BÀI GIẢNG hóa PHÂN TÍCH bai 6

Tại sao phải lấy mẫu và xử lý mẫu phân tích - Với bất kỳ một phương pháp xác định nào, hay một kỹ thuật phân tích nào thì mỗi chất phân tích chỉ có thể xác định được nó khi nó tồn tại ở

CÁC PH NG PHÁP THU VÀ X Lụ

M U

NỘI DUNG

1 L Y M U VÀ QU N LÝ M U PHÂN TÍCH

2 CÁC K THU T X LÝ M U PHÂN TÍCH

Theo nguyên tắc thống kê :

“ThƠnh phần c a m u tiêu bi u cho

toƠn b đ i t ng phơn tích”

M u  d ng thích h p cho việc thực hiện quá trình phơn tích:

(hòa tan m u; lo i bỏ c u t c n trở; làm giàu c u t phân tích)

L Y M U VÀ QU N Lụ M U PHỂN TÍCH

- Tại sao phải lấy mẫu và xử lý mẫu phân tích

- Lấy mẫu để phân tích

- Xử lý mẫu sơ bộ khi lấy mẫu

- Các cách lấy mẫu phân tích

- Ghi chép và lập hồ sơ khi lấy mẫu phân tích

- Chuyên chở, vận chuyển mẫu về kho hay PTN

- Quản lý và bảo quản mẫu phân tích

- Khái niệm về QA/QC trong lấy mẫu phân tích

1 Tại sao phải lấy mẫu và xử lý mẫu phân tích

- Với bất kỳ một phương pháp xác định nào, hay một kỹ thuật phân tích nào thì mỗi chất phân tích chỉ có thể xác định được

nó khi nó tồn tại ở một trạng thái nhất định phù hợp với kỹ

thuật đó

- Mẫu phân tích có nhiều loại và đa dạng, từ loại có thành

phần đơn giản đến những loại có thành phần phức tạp (rắn, lỏng, khi và cả huyền phù)

- Các chất cần xác định lại tồn tại trong các trạng thái liên kết hóa học khác nhau, trong các hợp chất vô cơ, hữu cơ khác nhau, có khi rất bền vững

2 Lấy mẫu để phân tích

- Đại diện đúng cho đối tượng cần nghiên cứu và phân tích

- Đáp ứng đúng yêu cầu phân tích hay nghiên cứu xem xét

- Lấy mẫu, không làm mất mẫu hay nhiễm bẩn mẫu

- Phù hợp với phương pháp lựa chọn phân tích

- Có khối lượng đủ để phân tích, không quá nhỏ và đúng yêu cầu

- Mẫu phải có lý lịch, các điều kiện lấy mẫu rõ ràng

- Đảm bảo đúng yếu tố của QA/QC

2.1 Mục đích và yêu cầu lấy mẫu để phân tích

2.2 Các điều kiện cần của công việc lấy mẫu

-Theo một quy trình tiêu chuẩn nhất định cho mỗi loại và đã được chấp nhận

-Theo từng đối tượng mẫu phân tích nhất định

- Theo nguyên tố hay chất cần phân tích

- Dụng cụ lấy mẫu đúng quy cách và phải đảm bảo QA/QC

-Người lấy mẫu phải được huấn luyện và có tay nghề để thực hiện

- Có sổ sách ghi chép và có hồ sơ mẫu rõ ràng

- Đủ độ sạch yêu cầu của dối tượng phân tích theo mức độ phân tích yêu cầu

- Không gây nhiễm bẩn hay mất mẫu, chất phân tích

-Không làm sai lệch thành phần các chất trong mẫu phân tích

-Phù hợp với mỗi loại mẫu cần lấy về trạng thái, độ sâu, lượng mẫu

- Có thể đong, đo được lượng mẫu cần lấy theo yêu cầu đặt ra

- Dụng cụ phải được xử lý và kiểm tra trước khi dùng bằng một cách phù hợp cho nguyên tố hay đối tượng của các chất cần phân tích

2.3 Yêu cầu chung về dụng cụ lấy mẫu

3 Xử lý mẫu sơ bộ khi lấy mẫu

+ Sự hấp phụ vào dụng cụ chứa mẫu

- Phục vụ cho di chuyển dễ dàng và không hư hỏng mẫu

- Bảo quản không làm thay đổi thành phần mẫu và chất phân tích

- Phục vụ cho bảo quản được dễ dàng và an toàn sau khi lấy

Các loại mẫu cần xử lý sơ bộ:

