Phân tích, đánh giá hàm lượng đồng, chì, cadimi trong nước mặt ở khu công nghiệp Quang Minh thuộc thành phố Hà Nội bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử với kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa (GFAAS)

2. Mục tiêu nghiên cứu Đề tài được thực hiện nhằm xác định hàm lượng các kim loại đồng, chì, cadimi trong nước bề mặt ở khu công nghiệp Quang Minh thuộc thành phố Hà Nội (đoạn từ gần cổng khu công nghiệp Quang Minh đi vào khoảng 5km) trong thời gian từ tháng 01 năm 2013 đến tháng 06 năm 2013 và từ đó phân tích đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường nước bởi các kim loại đó. 3. Phạm vi nghiên cứu Khảo sát các điều kiện thực nghiệm của máy quang phổ hấp thụ nguyên tử để chọn điều kiện tối ưu xác định hàm lượng các kim loại đồng, chì, cadimi bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GFAAS). Xác định hàm lượng các kim loại nặng đồng, chì, cadimi trong nước mặt khu công nghiệp Quang Minh thuộc thành phố Hà Nội trong thời gian từ tháng 01 năm 2013 đến tháng 06 năm 2013, nơi khu công nghiệp xả thải trực tiếp ra môi trường và đánh giá mức độ ô nhiễm nước bởi các kim loại đó. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu Khảo sát các điều kiện thực nghiệm xác định hàm lượng các kim loại nặng đồng, chì, cadimi bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GFAAS). Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng các kim loại đồng, chì, cadimi bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GFAAS). Đánh giá sai số và độ lặp của phép đo. Sử dụng các đường chuẩn để xác định hàm lượng các kim loại đồng, chì, cadimi trong mẫu phân tích. Từ kết quả phân tích đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường nước ở khu công nghiệp Quang Minh thuộc thành phố Hà Nội bởi các kim loại đó. 5. Phương pháp nghiên cứu Chúng tôi sử dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa là một trong những phương pháp hiện đại, có độ nhạy, độ chính xác cao, phù hợp với việc xác định vi lượng các nguyên tố kim loại nặng trong nước và các đối tượng khác. Khi sử dụng phương pháp này trong nhiều trường hợp không cần phải làm giàu nguyên tố cần xác định trước khi phân tích nên tốn ít mẫu và thời gian. Phương pháp này còn cho phép xác định đồng thời nhiều nguyên tố, phù hợp cho việc xác định hàm lượng các kim loại nặng trong các đối tượng khác nhau.

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Nước là thành phần quan trọng tạo nên và duy trì sự sống trên trái đất.Nước tham gia vào hầu hết các ngành, các lĩnh vực của đời sống con người.Chính vì vai trò quan trọng của nước nên con người đã xếp nước vào mộttrong những tài nguyên vô cùng quý giá Với tốc độ công nghiệp hoá, hiện đạihoá cùng với sự tăng dân số khá nhanh, con người ngày càng tác động mạnhtới nguồn tài nguyên nước Điều này đã làm cho tài nguyên nước ngày càngcạn kiệt và nguy cơ ô nhiễm nước ngày càng cao Có rất nhiều nguyên nhângây ô nhiễm, có thể xếp thành 2 nhóm chính: Nguồn gốc gây ô nhiễm trong tựnhiên (do mưa tuyết, bão lụt… đưa vào nguồn nước những chất thải) vànguồn gốc gây ô nhiễm do con người (quá trình thải các chất độc hại vào môitrường nước) Ô nhiễm môi trường nước rất đa dạng và phong phú như: Ônhiễm bởi chất thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt, chấtthải khu đô thị…

Hình ảnh ô nhiễm nước ở KCN Quang Minh- Hà Nội

Hiện nay ở Việt Nam vấn đề ô nhiễm môi trường nước trên các sông hồgần các khu công ngiệp đã trở nên đáng báo động do nước thải của các nhàmáy, xí nghiệp không được xử lý mà đổ trực tiếp ra hồ ao, sông suối như khu

công nghiệp (KCN) Long Thành, KCN Biên Hòa Đồng Nai, KCN QuangMinh Hà Nội Từ nhiều năm nay, ô nhiễm môi trường ở khu công nghiệpQuang Minh (Mê Linh, Hà Nội), luôn là vấn đề nóng hổi Tình trạng ô nhiễmkhông khí, nước thải do KCN này gây ra ảnh hưởng không nhỏ tới cuộc sốngcủa những người dân nơi đây Theo quy luật các động thực vật khi sống trongmôi trường ô nhiễm sẽ hấp thụ những chất độc hại và chúng có thể trở thànhnguồn gây độc hại đối với vật nuôi và con người khi chúng ta sử dụng chúnglàm nguồn thức ăn Để đánh giá được mức độ ô nhiễm của nước cần phảikhảo sát rất nhiều yếu tố như pH, DO, COD, BOD5, các chỉ tiêu Nito,Photpho, kim loại nặng, chỉ tiêu vi sinh Chỉ tiêu kim loại nặng là một trongnhững chỉ tiêu quan trọng, đáng lưu tâm do chúng có thể gây tác hại ở mức độcao và lâu dài như đồng, chì, cadimi, thuỷ ngân, asen Vì vậy việc xác địnhhàm lượng các kim loại nặng trong nước để từ đó tìm ra biện pháp hạn chế sự

ô nhiễm các kim loại này là rất cần thiết Có nhiều phương pháp xác định hàmlượng các kim loại nặng như: Phương pháp trắc quang, chiết chắc quang, cựcphổ, Von-Ampe hòa tan, phổ hấp thụ nguyên tử, … Trong đó phương phápphổ hấp thụ nguyên tử là phương pháp đơn giản, dễ làm, có độ nhạy và độchọn lọc cao, rất phù hợp để xác định hàm lượng kim loại nặng trong môitrường nước

Xuất phát từ những lý do trên chúng tôi chọn đề tài:

“Phân tích, đánh giá hàm lượng đồng, chì, cadimi trong nước mặt ở khu công nghiệp Quang Minh thuộc thành phố Hà Nội bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử với kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa (GF-AAS)”.

2 Mục tiêu nghiên cứu

Đề tài được thực hiện nhằm xác định hàm lượng các kim loại đồng,chì, cadimi trong nước bề mặt ở khu công nghiệp Quang Minh thuộc thành

5km) trong thời gian từ tháng 01 năm 2013 đến tháng 06 năm 2013 và từ đóphân tích đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường nước bởi các kim loại đó.

3 Phạm vi nghiên cứu

- Khảo sát các điều kiện thực nghiệm của máy quang phổ hấp thụnguyên tử để chọn điều kiện tối ưu xác định hàm lượng các kim loại đồng,chì, cadimi bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS)

- Xác định hàm lượng các kim loại nặng đồng, chì, cadimi trong nướcmặt khu công nghiệp Quang Minh thuộc thành phố Hà Nội trong thời gian từtháng 01 năm 2013 đến tháng 06 năm 2013, nơi khu công nghiệp xả thải trựctiếp ra môi trường và đánh giá mức độ ô nhiễm nước bởi các kim loại đó

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Khảo sát các điều kiện thực nghiệm xác định hàm lượng các kim loại

nặng đồng, chì, cadimi bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọnlửa (GF-AAS)

- Xây dựng đường chuẩn xác định hàm lượng các kim loại đồng, chì,cadimi bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS)

- Đánh giá sai số và độ lặp của phép đo

- Sử dụng các đường chuẩn để xác định hàm lượng các kim loại đồng,chì, cadimi trong mẫu phân tích

- Từ kết quả phân tích đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường nước ở khucông nghiệp Quang Minh thuộc thành phố Hà Nội bởi các kim loại đó

5 Phương pháp nghiên cứu

Chúng tôi sử dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa

là một trong những phương pháp hiện đại, có độ nhạy, độ chính xác cao, phùhợp với việc xác định vi lượng các nguyên tố kim loại nặng trong nước và cácđối tượng khác Khi sử dụng phương pháp này trong nhiều trường hợp không

cần phải làm giàu nguyên tố cần xác định trước khi phân tích nên tốn ít mẫu

và thời gian Phương pháp này còn cho phép xác định đồng thời nhiều nguyên

tố, phù hợp cho việc xác định hàm lượng các kim loại nặng trong các đốitượng khác nhau

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đề tài thực hiện được sẽ giúp xác định:

- Các điều kiện thực nghiệm tối ưu xác định hàm lượng các kim loại

đồng, chì, cadimi bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa(GF-AAS)

- Đánh giá mức độ ô nhiễm các kim loại đồng, chì, cadimi trong môitrường nước ở khu công nghiệp Quang Minh thuộc thành phố Hà Nội

- Là cơ sở khoa học để các tổ chức, ban ngành tham khảo để có địnhhướng trong công tác kiểm tra, cải thiện ô nhiễm môi trường nước ở thànhphố Hà Nội

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC NGUYÊN TỐ ĐỒNG, CHÌ, CADIMI [15,16,29]

Đồng, chì, cadimi đều là các kim loại nặng khá phổ biến trên trái đất.Trong bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleep chúng có số thứ tự lần lượt là 29,

