ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP HỌC PHẦN CÁC PP XỬ LÝ VÀ PHÂN TÍCH MẪU MÔI TRƯỜNG

I. PHẦN XỬ LÝ MẪU MÔI TRƯỜNG 1. Làm Khái niệm xử lý mẫu? Yêu cầu chung của quá trình xử lý mẫu phân tích? Làm a) Khái niệm: Xử lý mẫu là quá trình hòa tan( dissolution) và phân hủy (digestion), phá hủy cấu trúc của chất mẫu ban đầu được lấy từ đối tượng cần quan trắc về, để giải phóng và chuyển các chất cần xác định về 1 dạng đồng thể phù hợp ( ví dụ: dạng dung dịch) cho 1 phép đo đã chọn để xác định hàm lượng của chất mà chúng ta mong muốn. Ví dụ hòa tan mẫu hợp kim Al trong axit HNO3 45% để được dung dịch xác định Al và các kim loại trong hợp kim Al. Như vậy nói chung xử lý mẫu có 2 quá trình xảy ra đồng thời là: • Phá hủy cấu trúc ban đầu của chất mẫu( digestion of sample matrix) • Hòa tan giải phóng chất cần xác định về dạng dung dịch đồng thể. b) Yêu cầu chung của quá trình xử lý mẫu phân tích: • Lấy được hoàn toàn và không làm mất chất phân tích • Không làm nhiễm bẩn thêm chất phân tích vào mẫu do bất kì ngồn nào • Kết quả xử lý phải được mẫu phù hợp với phương pháp phân tích đã chọn • Dùng các hóa chất phải đảm bảo độ sạch đúng mức độ yêu cầu • Không đưa them các chất khác có ảnh hưởng vào mẫu • Có thể kết hợp tách hay làm giầu được các chất cần phân tích trong quá trình xử lý mẫu thì càng tốt 2. Kỹ thuật vô cơ hóa mẫu: Kỹ thuật vô cơ hóa mẫu ướt bằng axit mạnh đặc nóng và kỹ thuật vô cơ hóa mẫu ướt bằng dung dịch kiềm đặc nóng: Nguyên tắc, cơ chế của sự phân hủy mẫu, trang thiết bị cần sử dụng, ứng dụng, ưu nhược điểm của kỹ thuật? Lấy ví dụ minh họa? Kỹ thuật vô cơ hóa mẫu khô (có phụ gia và không có phụ gia): Nguyên tắc, cơ chế của sự phân hủy mẫu, trang thiết bị cần sử dụng , ứng dụng, ưu nhược điểm của kỹ thuật. Lấy ví dụ minh họa? Kỹ thuật vô cơ hóa khô ướt kết hợp: Nguyên tắc, cơ chế của sự phân hủy mẫu, ứng dụng, ưu điểm của kỹ thuật. Lấy ví dụ minh họa?

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP HỌC PHẦN CÁC PP XỬ LÝ

VÀ PHÂN TÍCH MẪU MÔI TRƯỜNG

1 Làm Khái niệm xử lý mẫu? Yêu cầu chung của quá trình xử lý mẫu phân tích?

Làm

a) Khái niệm:

Xử lý mẫu là quá trình hòa tan( dissolution) và phân hủy (digestion), phá hủy cấu trúc của chất mẫu ban đầu được lấy từ đối tượng cần quan trắc về, để giải phóng và chuyển các chất cần xác định về 1 dạng đồng thể phù hợp ( ví dụ: dạng dung dịch) cho 1 phép

đo đã chọn để xác định hàm lượng của chất mà chúng ta mong muốn Ví dụ hòa tan mẫuhợp kim Al trong axit HNO3 45% để được dung dịch xác định Al và các kim loại trong hợp kim Al

Như vậy nói chung xử lý mẫu có 2 quá trình xảy ra đồng thời là:

• Phá hủy cấu trúc ban đầu của chất mẫu( digestion of sample matrix)

• Hòa tan giải phóng chất cần xác định về dạng dung dịch đồng thể

b) Yêu cầu chung của quá trình xử lý mẫu phân tích:

• Lấy được hoàn toàn và không làm mất chất phân tích

• Không làm nhiễm bẩn thêm chất phân tích vào mẫu do bất kì ngồn nào

• Kết quả xử lý phải được mẫu phù hợp với phương pháp phân tích đã chọn

• Dùng các hóa chất phải đảm bảo độ sạch đúng mức độ yêu cầu

• Không đưa them các chất khác có ảnh hưởng vào mẫu

• Có thể kết hợp tách hay làm giầu được các chất cần phân tích trong quá trình xử

lý mẫu thì càng tốt

2 Kỹ thuật vô cơ hóa mẫu:

- Kỹ thuật vô cơ hóa mẫu ướt bằng axit mạnh đặc nóng và kỹ thuật vô cơ hóa mẫu ướt bằng dung dịch kiềm đặc nóng: Nguyên tắc, cơ chế của sự phân hủy mẫu, trang thiết bị cần sử dụng, ứng dụng, ưu nhược điểm của kỹ thuật? Lấy ví dụ minh họa?

- Kỹ thuật vô cơ hóa mẫu khô (có phụ gia và không có phụ gia): Nguyên tắc,

cơ chế của sự phân hủy mẫu, trang thiết bị cần sử dụng , ứng dụng, ưu nhược điểm của kỹ thuật Lấy ví dụ minh họa?

