Nguyên tắc: mẫu được phân hủy trong chén hay trong cốc nung mẫu. Trước tiên người ta thực hiện xử lý ướt trong cốc hay chén bằng một lượng nhỏ dung môi hay hỗn hợp dung môi để phá vỡ sơ bộ cấu trúc ban đầu của hợp chất mẫu và tạo điều kiện giữ một số nguyên tố có thể bay hơi khi nung, sau đó mới đem nung ở một nhiệt độ thích hợp cho đến tro trắng.
So với phương pháp vô cơ hóa khô và vô cơ hóa ướt, phương pháp vô cơ hóa mẫu khô – ướt kết hợp có ưu điểm sau: hạn chế được sự mất mát của một số chất phân tích do nhiệt độ cao; sự tro hóa là triệt để, sau khi hòa tan sẽ được dung dịch mẫu trong; không tốn nhiều dung môi đặc biệt là axit tinh khiết (lượng dung môi chỉ bằng 1/4 đến 1/3 lượng cần dùng cho xử lý ướt); thời gian xử lý nhanh và triệt để hơn so với cách xử lý thông thường; không phải đuổi axit dư lâu nên hạn chế được sự nhiễm bẩn do môi trường; phù hợp cho nhiều loại mẫu khác nhau để xác định kim loại và anion; không cần trang bị phức tạp như hệ lò vi sóng đắt tiền.
Trong đề tài này, chúng tôi chọn phương pháp ướt và khô ướt kết hợp để vô cơ hóa mẫu.
1.5. Đánh giá sai số thống kê của phƣơng pháp
Thực tế, trong quá trình phân tích ta luôn mắc phải các sai số trong quá trình cân, đo thể tích,… cũng như trong các giai đoạn phân tích. Điều đó sẽ quyết định độ chính xác của phép phân tích.
Thông thường, khi tiến hành thí nghiệm chúng ta thường tiến hành một số thí nghiệm độc lập trong cùng điều kiện giống nhau, và từ các kết quả riêng lẻ thu được, ta tiến hành xử lý thống kê để đánh giá độ chính xác của phép đo. Các đại lượng đặc trưng thống kê quan trọng nhất là giá trị trung bình cộng và phương sai.
Giá trị trung bình cộng:
Giả sử ta tiến hành n phép đo độc lập đại lượng X với các kết quả: X1, X2, X3, … , Xn
Giá trị trung bình cộng X = n X n i i
1 là giá trị gần với giá trị thực của đại lượng cần đo với xác suất cao nhất trong số các giá trị đo được.
Phƣơng sai:
Phương sai của phép đo phản ánh độ phân tán của kết quả đo, được đánh giá bằng: S2 = k X X n i i 2 1 ) (
k = số bậc tự do. Nếu chỉ có một đại lượng cần đo X thì k = n – 1 Giá trị S = 2
S thường được gọi là độ lệch chuẩn của phép đo. Độ lệch chuẩn của đại lượng trung bình cộng SX được tính theo:
X S = n S2 = ) 1 ( ) ( 2 n n X Xi
Độ lệch tiêu chuẩn tƣơng đối (% RSD) tức là hệ số biến động Cv: đặc trưng cho
độ lặp lại hay độ phân tán của các kết quả thí nghiệm và được xác định bằng hệ thức:
Cv =
X S
. 100% RSD hay Cv càng nhỏ thì độ lặp lại càng tốt.
