Xác định hàm lượng cadimi, chì có trong chè shan tuyết, bằng phúc bắc kạn bằng phương pháp phổ hấp thụ và phát xạ nguyên tử

Với những lý do như trên tôi đã chọn đề tài “ Xác định hàm lượng cadimi, chì có trong chè Shan tuyết, Bằng Phúc - Bắc Kạn bằng phương pháp phổ hấp thụ và phát xạ nguyên tử”.. Nghiên cứu,

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

Người hướng dẫn khoa học: TS Hoàng Lâm

Thái Nguyên - Năm 2016

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực Những kết luận của luận văn chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

NGUYỄN XUÂN HIỆP

Lời cảm ơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Hoàng Lâm đã trực tiếp giao

cho em đề tài và tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện cho em hoàn thành

luận văn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong tổ bộ môn Hoá Phân Tích,

Ban Chủ nhiệm khoa Hoá học, trường Đại học Khoa học Thái Nguyên đã giúp

em hoàn thành luận văn này

Em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trung tâm y tế dự phòng tỉnh

Thái Nguyên, anh chị Khoa xét nghiệm đã tạo điều kiện giúp đỡ em về cơ sở vật

chất, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm thực nghiệm Em xin gửi lời cảm

ơn tới các anh chị phòng phân tích của tập đoàn SGS – trụ sở tại Núi Pháo –

Thái Nguyên đã giúp đỡ tạo điều kiện giúp em phần thực nghiệm của đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp, gia đình đã quan tâm,

giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Thái Nguyên, ngày … tháng … năm 2016

Học viên

Nguyễn Xuân Hiệp

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CÁM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CHỮ KÍ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ CAĐIMI VÀ CHÌ 3

1.1.1 Cađimi 3

1.1.2 Chì 4

1.2 Giới thiệu chung về chè Shan tuyết Bằng Phúc - Chợ Đồn - Bắc Kạn 8

1.2.1 Giới thiệu về chè, chè Shan tuyết 8

1.2.2 Đặc điểm, vai trò và công dụng của chè xanh 9

1.3 Một số phương pháp xác định cađimi và chì 10

1.3.1 Các phương pháp phân tích 10

1.3.2 Phương pháp phân tích công cụ 12

1.4 Phương pháp xử lý mẫu phân tích xác định cađimi và chì 21

1.4 1 Phương pháp xử lý ướt (bằng axit đặc oxi hóa mạnh) 21

1.4 2 Phương pháp xử lý khô 22

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.1 THIẾT BỊ, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ 24

2.1.1 Thiết bị 24

2.1.2 Dụng cụ 24

2.1.3 Hóa chất 24

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.2.1 Nghiên cứu phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 24

2.2.2 Nghiên cứu phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử 29

2.2.3 Lấy mẫu và bảo quản 31

2.2.4 Xử lý mẫu 33

2.2.5 Xác định hàm lượng kim loại trong chè Shan tuyết 33

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 34

3.1 PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG CHUẨN ĐỐI VỚI PHÉP ĐO GF-AAS 34

Điều kiện đo phổ GF-AAS của cađimi, chì 34

3.1.1 Khảo sát khoảng tuyển tính của nồng độ các kim loại 36

3.1.2 Xây dựng đường chuẩn của cađimi và chì 38

3.1.3 ĐÁNH GIÁ SAI SỐ VÀ ĐỘ LẶP VÀ GIỚI HẠN PHÁT HIỆN (LOD), GIỚI HẠN ĐỊNH LƯỢNG (LOQ) CỦA PHƯƠNG PHÁP GF-AAS 41

3.2 PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG CHUẨN ĐỐI VỚI PHÉP ĐO ICP – OES 45

3.3 PHÂN TÍCH MẪU THỰC TẾ BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG CHUẨN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÊM CHUẨN 47

3.3.1 Kết quả xác định hàm lượng kim loại trong chè Shan tuyết bằng phương pháp đường chuẩn 47

3.3.2 Kết quả xác định hàm lượng kim loại nặng trong chè Shan tuyết bằng phương pháp thêm chuẩn 48

3.3.3 So sánh kết quả xác định hàm lượng sắt, kẽm và chì trong mẫu đất và nước bằng hai phương pháp AAS và phương pháp ICP – OES 50

KẾT LUẬN 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT

5 GF-AAS Graphite Furnace- Atomic Absorption Spectrometry

(Phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa)

(Đèn catot rỗng)

7 HPLC High Performance Liquid Chromatography

(Sắc kí lỏng hiệu năng cao)

8 ICP-OES Inductively Coupled Plasma Optical EmissionSpectroscopy

(Quang phổ phát xạ quy nạp plasma)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Một số hằng số vật lý quan trọng của cađimi …3

Bảng 1.2 Một số hằng số vật lý quan trọng của chì 5

Bảng 2.1 Địa điểm lấy mẫu chè khô Shan tuyết tại Bắc Kạn 31

Bảng 3.1 Tổng kết các điều kiện đo phổ của cađimi, chì 35

Bảng 3.2 Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của cađimi 36

Bảng 3.3 Kết quả khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của chì 37

Bảng 3.4 Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo cađimi 42

Bảng 3.5 Kết quả xác định sai số của phương pháp với phép đo chì 43

Bảng 3.6 Sự tương quan giữa nồng độ và độ phát xạ của cađimi 45

Bảng 3.7 Sự tương quan giữa nồng độ và độ phát xạ của chì 46

Bảng 3.8 Kết quả xác định nồng độ kim loại trong chè bằng 2 phương pháp: GF-AAS và ICP-OES 47

Bảng 3.9 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với giới hạn ô nhiễm kim loại nặng có trong thực phẩm theo QCVN 8-2-2011/BYT 48

