1.4.1. Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử AES
Đối tượng của phương pháp này là phân tích các lượng nhỏ và vết các kim loại trong các mẫu khác nhau. Ngày nay người ta có thể phân tích hàng trăm mẫu gồm những hợp chất vô cơ, hữu cơ bằng phổ phát xạ. Với những trang thiết bị hiện đại với những nguồn kích thích phổ mới (ICP) có thể đạt đến độ nhạy cao 10-5 10- 6% đối với nhiều nguyên tố mà không cần phải làm giầu mẫu phân tích.
Khi sử dụng phương pháp ICP-AES thì việc phân tích đa nguyên tố trong mẫu thực phẩm đã có tiến bộ. Abdulla đã phân tích những thực phẩm ăn kiêng đặc trưng của thanh niên Thuỵ Điển bằng việc sử dụng HNO3 để phá mẫu, sau đó xác định các nguyên tố: Ca, Cu, Fe, Mg, Mn, K.
Tác giả Trần Tứ Hiếu [17] đã sử dụng các phương pháp phổ hấp thụ và phát xạ ngọn lửa để xác định các kim loại trong mẫu đường. Mẫu nước tro hoá ướt bằng HNO3, H2SO4 và H2O2 trong bình Kendan, sau đó làm bay hơi đến còn muối ẩn trong chén thạch anh. Hoà tan mẫu thu được bằng HCl 1:1. Sau đó làm bay hết axit dư đến còn muối ẩm, thêm nền chất đệm và định mức bằng HCl nồng độ 1%. Đây là dung dịch mẫu để xác định các dung dịch trong mẫu đường. Để xác định nồng độ Mangan ta đo tại bước sóng = 274 nm.
1.4.2. Phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử AAS
Phương pháp này có thể phân tích được lượng vết của hầu hết các kim loại và một số á kim trong các đối tượng khác nhau, thuận lợi cho việc phân tích hàng loạt mẫu nhanh kịp thời, phục vụ cho nhu cầu sản xuất cũng như nghiên cứu khoa học. Phương pháp này có độ nhạy cao, độ lặp lại tốt và ít tốn mẫu.
Tuỳ thuộc vào kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu mà người ta phân biệt phổ hấp thụ ngọn lửa (AAS) cho độ nhạy đến ppm (mg/l). Áp dụng các phương pháp AAS để xác định các kim loại nặng (Cd, Co, Cr, Fe, Mn…) trong một số mẫu như gạo, bột mì, thực phẩm đồ hộp, các mẫu nước ngọt, nước ao, nước hồ mà nhân dân ta
đang sử dụng hàng ngày nhằm góp phần vào chương trình nghiên cứu điều tra điều kiện sống của nhân dân ta [14].
1.4.3. Phương pháp phân tích cực phổ xung thường
Xác định mangan bằng phương pháp này được chia thành các nhóm sau: - Nhóm 1: Dựa trên sự khử Mn2+ về Mn kim loại, cho phép xác định mangan khi có mặt của Cu2+, Pb2+, Zn2+, Ni2+ …
- Nhóm 2: Dựa trên sự oxi hố Mn2+ thành Mn3+ trong mơi trường kiềm. - Nhóm 3: Dựa trên sự khử Mn3+
Trong phương pháp cực phổ xác định mangan chưa phát huy được hết tính ưu việt của nó vì vậy phải kết hợpp với làm giầu thì mới tăng độ nhậy, phương pháp làm giầu chủ yếu là phương pháp chiết, việc chiết làm giầu để xác định mangan bằng phương pháp cực phổ hay phương pháp khác đều dựa trên nguyên tắc: Dùng 1 lượng thuốc thử cho tác dụng với ion Mn2+
sau đó chiết vào 1 dung mơi thích hợp. Dung môi chiết thường là benzen xetondibenzen metanoxi quinolin, N-Bezen-N- phenyhydroxylamin.