82, 48, là các nguyên tố thuộc nhóm I B, IVA , IIB của các chu kỳ 4, 6, 5

Quặng đồng thường ở dạng sunfua (chủ yếu) và không sunfua như :Cancopirit (CuFeS2), Cancozin (CuS2), Bozit (Cu5FeS4), Crozocola(CuS2O3.nH2O), Malachit [Cu(OH)2CO3], Cuprit (Cu2O), Fenozit (CuO),Tetrahedrit (Cu8Sb2O7), đồng chiếm khoảng 10-2 (%) khối lượng vỏ trái đất,vào khoảng 3,6.10-3(%) tổng số nguyên tử Đồng có 11 đồng vị 58Cu đến

68Cu chủ yếu là đồng vị thiên nhiên : 63Cu(69,1%), 65Cu(30,9%) còn lại làcác đồng vị phóng xạ, trong đó ít bền nhất là 58Cu (t1/2=3s), bền nhất là 67Cu(t1/2=2,21 ngày)

Chì trong tự nhiên có mặt trong 170 khoáng vật chủ yếu: Galen (PbS),Cerndute (PbCO3), Anglesite (PbSO4) và Pyromorphite [Pb5Cl(PO4)3], chiếmkhoảng 1,6.10-3(%) khối lượng vỏ trái đất, khoảng 1,0.10-4(%) tổng số nguyên tử.Chì có 18 đồng vị trong đó có 4 đồng vị bền: 208Pb (52,3%), 207Pb (22,6%), 206Pb(23,6%), 204Pb (1,48%) Đồng vị phóng xạ bền nhất là 202Pb (t1/2=3,0.105 năm)

Cadimi do Friedrich Stromeyer (1778-1838) người Đức phát hiện ranăm 1817 khi điều chế ZnO từ ZnCO3 Khoáng vật chứa cadimi làGrenokit (CdS), thường tồn tại lượng nhỏ trong quặng kẽm Sphalerit(ZnS) hoặc trong quặng thủy ngân xinaba thần sa (HgS), tồn tại trongquặng đa kim với chì và đồng Cadimi chiếm khoảng 10-5(%) khối lượng

vỏ trái đất ứng với 7,6.10-6(%) tổng số nguyên tử Cadimi có 19 đồng vị, 8trong số đó là bền như: 114Cd (28,86%), 112Cd (24,07%) và 110Cd (t1/2= 470ngày) là đồng vị phóng xạ bền nhất

1.2 TÍNH CHẤT VẬT LÝ, HÓA HỌC CỦA ĐỒNG, CHÌ, CADIMI

1.2.1 Tính chất vật lý [2, 15 ,16, 29]

Ở dạng nguyên chất đồng là kim loại có màu đỏ đặc trưng (dạng tấm),màu đỏ gạch (dạng vụn), sáng, dẻo dai, dễ dát mỏng và dễ kéo sợi, dẫn nhiệt,dẫn điện tốt (chỉ sau bạc) Dễ tạo hợp kim với bạc, vàng và các kim loại khác,tạo được hỗn hống với thủy ngân

Chì nguyên chất là kim loại có màu xám thẫm, khối lượng riêng lớn(11,34 g/cm3) do có cấu trúc tinh thể mạng lập phương

Cadimi là kim loại màu trắng bạc, mềm, dễ nóng chảy, dễ rèn, dễ dátmỏng, dễ cán sợi, dễ tạo hợp kim với kẽm và các kim loại khác, tạo được hỗnhống với thủy ngân

Bảng 1.1 Tóm tắt một số đặc điểm đặc trưng của đồng, chì, cadimi.

7,42 15,03 31,93

8,99 16,90 37,47

1.2.2 Tính chất hóa học cơ bản của đồng, chì, cadimi [15, 16, 29]

Ở điều kiện thường, các kim loại này đều bền với không khí và nước do

có lớp oxit bảo vệ:

2Cu + O2 + 2H2O→ 2Cu(OH)2

Cu(OH)2 + Cu → Cu2O + H2O2Pb + O2 → 2PbO

2Cd + O2 → 2 CdOKhi đun nóng toàn bộ chì và cadimi tạo thành các oxit hóa trị II tương ứng Ở

130 → 2000C, đồng cháy tạo ra đồng (I) oxit (Cu2O màu đỏ gạch) Ở nhiệt độcao hơn, đồng cháy tạo ra đồng II oxit (CuO màu đen), phản ứng cho ngọnlửa màu xanh lục

Khi có mặt oxi, chì có thể tương tác với nước:

2Cu + 4HCl → 2H[CuCl2] + H2↑Cadimi có thể phản ứng với các axit HCl, H2SO4 loãng:

Chì còn có khả năng phản ứng với các bazo tạo plombit:

Pb + 2KOH + 2H2O → K2[Pb(OH)4] + H2↑

Đồng phản ứng với xianua của kim loại kiềm:

+ Cadimi: Cd2+ có thể tạo phức với ion halogen, amoniac (chủ yếu ở dạng[Cd(NH3)4]2+), với SCN-,CN- ([Cd(SCN)4]2-, [Cd(CN)4]2-), EDTA, dithizon,dimetylgloxim, 1-(2-pyridylazo)-2-naphtol

1.2.3 Một số hợp chất quan trọng của đồng, chì, cadimi [15, 16, 29]

1.2.3.1 Oxit

- Đồng có các mức oxi hóa +1, +2, +3 được thể hiện trong các oxit

Cu2O, CuO, Cu2O3 trong đó Cu2O rất bền với nhiệt, ít tan trong nước nhưngtan trong các dung dịch kiềm đặc CuO bột màu đen, khó bị phân hủy ởnhiệt độ thường, khó nóng chảy, không tan trong nước nhưng tan dễ trongdung dịch axit, dung dịch amoniac do tạo muối và phức amoniacat bền

Cu2O3 rất kém bền

- Chì oxit (PbO) là chất rắn tồn tại ở hai dạng α-PbO màu đỏ và β-PbOmàu vàng Ở nhiệt độ cao hơn (500oC) sẽ chuyển thành oxit bậc cao hơn

Pb3O4 tan trong dung dịch axit và dung dịch kiềm đặc

- Cadimi oxit (CdO) là chất rắn có nhiệt độ nóng chảy cao (1813oC), cóthể thăng hoa, không phân hủy khi đun nóng, có màu biến đổi từ vàng đếnnâu tùy thuộc vào nhiệt độ CdO không tan trong nước và dung dịch kiềm, tantrong axit và kiềm nóng chảy

-Chì hidroxit (Pb(OH)2) là chất kết tủa màu trắng, không tan trongnước, khi đun nóng bị phân hủy tạo PbO, có tính lưỡng tính:

Pb(OH)2 + 2HNO3 → Pb(NO3)2 + 2H2OPb(OH)2 + 2NaOH → Na2[Pb(OH)4]-Cadimi hidroxit (Cd(OH)2) là chất kết tủa màu trắng, không thể hiện

rõ tính lưỡng tính, dễ tan trong axit, dung dịch NH3 còn trong kiềm đặc khiđun sôi lâu mới tạo cadimat:

Cd(OH)2 + 2NaOH → Na2CdO2 +2H2O

1.2.3.3 Muối

- Muối của đồng: Phần lớn các muối của đồng (II) được kết tinh từdung dịch thường ở dạng hidrat dễ tan trong nước, có màu xanh lam, dễ bịthủy phân CuCl2 dễ tan trong nước, rượu, ete, axeton, tạo phức với các ionhalogen của kim loại kiềm CuSO4 khan màu trắng, hút ẩm mạnh tạoCuSO4.5H2O màu xanh lục Dung dịch CuSO4 tác dụng với muối sunfat kimloại kiềm hoặc amoni tạo muối kép M2SO4.CuSO4.6H2O

- Muối của chì: PbX2 (X: Cl, Br, I) là những chất rắn không màu (trừ PbI2

màu vàng) ít tan trong nước lạnh nhưng tan nhiều trong nước nóng, độ tan giảmdần từ PbCl2 đến PbI2 Các muối halogen của chì tác dụng trực tiếp vớihalogenua kim loại kiềm tạo phức bền M2PbX4 Pb(NO3)2 tinh thể màu trắng, tan

nhiều trong nước, khi đun nóng bị phân hủy tạo PbO PbSO4 màu trắng, ít tantrong nước, tan trong dung dịch kiềm tao plombit va trong dung dịch ammoniaccủa amoniaxetat PbS màu đen, không tan trong nước và các axit loãng.