Trong thực tế để tiện tính toán các đại lượng X , S2, SX, người ta thường chọn trong dãy n giá trị đo được X1, X2, X3, …, Xn một giá trị C sao cho C ≈ X, sau đó tính X và S2 theo các công thức sau:
X = C + n Y n i i 1 và S2 = 1 1 2 n x n i i Ở đây n i i x 1 2 = n i i y 1 2 - n y n i i 2 1 ) ( Và Yi = Xi – C
Biên giới tin cậy (độ chính xác của phép đo trực tiếp):
Sai số tin cậy ε là giá trị tuyệt đối của hiệu giữa giá trị trung bình cộng X và giá trị thực μ của đại lượng phải đo:
ε = | X - μ |
Trong thực tế ε được đánh giá ứng với một độ tin cậy α đã cho (đó là xác suất để kết quả các lần đo rơi vào khoảng tin cậy (X - εα ≤ μ ≤ X + εα tức là P (X - εα ≤ μ ≤ X + εα) =α). Độ tin cậy thường cho trước α = 0,95 (95%) hoặc α = 0,99 (99%),… ε được tính theo: εα = SX .t(P,k)
t(P,k) = hệ số Student ứng với số bậc tự do k = n – 1, giả sử đo 5 lần (k = 4) và mức ý nghĩa (khả năng chấp nhận giả thiết) P, 1 – P là độ tin cậy của phương pháp kiểm tra. Ở đây ta chọn mức ý nghĩa P = 0,05 nên t(P,k) = 2,78 ε = 2,78.SX
Vậy giá trị thực sẽ là: μ = X ± ε
Sai số tƣơng đối Δ%: Δ% = 100
X
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1. Giới thiệu dụng cụ, hóa chất, thiết bị
2.1.1. Dụng cụ
- Chén nung. - Đũa thủy tinh. - Phễu lọc, giấy lọc. - Bình tam giác. - Cốc thủy tinh 50ml, 100 ml, 250ml. - Bình định mức 25ml, 50ml, 100ml. - Bếp điện. - Pipet chuẩn 1, 2, 5, 10ml. - Bếp đun bình cầu. - Bình Kenđan. 2.1.2. Hóa chất - Dung dịch HNO3 65%. - Dung dịch HCl 36%. - Dung dịch H2O2 30%. - Dung dịch HClO4. - Dung dịch chuẩn Pb2+ 1ppm. - Dung dịch KNO3 2%. - Nước cất 2 lần. - Dung dịch đệm axetat. 2.1.3. Thiết bị
Quá trình xác định hàm lượng chì theo phương pháp Von – ampe hòa tan xung vi phân được thực hiện trên máy cực phổ 797 VA Computrace.
Lò nung. Cân phân tích.
2.2. Pha chế dung dịch
* Pha dung dịch HNO3 10% từ dung dịch HNO3 65%
Hút chính xác 15,4 ml dung dịch HNO3 65% pha thành 100 ml bằng nước cất 2 lần cho tới vạch.
* Pha dung dịch HNO3 2% từ dung dịch HNO3 65%
Hút chính xác 30,77 ml dung dịch HNO3 65% pha thành 1000 ml bằng nước cất 2 lần cho tới vạch.
* Pha dung dịch chuẩn Pb2+ 1000ppm
Cân chính xác 0,1598g Pb(NO3)2 cho vào cốc 25ml, tiếp tục cho 1ml dung dịch HNO3 đặc, thêm nước cất định mức đến 100ml.
* Pha dung dịch chuẩn Pb2+ 1ppm
Từ dung dịch chuẩn Pb2+ 1000ppm, ta pha dung dịch chuẩn Pb2+ 1ppm. * Pha dung dịch KNO3 10%
Cân chính xác 10g muối Kali nitrat hòa tan trong 90ml nước cất.
2.3. Quy trình lấy mẫu và vô cơ hóa mẫu
2.3.1. Quy trình lấy mẫu
Tiến hành mua mẫu được bán trên thị trường địa bàn thành phố Đà Nẵng.