Bảng 3.10 Kết quả phân tích cađimi bằng phương pháp thêm chuẩn 49

Bảng 3.11 Kết quả phân tích chì bằng phương pháp thêm chuẩn 49

Bảng 3.12 Kết quả mẫu đo cađimi trong mẫu chè 50

Bảng 3.13 Kết quả mẫu đo chì trong mẫu chè 52

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Cây chè Shan tuyết 8

Hình 1.2 Sự phụ thuộc tuyết tính của lgR theo lgC 19

Hình 1.3 Đường cong đặc trưng kính ảnh 20

Hình 2.1 Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Shimadzu AAS-6300 25

Hình 2.2 Nguyên tắc cấu tạo của máy đo AAS 26

Hình 2.3 Đồ thị của phương pháp đường chuẩn 27

Hình 2.4 Đồ thị của phương pháp thêm chuẩn 28

Hình 2.5 Máy quang phổ phát xạ nguyên tử Agilent ICP- OES 5100 30

Hình 3.1 Đồ thị kết quả khảo sát nồng độ tuyến tính của cađimi 37

Hình 3.2 Đồ thị kết quả khảo sát nồng độ tuyến tính của chì 38

Hình 3.3 Đường chuẩn của cađimi (phương pháp GF-ASS) 39

Hình 3.4 Đường chuẩn của chì (phương pháp GF-ASS) 40

Hình 3.5 Đường chuẩn của cađimi (phương pháp ICP-OES) 46

Hình 3.6 Đường chuẩn của cađimi (phương pháp ICP-OES) 46

Hình 3.7 Đường hồi qui so sánh hai phương pháp đối với cađimi trong mẫu chè 51

Hình 3.8 Đường hồi qui so sánh hai phương pháp đối với chì trong mẫu chè 53

MỞ ĐẦU

Cây trà (miền Bắc gọi là chè) dùng để lấy búp non pha nước

uống, còn có tên khoa học là trà Trung Quốc hay trà tàu (Camellia sinensis)

Chè tuyết là một biến thể hiếm của loài trà tàu, tên khoa học là Camellia sinensis sanon, được trồng nhiều ở miền Bắc Ấn Độ và Tây Tạng (Trung

Quốc)

Chè tuyết (còn gọi là chè Shan tuyết) là tên thông dụng nhất, vì búp

non của chè phủ đầy lông tơ trắng như tuyết Chè tuyết là cây rừng thân gỗ, đường kính 30-40 cm, cao đến 10m Chúng ưa vùng núi có độ cao từ 1000 đến 1700m, khí hậu lạnh ẩm, nhiều sương gió Ở xứ Bắc nước ta, chè tuyết gặp ở một số vùng thuộc các tỉnh Hà Giang, Bắc Kạn, phía tây dãy Hoàng Liên Sơn thuộc các tỉnh Lai Châu, Nghĩa Lộ, Sơn La và phần lớn là mọc hoang, tạo thành những thảm cây cổ thụ hàng trăm năm tuổi

Chè Shan tuyết nếu được sử dụng mỗi ngày sẽ đem lại rất nhiều lợi ích

cho sức khỏe con người như: Xua tan cảm giác mệt mỏi, giúp tinh thần sảng khoái, tỉnh táo; giảm lượng cholesterol trong máu, giúp ngăn ngừa bệnh tim mạch, đặc biệt tốt cho sức khỏe của người già, người mắc bệnh tim mạch; giúp làm giảm nguy cơ mắc bệnh tiểu đường bởi nó làm giảm lượng đường trong máu; hạn chế nguy cơ mắc các bệnh về gan; tốt cho răng miệng, phòng chống dị ứng [1]

Nhưng cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì vấn đề ô nhiễm môi trường ảnh hưởng có hại đến chất lượng chè là một vấn đề cần kiểm tra

và xem xét Do việc sử dụng các loại hoá chất như thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu… cùng với các chất thải của nền công nghiệp, đã dẫn đến các nguồn đất, nước và không khí bị ô nhiễm, đặc biệt do nghành công nghiệp đang ngày càng phát triển thì sự ô nhiễm môi trường bởi các kim loại nặng như As, Pb, Cd, Hg … ngày càng nghiêm trọng Chè có thể bị nhiễm một số kim loại nặng từ đất, nước, và không khí Vì vậy chúng ta không chỉ quan tâm nghiên cứu các chất có tác dụng sinh lý tốt với sức khoẻ con người mà cần

phải quan tâm nghiên cứu và kiểm tra khống chế các chất có hại đặc biệt là các kim loại nặng ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ người sử dụng Đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu để xác định hàm lượng các kim loại nặng trong chè ở Việt Nam cũng như trên thế giới Tuy nhiên đối với chè Shan tuyết, Bằng Phúc - Bắc Kạn thì chưa có đề tài nào nghiên cứu Do vậy cần phải phân tích đề đánh giá hàm lượng kim loại nặng có trong chè Shan Tuyết Bằng, Phúc - Bắc Kạn trên các tiêu chuẩn cho phép

Với những lý do như trên tôi đã chọn đề tài “ Xác định hàm lượng cadimi, chì có trong chè Shan tuyết, Bằng Phúc - Bắc Kạn bằng phương pháp phổ hấp thụ và phát xạ nguyên tử”

Để thực hiện đề tài này, tôi tập trung giải quyết các nhiệm vụ sau:

1 Nghiên cứu, xây dựng quy trình phân tích xác định hàm lượng kim loại cađimi, chì trong sản phẩm chè Shan tuyết Bằng Phúc - Bắc Kạn bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF - AAS) và phát xạ nguyên tử (ICP-OES)

2 Khảo sát các điều kiện tối ưu cho phép đo của kim loại cađimi và chì

3 Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của cađimi, chì

4 Đánh giá sai số, độ lặp, khoảng tin cậy của phép đo, xác định LOD, LOQ

5 Xác định hàm lượng cađimi, chì trong các mẫu chè Shan tuyết bằng phương pháp đường chuẩn

6 Kiểm tra độ chính xác của kết quả phân tích bằng phương pháp thêm chuẩn

7 So sánh kết quả phân tích hàm lượng cađimi và chì trong mẫu chè giữa phương pháp GF - AAS và ICP-OES với tiêu chuẩn Việt Nam

