Xác định hàm lượng chì (pb) trong thực phẩm

I. Tổng quan về chì (Pb) : 31. Giới thiệu : Chì (Pb) là kim loại mềm xếp thứ 82 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học và được con người phát hiện và sử dụng cách đây khoảng 6.000 năm, do đó có nhiều ứng dụng trong đời sống sinh hoạt. Chì là kim loại mềm nhất trong số tất cả các kim loại thông thường: thậm chí, dùng móng tay cũng có thể cạo được chì.Bảng 1 : Tổng quan về chìTổng quátTên, Ký hiệu, Số chì, Pb, 82Phân loại kim loại yếu,khá mềmNhóm, Chu kỳ, Khối 14, 6, pKhối lượng riêng, Độ cứng 11.340 kgm³, 1,5Bề ngoài trắng xámTính chất nguyên tửKhối lượng nguyên tử 207,2(1) đ.v.Bán kính nguyên tử (calc.) 180 (154) pmBán kính cộng hoá trị 147 pmBán kính van der Waals 202 pmCấu hình electron Xe4f145d106s26p2etrên mức năng lượng 2, 8, 18, 32, 18,4Trạng thái ôxi hóa (Ôxít) 4, 2 (lưỡng tính)Cấu trúc tinh thể lập phương tâm mặtTính chất vật lýSưu tầm bởi: www.daihoc.com.vnBÁO CÁO PHÂN TÍCH THỰC PHẨMXác định hàm lượng chì trong sữa 5 Trạng thái vật chất rắnĐiểm nóng chảy 600,61 K (621,43 °F)Điểm sôi 2.022 K (3.180 °F)Trạng thái trật tự từ nghịch từThể tích phân tử 18,26 ×106m³molNhiệt bay hơi 179,5 kJmolNhiệt nóng chảy 4,77 kJmolÁp suất hơi 100.000 Pa tại 2.027 KVận tốc âm thanh 1.190 ms tại r.t K

Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ

Khoa Công Nghệ Thực Phẩm

BÁO CÁO PHÂN TÍCH THỰC PHẨM

Đề tài : Xác Định Hàm Lượng Chì (Pb)

Trong Thực Phẩm

SVTH : Mai Xuân Cảnh

Hoàng Minh Đức

Vũ Hoàng Quân Đặng Công Trực

Lê Viết Tuấn Nguyễn Quốc Tuấn

Lớp : 06CTP2 – nhóm 5

Danh mục Bảng Biểu - Hình ảnh

Bảng 1

Hình 1

Hình 2

Hình 3

Hình 4

Tổng quan về chì Quặng Galen

Mô hình PbS Chì thỏi Chì lá (foil)

4

5

5

5

8

Mục lục

I Tổng quan về nguyên liêu 4

1 Giới thiệu 4

2 Trạng thái tự nhiên,điều chế 5

3 Ứng dụng 5

4 Ảnh hưởng của chì 7

5 Thực trạng khai thác hiện nay 9

II Phương pháp vô cơ hóa để xác định hàm lượng chì 11

1 Vô cơ hóa bằng phương pháp đốt 11

2 Vô cơ hóa theo lối ướt trong bình Kendan 12

3 Xác định hàm lượng chì bằng phương pháp von- ampe 13

4 Xác định hàm lượng chì bằng phương pháp chiếu xạ 15

III Đề xuất khắc phục 17

Tài liệu tham khảo 18

I Tổng quan về chì (Pb) : [3]

1 Giới thiệu :

Chì (Pb) là kim loại mềm xếp thứ 82 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học và được con người phát hiện và sử dụng cách đây khoảng 6.000 năm, do đó có nhiều ứng dụng trong đời sống sinh hoạt

Chì là kim loại mềm nhất trong số tất cả các kim loại thông thường: thậm chí, dùng móng tay cũng có thể cạo được chì

