Mẫu
Thành phần (%)
6Li 7Li
Dung dịch chuẩn 6Li 97,5 2,5
Li2CO3 92,41 7,59
Dung dịch HNO3 65% (d=1,42 g/cm3), Merck, Đức;
Nước cất 18 MΩ.
2.3.2. Dụng cụ
Bình định mức 25 mL, Merck;
Chun ngành Hóa phân tích 23 Trường ĐHKHTN
Các loại pipet 2 mL, 3 mL, 5 mL;
Micropipet 1000 µL, Eppendorf.
Và các dụng cụ khác trong phịng thí nghiệm...
2.3.3. Thiết bị
- Cân phân tích có độ chính xác 0,00001 g model AE 163 của hãng Mettler Toledo, Thụy Sĩ;
- Cân kỹ thuật có độ chính xác 0,01 g.
- Hệ thống khối phổ plasma cao tần cảm ứng ICP-MS (Model 7500a- Agilent), tại Trung tâm Phân tích, Viện Cơng nghệ xạ hiếm;
Hình 2.1. Nguyên tắc cấu tạo của hệ ICP-MS
1. Hệ bơm dẫn mẫu vào buồng tạo sol khí. 2. Bộ tạo sol khí mẫu.
3. Đèn ngun tử hóa mẫu. 4. Bộ khử đầu ngọn lửa ICP. 5. Hệ thấu kính ion.
6. Hệ phân giải phổ khối. 7. Trường tứ cực và bộ lọc ion.
8. Detector. 9. Hệ điện tử.
10. Bơm chân không.
11. Bơm chân không loại tuB 12. Hệ buồng chân không của máy. 13. Bộ phận cấp khí Ar. 11 9 8 7 6 5 4 Ar 1 2 14 3 10 12 13
Chun ngành Hóa phân tích 24 Trường ĐHKHTN
2.4. Phương pháp lấy mẫu, bảo quản mẫu, xử lý mẫu 2.4.1. Lấy mẫu 2.4.1. Lấy mẫu
Nước sông: các mẫu nước sông được lấy theo hướng dẫn của TCVN 6663- 6: 2008 – Chất lượng nước – Lấy mẫu – Phần 6: Hướng dẫn lấy mẫu ở sông và suối [1]: Các mẫu nước sơng được lấy từ các vị trí gần bờ và trên cầu. Tráng rửa dụng cụ lấy mẫu nhiều lần bằng nước sông trước khi lấy mẫu. Các mẫu gần bờ được lấy theo phương pháp lấy mẫu trực tiếp. Các mẫu lấy tại vị trí trên cầu được lấy theo cách sau: sử dụng các bình lấy mẫu bằng PE mở sẵn nắp, buộc ngược đầu bình lấy mẫu vào một thanh gỗ rồi đẩy bình xuống độ sâu khoảng 25 – 30 cm, sau đó quay thanh gỗ 1800 để nước chảy vào đầy miệng bình. Các mẫu sau khi lấy được, dán nhãn, ghi các thông tin cơ bản như tên mẫu, địa điểm lấy mẫu, thời gian… Sau đó được lọc bằng màng lọc, axit hóa bằng HNO3.
Nước ngầm: theo hướng dẫn của TCVN 6663-11: 2011 – Chất lượng nước – Lấy mẫu – Phần 11: Hướng dẫn lấy mẫu nước ngầm [2]. Các mẫu nước ngầm được lấy từ các giếng khoan có độ sâu từ 30 – 70 m. Trước khi lấy mẫu phải tráng rửa nhiều lần bình lấy mẫu bằng chính mẫu. Sau khi lấy mẫu, mẫu được mã hóa và ghi các thơng tin cơ bản, sau đó được lọc bằng màng lọc và axit hóa.
Nước thủy nhiệt: Các mẫu nước thủy nhiệt được lấy từ các bể chứa tại khu vực Thanh Thủy – Phú Thọ.
2.4.2. Bảo quản mẫu
Theo hướng dẫn của TCVN 6663 – 3: 2016 – Chất lượng nước – Lấy mẫu – Phần 3: Bảo quản mẫu [3]. Các mẫu sau khi lấy được lọc bằng màng lọc có kích thước lỗ lọc 0,45 µm, sau đó được axit hóa bằng HNO3, bảo quản trong chai PE. Thời gian bảo quản là 1 tháng.