- Muối của cadimi: CdX2 (X: halogen) dễ tan trong nước CdSO4,CdCO3 là các chất kết tủa màu trắng, ít tan trong nước CdCO3 thường bị bẩnbởi CdCO3.Cd(OH)2 CdS có màu vàng chanh (môi trường kiềm) và màuvàng đỏ (môi trường axit)

1.2.4 Ứng dụng

- Đồng là kim loại quan trọng trong công nghiệp và kỹ thuật Hơn 50%lượng đồng khai thác hàng năm được dùng làm dây dẫn điện, 30% chế tạohợp kim Các hợp kim của đồng có ứng dụng rộng rãi Hợp kim với Cd làmtăng độ bền, không làm giảm độ dẫn điện nên làm dây dẫn điện tốt Hợp kimvới Sn, Al, Pb, Be (bronzo) có độ bền cơ học cao, tính đàn hồi tốt dùng chếtạo các chi tiết động cơ máy bay, tàu thủy, tuocbin, lò xo cao cấp…

- Chì: ứng dụng lớn nhất của chì là dùng trong công nghiệp sản xuấtacquy, ngoài ra chì được dùng chế tạo que hàn, trang trí và pha trộn trong nướcmen gốm sứ, muối của chì dùng tạo chất nhuộm trắng trong sơn, chì dùng làmchất ổn định trong nhựa PVC, làm tấm ngăn chống phóng xạ hạt nhân…

- Cadimi: gần một nửa lượng cadimi hàng năm trên thế giới được dùng

để mạ thép vì độ bền đẹp hơn mạ kẽm, tạo chất màu trong sơn 113Cd có khảnăng bắt notron tốt nên dùng làm thanh điều chỉnh notron trong lò phản ứngnguyên tử Cd dùng chế tạo các tế bào quang điện nhạy với tia tử ngoại, vì thế

nó được dùng trong các thiết bị đo điện (pin chuẩn Weston) Cd còn làm xúctác cho các phản ứng hữu cơ CdSO4 dùng làm thuốc diệt nấm…

1.2.5 Hoạt tính sinh hóa của đồng, chì, cadimi [33, 36, 15, 16, 24]

- Đồng: là một trong những thành phần cấu tạo nên enzim, protein quantrọng của cơ thể, đồng tham gia vào nhiều chức năng sinh trưởng Hợp chất

của đồng tham gia vào quá trình tổng hợp hemoglobin, photpholipit vàhoocmon Trong cơ thể người tổng hàm lượng đồng khoảng 8-120 mg, tíchlũy chủ yếu ở gan và não Trong hồng cầu chứa khoảng 100µg Cu/100ml.Đồng liên kết với suproxit dismutat bảo vệ các tế bào trước sự tấn công củacủa các gốc tự do Chế độ cung cấp đồng phù hợp và an toàn là2mg/người/ngày Nếu cơ thể thiếu đồng sẽ ảnh hưởng tới sức khỏe (thiếumáu) Với trẻ em ở độ tuổi bú sữa có thể gây thiếu máu nặng và thiếu bạchcầu Trẻ em mắc bệnh suy nhược nhiệt đới thiếu đồng sẽ làm mất sắc tố ởlông và tóc Hàm lượng đồng trong huyết thanh có liên quan tới bệnh dạ dày,

sơ hóa túi mật, thận hư Thừa đồng gây mất khả năng đọc, đánh vần khó ở trẻ

em và các bệnh di truyền về cơ chế chuyển hóa, bệnh Wilson Thực vật nhiễmđộc đồng gây bệnh xoăn lá, cằn cỗi, giảm sự sinh trưởng Động vật thân mềm

vỏ cứng sống trong nước, sự nhiễm bẩn nước với hàm lượng CuSO4 10-8-10

-7g/l làm giảm hoạt động đóng mở của vỏ từ 10-15%, khi hàm lượng lên đến

10-3g/l chúng bị tê liệt hoặc chết Hàm lượng đồng trong nước sinh hoạt chophép là ≤1 mg/l (TCVN 5002-2003)

- Chì: cũng như đồng, chì quan trọng đối với sự sinh trưởng và pháttriển của người và sinh vật Tác dụng hóa sinh của chì là gây ức chế một sốenzym quan trọng của quá trình tổng hợp máu dẫn đến không tạo được hồngcầu Ví dụ chì ức chế một sản phẩm trung gian trong quá trình tạo hồng cầu làaxit delta amino levulinic - nó là chất quan trọng để tổng hợpphotphobilinogen Khi hàm lượng chì trong máu khoảng 0,3ppm thì nó ngăncản quá trình sử dụng oxi để oxi hóa glucozo cung cấp năng lượng chohoạt động sống, do đó cơ thể mệt mỏi Ở nồng độ cao hơn (>0,8 ppm) cóthể gây nên thiếu máu do thiếu hemoglobin Hàm lượng chì trong máukhoảng 0,5-0,8 ppm gây ra sự rối loạn chức năng của thận và phá hủy não.Xương là nơi tàng trữ, tích tụ chì trong cơ thể, ở đó chì tương tác với

photpho trong xương rồi truyền vào các mô mềm của cơ thể và thể hiệnđộc tính của nó Theo WHO trong nước uống hàm lượng chì cho phép là

≤0,01 mg/l (theo TCVN 6096-2004)

Các chất chống độc tính của chì là các hóa chất có khả năng tạo phứcvòng tan với chì (II) Ví dụ dung dịch phức vòng của canxi có thể dùng đểgiải bớt chì vì phức vòng của chì bền hơn phức vòng của canxi, chì (II) sẽ thếchỗ của canxi trong phức vòng Kết quả là phức vòng của chì (II) được tạothành và đào thải ra ngoài qua nước tiểu Các hóa chất dùng giải độc chì là:EDTA, 2,3 dimercapt, propanol, penicillamin…chúng tạo với chì các phứcvòng tan được trong nước

- Cadimi: có mặt trong cơ thể người ở dạng vết Cadimi rất cần cho sựsinh trưởng và phát triển của con người, sinh vật Tuy nhiên lượng lớn ảnhhưởng tới sức khỏe con người, sinh vật và chất lượng thực phẩm Cadimithâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu từ hô hấp và thức ăn bị nhiễmcadimi, tích lũy ở thận, phá hủy tủy xương Cadimi gây rối loạn sự hoạt độngcủa một số enzim, tăng huyết áp, ung thư phổi, thủng vách ngăn mũi… Cơchế gây hại của nó là liên kết với protein tạo ra metallotionein trong thận, khihàm lượng đủ lớn có thể thế chỗ Zn2+ trong các enzim quan trọng và gâybệnh Theo tiêu chuẩn WHO hàm lượng cadimi cho phép trong nước uống ≤0,005 mg/l Ở nước ta là ≤ 0,01 mg/l (TCVN 5942-1995)

1.3 Ô NHIỄM NƯỚC Ở KHU CÔNG NGHIỆP QUANG MINH - HÀ NỘI 1.3.1 Vai trò quan trọng của nước [4, 9, 26]

Nước là tài nguyên hết sức quan trọng đối với sự sống của con người vàthiên nhiên, chúng duy trì cân bằng của bầu khí quyển đem lại cho con ngườibầu không khí trong lành và tham gia thường xuyên vào các quá trình sinhhóa trong cơ thể sống Phần lớn của các phản ứng hóa học liên quan đến sựtrao đổi chất trong cơ thể đều có dung môi là nước Nước còn là môi trường

sống của nhiều loại sinh vật từ thực vật, động vật đến vi sinh vật Nhờ có tínhchất này mà nước đã trở thành tác nhân mang sự sống đến cho trái đất

Nước rất cần cho cơ thể sống, nhu cầu sinh lý của con người 1 ngày cần

ít nhất 1,83 lít nước vào cơ thể và có thể nhiều hơn tùy theo cường độ laođộng và tính chất của môi trường xung quanh Uống nhiều nước để tăng quátrình phân giải, khả năng trao đổi chất và đào thải chất độc có thể chữa đượcmột số bệnh Tắm nước khoáng nóng ở các suối nước nóng tự nhiên để chữacác bệnh thấp khớp, bệnh ngoài da, bệnh tim mạch, bệnh thần kinh…

Thiếu nước sẽ ảnh hưởng xấu đến chất lượng cuộc sống và phát sinhnhiều căn bệnh nguy hiểm Nước cho nhu cầu sản xuất công nghiệp rất lớn.Nước dùng để làm nguội các động cơ, làm quay các tubin, là dung môi làmtan các hóa chất màu và các phản ứng hóa học Mỗi ngành công nghiêp, mỗiloại hình sản xuất và mỗi công nghệ yêu cầu một lượng nước, loại nước khácnhau Nước góp phần làm động lực thúc đẩy sự phát triển kinh tế Nếu không

có nước thì chắc chắn toàn bộ các hệ thống sản xuất công nghiệp, nôngnghiệp…trên hành tinh này đều ngừng hoạt động và không tồn tại

Trong phát triển nông nghiệp, nước đóng vai trò quan trọng nhất, quyếtđịnh đến năng suất cây trồng và vật nuôi Đặc biệt đối với các quốc gia nghèo,nơi sản xuất nông nghiệp đóng vai trò chủ đạo trong nền kinh tế quốc dân thìnước lại càng có ý nghĩa sống còn Thiếu nước đất đai sẽ khô cằn cây cối,động vật và muôn loài đều không thể tồn tại

Hoạt động du lịch cũng gắn liền với nguồn nước Nước không nhữngđược dùng để cung cấp cho sinh hoạt du lịch ăn, uống, tắm, giặt… mà còn làmôi trường tốt để phát triển các loại hình du lịch

1.3.2 Hiện trạng ô nhiễm nước khu công nghiệp Quang Minh [5, 6, 7, 26]

Khu công nghiệp Quang Minh nằm giáp đường cao tốc Bắc ThăngLong − Nội Bài và đường sắt Hà Nội – Lào Cai, liền kề cảng Hàng không

Quốc tế Nội Bài, thuộc thị trấn Quang Minh và thị trấn Chi Đông, huyện MêLinh, Thành phố Hà Nội có diện tích 344,4 ha với phạm vi, ranh giới đượcxác định như sau:

- Phía Bắc: Giáp khu dân cư ven sông Cà Lồ thuộc xã Quang Minh

- Phía Nam: Giáp đường cao tốc Bắc Thăng Long − Nội Bài

- Phía Đông: Giáp xã Kim Hoa, huyện Mê Linh, Thành phố Hà Nội

- Phía Tây: Giáp tuyến đường sắt Hà Nội – Lào Cai

Vị trí Khu công nghiệp Quang Minh nhìn từ vệ tinh

Là khu công nghiệp đa ngành, bao gồm các ngành nghề chính: Côngnghiệp lắp ráp cơ khí điện tử, chế biến thực phẩm, công nghiệp nhẹ, hàng tiêudùng, chế biến đồ trang sức, sản xuất linh kiện điện tử chính xác, xe máy, ôtô,