Bảng 1 : Tổng quan về chì

Tổng quát

Tên, Ký hiệu, Số chì, Pb, 82

Phân loại kim loại yếu,khá mềm

Nhóm, Chu kỳ, Khối 14, 6, p

Khối lượng riêng, Độ cứng 11.340 kg/m³, 1,5

Bề ngoài trắng xám

Tính chất nguyên tử

Khối lượng nguyên tử 207,2(1) đ.v

Bán kính nguyên tử (calc.) 180 (154) pm

Bán kính cộng hoá trị 147 pm

Bán kính van der Waals 202 pm

Cấu hình electron [Xe]4f145d106s26p2

e- trên mức năng lượng 2, 8, 18, 32, 18,4

Trạng thái ôxi hóa (Ôxít) 4, 2 (lưỡng tính)

Cấu trúc tinh thể lập phương tâm mặt

Tính chất vật lý

Trạng thái vật chất rắn

Điểm nóng chảy 600,61 K (621,43 °F)

Điểm sôi 2.022 K (3.180 °F)

Trạng thái trật tự từ nghịch từ

Thể tích phân tử 18,26 ×10-6 m³/mol

Nhiệt bay hơi 179,5 kJ/mol

Nhiệt nóng chảy 4,77 kJ/mol

Áp suất hơi 100.000 Pa tại 2.027 K

Vận tốc âm thanh 1.190 m/s tại r.t K

2 Trạng thái tự nhiên – Điều chế : [4]

Trong tự nhiên, chì tồn tại dưới dạng hợp chất PbS (galen), PbCO3, PbSO4, lẫn trong quặng kẽm Hàm lượng chì trong vỏ trái đất vào khoảng 0,0016%

Hàng năm trên thế giới sản xuất được 5,4 triệu tấn chì Chì được sản xuất từ quặng galen PbS qua 2 công đoạn :

- Công đoạn chuyển PbS thành PbO bằng cách nung quặng trong không khí :

2PbS + 3O2  2PbO + 2SO2

- Công đoạn khử PbO bằng cốc ở nhiệt độ cao :

PbO + C  Pb + CO2

3 Ứng dụng :

Làm các đoạn ống và các chi tiết khác của ống dẫn nước thì

rất tiện lợi Chúng ta đã nói đến ống dẫn nước ở La Mã cổ xưa

Những khu vườn treo của nữ hoàng Semiramit từng được công nhận

Hình 1: Quặng Galen (PbS)

Hình 3: Chì thỏi Hình 2: Mô hình PbS

là một trong bảy kỳ quan của thế giới đã được tưới nước nhờ một hệ thống phức tạp gồm các giếng nước, các ống dẫn nước và các công trình thủy lợi khác; tất cả các hệ thống này đều được làm bằng chì Người cổ Hy Lạp đã sử dụng chì để bọc tàu thuyền vì chúng không thể chịu nổi tính độc của chì oxit Ngoài ra, chì còn bảo vệ rất tốt đáy thuyền và các đinh thuyền bằng sắt khỏi bị han gỉ

Ngay từ năm 1859, nhà vật lý học Gaxton Plante (Gaston Plante) người Pháp đã phát minh

ra một nguồn điện hóa học - đó là ăcquy chì Một dự án độc đáo đã được đề xuất ở Mỹ: tại bang Michigan, người ta định dựng một bộ ăcquy chì có kích thước khổng lồ; nó được giao phó một sứ mệnh quan trọng: thỏa mãn nhu cầu về điện của cả bang trong những giờ cao điểm Bộ ăcquy nặng gần ba ngàn tấn này sẽ được nạp điện trong những giờ mà nhu cầu về điện giảm xuống mức thấp

Trong công nghiệp kỹ thuật điện, kim loại này được dùng làm vỏ bọc dây cáp rất bền chắc

và khá dẻo dai Một lượng chì khá lớn được dùng để làm que hàn Để bảo vệ thiết bị khỏi sự ăn mòn, các nhà máy hóa chất và các xí nghiệp luyện kim màu, người ta mạ chì (phủ một lớp chì rất mỏng) lên bề mặt bên trong các buồng và các tháp để sản xuất axit sunfuric, các ống dẫn, các bể tẩy rửa và các bể điện phân Trong nhiều máy móc và cơ cấu, có thể gặp các hợp kim để làm bi gồm chì và các nguyên tố khác

Trong các động cơ xăng, phải nén hỗn hợp nhiên liệu trước khi đốt cháy, và nén càng mạnh thì động cơ làm việc càng kinh tế Nhưng ở mức độ nén khá cao, hỗn hợp nhiên liệu sẽ nổ chứ

không chờ đến lúc được đốt cháy Chỉ cần pha thêm Chì tetraetyl vào xăng với một lượng nhỏ

