Hình 2.5. Nung mẫu trong lò nung. Hình 2.6. Mẫu sau khi nung trong lị.
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 vơ cơ hóa mẫu
2.5.1. Khảo sát lượng dung mơi thích hợp để vơ 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 mơi 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 khơ 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 q trình 2.4 với lượng dung mơi 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, tơi 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, tơi 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 → Vơ 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 vơ 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 thơng 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 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 khơng đổi). Chuyển mẫu khơ 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 tốn 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 mơi thích hợp để vơ cơ hóa mẫu
Để khảo sát lượng dung mơi thích hợp, chúng tơi chuẩn bị 4 mẫu rau khô, mỗi mẫu 5g. Tiến hành vơ 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 mơi thích hợp để vơ 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 mơi cần dùng để vơ 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 vơ cơ hóa mẫu.
3.2. Kết quả khảo sát nhiệt độ nung
Để khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ mẫu, chúng tơi tiến hành vơ 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 mơi 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 khơng 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 vơ cơ hóa mẫu với lượng dung mơi 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 vơ cơ hóa mẫu, chúng tơi chọn thời gian nung là 3 giờ.
Qua các kết quả khảo sát trên, chúng tôi chọn điều kiện vơ cơ hóa mẫu bằng kỹ thuật khơ - ướt kết hợp như sau: thể tích dung mơi: 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 suất thu hồi của phương pháp được thể hiện ở bảng 3.4 đối với Chì và bảng 3.5 đối với Kẽm:
Bảng 3.4. Kết quả hàm lượng chì trong mẫu giả.
STT 1 2 3 4 5
Nồng độ Pb2+ (µg/l) 17.502 17.521 17.482 17.404 17.388
Nồng độ sau xử lí
(mg/l) 0.0875 0.0876 0.0874 0.0870 0.0869
Nồng độ sau khi xử lí số liệu là C = Co . 5 (5 là hệ số pha loãng).
Bảng 3.5. Kết quả phân tích hàm lượng kẽm trong mẫu giả.
STT 1 2 3 4 5
Nồng độ Zn2+ (µg/l) 8.771 8.816 8.810 8.786 8.822
Nồng độ sau xử lí
(mg/l) 0.04386 0.04408 0.04405 0.04393 0.04411
38
3.6. Kết quả đánh giá hiệu suất thu hồi của phương pháp
Để xác định hiệu suất thu hồi của phương pháp, chúng tơi tiến hành phân tích hàm lượng chì và kẽm trên 5 mẫu giả. Nồng độ chì và kẽm được lấy chính xác lần lượt là 0.1 mg/l và 0.05 mg/l. Kết quả được trình bày ở Bảng 3.6 và Bảng 3.7 như sau:
Bảng 3.6. Kết quả đánh giá hiệu suất thu hồi phương pháp của Chì.
Mẫu Nồng độ chì ban đầu (mg/l) Nồng độ chì đo được (mg/l) H (%) 1 0.1 0.0875 87.5 2 0.1 0.0876 87.6 3 0.1 0.0874 87.4 4 0.1 0.0870 87.0 5 0.1 0.0869 86.9 Htrung bình 87.3
Bảng 3.7. Kết quả đánh giá hiệu suất thu hồi phương pháp của Kẽm.
Mẫu ban đầu (mg/l) Nồng độ kẽm Nồng độ kẽm đo được (mg/l) H (%)
1 0.05 0.04386 87.7 2 0.05 0.04408 88.2 3 0.05 0.04405 88.1 4 0.05 0.04393 87.8 5 0.05 0.04411 88.2 Htrung bình 87.9
Kết quả phân tích cho thấy hiệu suất thu hồi trung bình của Chì là 87.3% và của Kẽm là 87.9%, đáp ứng được yêu cầu của phân tích hàm lượng vết.
3.7. Kết quả đánh giá sai số phương pháp phân tích
Tiến hành phân tích trên mẫu giả (lặp lại 5 lần) với hàm lượng Chì là 0.1 mg/l và Kẽm là 0.05 mg/l. Quy trình phân tích như quy trình được trình bày ở mục 2.9. Tính độ chính xác của phương pháp thơng qua giá trị ε với chuẩn student, độ tin cậy 95% (α = 0.95, k=4, tα,k= 2.78). Kết quả được thể hiện ở Bảng 3.8 như sau:
39
Bảng 3.8. Kết quả đánh giá sai số phương pháp phân tích Chì và Kẽm.