đồ điện gia dụng, cơ khí

Trong phát triển công nghiệp và đô thị, nước cần cho hoạt động sinhhoạt, sản xuất Nước còn được xem là nguồn khoáng sản và năng lượng tolớn của nhân loại Đây là một tiềm năng cần được con người khai thác và

sử dụng hợp lý Công nghiệp hóa, hiện đại hóa là xu hướng tất yếu trongphát triển kinh tế, xã hội của mỗi quốc gia Cùng với đó nhu cầu sử dụngnước cũng tăng lên, nguy cơ ô nhiễm nguồn nước ngày càng lớn, đã kéotheo các nguồn nước sạch ngày càng bị đe dọa Vấn đề ô nhiễm môi trườngnước đang là một trong những thực trạng đáng ngại nhất của sự hủy hoại môi

Ô nhiễm môi trường nước do nước thải từ KCN trong những năm gầnđây là rất lớn, đang trở thành một vấn đề môi trường cấp bách của đất nước,làm suy thoái môi trường đe dọa trực tiếp đến các thành quả về phát triển kinh

tế − xã hội, cũng như tác động trực tiếp đến sức khỏe của người dân, tốc độgia tăng này cao hơn rất nhiều so với tổng nước thải từ các lĩnh vực khác Tình trạng xả thẳng nước thải công nghiệp ra môi trường đang khiếnngười dân ở nhiều vùng nơi đây đối mặt với tình trạng bệnh tật gia tăng, nôngnghiệp giảm sút

Hậu quả chung của tình trạng ô nhiễm nước là tỉ lệ người mắc cácbệnh cấp và mạn tính liên quan đến ô nhiễm nước như viêm màng kết,tiêu chảy, ung thư… ngày càng tăng Ngoài ra, tỷ lệ trẻ em tử vong tạinhững khu vực bị ô nhiễm nguồn nước cũng tương đối cao Ô nhiễmnguồn nước còn gây tổn thất lớn cho các ngành sản xuất kinh doanh, nôngnghiệp và các hộ nuôi trồng thủy sản

1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG ĐỒNG, CHÌ, CADIMI

Ngày nay để xác định hàm lượng Cu, Pb, Cd người ta có thể sử dụngnhiều phương pháp khác nhau như phương pháp khối lượng, thể tích, điện

hoá và phương pháp phổ phân tử UV - VIS, phương pháp sắc ký lỏng cao áp,phương pháp phổ phát xạ và phổ hấp thụ nguyên tử Sau đây là một sốphương pháp xác định chúng:

1.4.1 Các phương pháp phân tích hóa học [10, 25]

1.4.1.1 Phương pháp phân tích khối lượng

Quy trình phân tích bằng phương pháp này được bắt đầu từ việc cânchính xác một lượng mẫu cần phân tích (nếu mẫu ở trạng thái rắn) rồichuyển mẫu về dạng dung dịch Nếu mẫu ban đầu ở trạng thái dung dịch thìchỉ cần lấy một thể tích chính xác rồi kết tủa chất cần phân tích dưới dạnghợp chất khó tan Sau đó, tiến hành lọc rửa kết tủa, sấy khô tới khối lượngkhông đổi Từ khối lượng không đổi, người ta tính được hàm lượng chấtcần phân tích trong mẫu

Chúng ta có thể xác định Cu, Pb, Cd dưới dạng sau:

- Cu xác định dưới dạng kết tủa CuS

- Pb xác định dưới dạng kết tủa PbSO4 hoặc PbCrO4

- Cd xác định dưới dạng kết tủa CdS, CdSO4 hoặc CdNH4PO4

Phương pháp này dễ mắc sai số trong quá trình cân và thời gian phântích kéo dài Mặt khác phải khống chế được khoảng pH để giữ bền các kếttủa, để kết tủa được kim loại cần phân tích phải loại trừ các nguyên tố cùng

kết tủa với thuốc thử Vì những hạn chế trên, phương pháp này chỉđược sử dụng khi xác định một lượng lớn chất phân tích

1.4.1.2 Phương pháp phân tích thể tích

Đây là phương pháp phổ biến trong các phương pháp phân tích hóahọc để xác định nhanh, đơn giản các cation cũng như các anion Tuynhiên, phương pháp có độ chọn lọc thấp và nhiều sai số: hoặc dụng cụ (sai

số cơ bản), hoặc do dung dịch chuẩn, hoặc do kỹ năng…Giới hạn tin cậycủa phương pháp khoảng 10-3 M

Phương pháp này có độ chính xác cao nhưng không cho phép xác địnhlượng vết các nguyên tố.

 Với đồng:

Có thể xác định theo 2 cách là chuẩn độ tạo phức và chuẩn độ oxi hóa khử

- Chuẩn độ tạo phức: chuẩn độ bằng dung dịch EDTA đã biết nồng độ,đệm amoni, pH = 8, chỉ thị murenxit Phản ứng chuẩn độ kết thúc khi dungdịch chuyển từ màu vàng (cỏ úa) sang màu tím hoa cà

Trước chuẩn độ:

Cu2+ + 4NH3 Cu(NH3)42+ (xanh thẫm)

Cu(NH3)42+ + H4In- Cu(H2In)- (vàng) + 2NH4+ + 2NH3

Trong quá trình chuẩn độ:

Cu(NH3)42+ + H2Y2- CuY2- + 2NH4+ + 2NH3

Cu(H2In)- (vàng) + H2Y2- CuY2- + H3In2- (tím) + H+

-Chuẩn độ oxi hóa-khử khử Cu2+ về Cu+ bằng dung dịch iotua trongmôi trường pH = 4−5, chuẩn độ iot sinh ra bằng dung dịch natrithiosunfat chỉthị hồ tinh bột:

2Cu2+ + 5I- 2CuI + I3

-I3- + 2S2O32- S4O62- + 3I

Các nguyên tố Fe, Sb, Nb, V, Mo… ảnh hưởng đến phép xác định này

Để che Fe, Mo dùng lượng nhỏ NaF, NH4F Khi mẫu chứa nhiều Fe, V thìphải tách đồng dưới dạng sunfua Khi mẫu có mặt Mn hàm lượng lớn thêm 1-

2 ml H2SO4 đặc trước khi trung hòa mẫu bằng NH3 Chỉ thị hồ tinh bột chovào gần cuối quá trình chuẩn độ tránh hiện tượng hấp phụ I2 trên hồ tinh bột

 Với chì:

Dùng chuẩn độ tạo phức với EDTA theo những cách sau

- Chuẩn độ trực tiếp Pb2+ bằng EDTA chỉ thị eriocrom đen T, môitrường trung tính hoặc kiềm yếu Pb2+ dễ bị thủy phân, do đó trước khi chuẩn

độ cho Pb2+ tạo phức kém bền với tactrat hoặc trietnolamin Dung dịchchuyển từ đỏ sang xanh

- Chuẩn độ thay thế: do βPbY2- > βZnY2- trong môi trường đệm amoni nên

Pb2+ sẽ đẩy Zn2+ ra khỏi ZnY2- Chuẩn độ Zn2+ bằng EDTA dùng chỉ thịeriocrom đen T:

Trước chuẩn độ:

H4F2- (vàng) + Cd2+ H4FCd (đỏ)Phản ứng chuẩn độ:

Cd2+ + H2Y2- CdY2- + 2H+

H4FCd (đỏ) + H2Y2- Cd2+ + H6F (vàng)Giới hạn phát hiện của phương pháp này là 10-3-10-5 mol/l, sai số nhỏ, nhưng

độ chọn lọc thấp

1.4.2.1 Các phương pháp điện hóa [17, 19]

Các phương pháp phân tích điện hóa là những phương pháp dựa trênviệc ứng dụng các hiện tượng, quy luật có liên quan tới các phản ứng điện hóaxảy ra trên ranh giới tiếp xúc giữa các điện cực nhúng trong dung dịch phântích hoặc liên quan tới các tính chất điện hóa của dung dịch phân tích tạo nênmôi trường giữa các điện cực Các phương pháp này được chia làm hai nhóm:

Nhóm các phương pháp ứng dụng các tính chất điện hóa của dung dịchphân tích như tính dẫn điện, độ trở kháng… Nhóm phương pháp này cổ điển,

có độ nhạy thấp, tính chọn lọc kém

Nhóm thứ hai rất quan trọng bao gồm các phương pháp dựa trên phảnứng điện hóa, trong đó phương pháp von-ampe hòa tan và cực phổ cổ điểnđược ứng dụng rộng rãi nhất

1.4.2.1.1 Phương pháp cực phổ [17]

Là phương pháp dựa trên sự khử các ion kim loại xảy ra trên điện cực ởcác thế khác nhau (catôt Hg và trên catôt khác) Nhờ việc theo dõi sự biến đổigiữa cường độ dòng điện và thế trong quá trình điện phân khi chất phân tíchchuyển đến điện cực chỉ bằng khuyếch tán Và tín hiệu thu được (cường độdòng điện phân) sẽ cho tín hiệu phân tích định lượng vì cường độ dòng cóquan hệ với nồng độ chất phản ứng ở điện cực