- Mẫu phân tích các kim loại năng dễ thủy phân

- Mẫu phân tích các anion kém bền

- Mẫu phân tích các chất dễ bị phân hủy

- Chất phân tích là các chất dễ bị hấp phụ vào thảnh bình chứa

- Mẫu để phân tích một số chỉ tiêu sinh học, nấm mốc

- Mẫu để xác định các động vật phù du

- Mẫu để xác định các loại trầm tích

3 Xử lý mẫu sơ bộ khi lấy mẫu

Các phương pháp xử lý sơ bộ: Phân tích kim loại và anion

Xử lý dụng cụ: tráng các dụng cụ trước tiên bằng một dung dịch phù hợp nhất, nước cất hay acid loãng,… dùng chất nào tùy thuộc vào chất phân tích, sau đó phải làm khô hết dung môi tráng

Xử lý mẫu khi lấy: vì dụ

+ Xử lý bằng acid HCl hay HNO3 (kim loại năng, cho 1 L mẫu)

+ Xử lý mẫu bằng kiềm NaOH loãng (kim loại kiềm, anion CN-, H2S,…) + Mẫu để xác định pH (các loại)

+ Xử lý bằng formol, alcohol (các loại mẫu xác định chỉ tiêu sinh học)

+ Xử lý bẳng khí trơ, sạch

3 Xử lý mẫu sơ bộ khi lấy mẫu

Các phương pháp xử lý sơ bộ: Phân tích các chất hữu cơ

Nhóm các chất thuộc loại sau:

Các chất dễ bị anh sáng tác dụng và phân hủy

Các chất phải giữ lạnh (ví dụ lấy mẫu phân tích vitamin A trong máu) Các chất dễ bị oxy hóa hay khử

Các chất dễ bị mất do chuyển hóa sang chất khác, do tự oxy hóa khử Các chất dễ bay hơi, thăng hoa

Các chất dễ đông tụ, sa lắng, bám vào thành bình chứa đựng,…

3 Xử lý mẫu sơ bộ khi lấy mẫu

Các phương pháp xử lý sơ bộ: Các đối tượng sinh học

- Vi sinh vật, vi khuẩn, nấm mốc

- Các chỉ tiêu sinh hóa, COD, BOD, DO,

- Các mẫu y học (phân tích kim loại và các chất hữu cơ độc hại)

- Sinh vật lơ lửng

- Các chất lơ lửng

Khi lấy mẫu các loại này người ta phải cố định hay giữ chúng bằng các chất thích hợp được cho thêm vào mẫu phân tích theo một lượng thích hợp như chất ổn định, chất chống oxy hóa, chất chống lên men, chất chống sa lắng,

3 Xử lý mẫu sơ bộ khi lấy mẫu

4 Ghi chép và lập hồ sơ khi lấy mẫu phân tích

- Địa điểm lấy mẫu

- Vị trí lấy mẫu (chỗ lấy, bề mặt, độ sâu, cách đường,

bờ ruộng , khi lấy mẫu nước biển phải ghi rõ kinh độ,

vĩ độ, độ sâu, tọa độ )

- Ngày, giờ, tháng, năm lấy mẫu

- Điều kiện thời tiết (mưa, nắng, gió, nhiệt độ )

- Loại mẫu gì, dạng tồn tại, trình trạng mẫu khi lấy

- Khối lượng mẫu đã lấy

- Ghi rõ cách xử lý sơ bộ (nếu có)

- Người lấy mẫu và người xác nhận (ghi rõ họ tên)

5 Chuyên chở mẫu từ nơi lấy về kho và phòng thí nghiệm

- Bằng các phương tiện phù hợp, kịp thời nhưng không tốn kém

- Không làm hư hỏng mẫu, bong tróc nhãn, hư hỏng đồ bao gói, bình chứa

- Không gây xáo trộn, va đập, nhất là mẫu dễ cháy nổ

- Đúng điều kiện giữ mẩu, không cho mẫu phân hủy khi di chuyển

- Phương tiện chuyên chở phải đảm bảo sạch, không làm nhiễm bẩn mẫu

Các yêu cầu của quản lý mẫu

- Theo đúng yêu cầu để đảm bảo sự tồn tại đúng chất phân tích

- Để riêng từng loại, từng lô, từng nhóm

- Trong môi trường thích hợp (ánh sáng, độ ẩm,nhiệt độ )

- Bảo vệ được chất phân tích không bị phân hủy hay sa lắng,

- Trong nhiệt độ thích hợp theo yêu cầu của chất phân tích

- Không cho các phản ứng hóa học xảy ra làm mất chất phân tích

6 Quản lý và bảo quản mẫu phân tích

Các phương pháp bảo quản mẫu:

- Trong điều kiện bình thường, trong phòng có không khí sạch

- Trong tủ lạnh có khống chế nhiệt độ theo yêu cầu

- Trong kho kín, khô ráo, không bụi và không có độc hại cho mẫu

- Trong tủ ấm có khống chế nhiệt độ theo yêu cầu

- Nhiệt độ thấp dưới 0 (trong tuyết CO2) hay hệ khống chế nhiệt độ

- Trong môi trường khí trơ (Ar, He hay N2)

6 Quản lý và bảo quản mẫu phân tích

Ch t phơn tích V t liệu làm bình ch a Ch t b o vệ/đi u kiện b o qu n Th i gian b o qu n t i đa

Cl - , SO 4 2- P, G Không 30 ngày

CN - P, G 0.06g ascorbic acid/L

4 o C

15 ngày Nitrite P, G 4 o C 48 gi

H acronitril G, PTFE 0.008% Na 2 S 2 O 3 , pH 4-5, 4 o C 14 ngày

H benzidines G, PTFE 0.008% Na 2 S 2 O 3 , 4 o C 7 ngày

H clor h u c G, PTFE 0.008% Na 2 S 2 O 3 , 4 o C 7 ngày

H dioxim G, PTFE 0.008% Na 2 S 2 O 3 , 4 o C 45 ngày

Halo ether G, PTFE 0.008% Na 2 S 2 O 3 , 4 o C 40 ngày

Nitro-aromatic G, PTFE 0.008% Na 2 S 2 O 3 , 4 o C 40 ngày

D u, m G 0.008% Na 2 S 2 O 3 , 4 o C 28 ngày

Thu c tr sơu h u c và

phosphor h u c G 5 mL HCl, 4

o C 28 ngày

H PCBs và phthalates ethers G, PTFE 4 o C 40 ngày

Chlor h u c G, PTFE H 2 SO 4 , pH < 2, 4 o C 28 ngày

Radiological test G, PTFE HNO 3 , pH < 2, normal 6 tháng

6 Quản lý và bảo quản mẫu phân tích

Khái niệm về QA

Mục tiêu chung của QA là cung cấp hay đảm bảo các điều kiện cần thiết

để có được kết quả đạt chất lượng mong muốn Nói một cách tóm tắt thì

QA là một hệ thống tích hợp các hoạt động quản lý và những điều kiện, quy tắc và biện pháp lỹ thuật cần thiết để đảm bảo cho một sản phẩm thu được trên bất kỳ lĩnh vực nào của sản xuất hay nghiên cứu khoa học

có được chất lượng đáp ứng (hay thỏa mãn) đúng được mục tiêu đã đặt

ra

7 QA & QC trong lấy mẫu phân tích

- QA (quality assurance-đảm bảo chất lượng)

- QC (quality control-kiểm soát chất lượng)

Kế hoạch bảo đảm chất lượng cho công việc lấy mẫu:

- Cán bộ đi lấy mẫu phải được huấn luyện đầy đủ theo yêu cầu lấy mẫu

- Có phương pháp lấy mẫu đúng đắn và được phê chuẩn

- Dụng cụ trang bị và phương tiện để lấy chứa mẫu đã được kiểm chuẩn

- Hóa chất, thuốc thử phục vụ lấy mẫu được chuẩn bị và kiểm chuẩn

- Xác định đúng địa điểm, vùng và vị trí cần lấy mẫu

- Xác định rõ các thong số cần khảo sát

- Có đủ các điều kiện chứa đựng, chuyên chở và bảo quản mẫu

- Phương tiện ghi chép lập hồ sơ khi lấy mẫu đã được chuẩn bị đủ

- Có đủ các tài liệu cần thiết tối thiểu phục vụ cho lấy mẫu

7 QA & QC trong lấy mẫu phân tích

Khái niệm về QC

Mục tiêu chung của QC là cung cấp các điều kiện và biện pháp để

giám sát và kiểm soát chất lượng một quá trình sản xuất hay nghiên cứu khoa học nào đó để đảm bảo chất lượng đồng thời phát hiện

những sai sót và tìm cách khắc phục những sai sót đó để đảm bảo thu được sản phẩm có chất lượng mong muốn đặt ra

7 QA & QC trong lấy mẫu phân tích

QC là một tổ hợp các biện pháp và điều kiện kỹ thuật cụ thể để kiểm soát mọi chất lượng hoạt động của công tác lấy mẫu phân tích, đồng thời phát hiện các sai sót và tìm các biện pháp khắc phục đảm bảo tốt quá trình lấy mẫu

