Cấu tạo của ngọn lửa khớ gồm 3 thành phần chớnh: phần tối, phần trung tõm và đuụi ngọn lửa. Trong đú phần trung tõm cú nhiệt độ cao nhất và thường khụng cú màu hoặc màu lam rất nhạt. Trong phần này hỗn hợp khớ được đốt chỏy tốt nhất, cỏc phản ứng thứ cấp ở mức độ tối thiểu, quỏ trỡnh hoỏ hơi, nguyờn tử hoỏ mẫu được thực hiện với hiệu suất cao và ổn định. Do đú trong phộp đo F-AAS người ta phải chọn chiều cao của đốn nguyờn tử hoỏ mẫu phự hợp. Điều này được thực hiện bằng cỏch điều chỉnh chiều cao đầu đốt (vị trớ chựm tia đơn sắc đi qua là cố định) sao cho phự hợp với từng nguyờn tố cần xỏc định.
Để xỏc định chiều cao thớch hợp của đốn nguyờn tử hoỏ mẫu chỳng tụi tiến hành đo mật độ quang của cỏc dung dịch Zn2+
1ppm và Mn2+ 1ppm đều trong HNO3 2% khi chiều cao của đốn nguyờn tử hoỏ mẫu được điều chỉnh ở cỏc mức độ khỏc nhau. Kết quả được trỡnh bày trong bảng 2.7 :
Bảng 2.7: Khảo sỏt ảnh hƣởng chiều cao của đốn nguyờn tử hoỏ mẫu
Chiều cao burner (nm) 5 6 7 8 Độ hấp thụ của Mn2+ 1ppm (Abs) Lần 1 0,206 0,266 0,277 0,277 Lần 2 0,226 0,277 0,277 0,276 Lần 3 0,232 0,276 0,276 0,275 Trung bỡnh 0,221 0,273 0,277 0,276 Sai số (%RSD) 4,26 3,56 1,00 3,22 Độ hấp thụ của Zn2+ 1ppm (Abs) Lần 1 0,112 0,122 0.104 0,104 Lần 2 0,123 0,131 0.104 0,103 Lần 3 0,124 0,123 0.103 0,101 Trung bỡnh 0,123 0,125 0.104 0,103 Sai số (%RSD) 5,56 3,94 1,04 2,23
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
43
Qua kết quả thu được ở đõy chỳng tụi chọn chiều cao của đốn nguyờn tử hoỏ mẫu đối với cỏc nguyờn tố Zn và Mn đều là 7mm vỡ ở điều kiện này pic thu được cú độ nhạy và độ ổn định cao, sai số là nhỏ nhất.
2.2.1.5. Khảo sỏt lƣu lƣợng khớ axetilen
Trong phộp đo F-AAS nhiệt độ của ngọn lửa là yếu tố quyết định quỏ trỡnh hoỏ hơi và nguyờn tử hoỏ mẫu. Nhiệt độ của ngọn lửa lại phụ thuộc vào thành phần và bản chất hỗn hợp khớ tạo ra ngọn lửa. Theo kĩ thuật nguyờn tử hoỏ mẫu bằng ngọn lửa ta dựng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đốn khớ để hoỏ hơi và nguyờn tử hoỏ mẫu phõn tớch. Vỡ thế mọi quỏ trỡnh xảy ra trong khi nguyờn tử hoỏ mẫu là phụ thuộc vào đặc trưng và tớnh chất của ngọn lửa.
