Để xác định hàm lượng Cd, Pb, Cu trong rau xanh, trước hết ta phải tiến hành xử lí mẫu nhằm chuyển các nguyên tố cần xác định có trong mẫu từ trạng thái ban đầu (dạng rắn) về dạng dung dịch. Đây là công việc rất quan trọng vì có thể dẫn đến những sai lệch trong kết quả phân tích do sự nhiễm bẩn hay làm mất chất phân tích nếu thực hiện không tốt.
Hiện nay, có nhiều kĩ thuật xử lí mẫu phân tích, với đối tượng rau xanh thì hai kĩ thuật được dùng để xử lí mẫu rau là kĩ thuật tro hóa ướt bằng axit oxi hóa mạnh (phương pháp xử lí ướt) và kĩ thuật tro hóa khô (phương pháp vô cơ hóa khô hay phương pháp xử lí khô).
1.6.1. Phương pháp xử lí ướt
Nguyên tắc của phương pháp là dùng một axit đặc có oxi hóa mạnh hoặc hỗn hợp các chất trong đó ít nhất phải có một axit đặc có tính oxi hóa mạnh, để phân hủy hết các chất hữu cơ của mẫu phân tích trong bình Kendan, để chuyển các kim loại ở dạng hữu cơ về dạng các ion trong dung dịch muối vô cơ. Có thể dùng một axit đặc có tính oxi hóa mạnh (HNO3 , H2SO4 …) hay hỗn hợp các axit đặc có tính oxi hóa mạnh (HNO3 + HClO4...), hay hỗn hợp axit HNO3 đặc và H2O2…để xử lí mẫu phân tích, đưa mẫu về dạng dung dịch.
Việc phân hủy có thể thực hiện trong hệ thống đóng kín (áp suất cao), hay trong hệ mở (áp suất thường). Lượng axit thường dùng phải gấp 10- 15 lần lượng mẫu, tùy thuộc vào mỗi loại mẫu và cấu trúc vật lí, hóa học của nó. Thời gian phân hủy mẫu trong các hệ mở, bình Kendan, cốc, ống nghiệm… thường từ vài giờ đến vài chục giờ , tùy vào loại mẫu, bản chất của các chất và lượng chất đem phân tích, nếu trong lò vi sóng hệ kín thì chỉ cần vài chục phút.
Khi phân hủy xong mẫu, phải đuổi hết axit dư trước khi định mức và tiến hành đo phổ.
Ưu nhược điểm của phương pháp xử lí mẫu ướt là:
+ Không mất một số kim loại như: Pb, Zn, Cd, Cu, Fe…
+ Thời gian phân hủy lâu, thường từ vài giờ đến vài chục giờ.
+ Tốn nhiều axit tinh khiết, axit dư nhiều, phải đuổi axit sau khi xử lí.
+ Dễ gây nhiễm bẩn, nếu các hóa chất không có độ sạch cao.
+ Phải đuổi axit dư lâu, có khi đuổi hết axit rất khó khăn, không đuổi hết axit được. Đồng thời khi đun đuổi axit lâu lại gây ra sự nhiễm bẩn hay mất mẫu.
1.6.2. Phương pháp xử lí khô
Nguyên tắc của phương pháp xử lí khô như sau:
+ Trước hết mẫu được xay, nghiền thành bột nhão, vữa hay thể huyền phù.
+ Dùng nhiệt để tro hóa mẫu, đốt cháy chất hữu cơ và đưa các kim loại về dạng các oxit hay muối của chúng.
Cụ thể là: cân lấy một lượng mẫu nhất định vào chén nung. Nung mẫu ở một nhiệt độ thích hợp, để đốt cháy hết các chất hữu cơ, và lấy bã vô cơ còn lại của mẫu là các oxit, các muối… Sau đó, hòa tan bã thu được này trong axit vô cơ như HCl , HNO3 …để chuyển các kim loại vào các dạng ion trong dung dịch. Quyết định của việc tro hóa ở đây là nhiệt độ nung và thời gian nung (nhiệt độ tro hóa và thời gian tro hóa). Nhiệt độ tro hóa các chất hữu cơ thường được chọn thích hợp tong vùng từ 400- 550 0C, tùy theo mỗi loại mẫu và chất phân tích.
