than hóa xảy ra, tiếp tục đun tới khô kiệt và chuyển vào lò nung.
2.5.2. Khảo sát nhiệt độ nung mẫu
Thực hiện quá trình 2.4 với lượng axit HNO3 65% và H2SO4 98% đã chọn ở trên nhưng thay đổi nhiệt độ.
Điều chỉnh nhiệt độ ở 4500
C và nung trong 4 giờ, sau đó tăng dần nhiệt độ nung (mỗi lần tăng 100C cho đến 4900C). Với mỗi lần tăng nhiệt độ, tiến hành nung trong 3 giờ đến khi mẫu chuyển thành tro trắng thì dừng lại.
2.5.3. Khảo sát thời gian nung mẫu
Thực hiện quá trình 2.4 với lượng dung môi và nhiệt độ nung đã chọn như trên và thay đổi thời gian nung từ 2 giờ đến 4 giờ để chọn thời gian tối ưu.
2.6. Chuẩn bị mẫu giả
Thực hiện quá trình 2.4 với điều kiện tối ưu đã chọn ở trên để phân hủy mẫu rau. Phần tro trắng sau khi phân hủy, đem đuổi axit dư bằng HNO3 10% (2 lần). Sau đó, định mức thành 25 ml bằng HNO3 10%, lọc bỏ dịch, phần bã được giữ lại.
Cho vào phần bã một thể tích chính xác 5 m dung dịch Pb2+
0.1 mg/l và 10 ml Zn2+ 0.05 mg/l. Tiến hành phân hủy mẫu giả theo điều kiện đã chọn như quá trình mục 2.4.
2.7. Đánh giá hiệu suất thu hồi
Nhằm đánh giá độ chính xác của phương pháp, tôi tiến hành phân tích trên 5 mẫu giả với nồng độ ban đầu của Pb2+, Zn2+ đã biết chính xác nồng độ, quy trình xử lý mẫu và các điều kiện tối ưu đã chọn. Từ đó, đánh giá hiệu suất thu hồi của
33
phương pháp. Theo quy định, hiệu suất thu hồi của phương pháp phân tích vi lượng là từ 85% trở lên.
2.8. Đánh giá sai số thống kê của phương pháp phân tích
Để đánh giá sai số thống kê của phương pháp, ta tiến hành quy trình phân tích trên mẫu giả (lặp lại 5 lần) với hàm lượng Pb2+ và Zn2+ lần lượt là 0.1 mg/l và 0.05 mg/l. Từ kết quả hàm lượng Pb2+ và Zn2+ thu được, tính các giá trị đại lượng đặc trưng cho sai số hệ thống.
2.9. Xây dựng quy trình phân tích
Trên cơ sở nghiên cứu các điều kiện tối ưu của phương pháp xác định hàm lượng Chì, Kẽm đã khảo sát ở trên, tôi tiến hành xây dựng quy trình xác định hàm lượng Chì, Kẽm trong rau xanh. Từ đó, áp dụng xác định hàm lượng Chì và Kẽm trên một số rau xanh trên địa bàn quận Cẩm Lệ được tiến hành như sau:
Lấy mẫu → Xử lý sơ bộ → Vô cơ hóa mẫu → Định mức → Phân tích trên máy đo quang AAS – iCE 3500.
2.10. Phân tích mẫu thực tế
2.10.1. Đối tượng nghiên cứu
Trong đề tài này chúng tôi nghiên cứu một số loại rau trên địa bàn quận Cẩm Lệ gồm: rau muống, rau cải và rau xà lách.
Dùng các điều kiện vô cơ hóa mẫu tối ưu đã nghiên cứu và tham khảo để tiến hành phân tích hàm lượng Chì, Kẽm trong một số mẫu rau theo quy trình đã xây dựng ở mục 2.9.
2.10.2. Lấy mẫu
Lấy mẫu theo hướng dẫn tại Thông tư 16/2009/TT – BKHCN ngày 2/6/2009 của Bộ Khoa học và Công nghệ về hướng dẫn kiểm tra Nhà nước về chất lượng hàng hóa lưu thông trên thị trường và các quy định khác của pháp luật có liên quan.
Địa điểm lấy mẫu là các vườn rau ở Hòa Thọ, Hòa Phát, Hòa An và Hòa Xuân. Thời gian lấy mẫu là từ tháng 10/2016 đến tháng 2/2017.
34
Hình 2.7. Một số địa điểm lấy mẫu trên địa bàn quận Cẩm Lệ.
2.10.3. Xử lý mẫu và phân tích mẫu
Ta đem cân 100g rau tươi, sau đó sấy ở nhiệt độ 600C cho đến khô (khối lượng không đổi). Chuyển mẫu khô vào bình hút ẩm để nguội, đem cân lại khối lượng sau khi sấy. Xác định tỉ lệ khối lượng rau tươi và rau khô. Tiến hành theo quy trình đã xây dựng ở mục 2.9. Từ kết quả đo được, tính toán và đưa ra nhận xét, kết luận.
Bảng 2.2. Khối lượng rau sau khi sấy.