(chưa đến 1 gam 1 lít) là đủ để ngăn chặn hiện tượng nổ, buộc nhiên liệu phải cháy đều, mà chủ yếu là cháy đúng thời điểm cần thiết

Trong các mẫu hình thành ở thế kỷ VIII trước công nguyên, cứ một kilôgam “tuyết đặc” có chưa đến 0, 000 000 4 miligam chì (con số này được coi là mức nhiễm chì tự nhiên, mà nguồn chủ yếu là từ những trận phun trào của núi lửa)

Những mẫu thuộc giữa thế kỷ XVIII (tức là lúc bắt đầu cuộc cách mạng công nghiệp) chứa chì nhiều gấp hai mươi lăm lần kiểm tra hàm lượng chì trong các mẫu tuyết đặc lấy ở tầng trên cùng, tức là tầng tương ứng với thời đại chúng ta, vượt quá mức tự nhiên đến năm trăm lần

Cùng với stibi và thiếc, chì đã có mặt trong hợp kim chữ in để làm ra những con chữ và những yếu tố khác của bộ chữ in sách báo Nhà khai sáng người Đức ở thế kỷ XVIII Gheorg Crixtop Lictenbec (Georn Christoph Lichtenberg) đã đánh giá vai trò này của chì một cách đầy

hình ảnh Ông đã viết: “Thế giới đã được biến đổi bởi chì nhiều hơn là bởi vàng; ở đây không phải

là chì từ họng súng mà là chì từ bộ chữ in” Khi khai quật các phế tích của thành phố cổ Onvia trên

bờ sông Bug cũng đã phát hiện được một bức thư thời cổ Hy Lạp trên một tấm chì mỏng được cuộn lại thành một cái ống

Trong thời đại chúng ta, các hợp chất của chì có công dụng nhiều mặt Từ vài trăm năm nay, thế giới đã biết đến pha lê năm 1653, những bậc thầy nấu thủy tinh đã quyết định pha thêm chì vào “cao” thủy tinh để hạ thấp nhiệt độ nóng chảy của nó Thế là đã xảy ra một điều kỳ diệu: cái cốc bằng thủy tinh mới này sáng lấp lánh như kim cương và phát ra âm thanh kỳ ảo

Tranh và tượng được vẽ bằng sơn chì sẽ bị tối màu dần dần theo thời gian: do ảnh hưởng của các tạp chất đihiđro - sunfua thường xuyên có mặt ở trong không khí sẽ sinh ra chì suafua có màu thẫm Nhưng chỉ cần lau bằng một dung dịch loãng nước oxi già (H2O2) hoặc giấm, thế là chất màu lại trở nên tươi sáng

Trong y học, các hợp chất của chì được dùng để chế các thứ thuốc làm săn da, giảm đau và chống viêm nhiễm Chẳng hạn, chì axetat mà chúng ta rất quen thuộc với cái tên là “cao chì” Vì có vị hơi ngọt nên đôi khi nó được gọi là “đường chì” Nhưng trong bất cứ trường hợp nào cũng không được quên rằng, “đường” này có thể đầu độc cơ thể rất mạnh

Người ta sử dụng các lá chắn bằng chì Thủy tinh mà trong đó có chứa chì oxit cũng ngăn ngừa được bức xạ phóng xạ

Chì để ngăn cản tia rơngen, do đó người ta đã pha thêm chì vào trong các bao tay hay áo choàng của các bác sĩ điện quang nhờ vậy mà bảo vệ cơ thể khỏi ảnh hưởng nguy hiểm của tia này

4 Ảnh hưởng của chì tới sức khỏe :

Chì nhiễm vào cơ thể qua:

- Qua đường hô hấp, khi bụi bặm và không khí theo hơi thở vào phổi rồi mau chóng chuyển sang máu

- Qua ăn uống thực phẩm có chì hoặc tay dính chì đưa lên miệng trong khi làm việc Hàm lượng chì hấp thụ vào máu tùy theo tuổi và tùy theo lượng thực phẩm trong dạ dày Khi ăn no, chỉ có 6% chì chuyển sang máu, còn lúc đói bụng thì có tới 60% chì vào máu

