Kết quả khảo sát cho thấy khoảng tuyến tính của phƣơng pháp là 0,1 – 1,2 ppm. Từ đó xây dựng đƣờng chuẩn amoni trong khoảng nồng độ 0,1 – 1,2 ppm. Kết quả đƣợc biểu diễn trên hình 3.25.
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 Y = A + B * X Th«ng sè Giá trị Sai sè ------------------------------------------------------------ A 3.696E-4 0.00332 B 1.09602 0.00515 ------------------------------------------------------------ R SD N P ------------------------------------------------------------ 0.99992 0.00607 9 <0.0001 ------------------------------------------------------------ A bs CNH4+ (ppm)
Hình 3.25: Đường chuẩn xác định amoni với thuốc thử indothymol
Phƣơng trình hồi qui của đƣờng chuẩn sẽ có dạng : Y = (0.00037 ± 0,00785) + (1.09602 ± 0,01218)x
Hay độ hấp thụ quang A = (0.00037 ± 0,00785) + (1.09602 ± 0,01218)CNH4+.
Giá trị hệ số a có Pvalue = 0,914 > 0,05. Có nghĩa là hệ số a khơng có sự khác
nhau có nghĩa với giá trị 0 ở độ tin cậy 95% hay phƣơng pháp không mắc sai số hệ thống.
Giới hạn phát hiện: LOD = 3Sy/b = 0,017 ppm NH4+ hay 0,013 ppm NH4+ - N.
Giới hạn định lƣợng: LOQ = 10Sy/b = 0,055 ppm NH4+
hay 0,043 ppm NH4+ - N.
Khoảng tuyến tính là: 0,055 – 1,2 ppm NH4+ hay 0,043 – 0,93 ppm NH4+ - N.
3.3.2. Nghiên cứu chế tạo kit thử định lƣợng amoni
Theo kết quả khảo sát các điều kiện xác định amoni trong phịng thí nghiệm
thì hàm lƣợng thuốc thử cho vào bình định mức 25,00 ml là rất nhỏ. Do đó, khi kit thử đƣợc chuyển sang dạng rắn để tiện sử dụng, bảo quản trong thời gian dài và làm giảm sai số cho quá trình cân, cần sử dụng thêm chất độn để tăng lƣợng cân cho mỗi túi kit. Chất độn phải trơ đối với thuốc thử và amoni, không làm thay đổi pH của dung dịch sau khi đƣợc hòa tan. Các muối clorua của kim loại kiềm đáp ứng đƣợc
các yêu cầu trên đồng thời tạo nên mơi trƣờng có lực ion khơng đổi. Vậy nên chúng tôi chọn muối NaCl làm chất độn.
3.3.2.1. Xây dựng thành phần kit thử amoni
Trên cơ sở khảo sát hàm lƣợng thuốc thử tối ƣu khi phân tích amoni trong phịng thí nghiệm chúng tơi thay thế thuốc thử gồm 2 thành phần sau:
Thành phần 1 (dung dịch A) gồm: 8,0 g NaOH, 10,00 ml NaClO 5% chuyển vào bình định mức 100,00 ml hòa tan và định mức bằng nƣớc cất tới vạch định mức, sau đó chuyển vào lọ kín, tối màu để bảo quản. Ta đƣợc 250 kit amoni, với thể tích mỗi kit là 0,40 ml dung dịch A dùng cho phân tích mẫu trong bình 10,0 ml.
Thành phần 2 (hỗn hợp rắn B): Cân 0,2g natri nitropussiat, 1,5 g thymol, 1,5g EDTA, 21,8g NaCl. Tiến hành nghiền nhỏ, trộn đều hỗn hợp trên và bảo quản trong lọ kín đƣợc 125 gói kit amoni, với lƣợng cân mỗi gói là 0,2g rắn B dùng cho phân tích mẫu trong bình 10ml.