Có thể dùng dung môi nước hoặc khác nước Khoảng tối ưu của nồng

độ cho phép đo cực phổ là 10-2 10-4 M Thể tích có thể tiến hành phân tíchdung dịch là 12ml, thậm chí trong một giọt dung dịch (ứng với sự xác địnhlượng chất từ một vài miligam tới vài nanogam) Sai số tương đối từ 2  3%(so với các phương pháp khác) Nói chung đây là phương pháp có thể dùngrộng rãi xác định định tính và định lượng nhiều chất với độ nhạy, độ chínhxác, độ chọn lọc cao một cách nhanh chóng, kinh tế

Khi tiến hành phương pháp cực phổ định lượng dùng điện cực giọt Hg

ta cần rất chú ý tới các yếu tố: nền cực phổ (chất điện ly trơ), nhiệt độ củadung dịch, hằng số mao quản của điện cực (chiều cao và tiết diện), dùng khítrơ để đuổi oxi, dùng chất hoạt động bề mặt (gielatin)

1.4.2.1.2 Phương pháp von-ampe hòa tan [17]

Đây là phương pháp phân tích điện hoá dựa trên hai kỹ thuật phân tíchchất điện phân ở thế giám sát và quét von-ampe hoà tan ngược chiều

Ưu điểm nổi bật nhất của phương pháp này là có độ nhạy cao (10-8 10

-6 M ), xác định được nhiều kim loại Với kỹ thuật hiện đại ngày nay, phươngpháp này có khả năng phát hiện các nguyên tố đến 10-9 M với sai số khoảng515% Nhưng nhược điểm của phương pháp này là quy trình phân tích phứctạp đòi hỏi người thực hiện phải có kiến thức tương đối sâu về phân tích điệnhoá mới xử lý được đúng từng loại mẫu, đối với từng nguyên tố khác nhau

Nguyên tắc của phương pháp này gồm 3 giai đoạn:

+ Điện phân làm giàu chất phân tích lên bề mặt của điện cực hoạt động(có thể là cực giọt Hg tĩnh hoặc cực rắn đĩa quay)

+ Ngừng khuấy hoặc ngừng quay cực 1520 giây để đưa hệ từ trạngthái động đến trạng thái tĩnh

+ Hoà tan kết tủa đã được làm giàu trên điện cực hoạt động bằng cáchphân cực ngược và ghi dòng von-ampe hoà tan Trong những điều kiện thíchhợp, nồng độ của chất cần xác định sẽ tỉ lệ với chiều cao của pic thu được.Dựa vào pic chuẩn và pic thu được sẽ xác định được nồng độ các chất

1.4.2.2 Các phương pháp sắc kí [18, 25, 38]

Sắc kí là quá trình tách dựa trên sự phân bố liên tục các cấu tử chấtphân tích lên hai pha: một pha thường đứng yên, có khả năng hấp phụ cácchất phân tích gọi là pha tĩnh, một pha di chuyển qua pha tĩnh gọi là pha

động Do các cấu tử chất phân tích có ái lực khác nhau với pha tĩnh và phađộng nên chúng di chuyển với tốc độ khác nhau và tách khỏi nhau.

Các phương pháp sắc kí được sử dụng rộng rãi trong phân tích địnhlượng để tách và làm giàu các cấu tử riêng biệt từ những hỗn hợp phức tạpcủa các chất vô cơ và hữu cơ

1.4.2.2.1 Phương pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao [18, 25, 38]

Sắc kí lỏng có lịch sử phát triển sớm, ban đầu phương pháp thực hiện ở

áp suất thường vì chất nhồi có kích thước lớn Cơ chế tách là sắc kí hấp phụ,sắc kí phân bố nhưng do tốc độ phát triển nhanh của phương pháp, các chấtnhồi khác nhau ngày càng được cải tiến, hiệu quả tách của cột cũng ngày càngđược nâng cao Sắc kí lỏng hiệu năng cao bao gồm nhiều phương pháp có đặcthù riêng, đó là sắc kí lỏng pha liên kết, sắc kí phân bố lỏng - lỏng, sắc kí traođổi ion lỏng - rắn,

Các tác giả Joseph J.Topping và Wiliam A.Mac Crehan đã làm giàu vàxác định cadimi trong nước bằng cột sắc kí pha đảo và phổ hấp thụ nguyên tử

Nhờ khả năng tách và xác định đồng thời trên hệ thống sắc kí lỏng hiệunăng cao, có thể tách và xác định đồng thời lượng vết Pb, Hg, Cd sau khi làmgiàu trên cột các ion kim loại trên với thuốc thử tetra (4-bromophenyl)-porphyrin (T4BPP) trên cột chiết pha rắn Xterra TMRP18 (cột 5 µm,3,9x20mm) Sau đó phân tích lượng vết các phức chất tạo thành trên cột phântích TMRP18 (cột 5 µm, 3,9x150mm)

1.4.2.2.2 Phương pháp sắc kí điện di mao quản [18, 25, 38]

Dưới tác dụng của lực điện trường từ nguồn thế cao được đặt vào haiđầu cột tách (ống mao quản) trong môi trường chất điện li và chất đệm thíchhợp, các phần tử chất tan ion khác nhau sẽ di chuyển khác nhau và tách rakhỏi nhau Cơ chế chính của sự di chuyển các ion trong ống mao quản là dotác dụng nhất định của lực điện trường và tính chất của dòng điện di thẩm

thấu Cột tách được nhồi hay tẩm các loại pha tĩnh loại pha thường hay phangược nhưng có đường kính nhỏ trong vùng 30-150 µm, vì thế lượng mẫunạp vào ống mao quản rất nhỏ, chỉ khoảng 5-20 nL cho một lần tách Sau khitách các chất phân tích được phát hiện bằng các loại detector: UV, UV-VIS,huỳnh quang, đo độ dẫn điện Ví dụ: xác định chì trong nước bọt sử dụngphương pháp điện di mao quản động học mixen Đo độ hấp thụ quang củaphức ở bước sóng 205 nm trong dung môi acetonitrin Phép đo tuyến tính đến

1.4.2.3.2 Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử AES [11, 12, 37]

Đối tượng của phương pháp này là phân tích lượng nhỏ và vết các kimloại trong các mẫu khác nhau Ngày nay người ta có thể phân tích hàng trămchất vô cơ, hữu cơ bằng phổ phát xạ Ngày nay kỹ thuật phổ phát xạ hiện đại

ra đời với những trang thiết bị hiện đại và những nguồn kích thích phổ mới(ICP) người ta có thể đạt độ nhạy từ 10 -5 đến 10 – 6 % đối với nhiều nguyên tố

mà không phải làm giàu mẫu phân tích Cần chú ý đến các yếu tố ảnh hưởngnhư độ nhớt dung dịch, sự phát xạ của nền, sự chen lấn vạch phổ, sự ion hóacác nguyên tố lạ Để có thể hạn chế chúng làm giảm sai số người ta thêm vàodung dịch các chất có thế kích thích phát xạ nhỏ hơn thế phát xạ của nguyên

tố phân tích, hoặc thêm vào dung dịch các phụ gia có thế ion hóa nhỏ hơn thếion hóa của nguyên tố phân tích

1.4.2.3.3 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (Atomic Absorption Spectrophotometry - AAS ) [11, 12, 37]

Cơ sở lý thuyết của phép đo AAS là sự hấp thụ năng lượng (bức xạđơn sắc) của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi khi chiếu chùm tia bức xạcủa nguyên tố ấy trong môi trường hấp thụ Tùy thuộc vào kỹ thuậtnguyên tử hóa, người ta phân biệt phép đo phổ hấp thụ nguyên tử ngọnlửa (F-AAS) có độ nhạy 0,1mg/l (ppm) và phép đo phổ hấp thụ nguyên tửkhông ngọn lửa (ETA-AAS) có độ nhạy cao hơn kỹ thuật ngọn lửa 50 đến

1.5 GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ [11, 12, 37] 1.5.1 Sự xuất hiện của phổ hấp thụ nguyên tử

Nguyên tử là hạt cơ bản gồm hạt nhân và các electron chuyển độngxung quanh hạt nhân Ở điều kiện thường, các electron chuyển động trênnhững quỹ đạo có năng lượng thấp nhất, khi đó nguyên tử tồn tại ở trạng thái

cơ bản, đó là trạng thái bền vững nhất vì nó không thu hay phát năng lượngdưới dạng bức xạ Nhưng khi ta chiếu một chùm tia đơn sắc có năng lượngphù hợp vào đám hơi nguyên tử ở trạng thái tự do thì nguyên tử tự do sẽ hấpthụ những bức xạ có bước sóng đúng bằng bước sóng mà nó phát ra trong quátrình phát xạ Sau khi đã nhận năng lượng kích thích, nguyên tử chuyển lêntrạng thái có mức năng lượng cao hơn gọi là trạng thái kích thích Đó là tínhchất đặc trưng của nguyên tử ở trạng thái hơi Quá trình đó gọi là quá trình

hấp thụ năng lượng của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi và tạo ra phổ củanguyên tử của nguyên tố đó Phổ được sinh ra trong quá trình này gọi là phổhấp thụ nguyên tử (AAS).