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ CAĐIMI VÀ CHÌ

1.1.1 Cađimi

1.1.1.1 Trạng thái tự nhiên của cađimi

Trong thiên nhiên, cađimi tồn tại ở dạng bền vững là Cd(II) Trữ lượng của cađimi trong vỏ Trái đất là 7,6.10-6% tổng số nguyên tử tương ứng Khoáng vật chính của cađimi là grenokit (CdS), khoáng vật này hiếm khi tồn tại riêng mà thường ở lẫn với khoáng vật của kẽm và thủy ngân là xinaba hay thần sa (HgS) [2 ,3]

1.1.1.3 Tính chất hóa học của cađimi

Cađimi là nguyên tố tương đối hoạt động hóa học Trong không khí

ẩm, cađimi bền ở nhiệt độ thường nhờ màng oxit bảo vệ Nhưng ở nhiệt độ cao cađimi cháy mãnh liệt cho ngọn lửa mầu sẫm

2Cd + O2 → 2CdO

Tác dụng với halogen tạo thành đihalogenua, tác dụng với lưu huỳnh và

các nguyên tố không kim loại khác như photpho, selen…

Cd + S → CdS

Ở nhiệt độ thường cađimi bền với nước vì có màng oxit bảo vệ, nhưng

ở nhiệt độ cao cađimi khử hơi nước biến thành oxit

Cd + H2O → CdO + H2↑ Cađimi tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hoá, giải phóng khí hiđro [2, 3]

Ví dụ với axit HCl

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

Cd + H3O+ + H2O → [Cd(H2O)2]]2+ + 1/2H2↑

1.1.1.4 Tác dụng sinh hóa cađimi

Cađimi là nguyên tố rất độc Cađimi thâm nhập vào cơ thể bằng nhiều cách khác nhau và được tích tụ lại chủ yếu trong thận và có thời gian bán huỷ sinh học rất dài từ 20 - 30 năm Nhiễm độc cađimi gây nên chứng bệnh giòn xương Ở nồng độ cao, cađimi gây đau thận, thiếu máu và phá huỷ tuỷ xương Phần lớn cađimi thâm nhập vào cơ thể con người được giữ lại ở thận và được đào thải, còn một phần ít (khoảng 1%) được giữ lại trong thận, do cađimi liên kết với protein tạo thành metallotionein có ở thận Phần còn lại được giữ lại trong cơ thể và dần dần được tích luỹ cùng với tuổi tác

Cađimi thường gắn liền với kẽm nên có khả năng thay thế kẽm Trong

cơ thể, kẽm là thành phần thiết yếu của một số hệ thống enzim nên khi bị cađimi thay thế sẽ gây ra rối loạn tiêu hoá và các chứng bệnh rối loạn chức năng thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá huỷ tuỷ sống, gây ung thư [4]

nhưng chủ yếu là: Galen (PbS), Cerndute (PbCO3), Anglesite (PbSO4) và Pyromophite [Pb5Cl(PO4)3] Chì có 18 đồng vị trong đó có 4 đồng vị bền

Cấu hình electron [Xe]4f145d106s26p2

Năng lượng ion hóa thứ nhất (eV) 7,42

Nhìn chung, chì là kim loại tương đối hoạt động về mặt hoá học [3, 5]

Ở điều kiện thường, chì bị oxi hoá tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc bên trên mặt bảo vệ cho chì không tiếp xúc bị oxi hoá nữa

2Pb + O2 → 2PbO Khi gặp nước, nước sẽ tách dần màng oxit bao bọc ngoài và tiếp tục bị tác dụng

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

Pb + X2 → PbX2

Chì 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;

PbSO4) Với dung 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)2

Với axit nitric ở bất kỳ nồng độ nào, chì tác dụng như một kim loại:

3Pb + 8HNO3loãng → 3Pb(NO3)2 + 2NO + 4H2O Khi có mặt oxi, chì có thể tác dụng với nước:

2Pb + 2H2O + O2 → 2Pb(OH)2

Chì có thể tan trong axit axetic và các axit hữu cơ khác:

2Pb + 4CH3COOH + O2 → 2Pb(CH3COO)2 + 2H2O Với dung dịch kiềm, chì có tác dụng khi đun nóng, giải phóng hiđro:

Pb + 2KOH + 2H2O → K2[Pb(OH)4] + H2

1.1.2.4 Tác dụng sinh hóa của chì

Chì được con người phát hiện từ trước công nguyên và được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau Ngày nay, chì chủ yếu được sử dụng trong công nghiệp năng lượng, luyện kim như sản xuất acquy ướt, pin, các loại cầu chì, mạch điện, phụ gia cho sản xuất xăng, dầu bôi trơn, chế tạo hợp kim Nguồn nước thải từ các nhà máy công nghiệp này cùng với các nguồn nước thải của công nghiệp khai thác khoáng sản, và nước có tiếp xúc với các thiết

bị chì, rác thải công nghiệp, … đã đưa một lượng chì đáng kể vào môi trường nước và đất

Chì tồn tại trong nước dưới dạng chì hóa trị +2, tính năng của hợp chất chì được đánh giá chủ yếu thông qua độ tan của nó Độ tan của hợp chất chì chủ yếu phụ thuộc vào pH (pH tăng thì độ tan giảm) Ngoài ra độ tan của hợp chất chì còn phụ thuộc vào một số yếu tố khác như độ muối (hàm lượng các ion khác) của dung dịch, điều kiện oxi hóa – khử

Chì thâm nhập vào cơ thể con người qua thức ăn, nước uống, hít thở và

cả thông qua da Triệu chứng thể hiện khi nhiễm độc chì của cơ thể là sự mệt mỏi, chán ăn, đau đầu, chóng mặt, sưng khớp… Các dấu hiệu trên có thể xuất

hiện khi nồng độ chì trong máu khoảng 0,3 ppm Ở các nồng độ cao hơn 0,3ppm thì chì có thể gây nên hiện tượng thiếu máu do thiếu hemoglobin Ở các nồng độ 0,5 ppm đến 0,8 ppm thì chì có thể gây ra sự rối loạn chức năng của thận và phá hủy não

Xương là nơi tàng trữ, tích lũy chì trong cơ thể, ở đó chì tương tác với photphat trong xương rồi truyền vào các mô mềm của cơ thể rồi thể hiện độc tính của nó Tác dụng hóa sinh chủ yếu của chì là ảnh hưởng tới quá trình tổng hợp máu dẫn đến phá vỡ hồng cầu, ức chế mọi hoạt động của các enzym Chì cản trở việc sử dụng oxi và glucoza để sản xuất năng lượng cho quá trình sống Dấu hiệu của ngộ độc chì thường thường xuất hiện rất âm thầm, khó sớm phát hiện chỉ khi nào chì tích tụ tới mức độ cao, bệnh mới rõ rệt nhưng các triệu chứng cũng không có gì đặc biệt Ở trẻ em, nhiễm độc cấp tính khiến cho các em trở nên cáu kỉnh, kém tập trung, ói mửa, dáng đi không vững, lên cơn kinh phong Trường hợp mãn tính, các em có dấu hiệu chậm trí, hay gây

gổ, lên kinh thường xuyên, đau bụng, thiếu máu, suy nhược cơ bắp, suy thận, đôi khi có thể đưa tới tử vong

Thường thường, trẻ em bị tác hại của chì trầm trọng hơn ở người trưởng thành, đặc biệt là dưới 6 tuổi vì hệ thần kinh còn non yếu và khả năng thải độc chất của cơ thể chưa hoàn chỉnh Một số em có thể bị nhiễm ngay từ khi còn ở trong lòng mẹ hoặc bú sữa mẹ có hàm lượng chì cao Tới khi lớn, các em tiêu thụ thực phẩm có chì, nuốt chì lẫn trong đất, bụi khi bò chơi trên mặt đất hoặc

ăn các mảnh vụn sơn tường nhà cũ

Khi ngộ độc chì, người lớn hay than phiền đau tê ở đầu ngón chân, tay; bắp thịt mỏi yếu; nhức đầu, đau bụng, tăng huyết áp, thiếu máu, giảm trí nhớ, thay đổi tâm trạng, sẩy thai, kém sản xuất tinh trùng…Lâu ngày, bệnh trở thành mãn tính, đưa tới suy thận, tổn thương thần kinh ngoại vi, giảm chức năng não

bộ [4]

1.2 GIỚI THIỆU VỀ CHÈ SHAN TUYẾT BẰNG PHÚC - BẮC KẠN, VAI TRÒ VÀ CÔNG DỤNG CHÈ

1.2.1 Giới thiệu về chè, chè Shan tuyết

Chè xanh (hay trà xanh) là loại trà được chế biến từ lá của cây chè nó được ôxy hóa ở mức tối thiểu trong quá trình chế biến Chè xanh có nguồn gốc

từ Trung Quốc và trở thành thức uống phổ biến tại nhiều nền văn hóa trên khắp châu Á Gần đây, chè xanh đã trở nên phổ biến hơn tại phương Tây, khu vực vốn có truyền thống tiêu thụ chè đen Chè xanh đã trở thành nguyên liệu để chiết xuất nhằm sử dụng trong các loại đồ uống, thực phẩm chức năng, bổ sung trong chế độ ăn uống, và các mặt hàng mỹ phẩm

Chè Shan tuyết Bằng Phúc đã có từ lâu đời Cả xã hiện còn trên 1000 gốc chè cổ thụ trên 100 năm tuổi vẫn đang cho thu hoạch, trong đó có cả những cây

300 năm tuổi, đường kính thân cây to cỡ người ôm, chiều cao hơn chục mét, tán rộng che kín vài chục mét vuông Nước chè Shan tuyết có sắc vàng, sóng sánh, hương thơm dịu Khác với các giống chè khác, búp chè Shan tuyết to như búp

đa có phủ một lớp lông tơ trắng trông như những bông hoa tuyết; sau khi sao, búp chè không có hình móc câu mà to ngẫy như chiếc cúc áo nhỏ nhưng vẫn phủ một lớp tuyết trắng đục nên gọi là chè Shan tuyết Chè Shan tuyết sinh trưởng khỏe, chịu ẩm, chịu lạnh, không bị sâu bệnh hại, năng suất, búp tươi cao, chất lượng tốt, có hương vị đặc biệt làm nên sản vật của địa phương, góp phần xóa đói, làm giàu cho bà con người Tày ở Bằng Phúc - Bắc Kạn [1]

Hình 1.1 Cây chè Shan tuyết ở Bằng Phúc - Bắc Kạn

1.2.2 Đặc điểm, vai trò và công dụng của chè xanh

Trong vài thập kỉ gần đây, chè xanh đã trở thành đối tượng nghiên cứu của nhiều nhà khoa học nhằm xác định mức độ có lợi cho sức khỏe của chè, là một điều đã nổi tiếng từ lâu, theo đó đã có một số bằng chứng cho thấy rằng thường xuyên uống chè xanh có thể làm giảm nguy cơ tiến triển bệnh tim mạch và một số bệnh ung thư nhất định Mặc dù chè xanh không làm tăng tỷ

lệ trao đổi chất trong cơ thể đủ để giảm cân ngay lập tức, song chiết xuất từ chè xanh có chứa polyphenol và caffein để gây sinh nhiệt và kích thích quá trình ôxy hóa chất béo, làm tăng tỉ lệ trao đổi chất 4% mà không làm tăng nhịp tim [6]

Theo kết quả một cuộc khảo sát do Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ đưa ra vào năm 2007, giá trị của flavonoid trong một tách chè xanh cao hơn so với một khối lượng tương đương các mặt hàng thực phẩm và đồ uống truyền thống khác vốn được xem là tăng cường sức khỏe có nguồn gốc thiên nhiên, bao gồm hoa quả tươi, nước ép rau quả hay rượu vang Flavonoid là một nhóm thành phần hóa học thực vật có trong hầu hết các sản phẩm thực vật, gây nên các tác động đến sức khỏe như chống ôxy hóa và chống ung thư Tuy nhiên, cũng dựa trên nghiên cứu này, lượng flavonoid có thể khác biệt đáng

kể giữa các sản phẩm chè khác nhau [6]

Ở Việt Nam có nhiều vùng chè ngon nổi tiếng như: Chè Mộc Châu Sơn

La, chè Lâm Đồng, chè Thái Nguyên, chè Shan tuyết - Phúc Bằng - Bắc Kạn

1.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CAĐIMI VÀ CHÌ

Hiện nay có rất nhiều phương pháp khác nhau để xác định asen, cađimi

và chì như phương pháp phân tích khối lượng, phân tích thể tích, điện hoá, phổ phân tử UV – VIS, phổ phát xạ nguyên tử (ICP-OES), phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) và không ngọn lửa (GF-AAS),.… Dưới đây là một số phương pháp xác định cađimi và chì

1.3.1 Các phương pháp phân tích

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 thể đạt tới 0,1% Cơ sở của phương pháp là sự kết tủa định lượng của chất phân tích với một thuốc thử thích hợp

Cađimi thường được kết tủa dưới dạng CdS, CdSO4, CdNH4PO4 sau

đó kết tủa được lọc, rửa, sấy (hoặc nung) rồi đem cân từ đó xác định hàm lượng chất phân tích

Chì được kết tủa dưới dạng PbSO4, PbCrO4 hay PbMoO4 sau đó được kết tủa được lọc, 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 phương pháp này không được dùng phổ biến trong thực tế để xác định lượng vết các chất mà chỉ dùng trong phân tích hàm lượng lớn [7]

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 để biết nồng độ chính xác (dung dịch chuẩn) được thêm vào dung dịch chất định phân để tác dụng đủ toàn bộ lượng chất định phân đó Thời điểm thêm lượng thuốc thử tác dụng với toàn bộ chất định phân gọi là điểm tương đương Để nhận biết điểm tương đương, người ta dùng các chất gây ra hiện tượng có thể quan sát bằng mắt gọi là các chất chỉ thị [7]

Với cađimi và chì, ta có thể dùng các phép chuẩn độ như chuẩn độ phức chất, chuẩn độ ôxi hoá - khử với các chất chỉ thị khác nhau

Ta có thể xác định cađimi bằng EDTA ở môi trường pH = 9 đến 10 với chỉ thị ET-OO hoặc môi trường pH = 6 với chỉ thị xylendacam Khi đó chất chỉ thị chuyển từ màu 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 ET-OO

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

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

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

với chỉ thị là ET-OO

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 phức ZnY2 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 Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV - VIS

Phương pháp này chính là phương pháp phổ hấp thụ phân tử trong vùng UV - VIS Ở điều kiện thường, các phân tử, nhóm phân tử của chất bền vững và nghèo năng lượng Đây là trạng thái cơ bản Nhưng khi có một chùm sáng với năng lượng thích hợp chiếu vào thì các điện tử hoá trị trong các liên kết (л, ∂ , n) sẽ hấp thụ năng lượng chùm sáng, chuyển lên trạng thái kích thích với năng lượng cao hơn Hiệu số giữa hai mức năng lượng (cơ bản Eo

và kích thích Em) chính là năng lượng mà phân tử hấp thụ 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 của một 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 lượng phép đo:

A = K.C Trong 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

đến

10-7M và là một 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 cađimi, chì thì lại gặp rất nhiều khó khăn do ảnh hưởng của một số ion kim loại tương tự Khi đó phải thực hiện các công đoạn che, tách phức tạp [8, 9]

1.3.2.2 Phương pháp điện hoá

a Phương pháp cực phổ

Nguyên tắc: Người ta thay đổi liên tục và tuyến tính điện áp đặt vào 2

cực để khử các ion kim loại, do mỗi kim loại có thế khử khác nhau Thông qua chiều cao của đường cong Von-Ampe có thể định lượng được ion kim

loại trong dung dịch ghi cực phổ Vì dòng giới hạn Igh ở các điều kiện xác định tỉ lệ thuận với nồng độ ion trong dung dịch ghi cực phổ theo phương trình:

I = k.C 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 ghi dòng là hàm của thế trên cực giọt thuỷ ngân rơi Sóng cực phổ thu được có dạng bậc thang, dựa vào chiều cao có thể định lượng được chất phân tích

Phương pháp này có khá nhiều ưu điểm: Nó cho phép xác định cả chất

vô cơ và hữu cơ với nồng độ 10-5

÷ 10-6M tuỳ thuộc vào cường độ và độ lặp lại của dòng dư Sai số của phương pháp thường là 2 ÷ 3% với nồng độ 10-3 ÷

10-4M, là 5% với nồng độ 10-5 M (ở điều kiện nhiệt độ không đổi) Tuy nhiên phương pháp cực phổ bị ảnh hưởng rất lớn của dòng tụ điện, dòng cực đại, lượng oxi hoà tan hay bề mặt điện cực nên giới hạn phát hiện kém khoảng

10-5 đến 10-6 M

Nhằm loại trừ ảnh hưởng trên đồng thời tăng độ nhạy, hiện nay đã có các phương 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 [9,

10]

b Phương pháp Von-Ampe hoà tan

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

Bước 1: Điện hoá làm giàu chất cần phân tích trên bề mặt điện cực làm việc trong 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 làm việc, 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 [9, 10]

1.3.2.3 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

Nguyên tắc: Khi nguyên tử tồn tại tự do ở thể khí và ở trạng thái năng

lượng cơ bản, thì nguyên tử không thu hay không phát ra năng lượng Tức là nguyên tử ở trạng thái cơ bản Song, nếu chiếu vào đám hơi nguyên tử tự do một chùm tia sáng đơn sắc có bước sóng phù hợp, trùng với bước sóng vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố phân tích, chúng sẽ hấp thụ tia sáng đó sinh ra một loại phổ của nguyên tử Phổ này được gọi là phổ hấp thụ của nguyên tử Với hai kỹ thuật nguyên tử hóa, nên chúng ta cũng có hai phép đo tương ứng Đó là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử trong ngọn lửa (F- AAS có