Mn và Zn bị nguyờn tử hoỏ ở nhiệt độ khoảng 23500C đến 24500
C, nờn dựng ngọn lửa đốn khớ của khớ axetilen và khụng khớ nộn là phự hợp. Trong đú lưu lượng khụng khớ nộn được giữ cố định, do đú để chọn điều kiện ngọn lửa cú nhiệt độ phự hợp cho phộp đo ta tiến hành khảo sỏt tốc độ dẫn khớ axetilen với cỏc dung dịch Mn 1ppm và Zn 1ppm trong đều HNO3 2%. Kết quả khảo sỏt được đưa ra trong bảng 2.8và 2.9
Bảng 2.8: Kết quả khảo sỏt tốc độ dẫn khớ axetilen đối với Mn C2H2 (l/ph) Abs 0,8 1 1,2 1,5 Lần 1 0,054 0,067 0,069 0,066 Lần 1 0,054 0,069 0,070 0,067 Lần 1 0.054 0,068 0,069 0,064 Trung bỡnh 0,054 0,068 0,069 0,066 %RSD 0,00 1,47 1,02 2,40
Bảng 2.9 : Kết quả khảo sỏt tốc độ dẫn khớ axetilen đối với Zn C2H2 (l/ph)
Abs
0,8 1 1,2 1,5
Lần 1 0,131 0,134 0,149 0,145
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
44
Lần 1 0,132 0,135 0,149 0,143
Trung bỡnh 0,132 0,134 0,149 0,143
%RSD 0,54 0,53 0,47 1,11
Theo kết quả thu được ở cỏc bẳng trờn ta thấy rằng lưu lượng khớ axetilen 1,2lớt/ph là phự hợp nhất đối với phộp đo cỏc nguyờn tố Mn và Zn. Vỡ ở đõy đảm bảo cho phộp đo cú độ nhạy và độ ổn định cao nhất. (Đối với phộp đo nguyờn tố Mn với lưu lượng khớ là 0,8 lớt/ph ta thấy rằng cho sai số nhỏ tuy nhiờn chỳng tụi vẫn chọn lưu lượng khớ là 1,2 lớt/ph vỡ ở đõy phộp đo vẫn cho sai số khụng đỏng kể và cường độ vạch phổ thu được là lớn).
2.2.1.6. Khảo sỏt tốc độ dẫn mẫu
Tốc độ dẫn mẫu vào buồng aresol hoỏ cũng ảnh hưởng tới cường độ vạch phổ cần đo. Đối với một hệ thống mỏy nhất định thỡ tốc độ dẫn mẫu phụ thuộc chủ yếu vào độ nhớt của dung dịch. Trờn mỏy Thermo của Anh, chỳng tụi sử dụng hệ thống bơm mẫu tự động (ASC), dung dịch mẫu được hỳt với thể tớch là 20àl cho một lần đo. Đõy là tốc độ dẫn mẫu được chọn phự hợp với hầu hết cỏc dung dịch thụng thường cú nồng độ muối khụng cao.
2.2.2. Khảo sỏt ảnh hƣởng của cỏc loại axit và nồng độ axit
Trong phộp đo F-AAS, mẫu đo ở dạng dung dịch và trong mụi trường axit. Nồng độ axit trong dung dịch luụn cú ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ của cỏc nguyờn tố cần phõn tớch thụng qua tốc độ dẫn mẫu, khả năng hoỏ hơi và nguyờn tử hoỏ cỏc chất mẫu.
Núi chung cỏc loại axit dễ bay hơi gõy ảnh hưởng nhỏ, cỏc loại axit khú bay hơi gõy ảnh hưởng lớn. Cỏc axit làm giảm cường độ vạch phổ của nguyờn tố cần phõn tớch theo thứ tự: HClO4<HCl<HNO3<H2SO4<H3PO4<HF. Nghĩa là axit HClO4 , HCl và HNO3
gõy ảnh hưởng nhỏ nhất trong vựng nồng độ nhỏ. Chớnh vỡ thế trong thực tế phõn tớch của phộp đo phổ hấp thụ nguyờn tử (AAS) người ta thường dựng mụi trường là axit HCl hay HNO3.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
45 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chỳng tụi tiến hành khảo sỏt ảnh hưởng của hai loại axit cú thể dựng để hoà tan mẫu và tạo mụi trường axit là HCl và HNO3 lờn cường độ của vạch phổ hấp thụ của kẽm và mangan trờn nguyờn tắc cố định nồng độ của ion kim loại và pha trong cỏc dung dịch axit cú nồng độ biến thiờn và khảo sỏt độ hấp thụ của cỏc nguyờn tố kẽm và mangan. Kết quả được trỡnh bày trong cỏc bảng dưới đõy:
2.2.2.1. Ảnh hƣởng của cỏc loại axit và nồng độ axit tới phộp đo Mn
Tiến hành khảo sỏt đối với dung dịch Mn 1ppm trong cỏc axit HCl và HNO3 với nồng độ biến thiờn từ 0 đến 5%. Cỏc kết quả được chỉ ra ở bảng 2.10
Bảng 2.10: Ảnh hƣởng của cỏc loại axit và nồng độ axit tới phộp đo Mn
Nồng độ axit (C%) 0 1 2 3 4 5 HNO3 Lần 1 0,032 0,033 0,035 0,034 0,033 0,034 Lần 2 0,028 0,032 0,035 0,033 0,035 0,035 Lần 3 0,027 0,033 0,036 0,032 0,035 0,033 TB 0,029 0,033 0,035 0,033 0,034 0,034 Sai số (%RSD) 6,74 1,77 0,84 3,03 3,36 2,94 HCl Lần 1 0,033 0,034 0,034 0,033 0,034 0,034 Lần 2 0,029 0,034 0,034 0,032 0,036 0,036 Lần 3 0,028 0,032 0,035 0,032 0,035 0,033 TB 0,030 0,033 0,034 0,032 0,035 0,035 Sai số (%RSD) 7,28 3,46 1,02 1,79 2,86 3,33
Như vậy nồng độ HNO3 và HCl trong cỏc dung dịch mẫu < 5% khụng ảnh hưởng tới phộp đo phổ của Mn. Với HCl và HNO3 nồng độ 2% cho phổ là ổn định nhất, đồng thời giữ nguyờn được cỏc nguyờn tố cần phõn tớch trong dung dịch.