STT Tên mẫu Địa điểm
Kí hiệu mẫu
Khối lượng mẫu sau khi
sấy m (g)
1 Rau muống Hòa Thọ - Cẩm Lệ - Đà Nẵng M1 8.6213
2 Rau cải xanh Hòa Thọ - Cẩm Lệ - Đà Nẵng C1 6.7048
3 Rau xà lách Hòa Thọ - Cẩm Lệ - Đà Nẵng XL1 5.1433
4 Rau muống Hòa Phát - Cẩm Lệ - Đà Nẵng M2 8.5942
5 Rau cải xanh Hòa Phát - Cẩm Lệ - Đà Nẵng C2 6.7252
6 Rau xà lách Hòa Phát - Cẩm Lệ - Đà Nẵng XL2 5.2099
7 Rau muống Hòa An - Cẩm Lệ - Đà Nẵng M3 8.6865
8 Rau cải xanh Hòa An - Cẩm Lệ - Đà Nẵng C3 6.8022
9 Rau xà lách Hòa An - Cẩm Lệ - Đà Nẵng XL3 5.0866
10 Rau muống Hòa Xuân - Cẩm Lệ - Đà Nẵng M4 8.7061
11 Rau cải xanh Hòa Xuân - Cẩm Lệ - Đà Nẵng C4 6.8449
35
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả khảo sát thể tích dung môi thích hợp để vô cơ hóa mẫu
Để khảo sát lượng dung môi thích hợp, chúng tôi chuẩn bị 4 mẫu rau khô, mỗi mẫu 5g. Tiến hành vô cơ hóa mẫu như mục 2.4 lượng HNO3 65%, H2SO4 98% thay đổi, 5 ml KNO3 10%. Kết quả thu được như Bảng 3.1:
Bảng 3.1. Kết quả khảo sát thể tích dung môi thích hợp để vô cơ hóa mẫu.
STT HNO3 65% (ml) H2SO4 98% (ml) Thời gian nung Nhiệt độ nung (0C) 450 460 470 480 490 1 3 2 4 - - - - - 2 4 1 4 - - - - - 3 5 1 4 - - - + + 4 5 2 4 - - - + +
Chú thích: (-): chưa thành tro trắng (+): đã thành tro trắng
Từ kết quả bảng 3.1 cho thấy, mẫu số 3 và mẫu số 4 đã hóa trắng. Tuy nhiên, để tiết kiệm thể tích dung môi cần dùng để vô cơ hóa mẫu mà vẫn cho kết quả tốt và hạn chế sự hao hụt mẫu, chúng tôi chọn hỗn hợp dung môi: (5 ml HNO3 65% + 1 ml H2SO4 98% + 5 ml KNO3 10%) cho kỹ thuật vô cơ hóa mẫu.
3.2. Kết quả khảo sát nhiệt độ nung
Để khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ mẫu, chúng tôi tiến hành vô cơ hóa mẫu với lượng dung môi đã chọn: 5 ml HNO3 65%, 1 ml H2SO4 98%, 5 ml KNO3 10% ở nhiệt độ nung thay đổi 4500C ÷ 4900C với thời gian nung là 4 giờ. Kết quả thu được ở bảng 3.2:
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát nhiệt độ nung.
Nhiệt độ nung (0C) 450 460 470 480 490
Thời gian (h) 4 4 4 4 4
Hiện tượng - - - + +
Chú thích: (-): chưa thành tro trắng (+): đã thành tro trắng
Từ kết quả Bảng 3.2 cho thấy, cùng một thể tích dung môi và thời gian nung nhưng mẫu được nung ở 4800C và 4900C hóa trắng. Theo thực nghiệm, sự hóa trắng của hai mẫu này khác nhau không đáng kể. Do đó, để tiết kiệm năng lượng và hạn
36
chế sự mất mẫu khi nung, chúng tôi chọn nhiệt độ nung cho các mẫu rau là 480oC.
3.3. Kết quả khảo sát thời gian nung
Để khảo sát thời gian nung, chúng tôi tiến hành vô cơ hóa mẫu với lượng dung môi đã chọn: 5 ml HNO3 65%, 1 ml H2SO4 98%, 5 ml KNO3 10% ở nhiệt độ nung là 4800C trong thời gian thay đổi 2 ÷ 4 giờ. Kết quả thu được như bảng 3.3:
Bảng 3.3. Kết quả khảo sát thời gian nung mẫu.
Thời gian (h) 2 3 4
Nhiệt độ (0oC) 480 480 480
Hiện tượng - + +
Chú thích: (-): chưa thành tro trắng (+): đã thành tro trắng
Từ kết quả Bảng 3.3 cho thấy, mẫu đã hóa trắng ở 3 giờ và 4 giờ. Để tiết kiệm thời gian vô cơ hóa mẫu, chúng tôi chọn thời gian nung là 3 giờ.
Qua các kết quả khảo sát trên, chúng tôi chọn điều kiện vô cơ hóa mẫu bằng kỹ thuật khô - ướt kết hợp như sau: thể tích dung môi: 5 ml HNO3 65%, 1 ml H2SO4 98%, 5 ml KNO3 10%, nhiệt độ nung là 4800C, thời gian nung là 3 giờ.
3.4. Kết quả đường chuẩn
- Dựng đường chuẩn của Pb2+ từ các điểm sau
CPb2+ (µg/l) 10 20 50 100 150 200
Abs 0.0043 0.0086 0.0213 0.044 0.065 0.087
Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa độ hấp thụ quang và nồng độ Pb2+
.
37
- Dựng đường chuẩn của Zn2+ từ các điểm sau:
CPb2+ (µg/l) 10 20 50 100 150 200
Abs 0.00052 0.00106 0.00269 0.0052 0.00793 0.0108
Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa độ hấp thụ quang và nồng độ Zn2+
.
Vì R2 = 0.9995 > 0.99 nên đường chuẩn Zn2+ có thể sử dụng được.
3.5. Kết quả phân tích mẫu giả
Để phân tích hàm lượng Chì và Kẽm trong mẫu giả, chúng tôi chuẩn bị 5 mẫu giả với hàm lượng Chì và Kẽm đã biết chính xác lần lượt là 0.1 mg/l và 0.05 mg/l. Tiến hành các bước phân tích như mẫu thực theo mục 2.9. Kết quả xác định hiệu