Với cùng số lượng chì ăn vào, trẻ em hấp thụ sang máu nhiều hơn người lớn

- Qua lớp da, tuy ít khi xảy ra, đặc biệt là khi da bị trầy trụa, thương tích Từ máu, chì chuyển vào các cơ quan như gan, thận, não, lá lách, cơ bắp, tim…Sau vài tuần lễ, đa số chì xâm nhập xương và

Hình 4: Chì lá (foil)

răng và ở đó cả vài chục năm Phần còn lại theo nước tiểu thải ra ngoài.Nếu thường xuyên tiếp cận với chì, hàm lượng chì trong cơ thể sẽ tích tụ mỗi ngày một nhiều

Trong danh sách 10 chất gây ô nhiễm cao nhất của thế giới thì Chì được xếp vào loại thứ 3 nên chính phủ nhiều nước đã có những quy định chặt chẽ để hạn chế tác hại của Chì với sức khoẻ con người

Khi bị nhiễm chì, cơ thể rơi vào trạng thái hưng phấn, mất ngủ, gây mệt mỏi Về lâu dài sẽ làm rối loạn thần kinh, tuần hoàn và ảnh hưởng nhiều bộ phận khác; đối với trẻ em, chì có thể gây chậm phát triển trí tuệ

Nhưng khi Chì xâm nhập vào cơ thể thông qua con đường hô hấp, tiêu hoá, tiếp xúc qua da Chì tích luỹ trong máu, mô, xương.v.v., trong máu 95% Chì nằm trong hồng cầu, Chì làm gián đoạn quá trình chuyển hoá axit amino-levalinic sang photpho- billinnogen làm tăng protoporphyrin

tự do trong hồng cầu vì vậy dẫn đến thiếu máu Chì phá hủy myelin của các dây thần kinh ngoại biên làm giảm sự dẫn truyền thần kinh vận động Chì còn gây ra tổn thương thận, làm giảm chức năng gan tạm thời, gây đau khớp, đau đầu, buồn nôn, đau bụng, mệt mỏi, Trẻ em

mà chì ngấm vào các mô xốp, xương làm ảnh hưởng đến quá trình phát triển, nhất là hệ thần kinh ảnh hưởng đến trí thông minh

Đầu năm 1980 bùng nổ chuyện các cháu bị nhiễm độc nặng ở Úc, Mỹ, Pháp do các cháu hay cậy ăn những mảnh sơn tường bị bung ra, phân tích lớp sơn này: Các nhà khoa học nhận thấy

có chứa hàm lượng bột Chì trắng đó là Chì cácbonnat dùng để sơn tường thường được dùng trước năm 1948 vì nó chống được ẩm, mốc

Trong trứng muối của Trung Quốc được muối theo công thức: Trộn muối kiềm + Hoàng đơn + đất bùn + trấu rồi đem bọc ngoài quả trứng, mà hoàng đơn có thành phần hoá học là Oxyt Chì (PbO2)! Khi sử dụng một lượng Chì đã ngấm vào trong trứng gây ra ngộ độc!

Trong khí quyển, Pb có hàm lượng cao hơn so với các kim loại nặng khác Nguyên nhân là

do hiện tượng "bay hơi" (thăng hoa) trong quá trình cháy của các loại xăng dầu có chứa chì Trong xăng dầu, để giảm khả năng cháy nổ, chì được thểm vào dưới dạng tetraalkyl như Pb(C2H5)4 , Pb(CH3)4 cùng với 1,1 dibromoetan hoặc 1,2 dicloetan Br2(Cl2)C2H4 Cùng với các chất ô nhiễm khác trong quá trình đốt chì được chuyển về dạng PbCl2 hoặc PbBr2, đi vào khí quyển rồi sau đó nhờ quá trình lắng đọng do tích tụ khô hoặc ướt trong bụi đường và chất rắn ở hai bên đường

Ở thành phố nhiều phương tiện giao thông (ôtô, xe máy), phần lớn chì và các hợp chất đi vào cơ thể người theo con đường thực phẩm học hô hấp, ăn uống

Ta thấy hàng ngày trong tổng số 225µg Pb được đưa vào cơ thể người thành thị, có 200µg