1.5.2 Nguyên tắc của phương pháp

Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử dựa trên cở sở nguyên tử ở trạng tháihơi có khả năng hấp thụ các bức xạ có bước sóng nhất định mà nó có thể phát

ra trong quá trình phát xạ khi chiếu một chùm tia sáng có bước sóng nhất địnhvào đám hơi nguyên tử đó Muốn thực hiện các phép đo phổ ta cần thực hiệncác quá trình sau:

- Quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu: Chuyển mẫu phân tích từtrạng thái ban đầu (rắn hoặc lỏng) thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự

do của nguyên tố cần phân tích, có khả năng hấp thụ bức xạ đơn sắc Đây làviệc rất quan trọng của phép đo vì chỉ có các nguyên tử ở trạng thái tự do, ởtrạng thái hơi mới có khả năng cho phổ hấp thụ nguyên tử Số nguyên tử tự do

ở trạng thái hơi là yếu tố quyết định cường độ vạch phổ Nguyên tắc chung làdùng nhiệt độ cao để hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu phân tích

- Chiếu chùm sáng phát xạ của nguyên tố cần phân tích từ nguồn bức

xạ vào đám hơi nguyên tử đó, để chúng hấp thụ những bức xạ đơn sắc nhạyhay bức xạ cộng hưởng có bước sóng nhất định ứng đúng với tia phát xạ nhạycủa chúng và tạo ra phổ hấp thụ của nó

- Tiếp đó nhờ hệ thống máy quang phổ người ta thu được toàn bộ chùmsáng, phân ly và chọn một vạch phổ hấp thụ nguyên tử của nguyên tố cầnphân tích để đo cường độ của nó Cường độ đó chính là tín hiệu của vạch phổhấp thụ nguyên tử

Trong một giới hạn nồng độ nhất định, tín hiệu này phụ thuộc tuyếntính, nồng độ nguyên tố cần nghiên cứu theo phương trình :

A = K.Cb (1.4)

Trong đó : A là độ hấp thụ quang của vạch phổ

K là hằng số thực nghiệm

C là nồng độ nguyên tố cần xác định

b gọi là hằng số bản chất, phụ thuộc vào nồng độ (0 ≤ b ≤ 1)Với b = 1 thì quan hệ A, C là tuyến tính: A = K.C được coi là phươngtrình cơ sở của phép đo định lượng các nguyên tố theo phương pháp phổ hấpthụ nguyên tử

Nói chung, phương pháp này ngoài cho độ nhạy và độ chọn lọc rất caocòn có một số điểm mạnh khác như: khả năng phân tích với số lượng lớn cácnguyên tố hoá học khác nhau Ngoài các nguyên tử kim loại còn có thể phântích được một số á kim (S, Cl…), một số hợp chất hữu cơ, lượng mẫu tốn ít,thời gian nhanh, đơn giản, dùng hiệu quả đối với nhiều lĩnh vực như y học,dược học, sinh học, phân tích môi trường, phân tích địa chất… đặc biệt làlượng vết các kim loại

1.5.3 Phép định lượng của phương pháp

Sự phụ thuộc của cường độ vạch phổ hấp thụ nguyên tử của mộtnguyên tố vào nồng độ của nguyên tố đó trong dung dịch mẫu phân tích đượcnghiên cứu thấy rằng, trong một khoảng nồng độ C nhất định của nguyên tốtrong mẫu phân tích cường độ vạch phổ hấp thụ và số nguyên tử N củanguyên tố đó trong đám hơi nguyên tử tuân theo định luật Lambe-Bia:

A = k.N.l

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

k là hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào nhiệt độ môi trườnghấp thụ và hệ số hấp thụ nguyên tử của nguyên tố

l là bề dày lớp hấp thụ (cm)

N là số nguyên tử của nguyên tố trong đám hơi nguyên tử

Nếu gọi C là nồng độ của nguyên tố phân tích có trong mẫu đem đophổ thì mối quan hệ giữa N và C được biểu diễn:

N = ka .Cb

Trong đó: - b là hằng số bản chất, phụ thuộc vào nồng độ C, tính chất

hấp thụ nguyên tử của nguyên tố đó

- ka là hằng số thực nghiệm, phụ thuộc vào tất cả các điềukiện hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu

Khi đó phương trình trở thành: A = k.ka .Cb.l Với K = k.ka gọi là hằng

số thực nghiệm phụ thuộc vào tất cả các điều kiện thực nghiệm để hoá hơi vànguyên tử hoá mẫu

Như vậy, ta có phương trình cơ sở của phép định lượng các nguyên tốtheo phổ hấp thụ nguyên tử của nó là: A = K.Cb (coi l = 1) Đường biểu diễnmối quan hệ được chỉ ra trong hình 1.1

Khi b = 1 phương trình phụ thuộc trở thành: A = K.C thì mối quan hệgiữa Aλ và C là tuyến tính theo phương trình có dạng y = a.x Khoảng nồng độnày được gọi là khoảng tuyến tính của phép đo

1.5.4 Ưu nhược điểm của phương pháp

1.5 4.1 Ưu điểm

Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử có độ nhạy và độ chọn lọc tương đốicao Gần 60 nguyên tố có thể được xác định bằng phương pháp này với độnhạy từ 10-4 -10-5 % Đặc biệt nếu sử dụng kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu khôngngọn lửa có thể đạt tới độ nhạy n10-7 Vì vậy, đây là phương pháp được dùngtrong nhiều lĩnh vực để xác định lượng vết kim loại Đặc biệt là trong phântích các nguyên tố vi lượng, trong các đối tượng mẫu y học, sinh học, nôngnghiệp, kiểm tra hoá chất có độ tinh khiết cao

Đồng thời cũng do có độ nhạy cao nên trong nhiều trường hợp khôngphải làm giàu nguyên tố cần xác định trước khi phân tích nên tốn ít nguyênliệu mẫu, tốn ít thời gian, không phải dùng nhiều hoá chất tinh khiết cao khilàm giàu mẫu Mặt khác, phương pháp gồm những động tác thực hiện nhẹnhàng, các kết quả phân tích có thể lưu giữ lại Ngoài ra có thể xác định đồngthời hay liên tiếp nhiều nguyên tố trong một mẫu Các kết quả rất ổn định sai

số nhỏ (không quá 15%) với vùng nồng độ cỡ 1-2 mg/ml Hơn nữa với sựghép nối với máy tính cá nhân và các phần mềm nên quá trình đo và xử lý kếtquả nhanh dễ dàng và lưu lại được đường chuẩn cho các lần sau

Do phép đo có độ nhạy cao nên sự nhiễm bẩn rất có ý nghĩa đối với kếtquả phân tích hàm lượng vết Đòi hỏi dụng cụ phải sạch sẽ, hoá chất có độtinh khiết cao.

Mặt khác, cũng vì phép đo có độ nhạy cao nên các trang thiết bị máymóc là khá tinh vi và phức tạp Do đó cần tới sự am hiểu, thành thạo vận hànhcũng như bảo dưỡng máy của cán bộ làm phân tích

Một nhược điểm chính của phương pháp phân tích này là chỉ cho ta biếtthành phần nguyên tố mà không chỉ ra trạng thái liên kết của nguyên tố đótrong mẫu phân tích

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 HÓA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ MÁY MÓC

2.1.1 Hóa chất

- Nước cất hai lần

- Dung dịch HCl, HNO3, H2SO4 đặc loại PA (Merck - Đức)

- Dung dịch chuẩn gốc các ion kim loại: đồng, chì, cadimi nồng độ

1000 ppm, loại Merck của Đức

- Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Shimadzu 6300 của Nhật Bản, hệthống lò graphit GF7A, hệ thống làm mát MU, hệ thống đưa mẫu tự động RX.

- Máy nước cất hai lần

- Các dụng cụ phụ trợ khác như: cân phân tích có độ chính xác tới0,0001(g), bếp điện, tủ lạnh, tủ sấy, tủ hốt…

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phương pháp AAS là một trong những phương pháp hiện đại, được ápdụng phổ biến trong các phòng thí nghiệm phân tích trên thế giới Phươngpháp này xác định được hầu hết các kim loại trong mọi loại mẫu sau khi đãchuyển hoá chúng về dạng dung dịch Để phân tích hàm lượng đồng, chì,cadimi trong các đối tượng nghiên cứu, người ta vẫn phải làm giàu hàm lượngcủa nguyên tố này lên nhiều lần Vì quá trình làm giàu rất dễ bị nhiễm bẩn,nên để hạn chế nhược điểm này, kỹ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa (GF-AAS) ra đời cho phép xác định chính xác tới hàm lượng ppb Do đó, có thể bỏqua giai đoạn làm giàu mẫu Trong luận văn này, chúng tôi sử dụng phươngpháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS) để xác định hàmlượng các kim loại đồng, chì, cadimi trong các mẫu nước cần phân tích

Với phương pháp GF-AAS đối với mỗi loại máy đo của các hãng sản

xuất khác nhau khi sử dụng để phân tích đều cho kết quả tốt ở những điều

kiện thí nghiệm khác nhau Chúng tôi dùng máy quang phổ Shimadzu 6300của Nhật Bản, áp dụng nguyên tắc thay đổi một số yếu tố và cố định tất cả cácyếu tố còn lại Chúng tôi tiến hành khảo sát từng yếu tố một để chọn ra điều

kiện phù hợp nhất cho phép phân tích (các thông số tối ưu của máy) Sau đó

tiến hành đo trên mẫu chuẩn rồi phân tích mẫu thật theo phương pháp đườngchuẩn rồi đánh giá kết quả

