xác định hàm lượng cacdimi (cd) và chì (pb) trong một số đồ uống bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (f - aas)

Xuất phát từ thực tế trên chúng tôi chọn đề tài “ Xác định hàm lượng cadimi Cd và chì Pb trong một số đồ uống bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử F – AAS”.. Các phương pháp xác

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN THU HƯƠNG

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CACDIMI (Cd)VÀ CHÌ (Pb) TRONG MỘT SỐ ĐỒ UỐNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Văn Ri người đã giao đề tài, tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận.

-Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo cùng các anh chị trong phòng thí nghiệm phân tích – Khoa Hoá – ĐHKHTN đã tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành khoá luận này.

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô đã giảng dạy và truyền thụ cho em những kiến thức quí báu trong suốt những năm qua.

Cuối cùng em xin cảm ơn gia đình, đồng nghiệp, bạn bè - những người đã luôn động viên, quan tâm giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho em hoàn thành khoá luận này.

Học viên

Nguyễn Thu Hương

BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AAS Atomic absorption spectrophotometry

CV Coefficient variation

EDTA Ethylene diamine tetra acetic acid

ETA-AAS Electro-thermal atomiation atomic absorption spectrophotometryF-AAS Flame atomic absorption spectrophotometry

H (%) Hiệu suất thu hồi

LOD Limit of detection

LOQ Limit of quantity

MeOH Metanol

MIBK Metyl isobutyl xeton

NH4Ac Amoni Axetat

ppm parts per million

RSD Relative standard deviation

SD Standard deviation

SPE Solid phase extraction

UV – VIS Ultra violet visible

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Tæng quan về nguyên tố cadimi (Cd) [12] 3

1.1.1 Tính chất vật lí 3

1.1.2 Tính chất hoá học của nguyên tố cadimi (Cd) 3

1.1.3 Tính chất hoá học của hợp chất 4

1.1.4 Trạng thái tự nhiên của cadimi 5

1.1.5 Một số ứng dụng của cadimi 5

1.1.6 Độc tính của cadimi [17] 6

1.2 Tổng quan về nguyên tố chì (Pb) 7

1.2.1 Tính chất vật lí 7

1.2.2 Tính chất hoá học của nguyên tố chì (Pb) 7

1.2.3 Tính chất hoá học của hợp chất chì (Pb) 8

1.2.4 Trạng thái tự nhiên 10

1.2.5 Một số ứng dụng của chì 10

1.2.6 Độc tính của chì và hợp chất [17] 10

1.3 Các phương pháp xác định cadimi và chì 11

1.3.1 Các phương pháp hoá học [1] 11

1.3.2 Phương pháp phân tích công cụ 13

1.4 Các phương pháp tách và làm giàu hàm lượng vết các kim loại 16

1.4.1 Phương pháp kết tủa, cộng kết [1] 16

1.4.2 Phương pháp chiết lỏng - lỏng [1,21] 17

1.4.3 Phương pháp tách và làm giàu bằng điện hoá 17

1.4.4 Phương pháp chiết pha rắn (SPE) [18] 18

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

2.1 Đối tượng, mục tiêu và nội dung nghiên cứu 19

2.1.1 Đối tượng 19

2.1.2 Mục tiêu nghiên cứu 19

2.1.3 Nội dung nghiên cứu 19

2.2 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS [7] 19

2.2.1 Giới thiệu chung về phương pháp 19

2.2.2 Nguyên tắc của phép đo 20

2.3 Giới thiệu chiết pha rắn SPE [18] 22

2.3.1 Chiết pha rắn 22

2.3.2 Quy trình chung của chiết pha rắn 22

2.3.3 Các cơ chế chiết pha rắn 24

2.4 Dụng cụ và hoá chất 25

2.4.1 Dụng cụ 25

2.4.2 Hoá chất 25

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THẢO LUẬN 27

3.1 Khảo sát các điều kiện thực nghiệm để đo phổ của cadimi và chì 27

3.1.1 Chọn vạch đo 27

3.1.2 Chọn khe đo 28

3.1.3 Khảo sát cường độ đèn catot rỗng (HCL) 28

3.1.4 Khảo sát điều kiện tối ưu hoá ngọn lửa (chiều cao Burner và thành phần hỗn hợp khí cháy) 29

3.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo 31

3.2.1 Ảnh hưởng của các loại axit và nồng độ axit 31

3.2.2 Khảo sát chọn nền 32

3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của các ion khác 34

3.3 Đánh giá chung về phép đo F – AAS xác định Cd và Pb 39

3.3.1 Khảo sát xác định khoảng tuyến tính của Cd và Pb (LOI) 39

3.3.2 Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) của Cd và Pb 42

3.3.3 Đánh giá sai số và độ lặp của phép đo : 45

3.4 Khảo sát các điều kiện làm giàu và tách chiết pha rắn với nhựa Chelex-100 47

3.4.1 Khảo sát ảnh hưởng của pH 50

3.4.2 Ảnh hưởng của tốc độ nạp mẫu vào cột: 51

3.4.3 Khảo sát khả năng rửa giải : 52

3.4.4 Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ rửa giải : 53

3.4.5 Tổng kết điều kiện chiết pha rắn : 55

3.5 Xác định hàm lượng Cd và Pb trong một số đồ uống 55

KẾT LUẬN 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 3.1 Ảnh hưởng của bước sóng đến cường độ vạch phổ nguyên tố Cd 27

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của bước sóng đến cường độ vạch phổ nguyên tố Pb 27

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của khe đo đến cường độ vạch phổ 28