Để làm giầu mangan trong mẫu phân tích bằng cách chuyển mangan về dạng MnO2 trong môi trường kiềm:
2MnO4- + 3Mn2+ + 2H2O 5MnO2 + 4H+
Sau đó lấy kết tủa MnO2 ra hồ tan trong dung dịch axit lỗng có H2O2. Độ
nhậy của phương pháp này phụ thuộc vào cường độ và độ lặp lại của dòng dư, phương pháp này cho phép xác định tới các nồng độ 10-5 10-6M. Sai số của phương pháp này thường là 2 3%, trong một số trường hợp đạt 1% đối với nồng độ 10-3 10-4M.
1.4.4. Phương pháp trắc quang (Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-VIS)
Phương pháp này dựa trên phản ứng oxi hoá Mn2+ thành MnO4- (pemanganat) có màu tím hồng bằng các pesuphat trong môi trường axit HNO3 hoặc H2SO4 có mặt của AgNO3 làm xúc tác.
2Mn2+ + 5S2O82- + 8H2O 2MnO4-
+ 10SO42- + 16H+ Khi sử dụng phản ứng này cần lưu ý:
Nếu lượng Mn2+ trong dung dịch quá lớn thì sẽ xảy ra phản ứng giữa MnO4- mới tạo thành với Mn2+
tạo ra MnO2 kết tủa:
2MnO4- + 3Mn2+ + 2H2O 5MnO2 + 4H+
Bởi vậy chỉ dùng phản ứng trên để xác định mẫu khi dung dịch có nồng độ Mn2+ thấp.
Khi thực hiện phản ứng nên dùng K2S2O8 hoặc (NH4)2S2O8 dư ít và đun nhẹ (đun nóng q mạnh thì cũng tạo thành kết tủa MnO2)
Phản ứng này xảy ra rất định lượng có thể cho phép định lượng mangan khi hàm lượng của nó trong nước nhỏ từ 0,005 10mg/l.
Lượng lớn các ion Cl-, các hợp chất hữu cơ, các ion màu, Fe(III) làm cản trở phép xác định. Trong nước sinh hoạt có hàm lượng Cl-
nhỏ, có thể loại trừ bằng AgNO3. Nếu hàm lượng Cl- lớn thì phải vơ cơ hố mẫu để đuổi hết Cl-, Fe(III) được loại trừ bằng cách thêm vào dung dịch vài giọt H3PO4 loãng 1:4. Các ion Dicromat và ion có màu khác được loại trừ bằng cách đo mật độ quang 2 lần: lần thứ nhất đo mật độ quang của dung dịch màu, sau đó khử màu của pemanganat bằng cách thêm từng giọt NaCl 5% đến hết màu tím rồi đo mật độ quang của dung dịch lần thứ 2. Hiệu số mật độ quang 2 lần đo là mật độ quang của MnO4-. Hàm lượng Mangan được tính theo đường chuẩn.
Các ion cản trở khác như xianua, asen(III), xitrat, oxalat, sunfoxianua, bitmut, uran… nhưng đối với mẫu phân tích là nước thì những ion này hầu như khơng có mặt, nếu có thì cũng khơng đáng kể nên khơng ảnh hưởng đến quá trình đo mật độ quang xác định mangan.
Trên cơ sở trình bày ở trên chúng tôi nhận thấy rằng có rất nhiều phương pháp xác định mangan nhưng phương pháp trắc quang là phương pháp thường được sử dụng nhiều để xác định hàm lượng mangan trong mẫu nước. Phương pháp này tuy chưa phải ưu việt nhưng có nhiều ưu điểm về nhiều mặt: có độ chính xác cao, độ nhạy tốt và có độ lặp lại của độ đo cao.
Mặt khác phương pháp này với các phương tiện máy móc khơng q phức tạp thì hợp với yêu cầu cũng như điều kiện của phịng thí nghiệm nước ta hiện nay.