2 CHƯƠNG : NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.6.1 Giới thiệu máy quang phổ hấp thu nguyên tử PE AA-800
Máy quang phổ hấp thu nguyên tử AA 800, hãng Perkin Elmer20-21.
Hình 2.1: Dạng ngoài của máy AA 800 hãng Perkin Elmer.
Máy gồm 4 khối chính:
1- Khối cung cấp nguồn đơn sắc.
2- Khối vận chuyển mẫu vào plasma và nguyên tử hóa. 3- Khối thu nhận phân ly và ghi phổ hấp thụ.
Máy AA 800 hiện có được trang bị hệ nguyên tử hóa bằng lò graphite gia nhiệt theo kiểu THGA có khả năng kết nối với hệ thống tiêm dòng chảy FIAS 100 để phân tích các hợp chất tạo hơi hydride.
Như vậy, việc phân tích arsen trên thiết bị AA 800 (PE) có thể được thực hiện trên 3 kỹ thuật:
• Kỹ thuật nguyên tử hóa trực tiếp As trong mẫu bằng lò graphite ở nhiệt độ cao (GF-AAS).
• Kỹ thuật nguyên tử hóa As ở dạng arsine trong ống thạch anh ở nhiệt độ thấp sau khi cho As trong mẫu chuyển thành arsine trong hệ tiêm dòng chảy FIAS 100 (HG-AAS).
• Kỹ thuật kết hợp nguyên tử hóa As ở dạng arsine trong lò graphite ở nhiệt độ cao sau khi cho As trong mẫu chuyển thành arsine trong hệ tiêm dòng chảy FIAS 100 (HG-GF-AAS).
Việc xác định arsenic dùng kỹ thuật nguyên tử hóa hơi hydride trong ống thạch anh đã phổ biến rộng rãi, trong khi kỹ thuật nguyên tử hóa hơi hydride trong lò graphite vẫn chưa phổ biến lắm.
Trước khi sử dụng kỹ thuật hydride ghép nối lò graphite bằng bộ kit nối FIAS với lò graphite, ống graphite phải được xử lý trước khi sử dụng.
Xử lý ống graphite trước khi sử dụng kỹ thuật ghép nối hydride-graphite 17, 21, 23-25
Trước khi sử dụng kỹ thuật ghép nối này, ống graphite phải được xử lý bằng một chất biến tính (modifer) thích hợp. Việc dùng các chất biến tính cho bề mặt tube graphite bằng các kim loại như Pd, Ir hay hình thành dạng carbide cho các nguyên tô như Zr, W làm tăng hiệu quả bẫy hơi hydride. Do đó, Pd, Ir, Zr và W được dùng23-24, 30
Tuy nhiên việc dùng Pd có nhiều điều không thuận lợi và ngoài việc dùng các dạng đơn chất nói trên, còn có thể dùng hỗn hợp Pd-Ir, Pd-Zr, Pd-W, IrZr, Ir- W làm chất biến tính cho bề mặt tube
Hình 2.2: Tín hiệu As trong mẫu nước biển thêm 2mg/L As với các chất bao phủ tương ứng: (A) Ir-, (B) Zr-, (E) U-, (F) La2O323
So sánh vềđộ nhạy khi dùng các chất bao phủ lên ống graphite:
Khối lượng đặc trưng cho mỗi chất có độ hấp thu là 0.0044, theo bảng sau:
Bảng 2.1: Giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng và khối lượng đặc trưng của As trong các trường hợp dùng chất biến tính lên tube graphite trong kỹ thuật HG-GF AAS
Tube graphite được xử lý với LOD (ng/L) LOQ (ng/L) Mo (pg) Ir 15 50 50 Zr 15 50 45 U 30 100 80 La2O3 40 130 130
Về tín hiệu: việc hóa hơi hydride và bẫy hơi của As có hiệu quả khi tube được bao phủ bởi Zr hay Ir. Cả hai chất này đều có tính ổn định và thích hợp cho việc phân tích mẫu, cả hai trường hợp đều có %RSD < 3% nên được khuyên dùng làm chất biến tính lên tube graphite trước khi sử dụng kỹ thuật HG-GF-AAS. Việc dùng chất biến tính giúp kéo dài tuổi thọ ống graphite và cho tín hiệu ổn định nhưng vai trò chính vẫn là giúp lưu giữ hơi hydride. Dùng chất Zr bao phủ lên tube graphite cho độ nhạy cao hơn và tín hiệu mật độ quang ổn định hơn Ir.
