II.5. CHUẨN BỊ MẪU PHÂN TÍCH II.5.1. Lấy mẫu và bảo quản mẫu [12, 15]
* Phương phỏp lấy mẫu
Lƣợng mẫu lấy phải đảm bảo đủ lƣợng chất cần phõn tớch, phự hợp với phõn tớch định lƣợng, đảm bảo giữ đƣợc nguyờn đỳng thành phần của đối tƣợng thực tế đó lấy mẫu. Trờn cơ sở đú chỳng tụi tiến hành lấy mẫu ốc Hồ Tõy ở cỏc điểm khỏc nhau ( tại xung quanh Hồ Tõy).
* Xử lý sơ bộ mẫu
Mục đớch để giữ và bảo toàn đƣợc chất phõn tớch khụng bị mất do cỏc hiện tƣợng tƣơng tỏc húa học, tự phõn hủy chất, sự thủy phõn chất, sự sa lắng hay sự hấp phụ của dụng cụ chứa mẫu …
* Quản lý và bảo quản mẫu
Với mục đớch nghiờn cứu xỏc định hàm lƣợng selen và asen trong ốc Hồ Tõy (Hà Nội) theo một số thỏng trong năm 2011, chỳng tụi đó tiến hành lấy mẫu ốc ở Hồ Tõy (Hà Nội) với một lƣợng vừa đủ cho việc phõn tớch định lƣợng. Mẫu lấy về:
Rửa sạch đập vỏ, vất phần phõn ốc, cất phần thịt ốc vào tủ đụng cho đến khi đụng đỏ hoàn toàn, sau đú mẫu đƣợc làm khụ bằng phƣơng phỏp đụng khụ chõn khụng (trong vũng 72h). Cuối cựng, nghiền nhỏ mẫu và bảo quản mẫu ở -
5oC.
II.5.2. Xử lớ mẫu trƣớc khi phõn tớch
Để đỏnh giỏ hiệu suất thu hồi trong quỏ trỡnh phỏ mẫu.Chỳng tụi tiến hành phỏ 2 mẫu song song.
Mỗi mẫu cõn 0,1 gam (sau khi đó sử lý nhƣ ở mục II.5.1)
* Mẫu 1: Khụng thờm Se(IV) hoạc As (III) chuẩn.
* Mẫu 2:Thờm một lƣợng chớnh xỏc 50 àL Se(IV) 10-3
g/L( hoạc
50àL As(III) 10-3 g/L) chuẩn.
Xử lớ mẫu ốc dựng để phõn tớch Se(IV): [9, 6, 15, 27].
Đỏnh số thứ tự cỏc mẫu, sau đú thờm vào mỗi mẫu 1 mL nƣớc cất, 2 mL hỗn hợp axit (HNO3:HClO4) và 5 mL H2SO4 đặc.
- Đun trờn bếp điện (đậy bỡnh bằng phễu thủy tinh) ở 250oC (trong khoảng
4 ữ 5 giờ) đến khi mẫu trong, tiếp tục cụ cạn đến khi thu đƣợc muối trắng ẩm. - Hũa tan muối trắng ẩm bằng dung dịch HCl 5M, để nguội và đem chiếu UV 5 giờ để chuyển Se(VI) về Se(IV).
- Cụ cạn dung dịch sau khi chiếu UV đến muối trắng ẩm, sau đú hũa tan muối trắng ẩm và định mức thành 50 mL bằng dung dịch HCl cú pH = 1 ta đƣợc mẫu phõn tớch trong pH chuẩn.
Xử lớ mẫu ốc dựng để phõn tớch As(III)[10, 15, 26].