3.3.2.2. Khảo sát thời gian ổn định màu của phức khi sử dụng kit thử
Lấy vào bình định mức 10,00 ml gồm 0,6 ml dung dịch chuẩn NH4+
10 ppm, lần lƣợt thêm 0,40 ml dung dịch A, 0,2g rắn B sau đó lắc cho tan hết và định mức đến vạch bằng nƣớc cất và tiến hành đo độ hấp thụ quang theo thời gian ở chế độ đo động học với bƣớc sóng 693 nm trong 30 phút, với dung dịch so sánh là mẫu trắng. Kết quả thu đƣợc ở bảng 3.34 và hình 3.26:
Bảng 3.34: Ảnh hưởng của thời gian đến độ hấp thụ quang của phức màu indothymol
Thời gian(phút) 2 3 5 15 20 25 30
Hình 3.26: Ảnh hưởng của thời gian đến độ hấp thụ quang của phức màu indothymol
Kết quả thực nghiệm cho thấy phức màu có độ hấp thụ quang cao và ổn định
sau 3 phút. Vì vậy trong các thí nghiệm tiếp theo chúng tơi tiến hành đo độ hấp thụ quang của phức màu sau 5 phút kể từ khi thuốc thử tan hết.
3.3.2.3. Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn xác định amoni khi sử dụng kit thử
Chuẩn bị các bình định mức 10,00 ml với nồng độ NH4+- N trong khoảng từ
0,1 – 5,0 ppm, lần lƣợt thêm 0,40 ml dung dịch A, 0,2g rắn B sau đó lắc cho tan hết và định mức đến vạch bằng nƣớc cất. Sau 5 phút đem đo độ hấp thụ quang tại bƣớc sóng 693nm, với mẫu trắng làm dung dịch so sánh. Kết quả đƣợc trình bày trong bảng 3.35 và hình 3.27
Bảng 3.35: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào C NH4+-N khi dùng kit thử
Camoni (ppm) 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Abs 0,048 0,133 0,294 0,439 0,584 0,735
Camoni(ppm) 2,0 2,5 3 3,5 4 5
Hình 3.27: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào CNH4+-N khi dùng kit thử
Kết quả khảo sát cho thấy khoảng tuyến tính của phƣơng pháp là 0,1 – 3,5 ppm. Từ đó xây dựng đƣờng chuẩn amoni trong khoảng nồng độ 0,1 – 3,5 ppm. Kết quả đƣợc biểu diễn trên hình 3.28.
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Y = A + B * X
Thông số Giá trị Sai sè
------------------------------------------------------------ A 0.00533 0.00937 B 0.71002 0.00535 ------------------------------------------------------------ R SD N P ------------------------------------------------------------ 0.99974 0.02116 11 <0.0001 ------------------------------------------------------------ A bs CNH4+ (ppm)
Hình 3.28: Đường chuẩn xác định amoni với kit thử
Phƣơng trình hồi qui của đƣờng chuẩn sẽ có dạng : Y = (0,00533 ± 0,02119) + (0,71002 ± 0,01210)x
Hay độ hấp thụ quang A = (0,00533 ± 0,02119) + (0,71002 ± 0,01210)CNH4+
.
Giá trị hệ số a có Pvalue = 0,583 > 0,05. Có nghĩa là hệ số a khơng có sự khác
nhau có nghĩa với giá trị 0 ở độ tin cậy 95% hay phƣơng pháp không mắc sai số hệ thống.
Giới hạn định lƣợng: LOQ = 10Sy/b = 0,3 ppm NH4+ hay 0,23 ppm NH4+ - N.
Khoảng tuyến tính là: 0,3 – 3,5 ppm NH4+
hay 0,23 – 2,72 ppm NH4+ - N.
3.3.2.4. So sánh sự sai khác 2 nồng độ trong dung dịch mẫu khi sử dụng quy trình phịng thí nghiệm và phân tích hiện trường trình phịng thí nghiệm và phân tích hiện trường
-Tại hiện trƣờng: Lấy 5,00 ml mẫu giả chứa 0,6 ppm NH4+
vào ống fancol 15,00 ml, thêm 0,40 ml dung dịch A, 0,2g rắn B sau đó lắc cho tan hết và định mức đến vạch bằng nƣớc cất tới vạch 10,00 ml. Sau 5 phút đem đo độ hấp thụ quang tại bƣớc sóng 693nm, với mẫu trắng làm dung dịch so sánh.