Tiếp theo chỳng tụi tiến hành khảo sỏt để chọn ra trong hai loại axit HCl 2% và HNO3 2% loại axit ớt ảnh hưởng tới phộp đo của Mn nhất. Bằng cỏch pha cỏc dung dịch với nồng độ biến thiờn của Mn trong cỏc nồng độ axit đó chọn. Kết quả được trỡnh bày trong bảng 2.11:
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
46
(Cỏc kết quả đo được lấy giỏ trị trung bỡnh)
STT Nồng độ Mn2+ (ppm) HCl 2% HNO3 2% 1 0.1 0,001 0,001 2 0.5 0,011 0,016 3 1 0,022 0,035 4 2 0,069 0,074 5 3 0,101 0,104
Hỡnh 2.1: Sự phụ thuộc của phộp đo mangan vào cỏc axit HCl 2% và HNO3 2%
Qua đồ thị ta thấy rằng HNO3 2% cho độ hấp thụ của nguyờn tố cao và cho kết quả ổn định hơn cả trong phộp đo Mn (ứng với đồ thị cú độ thẳng và độ dốc cao và nằm phớa trờn).
2.2.2.2. Ảnh hƣởng của cỏc loại axit và nồng độ axit tới phộp đo Zn
Tiến hành khảo sỏt đối với dung dịch Zn 1ppm trong cỏc axit HCl và HNO3 với nồng độ biến thiờn từ 0 đến 5%. Cỏc kết quả được chỉ ra ở bảng 2.12 và 2.13
Bảng 2.12: Ảnh hƣởng của cỏc loại axit và nồng độ axit tới phộp đo Zn
Nồng độ axit (C%) 0 1 2 3 4 5
HNO3
Lần 1 0,108 0,113 0,116 0,124 0,122 0.119 Lần 2 0,106 0,111 0,116 0,122 0,122 0,122 Lần 3 0,112 0,114 0,115 0,123 0,125 0,123
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 47 Trung bỡnh 0,109 0,113 0,116 0,123 0,123 0,121 Sai số (%RSD) 2,81 1,36 0,52 0,94 1,41 1,72 HCl Lần 1 0,102 0,114 0,114 0,116 0,121 0,120 Lần 2 0,105 0,112 0,114 0,115 0,122 0,123 Lần 3 0,104 0,114 0,113 0,114 0,120 0,122 Trung bỡnh 0,104 0,113 0,114 0,115 0,121 0,122 Sai số (%RSD) 2,01 1,02 0,57 0,87 0.89 1,26
Như vậy nồng độ HNO3 và HCl trong cỏc dung dịch mẫu < 5% khụng ảnh hưởng tới phộp đo phổ của Zn. Trong đú nồng độ HNO3 2% cho kết quả cú độ lặp lại cao, ổn định nhất.
Tiếp theo chỳng tụi tiến hành khảo sỏt để chọn ra trong hai loại axit HCl 2% và HNO3 2% loại axit ớt ảnh hưởng tới phộp đo của Zn nhất. Bằng cỏch pha cỏc dung dịch với nồng độ biến thiờn của Zn trong cỏc nồng độ axit đó chọn. Kết quả được trỡnh bày trong bảng sau:
Bảng 2.13: Độ hấp thụ của Zn trong cỏc axit tối ƣu
(Cỏc kết quả đo được lấy giỏ trị trung bỡnh)
STT Nồng độ Zn2+ (ppm) HCl 2% HNO3 2% 1 0.5 0,054 0,055 2 1 0,079 0,107 3 1,5 0,146 0,156 4 2 0,189 0,210 5 2,5 0,256 0,267
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
48
Hỡnh 2.2: Sự phụ thuộc của phộp đo kẽm vào cỏc axit HCl 2% và HNO3 2%
Qua đồ thị ta thấy rằng HNO3 2% cho độ hấp thụ của nguyờn tố cao và cho kết quả ổn định hơn cả trong phộp đo Zn (ứng với đồ thị cú độ thẳng và độ dốc cao và nằm phớa trờn).
