Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ứng dụng phân tích tích tồn dư kim loại nặng trong thực phẩm pot

Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ứng dụng phân tích tích tồn dư kim loại nặng trong thực phẩm TS: Lê Thị Hồng Hảo Trung tâm KN-VSATTP... Nguồn phát bức xạ đơn sắc• Phải là các tia bức x

Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ứng dụng phân tích tích tồn dư kim loại nặng

trong thực phẩm

TS: Lê Thị Hồng Hảo Trung tâm KN-VSATTP

QUÁ THÌNH PHÁT TRIỂN PHỔ NGUYÊN TỬ

Kho ảng nồng độ phân tích

ICP-MS

phát xạ

AAS ngọn lửa AAS không ngọn lửa

1 ppt 1 ppb 1 ppm 0.1% 100%

Hệ thống AAS

Hệ thống AAS

(1) nguồn bức xạ (đèn catot rỗng)

Nguồn sáng

Nguồn phát bức xạ đơn sắc

• Phải là các tia bức xạ nhạy đối với nguyên tố cần phân tích,

chùm tia sáng phải có cường độ ổn định, lặp lại được trong các lần đo khác nhau trong cùng điều kiện và phải điều chỉnh được

để có cường độ cần thiết trong mỗi phép đo (bằng dòng điện làm việc của HCL)

• Nguồn phát tia bức xạ tạo được chùm bức xạ thuần khiết, chỉ

bao gồm một số vạch nhạy đặc trưng của nguyên tố phân tích Phổ nền của nó phải không đáng kể

• Chùm tia phát xạ đơn sắc do nguồn cung cấp phải có cường độ cao Nhưng lại phải bền vững theo thời gian và phải không bị các yếu tố vật lý khác nhiễu loạn, ít bị ảnh hưởng bởi các dao động của điều kiện làm việc Ngoài ra, không quá đắt và không quá phức tạp khi sử dụng

Đèn Catot rỗng

ĐÈN PHÓNG ĐIỆN KHÔNG ĐIỆN CỰC

 Ngu ồn bức xạ mạnh hơn đèn catot rỗng gấp 10 lần

 s ử dụng cho As, Se, Te, Hg, Pb nh ững nguyên tô kém nhạy với đàn catot rỗng.

(2) Nguyên tử hoá

nguy ên tử hoá

Ngọn lửa

Các dạng nguyên tử hoá

(1) Ngọn lửa

(2) Không ngọn lửa

- L ò graphit AAS (GFA)

- hydride vapor generator (HVG)

- mercury vapor unit (MVU)

Ngọn lửa

Ngọn lửa là sự oxi hoá được kết hợp bởi không khí,

NO 2, Ar, H2, acetylene.

Quá trình nguyên tử hoá trong ngọn lửa

Ion đặc biệt

Quá trình nguyên tử hoá không

ngọn lửa

(1) Lò graphite AAS (GFA)

(2) Hydride vapor generator (HVG) (3) Mercury vapor unit (MVU)

Lò graphite AAS

Quá trình nguyên tử hoá trong lò

Ion đặc biệt

Free atoms

Các bước thay đổi nhiệt độ trong lò

Inner gas (Ar)Inner gas (O2)

Làm sạch

Các loại cuvet để nguyên tử hoá mẫu

 Pyrolytic

 Platform

Cuvet Platform

Điểm bơm mẫu

Quá trình nguyên tử hoá không

ngọn lửa

(1) Graphite furnace

(2) Hydride vapor generator (HVG) (3) Mercury vapor unit (MVU)

Hydrid hoá (HVG)

BH4- + 3H2O + H+ H3BO3 + 4H2

3BH4- + 3H + + 4H3AsO3 4AsH3 + 3H2O + 3H3BO3

Hydrid hoá (HVG)

Flameless AAS

(1) Graphite furnace AAS (GFA)

(2) Hydride vapor generator (HVG) (3) Mercury vapor unit (MVU)

Hoá hơi lạnh (MVU)

 Ion thuỷ ngân trong dung dịch được khử bởi SnCl2 tạo thành nguyên tố thuỷ ngân có khả năng bay hơi ở nhiệt độ phòng.

Bộ hoá hơi thuỷ ngân (MVU)

Mercury Vapor Unit

(MVU)

Detector - Photomultivlier

• Là một loại dụng cụ quang học dùng để thu nhận và phát hiện tín hiệu quang học theo hiệu ứng quang điện của nó Trước đây để thu nhận người ta đã dùng kính ảnh hay

phim ảnh, sau đó là tế bào quang điện Đó là các dụng cụ

cổ điển với độ nhạy kém

• Với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, ngày nay người

ta đã chế tạo ra được nhiều loại detector quang học có thể khuếch đại tín hiệu đo được lên cỡ triệu lần Đó là các ống nhân quang điện

• Nhân quang điện kiểu ống là một loại dụng cụ để thu nhận tín hiệu quang học có tính chất vạn năng, nó có độ nhạy và

độ chọn lọc cao Vùng phổ hoạt động của các detector kiểu này thường là từ 190 – 900 nm, có khi đến 1100 nm Hệ số khuếch đại thường đến 106, đôi khi đến 107

Các yếu tố gây ảnh hưởng đến quá

trình đo hấp thụ nguyên tử

• Ảnh hưởng của nồng độ axít và loại axít

trong dung dịch mẫu: Nồng độ axít làm

thay đổi độ nhớt của dung dịch, do anion

gốc axít quyết định Các axít càng khó bay hơi thường càng làm giảm cường độ vạch

phổ Các axít dễ bay hơi gây ảnh hưởng ít Axít làm giảm độ hấp thụ theo thứ tự HCl < HNO3 < H2SO4 < H3PO4 < HF (HCl,

HNO3 1%)

Các yếu tố gây ảnh hưởng đến quá

trình đo hấp thụ nguyên tử

• Ảnh hưởng của các cation

• Trong dung dịch phân tích, ngoài nguyên tố cần xác định còn chứa nhiều cation lạ Ảnh hưởng của các cation có thể

có hiệu ứng dương, hiệu ứng âm hoặc vừa có hiệu ứng

dương vừa có hiệu ứng âm ở các nồng độ khác nhau

• Để loại trừ ảnh hưởng của các cation sử dụng một số biện pháp sau:

* Chọn điều kiện xử lý mẫu phù hợp để loại các nguyên tố lạ

ra khỏi dung dịch phân tích

* Chọn các thông số máy đo thích hợp

* Chọn điều kiện thí nghiệm và điều kiện nguyên tử hoá mẫu thích hợp

* Thêm vào mẫu chất phụ gia phù hợp để loại trừ ảnh hưởng của các cation như: LaCl3, SrCl3, AlCl3

Các yếu tố gây ảnh hưởng đến quá

trình đo hấp thụ nguyên tử

Ảnh hưởng của các anion

• Ảnh hưởng của các anion về cơ bản cũng tương tự như ảnh hưởng của các loại axít Chỉ có 2 anion ClO4- và CH3COO- là gây hiệu ứng

dương, còn các anion khác gây hiệu ứng âm theo thứ tự Cl- < NO3- < CO32- < PO43- < F-

• ảnh hưởng của các anion không lớn như các cation, nên để loại trừ ảnh hưởng của các anion ta chỉ cần trong mỗi phép đo phải cho nồng độ của các anion trong mẫu phân tích và trong mẫu chuẩn như nhau là

• Để thu được kết quả tốt, khi làm thí nghiệm phải khống chế để dung dịch phân tích và dung dịch chuẩn phải được tiến hành trong cùng

điều kiện và tiến hành đo với các thông số tối ưu hoàn toàn như nhau.

Những ưu điểm và nhược điểm

của phép đo AAS

Ưu điểm

• Dộ nhạy và độ chọn lọc cao Gần 60 nguyên tố hoá học có thể xác định bằng phương pháp này với độ nhạy từ 10-4 đến 10-5% Đặc biệt nếu sử dụng kỹ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa thì có thể đạt đến độ nhạy 10-7% Chính

vì có độ nhạy cao nên phương pháp phân tích này đã đựơc sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực để xác định lượng vết các kim loại Đặc biệt là trong

phân tích các nguyên tố vi lượng trong các đối tượng mẫu y học, sinh học, nông nghiệp, kiểm tra các hóa chất có độ tinh khiết cao.

• Đồng thời cũng do có độ nhạy cao nên trong nhiều trường hợp không cần phải làm giàu kim loại cần xác định trước khi phân tích Do đó tốn ít nguyên liệu mẫu, tốn ít thời gian không cần phải dùng nhiều hoá chất tinh khiết cao khi làm giàu mẫu Mặt khác cũng tránh được sự nhiễm bẩn khi xử lý qua các giai đoạn phức tạp Đó cũng là một ưu điểm lớn của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử.

• Các động tác thực hiện nhẹ nhàng Các kết quả phân tích có thể ghi lại trên băng giấy hay giản đồ để lưu giữ lại sau này Đồng thời với các trang thiết bị hiện nay ta có thể xác định đồng thời hay liên tiếp nhiều nguyên tố trong một mẫu Các kết quả phân tích lại rất ổn định, sai số nhỏ Trong nhiều trường hợp sai số không quá 15% với vùng nồng độ cỡ 1 - 2 ppm Hơn nữa bằng sự ghép nối với máy tính cá nhân và các phần mềm thích hợp quá trình đo và xử lý kết quả sẽ nhanh và dễ dàng, lưu lại đường chuẩn cho các lần sau.

Những ưu điểm và nhược điểm

của phép đo AAS

Nhược điểm

• Mặt khác cũng chính phép đo có độ nhạy cao, cho nên sự nhiễm bẩn

rất có ý nghĩa đối với kết quả phân tích hàm lượng vết Vì thế môi trường phòng thí nghiệm phải không có bụi Các dụng cụ hóa chất dùng trong phép đo phải có độ tinh khiết cao Đó cũng là một khó khăn khi ứng dụng phương pháp phân tích này Mặt khác cũng vì phép đo có độ nhạy cao nên các trang thiết bị là khá tinh vi và phức tạp Do đó cần phải có kỹ sư có trình độ cao để bảo dưỡng và chăm sóc Cần cán bộ làm phân tích công cụ thành thạo để vận hành máy Nhưng yếu tố này có thể khắc phục được qua công tác chuẩn bị và đào tạo cán bộ.

• Nhược điểm chính của phương pháp phân tích này là chỉ cho ta biết

thành phần nguyên tố của chất ở trong mẫu phân tích mà không chỉ

ra trạng thái liên kết của nguyên tố trong mẫu Vì thế nó chỉ là

phương pháp phân tích thành phần hoá học của nguyên tố mà thôi

Một số quy trình ứng dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử phân tích

kim loại nặng trong thực phẩm

Xác định asen bằng kỹ thuật hydrua

• Mẫu được vô cơ hoá trong lò phá mẫu vi sóng có đặt chương trình theo từng đối tượng, As (V) được khử về As (III) và phản ứng vơi natri bohidrua để tạo thành hợp chất hydrua arsen (AsH3), hợp chất này được dẫn tới cuvet chữ T để nguyên tử hóa

và đo phổ hấp thụ của As

Điều kiện đo máy

Vạch phổ đo Arsen 193,70 - nm

Dòng đốt đèn catốt rỗng của nguyên tố Arsen 10 mA (80 % IMax)

Chiều cao đầu đốt Chế độ auto (5-6 mm)

Khí ngọn lửa Không khí nén  Acetylen 

Ar

Tôc độ dẫn mẫu 5 – 6 mL/phút

Tôc độ dẫn thuốc thử (NaBH 4 , HCl 5M) 2 – 3 mL/phút

Thời gian đo 5 giây

Xác định asen bằng kỹ thuat lò graphit

• Mẫu được vô cơ hoá trong lò phá mẫu vi sóng có đặt chương trình theo từng đối tượng Xác định hàm lượng arsen trong dung dịch tạo thành bằng đo phổ hấp thụ nguyên tử lò graphit

Điều kiện đo máy

Dòng đốt đèn catod rỗng của nguyên tố

Xác định hàm lượng selen bằng kỹ thuật

hydrid (AAS-HVG)

• Mẫu được vô cơ hóa trong lò vi sóng theo từng đối tượng, các ion Se(IV) và Se(VI) phản ứng với Natri bohidrua trong môi trường axít sinh ra hợp chất Selen hydrua (SeH4 và SeH6), và hợp chất này được dẫn vào cuvet để nguyên tử hoá thành Se và đo phổ hấp thụ của Se (phép đo HVG-AAS)

Điều kiện đo máy

Xác định selen bằng kỹ thuật lò graphit

• Mẫu được vô cơ hoá trong lò phá mẫu vi sóng có đặt chương trình theo từng đối tượng Xác định hàm lượng selen trong dung dịch tạo thành bằng đo phổ hấp thụ nguyên tử lò graphit

Điều kiện đo máy

Dòng đốt đèn catốt rỗng của nguyên tố

Xác định hàm lượng thủy ngân bằng

kỹ thuật hoá hơi lạnh

• Mẫu được vô cơ hoá trong lò phá mẫu vi sóng có đặt chương trình theo từng đối tượng Hg(II) được chuyển về Hg(0) bằng SnCl2 và hơi thủy ngân bay lên được đưa tới hệ thống quang phổ hấp thụ nguyên tử

để đo phổ

Điều kiện đo máy

Dòng đốt đèn catod rỗng của

Xin tr©n träng cam n Ơn