Pb được bài tiết và 25µg Pb được giữ lại trong xương, gan, thận Khi chì được trữ lại trong cơ thể người tới một hàm lượng nhất định nó sẽ hắt đầu gây tác hại tới hệ thần kinh trung ương, thận, cơ bắp, bộ phận sinh sản và hệ thống máu Ví dụ chì gây ảnh hưởng tới quá trình tổng hợp hồng cầu dẫn tới bệnh về máu Trong quá trình tổng hợp hồng cầu, pha quan trọng là chuyên axit delta aminolevunic thành porpho bilinogen, sự có mặt của chì sẽ ngăn cản quá trình này Và kết quả là phá vỡ quá trình tổng hợp hồng cầu, do đó ảnh hưởng tới việc vận chuyển oxy cho quá trình trao đổi chất, ngăn cản quá trình sản sinh năng lượng duy trì sự sống

Hậu quả của ô nhiễm kim loại nặng trên sức khỏe

Cấp tính:Trong nhiễm độc Chì cấp tính khi ăn phải một lượng Chì 25-30 gram, nạn nhân thoạt tiên có thể thấy vị ngọt rồi chát, tiếp theo là cảm giác nghẹn ở cổ, cháy mồm, thực quản, dạ dày, nôn ra chất trắng (chì clorua) đau bụng dữ dội, tiêu chảy, đi phân có màu đen (chì sunfua), mạch yếu, tê tay chân, co giật và tử vong

Mãn tính: Đây là tình trạng nguy hiểm và thường gặp hơn do ăn phải thức ăn có hàm lượng các nguyên tố kim loại nặng cao; chúng nhiễm và tích lũy dần dần rồi gây hại cho cơ thể Nơi tích lũy thường là gan, thận, não, đào thải dần qua đường tiêu hóa và đường tiết niệu Khi cơ thể tích lũy một lượng đáng kể Chì sẽ dần dần xuất hiện các biểu hiện nhiễm độc như hơi thở hôi, sưng lợi với viền đen ở lợi, da vàng, đau bụng dữ dội, táo bón, đau khớp xương, bại liệt chi trên (tay bị biến dạng), mạch yếu, nước tiểu ít, thường gây sảy thai ở phụ nữ có thai

Chính vì độc tính của các nguyên tố kim loại nặng khi ô nhiễm vào thực phẩm mà trong ngành quản lý thực phẩm, các chỉ tiêu về kim loại nặng là chỉ tiêu quan trọng, được quy định chặt chẽ cho một thực phẩm, đặc biệt là những thức ăn cho trẻ em, vì trẻ em rất nhạy cảm với kim loại nặng, cơ thể trẻ nhỏ hấp thụ Chì ô nhiễm trong thực phẩm cao hơn gấp khoảng 2 lần so với người lớn Vì vậy hàm lượng chì cho phép có trong thực phẩm giành cho trẻ nhỏ thường chỉ bằng 1/2 trong thức ăn của người lớn và việc kiểm tra các kim loại nặng trong thực phẩm giành cho trẻ em thường chặt chẽ hơn

5 Thực trạng khai thác chì hiện nay :

* Những thành tựu

Trong gần 30 năm qua, trong lĩnh vực chế biến khoáng sản chì kẽm đã từng bước đưa vào chế biến sản xuất ra các sản phẩm Sản xuất bằng phương pháp lò quay, tuyển nổi quặng sunfua để thu lấy

tinh quặng chì 52% Pb sản xuất chì thô 96% Pb và sắp tới sẽ sản xuất chì thỏi bằng phương pháp điện phân

Nhìn chung, xu hướng chế biến chì thực hiện đúng theo phương châm ngày càng chế biến sâu, thu hồi triệt để hơn thành phần có ích trong quặng

- Công nghệ tuyển nổi tinh quặng sunfua kẽm chì ngày càng được hoàn thiện

- Sử dụng các loại thuộc tuyển thân thiện hơn với môi trường thay thế cho các thuốc tuyển độc hại như xyanua, ZnSO4, 7H2O và Na2SO4 nhưng vẫn giữ được các chỉ tiêu công nghệ tuyển hầu như không thay đổi