Tuy nhiên, đối với thiết bị mà chúng tôi hiện có là máy AA 800 của Hãng Perkin Elmer thì sử dụng chất Ir làm chất biến tính nền, cụ thể là dùng dung dịch Iridium chloride, IrCl3 (1000mg/L)21.
Tiêm 40 µL dung dịch IrCl3 1000 mg/L vào lò graphite và gia nhiệt lò graphite theo chương trình nhiệt độ ghi trong bảng 2.2, ion Ir3+ bị carbon khử thành Ir kim loại bám trên thành lò graphite. Đây là một cách tiền xử lý thường dùng, có hiệu quả kéo dài tuổi thọ của ống khi dùng trong quá trình phân tích khi mà nhiệt độ không vượt quá 2300oC.
Bảng 2.2: Chương trình nhiệt độ tiền xử lý ống graphite
Thời gian (s) Bước (Step) Nhiệt độ
(oC) Ramp Lưu giữ Tốc độ thổi (mL/phút) Khí Đọc (Read) 1 110 1 50 250 N 2 130 30 50 250 N 3 1200 20 30 250 N 4 2000 1 5 0 N Đọc Bảng 2.3: Chương trình thực hiện của FIAS 100: Thể tích mẫu: 500 µL
Bước Thời gian (s) Tốc độ bơm 1 Valve
Pre-fill 15 100 Fill
1 10 100 Fill
2 5 100 Fill
3 30 100 Inject
Bước pre-fill: Tube trong bộ chứa mẫu tựđộng của FIAS được chứa mẫu Bước 1: Loop mẫu trong FIAS đầy
Bước 2: Loop mẫu trong FIAS đầy và khí mang thổi vào ổn định
Bước 3: Lượng mẫu trong loop được tiêm cùng với dòng khí; Phản ứng xảy ra và lượng hydride vào trong ống graphite và được bẫy ởđây
Bảng 2.4: Chương trình lò cho THGA (lò gia nhiệt ngang) Bước Nhiệt độ (0C) Ramp Time Thời gian giữ Tốc độ thổi Loại khí Đọc 1 400 1 50 0 N 2 400 1 20 250 N 3 2100 0 5 0 N Đọc 4 2300 1 3 250 N
Bước 1: Bẫy. Không có khí mang để ngăn lượng hydride bị mất từống graphite. Bước 2: Sấy khô. Lượng khí thổi mạnh để loại dung môi và khí H.
Bước 3: Hóa hơi nguyên tử và đo Bước 4: Làm sạch.
Bảng 2.5: Chương trình thực hiện kết hợp giữa FIAS 100 và lò graphite
Bước Thực hiện Chú giải
A Chạy bước 1 của FIAS Lò được gia nhiệt trước trong lúc loop của mẫu
được làm đầy và tốc độ thổi khí ổn định B Chạy bước 1 của lò
Chạy bước 2 của FIAS
Pipet tube được chuyển đến ống graphite, sau đó ở
FIAS bắt đầu thực hiện bước 3 và lượng hydride
được thổi vào ống graphite và được bẫy. C Di chuyển bộ tiêm mẫu của
FIAS vào lò ở bước 3 của FIAS D Di chuyển bộ tiêm mẫu của
FIAS ra khỏi lò
E Ngưng bơm của FIAS
Hình 2.3: Sơđồ thực hiện các bước trong chương trình nhiệt độ.