2.2.1 Kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa [37]

2.2.1.1 Đặc điểm và nguyên tắc

Kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa ra đời sau kĩ thuật nguyên tửhóa trong ngọn lửa Nhưng kĩ thuật này được phát triển rất nhanh và hiện nayđang được ứng dụng rất phổ biến, vì kĩ thuật này cung cấp cho phép đo AAS

có độ nhạy rất cao (mức nanogam ppb); có khi gấp hàng nghìn lần phép đotrong ngọn lửa Đây là ưu điểm chính của kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọnlửa Tuy có độ nhạy cao nhưng trong một số trường hợp, độ ổn định của phép

đo không ngọn lửa thường kém phép đo trong ngọn lửa, ảnh hưởng của phổnền thường rất lớn Đó là đặc điểm và cũng là nhược điểm của phép đo này

Đặc điểm nữa của phép đo không ngọn lửa là đòi hỏi một lượng mẫutương đối nhỏ Thông thường mỗi lần đo chỉ cần lượng mẫu từ 20-50 µL Do

đó không cần nhiều lượng mẫu phân tích, việc chuẩn bị mẫu cũng dễ dàng vàkhông tốn nhiều hóa chất cũng như các dung môi tinh khiết cao đắt tiền

Về nguyên tắc, kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa là quá trìnhnguyên tử hóa tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng của dòngđiện công suất lớn và trong môi trường khí trơ Quá trình nguyên tử hóa xảy

ra theo ba giai đoạn kế tiếp nhau: sấy khô, tro hóa luyện mẫu, nguyên tử hóa

để đo phổ hấp thụ nguyên tử và cuối cùng là làm sạch cuvet Trong đó hai giaiđoạn đầu là chuẩn bị cho giai đoạn nguyên tử hóa để đạt kết quả tốt Nhiệt độtrong cuvet graphit là yếu tố quyết định mọi sự diễn biến của quá trìnhnguyên tử hóa mẫu

2.2.1.2 Các yêu cầu hệ thống nguyên tử hóa mẫu

- Hệ thống nguyên tử hóa phải hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu phân tíchvới hiệu suất cao và ổn định, để đảm bảo cho phép đo có độ nhạy cao và độlặp lại tốt

- Phải cung cấp được năng lượng (nhiệt độ cao) đủ lớn, để có thểnguyên tử hóa được nhiều loại mẫu và phân tích được nhiều nguyên tố

- Cuvet chứa mẫu để nguyên tử hóa phải có độ tinh khiết cao Khônglàm nhiễm bẩn mẫu, không có phổ phụ gây khó khăn cho phép đo nguyên tốcần phân tích.

- Hạn chế, có ít hay không có các quá trình phụ trong quá trình nguyên

tử hóa mẫu thực hiện phép đo

- Tiêu tốn ít mẫu

2.2.1.3 Các giai đoạn của quá trình nguyên tử hóa mẫu

Hệ thống nguyên tử hóa mẫu theo kĩ thuật không ngọn lửa gồm có:

- Buồng nguyên tử hóa và cuvet graphit chứa mẫu phân tích để thựchiện quá trình nguyên tử hóa

- Nguồn năng lượng để nung nóng đỏ lò graphit đến nhiệt độ nguyên tửhóa mẫu và bộ điều khiển hay bộ chương trình để đặt chương trình và chỉ huyquá trình nguyên tử hóa mẫu theo các giai đoạn nhất định

Hình 2.2 Các giai đoạn xảy ra trong lò Graphite

Quá trình nguyên tử hóa trong các dụng cụ đó đều xảy ra theo ba giaiđoạn kế tiếp nhau trong thời gian tổng cộng từ 60-80 giây Các giai đoạn đó là:

2.2.1.3.1 Sấy khô mẫu

Đây là giai đoạn đầu tiên của quá trình nguyên tử hóa mẫu Nó là rấtcần thiết để đảm bảo dung môi hòa tan mẫu bay hơi nhẹ nhàng và hoàn toàn,nhưng không làm bắn mẫu, mất mẫu Để thực hiện quá trình sấy tốt, đối vớimỗi loại mẫu cần phải tiến hành nghiên cứu, phát hiện và chọn nhiệt độ thờigian sấy cho phù hợp Nhiệt độ và thời gian sấy khô của mỗi loại mẫu phụthuộc vào bản chất của các chất ở trong mẫu và dung môi hòa tan nó Thựcnghiệm cho thấy, không nên sấy mẫu ở nhiệt độ cao và sấy khô nhanh

Nói chung, nhiệt độ sấy khô phù hợp với đa số các mẫu vo cơ trongdung môi nước nằm trong khoảng từ 100-1500 C trong thời gian từ 25-40 giâyvới lượng mẫu được bơm vào cuvet nhỏ hơn 100µl Quá trình sấy khô chậm ởnhiệt độ thấp bao giờ cũng cho kết quả ổn định Việc tăng nhiệt độ khi sấy, từnhiệt độ phòng đến nhiệt độ sấy mong muốn cũng cần được thực hiện từtừ,với tốc độ tăng nhiệt độ từ 5-8oC trong một giây là phù hợp Đối với cácmẫu có chứa các chất hữu cơ hay hòa tan trong dung môi hữu cơ, thường phảisấy ở nhiệt độ thấp hơn và tốc độ tăng nhiệt độ phải chậm hơn dung môinước Với loại mẫu này, nhiệt độ sấy thường là dưới 100 oC.

Đồng thời trong quan hệ tỷ lệ giữa thời gian tăng nhiệt độ và thời giansấy thường nằm trong tỷ lệ từ 3/4 – 2/4 là phù hợp cho nhiều nguyên tố Mặtkhác, mỗi nguyên tố cũng có một nhiệt độ sấy tối đa cho nó, nghĩa là nếu sấymẫu ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ đó thì kết quả phân tích kém ổn định và sẽmắc sai số rất lớn

2.2.1.3.2 Tro hóa luyện mẫu

Đây là giai đoạn thứ hai của quá trình nguyên tử hóa mẫu Mục đích làtro hóa (đốt cháy) các hợp chất hữu cơ và mùn có trong mẫu sau khi đã sấykhô, đồng thời nung luyện ở một nhiệt độ thuận lợi cho giai đoạn nguyên tửhóa tiếp theo đạt hiệu suất cao và ổn định Giai đoạn này có ảnh hưởng rấtnhiều đến kết quả phân tích, nếu chọn nhiệt độ tro hóa không đầu hóa thì một

số hợp chất có thể bị phân hủy mất trong giai đoạn này, nếu nhiệt độ tro hóa

là quá cao Lí thuyết và các kết quả thực nghiệm cho thấy, tro hóa mẫu từ từ

và ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ giới hạn thì phép đo luôn luôn cho kết quả ổnđịnh, và mỗi nguyên tố đều có một nhiệt độ tro hóa luyện mẫu giới hạn (Tr)trong phép đo ETA-AAS

Nhiệt đo tro hóa giới hạn là nhiệt độ mà sự tro hóa mẫu ở nhiệt độ đó vànhỏ hơn nó, thì cường độ vạch phổ là không đổi Còn nếu tro hóa mẫu ở nhiệt

độ lớn hơn nhiệt độ đó thì cường độ vạch phổ bị giảm và không ổn định.Nhiệt độ tro hóa giới hạn của mỗi nguyên tố rất khác nhau, nó phụ thuộc bảnchất của mỗi nguyên tố và phụ thuộc vào dạng hợp chất mà nguyên tố đó tồntại, cũng như matrix (chất nền) của mẫu

Nói chung, về mặt hóa học, các nguyên tố bền nhiệt và tồn tại trong cáchợp chất bền nhiệt thường phải tro hóa luyện mẫu ở nhiệt độ tương đối cao.Đối với một nguyên tố nhiệt độ tro hóa giới hạn (Tr) cũng có thể khác nhaukhi chúng tồn tại trong các chất nền khác nhau của mẫu, nhất là trong các chấtbền nhiệt Mặt khác các kết quả thực nghiệm cũng chỉ ra rằng, không nên trohoa luyện mẫu ở nhiệt độ quá giới hạn, vì như thế việc luyện mẫu chuẩn bịcho giai đoạn nguyên tử hóa sẽ không tốt Chỉ nên tro hóa ở nhiệt độ cao nhất

là bằng hay thấp hơn nhiệt độ tro hóa giới hạn một ít (khoảng 30-500 C)

Ngoài yếu tố nhiệt độ thì tốc độ tăng nhiệt độ trong quá trình tro hóacũng có ảnh hưởng đến độ ổn định của cường độ vạch phổ Nói chung, tốc độtăng nhiệt độ quá lớn thường làm bắn mẫu Việc tăng chậm bao giờ cũng chokết quả tốt hơn, nghĩa là phải thực hiện tro hóa luyện mẫu trong một thời giankhông quá ngắn Thông thường là từ 30-60 giây, với lượng mẫu đưa vàocuvet nhỏ hơn 100µL Trong tổng thời gian tro hóa, thường dành 1/3 cho việctăng nhiệt độ từ nhiệt độ sấy đến nhiệt độ tro hóa, nghĩa là tốc độ tăng nhiệt

độ nằm trong vùng từ 60-100 độ trong 1 giây là thích hợp Sau đó thời giancòn 2/3 là giữ nhiệt độ không đổi đã chọn để luyện mẫu Đối với các mẫu cóchất hữu cơ hay trong dung môi hữu cơ thì giai đoạn này càng phải cẩn thận

và nhiệt độ chọn để tro hóa phải thấp hơn dung môi là nước, để tránh sự bayhơi trước của nguyên tố phân tich ở dạng hợp chất cơ kim Do đó, với mỗiloại mẫu, trong mỗi loại dung môi, chúng ta cần khảo sát để phát hiện đượcnhiệt độ tro hóa phù hợp cho nó

