3.2. Đặc trƣng tính chất điện cực
3.3.6. Áp dụng thực tế và xây dựng qui trình phân tích
3.3.6.4. Phân tích so sánh với phương pháp GF-AAS
Để kiểm tra độ đúng cũng như so sánh phương pháp DPASV sử dụng điện cực PtNFs/GC với phương pháp phân tích khác, chúng tôi tiến hành định lượng Cd, Pb trong một số mẫu nước bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử lò graphit (GF-AAS). Kết quả thu được thể hiện ở bảng 3.36.
Pb C = 7,18 ppb +/- 0,76 ppb
0 2 4 6 8 10
-10 -5 0 5 10
I (àA)
C (ppb)
Cd C = 4,78 ppb +/- 0,64 ppb
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
-10 -5 0 5 10
I (μA)
C (ppb)
Pb C = 8,15 ppb +/- 0,44 ppb
0 2 4 6 8 10
-10 -5 0 5 10
I (àA)
C (ppb)
Cd C = 3,95 ppb +/- 0,20 ppb
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
-5 0 5 10
I (μA)
C (ppb)
Bảng 3.36. Kết quả phân tích Pb, Cd trong mẫu nước bằng hai phương pháp DPASV/PtNFs/GC và GF-AAS
Ký hiệu mẫu
Hàm lƣợng Pb, ppb Hàm lƣợng Cd, ppb DPASV/PtNFs/GC GF-AAS DPASV/PtNFs/GC GF-AAS
DTN1 11,56 11,82 KPH -
DTN3 11,84 12,24 KPH 0,35
QN1 4,72 4,31 KPH 0,09
QN4 4,30 4,52 KPH -
SHT1 10,12 10,82 1,63 1,52
HPH2 13,14 13,96 3,42 3,75
HPH4 11,80 12,40 4,62 5,04
HNM1 9,44 9,21 KPH 0,21
HNM3 9,38 9,57 KPH 0,31
PT1 15,90 16,62 8,11 7,96
PT3 14,36 15,83 9,34 8,21
NB2 16,50 17,16 7,91 7,68
Kết quả so sánh thống kê (phương pháp so sánh từng cặp hay phương pháp hiệu số) giữa 2 phương pháp DPASV/PtNFs/GC và GF-AAS cho thấy: các kết quả về hàm lượng Pb của hai phương pháp không có sự khác nhau có ý nghĩa về mặt thống kê với mức ý nghĩa p > 0,05 (d=0,45 ppb; Sd = 3,942 ppb; ttính= 0,512 < t(p=0,05, f=11)
= 2,201). Tương tự các kết quả về hàm lượng Cd của hai phương pháp không có sự khác nhau có ý nghĩa về mặt thống kê với mức ý nghĩa p >0,05 (d=0,1435 ppb; Sd
= 2,760 ppb; ttính= 0,161 < t(p=0,05, f=5) = 2,571). Như vậy có thể khẳng định độ đúng của phương pháp phân tích DPASV/PtNFs/GC có thể chấp nhận được và có thể sử dụng trong phân tích lượng vết các ion kim loại Pb, Cd trong các mẫu nước thực.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Luận án đã chế tạo thành công các điện cực nano platin bằng phương pháp điện kết tủa, đã nghiên cứu và lựa chọn được các điều kiện tối ưu của thế điện kết tủa tạo platin (EPt = -0,2 V), thời gian áp thế (tPt = 150 s) và sự khuấy trộn để thu được điện cực nano platin có cấu trúc hình hoa trên nền điện cực glassy cacbon (PtNFs/GC);
2. Bằng các phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM), phổ tán xạ nặng lượng tia X (EDX), giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD), hiển vi lực nguyên tử (AFM) đã xác định được các điện cực PtNFs/GC có kích cỡ hạt từ 50 ÷ 400 nm, có cấu trúc hình hoa với độ gồ ghề cao, hàm lượng Pt chiếm 19,26%;
3. Sự chuyển khối đến điện cực PtNFs/GC là sự khuếch tán phẳng; tính từ đường đo Von–Ampe quét thế vòng điện cực PtNFs/GC có diện tích hoạt động điện hóa tăng gần 4 lần so với điện cực GC khi chưa biến tính;
4. Điện cực PtNFs/GC đã chế tạo có khả năng phân tích lượng vết các kim loại nặng Cd, Pb bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan anot kỹ thuật xung vi phân với độ lặp tốt cho cả hai kim loại, độ đúng, độ chính xác cao, khoảng tuyến tính rộng, giới hạn phát hiện thấp. Giá trị tối ưu của các điều kiện cho việc phân tích Cd, Pb đã được xác định bằng phương pháp đơn biến và phương pháp mô hình hóa thực nghiệm: nền điện ly axetat với pH 4,72, thời gian 120 s, thế -1,14 V, bước nhảy thế 7 mV;
5. Quy trình phân tích lượng vết Cd, Pb trong nước tự nhiên, nước thải công nghiệp bằng phương pháp DPASV dùng điện cực PtNFs/GC đã được xây dụng và áp dụng thành công để xác định đồng thời vết Cd, Pb trong 8 mẫu nước hồ, 4 mẫu nước đầm phá, 3 mẫu nước sông, 4 mẫu nước biển ven bờ, 5 mẫu nước thải công nghiệp ở Bình Định. Các kết quả phân tích có sự sai khác không đáng kể so với các kết quả đo đối chứng bằng phương pháp ICP-MS, GF-AAS.
NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
1. Nghiên cứu chế tạo thành công một loại điện cực mới: điện cực nano platin cấu trúc hình hoa và đánh giá được các đặc tính hình thái, cấu trúc, thành phần, tính chất điện hóa, diện tích hoạt động của điện cực chế tạo được bằng các phương pháp phân tích hiện đại;
2. Đã xác định được các điều kiện tối ưu bằng phương pháp đơn biến và phương pháp mô hình hóa – tối ưu hóa thực nghiệm cho việc phân tích đồng thời Cd và Pb trên điện cực PtNFs bằng kỹ thuật Von–Ampe hòa tan anot xung vi phân;
3. Nghiên cứu xây dựng và đánh giá được quy trình phân tích Cd, Pb sử dụng điện cực PtNFs đã chế tạo với độ lặp tốt, độ đúng, độ chính xác cao, khoảng tuyến tính rộng, giới hạn phát hiện thấp.
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
1. Nguyễn Thị Liễu, Cao Văn Hoàng, Bùi Xuân Tỉnh, Lê Trường Giang, Nghiên cứu xác định lượng vết chì trong nước tự nhiên bằng phương pháp Von- Ampe hòa tan sử dụng điện cực màng platin/glassy cacbon, Tạp chí Hóa học, 2017, 55(3e12), 75-79.
2. Nguyễn Thị Liễu, Cao Văn Hoàng, Nguyễn Thị Thùy Linh, Bùi Văn Hào, Lê Trường Giang, Đặc tính Von-Ampe hòa tan của Pb(II) trên điện cực cacbon thủy tinh biến tính bởi platin nano dạng hạt, Tạp chí Phân tích Hóa, lý và sinh học, 2018, 23(4), 241-247.
3. Nguyễn Thị Liễu, Cao Văn Hoàng, Phạm Quốc Trung, Lê Trường Giang, Tối ưu hóa quá trình phân tích Pb(II) trên điện cực PtNFs/GC sử dụng phương pháp đáp ứng bề mặt, Tạp chí Phân tích Hóa, lý và sinh học, 2018, 23(4), 322-331.
4. Nguyen Thi Lieu, Cao Van Hoang, Pham Thi Hai Yen, Le Truong Giang, Manufacture pencil-lead electrode modified with platinum nanoparticles applicable to analyse of the trace concentration of Pb(II), Viet Nam Journal of Chemistry, 2018, 56(4e1), 124-129.
5. Thi Lieu Nguyen, Van Hoang Cao, Thi Dieu Cam Nguyen, Thi Thanh Binh Nguyen, Quoc Trung Pham, Truong Giang Le, Simultaneous effect of pH, deposition time, deposition potential, and step potential on the stripping peak current of lead, and cadmium by response surface methodology, Conference Proceedings, the 6th Analytica Vietnam Conference, 2019, 43 – 50.
6. Thi Lieu Nguyen, Van Hoang Cao, Thi Hai Yen Pham, Truong Giang Le, Fabrication of Nano Flower-shaped Platinum on Glassy Carbon Electrode as a Sensitive Sensor for Lead Electrochemical Analysis, Electroanalysis,2019, 31, 1-9, Doi: 10.1002/elan.201900021
7. Thi Lieu Nguyen, Van Hoang Cao, Thi Hai Yen Pham, Truong Giang Le, Platinum Nanoflower-Modified Electrode as a Sensitive Sensor for Simultaneous Detection of Lead and Cadmium at Trace Levels, Journal of Chemistry, Hindawi, 2019, Doi: 10.1155/2019/6235479.
8. Nguyen Thi Lieu, Cao Van Hoang, Pham Thi Tuyet Le, Le Truong Giang, Simultaneous determination of lead and cadmium in water samples using differential pulse anodic stripping voltammetry at platinum nanoflowers modified
glassy electrode, Viet Nam Journal of Chemistry, 2019, 57(3), 379-383. Doi:
10.1002/vjch.201960028.
9. Lê Trường Giang, Nguyễn Thị Liễu, Đánh giá khả năng hoạt động điện hóa của các dạng tồn tại Cd, Pb trong các môi trường điện li sử dụng mô hình cânbằng hóa học, Tạp chí Hóa học, 2019, 57(6E1,2), 103-107.
10. Nguyen Thi Lieu, Pham Quoc Trung, Le Tran Thu Trang, Le Truong Giang, Simultaneous effect of pH, deposition time, deposition potential, and step potential on the stripping peak current of copper on platinum nanoflowers modified glassy carbon electrode (PtNFs/GCE) using response surface methodology, Viet Nam Journal of Chemistry, 2020, 58(3), 302-308. DOI: 10.1002/vjch.201900088.