Quá trình tro hóa khô có thể được thực hiện có thêm chất bảo vệ, để giữ chất phân tích không bị mất khi tro hóa. Việc có dùng hay không dùng chất bảo vệ phụ thuộc vào mỗi loại mẫu và chất phân tích cụ thể có bị mất hay không bị mất mà dùng chất bảo vệ cho phù hợp.
Đối với một số nguyên tố có thể bị mất khi nung, như Cd, Pb, Zn…, nếu chỉ nung như trên sẽ bị mất 7- 20 % lượng chất phân tích, mà chúng ta không thể biết chính xác được. Vì thế, chúng ta phải thêm chất bảo vệ khi tro hóa.
Ví dụ: để xác định Cd, Cu, Pb, Zn trong mẫu rau quả và thực phẩm theo phương pháp tro hóa khô, các nguyên tố này thường bị mất từ 10 – 15%.
Sự mất mát này lại không thể khống chế được trong quá trình tro hóa. Vì thế, người ta phải thêm chất bảo vệ là: H2SO4, HNO3, KNO3 hay Mg(NO3) hay hỗn hợp Mg(NO3) và LiBO2 thì các nguyên tố này sẽ không bị mất.
Sử dụng phương pháp này có những ưu và nhược điểm như:
+ Tro hóa triệt để được mẫu, hết các chất hữu cơ.
+ Đơn giản, dễ thực hiện, quá trình xử lí không lâu như phương pháp vô cơ hóa ướt.
+ Không tốn nhiều axit tinh khiết cao, và không có axit dư.
+ Hạn chế được sự nhiễm bẩn do dùng ít hóa chất.
+ Mẫu dung dịch thu được sạch sẽ và trong.
+ Nhưng hay bị mất một số nguyên tố phân tích (Zn, Cu, Pb, Cd…), nếu không dùng chất bảo vệ.
Để xác định hàm lượng Cd, Pb, Cu trong rau xanh bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa, nguyên liệu mẫu cần là rất nhỏ do phương pháp có độ nhạy cao. Vì vậy, chúng tôi lựa chọn xử lí mẫu rau xanh theo phương pháp xử lí ướt bằng axit đặc oxi hóa mạnh.
CHƯƠNG 2
THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. HểA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ
2.1.1. Hoá chất
• Dung dịch axit HCl, HNO3, H2SO4, Mg(NO3)2, H2O2 đặc loại PA (Merck- Đức).
• Dung dịch chuẩn gốc các ion kim loại: đồng, chì, cadimi, kẽm nồng độ 1000 ppm, loại Merk của Đức.
• Các dung dịch ion kim loại Al3+, Cr3+, Mg2+, Mn2+, Co2+…được pha từ các hóa chất tinh khiết loại PA.
• Nước cất hai lần.
2.1.2. Dụng cụ
• Bình định mức các loại: 10 ml, 25 ml, 50ml, 100 ml, 500 ml, 1000 ml.
• Cốc thuỷ tinh chịu nhiệt các loại: 100 ml, 150 ml, 400 ml, 600 ml.
• Pipet các loại: 1 ml; 2 ml; 5 ml; 10 ml.
• Pipet tự động cỏc loại: 200 àl và 1 ml.
• Các dụng cụ phụ trợ khác như: phễu, ống đong, cân phân tích có độ chính xác tới 0,0001 gam, bếp điện, tủ sấy, tủ hốt, lò nung…
2.1.3. Thiết bị
Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Shimadzu 6300 của Nhật Bản, hệ thống lò Graphit GF7A, hệ thống làm mát MU, hệ thống đưa mẫu tự động RX.