Mẫu ốc phõn tớch As(III), đƣợc cho vào bỡnh Kenđan thờm 10 ml HNO3 65% ( d=1,4 mg/ml ) . Đỏnh số thứ tự cỏc mẫu sau đú: Đun trờn bếp điện (đậy bỡnh bằng phễu thủy tinh) đến khi mẫu trong, tiếp tục cụ cạn đến khi thu đƣợc
muối trắng ẩm rồi hũa tan muối trắng ẩm và định mức thành 50 mL bằng H2SO4
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
III.1. KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN TỐI ƢU XÁC ĐỊNH SELEN VÀ ASEN III.1.1. Khảo sỏt ảnh hƣởng của mụi trƣờng phõn tớch
III.1.1.1. Khảo sỏt chọn nền điện li tối ưu cua selen và asen
Phƣơng phỏp von – ampe hoà tan sử dụng nền điện li trơ cú tỏc dụng đảm bảo việc vận chuyển ion đến bề mặt điện cực chỉ do hiện tƣợng khuếch tỏn, mặt khỏc một lƣợng lớn chất điện li trơ trong dung dịch khụng chỉ đúng vai trũ làm nền dẫn điện mà cũn là chất che, là mụi trƣờng ổn định cho dung dịch phõn tớch, gúp phần làm tăng độ nhạy, tớnh chọn lọc của phƣơng phỏp.
Trờn cơ sở đú chỳng tụi tiến hành khảo sỏt trờn một số loại nền là:
Khảo sỏt chọn nền tối ưu của selen.
1.Nền HCl 2.Nền HNO3 3.Nền H2SO4
Khảo sỏt chọn nền tối ưu của asen.
1.HCl 2.H2SO4
*Chuẩn bị dung dịch khảo sỏt( selen và asen chuẩn bị như nhau).
Lấy 10 àL dung dịch chuẩn Se(IV) hoạc As(III) 10-2
g/L cho vào bỡnh định mức 10 mL. Định mức bằng nền HCl (hoặc HNO3 hoặc H2SO4) cú pH = 1,0 đến vạch định mức (đƣợc dung dịch Se(IV) hoạc As(III) 10ppb).
Sau đú tiến hành đo trong điều kiện đƣợc đƣa ra ở bảng 3.1.
Bảng 3.1: Cỏc thụng số đo chọn nền điện li
Điện cực làm việc HMDE Thời gian sục khớN2 200s
Chế độ đo DP Thời gian cõn bằng 15s
P điều tiết kớch thƣớc giọt 0,9 (bar) Biờn độ xung 50 mV
Thời gian điện phõn 150s Thời gian đặt xung 0,04s
Tốc độ khuấy (vũng/phỳt) 300 Khoảng thế quột Se (-0,4 ữ -0,85) V
Thế điện phõn làm giàu -0,4V Khoảng thế quột As (-0,5 ữ-1,1)V
Bảng 3.2: Kết quả đo khảo sỏt chọn nền điện li tối ưu Se(IV)
Dung dịch HNO3 HCl H2SO4
Ip(nA) 332 286 234
Epic (V) -0,59 -0,60 -0,582
Bảng 3.3. Kết quả đo khảo sỏt chọn nền điện li tối ưu As(III)
Dung dịch HCl H2SO4
Ip(nA) 17,8 20,1
Epic (V) - 0,734 - 0,75
Hỡnh 3.1. Phổ DP-CSV khảo sỏt nền điện li tối ưu Se(IV)
Hỡnh 3.2.Phổ DP-CSV khảo sỏt nền điện li tối ưu As(III)
Nhận xột: Khi cố định cỏc điều kiện mỏy đo, nồng độ nền, nồng độ dung dịch chuẩn, pH của dung dịch, thỡ chiều cao pic hũa tan của Se(IV) và As(III) (Ip), sẽ phụ thuộc vào bản chất của nền điện li.
* Với selen: Trong mụi trƣờng axit, Se(IV) cho hai súng khử (hỡnh 3.1).