độ nhạy cỡ 0,1 ppm) và phép đo phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF – AAS có độ nhạy cao hơn kỹ thuật ngọn lửa 50- 1000 lần, cỡ 0,1- 1 ppb)

Cơ sở của phân tích định lượng theo AAS là dựa vào mối quan hệ giữa cường độ vạch phổ và nồng độ nguyên tố cần phân tích theo biểu thức:

Phép đo phổ AAS có thể phân tích được hàm lượng vết của hầu hết các kim loại và cả những hợp chất hữu cơ hay anion không có phổ hấp thụ nguyên tử Nó được sử dụng rộng rãi trong các ngành: địa chất, công nghiệp hóa học, hóa dầu, y học, sinh học, dược phẩm [8, 9]

a Phép đo phổ F-AAS

Kỹ thuật F-AAS dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu phân tích Do đó mọi quá trình xảy ra trong khi

nguyên tử hoá mẫu phụ thuộc vào đặc trưng và tính chất của ngọn lửa đèn khí nhưng chủ yếu là nhiệt độ ngọn lửa Đây là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hoá mẫu phân tích, mọi yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ ngọn lửa đèn khí đều ảnh hưởng đến kết quả của phương pháp phân tích [8, 9]

b Phép đo phổ GF-AAS

Kỹ thuật GF-AAS ra đời sau kỹ thuật F-AAS nhưng đã được phát triển rất nhanh, nó đã nâng cao độ nhạy của phép xác định lên gấp hàng trăm lần so với kỹ thuật F-AAS Mẫu phân tích bằng kỹ thuật này không cần làm giàu sơ

bộ và lượng mẫu tiêu tốn ít

Kỹ thuật GF-AAS là quá trình nguyên tử hoá tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng nhiệt của dòng điện có công suất lớn và trong môi trường khí trơ (Argon) Quá trình nguyên tử hoá xảy ra theo các giai đoạn kế tiếp nhau: sấy khô, tro hoá luyện mẫu, nguyên tử hoá để đo phổ hấp thụ nguyên tử và cuối cùng là làm sạch cuvet Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu

tố quyết định mọi diễn biến của quá trình nguyên tử hoá mẫu Trong đó hai giai đoạn đầu là chuẩn bị cho giai đoạn nguyên tử hóa để đạt kết quả tốt Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tố chính quyết định mọi sự diễn biến của quá trình nguyên tử hóa mẫu

* Những ưu - nhược điểm của phép đo:

Cũng như các phương pháp phân tích khác, phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử cũng có những ưu, nhược điểm nhất định đó là:

- Ưu điểm: Đây là phép đo có độ nhạy cao và độ chọn lọc tương đối cao Gần 60 nguyên tố hoá học có thể xác định bằng phương pháp này với độ

nhạy từ 1.10-4 – 1.10-5 % Đặc biệt, nếu sử dụng kỹ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa thì có thể đạt tới độ nhạy n.10-7 % Chính vì có độ nhạy cao nên

phương pháp phân tích này đã được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực

để xác định lượng vết các kim loại Một ưu điểm lớn của phép đo là: trong

tích Do đó, tốn ít mẫu, ít thời gian cũng như hoá chất tinh khiết để làm giàu mẫu Tránh được sự nhiễm bẩn khi xử lý mẫu qua các giai đoạn phức tạp Đặc biệt, phương pháp này cho phép phân tích hàng loạt mẫu với thời gian ngắn, kết quả phân tích lại rất ổn định, sai số nhỏ

- Nhược điểm: Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm phép đo AAS cũng

có nhược điểm là chỉ cho biết thành phần nguyên tố của chất ở trong mẫu phân tích mà không chỉ ra trạng thái liên kết của nguyên tố ở trong mẫu [8, 9]

1.3.2.4 Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (ICP-OES)

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 năng lượng cao hơn (trạng thái kích thích) Trạng thái này không bền, chúng có xu hướng giải 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 OES dựa trên sự xuất hiện phổ phát xạ của nguyên tử tự

do của nguyên tố phân tích ở trạng thái khí khi có sự tương tác với nguồn năng lượng phù hợp Hiện nay, người ta dùng một số nguồn năng lượng để kích thích phổ OES như ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện, tia lửa điện, plasma cao tần cảm ứng (ICP)…

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

nó trong mẫu [8, 9]

a Nguyên tắc của phép đo phổ phát xạ nguyên tử

Phương pháp phân tích dựa trên cơ sở đo phát xạ nguyên tử bao gồm

các bước:

Bước 1: Tìm các điều kiện phù hợp để hoá hơi mẫu phân tích hoàn toàn, tức là biến tất cả mẫu phân tích thành trạng thái hơi (thể khí) của chất mẫu

Bước 2: Nguyên tử hoá (phân ly) của đám hơi phân tử của mẫu để tạo

ra đám hơi của các nguyên tử tự do của các nguyên tố phân tích có trong mẫu một cách hoàn toàn và ổn định Nghĩa là tạo ra môi trường của các nguyên tử

tự do có khả năng sinh phổ phát xạ, khi chúng bị kích thích

Bước 3: Cung cấp năng lượng thích hợp để kích thích các nguyên tử của nguyên tố cần phân tích trong đám hơi đó, để chúng phát ra phổ phát xạ, sao cho có hiệu suất cao, ổn định và lặp lại được tốt

Bước 4: Thu toàn bộ chùm sáng phát xạ của mẫu đã sinh ra, phân ly chúng thành phổ và ghi phổ đó lại Như vậy chúng ta có phổ phát xạ của mẫu phân tích

Bước 5: Đánh giá định tính và định lượng phổ thu được theo yêu cầu đặt ra [8, 9]

b Các ứng dụng của phép đo phổ phát xạ nguyên tử

- Phân tích định tính và bán định lượng

* Phương pháp định tính: Ta biết rằng mỗi nguyên tử khi bị kích thích sẽ nhảy lên các mức năng lượng cao đặc trưng riêng cho từng loại Do vậy, khi chúng trở về lại mức cơ bản, chúng sẽ bức xạ ra những tần số đặc trưng riêng cho chúng Đây chính là cơ sở của phương pháp định tính (xác định sự có mặt của các nguyên từ trong mẫu) Phương pháp này khá đơn giản bằng việc xem xét các vạch phổ đặc trưng của các nguyên tử trên phim (hoặc kính ảnh) mà ta thu được

Tuy vậy, việc khẳng định là có hay không có một loại nguyên tử nào đó

có trong mẫu cũng phải hết sức cẩn thận Trước hết ta phải xét xem có xuất hiện ít nhất là 3 vạch phổ đặc trưng của nguyên tử hay không, nhất là sự tồn tại của vạch phổ cuối cùng (vạch phổ nhạy nhất ứng với nồng độ bé nhất, đã

đề cập ở phần trên) Vì nếu chỉ xem xét duy nhất có một vạch phổ sẽ dễ bị

nhầm lẫn do hiện tượng các vạch phổ của các nguyên tử khác nhau nằm trùng vạch, và chen lấn lẫn nhau [8, 9]

* Phương pháp bán định lượng: Thông thường ta dùng phương pháp so sánh và phương pháp hiện vạch Phưong pháp hiện vạch sẽ xem xét sự biến mất dần các vạch phổ đặc trưng khi giảm nồng độ nguyên tử trong mẫu Tuy vậy, khi thực hiện ta sẽ làm ngược lại, nghĩa ta xét dần từng vạch phổ đặc trưng có nồng độ tăng dần (bắt đầu là vạch phổ cuối cùng có nồng độ bé nhất), nồng độ của nguyên tử trong mẫu sẽ tương ứng với vạch phổ có nồng

độ lớn nhất Ví dụ ta xét các vạch đặc trưng có nồng độ tăng dần của nguyên tử…[8, 9]

- Phân tích định lượng

Phép phân tích định lượng dựa trên sự liên hệ giữa cường độ vạch quag phổ I và nồng độ C của nguyên tố trong một khoảng nồng độ xác định nào đó Mối liên hệ này dựa trên công thức thực nghiệm [8, 9]:

b << 1 là hằng số trong một khoảng thay đổi nhỏ của nồng độ; a là hằng số đặc trưng cho quá trình trong nguồn sáng và tùy thuộc vào bản chất của nguyên tố cần phân tích Lấy log 2 vế biểu thức trên ta có:

Khi vẽ đồ thị lgI theo lgC, sự thay đổi điều kiện kích thích trong nguồn tương ứng với sự tịnh tiến đồ thị

Các phương pháp dùng cho phép định lượng bao gồm: phương pháp ba mẫu chuẩn và phương pháp cộng thêm Trước khi đi vào cụ thể các phưong pháp phân tích, ta cần phải xét cách chọn 2 vạch quang phổ để phân tích

Cách chọn cặp vạch đối ứng:

Thật ra cường độ của vạch còn phụ thuộc vào nhiêt độ theo biểu thức:

a‟ là hằng số không phụ thuộc vào nhiệt độ

Do nhiệt độ của nguồn sáng không ổn định, thường thay đổi do nhiều nguyên nhân nên cường độ I cũng thay đổi dẫn đến việc xác định nồng độ C

có thể sẽ không chính xác Để khắc phục điều này, khi phân tích, ta không đo cường độ của một vạch mà phải đo cường độ của hai vạch Trong đó một vạch thuộc về nguyên tố chính của mẫu (ta gọi là vạch phân tích) và một vạch khác để so sánh.[8, 9]

Gọi I1 là cường độ của vạch phân tích, và I2 là cường độ của vạch so sánh, ta có

Phương pháp ba mẫu chuẩn:

Giả sử ta chọn được cặp vạch đối ứng thỏa mãn điều kiện:

Theo đồ thị trên, ta phải chế tạo ba mẫu chuẩn giống thành phần mẫu phân tích có các nồng độ C1, C2, C3 lân cận Cx (bao quanh Cx) của nguyên tố cần phân tích trong mẫu Sau khi thu được phổ của chúng, ta chọn cặp vạch đối ứng, đo tỷ số R1, R2, R3 tương ứng và cả Rx, sau đó vẽ đồ thị và suy ra nồng

độ Cx cần phân tích Việc đo tỷ số cường độ cần phải thông qua đường đặc trưng kính ảnh [8, 9]

Đường đặc trưng kính ảnh:

Mỗi loại phim có một độ nhạy riêng, được đặc trưng bằng độ đen S dưới tác dụng của năng lượng ánh sáng H chiếu vào

Ta có: H = E.t; trong đó E là độ rọi và t là thời gian

Có nhiều cách làm E thay đổi và dẫn tới là H bị thay đổi E bị thay đổi khi:

- Độ rộng của khe a thay đổi Độ đen S = f(lga)

- Khoảng cách r từ nguồn kích thích đến khe thay đổi Độ đen = f(lg1/r2)

- Độ truyền qua lưới kim loại thay đổi …

Thường ta phải chuẩn tối ưu các điều kiện trên và không thay đổi trong suốt quá trình thực nghiệm Do vậy H chỉ còn thay đổi là do thời gian chụp phổ, ta có mối liên hệ giữa độ đen và H và thời gian chụp như hình 1.3 [8, 9]

Hình 1.3: Đường cong đặc trưng kính ảnh

Phần AB là phần chụp non

Phần BC là phần chụp vừa

Phần CD là phân chụp già

Ta phải làm việc ở vùng chụp vừa (chọn thời gian chụp phổ trong vùng này), vì sự phụ thuộc giữa S và lgH đơn giản Vùng AB kính ảnh chưa đủ nhạy đê bắt sáng Vùng CD độ đen đã bão hòa