- Kỹ thuật vô cơ hóa khô - ướt kết hợp: Nguyên tắc, cơ chế của sự phân hủy mẫu, ứng dụng, ưu điểm của kỹ thuật Lấy ví dụ minh họa?

+KMnO4 ), v v để phân hủy mẫu trong điều kiện đun nóng trong bình Kendan, trong ống nhiệm, trong cốc hay lò vi song

- Lượng axit cần dung để phân hủy mẫu thường gấp 10- 15 lần lượng mẫu, tùy thuộc vào mỗi laoij mẫu và cấu trúc vật lý , hóa học của nó

- Thời gian phân hủy ( xử lý) trong các hệ hở, bình Kendan, ống nghiệm, cốc,… thường từ vài giờ đến hàng chục giờ, cũng tùy loại mẫu, bản chất của các chất Còn nếu trong lò vi song hệ kín thì cần 50-90 phút

b) Cơ chế:

- Trong điều kiện của hệ hở, thì tác nhân phân hủy mẫu là:

- Tác dụng phá hủy và hòa tan các hạt ( phần tử ) mẫu của axit

- Tác nhân năng lượng nhiệt, làm tan rã các hạt mẫu cùng với axit

- Sự khuếch tán đối lưu, chuyển động nhiệt và va chạm các hạt mẫu với nhau làm chúng bị bào mòn dần

Các tác nhân này tấn công và bào mòn dần các hạt mẫu từ ngoài vào, làm cho các hạt mẫu bị mòn dần dần, bé dần rồi tan mất hết, khi chúng ta đun mẫu trong bình Kendan hay trong cốc trong 1 thời gian nhất định

- Trong lò vi sóng : Ngoài các tác nhân phân hủy như hệ hở ở trên, trong lò vi sóng còn có sự phá vỡ từ trong long hạt mẫu ra ngoài, do các phân tử nước hấp thụ (>90%) năng lượng vi sóng và nó có động năng rất lớn, nên chúng có chuyển động nhiệt rất mạnh, làm căng và xé các hạt mẫu từ trong ra Thêm vào đó là hệ kín, nên có áp suất cao

và sẽ làm nhiệt độ sôi lại cao hơn và đây là tác nhân phân hủy mạnh nhất, do đó thúc đẩyquá trình phân hủy mẫu rất nhanh từ trong ra và từ ngoài vào Vì vậy việc xử lý mẫu trong lò vi sóng chỉ cần thời gian ngắn ( 50-90 phút) mà lại rất triệt để

c) Trang thiết bị cần sử dụng:

- Tùy thuộc vào điều kiện phòng thí nghiệm mà có thể sử dụng các dụng cụ khác nhau như: bình Kendan, cốc thủy thinh, bếp điện, nồi cách thủy, tủ sấy, lò vi sóng,…d) Ứng dụng:

- Xác định các kim loại và 1 số phi kim, hay anion vô cơ, như Cl- , Br- , I- ,

AsO43, SO42- , PO43-, SiO32-, trong các mẫu sinh họ, mẫu hữu cơ, mẫu vô cơ, mẫu môi trường, mẫu đất, mẫu nước, mẫu bụi không khí, mẫu kim loại, hợp kim, rau quả và thực phẩm, v.v…

- Kỹ thuật này không được dung cho việc xử lý tách lấy các chất hữu cơ để phân tích chúng Vì trong điều kiện này các chất hữu cơ được phân hủy hết Khi đó các kim loại và phi kim đều được chuyển thành các dạng ion của các muối tan trong dung dịch axit xử lý mẫu

e) Ưu, nhược điểm

- Hầu như không bị mất các chất phân tích, nhất là trong lòi vi sóng

- Nhưng thời gian phân hủy mẫu rất dài trong điều kiện thường

- Tốn nhiều axit đặc độ tinh khiết cao, nhất là trong các hệ hở

- Dễ bị nhiễm bận khi xử lý trong hệ hở, do môi trường hay axit dung

- Đuổi axit dư lâu, nên dễ bị nhiễm bẩn, bụi vào mẫu,v.v

f) Ví dụ: Xử lý mẫu rau quả bằng hỗn hợp 2 axit ( HNO3 + H2O2 ), trong bình Kendan, để xác định kim loại nặng ( Cd, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn ) Lấy 5,00 g mẫu đã nghiền mịn và trộn đều vào bình Kendan, them 60ml HNO3 65%, 5ml H2O2 30%, cắm phễu nhỏ vào bình Kendan, lắc đều và đun sôi nhẹ cho mẫu phân hủy, đến khi được được dung dịch trong không màu (6-8 giờ tùy loại mẫu) Chuyển mẫu sang cốc 250ml, làm bay hơi hết axit bằng đèn IR đến còn muối ẩm, để nguội, định mức bằng dung dịch HCl 2% thành 25ml Trong quá trình xử lý này các nguyên tố kim loại ở dạng hợp chất

cơ kim của mẫu rau quả, sẽ bị axit đặc oxy hóa các chất hữu cơ, đưa các kim loại về các muối vô cowtan trong dung dịch nước Quá trình hóa học chính:

(Mẫu) +HNO3 +H2N2 Men(NO3)m + H2O + CO2 +NO2 Men(NO3)m + H2O + CO2 +NO2

(muối tan của kim loại)

B Kỹ thuật vô cơ hóa ướt bằng dung dịch kiềm đặc nóng

a) Nguyên tắc:

- Trong phương pháp này người ta thường dung các dung dịch kiềm mạnh đặc nóng ( NaOH, KOH 15-20% ), hay hỗn hợp của kiềm mạnh và muối kim loại kiềm

( NaOH + NaHCO3 ) hay 1 kiềm mạnh và peroxit ( KOH +Na2O2 ), nồng độ lớn 20% ), để phân hủy mẫu trong điều kiện mẫu đun nóng trong bình Kendan hay trong hộpkín, hoặc trong lò vi sóng.