- Mẫu trắng dụng cụ các loại

- Mẫu trắng chuyên chở

- Mẫu trắng thuốc thử khi có xử lý sơ bộ

- Mẫu thêm chuẩn kiểm tra

7 QA & QC trong lấy mẫu phân tích

- QA/QC đối với tất cả người thực hiện lấy mẫu

- QA/QC trong kế hoạch lấy mẫu

- QA/QC đối với các phương pháp, trang bị và dụng cụ để lấy mẫu

- QA/QC đối với hóa chất phục vụ lấy mẫu

- QA/QC đối với các loại dụng cụ đựng, chứa và bao gói mẫu

- QA/QC đối với các hoạt động lấy mẫu, ghi chép hồ sơ lấy mẫu

- QA/QC đối với công tác chuyên chở mẫu về phòng thí nghiệm

- QA/QC đối với công tác bảo quản và lưu giữ mẫu sau khi đã lấy được

7 QA & QC trong lấy mẫu phân tích

Hì nh 1 S đồ chung v QA/QC trong l y m u và phân tích

Xá c định m c tiêu l y m u

L p ch ng trình l y m u

Chu n bị: nhơn lực, ph ng tiện, trang thi t bị, d ng c ,

Nh n xét và đánh giá QA/QC

7 QA & QC trong lấy mẫu phân tích

CÁC KỸ THU T X Lụ M U PHỂN TÍCH

- X lý m u là quá trình hoà tan và phân hu ,

chuyển ch t cần xác định về tr ng thái phù hợp

với quá trình phân tích

- X lý m u đồng thời xưy ra hai quá trình: Phân

h y c u trúc c a m u và chuyển ch t cần xác định

về tr ng thái phù hợp với quá trình phân tích

X Lụ M U LÀ GÌ

- Để đ a các ch t cần xác định về một tr ng thái thích hợp cho phép đo, theo ph ơng pháp phân tích đư chọn

- Để ch t phân tích có thể tồn t i trong tr ng thái bền vững và phù hợp với k thu t đo

- Đ a c u t phân tích t nhiều tr ng thái khác nhau trong m u về một tr ng thái đồng nh t

T I SAO PH I X Lụ M U

Các yếu tố nh h ởng đến x lý m u:

- Đối t ợng m u, matrix c a m u

- B n ch t, tính ch t c a các ch t cần phân tích

- Tr ng thái tồn t i, c u trúc v t lý hoá học c a các ch t trong m u

- Ph ơng pháp phân tích đ ợc lựa chọn để xác định chúng

- Hàm l ợng c a ch t cần xác định ở m c nào trong m u

T I SAO PH I X Lụ M U

 K thu t vô cơ hoá ớt (x lý ớt)

 K thu t vô cơ hoá khô (x lý khô),

 K thu t vô cơ hoá khô- ớt kết hợp,

 Các k thu t chiết

K thu t vô cơ hóa ớt:

+ Dựa vào tính axit và tính oxy hóa c a các axit để thực hiện quá trình phá m u nh :

ng dụng ch yếu c a k thu t x lý ớt này là để x lý

m u xác định c u t chịu nhiệt trong m u nh m u: m u hữu cơ, m u vô cơ, m u môi tr ờng, m u đ t, m u n ớc,

m u bụi không khí, m u kim lo i, hợp kim, rau qu và

thực ph m, v.v

KỸ THU T VÔ C HÓA B NG AXIT Đ C

NÓNG

Ví dụ : Xử lý mẫu thịt cá tươi sống bằng hỗn hợp 2 acid

HNO3- H2SO4 trong bình Kendan để xác định các kim loại độc hại như Cd, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn

Lấy 5 g mẫu đã nghiền mịn và trộn đều vào bình Kendan, thêm 60 mL HNO3 65%, 8 mL H2SO4 98%, cắm phễu nhỏ vào bình Kendan, lắc đều và đun nhẹ cho mẫu sôi và phân hủy, cho đến khi dung dịch mẫu trong không màu (6-8h tùy loại mẫu) Chuyển dung dịch mẫu vào cốc đun 250 mL, làm bay hơi hết dung dịch acid cho đến khi còn muối ẩm, để

nguội, thêm 5 mL dung dịch HCl 10%, định mức bằng nước cất thành 25 mL

KỸ THU T VÔ C HÓA B NG AXIT Đ C

NÓNG

Nguyên tắc chung:

