Việc định lượng các ion nghiên cứu dựa trên phương trình (1.20) : Ip = K.C
Trên cơ sở điều kiện tối ưu đã khảo sát, chúng tôi tiến hành xây dựng
đường chuẩn cho các ion nghiên cứu (Zn2+
, Cd2+, Pb2+ và Cu2+) trong khoảng nồng độ (n.10-9
÷ 10-6 M).
3.3.1. Đƣờng chuẩn xác định Zn2+ [5], [16]
Các điều kiện tối ưu xây dựng đường chuẩn trong bảng sau:
Bảng 3.19. Các thông số kỹ thuật ghi đo xây dựng đƣờng chuẩn của Zn
1 Điện cực làm việc MFE
2 Chế độ đo DPP
3 Thời gian điện phân 120s
4 Thời gian chờ 10s
5 Bước biên độ 0,005
6 Bước thời gian 0,4s
7 Thế điện phân -1,3 (V)
8 Khoảng quét thế -1,3 ÷ -0,9 (V)
Chuẩn bị 7 bình định mức 20ml, thêm vào mỗi bình lần lượt 0,5 ml
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
các thể tích dung dịch Zn2+ nồng độ 20 mg/l. Định mức bằng nước cất 2 lần
tới vạch định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo chứa ion Zn2+
với nồng
độ như bảng 3.20 trong nền NH4Ac + HAc 0,05M (pH = 4,5). Đây chính là
các dung dịch đưa vào bình điện phân để tiến hành khảo sát.
Hình 3.29. Phổ đồ khảo sát xây dựng đƣờng chuẩn của Zn Bảng 3.20: Kết quả đo khảo sát đƣờng chuẩn của Zn2+
Ip theo C(mg/l) [Zn2+] (mg/l) Ip(µA) 0,015 3,916 0.045 5,084 0,075 6,678 0,100 7,952 0,150 10,416 0,200 13,364 0,250 12,891
Từ bảng số liệu trên, chúng tôi tiến hành lập đường chuẩn xác định hàm
lượng Zn2+
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 3.30: Sự phụ thuộc của Ipic vào nồng độ Zn2+
Từ kết quả trên đồ thị ta thấy khoảng nồng độ tuyến tính xác định Kẽm là 0,015 † 0,2 (mg/l). Vì vậy chúng tôi xây dựng trong khoảng nồng độ của Kẽm là 0,015 † 0,2 (mg/l).
Hình 3.31. Đƣờng chuẩn xác định Zn2+trong khoảng0,015 ÷ 0,2 (mg/l).
Phương trình đường chuẩn có dạng :
I = 2,9003 +51,224.C (3.4)
Như vậy, trong quá trình phân tích việc xác định Kẽm trong khoảng nồng độ 0,015 † 0,2 (mg/l) sẽ cho độ chính xác cao nhất. Do đó, quá trình sử lý mẫu ta cần tính toán sao cho lượng Kẽm có trong mẫu nằm trong khoảng tuyến tính bằng cách pha loãng hoặc làm giàu mẫu phân tích trước khi đo.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.3.2. Đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng Cd2+ [5], [16]
Các điều kiện tối ưu xây dựng đường chuẩn trong bảng sau:
Bảng 3.21. Các thông số kỹ thuật ghi đo xây dựng đƣờng chuẩn của Cd
1 Điện cực làm việc MFE
2 Chế độ đo DPP
3 Thời gian điện phân 120s
4 Thời gian chờ 10s
5 Bước biên độ 0,005
6 Bước thời gian 0,4s
7 Thế điện phân -1 (V)
8 Khoảng quét thế -0,9 ÷ - 0,55 (V)
Chuẩn bị 8 bình định mức 20ml, thêm vào mỗi bình lần lượt 0,5 ml
dung dịch NH4Ac 1M + 0,5 ml HAc 1M. Sau đó thêm vào mỗi bình lần lượt
các thể tích dung dịch Cd2+
nồng độ 20 mg/l. Định mức bằng nước cất 2 lần
tới vạch định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo chứa ion Cd2+
với nồng