(10 Lượng dung dịch phân hủy cần lượng lớn: từ 8-15 lần lượng mẫu

- Thời gian phân hủy: 4-10 giờ trong hệ hở Trong hệ kín chỉ cần 1-2 giờ

- Chỉ được dùng cho 1 số trường hợp mà cách xử lý axit cho kết quả không tốt Ví

dụ phân hủy mẫu xác định 1 số anion vô cơ, phi kim hay á kim, như các chất: Cl1- , Br1-, NO3-, SO42-, PO43-, v.v trong các đối tượng mẫu sinh học và một số mẫu thực phẩm không xử lý được bằng axit

e) Ưu, nhược điểm

- Kỹ thuật xử lý ướt trong dung dịch kiềm đặc nóng cũng có ưu điểm là hầu như không mất các chất phân tích, nhất là các nguyên tố có hợp chất dễ bay hơi và các

nguyên tố và các matrix của mẫu dễ tan trong kiềm

- Nhưng cách này có 1 nhược điểm lớn là tốn rất nhiều kiềm tinh khiết cao, thường phải dung gấp từ 10-15 lượng mẫu, khả năng gây nhiễm bẩn rất là cao Lượng kiềm dư nhiều, sau khi xử lý xong thường phải loại hết, nhưng rất khó, chỉ bằng cách trung hòa bằng axit, song lại làm loãng mẫu và dễ dàng nhiễm bẩn, mất thời gian cô đặc mẫu Đây

là 1 công việc khó khăn và mất nhiều thời gian và cũng hay làm nhiễm bẩn mẫu

f) Ví dụ: Hòa tan quặng Silicat bằng dung dịch NaOH 20% nóng Lấy 0,5g mẫu dạng bột vào bình Kendan, tẩm ướt bằng vài giọt nước cất, them 1,5ml NaOH 20%, đun sôi để hòa tan mẫu Cơ chế ở đây là: Chuyển trạng thái tinh thể rắn sang ion tan trong dung dịch và bền ở dạng muối Na2SiO3, theo phản ứng:

SiO2.nX + NaOH Na2SiO3 + H2O +nX Men(NO3)m + H2O + CO2 +NO2

- Kỹ thuật vô cơ hóa mẫu khô (có phụ gia và không có phụ gia): Nguyên tắc, cơ chế của sự phân hủy mẫu, trang thiết bị cần sử dụng , ứng dụng, ưu nhược điểm của kỹ thuật Lấy ví dụ minh họa?

a) Nguyên tắc

- Kỹ thuật xử lý khô ( tro hóa khô) là kỹ thuật nung để xử lý mẫu trong lò nung ở 1 nhiệt độ thích hợp, song thực chất đây là bước đầu tiên của quá trình xử lý mẫu Vì sau khi nung mẫu bã phải được hòa tan( xử lý tiếp ) bằng dung dịch muối hay dung dịch axitphù hợp, thì mới chuyển được các chất cẩn phân tích vào dạng dung dịch, để sau đó xác định theo 1 phương pháp đã chọn Khi nung các chất hữu cơ của mẫu sẽ bị đốt cháy thành CO2 và nước

- Ngoài ra còn xử dụng chất phụ gia để: bảo vệ các chất phân tích không bị mất, góp phần làm cho mẫu phân hủy nhanh và triệt để hơn

b) Cơ chế

 Tro hóa khô không có chất phụ gia và chất chảy

- Nung để xử lý mẫu không có chất phụ gia và chất bảo vệ là quá trình xử lý mẫu

sơ bộ nhờ tác dụng của chỉ năng lượng nhiệt ( nhiệt độ ) thích hợp trong 1 thời gian nhất định, để phá vỡ cấu trúc tinh thể dạng bạn đầu của mẫu phân thích, đốt cháy chất hữu cơ

để chuyển nó sang 1 dạng hợp chất khác đơn giản, dễ hòa tan tiếp bằng dung dịch, sau

đó có thể xác định chúng bằng 1 phương pháp nhất định

- Theo cách này 1 số nguyên tố trong mẫu sẽ bị mất khi nung, như Cd (10-15%), Cu( 7-12%), Pb(15-20%),… Và hàm lượng chất bị mất đi này không kiểm soát và khôngkhống chế được trong quá trình nung Sự mất này càng nhiều khi nung mẫu ở nhiệt độ càng cao, hay thời gian nung càng lâu

 Tro hóa khô có chất phụ gia và chất chảy bảo vệ:

- Tro hóa khô có chất phụ gia và chất chảy cũng là quá trình xử lý mẫu sơ bộ nhờ tác dụng của nhiệt độ thích hợp ( 500-600oC), có them tương tác hỗ chợ của chất phụ gia để hạn chế sự mất 1 số nguyên tố như cách nung không phụ gia Các chất phụ gia thường là các chất chảy , muối kiềm, axit đặc để phá vỡ cấu trúc tinh thể dạng ban ddaaufd của mẫu phân thích, để chuyển nó sang 1 dạng khác dễ hòa tan bằng axit