Trong vùng chụp vừa S là một đường thẳng, được biểu diễn bởi phương trình:

(12)

γ là độ tương phản của kính ảnh hoặc phim ảnh

Hi là quán tính của phim ảnh

1.4 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH CAĐIMI

VÀ CHÌ

Để xác định hàm lượng cađimi, chì trong chè, trước hết ta phải tiến hành xử lý mẫu nhằm chuyển các nguyên tố cần xác định có trong mẫu từ trạng thái ban đầu (dạng rắn) về dạng dung dịch Đây là công việc rất quan trọng vì có thể dẫn đến những sai lệch có trong kết quả phân tích do sự nhiễm bẩn hay làm mất chất phân tích nếu thực hiện không tốt Hiện nay có nhiều kĩ thuật xử lý mẫu phân tích, với đối tượng chè thì hai kĩ thuật dùng để phá mẫu gồm kỹ thuật tro hóa ướt bằng axit đặc hoặc axit mạnh (phương pháp xử lý ướt) và kĩ thuật tro hóa khô (phương pháp tro hóa khô) [11]

1.4.1 Phương pháp xử lý ướt (bằng axit đặc oxi hóa mạnh)

Nguyên tắc của phương pháp là dùng axit đặc có tính oxi hóa mạnh như (HNO3, HClO4…), hay hỗn hợp cả axit đặc có tính oxi hóa mạnh (HNO3+ H2O2)…để phân hủy hết các chất hữu cơ của mẫu trong bình Kendan, để chuyển các kim loại ở dạng hữu cơ về dạng các ion trong dung dịch muối vô

cơ Việc phân hủy có thể thực hiện trong hệ đóng kín (áp suất cao), hay trong

hệ mở (áp suất thường) Lượng axit thường phải dùng gấp từ 10- 15 lần lượng mẫu, tùy thuộc mỗi loại mẫu và cấu trúc vật lý hóa học của nó Thời gian phân hủy mẫu trong các hệ mở, bình Kendan, ống nghiệm, cốc… thường từ vài giờ đến vài chục giờ, cũng tùy loại mẫu, bản chất của các chất, còn nếu trong lò vi sóng hệ kín thì chỉ cần vài chục phút Thường khi phân hủy xong phải đuổi hết axit dư trước khi định mức và tiến hành đo phổ

Ưu nhược điểm của kĩ thuật này là:

+ Không mất một số kim loại như Pb, Fe, Zn, Cu…

+ Thời gian phân huỷ lâu, thường là từ 10 -12 giờ

+ Tốn nhiều axit tinh khiết, axit dư nhiều, phải đuổi axit sau khi xử lý

+ Dễ gây nhiễm bẩn, nếu các hoá chất không có độ sạch cao

+ Phải đuổi axit dư lâu, có khi khó khăn không hết được Đồng thời khi đun đuổi axit lâu lại gây ra sự nhiễm bẩn hay bắn mất mẫu [11]

1.4.2 Phương pháp xử lý khô

Nguyên tắc: Đối với các mẫu hữu cơ trước hết phải được xay nghiền thành bột, vữa hay thể huyền phù Sau đó dùng nhiệt để hóa tro mẫu, đốt cháy chất hữu cơ và đưa các kim loại về dạng oxit hay muối của chúng Cụ thể là: Cân lấy một lượng mẫu nhất định (1- 5g) vào chén nung Nung chất mẫu ở nhiệt độ thích hợp, để đốt cháy hết các chất hữu cơ, và lấy bã vô cơ còn lại của các mẫu là các oxit, các muối…sau đó hòa tan bã thu được trong axit vô

cơ như HCl (1/1), HNO3 (1/2)…để chuyển các kim loại về dạng ion trong dung dịch Quyết định dạng tro hóa ở đây là nhiệt độ nung và thời gian nung (nhiệt độ tro hóa và thời gian tro hóa) và các chất phụ gia thêm vào mẫu khi nung Nhiệt độ tro hóa các chất hữu cơ thường được chọn thích hợp trong khoảng 400 - 550 0C, tùy theo mỗi loại mẫu và chất cần phân tích

Sử dụng phương pháp này có những ưu nhược điểm như:

+ Tro hóa triệt để được mẫu, hết các chất hữu cơ

+ Đơn giản, dễ thực hiện, quá trình xử lý không lâu như phương pháp vô cơ hóa ướt

+ Không tốn nhiều axit tinh khiết cao, và không có axit dư

+ Hạn chế được sự nhiểm bẩn do dùng ít hóa chất

+ Mẫu dung dịch thu được sạch sẽ và trong

+ Nhưng hay bị mất một số nguyên tố phân tích (Pb, Zn, Cu, Cd…), nếu không dùng chất bảo vệ và chất chảy

Để xác định hàm lượng cađimi, chì trong chè bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa, nguyên liệu mẫu cần dùng là rất nhỏ vì phương pháp có độ nhạy cao Chính vì vậy, chúng tôi lựa chọn xử lý mẫu chè theo phương pháp xử lý ướt bằng axit đặc oxi hoá mạnh [11]

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 THIẾT BỊ, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ

2.1.1 Thiết bị

- Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Shimadzu AA – 6300 của Nhật Bản

- Máy quang phổ phát xạ nguyên tử Agilent ICP- OES 5100 của Mỹ

- Máy cất nước hai lần Aquatron A4000D của Mỹ

- Cân phân tích CPA2245 của Đức ( 0,1 mg)

- Dung dịch HCl, HNO3, HClO4 , Mg(NO3)2 (Merk)

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1 Nghiên cứu phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)

Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử là một phương pháp hiện đại, có độ chính xác cao Ngoài ra phương pháp này còn có độ nhạy và độ chọn lọc cao, phù hợp với xác định vi lượng các nguyên tố Khi sử dụng phương pháp này trong nhiều trường hợp không phải làm giàu nguyên tố 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 trong các trường hợp khác nhau Chính vì thế mà chúng tôi

đã sư dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS) để xác định hàm lượng cađimi và chì trong mẫu chè [6, 12]