Bảng 2.3.1. Địa điểm mua mẫu và kí hiệu mẫu
Địa điểm
mua mẫu Tên mẫu Nơi sản xuất KH
mẫu Ngày mua mẫu Siêu thị BigC Đà Nẵng
Pate gan Công ty Cổ phần đồ hộp Hạ
Long, Hải Phòng. M1 07/03/2012
Heo hầm Công ty TNHH Vissan,
Q.Bình Thạnh, HCM. M2 07/03/2012 Bò 2 lát Công ty Cổ phần đồ hộp Hạ Long, Hải Phòng. M3 07/03/2012 Thịt lợn xay Công ty Cổ phần đồ hộp Hạ Long, Hải Phòng. M4 07/03/2012 Bò hầm Công ty CP thực phẩm Hoàng
Kim, Gia Lâm, Hà Nội. M5 07/03/2012
2.3.2. Quy trình vô cơ hóa mẫu
2.3.2.1. Phương pháp vô cơ hóa khô ướt kết hợp (phương pháp khô ướt kết hợp)
Hình 2.3.2.1. Quy trình vô cơ hóa mẫu khô ướt kết hợp
Đun mẫu trên bếp điện Nung mẫu trong lò nung Cân chính xác 5g mẫu cho
vào chén sứ
+ 4÷7ml HNO3 đặc + 0,2ml HClO4
+ 3ml H2O2
+ 2ml KNO3 10% Đun trên bếp điện
Than đen
nung
Tro trắng
Cặn hòa tan trong HNO3 2%, định mức thành 25ml
2.3.2.2. Phương pháp vô cơ hóa ướt trong bình Kenđan (phương pháp ướt)
Hình 2.3.2.1. Quy trình vô cơ hóa mẫu ướt
Phá mẫu trong bình Kenđan
Tuy nhiên, thể tích HNO3 đặc (phương pháp khô ướt kết hợp) và dung dịch cường toan (phương pháp ướt) chưa biết chính xác nên phải khảo sát thể tích tối ưu để đảm bảo cho sự oxi hóa hoàn toàn các chất khử và các chất hữu cơ có mặt trong mẫu, đồng thời tiết kiệm được hóa chất và thời gian đuổi axit dư.
Đun trên bếp đun bình cầu đến khi dung dịch không còn khói màu nâu bốc lên và axit cạn + dung dịch cường toan Ngâm dung dịch 10 – 12h
Dung dịch mẫu
Cặn
Hòa tan trong HNO3 2%, định mức thành 25ml
Mẫu đem đo Cân chính xác 5g mẫu
2.4. Quy trình thực nghiệm nghiên cứu điều kiện của quá trình vô cơ hóa mẫu
2.4.1. Xác định lượng dung môi thích hợp để vô cơ hóa mẫu
Thực hiện quá trình 2.3.2.1 và 2.3.2.2 với lượng axit HNO3 thay đổi từ 3 ÷ 6ml.
Đối với phương pháp vô cơ hóa khô ướt kết hợp thì mẫu sau khi chọn được lượng dung môi thích hợp, dùng đũa thủy tinh trộn đều. Sau đó chuyển toàn bộ vào chén sứ và đun trên bếp điện cho mẫu sôi nhẹ cho tới khi sự than hóa xảy ra, tiếp tục đun tới khô kiệt rồi chuyển vào lò nung.
2.4.2. Quy trình khảo sát nhiệt độ nung mẫu đối với phương pháp khô ướt kết hợp hợp
Thực hiện quá trình 2.3.2.1 và 2.3.2.2 với lượng thể tích axit HNO3 đã chọn nhưng thay đổi nhiệt độ nung mẫu.
Điều chỉnh nhiệt độ ở 4400
C và nung trong 3 giờ, sau đó tăng dần nhiệt độ nung (mỗi lần tăng 100C đến nhiệt độ 4900
C). Với mỗi lần tăng nhiệt độ tiến hành nung trong 3 giờ, đến khi mẫu trở nên trắng thì dừng lại.
2.4.3. Quy trình khảo sát thời gian nung mẫu đối với phương pháp khô ướt kết hợp
Thực hiện quá trình 2.3.2.1 và 2.3.2.2 với thể tích axit HNO3 đã chọn, nhiệt độ nung đã chọn nhưng thay đổi thời gian nung mẫu.
2.4.4. Quy trình xác định hàm lượng chì có trong hóa chất (mẫu trắng)
Các hóa chất được sử dụng trong đề tài này phần lớn là tinh khiết hóa học và tinh khiết phân tích. Tuy nhiên, không thể tránh khỏi sự có mặt của chì. Vì vậy chúng tôi tiến hành xác định hàm lượng chì trong hóa chất bằng 5 mẫu trắng với các điều kiện tối ưu đã chọn. Từ đó xác định được hàm lượng chì.
Chuẩn bị mẫu trắng:
- Đối với phương pháp ướt: cho vào bình Kenđan 5ml nước cất.
- Đối với phương pháp khô ướt kết hợp: cho vào chén sứ 5ml nước cất.