- Khi có chất chảy và chất phụ gia nhiệt độ nung thường thấp hơn khi không có chất chảy, thời gian ngắn hơn, song lại triệt để hơn, mà lại không mất chất phân tích Nhất là các mẫu có cấu trúc bền, chịu nhiệt, hay mẫu matrix hữu cơ, thì tác dụng của chất bảo vệ rất quan trọng

c) Trang thiết bị cần sử dụng:

 Dụng cụ chứa mẫu để nung

- Các loại chén nung thạch anh, sứ, graphit, platin, vàng,zirconi,…

- Các loại bát nung thạch anh, sứ, graphit, platin, vàng,zirconi,…

- Các loại chén và bát Teflon chịu nhiệt

 Thiết bị nung mẫu có 2 loại chính:

- Trang bị thông thường: tủ sấy và lò nung các ;loại

- Trang bị hiện đại: Các loại lò vi sóng và lò cao tần,.v.v

d) Ứng dụng:

Cách xử lý khô này được dung chủ yếu để xử lý xác định các kim loại và 1 số phikim trong các đối thượng mẫu vô cơ và hữu cơ

e) Ưu, nhược điểm

- Thao tác và cách làm đơn giản

- Không phải dung nhiều axitb đặc tinh khiết cao, đắt tiền

- Xử lý được triệt để nhất là các mẫu nền hữu cơ

- Đốt cháy hết các chất hữu cơ, vì thế làm dung dịch mẫu thu được sạch

- Nhưng nhược điểm là có thể mất 1 số chất dễ bay hơi ví dụ như: Cd, Pb, Zn, Sn, Sb,… nếu không có chất phụ gia và chất bảo vệ

f) Ví dụ

 Tro hóa khô không có chất phụ gia và chất chảy:

Tro hóa khô mẫu rau quả để xác định các kim loại ( Na, K, Ca, Mg, Cd, Co, Cr, Cu, Fe,

Mn, Ni, Pb, Zn ) Cân lấy 5g mẫu đã nghiền mịn vào chén thạch anh, đem sấy từ từ cho đến khi mẫu khô đen, rồi đen nung 3 giờ đầu ở nhiệt độ 450oC , sau đó nâng lên 550oC ,cho đến khi mẫu hết than đen, sẽ được tro mẫu trắng Sau đó hòa tan tro thu được trong 10-15ml dung dịch HCl 18%, và có 0,5ml HNO3 65%, đun nhẹ cho tan hết, đuổi hết axit

dư đến còn muối ẩm và định mức lên thành 25ml bằng dung dịch HCl 2% Các nguyên

tố Cd, Cu, Pb, Zn sẽ bị mất 1 ít ( 10-25% ) khi nung Cách này thích hợp cho xác định các kim loại kiềm, kiềm thổ và Fe, Mn, Ni

 Tro hóa khô có chất phụ gia và chất chảy

Tro hóa mẫu rau quả để xác định ccas kim loại( Na, K, Ca, Mg, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn,

Ni, Pb, Zn ) Cân lấy 5g mẫu đã nghiền mịn vào trong chén thạch anh, them 1g HNO3 35%, trộn đều, đun nhẹ cho mẫu sôi đều và đến khôn đen dòn, đem nưng 3 giờ đầu ở 450oC, sau đó ở nhiệt độ 550oC, đến khi hết than đen được tro mẫu trắng Sau đó hà tan tro thu được trong 15ml dung dịch HCl 18% và 1ml HNO3 65%, đun nhẹ cho tan hết,

đun nhẹ làm bay hơi đến còn muối ẩm, rồi định mức thành 25ml bằng dung dich axit HCl 2% Đó là dung dịch mẫu để xác định các nguyên tố nói trên.

ví dụ về chiết pha ngược?

3.3 Chiết Soxhlet: Nguyên tắc, trang thiết bị, ứng dụng, lấy ví dụ minh họa.

b) Điều kiện chiết

- Dung môi chiết phải tinh khiết cao, để không làm nhiễm bẩn chất phân tích

- Dung môi chiết phải hòa tan tốt các chất phân tích, nhưng lại không hòa tan tốt với các chất khác có trong mẫu

- Hệ số phân bố của hệ chiết phải lớn, để cho sự chiết được triệt để

- Cân bằng chiết nhanh đạt được và thuận nghịch, để giải chiết được tốt

- Sự phân lớp khi chiết phải rõ ràng, nhanh và dễ tách ra riêng biệt các pha

- Phải chọn môi trường axit, pH, loại axit thích hợp

- Phải thực hiện trong nhiệt độ phù hợp và giữ không dổi trong cả quá trình

- Phải lắc hay trộn đều mạnh để quá trình chiết xảy ra được tốt

c) Trang thiết bị

Phương pháp chiết này đơn giản, không cần máy móc phức tạp, mà chỉ cần một số phễu chiết( dung tích 100, 250, 500ml) là có thể tiến hành được ở mọi phòng thí nghiệm Việclắc chiết có thể thực hiện bằng tay hay bằng máy lắc nhỏ Hiện nay người ta đã cung cấp các hệ chiết đơn giản có 6, 9 hay 12 phễu với máy lắc nhỏ

d) Ví dụ minh họa

Chiết lượng vết các ion kim loại nặng( Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn) từ nươc biển

và dung môi MIBK và thuốc thử tạo phức APDC, để xác định các nguyên tố này bằng phép đo F-ASS Lấy 250ml mẫu vào bình chiết, chỉnh pH=4 bằng HCl 1%, thêm 2ml PADC 0,1% và 10ml MIBK, rồi lắc chiết trong 5 phút( trong điều kiện 20°C), để yên cho phân lớp 3-5 phút, tách lấy lớp MIBK có chứa các phức kim loại Me-APDC Sau đóxác định các kim loại đã được chiết vào dung môi MIBK Cách này thường hay được dùng để tách chiết và làm giàu lượng vế các kim loại trong các loại mẫu nước, nhất là các loại nước ngầm, nước thải, nước biển và nước tự nhiên