Súng thứ nhất tƣơng ứng với bƣớc khử của Se(IV) để tạo thành Selenid thủy ngõn HgSe:
H2SeO3 + Hg + 4H+ + 4e HgSe + 3H2O (3.1)
Súng thứ hai là súng khử của HgSe để tạo H2Se:
HgSe + 2e + 2H+ Hg + H2Se (3.2)
Khi tăng nồng độ của Selen thỡ chiều cao của hai pic cũng tăng theo. Kết quả cho thấy trong cả 3 nền axit, Se(IV) đều cho Ip rất tốt, thế đỉnh pic của hai súng khử tỏch ra xa nhau. Trong đú nền HNO3 cho súng khử là cao nhất. Nền H2SO4 thỡ Ip của súng thứ nhất lại thấp. Nhƣng nền HCl cú độ lặp cao nhất. Do vậy để
HCl H2SO4 HNO3
thuận tiện, chỳng tụi chọn nền HCl làm nền điện li trơ để nghiờn cứu, phõn tớch Se.
* Với Asen: Khi cố định cỏc điều kiện mỏy đo, nồng độ nền, nồng độ dung dịch chuẩn, pH của dung dịch, thỡ chiều cao pic hũa tan của As (III) (Ip), sẽ phụ thuộc vào bản chất của nền điện li.
Dựa vào hỡnh 3.2, kết quả pic asen thu đƣợc trong nền H2SO4 cú cƣờng độ lớn nhất. Nền H2SO4 cũn cú một số ƣu điểm khỏc nhƣ: cú tớnh ổn định cao, khụng bay hơi và chỉ thể hiện tớnh oxi húa mạnh ở điều kiện đặc núng. Từ kết quả trờn, ở cỏc thớ nghiệm tiếp theo, chỳng tụi chọn nền H2SO4 là nền thớch hợp thể hiện tốt súng cực phổ của asen.
III.1.1.2. Khảo sỏt chọn nồng độ Cu(II) tối ưu.
Theo tài liệu [15], khi cú mặt ion của kim loại M trong dung dịch, lỳc đú Selen tạo kết tủa gian kim loại với kim loại M trờn điện cực giọt thuỷ ngõn, hỡnh thành thờm súng khử của hợp chất gian kim loại.
Một số ion kim loại tạo đƣợc kết tủa gian kim loại với Selen cú thể làm tăng độ nhạy của phộp phõn tớch xỏc định Se bằng phƣơng phỏp CSV.
Vớ dụ: Trƣờng hợp cú mặt Cu(II):
H2SeO3 + 2Cu2+ + 4H+ + 8e → Cu2Se↓ + 3H2O (3.3)
Trong phõn tớch điện húa, việc làm tăng độ nhạy cho phộp phõn tớch là rất cần thiết. Để thực hiện điều này chỳng tụi chọn Cu(II) làm ion tạo kết tủa gian kim loại với Selen và Asen.
Chỳng tụi tiến hành khảo sỏt nồng độ Cu(II) tối ƣu trong điều kiện đƣợc đƣa ra trong bảng 3.4
Bảng 3.4: Cỏc thụng số đo khảo sỏt nồng độ Cu(II) tối ưu
Điện cực làm việc HMDE pH (nền HCl) 1,0
Chế độ đo DP Thời gian điện phõn 150s
P điều tiết kớch thƣớc giọt 1 (bar) Thời gian cõn bằng 15s
Tốcđộ khuấy (vũng/phỳt) 300 Biờn độ xung 50mV
Thế điện phõn làm giàu -0,45V Khoảng thế quột Se (-0,45 ữ -0,85) V
Se(IV),As(III) 10 ppb Khoảng thế quột As (-0,5 ữ-1,1)V
Tiến hành khảo sỏt trong điều kiện đó chọn, Kết quả thu đƣợc nhƣ sau:
a. Khảo sỏt Cu(II) tối ưu đối với Selen(IV)[15]
Kết quả khảo sỏt nồng độ Cu(II) tối ƣu đƣợc trỡnh bày trong bảng 3.5 hỡnh 3.3 và hinh 3.4
Bảng 3.5: Kết qủa đo khảo sỏt nồng độ ion Cu(II) tối ưu
Stt 1 2 3 4 5 6 7
Cu(II)(ppm) 0 0,5 0,7 1 1,3 1,5 1,7
Epic(V) -0,642 -0,642 -0,642 -0,640 -0,640 -0,640 -0,640
Ipic(nA) 51 126 195 191 180 178 119
Hỡnh 3.3. Phổ DP-CSV khảo sỏt nồng độ Cu(II) tối ưu với Se(IV)
0 50 100 150 200 250 0 0.5 1 1.5 2 Cu(II) ppm I nA
Hỡnh 3.4: Sự phụ thuộc của Ip vào nồng độ của ion Cu(II) với Se(IV)
Từ những vấn đề đó khảo sỏt trờn, chỳng tụi quyết định chọn nồng độ ion Cu(II) tối ƣu để tạo hợp chất gian kim cựng với Selen là 0,7 ppm và cũng là nền điện li trong mụi trƣờng axit để khảo sỏt cỏc điều kiện tối ƣu khỏc cũng nhƣ phõn tớch định lƣợng Selen trong mẫu ục Hồ Tõy.