- Tại phịng thí nghiệm: Lấy 5,00 ml mẫu giả vào bình định mức 10,00 ml, lần lƣợt thêm 1,60 ml dung dịch natri nitroprussiat 0,1% làm xúc tác; 0,08 ml dung dịch NaClO 0,5% (pha trong dung dịch đệm pH = 11 theo tỉ lệ thể tích 1:10); 0,40 ml dung dịch thuốc thử thymol 3%, sau đó định mức đến vạch bằng nƣớc cất. Sau 5 phút đem đo độ hấp thụ quang tại bƣớc sóng 693nm, với mẫu trắng làm dung dịch so sánh. Kết quả đƣợc trình bày trong bảng 3.36
Bảng 3.36: Kết quả phân tích amoni trong PTN và ngoài hiện trường
Hiện trƣờng 0,598 0,601 0,603 0,605 0,601
PTN 0,612 0,598 0,603 0,615 0,612
Từ số liệu ở bảng 3.36 sử dụng chuẩn t so sánh hai giá trị trung bình và
Minitab 16 thì cho kết quả Pvalue = 0,098 > 0,05 hay giá trị ttính < tbảng . Nhƣ vậy hai
giá trị hàm lƣợng trung bình hàm lƣợng NH4+ trong mẫu giả khác nhau khơng có ý
nghĩa thống kê.
Vậy có thể thấy kết quả phân tích khi sử dụng quy trình phịng thí nghiệm và hiện trƣờng là giống nhau.
3.3.2.5. Đánh giá độ chính xác của phép đo khi dùng kit thử
* Độ lặp lại
- Với dung dịch chuẩn
amoni. Mỗi mẫu tiến hành đo 5 lần, độ lặp lại đƣợc đánh giá dựa trên độ lệch chuẩn và độ lệch chuẩn tƣơng đối. Kết quả trình bảy ở bảng 3.37.
Bảng 3.37: Đánh giá độ lặp lại với dung dịch tiêu chuẩn khi sử dụng kit thử amoni
Nồng độ(ppm) A1 A2 A3 A4 A5 RSD (%)
0,3 0,218 0,220 0,224 0,221 0,222 1,01
1,0 0,735 0,739 0,740 0,745 0,741 0,49
3,0 2,142 2,149 2,141 2,139 2,147 0,34
* Với mẫu thực
Tiến hành khảo sát độ lặp lại với mẫu nƣớc ruộng trồng lúa (P3P1- 3) vụ mùa (lấy mẫu ngày 27/9/2015) và mẫu nƣớc ngầm có độ sâu 30 m lấy tại Phú Xuyên Hà Nội (lấy mẫu ngày 25/10/2015).
Lấy 350,0 ml mẫu, dùng xylanh gắn đầu lọc lấy 5,00 ml mẫu nƣớc P3P1- 3 và 0,50 ml mẫu nƣớc ngầm. Đo các mẫu tƣơng tự nhƣ khi xây dựng đƣờng chuẩn. Độ lặp lại đƣợc đánh giá dựa trên độ lệch chuẩn và độ lệch chuẩn tƣơng đối của giá trị hàm lƣợng (ppm) cùng một mẫu, phân tích lặp lại 5 lần. Kết quả biểu diễn ở bảng 3.38.
Bảng 3.38: Đánh giá độ lặp lại với mẫu thực khi sử dụng kit thử amoni
Mẫu C1 C2 C3 C4 C5 S RSD (%)
P3P1-3 0,0925 0,0953 0,0925 0,0939 0,0939 2,357.10-3 1,3
Nƣớc Ngầm 43,764 42,835 44,187 41,961 40,806 1,368 3,2
Độ lệch chuẩn tƣơng đối của phép đo với dung dịch tiêu chuẩn và trên nền mẫu thực tƣơng đối nhỏ, sai số nhỏ hơn 5% nhƣ vậy phƣơng pháp có độ lặp lại tốt.
* Độ đúng
Đánh giá độ đúng của phƣơng pháp thông qua hiệu suất thu hồi bằng cách thêm vào mẫu nƣớc ruộng Hải Dƣơng lấy ngày 27/9/2015 hàm lƣợng amoni ở các nồng độ 0,2; 0,6; 1,0 ppm. Tiến hành phân tích đồng thời mẫu đã đƣợc thêm chuẩn
và mẫu chƣa thêm chuẩn tƣơng tự nhƣ khi xây dựng đƣờng chuẩn.Mỗi mẫu làm lặp lại 3 lần. Kết quả biểu diễn ở bảng 3.39
Bảng 3.39. Kết quả phân tích mẫu thực tế đánh giá độ đúng của phương pháp phân tích amoni
Lƣợng thêm vào(ppm)
Atb ± SD Lƣợng tìm
thấy(ppm) ± SD
Hiệu suất thu hồi(%) ± SD
0 0,105±0,0006 0,14±0,003 -
0,2 0,255±0,002 0,352±0,011 106
0,6 0,521±0,001 1,003±0,007 97,7
1,0 0,801±0,004 1,889±0,027 98,1
Từ kết quả cho thấy hiệu suất thu hồi amoni của phƣơng pháp khá tốt dao động từ 97 – 106 % chứng tỏ ta có thể sử dụng phƣơng pháp để phân tích mẫu thực.