3.2 Chiết pha rắn: Nguyên tắc, điều kiện chiết, trang thiết bị, các bước tiến hành trong quá trình chiết pha rắn, phạm vi ứng dụng Ví dụ về chiết pha thường, ví dụ về chiết pha ngược?

a Nguyên tắc

Chiết pha rắn là quá trình phân bố của các chất giữa 2 pha, trong đó lúc đầu chất mẫu ở dạng lỏng (pha nước, hay hữu cơ), còn chất chiết ở dạng rắn, dạng hạt nhỏ và xốp đường

kính 25 – 70 µm Vì thế nên có tên là chiết pha rắn (Solid Panse Extraction), hay chiết rắn-lỏng.

b Điều kiện chiết

- Pha rắn hay chất chiết (dạng cột chiết hay đĩa chiết ) phải có tính chất hấp thụ haytrao đổi chọn lọc với 1 chất, hay 1 nhóm chất phân tích nhất định, tức là tính chọn lọc của pha tĩnh chiết

- Các chất chiết và dung môi rửa giải phải có độ sạch cao theo yêu cầu của cấp hàmlượng phân tích

- Hệ số phân bố nhiệt động K của cân bằng chiết phải lớn, để có được hiệu suất chiết cao

- Quá trình chiết phải xảy ra nhanh và nhanh đạt cân bằng, nhng không có tương tác phản ứng hóa học làm mất hay hỏng pha rắn và chất phân tích

- Qua trình chiết phải có tính thuận nghịch, để còn có thể rửa giải được tốt chất phân tích ra khỏi pha chiết bằng 1 pha động phù hợp

- Không làm nhiễm bẩn thêm chất phân tích trong quá trình chiết bởi bất kỳ từ nguồn nào

- Sự chết phải được thực hiện trong điều kiện nhất định phù hợp, phải lặp lại được tốt và tất nhiên là càng đơn giản dễ thực hiện thì càng tốt

f Ví dụ

- Chiết pha thường: Chiết để xử lý mẫu xác định nhóm hợp chất Clo-phenol trong nước Lấy 250ml mẫu vào phễu chiết, axit hóa đến pH=2 bằng HSO 2%, lọc bỏ cặn (nếucó) sau đó dội dung dịch mẫu này qua cột chiết (loại LASi-5) với tốc độ này 2-4 ml/phútcho đến khi mẫu chảy hết qua cột chiết Dội qua cột chiết 5 ml nước cất, để yêu 5 phút Sau đó giải chiết lấy chất phân tích bằng 10ml dung môi acetonitril (hay đi chlomethane)

và xác định chất phân tích trong pha hữu cơ này bằng HLLC hay GC

- Chiết pha ngược: Chiết xử lý mẫu xác định nhóm các kim loại trong mẫu nước (Cd, Co, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn): Lấy 250ml mẫu nước, thêm 1ml thuốc thử Re (Re: ULTREX-8 Hydroxy-quinolin), chỉnh pH=8 bằng NH3 1N, lắc đều, để hình thành các hợp chất phức kim loại với thuốc thử, lọc bỏ cặn rồi lấy dung dịch dội mẫu này qua cột chiết ( Baker-10-C18 SPE Column, 4 ml.) với tốc độ 2-4ml/phút Khi mẫu chẩy hết, rửa cột bằng 5 ml nước cất Sau đó giải chiết để tách phức các ngyên tố ra khỏi pha rắn bằng

10 ml (MeOH/HNO3 3M) Xác định các nguyên tố trong dung dịch thu được

3.3:Chiết Soxhlet: Nguyên tắc,trang thiết bị,ứng dụng,lấy ví dụ minh họa

Nguyên tắc:

-Chiết Soxhlet là một kiểu chiết liên tục đặc biệt được thực hiện nhờ một loại trang bị chiết riêng Về bản chất của sự chiết nó vẫn là dựa trên cơ sở quy luật phân bố chất trong

2 pha không trộn vào nhau Song ở đây pha mẫu là ở trạng thái lỏng,bột,hạt,dạng

mảnh,dạng lá Còn dung môi chiết(chất hữu cơ) là dạng lỏng VD:chiết lấy dầu melton

từ lá bạc hà bằng dung môi hữu cơ n- Hexan hay benzen.Vì vậy kiểu chiết này có thể chiết ở dạng đồng thể và dị thể

Trang thiết bị:

-Trang thiết bị của kỹ thuật chiết có 2 loại:

+Các hệ chiết Soxhlet thường và đơn giản : Đơn giản ,vận hành bằng tay

+Các hệ chiết Soxhlet tự động( Auto-Soxhlet): Vặn hành tự động theo chương trình.Chủ yếu dùng để chiết tách các chất hữu cơ nằm trong mẫu ở dạng rắn, dạng bột, mảnh nhỏ Ứng dụng:

Dùng để chiết lượng vết các chất hữu cơ nhất là chất độc hại từ các đối tượng mẫu khác nhau,chất phân tích có trong mẫu trạng thái rắn, bột, vật mẫu xốp khô… Kỹ thuật này được ứng dụng chủ yếu để chiết các HCBVTV từ mẫu cây,lá ,rau quả thực phẩm,mẫu đất

VD:Chiết Soxhlet thường lấy một số hóa chất BVTV từ mẫu rau quả

Câu 4: Các kỹ thuật chưng cất: Chưng cất ở áp suất thấp-cô quay chân không: Nguyên tắc,trang thiết bị, ví dụ.

-Cách chưng cất này thường là giai đoạn thứ 2 giai đoạn làm bay hơi dung môi chiết củaquá trình chiết xử lý mẫu để chuyển chất phân tích hòa tan vào trong một dung môi khácthì mới xác định được nó

Các dạng bài tập:

Bài tập 1 Quy trình xử lý mẫu để xác định kim loại nặng M trong rau như sau: Lấy 10 g

mẫu đã nghiền mịn và trộn đều vào bình Kendan, thêm 60 ml HNO3 65%, 5 ml H2O230%, cắm phễu nhỏ vào bình kendan, lắc đều và đun sôi nhẹ cho mẫu phân huỷ, đến khiđược dung dịch trong không mầu (6 - 8 giờ tuỳ loại mẫu) Chuyển mẫu sang cốc 250

mL, làm bay hơi hết axit đến còn muối ẩm, để nguội, định mức bằng dung dịch HCl 2%thành 25 ml (dung dịch Ao) Hút 5 ml dung dịch A0 cho vào bình định mức 25ml rồi địnhmức bằng nước đề ion đến vạch (dung dịch A1) Phân tích nồng độ kim loại M trongdung dịch A1 bằng phương pháp AAS, nồng độ kim loại M trong dung dịch A1 là 0,05ppm

a Kỹ thuật xử lý mẫu của thí nghiệm trên là kỹ thuật gì?

Kỹ thuật xử lý vô cơ hóa ướt bằng axit đặc nóng.

b Tính hàm lượng kim loại M trong mẫu rau?

Cđo của kim loại M = 0.05ppm = 0.05mg/l

Hệ số pha loãng F= V thấp V cao = A 1 Ao= 25/5= 5

 C mẫu = Cđo F = 0,05 5= 0,25 mg/l

 Hàm lượng kim loại M trong mẫu:

mM = C mẫu ( Vdm/1000) 100/10 = 0,0625 (mg M/100g mẫu)

Bài 2:Quy trình xử lý mẫu để xác định kim loại M trong mẫu sữa bột như sau: Lấy 5

gam mẫu cho vào chén nung thêm chất bảo vệ là 12ml H2SO4 98% và 5ml Mg(NO3)210% trộn đều sấy hay đun cho sôi rồi đem nung 3 giờ đầu ở 450 oC, sau đó ở 530 oC đếnkhi được tro không còn đen (hết than đen ) Sau đó hòa tan tro con lại bằng 15 ml dungdịch HCl 1/1 đun nhẹ cho tan hết, và đuổi hết axit dư còn muối ẩm và định mức thành 25

ml bằng dung dịch HCl 2% (dung dịch Ao) Hút 5 ml dung dịch A0 cho vào bình địnhmức 25ml rồi định mức bằng nước đề ion đến vạch (dung dịch A1) Phân tích nồng độkim loại M trong dung dịch A1 bằng phương pháp AAS, nồng độ kim loại M trong dungdịch A1 là 0,25 ppm

a Kỹ thuật xử lý mẫu của thí nghiệm trên là kỹ thuật gì?

Kĩ thuật xử lý vô cơ hóa khô có chất bảo vệ.

b Tính hàm lượng kim loại M trong mẫu sữa bột?

Bài 3: Quy trình xử lý mẫu để xác định các kim loại kiềm và kiềm thổ trong các mẫu

đường như sau: Lấy 5 gam mẫu đường vào bình nón, thêm 50mL nước cất, lắc cho tanhết, thêm 15ml HCl 36%, lắc đều, đun sôi, làm bay hơi còn muối ẩm, rồi định mức thành25ml bằng dung dịch HCl 2% (dung dịch Ao) Hút 5 ml dung dịch A0 cho vào bình địnhmức 25ml rồi định mức bằng nước đề ion đến vạch (dung dịch A1) Phân tích nồng độkim loại M trong dung dịch A1 bằng phương pháp AAS, nồng độ kim loại M trong dungdịch A1 là 0, 75 mg/l

a Kỹ thuật xử lý mẫu của thí nghiệm trên là kỹ thuật gì?

Kỹ thuật xử lý vô cơ hóa ướt bằng axít mạnh đặc nóng.

b Tính hàm lượng kim loại M trong mẫu đường?