Thực hiện quá trình 2.3.2.1 và 2.3.2.2 với nhiệt độ nung, thời gian nung, thể tích axit HNO3 đã chọn. Sau đó định mức thành 25ml và tiến hành đem đo trên máy với các điều kiện tối ưu đã chọn.
2.5. Quy trình xác định hiệu suất thu hồi
Để xác định hiệu suất thu hồi của phương pháp, ta tiến hành phân tích trên một số mẫu giả với nồng độ ban đầu của Pb2+ đã biết chính xác và với các điều kiện tối ưu đã chọn. Từ đó đánh giá hiệu suất thu hồi của phương pháp.
Mẫu giả là phần cặn của các mẫu thật qua quá trình vô cơ hóa mẫu đã được tráng rửa bằng axit HNO3 2%.
Thực hiện quá trình 2.3.2.1 và 2.3.2.2 cho 5 mẫu đồ hộp.
2.6. Quy trình đánh giá sai số thống kê của phƣơng pháp phân tích
Để đánh giá sai số thống kê, ta tiến hành quy trình phân tích trên 5 mẫu giả, mỗi mẫu 2 lần với nồng độ ban đầu của Pb2+ đã biết chính xác. Thực hiện theo quá trình 2.3.2.1 và 2.3.2.2 từ kết quả hàm lượng chì thu được, tính các giá trị đại lượng đặc trưng cho sai số thống kê.
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Trong đề tài này chúng tôi áp dụng phương pháp Von – ampe hòa tan xung vi phân điện cực giọt thủy ngân để xác định chì với các điều kiện tối ưu đã chọn. Dung dịch nền là đệm axetat, thời gian điện phân làm giàu là 90 giây, thời gian nghỉ 10 giây, Eđp= -0,39V, quét trong khoảng -1,1V ÷ 0,5V. Hút 10ml mẫu cho vào bình điện phân, thêm 1ml đệm axetat.
3.1. Kết quả khảo sát lƣợng dung môi thích hợp để vô cơ hóa mẫu
Để khảo sát lượng dung môi thích hợp, chúng tôi tiến hành quá trình vô cơ hóa mẫu thịt hộp như ở mục 2.3.2 với lượng thể tích HNO3 đặc thay đổi từ 4ml ÷ 7ml; 0,2 ml HClO4, 3 ml H2O2, 2 ml KNO3. Dung dịch nền là dung dịch axetat có pH = 4,6; thời gian điện phân là 90 giây; thời gian nghỉ là 10 giây, Eđp= -0,39V, quét trong khoảng -1,1V ÷ 0,5V. Kết quả thu được ở bảng 3.1.1 và bảng 3.1.2.
Bảng 3.1.1. Kết quả khảo sát thể tích dung môi đối với phương pháp khô ướt kết hợp
Mẫu Thể tích dung môi (ml) Ghi chú
HNO3 HClO4 H2O2 KNO3
1 4 0,2 3 2 -
2 5 0,2 3 2 +
3 6 0,2 3 2 +
4 7 0,2 3 2 +
(-): mẫu chưa trắng (+): mẫu đã hóa trắng
Bảng 3.1.2. Kết quả khảo sát thể tích dung môi đối với phương pháp ướt
Mẫu Thể tích dung môi (ml) Ghi chú
HNO3 HCl
1 4 10 -
2 5 10 +
3 6 10 -
Từ kết quả bảng kết quả 3.1.1 và 3.1.2 cho thấy ở thể tích HNO3 = 5ml thì mẫu đã hóa trắng (vô cơ hóa khô ướt kết hợp) và mẫu đã nhạt dần màu (đối với vô cơ hóa ướt) . Vì vậy chúng tôi chọn VHNO3 = 5ml để vô cơ hóa mẫu như mục 2.3.2.