3.3.2.6. Khảo sát độ bền của kit thử
Để đánh giá độ bền của kit amoni chúng tôi tiến hành khảo sát sự tạo phức
màu của NH4+
1,0 ppm với kit thử ở các thời gian khác nhau. Lấy vào bình định
mức 10,00 ml: 1,00 ml dung dịch chuẩn NH4+ 10,00ppm,thêm 0,4 ml kit dung dịch
A, 0,2 rắn B lắc cho tan hết, định mức đến vạch bằng nƣớc cất. Sau 5 phút đem đo độ hấp thụ quang tại bƣớc sóng 693 nm, với mẫu trắng làm dung dịch so sánh. Kết quả đƣợc trình bày trong bảng 3.40 và đƣợc biểu diễn trên hình 3.29:
Bảng 3.40: Độ bền của hỗn hợp kit amoni theo thời gian Thí Nghiệm Ngày 1 2 3 4 5 1 A 0,745 0,739 0,747 0,745 0,741 C 1,042 1,033 1,045 1,042 1,036 15 A 0,753 0,759 0,745 0,748 0,751 C 1,053 1,061 1,042 1,046 1,050 30 A 0,742 0,748 0,755 0,746 0,762 C 1,038 1,046 1,056 1,043 1,066 52 A 0,746 0,753 0,748 0,753 0,75 C 1,043 1,053 1,046 1,053 1,049
Nhập số liệu vào phần mềm thống kê để xử lý cho kết quả biểu diễn trên hình sau:
Hình 3.29: Đồ thị đảm bảo chất lượng (QC) về độ bền của hỗn hợp kit amonit theo thời gian
Từ số liệu ở bảng 3.29 sử dụng phân tích Anova so sánh các giá trị trung bình và xử lý bằng phần mềm thống kê Minitab 14 cho kết quả ở hình 3.29. Nhƣ vậy các
giá trị trung bình hàm lƣợng NH4+ trong khoảng thời gian khảo sát vẫn nằm trong giới hạn quyết định, đặc trƣng cho khoảng tin cậy của giá trị trung bình chung. Nói cách khác kit thử nitrat bền trong thời gian khảo sát.
Kết quả cho thấy các điểm chỉ giá trị trung bình của các mẫu thống kê nằm trong giới hạn quyết định. Nói cách khác kit thử amoni bền trong khoảng thời gian khảo sát.
3.4. Quy trình sử dụng kit thử amoni, nitrit và nitrat
Hình 3.31: Kit thử nitrat và hướng dẫn sử dụng
3.5. Ứng dụng kit thử phân tích mẫu thực tế
3.5.1. Nghiên cứu ứng dụng kit thử cho máy cầm tay thƣơng mại
Sử dụng kit thử để phân tích các mẫu trên hai máy UV – VIS 1650 PC và máy DPM – MT.
Cách tiến hành: Dùng mẫu tự tạo có các nồng độ amoni, nitrit và nitrat khác nhau. Tiến hành đo các mẫu với kit thử định lƣợng tƣơng tự nhƣ khi xây dựng đƣờng chuẩn trên hai máy UV – VIS 1650 PC và máy DPM – MT. Kết quả thu đƣợc nhƣ sau:
Bảng 3.41: Xác định nitrit trong mẫu tự tạo trên máy UV – VIS 1650 PC và DPM – MT CNO2- UV-VIS (ppm) 0,041 0,086 0,131 0,176 0,227 0,278 CNO2- DPM-MT (ppm) 0,038 0,087 0,121 0,177 0,210 0,254 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 Y = A + B * X Th«ng sè Giá trị Sai sè ------------------------------------------------------------ A -0.00276 0.00331 B 1.08914 0.02179 ------------------------------------------------------------ R SD N P ------------------------------------------------------------ 0.999 0.0049 7 <0.0001 ------------------------------------------------------------