•Dùng các dung dịch (NaOH, KOH ), hay hỗn hợp (NaOH +NaHCO 3 ), hay (KOH + Na 2 O 2 ), nồng độ kho ng (10 -20%), để phân hu m u phân tích về

d ng hydroxyl hay muối kiềm dể tan

•L ợng dung dịch phân hu : cần l ợng lớn t 8-15 lần l ợng m u

•Thời gian phân hu : t 4 - 10 giờ trong hệ hở Còn trong hệ lò vi sóng kín chỉ cần thời gian 1-2 h

X Lụ B NG KI M NÓNG

CÁC U NH C ĐI M VÀ PH M VI NG D NG

• u điểm: áp dụng tốt cho các nguyên tố có hợp ch t dễ bay hơi và các nguyên tố và các matrix c a m u dễ tan trong kiềm

• Nh ợc điểm lớn là tốn nhiều kiềm t 10 ậ 15 lần l ợng

m u

• Dùng cho một số ch t nh các ch t: Cl-, Br-, NO3-, SO4, PO43- và một số m u thực ph m không x lý đ ợc bằng axit

2-X Lụ B NG KI M NÓNG

K thu t x lý khô là k thu t nung m u trong lò nung ở một nhiệt độ thích hợp M u sau khi nung đ ợc hoà tan bằng dung dịch axit phù hợp, chuyển về d ng dung dịch, sau đó xác định theo ph ơng pháp đư chọn

Nguyên t c:

KỸ THU T VÔ C HÓA KHÔ

Các yếu tố nh h ởng đến quá trình nung

• Nhiệt độ nung

• Thời gian nung

• Ch t phụ gia: B o vệ các ch t phân tích không bị m t và làm cho quá trình phân h y m u nhanh hơn

KỸ THU T VÔ C HÓA KHÔ

Lo i m u Ph gia Nhiệt đ S n ph m sau khi nung

Đ t sét KOH+Na

2O

2 550-650 Na2SiO3+K2SiO3+H2O Quặng

Silicat KOH+Na2O

2 500-600 Na2SiO3+K2SiO3+H2O+MeX Quặng Ferrit 550-600 FeO+Fe2O3+SO2+H2O

Ch t hữu cơ 500-600 MexOy + CO2 + H2O + (NOx)

KỸ THU T VÔ C HÓA KHÔ

không có ch t phụ gia và ch t b o vệ

KỸ THU T VÔ C HÓA KHÔ

• Nguyên tắc:

+ X lý sơ bộ bằng ph ơng pháp ớt

+ Thực hiện quá trình nung m u

+ Hòa tan m u bằng dung môi thích hợp

• u điểm

+ T n dụng đ ợc u điểm c a c hai ph ơng pháp

+ Rút ngắn thời gian

+ Gi m chi phí, chỉ bằng 1/5 ph ơng pháp ớt

Ph ơng pháp vô cơ hóa m u khô ậ ớt kết hợp đư phát huy

đ ợc u điểm và khắc phục đ ợc nh ợc điểm c a ph ơng

pháp vô cơ hóa m u khô và vô cơ hóa m u ớt

• L y 5.000 g m u đư nghiền mịn vào chén nung, thêm

5 mL HNO3 45% và 5 mL Mg(NO3)2 5%, trộn đều, rồi

s y, hay đun nhẹ trên bếp điện cho m u sôi, cô c n đến khô thành than đen

• Sau đó đem nung lúc đầu ở 400-450 oC trong 3 giờ, rồi nâng lên 550oC, đến hết than đen

• Hoà tan tro thu đ ợc trong 20 mL dung dịch HCl 1/1

và có thêm 1 mL HNO3 65%, đun nóng cho tan, làm bay hơi hết axit d đến còn muối m, định m c bằng dung dịch HCl 2% thành 25 mL

X lỦ m u rau qu đ xác định Na, K, Ca, Cd, Co,

Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn

• L y 5.000 g m u vào chén nung, thêm 5 mL HNO3 45%, 2 mL H2SO4 98% và 5 mL Mg(NO3)2 5% ( hay KNO3), đun sôi

• Nung ở 400-450oC trong 3 giờ, tiếp đó ở 550oC cho

m u tro hoá đến khi th y b không còn đen

• Hoà tan tro thu đ ợc trong 18 mL HCl 1/1 và có thêm 1.0 mL HNO3 65%, đun nóng cho m u tan hoàn toàn, đuổi hết axit d đến còn muối m, và định m c thành 25

mL bằng axit HCl 2% Đây là dung dịch m u để xác định các kim lo i bằng các ph ơng pháp UV-VIS, hay AAS, hay ICP-OES, hoặc ICP-MS

X lỦ m u s a đ xác định Na, K, Ca, Mg, Cd, Co,

Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn