1.3.1 .Chế tạo thiết bị đo quang nhỏ gọn
1.3.2.1. Xác định nitrit
Gần đây Việt Nam đã có một số đơn vị phân phối kit thử xác định nhanh nitrit trong nƣớc ăn uống, đồ uống, nƣớc giải khát không màu. Phép thử dựa trên nguyên tắc sử dụng thuốc thử Griess để tạo màu với nitrit. Phản ứng rất nhạy với
màu đỏ ngay tức thời ở nồng độ 10-5M và sau 5 phút ở nồng độ 10-8M. Nếu khơng
có nitrit phản ứng khơng có màu đỏ.
Phƣơng pháp dùng để định tính nitrit là chủ yếu, đồng thời kiểm tra nhanh mức độ an tồn thực phẩm. Tuy nhiên, độ chính xác của phƣơng pháp khơng cao.
Ngoài ra, hiện nay trên thị trƣờng có bộ test kit để định tính và bán định lƣợng nitrit rất nhanh trong môi trƣờng nƣớc (ao nuôi trồng thủy sản) [43]. Cách sử dụng rất đơn giản:
+ Làm sạch trong và ngoài lọ thủy tinh bằng nƣớc máy trƣớc và sau mỗi lần kiểm tra. Lắc đều chai thuốc thử trƣớc khi sử dụng.
+ Rửa lọ thủy tinh nhiều lần bằng mẫu nƣớc cần kiểm tra, sau đó đổ 5,00 ml mẫu nƣớc vào lọ. Lau khơ bên ngồi lọ.
+ Nhỏ 5 giọt thuốc thử số 1 và 5 giọt thuốc thử số 2 vào lọ chứa mẫu nƣớc cần kiểm tra.
+ Chờ 3-5 phút, sau đó đem đối chiếu với bảng so màu. Nên thực hiện việc so màu dƣới ánh sáng tự nhiên, tránh ánh sáng mặt trời trực tiếp chiếu vào.
Dựa trên màu của dung dịch thu đƣợc, ta thấy lọ thuốc thử số 1 là dung dịch axit sunfanilic và lọ thuốc thử số 2 là dung dịch α- naphtyl amin.
1.3.2.2. Xác định nitrat * Sera nitrat test
Bộ test đƣợc dùng để kiểm tra hàm lƣợng NO3-
trong môi trƣờng nƣớc (ao nuôi trồng thủy sản). Cách sử dụng:
Đầu tiên, làm sạch trong và ngoài lọ thủy tinh bằng nƣớc máy trƣớc khi kiểm tra, lắc đều chai thuốc thử, rửa lọ thủy tinh nhiều lần bằng mẫu nƣớc cần kiểm tra, sau đó đổ 20ml mẫu nƣớc vào lọ. Sau đó, nhỏ 6 giọt thuốc thử của chai thuốc thử số 1 và 1 muỗng lƣợng bột thuốc của chai số 2 vào lọ chứa mẫu nƣớc cần kiểm tra. Đóng nắp lọ, lắc mạnh trong 15 giây rồi mở nắp ra. Tiếp theo, cho 6 giọt thuốc thử số 3 vào, đậy nắp và lắc đều, mở nắp lọ ra, đợi 5 phút đối chiếu với bảng so màu, sử dụng thang đo “20ml+0ml”. Nên thực hiện việc so màu dƣới ánh sáng tự nhiên, tránh ánh sáng mặt trời trực tiếp chiếu vào.
Nếu kết quả màu đỏ đậm thì nồng độ nitrat là 40mg/l hoặc cao hơn. Trong trƣờng hợp này tiếp tục đo nồng độ nitrat với mẫu nƣớc pha loãng hơn. Tiếp tục rửa lọ nhiều lần với mẫu nƣớc cần kiểm tra, lấy 10ml mẫu nƣớc sau đó thêm 10ml nƣớc cất và lặp lại các bƣớc thêm thuốc thử đợi 5 phút, so màu lần nữa sử dụng thang đo “10ml+10ml”.
Nếu kết quả vẫn là màu đỏ đậm thì nồng độ nitrat là 80mg/l hoặc cao hơn. Trong trƣờng hợp này, tiếp tục đo với mẫu nƣớc pha loãng hơn gồm 5ml nƣớc mẫu và 15ml nƣớc cất.
Dựa trên màu của phức tạo thành có thể dự đốn kít thử này sử dụng thuốc thử Griess đồng thời kết hợp với khử nitrat thành nitrit.
*Test kit xác định Nitrat bằng tấm vi chuẩn: NECi M- NTK -301
Bộ test đƣợc dùng để xác định nitrat với khoảng tuyến tính 0,5-10ppm, xác định đƣợc đồng thời 96 mẫu, bao gồm cả mẫu chuẩn.