b. Khảo sỏt Cu(II) tối ưu đối với Asen(III).
Theo tà liệu[12] và khảo sỏt tƣơng tự nhƣ với Se(IV) chỳng tụi thu đƣợc kết quả khảo sỏt nồng độ Cu(II) tối ƣu đƣợc trỡnh bày trong bảng 3.6 hỡnh 3.5 và 3.6
Bảng 3.6. Kết qủa đo khảo sỏt nồng độ ion Cu(II) tối ưu STT 1 2 3 4 5 6 7 Cu(II)(ppm) 0 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Epic(V) -0,781 -0,79 -0,812 -0,834 -0,847 -0,85 -0,86 Ipic(nA) 120,3 128,8 134,7 154,7 176,4 244,9 222,7 Sự cú mặt của Cu2+
làm cho làm cho chiều cao của pic asen tăng lờn mạnh
và phụ thuộc vào nồng độ Cu2+
Từ những kết quả đó khảo sỏt trờn, chỳng tụi quyết định chọn nồng độ ion Cu(II) tối ƣu để tạo hợp chất gian kim cựng với asen là 0,4 ppm và cũng là nền điện li trong mụi trƣờng axit để khảo sỏt cỏc điều kiện tối ƣu khỏc cũng nhƣ phõn tớch định lƣợng asen trong mẫu ốc Hồ Tõy.
III.1.1.3 Khảo sỏt chọn nồng độ KI tối ưu (đối vơi Asen)[12]
Nhƣ đó núi ở trờn khi xỏc định asen bằng phƣơng phỏp Von – Ampe hũa tan catot, độ nhạy và độ chớnh xỏc của phƣơng phỏp phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đú sự chuyển húa hoàn toàn từ As(V) xuống As(III) là một yếu tố rất quan trọng. Do súng cực phổ của asen trong điều kiện hấp phụ hũa tan catot chỉ do As(III) gõy nờn và theo tài liệu [12], trong thực nghiệm chỳng tụi sử dụng KI làm chất khử As(V) thành As(III) theo phƣơng trỡnh húa học sau:
Hinh3.5. Đường cong DP-CSV Khảo sỏt nồng độ Cu(II) tối ưu với As(III)
0 50 100 150 200 250 300 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Cu(II)(ppm) I( n A )
Hỡnh 3.6. Sự phụ thuộc của Ip vào nồng
2I 2H AsO34 AsO I2 H2O 3 3 (3.3)
Phản ứng trờn trong mụi trƣờng axit, cõn bằng sẽ chuyển dịnh về phớa tạo ra As(III). Kết quả khảo sỏt nồng độ KI tối ƣu đƣợc trỡnh bày trong bảng 3.7
Bảng 3.7. Kết qủa đo khảo sỏt nồng độ KI tối ưu
TT KI
(ppm)
Ep(V) Ip(n A) TT KI (ppm) Ep(V) Ip(n A)
1 0 -0,833 119,5 6 0,3 -0,846 234,7
2 0,05 -0,834 145,6 7 0,4 -0,847 247,8
3 0,1 -0,835 162,1 8 0,6 -0,847 262,9
4 0,15 -0,835 200,1 9 0,8 -0,848 258,6
5 0,2 -0,836 219,3 10 1 -0,848 251,8
Hỡnh 3.8. Đường cong DP-CSV khảo sỏt nồng độ KI tối ưu với As(III)
0 50 100 150 200 250 300 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 KI(ppm) I( n A )
Hỡnh 3.9. Sự phụ thuộc của Ip vào nồng độ KI với As(III) với As(III)
Nhận xột: Dựa vào đƣờng cong DP-CSV (hỡnh 3.8) và đồ thị Ip phụ thuộc
vào nồng độ KI (hỡnh 3.9) cho thấy khi cú KI trong dung dịch, pic của asen tăng lờn và đạt cực đại tại nồng độ KI 0,6ppm (pic 1), sau đú thỡ chiều cao của pic lại giảm dần.
III.1.1.4 Khảo sỏt thời gian chiếu UV cho mẫu ốc( đối với Selen)[15]
Theo tài liệu [15] trong quỏ trỡnh vụ cơ húa mẫu để chuyển cỏc dạng tồn tại của selen trong mẫu về dạng vụ cơ, do vậy phải dựng hỗn hợp axit mạnh (HNO3:HClO4:5H2SO4). Selen vụ cơ thu đƣợc sau khi phỏ mẫu bị oxi húa thành
– Ampe hũa tan ta phải khử Se(VI) về Se(IV) bằng cỏch chiếu UV trong mụi trƣờng HCl 5M.
Hiệu suất khử Se(VI) về Se(IV) phụ thuộc vào thời gian chiếu, do vậy chỳng tụi tiến hành khảo sỏt thời gian chiếu UV thớch hợp nhằm tiết kiệm thời gian cho quỏ trỡnh phõn tớch. Để tiến hành khảo sỏt thời gian chiếu UV chỳng tụi cõn làm nhiều mẫu (mỗi mẫu 0,1g) xử lý nhƣ mục II.5.2 đƣợc dóy mẫu. Chiếu UV với thời gian khỏc nhau cho từng mẫu, sau đú sử lý tiếp và chỉnh về nền HCl (pH = 1) + Cu(II) 0,7 ppm, cuối cựng đem đo cƣờng độ dũng Von – Ampe hũa tan (lấy kết quả trung bỡnh 3 lần đo).
t(giờ) I(nA) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 1 2 3 4 5 6 7 Thời gian(giờ) I(n A ) 1 9,8 2 15,6 3 21,4 4 31,3 5 36,3 6 30,8
Kết quả cho thấy, với thời gian chiếu từ 5 giờ trở lờn thỡ Ipic cao nhất, do vậy chỳng tụi chọn thời gian chiếu UV khử Se(VI) về Se(IV) là 5 giờ.
III.1.1.5. Khảo sỏt chọn pH tối ưu
Trong dung dịch phõn tớch ứng với cỏc giỏ trị pH khỏc nhau, cỏc ion sẽ tồn tại ở cỏc dạng khỏc nhau, điều này làm thay đổi đặc tớnh điện húa của cỏc ion cú mặt trong dung dịch dẫn đến thế khử của chỳng cũng thay đổi kộo theo dũng hũa tan khụng tuyến tớnh với nồng độ của chỳng.
Điều kiện khảo sỏt pH đƣợc tổng kết trong bảng 3.8 dƣới đõy
Bảng 3.8: Kết quả khảo sỏt thời gian chiếu UV thời gian chiếu UV
Hỡnh 3.10: Đường DP-CSV khảo sỏt thời gian chiếu UV
Bảng 3.9: Cỏc thụng số đo khảo sỏt pH tối ưu
Điện cực làm việc HMDE pH nền HCl 1,0
Thời gian cõn bằng 15s pH nền H2SO4 0,8
Chế độ đo DP KI 0,60ppm
P điều tiờt kớch thƣớc giọt (bar)
Se-0,9
Cu(II) Se :0,7ppm
As-0,75 As :0,4ppm
Tốc độ khuấy (vũng/phỳt) 300 Biờn độ xung 50mV
Thời gian sục khớ N2 200s Thời gian đặt xung 0,04s
Thời gian điện phõn 150s Khoảng thế quột Se (-0,45 ữ -0,85)V
Se(IV) và As(III) 10 ppb Khoảng thế quột As (-0,5 ữ-1,1)V
a. .Khảo sỏt chọn pH tối ưu đối với Se(IV).