Bài 4:Quy trình xử lý mẫu để xác định kim loại nặng M trong mẫu nước ngọt giải khát

(ví dụ: Cocacola, Pepsi.) như sau: Lấy 50 ml mẫu vào cốc đun dung tích 250 ml, thêm5ml HCl 36%, đun cho cạn còn 1/3, chuyển mẫu vào bình Kendan, thêm 50 ml HNO365%, đun nhẹ cho mẫu phân hủy trong 2h, thêm 2 ml H2O2 30%, đun tiếp đến khi nàođược dung dịch trong không màu (khoảng 6-7h) Chuyển hết mẫu sang cốc, làm bay hơihết axit đến còn muối ẩm và định mức thành 25 ml bằng HCl 2% (dung dịch Ao) Hút 2

ml dung dịch A0 cho vào bình định mức 25ml rồi định mức bằng nước đề ion đến vạch

(dung dịch A1) Phân tích nồng độ kim loại M trong dung dịch A1 bằng phương phápAAS, nồng độ kim loại M trong dung dịch A1 là 0, 15 mg/l

a Kỹ thuật xử lý mẫu của thí nghiệm trên là kỹ thuật gì?

Kỹ thuật xử lý vô cơ hóa ướt bằng axit mạnh đặc nóng.

b Tính hàm lượng kim loại M trong mẫu nước ngọt?

Bài 5:Quy trình xử lý mẫu để xác định kim loại nặng M trong mẫu cá biển như sau:

Mẫu được xay thành bột nhão, trộn đều cân lấy 10 gam mẫu vào bình Kendan, thêm60ml HNO3 đặc và 10 m H2SO4 đặc, đun nhẹ cho mẫu phân hủy cho đến khi nào đuợcdung dịch trong không màu (khoảng 8-10h) Chuyển hết sang cốc, làm bay hơi hết axitđến còn muối ẩm và định mức thành 50 ml bằng HCl 2% (dung dịch Ao) Hút 2 ml dungdịch A0 cho vào bình định mức 25ml rồi định mức bằng nước đề ion đến vạch (dungdịch A1) Phân tích nồng độ kim loại M trong dung dịch A1 bằng phương pháp AAS,nồng độ kim loại M trong dung dịch A1 là 0, 55 ppm

a Kỹ thuật xử lý mẫu của thí nghiệm trên là kỹ thuật gì?

Kỹ thuật xử lý vô cơ hóa ướt bằng axit mạnh

b Tính hàm lượng kim loại M trong mẫu ban đầu?

Bài 6:Quy trình xử lý mẫu để xác định kim loại M trong cao hổ cốt như sau: Lấy 1 gam

mẫu cho vào chén nung, sấy cho khô dòn Sau đó đem nung 3 giờ đầu ở 450oC, sau đó ở

530oC đến khi được tro không còn đenb(hết than đen ) Sau đó hòa tan tro con lại bằng

15 ml dung dịch HCl 1/1 đun nhẹ cho tan hết, và đuổi hết axit dư còn muối ẩm và địnhmức thành 50 ml bằng dung dịch HCl 2% (dung dịch Ao) Hút 10 ml dung dịch A0 chovào bình định mức 25ml rồi định mức bằng nước đề ion đến vạch (dung dịch A1) Phântích nồng độ kim loại M trong dung dịch A1 bằng phương pháp AAS, nồng độ kim loại

M trong dung dịch A1 là 0, 85 ppm

a Kỹ thuật xử lý mẫu của thí nghiệm trên là kỹ thuật gì?

Kỹ thuật xử lý vô cơ hóa khô không thêm chất phụ trợ

b Tính hàm lượng kim loại M trong mẫu ban đầu?

Bài 7:Quy trình xử lý mẫu để xác định kim loại M trong mẫu rau quả như sau: Lấy 5

gam mẫu cho vào chén nung, sấy trên bếp điện cho đến khô dòn, rồi nung 3 giờ đầu ở

450oC sau đó nung ở 530oC đến khi được tro không còn đen (hết than đen 10 - 8 giờ)

Sau đó hòa tan tro còn lại bằng 15 ml HCl 1/1, đun nhẹ cho tan hết, và đuổi hết axit dưđến còn muối ẩm và định mức thành 25 ml bằng dung dịch HCl 2% (dung dịch Ao) Hút

10 ml dung dịch A0 cho vào bình định mức 25ml rồi định mức bằng nước đề ion đếnvạch (dung dịch A1) Phân tích nồng độ kim loại M trong dung dịch A1 bằng phươngpháp AAS, nồng độ kim loại M trong dung dịch A1 là 0, 32 ppm

a Kỹ thuật xử lý mẫu của thí nghiệm trên là kỹ thuật gì?

Kỹ thuật vô cơ hóa khô không cần có phụ gia và chất chảy

b Tính hàm lượng kim loại M trong mẫu ban đầu?

Bài 8:Quy trình xử lý mẫu để xác định kim loại M trong mẫu rau quả như sau: Lấy 5

gam mẫu cho vào chén nung, sấy trên bếp điện cho đến khô dòn, rồi nung 3 giờ đầu ở

450oC sau đó nung ở 530oC đến khi được tro không còn đen (hết than đen 10 - 8 giờ).Sau đó hòa tan tro còn lại bằng 15 ml HCl 1/1, đun nhẹ cho tan hết, và đuổi hết axit dưđến còn muối ẩm và định mức thành 25 ml bằng dung dịch HCl 2% (dung dịch Ao) Hút

10 ml dung dịch A0 cho vào bình định mức 50 ml rồi định mức bằng nước đề ion đếnvạch (dung dịch A1) Phân tích nồng độ kim loại M trong dung dịch A1 bằng phươngpháp AAS, nồng độ kim loại M trong dung dịch A1 là 0, 48 ppm

a Kỹ thuật xử lý mẫu của thí nghiệm trên là kỹ thuật gì?