Bảng 3.4 Khảo sát cường độ đèn đến cường độ vạch phổ 29

Bảng 3.5 Điều kiện tối ưu hoá ngọn lửa 30

Bảng 3.6 Tổng hợp các điều kiện tối ưu của phép đo 30

Bảng 3.7 Ảnh hưởng của nồng độ HNO3 đến cường độ vạch phổ 32

Bảng 3.8 Ảnh hưởng của nồng độ HCl đến cường độ vạch phổ 32

Bảng 3.9 Ảnh hưởng của nồng độ NH4Cl đến cường độ vạch phổ 33

Bảng 3.10 Ảnh hưởng của nồng độ NH4Ac đến cường độ vạch phổ 33

Bảng 3.11 Ảnh hưởng của nồng độ NaAc đến cường độ vạch phổ 34

Bảng 3.12 Ảnh hưởng của nhóm kim loại kiềm 35

Bảng 3.13 Ảnh hưởng của nhóm kim loại kiềm thổ 35

Bảng 3.14 Ảnh hưởng của nhóm cation kim loại nặng hóa trị II 36

Bảng 3.15 Ảnh hưởng của nhóm cation hóa trị III 36

Bảng 3.16 Ảnh hưởng của tổng cation 37

Bảng 3.17 Ảnh hưởng của anion SO42-, H2PO4-, F- 38

Bảng 3.18 Ảnh hưởng của tổng các ion 39

Bảng 3.19 Dãy đường chuẩn 40

Bảng 3.20 Kết quả sai số và độ lặp lại của phép đo Cd 46

Bảng 3.21 Kết quả sai số và độ lăp lại của phép đo Pb 46

Bảng 3.22 Hiệu suất thu hồi phụ thuộc vào pH 50

Bảng 3.23 Hiệu suất thu hồi phụ thuộc vào tốc độ nạp mẫu 51

Bảng 3.24 Khảo sát nồng độ HNO3 trong dung dịch rửa giải 52

Bảng 3.25 Ảnh hưởng của tốc độ rửa giải tới hiệu suất thu hồi 54

Bảng 3.26 Hàm lượng Cd và Pb trong một số đồ uống 55

Bảng 3.27 Bảng so sánh kết quả phân tích mẫu bằng phương pháp F-AAS và ICP –MS 56

DANH MỤC BẢNG

Trang

Hình 1 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ Cd2+ 41

Hình 2 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ Pb2+ 42

Hình 3 Đường chuẩn của Cd 43

Hình 4 Đường chuẩn của Pb 45

Hình 5 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc H (%) vào pH 51

Hình 6 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc H(%) vào tốc độ nạp mẫu 52

Hình 7 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc H(%) vào nồng độ HNO3 53

Hình 8 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc H(%) vào tốc độ rửa giải 54

MỞ ĐẦU

Cadimi (Cd) và chì (Pb) được biết là những kim loại nặng có độc tính cao đốivới con người và động thực vật Khi hàm lượng Cd và Pb trong cơ thể cao có thể gâyrối loạn chức năng thận, phá huỷ các mô, hồng cầu, não và gây ung thư Vì vậy việcxác định Cd và Pb trong các mẫu thực phẩm, đồ uống trở nên rất quan trọng

Cd và Pb được xác định bằng các phương pháp như: quang phổ hấp thụ nguyên

tử không ngọn lửa (ETA-AAS), khối phổ cặp cảm ứng plasma (ICP-MS), von-ampehoà tan anot (ASV), quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) Trong đóphương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) có nhiều ưu điểm như:

có độ nhạy và độ chọn lọc cao, giới hạn phát hiện thấp, quy trình phân tích đơn giản vàđặc biệt là có chi phí rẻ nên ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong phân tích lượngvết

Song hàm lượng Cd, Pb trong đồ uống thường tồn tại dưới dạng vết và siêu vếtnên việc xác định trực tiếp Cd, Pb bằng các phương pháp phân tích công cụ hiện đạivẫn gặp nhiều khó khăn Do đó việc tách và làm giàu Cd, Pb là rất cần thiết và đángđược quan tâm Chiết lỏng - lỏng, chiết pha rắn, điện hoá, cộng kết và kết tủa là các kỹthuật được sử dụng chủ yếu hiện nay để tách và làm giàu lượng vết và siêu vết Cd, Pb.Trong đó chiết pha rắn (solid phase extraction - SPE) là một trong những kỹ thuậtđược dùng rộng rãi để tách và làm giàu cả các hợp chất hữu cơ lẫn vô cơ, đặc biệt làcác kim loại nặng SPE có nhiều ưu điểm so với các kỹ thuật khác như có độ chọn lọc

và hệ số làm giàu cao, sử dụng ít dung môi, thao tác đơn giản, dễ tự động hoá và rẻtiền Nhựa có khả năng tạo phức vòng càng (chelating resin) có tên thương mại làChelex-100 và Muroac - A1 chứa nhóm chức iminodiacetate (IDA) được sử dụng phổbiến trong SPE để tách và làm giàu trực tiếp các kim loại nặng

Xuất phát từ thực tế trên chúng tôi chọn đề tài “ Xác định hàm lượng cadimi

(Cd) và chì (Pb) trong một số đồ uống bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (F – AAS)”.

Trong luận văn này chúng tôi thực hiện các mục tiêu sau:

Khảo sát các điều kiện tối ưu để xác định Cd và Pb bằng phương pháp F AAS

Nghiên cứu các điều kiện để tách và làm giàu Cd và Pb bằng phương phápchiết pha rắn (SPE).

Xác định hàm lượng Cd, Pb trong một số đồ uống bằng phương pháp F AAS

-CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tæng quan về nguyên tố cadimi (Cd) [12]

1.1.1 Tính chất vật lí

Cadimi là kim loại màu trắng bạc nhưng ở trong không khí ẩm, nó dần bị baophủ bởi lớp màng oxit nên mất ánh kim Là kim loại mềm, dễ nóng chảy

Dưới đây là một số hằng số vật lý quan trọng của Cd:

Khối lượng nguyên tử : 112,411 (đvC)Nhiệt độ nóng chảy : 321oC

Nhiệt độ sôi : 767oC

Tỉ khối : 8,36 g/cm3

Độ dẫn điện : 13 Ω-1cm-1Bán kính nguyên tử : 1,56 A0

1.1.2 Tính chất hoá học của nguyên tố cadimi (Cd)

Trong bảng Hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học, Cd có số thứ tự nguyên

tử là 48, thuộc phân nhóm phụ nhóm II, chu kỳ 5 Nguyên tử Cd có các obitan d đãđiền đủ 10 electron Cấu hình electron của cadimi (z = 48) [Kr]4d105s2

Cadimi là nguyên tố tương đối hoạt động

- Trong không khí ẩm, Cd bền ở nhiệt độ thường nhờ có màng oxit bảo vệ.Nhưng ở nhiệt độ cao, nó cháy mãnh liệt với ngọn lửa màu sẫm:

2Cd + O2  2CdO

- Tác dụng với halogen tạo thành đihalogenua, tác dụng với lưu huỳnh và cácnguyên tố không kim loại khác như photpho, selen…

Cd + S  CdS

- Ở nhiệt độ thường cadimi bền với nước vì có màng oxit bảo vệ, nhưng ở nhiệt

độ cao cadimi khử hơi nước biến thành oxit

Cd + H2O  CdO + H2 ↑

- Cd tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hoá, giải phóng khí hiđro

Ví dụ: HCl

Cd + 2HCl  CdCl2 + H2 ↑Trong dung dịch thì:

Cd + H3O+ + H2O  [Cd(H2O)2]2+ + 12 H2 ↑

1.1.3 Tính chất hoá học của hợp chất

1.1.3.1 Cadimi oxit: CdO

- CdO có màu từ vàng đến nâu gần như đen tuỳ thuộc vào quá trình chế hoánhiệt, nóng chảy ở 1813oC, có thể thăng hoa, không phân huỷ khi đun nóng, hơi độc

- CdO không tan trong nước chỉ tan trong kiềm nóng chảy:

CdO + 2KOH(nóng chảy)  K2CdO2 + H2O

(Kali cadmiat)

- CdO có thể điều chế bằng cách đốt cháy kim loại trong không khí hoặc nhiệtphân hiđroxit hay các muối cacbonat, nitrat:

2Cd + O2  2CdOCd(OH)2  CdO + H2O1.1.3.2 Hiđroxit của cadimi

- Cd(OH)2 là kết tủa nhầy ít tan trong nước và có màu trắng

- Cd(OH)2 không thể hiện rõ tính lưỡng tính, tan trong dung dịch axit, không tantrong dung dịch kiềm mà chỉ tan trong kiềm nóng chảy

- Tan trong dung dịch NH3 tạo thành hợp chất phức

Cd(OH)2 + 4NH3  [Cd(NH3)4](OH)2

- Điều chế bằng cách cho dung dịch muối của nó tác dụng với kiềm

1.1.3.3 Muối của cadimi

- Các muối halogenua (trừ florua), nitrat, sunfat, peclorat và axetat của Cd(II) đều

dễ tan trong nước còn các muối sunfua, cacbonat, hay ortho photphat và muối bazơ íttan

- Trong dung dịch nước các muối Cd2+ bị thuỷ phân:

Cd2+ + 2H2O → Cd(OH)2 + 2H+

Tích số tan của Cd(OH)2 là T = 10-14

- Cd2+ có khả năng tạo phức [CdX4]2- (X = Cl-, Br-, I- và CN-), [Cd(NH3)4]2+,[Cd(NH3)6]2+,…

- Các đihalogenua của cadmi là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độ nóngchảy và nhiệt độ sôi khá cao

1.1.3.4 Hợp chất cơ kim của cadimi

- Các muối halogenua (trừ florua), nitrat, sunfat, peclorat và axetat của Cd(II) đều

dễ tan trong nước còn các muối sunfua, cacbonat, hay ortho photphat và muối bazơ íttan

- Trong dung dịch nước các muối Cd2+ bị thuỷ phân:

Cd2+ + 2H2O → Cd(OH)2 +2H+

Tích số tan của Cd(OH)2 là T = 10-14

- Cd2+ có khả năng tạo phức [CdX4]2- (X = Cl-, Br-, I- và CN-), [Cd(NH3)4]2+,[Cd(NH3)6]2+,…

- Các đihalogenua của cadimi là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độ nóngchảy và nhiệt độ sôi khá cao

1.1.4 Trạng thái tự nhiên của cadimi

Cd là nguyên tố tương đối không phổ biến trong thiên nhiên Nó là nguyên tố

thứ hai trong nhóm ba nguyên tố Zn - Cd - Hg Trong thiên nhiên Cd tồn tại ở dạngbền vững là Cd(II) Trữ lượng của cadmi trong vỏ Trái Đất là 7,6.10-6% tổng sốnguyên tử (tương ứng) Khoáng vật chính của cadimi là grenokit (CdS), khoáng vậtnày hiếm khi ở riêng mà thường ở lẫn với khoáng vật của kẽm, và của thuỷ ngân làxinaba hay thần sa (HgS)

1.1.5 Một số ứng dụng của cadimi

để tạo ra bề mặt sáng bóng và chống ăn mòn Các sản phẩm chính bao gồm: các bộphận và phần cuối trong công nghiệp ôtô, máy bay, phần cứng trong công nghiệp vàxây dựng, đồ ngũ kim từ biển, các bộ phận trong đài, tivi và các thiết bị trong gia đình.Cadimi cũng được sử dụng trong công nghiệp bao gói trừ bao gói thực phẩm

cadimisunfoselenit cho màu từ hồng tới đỏ và nâu sẫm Tất cả các chất màu này đềuđược dùng trong công nghiệp nhựa, gốm sứ, sơn và các chất phủ ngoài Các chất màucadimi được dùng trong sơn giao thông, các sản phẩm công nghiệp hoàn thiện chấtlượng cao, và men thuỷ tinh có màu đỏ trong các chai Coca-cola

chất ổn định trong quá trình sản xuất nhựa polyvinyl clorua (PVC) Chúng ổn định cácliên kết đôi trong polime bằng cách thế chỗ các nhóm allyl được đánh dấu trên nguyên

tử clorua không bền Thêm các muối bari (hoặc các muối kẽm), các hợp chất epoxy,các este photphat hữu cơ để bảo vệ polime khỏi clo thừa hoặc các lớp clorua PVC dẻođược sử dụng rộng rãi trong sản xuất lịch và các màng nhựa mỏng Tuy nhiên, các chất

ổn định dựa trên nền Cd không được sử dụng trong sản xuất PVC dẻo để chứa thựcphẩm

Sản xuất pin (chiếm 67%): Để đảo ngược hoàn toàn các phản ứng điện hoá

trong một khoảng rộng nhiệt độ, tốc độ thải hồi thấp, và dễ thu hồi từ các pin chết, Cdđược ứng dụng rộng rãi trong các pin Người tiêu dùng sử dụng các pin này trong cáchoạt động như: máy đánh răng, cạo râu, khoan và cưa tay, các thiết bị y học, thiết bịđiều khiển thông tin, các dụng cụ chiếu sáng khẩn cấp, máy bay, vệ tinh nhân tạo vàtên lửa, và các trang bị cơ bản cho các vùng địa cực

- Các photphua của cadimi được sử dụng trong đèn hình tivi, đèn phát huỳnhquang, màn hình tia X, các ống tia catot, và các dải lân quang

- Các hợp kim của cadimi như Cd-Ag, hệ thống phun tưới tự động, các thiết bịbáo cháy, các van an toàn cho các bình chứa khí áp suất cao, xe đẩy, dây điện thoại,trong bộ tản nhiệt của ôtô

- Các ứng dụng điện và điện tử như các bộ phận rơle lớn, các công tắc của bộphận phân phối tiếp xúc trong ôtô và ống quang điện

1.1.6 Độc tính của cadimi [17]

 Cadimi là nguyên tố rất độc Giới hạn tối đa cho phép của cadmi:

Trong nước : 0,01 mg/l (hay 10ppb),Trong không khí : 0,001 mg/m3,

Trong thực phẩm : 0,001- 0,5 àg/g

 Trong tự nhiên cadimi thường được tìm thấy trong các khoáng vật có chứa kẽm.Nhiễm độc cadimi gây nên chứng bệnh giòn xương ở nồng độ cao, cadimi gây đauthận, thiếu máu và phá huỷ tuỷ xương

 Phần lớn cadimi thâm nhập vào cơ thể con người được giữ lại ở thận và đượcđào thải, còn một phần ít (khoảng 1%) được giữ lại trong thận, do cadimi liên kết vớiprotein tạo thành metallotionein có ở thận Phần còn lại được giữ lại trong cơ thể vàdần dần được tích luỹ cùng với tuổi tác Khi lượng cadimi được tích trữ lớn, nó có thểthế chỗ ion Zn2+ trong các enzim quan trọng và gây ra rối loạn tiêu hoá và các chứngbệnh rối loạn chức năng thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá huỷ tuỷ sống, gây ung thư

1.2 Tổng quan về nguyên tố chì (Pb).

1.2.1 Tính chất vật lí

Về mặt lý học, chì thể hiện rõ rệt tính chất kim loại Nó chỉ tồn tại ở dạng kimloại với cách liên kết kiểu lập phương của các nguyên tử

Chì là kim loại màu xám thẫm, rất mềm và dễ dát mỏng.

1.2.2 Tính chất hoá học của nguyên tố chì (Pb)

Nhìn chung, chì là kim loại tương đối hoạt động về mặt hoá học ở điều kiệnthường, chì bị oxi hoá tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc bên trên mặt bảo vệcho chì không tiếp xúc bị oxi hoá nữa:

2Pb + O2  2PbONhưng khi gặp nước, nước sẽ tách dần màng oxit bao bọc ngoài và tiếp tục bịtác dụng

Chì tương tác với halogen và nhiều nguyên tố không kim loại khác:

Pb + X2  PbX2Chì có thế điện cực âm nên về nguyên tắc nó tan được trong các axit

Nhưng thực tế chì chỉ tương tác ở trên bề mặt với dung dịch axit clohiđric loãng

và axit sunfuric dưới 80% vì bị bao bọc bởi lớp muối khó tan (PbCl2 và PbSO4) Vớidung dịch đậm đặc hơn của các axit đó, chì có thể tan vì muối khó tan của lớp bảo vệ

đã chuyển thành hợp chất tan:

PbCl2 + 2HCl  H2PbCl4PbSO4 + H2SO4  Pb(HSO4)2Với axit nitric ở bất kỳ nồng độ nào, chì tương tác như một kim loại:

3Pb + 8HNO3 loãng  3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2OKhi có mặt oxi, chì có thể tương tác với nước, có thể tan trong axit axetic và cácaxit hữu cơ khác:

2Pb + 2H2O + O2  2Pb(OH)22Pb + 4CH3COOH + O2  2Pb(CH3COO)2 + 2H2OVới dung dịch kiềm, chì có tương tác khi đun nóng, giải phóng hiđrô:

Pb + 2KOH + 2H2O  K2[Pb(OH)4] + H2

Đioxit PbO2 là chất rắn màu nâu đen, có tính lưỡng tính nhưng tan trong kiềm

dễ dàng hơn trong axit Khi đun nóng PbO2 mất dần oxi biến thành các oxit, trong đóchì có số oxi hoá thấp hơn:

Pb(OH)2 + 2KOH  K2[Pb(OH)4]Muối hiđroxoplombit dễ tan trong nước và bị thuỷ phân mạnh nên chỉ bền trongdung dịch kiềm dư

PbI2 + 2KI  K2[PbI4]

PbCl2 + 2HCl  H2[PbCl4]

1.2.4 Trạng thái tự nhiên

Trữ lượng trong thiên nhiên của chì là 1,6.10-4% tổng số nguyên tử trong vỏ

Trái Đất, nghĩa là rất ít phổ biến Khoáng vật chính của chì là galen (PbS) Ngoài ra Pb

còn có trong một số quặng của nguyên tố khác như NTĐH, Cu, Zn,…

1.2.5 Một số ứng dụng của chì

Chì được dùng để làm các tấm điện cực trong ăcquy, dây cáp điện, đầu đạn vàcác ống dẫn trong công nghiệp hoá học Một lượng rất lớn chì được dùng để điều chế

nhiều hợp kim quan trọng: thiếc hàn chứa 10 - 80% Pb, hợp kim chữ in chứa 81% Pb,

hợp kim ổ trục chứa 2% Pb Chì hấp thụ tốt tia phóng xạ và tia Rơnghen nên đượcdùng để làm những tấm bảo vệ khi làm việc với những tia đó Tường của phòng thínghiệm phóng xạ được lót bằng gạch chì

Khi hàm lượng chì trong máu khoảng 0,3 ppm thì nó ngăn cản quá trình sửdụng oxi để oxi hoá glucoza tạo ra năng lượng cho quá trình sống, do đó làm cho cơthể mệt mỏi ở nồng độ cao hơn (> 0,8 ppm) có thể gây nên thiếu máu do thiếuhemoglobin Hàm lượng chì trong máu nằm trong khoảng (> 0,5 - 0,8 ppm) gây ra sự

rối loạn chức năng của thận và phá huỷ não Xương là nơi tàng trữ tích tụ chì trong

cơ thể, ở đó chì tương tác với photphat trong xương rồi truyền vào các mô mềm của

cơ thể và thể hiện độc tính của nó

Vì thế tốt nhất là tránh những nơi có Pb ở bất kỳ dạng nào, đồng thời trongdinh dưỡng chú ý dùng các loại thực phẩm có hàm lượng Pb dưới quy định cho phép,như có đủ Ca và Mg để hạn chế tác động của Pb Vì dù chúng ta không muốn thìcũng luôn có một lượng Pb rất nhỏ nhất định vẫn thâm nhập vào cơ thể của chúng taqua đường ăn uống và hít thở Vì thế nên uống sữa, ăn nhiều rau xanh, các loại thựcphẩm và đồ uống giàu vitamin B1 và vitamin C thì có lợi cho việc chống lại và hạnchế ảnh hưởng của Pb đối với cơ thể

Các chất được dùng để giải độc chì là EDTA, 2,3-dimercaptopropanol,penicillamin…, do chúng tạo với chì các phức chelat bền và được đào thải ra ngoàiqua nước tiểu

NH S Pb

Complexonat chì Phức chelat chì với Phức chelat chì với

2, 3-dimercaptopropanol d-penicillamin

1.3 Các phương pháp xác định cadimi và chì

Hiện nay có rất nhiều phương pháp khác nhau để xác định cadimi và chì nhưphương pháp phân tích khối lượng, phân tích thể tích, điện hoá, phổ hấp thụ phân tửUV-VIS, phổ phát xạ nguyên tử (AES), phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) vàkhông ngọn lửa (ETA-AAS)… Sau đây là một số phương pháp xác định cadimi và chì

1.3.1 Các phương pháp hoá học [1]

1.3.1.1 Phương pháp phân tích khối lượng

Phương pháp phân tích khối lượng là phương pháp cổ điển, độ chính xác có thểđạt tới 0,1% Cơ sở của phương pháp là sự kết tủa định lượng của chất phân tích vớimột thuốc thử thích hợp

Cadimi thường được kết tủa dưới dạng CdS, CdSO4, CdNH4PO4 sau đó kết tủađược lọc, rửa, sấy (hoặc nung) đem cân.

