Nghiên cứu xây dựng phương pháp định lượng một số nguyên tố độc (chì, đồng) trong tam thất bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

Nguyên tắc chung khi phân tích các kim loại theo phương pháp này gồm hai giai đoạn chính là xử lý mẫu để chuyển nguyên tố cần phân tích vào dung dịch đo phổ và phân tích các nguyên tố th

DS HOÀNG THỊ TUYÊT NHUNG

NGHIÊN CỨU XÂY DựNG PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG MỘT SỐ NGUYÊN T ố ĐỘC (CHÌ, ĐỐNG) TRONG TAM THÂT BANG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

Chuyên ngành : Kiểm nghiệm dược phẩm và độc chất học

Tỗ P h an Tuỷ

Tổ Trịnh Văn Lẩu

đ ã giao đ ể tài và luôn hưóng dãn tận tỉnh, chu đ áo, chĩ đ ạ o sâu

<sáL v ể mặt khoa h ọ c cho việc thực hiện luận án nàỵ.

Tôi cũng xin b à / tỏ lòng b iế t ơn chân thảnh th à / giáo:

Dê’ hoàn thành luận ản, tôi đ ã nhận được sự giúp đ õ và tạ o mọi

đ iề u kiện thuận lợi của:

G ổ T.ỗ Trịnh Ẵuân Giản

và toàn th ể cán b ộ nhân viên phòng hoá phân tích- Viện hoá học- Trung tâm khoa học tự nhiên và công n^hộ q u ố c ,gia.

D ỏ Phạm Thị Giảng

và các cán b ộ phò ng D ông Dược,Viện kiêm nghiệm .

Th.ồ ồùi Thị Hoà

và các cán b ộ ph òn g Mỹ Phẩm, Viện kiểm nghiệm.

Trong thòi ẴÌan thực hiện vồ hoàn thành luận án, Lôi đ ã nhận đư ợc

sự quan tâm tạ o mọi điéu kiện thuận lợi của:

PG Ỗ Tổ Phạm Q uang Tùng

PG<5 Tô ồùi Kim Liên

phòng đ à o tạ o sau đại học, trưòng đại học dư ợc flà Nội.

Nhân d ịp này, tôi xin bàỵ tỏ lòng b iế t ơn chân Lhành vé tấ t cả cSự giúp đ ỡ quí b áu trên.

ỉlà nội, năm 2 0 0 0

D ồ Hoàng Thị T u /ế t Nhung

PHẦN 2 TỔNG QUAN 3

2.4 Các phương pháp định lượng vết kim loại trong mẫu sinh học 6

2.5.2 Cơ sở lý thuyết của phương pháp phân tích bằns AAS 102.5.3 Kỹ thuật nguyên tử hoá và các yếu tố ảnh hưởng 122.6 Một số phươns pháp xử lý mẫu trước khi phàn tích 17

2.6.4 Xử lý mẫu để xác định chì và đổng trong một số đối tượng

PHẦN 3 ĐÔÌ TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG

4.1 Khảo sát các điều kiện đo phổ 28

4.2.3 Khảo sát phương pháp xử lý mẫu trong lò vi sóng 444.2.4 So sánh hàm lượng trung bình của chì và đồng bằng phương

pháp vô cơ hoá ưót và xử lý mẫu trong lò vi sóng 484.3 Định lượng một số mẫu bột và củ tam thất bằng các phương

F-AAS: Flame- Atomic Absorption Spectrophotometry.

Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử trong ngọn lửa ETA-AAS; Electro-Themal Atomiation Atomic Absorption

Spectrophotometry

Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa HCl; Hollow cathod lamp

Đèn catod rỗng,

PHẦN 1 ĐẶT VẤN ĐỂ

ở nước ta những năm gần đây việc đăng ký sản xuất và lưu hành các chế phẩm đông dược phát triển mạnh Chúng ta đều biết dược liệu có chứa nhiều nguyên tố dưới dạng vi lượng: Một số có tác dụng chữa bệnh và một số có thể

có tác dụng độc hại nếu hàm lượng cao như chì, đồng, thuỷ ngân, asen Những nguyên tố này có trong thành phần chế phẩm do nhiễm bẩn vào qua quá trình

xử lý, chế biến và sản xuất hoặc do tích trữ tự nhiên trong dược liệu Vì vậy, một số nước trong khu vực như Trung Quốc, Singapore, Malaysia đã qui định giới hạn cho phép đối với một số nguyên tố độc và bắt buộc các nhà sản xuất phải tuân theo qui định này Để định lượng các nguyên tố trên người ta thường

sử dụng phương pháp AAS, một phưofng pháp có độ ổn định, có độ chính xác cao, cần lượng mẫu ít và có thể xác định nhanh hàng loạt mẫu