độ như bảng 3.22 trong nền NH4Ac + HAc 0,05M (pH = 4,5). Đây chính là
các dung dịch đưa vào bình điện phân để tiến hành khảo sát.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Chúng tôi tiến hành lập bảng số liệu kết quả khảo sát với Cd2+ thu được bảng số liệu và đường chuẩn tương ứng dưới đây:
Bảng 3.22. Kết quả đo khảo sát đƣờng chuẩn của Cd2+
Ip theo C(mg/l) [Cd2+] (mg/l) Ip(µA) [Cd2+] (mg/l) Ip(µA) 0,00125 1,946 0,0150 6,842 0,0025 2,454 0,0225 9,284 0,0060 3,781 0,0325 10,892 0,0100 5,249 0,0525 13,311
Từ bảng số liệu trên, chúng tôi tiến hành lập đường chuẩn xác định hàm
lượng Cd2+
thu được đường chuẩn như hình sau:
Hình 3.33. Sự phụ thuộc của Ipic vào nồng độ Cd2+
Từ kết quả trên đồ thị ta thấy khoảng nồng độ tuyến tính xác định Cadimi trong điều kiện khảo sát là 0,00125 † 0,0325 (mg/l). Vì vậy chúng tôi xây dựng trong khoảng nồng độ của Cadimi là 0,00125 † 0,0325 (mg/l)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 3.34. Đƣờng chuẩn xác định Cd2+ trong khoảng 0,00125 ÷ 0,0325 (mg/l)
Phương trình đường chuẩn có dạng :
I = 1,832 + 303,15C (3.5)
Như vậy, trong quá trình phân tích việc xác định Cacđimi trong khoảng nồng độ 0,00125 † 0,0325 (mg/l) sẽ cho độ chính xác cao nhất.
3.3.3. Đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng Pb2+ [5], [16]
Các điều kiện tối ưu xây dựng đường chuẩn trong bảng sau:
Bảng 3.23. Các thông số kỹ thuật ghi đo xây dựng đƣờng chuẩn của Pb
1 Điện cực làm việc MFE
2 Chế độ đo DPP
3 Thời gian điện phân 120s
4 Thời gian chờ 10s
5 Bước biên độ 0,005
6 Bước thời gian 0,4s
7 Thế điện phân - 0,8 (V)
8 Khoảng quét thế -0,75 ÷ - 0,45 (V)
Chuẩn bị 9 bình định mức 20ml, thêm vào mỗi bình lần lượt 0,5 ml dung
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
tích dung dịch Pb2+
nồng độ 20 mg/l. Định mức bằng nước cất 2 lần tới vạch
định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo chứa ion Pb2+
với nồng độ như
bảng 3.23 trong nền NH4Ac + HAc 0,05M ( pH = 4,5). Đây chính là các dung
dịch đưa vào bình điện phân để tiến hành khảo sát.
Hình 3.35. Phổ đồ khảo sát xây dựng đƣờng chuẩn của Pb
Chúng tôi tiến hành lập bảng số liệu kết quả khảo sát với Pb2+
thu được bảng số liệu và đường chuẩn tương ứng dưới đây:
Bảng 3.24. Kết quả đo khảo sát đƣờng chuẩn của Pb2+
Ip theo C(mg/l) [Pb2+] (mg/l) Ip(µA) [Pb2+] (mg/l) Ip(µA) 0,00125 1,833 0,0225 6,461 0,0025 2,321 0,0375 9,393 0,005 2,891 0,05 11,408 0,0075 3,775 0,075 13,402 0,0125 4,626
Từ bảng số liệu trên, chúng tôi tiến hành lập đường chuẩn xác định hàm lượng Pb2+
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 3.36: Sự phụ thuộc của Ipic vào nồng độ Pb2+
Từ kết quả trên đồ thị ta thấy khoảng nồng độ tuyến tính xác định Chì là 0,00125 † 0,05 (mg/l). Vì vậy chúng tôi xây dựng trong khoảng nồng độ của Chì là 0,00125 ÷ 0,05 (mg/l).
Hình 3.37. Đƣờng chuẩn xác định Pb2+
trong khoảng 0,00125 ÷ 0,05 (mg/l)
Phương trình đường chuẩn có dạng:
I = 1,8512+ 194,21C (3.5)
Như vậy, trong quá trình phân tích việc xác định Chì trong khoảng nồng độ 0,00125 † 0,05 (mg/l) sẽ cho độ chính xác cao nhất.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.3.4. Đƣờng chuẩn xác định hàm lƣợng Cu2+[5], [16]
Các điều kiện tối ưu xây dựng đường chuẩn trong bảng sau:
Bảng 3.25. Các thông số kỹ thuật ghi đo xay dựng đƣờng chuẩn của Cu
1 Điện cực làm việc MFE
2 Chế độ đo DPP
3 Thời gian điện phân 120s
4 Thời gian chờ 10s
5 Bước biên độ 0,005
6 Bước thời gian 0,4s
7 Thế điện phân -0,5 (V)
8 Khoảng quét thế -0,5 ÷ 0,1 (V)
Chuẩn bị 7 bình định mức 20ml, thêm vào mỗi bình lần lượt 0,5 ml dung
dịch NH4Ac 1M + 0,5 ml HAc 1M. Sau đó thêm vào mỗi bình lần lượt các thể
tích dung dịch Cu2+
nồng độ 20 mg/l. Định mức bằng nước cất 2 lần tới vạch
định mức, để có dung dịch cuối cùng khi đo chứa ion Cu2+
với nồng độ như
bảng 3.26 trong nền NH4Ac + HAc 0,05M ( pH = 4,5). Đây chính là các dung
dịch đưa vào bình điện phân để tiến hành khảo sát.
Hình 3.38. Phổ đồ khảo sát xây dựng đƣờng chuẩn của Cu
Chúng tôi tiến hành lập bảng số liệu kết quả khảo sát với Cu2+
thu được bảng số liệu và đường chuẩn tương ứng dưới đây:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Bảng 3.26. Kết quả đo khảo sát đƣờng chuẩn của Cu2+
Ip theo C(mg/l) [Cu2+] (mg/l) Ip(µA) [Cu2+] (mg/l) Ip(µA) 0.025 4.187 0.2 12.665 0.075 5.804 0.3 16.484 0.1 7.631 0.4 18.138 0.15 9.630
Từ bảng số liệu trên, chúng tôi tiến hành lập đường chuẩn xác định
hàm lượng Cu2+
thu được đường chuẩn như hình sau:
Hình 3.39.Sự phụ thuộc của Ipic vào nồng độ Cu2+
Từ kết quả trên đồ thị ta thấy khoảng nồng độ tuyến tính xác định Đồng là 0,025 ÷ 0.3 (mg/l). Vì vậy chúng tôi xây dựng trong khoảng nồng độ của Đồng là 0,025 † 0,2 (mg/l).
Hình 3.40. Đƣờng chuẩn xác định Cu2+
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Phương trình đường chuẩn có dạng :
I = 2,9649+ 44,669C (3.5)
Như vậy, trong quá trình phân tích việc xác định Đồng trong khoảng nồng độ 0,025 ÷ 0,3 (mg/l) sẽ cho độ chính xác cao nhất.
3.4. KHẢO SÁT ĐỘ LẶP LẠI, GIỚI HẠN PHÁT HIỆN VÀ GIỚI HẠN ĐỊNH LƢỢNG 3.4.1. Khảo sát độ lặp lại [5], [16] 3.4.1. Khảo sát độ lặp lại [5], [16]
Để đánh giá độ lặp lại của phép đo chúng tôi tiến hành ghi đường von-
ampe hoà tan của Zn2+
, Cd2+, Pb2+ và Cu2+ cùng nồng độ (0,05mg/l), với các điều kiện ghi đo như bảng 3.11.
Chuẩn bị dung dịch khảo sát:
Pha dung dịch khảo sát :
Dùng pipet 2 ml hút chính xác 0,5ml dung dịch NH4Ac 1M và 0,5ml HAc 1M vào bình định mức 20ml, sau đó thêm vào bình 0,05 ml dung dịch Cd2+, Pb2+, Cu2+ cùng nồng độ 20 mg/l và 0,1 ml dung dịch Zn2+ nồng độ 20 mg/l. Định mức bằng nước cất 2 lần tới vạch định mức, để có dung dịch cuối
cùng khi đo là 100 ppb Zn2+
và 50 ppb Cd2+, Pb2+, Cu2+ trong nền NH4Ac +
HAc tổng nồng độ là 0,05 M. Đây chính là dung dịch đưa vào bình điện phân
để tiến hành khảo sát.
Ta thu được hình ảnh phổ đồ và kết quả như sau:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Tiến hành đo lặp lại 7 lần và lấy giá trị trung bình được liệt kê trong bảng sau:
Bảng 3.27. Kết quả đo khảo sát độ lặp lại
Lần đo Ip (µA) Zn2+ Cd2+ Pb2+ Cu2+ 1 9,381 11,431 7,27 12,89 2 9,354 11,428 7,29 12,94 3 9,328 11,399 7,37 12,79 4 9,337 11,456 7,32 12,81 5 9,315 11,393 7,30 12,93 6 9,360 11,455 7,29 12,92 7 9,296 11,414 7,34 12,87 Giá trị TB Ip 9,339 11,425 7,32 12,878 Độ lệch chuẩn S 0,0288 0,0249 0,0343 0,0590 Độ lệch chuẩn TB : Sx 0,0138 0,0195 0,0255 0,0223
Các đại lượng được tính theo công thức sau:
- Gá trị trung bình của Ip là : Ip= Ii N (3.6) - Độ lệch chuẩn S : S = ( )2 ( 1) i X X N (3.7) - Độ lệch chuẩn TB : Sx = S N (3.8)
Trong đó : Xi, Ii : giá trị đo được thứ i X : giá trị trung bình N : số lần thực nghiệm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.4.2. Khảo sát giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lƣợng (LOQ) [5], [7], [9], [16], [10], [22], [27]
3.4.2.1. Giới hạn phát hiện (LOD) [5], [7], [9], [16], [22]
Giới hạn phát hiện (LOD) là nồng độ nhỏ nhất của chất phân tích tạo ra được một tín hiệu có thể phân biệt một cách tin cậy so với tín hiệu trắng (hay tín hiệu nền). Nhiều quan điểm khác nhau về cách xác định giới hạn phát hiện, phổ biến nhất là cách xác định giới hạn phát hiện (LOD) theo quy tắc 3σ. Theo quy tắc này, LOD được quy ước là nồng độ của chất khảo sát cho tín hiệu cao gấp 3 lần độ lệch chuẩn của đường nền
Nếu nồng độ chất trong mẫu là C thì LOD là :
LOD = 3. .S C
X (3.9)
3.4.2.2. Giới hạn định lƣợng (LOQ) [22], [7], [5], [9], [16]
Giới hạn định lượng (LOQ) là nồng độ nhỏ nhất của chất phân tích mà hệ thống phân tích định lượng được với tín hiệu phân tích khác và có ý nghĩa định lượng so với tín hiệu của mẫu trắng (hay tín hiệu nền).
Nếu nồng độ trong mẫu phân tích là C thì LOQ được tính theo công thức:
LOQ = 10. .S C
X (3.10)
Có hai cách tính LOD :
♦ Cách 1: Tiến hành thí nghiệm để lập phương trình đường chuẩn, từ đó
xác định Sy (độ lệch chuẩn của tín hiệu y trên đường chuẩn) và chấp nhận Sd = Sy. Như vậy LOD là nồng độ của chất phân tích cho tín hiệu = 3Sy. Từ
phương trình đường chuẩn tính được nồng độ của chất phân tích. Cách này có thể tiến hành nhanh và không tốn thời gian nhưng không thật chính xác vì đã chấp nhận sự phụ thuộc của tín hiệu vào nồng độ mà thông thường mỗi khoảng nồng độ có một hệ số góc khác nhau và đường chuẩn lập ra thường trong khoảng nồng độ cách xa với LOD.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
♦ Cách 2: Tiến hành n thí nghiệm lặp lại xác định nồng độ mẫu trắng đã biết nồng độ các ion, thu được các giá trị Ii (i =1 † n) (tín hiệu Ipic). Từ đó tính
i
I và S theo công thức : (3.6) và (3.7). kết hợp với (3.9) và (3.10), ta sẽ xác
định được GHPH (LOD) và GHĐL (LOQ).
Ở đây chúng tôi xác định GHPH (LOD) và GHĐL (LOQ) bằng cách đo
lặp lại 7 lần đối với dung dịch có [Zn2+
] = 100 ppb, [Cd2+] = [Pb2+] = [Cu2+] =
50 ppb trên nền hỗn hợp dung dịch đệm (NH4Ac + HAc ) 0,05M ( pH = 4,5).
Các điều kiện ghi đo như như bảng 3.11. Ta thu được tín hiệu dòng Ip với các giá trị như bảng 3.27.
Vậy, từ kết quả trên bảng 3.27 ta xác định được GHPH (LOD) và
GHĐL (LOQ) của các ion Zn2+
, Cd2+, Pb2+, Cu2+ như sau: ♦ Giới hạn phát hiện của Zn2+
: LOD Zn2+ = 0,92 (ppb) ♦ Giới hạn định lượng của Zn2+
: LOQZn 2+
= 3,1(ppb) ♦ Giới hạn phát hiện của Cd2+
: LOD Cd 2+
= 0,32 (ppb)
♦ Giới hạn định lượng của Cd2+
: LOQCd
2+
= 1,1 (ppb) ♦ Giới hạn phát hiện của Pb2+
: LODPb2+ = 0,7 (ppb) ♦ Giới hạn định lượng của Pb2+
: LOQPb2+ = 2,3 (ppb) ♦ Giới hạn phát hiện của Cu2+
: LODCu 2+
= 0,687 (ppb)
♦ Giới hạn định lượng của Cu2+
: LOQCu 2+
= 2,29 (ppb)
Nhận xét : Phương pháp von-ampe hoà tan xung vi phân với điện cực màng thủy ngân có khả năng xác định đồng thời nhiều nguyên tố và có độ nhạy rất cao.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.5. XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG CÁC KM LOẠI Zn, Cd, Pb, Cu TRONG MẪU CHÈ KHÔ 3.5.1. Chuẩn bị mẫu phân tích và quy trình xử lý mẫu [1], [2], [8], [11], [12] 3.5.1.1. Chuẩn bị mẫu phân tích [1], [8]
- Phương pháp lấy mẫu: Lượng mẫu lấy phải đảm bảo đủ lượng chất cần phân tích, phù hợp với phân tích định lượng, đảm bảo giữ nguyên đúng thành phần của đối tượng thực tế đã lấy mẫu. Để phân tích xác định hàm lượng các kim loại nặng trong sản phẩm chè khô ở huyện Phú Lương chúng tôi tiến hành lấy 10 mẫu chè khô ở các xã khác nhau trong huyện.
- Xử lý sơ bộ mẫu và bảo quản mẫu : Mục đích để giữ và bảo quản được chất phân tích không bị mất do ảnh hưởng của yếu tố môi trường xung quanh hay sự hấp phụ của dụng cụ chứa mẫu… Cân khoảng 20 – 30 gam mẫu chè khô thành phẩm, cho vào cối sứ nghiền thành bột mịn, sau đó đựng vào các hộp nhựa nhỏ hoặc túi nilon có kí hiệu cho từng mẫu để ở nơi có môi trường thích hợp.
3.5.1.2. Quy trình xử lý mẫu [8], [11], [12], [28], [31]
Trong mẫu phân tích có chứa rất nhiều các thành phần hóa học khác
nhau vì vậy cần phải xử lý mẫu trước khi tiến hành các phép ghi đo điện hóa.
Thông thường có các cách phá mẫu như sau: Phương pháp vô cơ hoá khô, vô cơ hoá ướt hoặc vô cơ hoá khô ướt kết hợp, phương pháp xử lí bằng lò vi sóng...
Với những điều kiện trong phòng thí nghiệm đang có thì chúng tôi tiến hành phá mẫu theo phương pháp vô cơ hóa khô và vô cơ hóa ướt.
♦ Phƣơng pháp xử lí mẫu vô cơ hoá ƣớt
Lấy mẫu chè khô sau khi đã qua xử lý sơ bộ, cân chính xác 1 gam mỗi