3.2. Kết quả khảo sát nhiệt độ, thời gian nung mẫu cho quá trình vô cơ hóa khô ƣớt kết hợp ƣớt kết hợp
3.2.1. Kết quả khảo sát nhiệt độ nung mẫu
Để khảo sát nhiệt độ nung mẫu thích hợp, chúng tôi tiến hành quá trình vô cơ hóa mẫu như ở mục 2.3.2 với lượng thể tích HNO3 cố định là 5ml, 0,2 ml HClO4, 3 ml H2O2, 2 ml KNO3, thay đổi nhiệt độ nung mẫu từ 460 ÷ 4900C. Dung dịch nền là dung dịch axetat có pH = 4,6; thời gian điện phân là 90 giây, thời gian nghỉ là 10 giây, Eđp= -0,39V, quét trong khoảng -1,1V ÷ 0,5V. Kết quả thu được ở bảng 3.2.1.
Bảng 3.2.1. Kết quả khảo sát nhiệt độ nung mẫu
Mẫu Thể tích HNO3 đặc(ml) Nhiệt độ nung (0C) Kết quả
1 5 460 -
2 5 470 -
3 5 480 +
4 5 490 +
(-): mẫu chưa hóa trắng (+): mẫu đã hóa trắng
Qua bảng 3.2.1, ta thấy ở nhiệt độ 4800C thì mẫu bắt đầu hóa trắng. Vì vậy, ta chọn nhiệt độ nung tối ưu là 4800C cho quá trình vô cơ hóa mẫu.
3.2.2. Kết quả khảo sát thời gian nung
Để khảo sát thời gian nung mẫu thích hợp, chúng tôi tiến hành quá trình vô cơ hóa mẫu như ở mục 2.4 với lượng thể tích HNO3 cố định là 5ml, nhiệt độ nung là 4800C, thay đổi thời gian nung mẫu từ 2 ÷ 5h. Dung dịch nền là dung dịch axetat có pH = 4,6; thời gian điện phân là 90 giây, thời gian nghỉ là 10 giây, Eđp= -0,39V, quét trong khoảng -1,1V ÷ 0,5V. Kết quả thu được ở bảng 3.2.2.
Bảng 3.2.2. Kết quả khảo sát thời gian nung mẫu Mẫu Thể tích HNO3 đặc (ml) Nhiệt độ nung (0C) Thời gian nung (h) Kết quả 1 5 480 2 - 2 5 480 3 + 3 5 480 4 + 4 5 480 5 +
(-): mẫu chưa hóa trắng; (+): mẫu đã hóa trắng
Qua bảng 3.2.2, ta thấy bắt đầu từ 3 giờ thì mẫu hóa trắng. Vì vậy, ta chọn thời gian nung tối ưu là 3 giờ cho quá trình vô cơ hóa mẫu.
Qua các khảo sát trên chúng tôi chọn thể tích dung môi là 0,2 ml HClO4; 5 ml HNO3; 3 ml H2O2; 2 ml KNO3; nhiệt độ nung là 480oC; thời gian nung là 3 giờ để vô cơ hóa mẫu.
3.3. Kết quả phân tích mẫu trắng
Sau khi xác định lượng dung môi thích hợp cho quá trình vô cơ hóa mẫu, chúng tôi tiến hành quá trình vô cơ hóa mẫu với quy trình vô cơ đã chọn ở mục 2.3.2 với thể tích HNO3 là 5ml và xác định hàm lượng chì trên 5 mẫu trắng. Kết quả xác định hàm lượng chì có trong hóa chất sử dụng được thể hiện ở bảng 3.3 và hình 3.3.
Bảng 3.3. Hàm lượng chì có trong hóa chất
TT mẫu
Nồng độ Pb2+ (ppm)
Vô cơ hóa ƣớt Vô cơ hóa khô ƣớt kết hợp
1 0,59.10-5 0,34.10-5 2 0,62.10-5 0,29.10-5 3 0,79.10-5 0,25.10-5 4 0,73.10-5 0,28.10-5 5 0,47.10-5 0,19.10-5 Trung bình 0,64.10-5 0,27.10-5
Từ bảng kết quả 3.3, ta thấy nồng độ Pb2+ có trong hóa chất không đáng kể (<5%) nên ta có thể bỏ qua ảnh hưởng của hàm lượng chì có trong hóa chất.
3.4. Quy trình phân tích
Dựa trên kết quả đã khảo sát ở trên, chúng tôi đã lập dựng quy trình phân tích hàm lượng chì trong một số thực phẩm đóng hộp làm từ thịt bán trên thị trường