Trong quỏ trỡnh phõn tớch mẫu cỏc nguyờn tố Mn và Zn chỳng tụi chọn nền là axit HNO3 2%. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.2.3. Khảo sỏt thành phần nền của mẫu
Trong một số trường hợp, cỏc mẫu cú chứa cỏc nguyờn tố dưới dạng cỏc chất bền nhiệt. Cỏc chất này gõy khú khăn, cản trở cho quỏ trỡnh hoỏ hơi nguyờn tử hoỏ mẫu, từ đú làm giảm độ nhạy của phương phỏp phõn tớch và cường độ vạch phổ. Để loại trừ ảnh hưởng của yếu tố này người ta cú thể dựng nhiều biện phỏp khỏc nhau. Đú là:
- Tăng nhiệt độ nguyờn tử hoỏ mẫu.
- Thờm cỏc chất phụ gia cú nồng độ phự hợp để ngăn cản sự xuất hiện cỏc hợp chất bền nhiệt.
- Tỏch bỏ hai nguyờn tố nền khi hai biện phỏp trờn khụng đạt hiệu quả. Tất nhiờn việc sử dụng biện phỏp này là hữu hạn.
Trong ba biện phỏp này thỡ biện phỏp thứ nhất chỉ được sử dụng trong một chừng mực nhất định do sự hạn chế của trang thiết bị, bản chất của khớ đốt. Do đú
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
49
phương phỏp thờm chất nền là biện phỏp được sử dụng phổ biến trong phộp đo AAS. Với từng phộp đo mà ta sử dụng cỏc nền khỏc nhau.
Trờn cơ sở lớ thuyết của phộp đo mà chỳng tụi tiến hành khảo sỏt với chất nền CH3COONa (NaAC) và CH3COONH4 (NH4Ac) cú nồng độ biến thiờn từ 1-3% đối với dung dịch Mn 1ppm và Zn 2ppm trong HNO3 2%. Kết quả được chỉ ra ở bảng 2.14 :
Bảng 2.14: Khảo sỏt ảnh hƣởng của thành phần nền
Nồng độ (C%) Mn 1ppm (trong HNO3 2%) Zn 2ppm (trong HNO3 2%)
Abs % RSD Abs % RSD 0 0,033 0,9 0,198 0,6 CH3COONH4 1% 0,078 0,2 0,211 0,3 CH3COONH4 2% 0,061 0,4 0,171 0,4 CH3COONH4 3% 0,052 0,5 0,169 0,5 CH3COONa 1% 0,053 0,5 0,164 0,7 CH3COONa 2% 0,055 0,3 0,155 0,7 CH3COONa 3% 0,028 0,9 0,197 1,2
Qua kết quả thu được chỳng tụi thấy rằng nền CH3COONH4 1% cho cường độ hấp thu cao và ổn định nhất hay hệ số biến động nhỏ nhất. Do đú chỳng tụi sử dụng nền CH3COONH4 1% để tiến hành phộp đo kẽm và mangan.
Nền CH3COONH4 cú tỏc dụng loại bỏ sự hỡnh thành cỏc hợp chất bền nhiệt, nhưng lại khụng cú tỏc dụng loại bỏ sự ảnh hưởng của một số cation và anion, vỡ vậy để cho kết quả phõn tớch tốt nhất cần phải thờm cỏc chất phụ gia khỏc nữa. Thực tế trong phộp đo F-AAS, cỏc chất phụ gia thường được thờm vào là LaCl3; SrCl2; LiCl; KCl và AlCl3. Trong đú LaCl3 được sử dụng rộng rói nhất, cỏc chất cũn lại chỉ dựng cho một số trường hợp riờng biệt. Vỡ vậy chỳng tụi chọn LaCl3 là chất phụ gia thờm vào, tuy nhiờn LaCl3 lại cú nhiệt hoỏ hơi cao nếu nồng độ của LaCl3 mà lớn thỡ nhiệt độ ngọn lửa lại khụng đủ để hoỏ hơi mẫu. Do đú cần khảo sỏt nồng độ phự hợp nhất của LaCl3.
Chỳng tụi tiến hành khảo sỏt đối với dung dịch Mn 1ppm và Zn 2ppm (trong HNO3 2% và CH3COONH4 1%). Kết quả được chỉ ra ở bảng 2.15
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
50
Nồng độ LaCl3
(C%)
Mn 1ppm (trong HNO3 2%) Zn 2ppm (trong HNO3 2%)
Abs % RSD Abs % RSD
LaCl3 0 % 0,033 0,7 0,198 0,6
LaCl3 0,5% 0,086 0,4 0,211 0,4
LaCl3 1% 0,098 0,3 0,224 0,3
LaCl3 2% 0,062 0,5 0,169 0,8
Qua kết quả thu được chỳng tụi thấy rằng tại nồng độ LaCl3 1% cường độ hấp thu của Zn và Mn cao và ổn định, do đú chỳng tụi chọn LaCl3 1% là chất phụ gia thờm vào.
2.2.4. Khảo sỏt ảnh hƣởng của cỏc ion
Dung dịch mẫu phõn tớch, ngoài nguyờn tố cần xỏc định, thường cũn chứa cỏc nguyờn tố khỏc. Cỏc nguyờn tố này tồn tại dưới dạng cỏc cation hay anion tan trong dung dịch mẫu. Cỏc ion này cú thể làm tăng, cũng cú thể làm giảm, hoặc cũng cú thể khụng gõy ảnh hưởng gỡ đến cường độ vạch phổ của nguyờn tố phõn tớch. Khi cú ảnh hưởng thỡ mức độ ảnh hưởng của mỗi ion cũng rất khỏc nhau trong từng trường hợp cụ thể.
Trong đối tượng phõn tớch của chỳng tụi (rau xanh) thường cú rất nhiều cation và anion khỏc nhau, trong đú đỏng chỳ ý là cỏc cation và anion sau: K+; Na+; Ca2+; Ba2+; Mg2+;... 2 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4 3
Cl ;SO ; NO ;... Do vậy chỳng tụi tiến hành khảo sỏt ảnh hưởng của cỏc cation và anion này tới phộp đo phổ AAS.
2.2.4.1. Khảo sỏt ảnh hƣởng của cỏc cation
Để xem xột ảnh hưởng của cỏc cation chỳng tụi tiến hành khảo sỏt ảnh hưởng của từng nhúm cation đối với dung dịch Mn 1ppm và Zn 1ppm (trong nền HNO3 2%; CH3COONH4 1% và LaCl3 1%). Đú là cỏc nhúm :
- Nhúm cation kim loại kiềm: K+; Na+.
- Nhúm cation kim loại kiềm thổ: Ca2+; Mg2+; Ba2+. - Nhúm cation kim loại nặng hoỏ trị II: Cd2+; Pb2+. - Nhúm kim loại hoỏ trị III: Al3+; Fe3+.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
51
Bảng 2.16: Ảnh hƣởng của nhúm cation kim loại kiềm
Mẫu Ion C0 C1 C2 C3 C4 Na+ (ppm) 0 100 200 400 800 K+ (ppm) 0 100 200 400 800 Abs-Zn 0,4244 0,4239 0,4233 0,4247 0,4319 Abs-Mn 0,2762 0,2765 0,2761 0,2760 0,2762
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
52
Bảng 2.17: Ảnh hƣởng của nhúm cation kim loại kiềm thổ
Vỡ nguyờn tố Mg cú bước súng hấp thụ cực đại là Mg-285,2 nm như vậy tương đối gần với bước súng cực đại của cỏc nguyờn tố Zn-213,9 nm và Mn-279,5 nm . Do vậy đối với ion Mg2+ chỳng tụi tiến hành khảo sỏt ở cỏc khoảng nồng độ của Mg2+ nhỏ hơn so với cỏc ion kim loại Na và K.
Mẫu Ion C0 C5 C6 C7 C8 Mg2+ (ppm) 0 5 10 20 40 Ca2+ (ppm) 0 100 200 400 800 Ba2+ (ppm) 0 100 200 400 800 Abs-Zn 0,4244 0,4252 0,4253 0,4286 0,4352 Abs-Mn 0,2762 0,2762 0,2772 0,3527 0,3567
Bảng 2.18: Ảnh hƣởng của nhúm cation kim loại nặng hoỏ trị II