Công ty Kim loại màu Thái Nguyên cũng đang đầu tư xây dựng Nhà máy Luyện chì công suất 5000 tấn/năm bằng phương pháp điện phân Sản phẩm của dự án gồm:

+ Chì 99,99% Pb: 4950 tấn/ năm

+ Bạc kim loại >99% Ag: 6000 kg/năm

* Những tồn tại

- Phần lớn các đơn vị khai thác vì lợi nhuận trước mắt mới chỉ tập trung khai thác quặng giàu để xuất khẩu thô không qua chế biến đã làm cho trữ lượng tài nguyên (nhất là quặng ôxyt) suy giảm, làm nghèo hoá các công trường khai thác gây lãng phí tài nguyên, ảnh hưởng đến môi

trường sinh thái Chỉ có rất ít đơn vị tổ chức chế biến

- Chưa có biện pháp xử lý hữu hiệu quặng ôxyt kẽm Phương pháp xử lý duy nhất hiện nay là thiêu quặng thành bột trong lò phản xạ hoặc lò quay, song đòi hỏi quặng có hàm lượng tương đối cao nhưng hiệu suất thu hồi vẫn rất thấp (<50%)

- Tuy đã cải thiện được các chỉ tiêu kỹ thuật tuyển nổi quặng sunfua nhưng thực thu vẫn còn thấp so với trình độ của thế giới

II PHƯƠNG PHÁP VÔ CƠ HÓA MẪU XÁC ĐỊNH HÀM

LƯỢNG CHÌ (Pb)

(Trong sản phẩm Sữa bột và sữa đặc có đường)

1.1 Nội dung phương pháp :

Đốt mẫu có chất trợ đốt Mg(NO3)2 ở nhiệt độ 450 ± 100C Sau đó hòa tan tro bằng dung dịch HCl

1.2 Dụng cụ và hóa chất

- Lò nung điện có thể khống chế nhiệt độ 450 ± 100C

- Bếp điện bọc kín có điều chỉnh nhiệt độ

- Cân phân tích tải trọng 200g, chính xác đến 0,0001g

- Bình hút ẩm có H2SO4 đặc

- Bát platin, hoặc chén thạch anh hoặc chén sứ chịu nhiệt, dung tích 50-100ml

- Magie nitrate Mg(NO3)2 TKPT, dung dịch 50g/lít

- Acid clohidric HCl, TKPT dung dịch 1:4

- Acid nitric HNO3 TKPT, dung dịch có d = 1,4g/ml

- Nước cất 2 lần theo TCVN 2117 – 77 hoặc nước có độ tinh khiết tương đương

- Giấy lọc định lương (không tro)

- Đũa thủy tinh đường kính 6mm, dài 15cm có đầu được làm tròn bằng đèn xì

1.3 Cách thực hiện :

Cân vào chén để nung khoảng 25g mẫu (chính xác đến 0,01g), thêm vào 5ml dung dịch Mg(NO3)2, nếu là sữa bột thêm nước cất vừa đủ thấm ướt bột, trộn đều bằng đũa thủy tinh, sau khi trộn đều, lau đũa bằng một tờ giấy lọc không tro, cho giấy lau vào chén, làm một chụp hình nón bằng giấy lọc, có một lỗ nhỏ ở giữa đường kính 3-4mm Đậy chụp vào chén, đặt chén lên bếp điện, đun nhẹ cho đến khô, sau đó tăng nhiệt độ lên đến khoảng 3000C cho đến khi khí ngừng thoát ra (mẫu hóa đen, nhưng nhất thiết không được bén lửa) Chuyển chén vào lò điện nguội, đặt khống chế nhiệt độ 450 ± 100C Bật đèn cho nhiệt độ tăng từ từ Giữ mẫu ở nhiệt độ 450 ± 100C trong vòng 3 giờ, cứ 15 phút mở cửa lò môt lần, sau đó tắt lò,để cách đêm, lấy mẫu ra khỏi lò, khi đó tro phải trắng hoàn toàn Thêm vào chén 10ml HCl 1:4,1 – 2 giọt dung dịch HNO3, đun nhẹ trên bếp điện (không để sôi) để hòa tan tro, chuyển hết dung dịch vào bình định mức 25ml, rửa chén 3 lần