Các đại lượng đặc trưng Nồng độ Chì 0.1 (mg/l) Nồng độ Kẽm 0.02 (mg/l) Giá trị nồng độ trung bình 0.0873 0.044 Phương sai S2 9.70 x 10-8 1.21 x 10-8 Độ lệch chuẩn S 3.11 x 10-3 1.09 x 10-3 Hệ số biến động Cv (%) 11.11 x 10-3 2.75 x 10-5
Biên giới tin cậy 𝛆 ± 3.87 x 10-3 ± 1.37 x 10-3
Sai số tương đối (%) ± 0.44 ± 0.31
Qua kết quả Bảng 3.8 cho thấy phương pháp có hệ số biến động nhỏ điều này cho biết phương pháp có độ lặp lại tốt. Kết quả sai số thấp cho thấy phương pháp có độ chính xác cao.
3.8. Quy trình phân tích
Trên cơ sở các kết quả khảo trên chúng tơi đề xuất quy trình phân tích hàm lượng Chì và Kẽm trong một số rau xanh như sau:
- Cân chính xác 5g mẫu rau khơ cho vào bát sứ, làm ẩm mẫu bằng nước cất 2 lần. Thêm tiếp 5 ml HNO3, 1 ml H2SO4 98%, 5 ml KNO3 10%. Trộn đều, ngâm mẫu qua đêm.
- Đun sôi nhẹ trên bếp điện, tiếp tục đun đuổi dung môi đến cạn kiệt sau đó đến than đen.
- Chuyển mẫu đã than đen vào cốc nung, đem nung trong lò nung ở nhiệt độ 480oC trong 3 giờ thu được than trắng.
- Sau khi mẫu than đã trắng, để nguội, thêm 5 ml HNO3 65% đun sôi nhẹ trên bếp điện (2 lần) cho đến khi thành muối ẩm.
- Sau khi thành muối ẩm, hòa tan mẫu rồi định mức thành 25 ml bằng dung dịch HNO3 10%.
- Đo dung dịch mẫu phân tích trên máy đo quang AAS - iCE 3500. Ghi lại kết quả, xử lý số liệu và đưa ra nhận xét, kết quả.
40
Hình 3.3. Quy trình phân tích hàm lượng Chì và Kẽm trong một số rau xanh.
* Hàm lượng Chì và Kẽm trong rau xanh được tính như sau:
- Tính hàm lượng Chì và Kẽm trong 5g mẫu khô (25 ml dung dịch)
- Tính hàm lượng Chì, Kẽm trong 100g mẫu tươi (tương ứng m gam mẫu
khô)
- Tính hàm lượng Chì và Kẽm trong 1000g (1kg) mẫu tươi
Trong đó: V là thể tích mẫu định mức. C là nồng độ mẫu đo được.
41
3.8. Kết quả phân tích một số mẫu rau thực tế trên địa bàn quận Cẩm Lệ
Áp dụng quy trình phân tích được xây dựng ở trên, chúng tơi tiến hành phân tích xác định Chì và Kẽm trong rau muống, rau cải xanh và rau xà lách tại các phường Hòa Thọ, Hòa Phát, Hòa An và Hòa Xuân thuộc quận Cẩm Lệ - TP. Đà Nẵng vào khoảng tháng 10/2016 đến tháng 2/2017 bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS. Kết quả xác định hàm lượng Chì và Kẽm được thể hiện ở Bảng 3.10 và Bảng 3.11 như sau:
Bảng 3.9. Kết quả hàm lượng Chì trong một số rau.
STT
Kí hiệu mẫu
Địa điểm lấy mẫu
Hàm lượng Chì (mg/l) Hàm lượng Chì (mg/kg tươi) 1 M1 Hịa Thọ - Cẩm Lệ - Đà Nẵng 0.118 0.0509 2 C1 Hòa Thọ - Cẩm Lệ - Đà Nẵng 0.068 0.0228 3 XL1 Hòa Thọ - Cẩm Lệ - Đà Nẵng 0.03 0.0093 4 M2 Hòa Phát - Cẩm Lệ - Đà Nẵng 0.142 0.0610 5 C2 Hòa Phát - Cẩm Lệ - Đà Nẵng 0.078 0.0262 6 XL2 Hòa Phát - Cẩm Lệ - Đà Nẵng 0.042 0.0109 7 M3 Hòa An - Cẩm Lệ - Đà Nẵng 0.162 0.0704 8 C3 Hòa An - Cẩm Lệ - Đà Nẵng 0.087 0.0296 9 XL3 Hòa An - Cẩm Lệ - Đà Nẵng 0.043 0.0109 10 M4 Hòa Xuân - Cẩm Lệ - Đà Nẵng 0.081 0.0353 11 C4 Hòa Xuân - Cẩm Lệ - Đà Nẵng 0.052 0.0178 12 XL4 Hòa Xuân - Cẩm Lệ - Đà Nẵng 0.031 0.0078 QCVN 8-2:2011/BYT[1] 0.3 mg/kg
Bảng 3.10. Kết quả hàm lượng Kẽm trong một số rau xanh.