Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. Đại cương về mỹ phẩm
1.5. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
1.5.2. Phương pháp vô cơ hóa phân lập các ion kim loại
- Phương pháp vô cơ hóa khô - Phương pháp vô cơ hóa ướt
17 - Phương pháp vô cơ hóa trong lò vi sóng - Phương pháp lên men
1.5.2.1. Phương pháp vô cơ hóa khô
Nguyên tắc: Nung mẫu thử với một số muối có tính oxi hóa ở dạng bột như: KNO3, NH4NO3, …để đốt cháy các chất hữu cơ trong mẫu, giải phóng nguyên tố dưới dạng oxyd hoặc muối của chúng bằng nhiệt, sau đó hòa tan cắn trong acid để tạo dung dịch.
Một số phương pháp:
- Phương pháp đốt với hỗn hợp NaCO3 và NaNO3
- Phương pháp đốt đơn giản: dùng để xác định sự có mặt của các muối:
bismuth, kẽm, đồng, mangan, các iodid,…
Mặc dù tro hóa khô là phương pháp đơn giản nhất để phân hủy các hợp chất hữu cơ nhưng lại là phương pháp ít tin cậy nhất do nhiệt độ tro hóa cao có thể làm mất một số nguyên tố dễ bay hơi như: chì, kẽm, selen,...đồng thời tốn nhiều thời gian và hóa chất. Phương pháp này sẽ không được ứng dụng nếu như không có những thí nghiệm chứng tỏ khả năng ứng dụng của phương pháp cho loại mẫu cần được phân tích.
1.5.2.2. Phương pháp vô cơ hóa ướt
Nguyên tắc: oxy hóa mẫu bằng một acid, một hỗn hợp acid hoặc hỗn hợp acid với chất oxy hóa thích hợp. Phương pháp này rút ngắn được thời gian phân tích và giảm khả năng làm mất mẫu so với phương pháp vô cơ hóa khô. Các tác nhân oxy hóa thường sử dụng là acid nitric, acid hydrocloric, acid percloric, acid sulfuric, hydro peroxyd,…
- Acid nitric: acid nitric đặc nóng là một chất oxy hóa mạnh, hòa tan tất cả các kim loại thông thường, trừ nhôm và crom trở thành thụ động do tạo oxyd trên bề mặt. Acid nitric nóng riêng một mình, hoặc với hỗn hợp các acid khác và các chất oxi hóa khác như hydro peroxyd và brom được sử dụng rộng rãi để phân hủy các mẫu hữu cơ trước khi xác định hàm lượng vết kim loại. Nếu không thực
18
hiện trong bình đóng kín, các nguyên tố phi kim như halogen, lưu huỳnh và nitơ sẽ bị mất đi hoàn toàn hay một phần do bay hơi
- Acid sulfuric: do có nhiệt độ sôi cao (340oC), khả năng oxy hóa mạnh, nhiều vật liệu bị phân hủy và hòa tan bằng acid sulfuric đặc nóng. Hầu hết các hợp chất hữu cơ bị dehydrat hóa ở nhiệt độ này và sau đó bị loại ra khỏi mẫu dưới dạng carbon dioxyd và nước.
- Acid percloric: là một chất oxy hóa mạnh, hòa tan được một số hợp kim sắt và thép không gỉ. Tuy nhiên acid percloric đặc nóng có khả năng gây cháy nổ, đặc biệt là khi tiếp xúc với các chất hữu cơ dễ bị oxy hóa.
- Các hỗn hợp oxy hóa: có thể tăng khả năng oxy hóa bằng cách sử dụng hỗn hợp acid hoặc thêm các chất oxy hóa và một acid vô cơ. Thêm brom hoặc hydro peroxyd vào acid vô cơ thường nâng cao được hoạt tính của dung môi và thúc đẩy sự oxy hóa các chất hữu cơ trong mẫu.
- Acid fluoric: ứng dụng chủ yếu để phân hủy quặng silicat và kết hợp với các acid khác để hòa tan những thép khó tan trong các dung môi khác. Sau khi phân hủy mẫu, lượng acid fluoric dư được tách ra bằng cách làm bay hơi nhờ acid sulfuric hoặc acid percloric. Tách hoàn toàn acid fluoric là rất cần thiết để đảm bảo cho phép phân tích thành công vì ion fluorid phản ứng với một số cation tạo phức bền gây cản trở cho việc xác định các ion này [11], [16], [17].
1.5.2.3. Phương pháp vô cơ hóa trong lò vi sóng
Dùng năng lượng vi sóng đốt nóng tác nhân vô cơ hóa (các tác nhân như đối với phương pháp vô cơ hóa ướt) và mẫu trong bình kín. Ở điều kiện này, phản ứng xảy ra dưới áp suất và nhiệt độ cao làm tăng tốc độ vô cơ hóa.
Thuận lợi của việc sử dụng bình đóng kín để phân hủy vi sóng là có được nhiệt độ cao hơn do áp suất tăng lên. Thêm vào đó, vì tránh được mất mát do bay hơi nên lượng thuốc thử cần thiết ít hơn và do đó giảm được tác dụng cản trở do tạp chất của thuốc thử gây nên. Một thuận tiện nữa của việc phân hủy loại này là các hợp phần bay hơi của mẫu hầu như không bị mất. Cuối cùng, phân hủy vi
19
sóng trong bình đóng kín thường dễ dàng tự động hóa nên giảm được thời gian cho việc chuẩn bị mẫu phân tích. Đây là phương pháp xử lý mẫu hiện đại nhất hiện nay, có thể điều khiển quá trình vô cơ hóa từ xa bằng một máy vi tính do đó làm tăng độ an toàn cho người sử dụng và độ tin cậy của hệ thống. Phương pháp này có nhược điểm là chỉ vô cơ hóa được một lượng mẫu nhỏ và đòi hỏi thiết bị đắt tiền. Bình đun mẫu bằng vi sóng phải được chế tạo bằng vật liệu bền, vi sóng dễ truyền qua, bền với nhiệt và bền với các acid mạnh thường dùng để phân hủy mẫu. Teflon là vật liệu thường dùng để chế tạo cốc phá mẫu trong lò vi sóng do có nhiệt độ nóng chảy cao (300oC), không bị một acid nào tác dụng, và cho vi sóng truyền qua dễ dàng [3], [14], [15].
1.5.2.4. Phương pháp lên men
Nguyên tắc: Hòa tan mẫu thành dung dịch huyền phù, thêm men xúc tác và lên men ở nhiệt độ 37-40oC trong thời gian 7-10 ngày. Trong thời gian lên men, các chất hữu cơ bị phân hủy thành khí carbonic, acid, nước và giải phóng nguyên tố trong hợp chất hữu cơ dưới dạng cation trong dung dịch nước.
Đây là phương pháp vô cơ hóa mẫu đơn giản, không cần hóa chất, không làm mất nguyên tố cần phân tích, tuy nhiên chỉ thích hợp với việc phân hủy các mẫu đường, nước ngọt, tinh bột và thời gian xử lý mẫu lâu, cần loại men phù hợp.