CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU
Quá trình xử lý mẫu phân tích dạng cần được đảm bảo theo các quy tắc sau:[46]
- Mẫu phân tích dạng phải đảm bảo tồn tại đầy đủ các dạng của nguyên tố cần xác định và hàm lượng các dạng.
- Không được làm chuyển dạng, mất dạng nguyên tố trong mẫu phân tích, nhiễm bẩn thêm chất khác vào mẫu.
-Mẫu phân tích phải đáp ứng đúng yêu cầu phân tích, phải có nguồn gốc, điều kiện lấy mẫu rõ ràng. Khi chú thích mẫu cần đầy đủ thông tin liên quan
đến mẫu phân tích như: tên mẫu, ký hiệu, thời gian lấy mẫu, điều kiện thời tiết khi lấy mẫu, người lấy mẫu …
- Có rất nhiều kỹ thuật để xử lý mẫu phân tích để đảm bảo tốt yêu cầu phân tích. Tùy thuộc vào nguyên tố và yêu cầu về phân tích dạng của nguyên tố cần phân tích mà sử dụng các kỹ thuật xử lý mẫu phù hợp như: kỹ thuật vô cơ hóa ướt, kỹ thuật vô cơ hóa khô, kỹ thuật vô cơ hóa khô và ướt kết hợp, kỹ thuật chiết lỏng - lỏng, chiết lỏng - rắn, chiết lỏng - khí...
1.4.1. Nguyên tắc của phương pháp xử lý mẫu
Nguyên tắc của quá trình xử lý mẫu khi phân tích các loại mẫu (vô cơ hay hữu cơ) theo phương pháp AAS thường trải qua hai giai đoạn: [46]
Giai đoạn 1: Sử dụng kỹ thuật xử lý mẫu phù hợp để đưa nguyên tố cần phân tích ở trong mẫu về dạng dung dịch.
Giai đoạn 2: tiến hành phân tích mẫu vừa xử lý bằng phương pháp AAS. Phân tích các nguyên tố dựa trên phổ hấp thụ nguyên tử của nó, trong những điều kiện thích hợp đã được nghiên cứu và lựa chọn.
Giai đoạn 1 là giai đoạn cực kỳ quan trọng không chỉ đối với phương pháp AAS mà còn đối với bất kỳ phương pháp nào khác khi phân tích kim loại. Nếu xử lý mẫu không tốt có thể dẫn đến mất nguyên tố phân tích (gây sai số âm) hoặc nhiễm bẩn mẫu (sai số dương), làm ảnh hưởng đến kết quả phân tích, đặc biệt khi phân tích vi lượng.
Tuỳ thuộc vào bản chất của chất phân tích, đối tượng mẫu, điều kiện trang bị kỹ thuật…có các phương pháp sau đây để xử lý mẫu.
1.4.2. Xử lý mẫu vô cơ
Sử dụng các tác nhân là các axit vô cơ có tính oxi hóa mạnh để phân hủy, hòa tan mẫu để chuyển các kim loại cần phân tích về dạng muối tan. Phân tích dạng trao đổi (còn gọi là dạng dễ tiêu): kim loại ở thể này có thể tan được trong nước, dung dịch muối hoặc axit loãng.
Phân tích tổng số: để phân tích tổng số người ta phá huỷ cấu trúc của mẫu để chuyển kim loại về dạng muối tan. Có thể phá huỷ mẫu bằng các loại axit có tính oxi hoá mạnh như axit nitric, sunfuric, pecloric hoặc hỗn hợp các axit.
1.4.3. Xử lý mẫu hữu cơ
Các chất hữu cơ rất phong phú, đa dạng. Trong các mẫu này kim loại ít khi ở dạng dễ tiêu, do đó để phân tích kim loại trong mẫu hữu cơ, thường phải tiến hành phân tích tổng số. Trong khi phân tích, mẫu thường được xử lý bằng một trong các phương pháp sau: vô cơ hoá khô, vô cơ hoá ướt, xử lý ướt bằng lò vi sóng, xử lý mẫu bằng kỹ thuật lên men.
Phương pháp vô cơ hoá khô
Nguyên tắc: Mẫu cần phân tích được đem đốt cháy để chuyển kim loại về dạng oxit, muối hoặc kim loại. Sau đó hoà tan tro mẫu bằng các axit thích hợp để thu được dung dịch chứa chất cần phân tích.
Ưu điểm: Phương pháp vô cơ hoá khô đơn giản, triệt để, yêu cầu thiết bị đơn giản.
Nhược điểm: Dễ làm mất các nguyên tố dễ bay hơi như Hg, As, Pb ... khi nhiệt
độ ở trên 500°C. Để khắc phục nhược điểm này người ta thường cho thêm các chất bảo vệ như MgO, Mg(NO3)2 hay KNO3 và chọn nhiệt độ thích hợp.
Phương pháp vô cơ hoá ướt
Nguyên tắc: Sử dụng một axit hoặc hỗn hợp axit có tính oxi hoá mạnh để phân hủy chất hữu cơ ở trong mẫu và chuyển mẫu về dạng dung dịch.
Ưu điểm: Phương pháp vô cơ hoá ướt rút ngắn thời gian so với phương pháp vô cơ hoá khô, bảo toàn được chất phân tích.
Nhược điểm: phải dùng một lượng lớn axit nên yêu cầu các axit phải có độ tinh khiết rất cao.
Phương pháp vô cơ hoá bằng lò vi sóng
Thực chất của phương pháp này là vô cơ hoá ướt được thực hiện trong lò vi sóng.
Nguyên tắc: Mẫu và dung môi được đựng trong bình kín, sau đó nhờ năng lượng của lò vi sóng để hòa tan mẫu. Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao mà có thể dễ dàng hoà tan mẫu.
Ưu điểm: Đây là phương pháp xử lý mẫu hiện đại, thời gian xử lý mẫu nhanh, không bị mất mẫu và vô cơ hoá được triệt để hoàn toàn. Có thể cùng một lúc vô cơ hóa được nhiều mẫu.
Nhược điểm: Phương pháp này đòi hỏi thiết bị đắt tiền, nhiều cơ sở không đủ điều kiện để trang bị hệ thống này.
Phương pháp lên men
Nguyên tắc: Chuyển mẫu về dạng dung dịch hay huyền phù. Thêm men xúc tác và lên men ở nhiệt độ 37 – 40°C trong 7 – 10 ngày. Trong quá trình lên men, các chất hữu cơ bị phân huỷ thành CO2, axit, nước và giải phóng các kim loại trong hợp chất hữu cơ dưới dạng cation trong dung dịch.
Ưu điểm: Phương pháp lên men là phương pháp êm dịu nhất, không cần hoá chất, không làm mất các nguyên tố phân tích, rất thích hợp với việc phân tích các chất hữu cơ như: mẫu đường, sữa, nước ngọt, tinh bột.
Nhược điểm: thời gian xử lý mẫu lâu và phải chọn được các loại men thích hợp.
Đối với các đối tượng phức tạp, khi các nguyên tố đi kèm có nồng độ rất cao trong mẫu ảnh hưởng tới việc xác định nguyên tố cần phân tích bằng AAS thì người ta phải dùng thêm kỹ thuật chiết, kỹ thuật này không những tách được các nguyên tố đi kèm gây ảnh hưởng đến quá trình xác định nguyên tố cần phân tích mà còn làm giàu được nguyên tố cần phân tích.