Chì được kết tủa dưới dạng PbSO4, PbCrO4 hay PbMoO4 sau đó kết tủa đượclọc, rửa, sấy hoặc nung rồi cân và từ đó xác định được hàm lượng chất phân tích

Phương pháp này không đòi hỏi dụng cụ đắt tiền nhưng quá trình phân tích lâu,nhiều giai đoạn phức tạp đặc biệt khi phân tích lượng vết các chất Vì vậy phươngpháp này không được dùng phổ biến trong thực tế để xác định lượng vết các chất màchỉ dùng trong phân tích hàm lượng lớn

1.3.1.2 Phương pháp phân tích thể tích

Phương pháp phân tích thể tích dựa trên sự đo thể tích dung dịch thuốc thử đãbiết nồng độ chính xác (dung dịch chuẩn) được thêm vào dung dịch chất định phân đểtác dụng đủ toàn bộ lượng chất định phân đó Thời điểm thêm lượng thuốc thử tácdụng với toàn bộ chất định phân gọi là điểm tương đương Để nhận biết điểm tươngđương, người ta dùng các chất gây ra hiện tượng có thể quan sát bằng mắt gọi là cácchất chỉ thị Với cadimi và chì, ta có thể dùng các phép chuẩn độ như chuẩn độ phứcchất, chuẩn độ ôxi hoá-khử với các chất chỉ thị khác nhau

Ta có thể xác định cadimi bằng EDTA ở môi trường pH = 9 - 10 với chỉ thịETOO hoặc môi trường pH = 6 với chỉ thị xylendacam Khi đó chất chỉ thị chuyển từmàu đỏ sang màu vàng :

H6F + Cd2+  H4FCd + 2H+

H4FCd + H2Y2-  CdY2- + H6F(đỏ) (vàng)

Đối với chì ta có thể chuẩn độ trực tiếp bằng EDTA hay chuẩn độ ngược bằng

Zn2+ hoặc chuẩn độ thay thế với ZnY2- với chất chỉ thị ETOO

- Cách 1: Chuẩn độ trực tiếp Pb2+ bằng EDTA ở pH trung tính hoặc kiềm (pHkhoảng 8 - 12), với chỉ thị ETOO

Pb2+ + H2Y2-  PbY2- + 2H+Tuy nhiên, chì rất dễ thuỷ phân nên trước khi tăng pH phải cho Pb2+ tạo phứckém bền với tactrat hoặc trietanolamin

- Cách 2: Chuẩn độ ngược Pb2+ bằng Zn2+: cho Pb2+ tác dụng với một lượng dưchính xác EDTA đã biết nồng độ ở pH = 10 Sau đó chuẩn độ EDTA dư bằng Zn2+ vớichỉ thị là ETOO

Pb2+ + H2Y2-  PbY2- + 2H+

H2Y2- (dư) + Zn2+  ZnY2- + 2H+ZnInd + H2Y2-  ZnY2- + HInd(đỏ nho) (xanh)

- Cách 3: Chuẩn độ thay thế dùng ZnY2-, chỉ thị ET-OO

Do phức PbY2- bền hơn ZnY2- ở pH = 10 nên Pb2+ sẽ đẩy Zn2+ ra khỏi phứcZnY2- Sau đó, chuẩn Zn2+ sẽ xác định được Pb2+:

Pb2- + ZnY2-  Zn2+ + PbYZnInd + H2Y2-  ZnY2- + HInd(đỏ nho) (xanh)

2-1.3.2 Phương pháp phân tích công cụ

1.3.2.1 Các phương pháp quang phổ

1.3.2.1.1 Phương pháp trắc quang [4]

Phương pháp này chính là phương pháp phổ hấp thụ phân tử trong vùng VIS ở điều kiện thường, các phân tử, nhóm phân tử của chất bền vững và nghèo nănglượng Đây là trạng thái cơ bản Nhưng khi có một chùm sáng với năng lượng thíchhợp chiếu vào thì các điện tử hoá trị trong các liên kết (d, p, n) sẽ hấp thụ năng lượngchùm sáng, chuyển lên trạng thái kích thích với năng lượng cao hơn Hiệu số giữa haimức năng lượng (cơ bản E0 và kích thích Em) chính là năng lượng mà phân tử hấp thụ

UV-từ nguồn sáng để tạo ra phổ hấp thụ phân tử của chất

* Nguyên tắc: Phương pháp xác định dựa trên việc đo độ hấp thụ ánh sáng củamột dung dịch phức tạo thành giữa ion cần xác định với một thuốc thử vô cơ hay hữu

cơ trong môi trường thích hợp khi được chiếu bởi chùm sáng Phương pháp định lượngphép đo:

A = K.CTrong đó: A: độ hấp thụ quang

K: hằng số thực nghiệm

C: nồng độ nguyên tố phân tích

Phương pháp này cho phép xác định nồng độ chất ở khoảng 10-5 - 10-7M và làmột trong các phương pháp được sử dụng khá phổ biến

Phương pháp trắc quang có độ nhạy, độ ổn định và độ chính xác khá cao, được

sử dụng nhiều trong phân tích vi lượng Tuy nhiên với việc xác định Cd, Pb thì lại gặp

rất nhiều khó khăn do ảnh hưởng của một số ion kim loại tương tự Khi đó phải thựchiện các công đoạn che, tách phức tạp.

1.3.2.1.2 Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES) [7]

Khi ở điều kiện thường, nguyên tử không thu hay phát ra năng lượng nhưng nếu

bị kích thích thì các điện tử hoá trị sẽ nhận năng lượng chuyển lên trạng thái có nănglượng cao hơn (trạng thái kích thích) Trạng thái này không bền, chúng có xu hướnggiải phóng năng lượng để trở về trạng thái ban đầu bền vững dưới dạng các bức xạ.Các bức xạ này được gọi là phổ phát xạ của nguyên tử

Phương pháp AES dựa trên sự xuất hiện phổ phát xạ của nguyên tử tự do củanguyên tố phân tích ở trạng thái khí khi có sự tương tác với nguồn năng lượng phùhợp Hiện nay, người ta dùng một số nguồn năng lượng để kích thích phổ AES nhưngọn lửa đèn khí, hồ quang điện, tia lửa điện, plasma cao tần cảm ứng (ICP)…

Nhìn chung, phương pháp AES đạt độ nhạy rất cao (từ n.10-3 đến n.10-4%), lại tốn ítmẫu, có thể phân tích đồng thời nhiều nguyên tố trong cùng một mẫu Vì vậy, đây làphương pháp dùng để kiểm tra đánh giá hoá chất, nguyên liệu tinh khiết, phân tíchlượng vết ion kim loại độc trong nước, lương thực, thực phẩm Tuy nhiên, phươngpháp này lại chỉ cho biết thành phần nguyên tố trong mẫu mà không chỉ ra được trạngthái liên kết của nó trong mẫu

1.3.2.1.3 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) [7]

Khi nguyên tử tồn tại tự do ở thể khí và ở trạng thái năng lượng cơ bản, thìnguyên tử không thu hay không phát ra năng lượng Tức là nguyên tử ở trạng thái cơbản Song nếu nguyên tử đang tồn tại ở trạng thái này mà chúng ta kích thích nó bằngmột chùm tia sáng đơn sắc có năng lượng phù hợp, có độ dài sóng trùng với các vạchphổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố đó, thì chúng sẽ hấp thụ các tia sáng đó sinh ramột loại phổ của nguyên tử Phổ này được gọi là phổ hấp thụ của nguyên tử

Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử dựa trên sự xuất hiện của phổ hấp thụnguyên tử khi nguyên tử tồn tại ở trạng thái khí tự do và trong mức năng lượng cơ bản

Phương pháp này có thể phân tích được lượng vết của hầu hết các kim loại và

cả những hợp chất hữu cơ hay anion không có phổ hấp thụ nguyên tử Do đó nó được

sử dụng rộng rãi trong các nghành: địa chất, công nghiệp hoá học, hoá dầu, y học, sinhhoá, công nghiệp dược phẩm, nông nghiệp và thực phẩm …

1.3.2.2 Phương pháp điện hoá

1.3.2.2.1 Phương pháp cực phổ [10]

Phương pháp này sử dụng điện cực giọt thuỷ ngân rơi làm cực làm việc, trong

đó thế được quét tuyến tính rất chậm theo thời gian (thường 1 - 5 mV/s) đồng thời ghidòng là hàm của thế trên cực giọt thuỷ ngân rơi Sóng cực phổ thu được có dạng bậcthang, dựa vào chiều cao có thể định lượng được chất phân tích Tuy nhiên phươngpháp cực phổ bị ảnh hưởng rất lớn của dòng tụ điện, dòng cực đại, lượng oxi hoà tanhay bề mặt điện cực nên giới hạn phát hiện kém khoảng 10-5- 10-6 M

Nhằm loại trừ ảnh hưởng trên đồng thời tăng độ nhạy, hiện nay đã có cácphương pháp cực phổ hiện đại: cực phổ xung vi phân (DPP), cực phổ sóng vuông(SQWP)… chúng cho phép xác định lượng vết của nhiều nguyên tố

1.3.2.2.2 Phương pháp Von-Ampe hoà tan [10]

Về bản chất, phương pháp Von-Ampe hoà tan cũng giống như phương phápcực phổ là dựa trên việc đo cường độ dòng để xác định nồng độ các chất trong dungdịch Nguyên tắc gồm hai bước:

Bước 1: Điện hoá làm giàu chất cần phân tích trên bề mặt điện cực làm việctrong khoảng thời gian xác định, tại thế điện cực xác định

Bước 2: Hoà tan kết tủa đã được làm giàu bằng cách phân cực ngược cực làmviệc, đo và ghi dòng hoà tan Trên đường Von-Ampe hoà tan xuất hiện pic của nguyên

tố cần phân tích Chiều cao pic tỉ lệ thuận với nồng độ

1.4 Các phương pháp tách và làm giàu hàm lượng vết các kim loại

Trong thực tế phân tích, hàm lượng các chất có trong mẫu đặc biệt là hàmlượng các ion kim loại nặng trong nước thường rất nhỏ, nằm dưới giới hạn phát hiệncủa các công cụ phân tích Vì vậy, trước khi xác định chúng thì cần thông qua quátrình tách và làm giàu

Để tách, làm giàu kim loại nặng trong nước thường dùng một số phương phápthông dụng như phương pháp kết tủa và cộng kết, phương pháp chiết pha rắn SPE,phương pháp chiết lỏng - lỏng, phương pháp tách và làm giàu bằng điện hoḅ

1.4.1 Phương pháp kết tủa, cộng kết [1]

Cộng kết là phương pháp kết tủa chất cần phân tích bằng cách đưa thêm nhữngchất kết tủa đồng hình thường gọi là chất góp vào đối tượng phân tích để cộng kết cácnguyên tố khi hàm lượng của chúng nhỏ rất nhỏ Nhờ vậy mà chất phân tích sẽ được

thu góp lại Khi đó hàm lượng của nó đã tăng lên rất nhiều lần Người ta có thể chọnmột số hyđroxyt khó tan như: Fe(OH)3, Al(OH)3 hoặc một số sunfua hay một sốchất hữu cơ làm chất góp.

Khi sử dụng chất hữu cơ để cộng kết có thể kết tủa được những hàm lượng vếttới 10-3-10-5 M Việc dùng chất hữu cơ kết tủa có ưu điểm hơn so với chất vô cơ vì kếttủa dễ lọc rửa Bằng cách thay đổi pH của dung dịch có thể tiến hành kết tủa lần lượt

và tách được nhiều cation kim loại khác nhau với cùng một chất kết tủa hữu cơ Hơnnữa phân tử hữu cơ dễ dàng bị phân huỷ khi nung kết tủa từ đó thu được nguyên tố cầnxác định ở trạng thái đã làm giàu, tinh khiết Mặt khác, chất góp hữu cơ còn có khảnăng cộng kết được hàm lượng vết nguyên tố khi có mặt lượng lớn nguyên tố khác

Phương pháp cộng kết có ưu điểm: Đơn giản, hiệu quả cao nền mẫu phân tíchđược chuyển từ phức tạp sang đơn giản hơn Tuy nhiên nhược điểm chính của phươngpháp là mất nhiều thời gian nên phương pháp này ít được sử dụng

1.4.2 Phương pháp chiết lỏng - lỏng [1,21]

* Nguyên tắc: Phương pháp dựa trên sự phân bố chất tan khi được tạo thành ởdạng phức liên hợp hay ion phức vòng càng không mang điện tích giữa hai pha khôngtrộn lẫn, thường là các dung môi hữu cơ và nước

Tách và làm giàu chất bằng phương pháp chiết lỏng - lỏng có nhiều ưu điểmhơn so với một số phương pháp làm giàu khác và sự kết hợp giữa phương pháp chiếtvới các phương pháp xác định tiếp theo (trắc quang, cực phổ ) có ý nghĩa rất lớntrong phân tích

* Một số hệ chiết thường dùng trong tách, làm giàu Pb, Cd

- Hệ chiết Pb, Cd – dithizonat trong CCl4 hoặc CHCl3 sau đó xác định chúngbằng phương pháp phổ hấp thụ phân tử (UV – VIS)

- Có thể chiết phức halogenua hoặc thioxianat cacdimi bằng các dung môi hữucơ: xiclohexano, metyl isobutyl xeton (MIBK), dietyl ete

- Tạo phức chelat với NaDDC (natridietyldithiocacbamat) từ dung dịch đệmamoni xitrat ở pH = 9,5 dung môi chiết là MIBK

1.4.3 Phương pháp tách và làm giàu bằng điện hoá

Nguyên tắc của phương pháp là dựa vào việc tách chất cần xác định trên cácđiện cực trơ dưới dạng nguyên tố hoặc kết tủa không tan khi cho dòng điện một chiều

đi qua Quá trình này phụ thuộc rất nhiều vào điện thế, cường độ dòng, cấu tạo điệncực và nồng độ dung dịch.

Ngày nay các phương pháp điện hoá được dùng để tách hợp chất của đa số cácnguyên tố hoá học và là phương pháp hữu hiệu vì chúng không đòi hỏi phải đưa chất

lạ vào đối tượng phân tích Hơn nữa, khi dùng các phương pháp kết tủa điện hoá khácnhau với sử dụng các điện cực có thể tách các hỗn hợp phức tạp gồm nhiều ion

1.4.4 Phương pháp chiết pha rắn (SPE) [18]

Chiết pha rắn SPE (Solid - Phase Extraction) là quá trình phân bố chất tan giữahai pha lỏng - rắn Pha rắn có thể là các hạt silicagen xốp, các polime hữu cơ hoặc cácloại nhựa trao đổi ion hay than hoạt tính Phương pháp này tách, làm giàu được chấtphân tích có lượng vết ra khỏi mẫu ban đầu bằng cách hấp phụ chúng vào một cộtchiết pha rắn, sau đó rửa giải chất phân tích với dung môi thích hợp cho phân tích công

cụ Chiết pha rắn thay thế cho chiết lỏng - lỏng rất tốt do chuẩn bị mẫu tiện lợi, có các

ưu điểm như: thu hồi các chất phân tích với hiệu suất cao, chiết chất phân tích và làmsạch tạp chất dễ dàng, phương pháp tiến hành đơn giản, giảm lượng dung môi hữu cơdẫn đến giá thành hạ Hiện nay, chiết pha rắn SPE được ứng dụng rất rộng rãi trongphân tích mẫu môi trường, mẫu thuốc, mẫu lâm sàng, mẫu nước, mẫu thực phẩm…

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng, mục tiêu và nội dung nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng

Xác định cadimi (Cd) và chì (Pb) trong một số đồ uống bằng phương pháp AAS

F-2.1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Trong luận văn này chúng tôi thực hiện các mục tiêu sau:

- Khảo sát các điều kiện tối ưu để xác định Cd và Pb bằng phương pháp AAS

F Nghiên cứu các điều kiện để tách và làm giàu Cd và Pb bằng phương phápchiết pha rắn (SPE)

- Xác định hàm lượng Cd, Pb trong đồ uống bằng phương pháp F-AAS

2.1.3 Nội dung nghiên cứu

- Khảo sát chọn các điều kiện phù hợp để đo phổ F-AAS của Cd, Pb

- Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn

- Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phép đo

- Đánh giá sai số và độ lặp lại của phương pháp

- Khảo sát các điều kiện tách, làm giàu trên cột chiết pha rắn sử dụng nhựaChelex-100

- Xác định hiệu suất thu hồi

- Ứng dụng xác định Cd, Pb trong một số loại đồ uống

2.2 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS [7]

2.2.1 Giới thiệu chung về phương pháp

Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử là một kỹ thuật phân tích hoá lý đã và đang đượcphát triển và ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành khoa học kỹ thuật, y dược, hoáhọc, ở các nước phát triển thì phương pháp phân tích theo phổ hấp thụ nguyên tử đã

là một trong các phương pháp tiêu chuẩn để phân tích lượng vết kim loại trong nhiềuđối tượng mẫu khác nhau Vì vậy, chúng tôi sử dụng phương pháp này để xác địnhlượng Cd, Pb sau khi đã được làm giàu bằng cột chiết pha rắn (SPE)

2.2.2 Nguyên tắc của phép đo

Khi nguyên tử tồn tại tự do ở trạng thái cơ bản, thì nguyên tử không thu hayphát năng lượng Song khi ta kích thích nó bằng một chùm ánh sáng đơn sắc có năng

lượng phù hợp, có bước sóng  trùng với vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố

đó thì chúng sẽ hấp thụ tia sáng và sinh ra phổ hấp thụ nguyên tử của nó

Trên cơ sở sự xuất hiện của phổ hấp thụ nguyên tử, chúng ta thấy phổ hấp thụnguyên tử chỉ được sinh ra khi ở trạng thái tự do và ở mức năng lượng cơ bản Do vậymuốn thực hiện được phép đo phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS ta cần thực hiện các côngviệc sau đây:

1 Hoá hơi mẫu phân tích, đưa vật mẫu về trạng thái khí

2 Nguyên tử hoá đám hơi đó, tức là phân ly các phân tử để tạo ra đám hơinguyên tử tự do của các nguyên tố cần phân tích Đám hơi này chính là môi trườnghấp thụ bức xạ sinh phổ AAS

3 Chiếu chùm sáng có bước sóng phù hợp với nguyên tố cần phân tích vào đámhơi nguyên tử đó Khi đó, nguyên tử cần xác định trong đám hơi đó sẽ hấp thụ bức xạ,tạo ra phổ hấp thụ của nó

4 Nhờ một hệ thống máy quang phổ, người ta thu toàn bộ chùm sáng sau khi điqua môi trường hấp thụ, phân ly chúng thành phổ và chọn một vạch phổ cần đo củanguyên tố phân tích để hướng vào khe đo cường độ của nó Trong một giới hạn nhấtđịnh của nồng độ, giá trị cường độ phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên tốcần phân tích theo phương trình:

A = k.C

Trong đó: A: cường độ của vạch phổ hấp thụ

k: hằng số thực nghiệm

C: nồng độ nguyên tố cần phân tích trong mẫu đo phổ

5 Thu và ghi lại kết quả đo của cường độ vạch phổ hấp thụ

2.2.3 Hệ thống trang thiết bị của phép đo F – AAS [1]

Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử novAA 400 (hãng analytik jena)

* Phần 1: Nguồn phát tia phát xạ cộng hưởng của nguyên tố phân tích (vạch phổphát xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích), để chiếu vào môi trường hấp thụ chứacác nguyên tử tự do của nguyên tố Đó là các đèn catôt rỗng (HCL), các đèn phóngđiện không điện cực (EDL), hay nguồn phát xạ liên tục đã được biến điệu.

* Phần 2: Hệ thống nguyên tử hóa mẫu phân tích Trong kỹ thuật nguyên tử hóabằng ngọn lửa, hệ thống này bao gồm:

+ Bộ phận dẫn mẫu vào buồng aerosol hóa và thực hiện quá trình aerosol hóa mẫu(tạo thể sol khí)

+ Đèn để nguyên tử hóa mẫu (Burner head) để đốt cháy hỗn hợp khí có chứa mẫu

ở thể huyền phù sol khí

* Phần 3: Hệ thống máy quang phổ hấp thụ, nó là bộ đơn sắc, có nhiệm vụ thu,phân li và chọn tia sáng (vạch phổ) cần đo hướng vào nhân quang điện để phát hiện tínhiệu hấp thụ AAS của vạch phổ

* Phần 4: Hệ thống chỉ thị tín hiệu hấp thụ của vạch phổ (tức là cường độ củavạch phổ hấp thụ hay nồng độ nguyên tố cần phân tích) Hệ thống này có thể là cáctrang bị:

+ Đơn giản nhất là một điện kế chỉ năng lượng hấp thụ (E) của vạch phổ

+ Một máy tự ghi pic của vạch phổ

+ Hoặc bộ hiện số digiltal

+ Hay bộ máy tính và máy in (printer), hoặc máy phân tích (Intergrator)

* Phần 5: Với các máy phổ AAS hiện đại còn có thêm một microcomputer haymicroprocessor và hệ thống phần mềm Loại trang bị này có nhiệm vụ điều khiển quátrình đo và xử lý các kết quả đo đạc, vẽ đồ thị, tính nồng độ mẫu phân tích,

2.3 Giới thiệu chiết pha rắn SPE [18]

2.3.1 Chiết pha rắn

Chiết pha rắn (solid-phase extraction, SPE) là phương pháp chuẩn bị mẫu, làmgiàu và làm sạch chất phân tích dựa trên cơ chế chiết tách của sắc ký Các dung dịchmẫu từ vài ml đến hàng trăm ml được cho đi qua cột chiết Cột này được nhồi các chấthấp phụ (sorbent) chọn lọc Các chất quan tâm trong dung dịch mẫu được chiết bởi cácchất hấp phụ sau đó được rửa giải vào lượng nhỏ dung môi

Hình ảnh các loại cột chiết pha rắn

2.3.2 Quy trình chung của chiết pha rắn

Các bước tiến hành trong chiết pha rắn:

Hình vẽ các bước chiết pha rắn:

(a) hoạt hoá cột chiết (b) nạp mẫu vào cột chiết

(c) rửa loại tạp chất (d) rửa giải chọn lọc chất phân tích

- Bước 1: Hoạt hoá cột chiết

Cho dung môi đi qua chất hấp thu để làm ướt và sonvat hoá các nhóm chứctrong vật liệu, đồng thời loại bỏ các khí trong cột chiết và thay thế vào đó là dung môi.

Để chuẩn bị pha rắn cho chiết kim loại trong các mẫu nước, dung môi điển hình

là methanol MeOH sau đó là H2O hay dung dịch đệm được chạy qua

Trong quá trình thực hiện trên cột chiết pha rắn không được để khô vì các chấthấp thu sẽ bị giảm hiệu lực, trong trường hợp ngược lại phải hoạt hoá lại cột

- Bước 2: Nạp mẫu vào cột chiết

Tuỳ theo kích thước cũng như loại mẫu, có thể áp dụng phương pháp chảy bìnhthường hay sử dụng áp suất, điều quan trọng là phải giữ được toàn bộ chất phân tích.Chất phân tích có thể cùng một vài chất khác được giữ lại trên cột, các tạp chất khác đi

ra khỏi cột càng nhiều càng tốt Cơ chế lưu giữ chất ở đây theo lực tương tácVandecvan, liên kết Hyđrô, liên kết phân cực, liên kết ion, ngoài ra còn lưu giữ theokích thước

- Bước 3: Rửa loại tạp chất

Đây là giai đoạn rửa loại các tạp chất Điều quan trọng nhất của giai đoạn này làchất phân tích không được tan trong dung dịch rửa và dung dịch làm sạch cột phải kéođược hết tạp chất ra Nếu môi trường mẫu là nước, có thể dùng đệm nước hoặc mộtdung môi hữu cơ - nước Nếu mẫu được hoà tan trong dung môi hữu cơ thì dung môirửa giải có thể là cùng giống dung môi như trên

- Bước 4: Rửa giải chọn lọc lấy chất phân tích

Rửa giải chất phân tích khỏi chất hấp phụ, dùng dung môi thích hợp Dungmôi này phá vỡ tương tác của chất phân tích - chất hấp phụ Dung môi rửa giải nàycần hoà tan tốt chất phân tích, nhưng lại không hoà tan các chất khác

2.3.3 Các cơ chế chiết pha rắn

Chiết pha rắn có 4 loại cơ chế chính là:

- Hấp phụ pha thường ( Normal Phase, NP)

- Hấp phụ pha ngược (Reversed Phase, RP)

- Trao đổi ion và cặp ion đối với các chất dạng ion (Ion Exchange, IEx)

- Rây phân tử theo độ lớn của chất phân tích (Gel)

Trong luận văn này, chúng tôi nhồi cột chiết pha rắn bằng nhựa Chelex-100.Trong kiểu chiết này, chất chiết (pha tĩnh) là nhựa Chelex-100, là nhựa tạo phức vàtrao đổi ion chọn lọc Nó tác dụng tốt với các chất mẫu không phân cực và phân cực