Bộ test này dựa trên nguyên tắc khử nitrat xuống nitrit bằng enzym NAR, sau đó nitrit phản ứng với thuốc thử trong môi trƣờng axit phù hợp để tạo phức màu. Tất cả các bƣớc phản ứng xảy ra trong tấm vi chuẩn. Nồng độ nitrate trong mẫu ban đầu đƣợc xác định bằng cách đo độ hấp thụ với một đầu đọc vi chuẩn sử dụng một bộ đọc 540 nm. Nitrat có thể đƣợc xác định trong mẫu nƣớc và các chiết xuất của các mô thực vật, đất và thực phẩm. Bộ kit có giới hạn xác định là 2,0 đến 44 ppm nitrat .
1.3.2.3. Xác định amoni *Bộ test kit HI - 3824
Nồng độ amoniac trong sông và hồ chứa nƣớc cho thấy sự ô nhiễm của nông nghiệp, ô nhiễm đô thị. Khi nồng độ của amoniac lớn, nó có thể làm thay đổi mùi và hƣơng vị của nƣớc. Trong các ứng dụng công nghiệp, nồng độ cao của ammonia có thể gây ăn mòn trong đƣờng ống. Bộ dụng cụ HANNA HI 3824 cho phép kiểm tra amoniac trong nƣớc ngọt và nƣớc mặn thông qua phƣơng pháp Nessler. Các thuốc thử Nessler phản ứng với amoni trong môi trƣờng kiềm mạnh để tạo thành phức màu vàng. Bộ test này cho phép ta xác định đƣợc hàm lƣợng amoni trong khoảng 0,1- 2,5ppm dựa trên phƣơng pháp so màu.
* Bộ test kit HI - 700
Bộ test kit này có thể đƣợc sử dụng để thay cho HI-3824. Bộ test kit này sử dụng một cách hiệu quả đơn giản, chính xác và chi phí thấp. Bộ dụng cụ này cho phép kiểm tra amoniac trong trong nƣớc ngọt và mặn bằng phƣơng pháp Nessler. Các thuốc thử Nessler phản ứng với amoni trong điều kiềm mạnh để tạo thành phức màu vàng. Bộ test này cho phép ta xác định đƣợc hàm lƣợng amoni trong khoảng
0,1-3,0 ppm dựa trên phƣơng pháp so màu. Độ chính xác của phƣơng pháp ở 25oC
Tóm lại, tổng quan tài liệu tham khảo cho thấy việc chế tạo kit thử để có thể xác định lƣợng vết amoni, nitrit và nitrat trong mẫu nƣớc kết hợp máy đo quang cầm tay ngoài hiện trƣờng là rất cần thiết, nhằm giảm sai số do chuyển hóa giữa các dạng nitơ trong q trình vận chuyển và bảo quản mẫu, rút ngắn thời gian phân tích và đơn giản hóa dụng cụ phịng thí nghiệm. Cơ sở để chế tạo kit thử hầu hết đều sử dụng phƣơng pháp trắc quang truyền thống nhằm so màu bằng mắt hoặc đo bằng thiết bị đo quang hiện trƣờng. Các thuốc thử đều dựa trên bộ hóa chất thuốc thử của phƣơng pháp tiêu chuẩn nhằm để so sánh kết quả với phƣơng pháp phân tích trong phịng thí nghiệm cũng nhƣ kiểm soát đƣợc các yếu tố ảnh hƣởng tới phép phân tích.
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị
2.1.1. Hóa chất
Tất cả các loại hóa chất sử dụng đều ở dạng tinh khiết phân tích (P.A). Các dung dịch chuẩn đƣợc pha bằng nƣớc cất hai lần.
Các loại hóa chất thuốc thử chính đƣợc sử dụng trong q trình nghiên cứu bao gồm:
- Dung dịch chuẩn gốc NO2- 1000 ppm
Cân chính xác 0,1500g NaNO2 99,5% (đã sấy khơ ở 1050C, trong 2 giờ) trên
cân phân tích, cho vào bình định mức 100,0 ml, thêm 0,50 ml CHCl3 để bảo quản.
Thêm nƣớc cất đến vạch định mức đƣợc dung dịch gốc NO2- có nồng độ 1000 ppm.
Dung dịch đƣợc sử dụng trong vòng 1 tháng.
Lấy 1,00 ml dung dịch gốc NO2-
pha loãng thành 100,0 ml ta đƣợc dung dịch làm việc hàng ngày 10,00 ppm. Dung dịch sau khi pha loãng đƣợc dùng trong ngày.
Xác định lại nồng độ chính xác của dung dịch NO2-
bằng phƣơng pháp Pemanganat
[12].
- Dung dịch chuẩn gốc NO3-1000 ppm
Cân chính xác 0,1371 g NaNO3 99,5% (đã sấy khơ ở 1050C, trong 2 giờ) trên
cân phân tích, cho vào bình định mức 100,0 ml, thêm 0,5 ml CHCl3 để bảo quản.
Thêm nƣớc cất đến vạch định mức đƣợc dung dịch gốc NO3- có nồng độ 1000 ppm.
Dung dịch đƣợc sử dụng trong vòng 1 tháng.