Chỳng tụi tiến hành khảo sỏt dung dịch ở cỏc giỏ trị pH thay đổi từ 0 2,5 thu đƣợc kết quả ở bảng 3.10.
Bảng 3.10: Kết qủa đo khảo sỏt pH tối ưu Se(IV)
Stt pH Epic(V
)
Ipic(nA) Stt pH Epic(V) Ipic(nA)
1 2,5 -0,652 126 6 1,0 -.0640 191 2 2,0 -0,650 143 7 0,75 -0,624 180 3 1,8 -0,642 146 8 0,5 -,0616 178 4 1,6 -,0640 149 9 0,2 -0,606 175 5 1,3 -0,640 178 10 0 -0,598 170 Hỡnh 3.11: Đường cong DP-CSV khảo sỏt pH tối ưu của Se(IV)
0 50 100 150 200 250 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 pH I nA
Hỡnh 3.12: Sự phụ thuộc của Ip vào pH của dung dịch của Se(IV)
Từ kết qủa thu đƣợc, chỳng tụi chọn pH = 1,0 cho dung dịch phõn tớch trong cỏc phộp đo và quỏ trỡnh phõn tớch mẫu sau này.
b. Khảo sỏt chọn pH tối ưu đối với As(III)
Kết quả khảo sỏt nồng độ pH tối ƣu đƣợc trỡnh bày trong bảng 3.10, hỡnh 3.12 và hỡnh 3.13.
Bảng 3.11. Kết qủa đo khảo sỏt pH tối ưu As(III)
TT pH EP (V) IP(nA) TT pH EP (V) IP(nA) 1 2,0 - 0,865 82,576 6 1,0 - 0,843 109,65 2 1,8 - 0,853 84,71 7 0,8 - 0,840 133,24 3 1,6 - 0,850 92,96 8 0,6 - 0,832 128,24 4 1,4 - 0,847 95,66 9 0,5 - 0,830 122,74 5 1,2 - 0,845 104,98 10 0,2 - 0,828 113,63 Hỡnh 3.13.Phổ DP-CSV khảo sỏt pH của As(III)
Hỡnh 3.14. Sự phụ thuộc của Ip vào
pH của As(III)
Nhận xột: Nhƣ vậy, dựa vào bảng, đƣờng cong DP-CSV và đồ thị trong
hỡnh 3.8 cho thấy pic của asen tăng lờn và đạt cực đại tại giỏ trị pH = 0,8 khi pH khảo sỏt trong khoảng từ 2,0 ữ 0,8, sau đú thỡ chiều cao của pic lại giảm dần, từ 133,2 nA xuống 113,6 nA.
III.1.1.6. Khảo sỏt thế điện phõn làm giàu
Khi điện phõn làm giàu, ta cần chọn thế điện phõn thớch hợp để đảm bảo chỉ kết tủa lờn điện cực nguyờn tố cần quan tõm. Hạn chế tối đa những kết tủa hoặc những phản ứng điện cực khỏc gõy ảnh hƣởng tới độ nhạy và độ chớnh xỏc của phộp phõn tớch. Thế điện phõn cần phải õm hơn hoặc bằng thế khử cực của cỏc nguyờn tố cần xỏc định để khử đƣợc toàn bộ chỳng trờn bề mặt điện cực .
Trờn cơ sở đú chỳng tụi tiến hành khảo sỏt chọn thế điện phõn làm giàu trong cỏc điều kiện đƣợc đƣa ra trong bảng 3.8.