2.4.3. Xử lý mẫu
Các mẫu sau khi được đưa về phịng thí nghiệm, xác định hàm lượng Li tổng có trong mẫu. Lấy một lượng mẫu phù hợp, thêm 1 lượng đồng vị giàu 6Li vào trong mẫu. Định mức bằng HNO3 0,5%, đo trên thiết bị ICP – MS.
Chun ngành Hóa phân tích 25 Trường ĐHKHTN
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Lựa chọn các điều kiện xác định thành phần đồng vị Li trên thiết bị ICP-MS ICP-MS
3.1.1. Chọn đồng vị phân tích
Trong phép phân tích ICP-MS đặc biệt đối với kỹ thuật pha loãng đồng vị, việc lựa chọn đồng vị phân tích và đồng vị giàu khá quan trọng. Việc lựa chọn đồng vị dựa trên ba tiêu chí:
+ Phải là đồng vị phổ biến trong tự nhiên. + Ảnh hưởng bởi sự trùng lấn phổ thấp nhất
+ Số lượng ion lớn nhất trong một khoảng thời gian tích phân.
Trong tự nhiên Li có 2 đồng vị bền là 6Li và 7Li với mực độ phổ biến đã được nhắc đến trong chương 1. Vì vậy, khi phân tích thành phần đồng vị Li trên ICP-MS chúng tôi sử dụng đồng vị 6Li là đồng vị đánh dấu trong phép đo pha loãng đồng vị và tiến hành các nghiên cứu sau này dựa trên tín hiệu của Li tại hai số khối 6 và 7.
3.1.2. Chuẩn hóa số khối - (Tuning)
Chuẩn hóa số khối là bước đầu tiên khi phân tích trên thiết bị ICP-MS. Mỗi đồng vị có một số khối nhất định trải dài từ số khối 1 (H) đến số khối 238 (U) vì vậy việc chuẩn hóa được thực hiện theo từng khoảng từ số khối nhỏ đến số khối lớn. Các nguyên tố dùng chuẩn hóa gồm Li (6,967); Mg (23,985); Rh (102,905); Ce (139,905); Pb (207,977); U (238,05). Các nguyên tố này có số khối từ nhỏ đến lớn bao phủ toàn bộ các nguyên tố khác. Sau khi chuẩn hóa thiết bị tự động tối ưu các điều kiện phân tích.
3.1.3. Các thông số vận hành thiết bị ICP-MS khi phân tích Li
Thiết bị khối phổ plasma cao tần cảm ứng là một thiết bị phức tạp, có gần 30 tham số hoạt động liên quan đến độ nhạy và độ chọn lọc khi phân tích hàm lượng
Chun ngành Hóa phân tích 26 Trường ĐHKHTN
cũng như tỷ lệ đồng vị của nguyên tố. Các thơng số của máy như hệ thấu kính ion, hệ tức cực, detector và các thông số liên quan đến chế độ làm việc của plasma được tối ưu một cách tự động hoặc có thể điều chỉnh cho phù hợp với từng đối tượng mẫu khác nhau. Thông thường các thông số hoạt động plasma hay được điều chỉnh hơn các thơng số cịn lại. Thiết bị sau khi bật máy khởi động được giữ ở điều kiện vận hành trong khoảng 20 phút và sử dụng dung dịch rửa chứa axit nitric loãng để phun vào plasma. Sau cùng phun nước cất tinh khiết để rửa đường ống và buồng phun trước khi tối ưu hóa carc thơng số của thiết bị cũng như quá trình đo mẫu sau này.
Tối ưu hóa các điều kiện vận hành khi phun dung dịch chuẩn 100 µg/l từ bộ phun mẫu vào plasma. Điều chỉnh tốc độ dịng khí plasma (Carrier Gas Flow Rate - CGFR), công suất cao tần (Radio Frequency Power – RFP), độ sâu mẫu, các thông số hệ thấu kinh ion để nhận được tín hiệu Li là tốt nhất. Dung dịch rửa chứa HNO3 0,5% được sử dụng để loại trừ ‘hiệu úng nhớ” của Li còn lại trong thiết bị sau phép đo. Thời gian hút mẫu 60s, thời gian rửa được thiết lập là 240s. Để giảm thiểu ảnh hưởng của sự nhiễu nền và sự ổn định của tín hiệu thế thấu kính ion được đặt ở thế âm. Quá trình chuẩn số khối 6Li và 7Li được thực hiện ở vị trí 6 amu và 7 amu. Các thông số của thiết bị khi vận hành sau khi được tối ưu hóa như ở Bảng 3.1.