Lấy 1,00 ml dung dịch gốc NO3- pha loãng thành 100,0 ml ta đƣợc dung dịch
làm việc hàng ngày 10,00 ppm. Dung dịch sau khi pha loãng đƣợc dùng trong ngày.
- Dung dịch Thuốc thử Griess
Thuốc thử Griess gồm hai dung dịch axit sunfanilic và α-naphtylamin.
+ Dung dịch A (α-naphtylamin 0,13%): Hòa tan 0,2000g α-naphtylamin
trong 150,00 ml dung dịch CH3COOH 10%.
+ Dung dịch B (axit sunfanilic 0,33%): Hòa tan 0,5000g axit sunfanilic trong
- Thuốc thử Griess cải tiến: Cân 0,2000g α- naphtylamin; 0,5000g axit sunfanilic
và 3,0000g H2C2O4, nghiền mịn, bảo quản trong lọ kín.
- Hỗn hợp khử (Zn/ Đƣờng glucozơ theo tỷ lệ khối lƣợng = 2 : 8) Kẽm bột đƣợc trộn với đƣờng Glucozơ, bảo quản trong lọ kín.
- Dung dịch chuẩn gốc NH4+ 100 ppm
Cân chính xác 0,0383g NH4Cl (đã sấy khô ở 100oC, trong 1giờ) trên cân
phân tích, cho vào bình định mức 100,0 ml thêm nƣớc cất đến vạch định mức đƣợc
dung dịch gốc NH4+ có nồng độ 100,0 ppm. Dung dịch gốc phải bảo quản trong tủ
lạnh.
Lấy 10,00 ml dung dịch gốc NH4+ pha loãng thành 100,0 ml ta đƣợc dung
dịch làm việc hàng ngày 10,00 ppm. Xác định lại nồng độ chính xác của dung dịch
NH4+ bằng phƣơng pháp Focmalin theo nguyên tắc sau: [11]
Muối amoni tác dụng với HCHO trong nƣớc tạo ra lƣợng axit tƣơng ứng
đƣợc xác định bằng dung dịch chuẩn NaOH, chỉ thị phenolphthalein.
4NH4+ + 6HCHO.H2O → (CH2)6N4 + 4H+ + 12H2O - Thuốc thử thymol 3% (w/v)
Dung dịch thymol 3% pha trong NaOH 2M và EDTA 0,1M: Cân 3g thymol
cho vào bình định mức 100,0 ml có chứa 8g NaOH khan và 3g EDTA. Cho thêm một ít nƣớc cất, lắc cho tan hết, để nguội, sau đó định mức đến vạch.
- Dung dịch natri nitropussiat 0,1% (w/v)
Dung dịch natri nitropussiat 0,1%: Cân 0,1g natri nitropussiat trên cân phân tích, cho vào bình định mức 100,0 ml. Định mức đến vạch bằng nƣớc cất. Dung dịch này sử dụng trong ngày.
- Dung dịch đệm hidrocacbonat / cacbonat pH = 11
Dung dịch đệm cacbonat pH=11: Cân 1,0g NaHCO3 và 1,6g Na2CO3 cho
vào bình định mức 100,0 ml. Định mức đến vạch bằng nƣớc cất, sau đó điều chỉnh pH trên máy đo pH.
Các giá trị pH khác từ pH = 9 – 12 điều chỉnh bằng lƣợng NaHCO3 và
- Dung dịch thuốc thử Natri hypoclorit
Dung dịch Natri hypoclorit đƣợc pha chế từ nƣớc Javen khơng có amoni. Sau đó đƣợc chuẩn lại bằng phƣơng pháp Iotthiosunfat.[11]
Từ đó tính đƣợc nồng độ của dung dịch NaClO là 5%. Dung dịch NaClO 0,5% đƣợc chuẩn bị bằng cách: Lấy 2,5ml Javen cho vào bình định mức 25,00 ml, sau đó định mức bằng dung dịch đệm cacbonat pH =11 đã chuẩn bị ở trên (tỉ lệ thể tích NaClO 5% : dung dịch đệm = 1: 10).
- Các dung dịch khác
+ Các dung dịch tạo môi trƣờng pH từ 1 - 3: pha loãng từ dung dịch HCl 36,5%.
+ Các dung dịch tạo môi trƣờng pH từ 3 - 4,2: dung dịch CH3COOH 2M và
dung dịch CH3COONa 1M.
2.1.2. Dụng cụ, thiết bị
- Các dụng cụ thủy tinh phịng thí nghiệm thơng thƣờng (bình định mức, pipet)
là thủy tinh loại A.
- Cân phân tích Scientech SA 210, độ chính xác 0,0001g.
- Máy trắc quang UV- VIS 1650 PC của hãng Shimazu (Nhật Bản), vùng đo
190 - 900nm, sử dụng đèn D2 trong vùng UV và đèn 50W halogen trong
vùng VIS, cuvet nhựa có chiều dày 1cm.
- Máy đo pH HANNA 211.