Kỹ thuật xử lý vô cơ không có phụ gia và chất chảy

b Tính hàm lượng kim loại M trong mẫu ban đầu?

Bài 9:Quy trình xử lý mẫu để xác định kim loại M trong mẫu nước mắm như sau:Lấy 25

ml mẫu nước mắm vào bình phân huỷ mẫu, thêm 30 - 35 mL HNO3 65%, 5 ml H2SO498%, lắc đều, đặt bình mẫu vào Roto của lò vi sóng, cho chạy chương trình phân huỷmẫu Sau khi kết thúc quá trình phân hủy mẫu, để nguội bớt, chuyển hoàn toàn mẫu sangcốc 250 ml, và tráng bình mẫu 2 lần bằng 10 ml nước cất và cho cả vào cốc mẫu Đunsôi dung dịch trong cốc và bay hơi từ từ ( tốt nhất là bằng đèn IR ) cho hết axit đến cònmuối ẩm Hoà tan muối ẩm này bằng 20 mL HCl 2%, và định mức bằng dung dịch HCl2% thành 100 (dung dịch Ao) Hút 10 ml dung dịch A0 cho vào bình định mức 50 ml rồiđịnh mức bằng nước đề ion đến vạch (dung dịch A1) Phân tích nồng độ kim loại Mtrong dung dịch A1 bằng phương pháp AAS, nồng độ kim loại M trong dung dịch A1 là0,95 ppm

a Kỹ thuật xử lý mẫu của thí nghiệm trên là kỹ thuật gì?

Kỹ thuật xử lý ướt trong lò vi sóng.

b Tính hàm lượng kim loại M trong mẫu ban đầu?

Cđo = 0.95ppm = 0.95mg/l

Hệ số pha loãng F1=100/25= 4 F2 = 50/10=5

 C mẫu = Cđo F1 F2 = 0,95 4 5 = 19mg/l

 Hàm lượng kim loại M trong mẫu:

mM = C mẫu ( Vdm/1000) (100/25) = 7,9 (mg M/100g mẫu)

Bài 10:Quy trình xử lý mẫu để xác định kim loại M trong mẫu chè gừng như sau: Lấy

10 gói chè gừng, cho vào cốc, trộn đều, rồi cho vào lọ sạch Sau đó cân chính xác lấy a

=2,000 g cho vào bình Kenđan, tẩm ướt bằng vài giọt nước cất, thêm 28-30 ml dungdịch HNO3 65%, 2 ml H2SO4 98%, 2 ml dung dịch H2O2 30%, cắm phễu dài chuôi vàomiệng bình Kenđan, và đun trên bếp cách cát hay bếp điện cho đến bắt đầu sôi, sau đógiữ cho bình mẫu sôi lăn tăn, đến khi mẫu tan hết, và được dung dịch trong mầu hơivàng nhạt Nếu đun 4 -5 giờ mà thấy chưa tan hết mẫu, thì thêm tiếp 3 - 2 ml axit HNO3

và vài giọt H2O2 nữa, và đun tiếp cho mẫu tan hết Chuyển toàn bộ mẫu sang cốc chịunhiệt 250 ml, trang bình Kenđan 2 lần bằng 10 ml nước cất vào cốc mẫu, rồi đun sôi cốcmẫu và đuổi hết axit dư, đến còn muối ẩm, để nguộivà định mức thành 50 mL bằng dungdịch HCl 2% (dung dịch Ao) Hút 10 ml dung dịch A0 cho vào bình định mức 50 ml rồiđịnh mức bằng nước đề ion đến vạch (dung dịch A1) Phân tích nồng độ kim loại Mtrong dung dịch A1 bằng phương pháp AAS, nồng độ kim loại M trong dung dịch A1 là

0, 12 ppm

a Kỹ thuật xử lý mẫu của thí nghiệm trên là kỹ thuật gì?

Kỹ thuật xử lý ướt bằng axit mạnh đặc nóng

c Tính hàm lượng kim loại M trong mẫu ban đầu?

Bài 11: Để phân tich Pb2+ từ nước biển người ta tiến hành xử lý mẫu như sau: Lấy 250

ml mẫu vào bình chiết, chỉnh pH = 3 - 4 bằng HCl 10%, thêm 2 ml thuốc thử APDC0.1% và 20 ml MIBK rồi lắc chiết trong 5 phút Để yên 5 phút cho phân lớp, tách lấyphần MIBK có chứa phức kim loại Pb -APDC Biết hệ số phân bố của Pb - APDC trong

hệ dung môi H2O/MIBK ở 250C là 40; giả sử nồng độ ban đầu của Pb2+ trong nước biển

là Co= 0,001mM Tính hiệu suất chiết?

(Biết rằng: K pb của cân bằng chiết chất X từ dung môi A vào dung môi B được tính theo

công thức: K pb = [X] B / [X] A , trong đó [X] B , [X] A là nồng độ của chất X trong dung môi

B và A sau khi cân bằng chiết đạt được)

Bài làm

Pb 2+ được phân bố vào hệ pha gồm 2 dung môi nước và MIBK

+) pha A là pha nước; V A = 250 ml

+) pha B là dung môi MIBK ; V B = 20ml

Có k’ = 40 25020 = 3,2

 R = (1− 1

1+3,2) 100=76,19 %