2.2.1.3.3 Nguyên tử hóa

Đây là giai đoạn cuối cùng của quá trình nguyên tử hóa mẫu, nhưng lại

là giai đoạn quyết định cường độ của vạch phổ Song nó lại bị ảnh hưởng bởihai giai đoạn trên Giai đoạn này thực hiện trong thời gian rất ngắn, thôngthường từ 3 – 6 giây, nhưng tốc độ thực sự lớn (1500 – 3000oC/s) để đạt đượcnhiệt độ nguyên tử hóa trung bình và hoàn thành đo phổ Nhiệt độ nguyên tửhóa của các nguyên tố khác nhau là không giống nhau Khi nguyên tử hóamẫu ở nhiệt độ cao hơn giới hạn nhiệt độ chuẩn, độ hấp thụ của phổ khôngtăng nhưng kết quả đo thường không ổn định và cuvet dễ bị hỏng Ngoài nhiệt

độ xác định, việc chọn thời gian nguyên tử hóa đúng cũng cần thiết trongbước này

Làm sạch cuvet: thổi sạch chất trong cuvet, chuẩn bị cho lần phân tíchtiếp theo Nhiệt độ làm sạch cuvet thường cao hơn nhiệt độ nguyên tử hóa

100oC

2.2.2 Phương pháp đường chuẩn [37]

Nguyên tắc của phương pháp này là dựa vào phương trình cơ bản : Aλ =

K C và một dãy mẫu đầu (dãy mẫu chuẩn) để dựng một đường chuẩn, sau đónhờ đường chuẩn này và giá trị Aλ để xác định nồng độ Cx của nguyên tố cầnphân tích trong mẫu đo

C7 C6 C5 C4 C3

C(mg/mL)Ax

Cx

C1 C2 0

Hình 2.3 Đồ thị của phương pháp đường chuẩn

Trước hết phải chuẩn bị một dãy mẫu chuẩn và các mẫu phân tích trongcùng điều kiện Ví dụ dãy mẫu chuẩn của nguyên tố X cần xác định có nồng

độ C1, C2, C3, C4, C5 (mg/ml)…và các mẫu phân tích CX1, CX2, CX3…, rồi chọnmột quá trình phân tích phù hợp để đo phổ Đo các mẫu chuẩn và các giá trịmẫu phân tích theo một bước sóng λ đã chọn, giả sử thu được các giá trịcường độ tương ứng với các nồng độ là A1, A2, A3, A4, A5 và AX1, AX2, AX3…sau đó dựng đường chuẩn theo hệ tọa độ Aλ - Cx

Dựa vào đường chuẩn và các giá trị Ax ta sẽ dễ dàng tính được nồng độ

song song với trục hoành Cx Đường này sẽ cắt đường chuẩn tại điểm M, từđiểm M hạ đường vuông góc với trục hoành cắt trục hoành tại Cx Cx là nồng

độ cần tìm

2.3 LẤY MẪU, BẢO QUẢN VÀ XỬ LÝ MẪU

Để xác định hàm lượng các kim loại nặng trong mẫu nước , trong quátrình phân tích mẫu thực, đầu tiên cần tiến hành lấy mẫu ở địa điểm đượcchọn Mẫu sau khi lấy cần được bảo quản cẩn thận, sau đó tiến hành xử lýmẫu theo quy trình để xác định các chất cần phân tích

2.3.1 Lấy mẫu và bảo quản mẫu [13]

Các mẫu nước được lấy theo thời gian, lấy mẫu ở các vị trí khác nhaucách mặt nước khoảng 0,1−0,3m Các dụng cụ lấy mẫu và bảo quản mẫu làmbằng nhựa polyetylen, được ngâm rửa sạch và cuối cùng được rửa sạch bằngnước cất 1 lần trước khi lấy mẫu Khi lấy mẫu, các bình chứa mẫu được trángrửa 2 lần bằng chính mẫu nước đang lấy

Sau khi lấy mẫu, đo pH ban đầu, rồi axit hóa mẫu bằng HNO3 65%(cho 3−5 ml axit vào 1 lít mẫu nước) sao cho pH = 12 để chuyển kim loại

về dạng ion vô cơ và tránh sự thuỷ phân của các ion kim loại Các mẫu lấyxong được đậy kín nắp bình, ghi rõ vị trí, thời gian lấy mẫu, pH ban đầu vàđược bảo quản cẩn thận

2.3.2 Xử lý mẫu [13]

Để phân tích được kim loại nặng trong mẫu nước, trước hết chúng tôi phải

xử lý mẫu để đưa các nguyên tố vào dung dịch dưới dạng muối tan của chúng.Khi lấy mẫu nước, chúng tôi thấy mẫu nước có màu xanh nhạt, nhiều vẩn đục và

có mùi hôi, thối Sau khi lấy mẫu, mẫu được xử lý theo quy trình sau:

- Đo pH của dung dịch mẫu ngay tại thời điểm lấy mẫu, sau đó axit hóamẫu bằng HNO3 65%

- Mẫu lấy về phải lọc bằng giấy lọc để loại bỏ các cặn bẩn

- Xác định hàm lượng các kim loại đồng, chì, cacdimi trong mẫu bằngphương pháp GF-AAS với phương pháp này thường ta không cần làm giàumẫu trước khi đo)

- Một số mẫu phải ta cô cạn vì khi đo trực tiếp không xuất hiện tín hiệuhoặc tín hiệu ngoài đường chuẩn bằng cách: Đun 1000ml dung dịch mẫu trênbếp điện đến cạn, định mức trong bình 50ml bằng dung dịch HNO3 2% Nhưvậy mẫu đã được làm giàu lên 20 lần

2.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.4.1 Khảo sát các điều kiện thực nghiệm xác định đồng, chì, cadimi bằng phương pháp AAS không dùng ngọn lửa (GF-AAS)

2.4.1.1 Khảo sát các điều kiện của máy đo phổ, bao gồm:

- Bước sóng hấp thụ của các nguyên tố phân tích

- Cường độ dòng đèn catot rỗng

- Độ rộng khe đo

- Điều kiện nguyên tử hóa mẫu: nhiệt độ sấy mẫu, nhiệt độ tro hóa,nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu

2.4.1.2 Chọn chất biến tính và môi trường phân tích

2.4.1.3 Khảo sát sự ảnh hưởng của các cation và anion khác lên phép đo

2.4.2 Khảo sát vùng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn của phép đo đồng, chì, cadimi

2.4.3 Xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của phép đo

2.4.4 Đánh giá sai số và độ lặp lại của phép đo

2.4.5 Phân tích mẫu thực theo phương pháp đường chuẩn

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN ĐO PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ KHÔNG DÙNG NGỌN LỬA (GF-AAS) VỚI ĐỒNG, CHÌ, CADIMI

Để nghiên cứu kết quả tốt, thì việc chọn những thông số đo phù hợp

với phân tích định lượng của nguyên tố hóa học là việc làm cơ bản và quan

trọng trong kĩ thuật đo phổ hấp thụ nguyên tử Điều tra sơ bộ chúng tôi chọncác điều kiện sau để điều khiển các thông số máy tối ưu:

- Dung dịch Cu: 4 ppb trong HNO3 2 % và Mg(NO3)2 0,05mg/ml

- Dung dịch Pb: 10 ppb trong HNO3 2 % và Mg(NO3)2 0,03mg/ml

- Dung dịch Cd: 0,5 ppb trong HNO3 2% và Mg(NO3)2 0,05mg/ml

- Thể tích mỗi lần bơm: 10mL

- Kiểu đo: Đo độ hấp thụ (Abs)

3.1.1 Kiểm tra các thông số của máy

3.1.1.1 Chọn bước sóng đo

Mỗi nguyên tử của một nguyên tố hóa học chỉ có thể hấp thụ đượcnhững bức xạ có bước sóng đúng bằng bước sóng mà nó có thể phát ra trongquá trình phát xạ Phổ hấp thụ của nguyên tố là phổ vạch Với một nguyên tố,ứng với những vạch phổ khác nhau thì độ hấp thụ khác nhau Do đó, các vạchđược chọn không chỉ là phổ có độ hấp thụ cao nhất mà còn phải phù hợp vớimục đích nghiên cứu và loại được đám phổ của các nguyên tố khác có bướcsóng trùng với bước sóng của nguyên tố đang phân tích

Vì vậy, chúng tôi tiến hành khảo sát chọn vạch phổ để phép đo phổ có

độ nhạy cao, với phổ có độ hấp thụ cao nhất, phù hợp với mục đích nghiêncứu và loại được phổ các nguyên tố khác có ảnh hưởng tới phổ của nguyên tốphân tích

Theo lý thuyết cho thấy, nguyên tố đồng có hai vạch đặc trưng 324,76

nm và 327,40 nm Nguyên tố chì có hai vạch đặc trưng 217 nm và 283,30 nm.Nguyên tố cadimi có hai vạch đặc trưng là 228,8 nm và 326,9 nm

Trong điều kiện thực nghiệm đo trên máy phổ hấp thụ nguyên tử,chúng tôi đã chọn được bước sóng thực tế để đo độ hấp thụ của đồng là

λCu=324,40 nm, của chì là λPb=283,57 nm và của cadimi là λCd=228,77 nm là