CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3. Nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích bằng hệ thống dòng chảy (FIA) sử dụng detector điện hóa
2.3.1. Chế tạo và tối ưu hóa detector điện hóa (điện cực biến tính) Quy trình biến tính điện cực
- Bước 1: Làm sạch bề mặt điện cực. Đánh bóng bề mặt điện cực GC bằng bột nhụm cú kớch thước 3 àm. Rung siờu õm trong 20 s để loại bỏ bột nhụm cũn bám trên bề mặt sau đó rửa sạch bằng nước khử ion. Quét CV trong dung dịch Fe(CN)63-/Fe(CN)64- để kiểm tra khả năng dẫn điện của điện cực.
- Bước 2: Phân tán CNT: CNT chưa biến tính không phân tán trong dung dịch do bề mặt của CNT có độ kỵ nước cao. Vì thế, CNT cần được phân tán trong
28
natri dodexyl sunfat (SDS) 0,1 M sao cho phần trăm khối lượng của CNT trong dung dịch là 0,1 %, rung siêu âm khoảng 1 giờ, sau đó để ổn định.
Chuẩn bị điện cực GC/CNT: Phủ 3 àl CNT-SDS lờn trờn bề mặt điện cực GC và làm khô ở nhiệt độ phòng sẽ tạo thành một lớp màng mỏng CNT-SDS trên bề mặt của điện cực GC (điện cực được ký hiệu GC/CNT).
- Bước 3: Tổng hợp lớp polydopamin lên điện cực GC/CNT. Lớp màng polydopamin được tổng hợp lên điện cực GC/CNT bằng phương pháp điện hóa trong dung dịch DA 10 mM. Polyme hình thành sau khi quét CA ở thế 0,5 V; trong một khoảng thời gian nhất định, điện cực so sánh Ag/AgCl (KCl bão hòa). Điện cực sau khi điện phân PDA được ký hiệu là GC/CNT/PDA.
- Bước 4: Điện phân hạt nano antimon lên bề mặt điện cực. Các hạt antimo n được hình thành trên bề mặt điện cực GC/CNT/PDA bằng cách quét thế không đổi trong dung dịch Sb3+ 2 mg/l pha trong HCl 0,01 M ở thế -1,2 V, trong một khoảng thời gian nhất định. Điện cực sau khi điện phân antimon được ký hiệu là GC/CNT/PDA/SbNPs.
Quy trình tối ưu hóa các điều kiện của detector điện hóa (điện cực biến tính): Thực hiện quá trình biến tính bằng cách cố định các thông số ảnh hưởng đến tín hiệu đo và thay đổi điều kiện chế tạo của thông số cần khảo sát như sau:
- Vật liệu dùng biến tính điện cực trần GC - Thời gian điện phân dopamin
- Thế và thời gian điện phân antimon - Ảnh hưởng của một số chất gây nhiễu
Quy trình tối ưu hóa điều kiện đo Cd2+ và Pb2+: Khảo sát ảnh hưởng của một số điều kiện đo có ảnh hưởng đến tín hiệu của Cd2+ và Pb2+ bằng cách cố định các thông số ảnh hưởng đến tín hiệu đo và thay đổi:
- Thời gian làm giàu mẫu - Thế điện phân làm giàu
29
2.3.2. Tối ưu hóa các điều kiện hoạt động của hệ FIA Thiết kế hệ thống phân tích dòng chảy (FIA)
Hệ thống phân tích dòng chảy (FIA) gồm các thành phần: bơm nhu động, ống dòng, tế bào dòng chảy (điện cực so sánh, điện cực đối, điện cực làm việc) được kết nối với autolab và máy tính như hình 2-2.
Hình 2-2. Thành phần cấu tạo của hệ thống phân tích dòng chảy FIA
Tối ưu hóa các điều kiện hoạt động của hệ FIA: Sau khi tối ưu hóa được điều kiện biến tính điện cực, thực hiện lắp ráp vào hệ FIA theo sơ đồ hình 2-2 và khảo sát các yếu tố có thể ảnh hưởng đến tín hiệu của Cd2+ và Pb2+ như sau:
- Tốc độ dòng chảy: Tốc độ dòng bơm mẫu ảnh hưởng đến tốc độ khuếch tán ion kim loại từ môi trường lên bề mặt điện cực. Khả năng làm giàu tương ứng với giới hạn phát hiện, độ dốc và khoảng tuyến tính của kim loại cần khảo sát.
Điện cực đối
Điện cực làm việc (detector điện hóa)
Điện cực so sánh
Tín hiệu ra Bơm nhu
động
Mẫu
Dòng thải Tế bào điện
hóa
30
Thí nghiệm khảo sát tốc độ bơm dòng mẫu được thực hiện bằng cách cố định thể tích mẫu và thay đổi tốc độ bơm từ 1,65 ml/phút đến 2,1 ml/phút. Chọn pha động cho hệ FIA là dung dịch đệm ABS 0,1 M, pH 4,5.
- Thời gian bơm mẫu bơm: Thời gian bơm mẫu ảnh hưởng đến thời gian làm giàu mẫu trên bề mặt điện cực từ đó làm tăng độ nhạy của phép đo. Khi thể tích mẫu phân tích bơm vào hệ FIA tăng thì độ phân tán của vùng mẫu giảm.
Khi đó mẫu ít bị pha loãng và tín hiệu FIA thu được tốt hơn. Tuy nhiên khi tăng thể tích mẫu đến một giá trị nào đó sẽ làm tăng độ rộng pic và sử dụng mẫu không cần thiết. Vì vậy cần phải nghiên cứu chọn thể tích mẫu phân tích là tối ưu để đảm bảo thu được tín hiệu tốt, tránh lãng phí mẫu.
Để khảo sát ảnh hưởng của thời gian bơm mẫu vào hệ FIA, tiến hành tương tự với thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng chất mang, cố định tốc độ bơm và thay đổi thể tích mẫu khác nhau từ 90 s đến 300 s.