Detector trong hệ FIA - Phân tích định lượng kim l- 123docz.net

1.2. Phân tích định lượng kim loại nặng bằng kỹ thuật phân tích dòng chảy FIA12 1. Nguyên tắc hoạt động

1.2.3. Detector trong hệ FIA

1.2.3.1. Các loại detector trong hệ FIA

Hệ thống phân tích dòng chảy cần một hoặc nhiều thiết bị phát hiện được sử dụng để cảm biến sự thay đổi của độ hấp thụ, quang hóa, huỳnh quang, phát xạ hoặc hấp thụ nguyên tử, pH, thế điện cực, dòng khuếch tán, độ dẫn điện, độ đục,…

Detector cần cú thể tớch quột nhỏ (6-30 àl) để trỏnh sự phõn tỏn vựng mẫu quỏ mức, sự xuất hiện của các bọt khí hoặc sự hấp phụ của các sản phẩm phản ứng bị nhuộm màu. Các detector trong FIA và các kỹ thuật liên quan phải tạo ra tín hiệu nhanh, lặp lại, không có những hiệu ứng trễ, dải tuyến tính rộng, có độ bền cơ học khi tiếp xúc với các chất có trong thành phần mẫu và thuốc thử. Một số kỹ thuật thường được sử dụng trong hệ FIA được tổng hợp trong bảng 1-2 [20].

Bả ng 1-2. Một số kỹ thuật thường được sử dụng trong hệ FIA Cách phát

hiện Kỹ thuật Ưu điểm Nhược điểm

Phổ nguyên tử

AAS, AFS, ICP-AES, ICP- MS

Độ nhạy và độ chính xác cao

Trang thiết bị phức tạp, đắt tiền, giá thành phân tích cao

Điện hóa

Độ dẫn (conductometry), điện thế (potentiometry), Von – ampe (voltammetry) và đo dòng (amperometry)

Độ nhạy và độ tin cậy cao. Sử dụng ít năng lượng. Chi phí phù hợp, thiết bị gọn

Trắc quang

Sự hấp thụ và phát xạ: trắc quang, quang phổ, mảng diode, …

Giới hạn phát hiệ n tương đối cao

Phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm và kỹ năng của người phân tích

20 1.2.3.2. Detector điện hóa

Phân tích hòa tan điện hóa luôn được công nhận là một công cụ tốt để phân tích lượng vết kim loại. Phương pháp này được đặc trưng bởi độ nhạy cao, dải tuyến tính rộng, thể tích nhỏ, đáp ứng nhanh, thiết bị tương đối đơn giản và giá thành hợp lý [27].

Nguyên tắc: Hàm lượng chất phân tích được phát hiện dựa trên những tính chất điện hóa của chúng. Đối với detector điện hóa theo nguyên tắc đo dòng theo thời gian (i-t), phát hiện điện hóa thường được thực hiện bằng cách kiểm soát thế điện cực làm việc tại một giá trị không đổi và giám sát dòng như là một hàm của thời gian. Vì vậy, đáp ứng dòng phản ánh nồng độ của các hợp chất này khi chúng đi qua bộ phát hiện. Qua bộ phát hiện của hệ thống phân tích dòng chảy thu được kết quả đỉnh dòng nhọn, theo đó, độ lớn của đỉnh dòng được sử dụng để tính toán nồng độ của chất cần phân tích. Các đỉnh dòng được xếp chồng trên dòng nền không đổi (gây ra bởi phản ứng oxy hóa khử của dung dịch mang hoặc pha động). Dòng nền lớn (dự kiến là ở thế cao) làm tăng độ nhiễu (phụ thuộc vào tốc độ dòng chảy). Ngoài ra, phát hiện catot của chất khử bị cản trở bởi sự hiện diện ở lượng vết của oxy trong dung dịch chảy. Nhiễu nền bị ảnh hưởng mạnh bởi xung động của máy bơm [34]. Một số kỹ thuật điện hóa sử dụng phổ biến trong FIA được thể hiện trong bảng 1-3.

Bả ng 1-3. Một số kỹ thuật điện hóa thường được sử dụng trong hệ FIA

Kỹ thuật Nguyên tắc

Amperometry Đo dòng ở thế không đổi

Chronopotentionmetry Phân tích hòa tan thế

Phép đo thế ứng với thời gian khi dòng không đổi

Conductimetry Làm mất hoạt tính của điện cực bằng phép đo độ dẫn

Potentionmetry

Điện cực chọn lọc ion Điện cực oxy hóa khử

Transistor hiệu ứng trường chọn lọc ion (ISFET-Ion-Sensitive Field- Effect Transistor)

Đo thế

Voltammetry (Von – ampe) Polarography

Hòa tan anot hoặc catot

Đo dòng ở thế thay đổi

Trong đó, von – ampe hòa tan anot (ASV) là một trong những phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất bởi vì nó cung cấp dải tuyến tính rộng, giới hạn phát hiện thấp, độ nhạy, độ chọn lọc cao, thiết bị đơn giản, giá thành tương đối thấp, có khả năng di động và phù hợp với khả năng tự động hóa.

Tuy nhiên, việc áp dụng ASV để xác định đồng thời nhiều chất phân tích [5, 13] trong các nền mẫu phức tạp rất khó thực hiện do xảy ra quá trình hấp phụ các thành phần ảnh hưởng lên bề mặt điện cực làm mất hoạt tính của điện cực dẫn đến kết quả không lặp lại. Hơn nữa, rất khó có thể phân tích mẫu đa thành phần do cực phổ phức tạp. Chọn lựa dung dịch hỗ trợ điện phân thích hợp có thể làm tăng hiệu

quả của kỹ thuật điện hóa khi phân tích đồng thời nhiều chất nhưng yêu cầu xử lý nhiều dữ liệu liên quan đến hoạt động điện hóa của kim loại trong những môi trường khác nhau, sự ảnh hưởng hóa học giữa từng yếu tố và thành phần mẫu, sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các ion có mặt, sự chồng chéo các đỉnh hoặc sự dịch chuyển đỉnh cũng như thời gian phân tích tối thiểu và hiệu quả phân tích.

Hệ thống FIA kết hợp với kỹ thuật điện hóa [8, 14, 17, 18, 21, 30] nâng cao hiệu quả của quá trình xử lý mẫu và thí nghiệm làm cho đáp ứng điện hóa được mô tả chính xác và đầy đủ hơn, tránh bị nhiễm bẩn khi làm việc trong hệ kín, có thể phân tích đồng thời và hiển thị thông tin của nhiều chất cùng lúc và khả năng phân tích nhanh tại hiện trường bằng trực tuyến. Hơn nữa, các hệ thống dòng thu nhỏ có thể giảm thiểu lượng mẫu và thuốc thử cũng như tăng khả năng làm giàu mẫu.