Kỹ thuật AAS được sử dụng khá rộng rãi vì nó đáp ứng được các yêu cầu đối với việc xác định chính xác vi lượng nguyên tố, đặc biệt là các nguyên tố kim loại trong các đối tuợng sinh học, y học , môi trưòng Dược điển Anh 98 qui định dùng phương pháp A AS để xác định kim loại trong một số chế phẩm tân dược Một số hãng nước ngoài cũng dùng phương pháp AAS đê xác định chì thuỷ ngân, asen, kali, natri trong các sản phẩm do hãng sản xuất Hiện tại theo các tài liệu trong nước được công bố, chủ yếu là các tài liệu ứng dụng kỹ thuật này để xác định kim loại trong các mẫu quặng, đất, nước, dịch sinh học, chưa

có công trình nào công bố đầy đủ về việc xác định các nguyên tố độc trong thực vật nói chung và các chế phẩm đông dược nói riêng

Nguyên tắc chung khi phân tích các kim loại theo phương pháp này gồm hai giai đoạn chính là xử lý mẫu để chuyển nguyên tố cần phân tích vào dung dịch

đo phổ và phân tích các nguyên tố theo phổ hấp thụ của nó Đối với mẫu có thành phần phức tạp như các chế phẩm đông dược, giai đoạn xử lý mẫu đóng

hàng trăm lần Vì vậy việc khảo sát lựa chọn các phương pháp xử lý mẫu thích hợp để có thể áp dụng trong các điều kiện trang bị kỹ thuật khác nhau là rất quan trọng trong phưcfng pháp AAS Bên cạnh đó việc khảo sát lựa chọn các điều kiện đo phổ sẽ tối ưu hoá qui trình phân tích cho từng nguyên tố trên một đối tượng mẫu cụ thể.

Mặt khác, trên thị trường hiện nay xuất hiện nhiều mẫu tam thất có hàm lượng chì rất cao gây ảnh hưỏfng xâú đến sức khoẻ người tiêu dùng Do đó Bộ Y Tế yêu cầu trước mắt đối với tam thất phải qua xác định hàm lượiìs chì và tiến tới đối với các chế phẩm đông dược phải qua xác định chì, đồng, thuỷ ngân, asen mới được cấp số đãng ký Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, chúns tôi tiến hành

đề tài "Nghiên cứu xây dựng phương pháp định lượng một sô nguyên tỏ độc (chì và đồng) trong tam thất bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử".

Ngoài mục tiêu xây dựng phương pháp định lượng đồng và chì trong luận văn này chúng tôi sẽ áp dụng phương pháp đã xây dựng để định lượng chì và đồng trong một số chế phẩm tam thất lưu hành trên thị trường, trên cơ sở đó đề xuất giơí hạn cho phép và phương pháp định lượng chì, đồng để áp dụng cho các chế phẩm đông dược

PHẦN 2 TỔNG QUAN

2.1 VÀI NÉT VỂ TAM THẤT.

Tam thất có tên khoa học là Panax pseudo - ginseng Wall, thuộc họ Ngũ gia - Araliaceae Bộ phận dùng là rễ củ phơi khô của cây tam thất Rễ củ tam thất

có hình dạng thay đổi, hình trụ hay hình con quay, dài 2-6 cm, đường kính 1-4

cm Mặt ngoài màu xám nhạt, có khi được đánh bóng, có những nếp nhăn dọc gián đoạn và vết sẹo của rễ nhánh Trên đỉnh còn những vết tích của thân cây, thể chất cứng rắn, vị thoạt đầu đắng sau hơi ngọt [3], [9]

Bột tam thất có màu trắng ngà hoặc vàng Nhiều hạt tinh bột hình cầu, hình chuông hay hình nhiều cạnh, đường kính 3- 13|j.m Mạch gỗ phần lớn là mạch mạng Mảnh mô mềm có ống tiết chứa chất nhựa màu vàng nâu Tế bào bần hình chữ nhật, thành mỏng mầu nâu Rải rác có tinh thể calci oxalat hình cầu gai [3], [16], [17]

Rễ củ tam thất chứa cả 2 loại saponin nhóm damaran và nhóm olean, nhimg nhóm olean là chủ yếu, trong đó có một số saponin chính đã được xác định cấu trúc Viện Dược liệu trung ương đã nghiên cứu tác dụng dược lý của tam thất và thấy rằng, tam thất có một số tác dụng tương tự nhân sâm Trên súc vật thí nghiệm có tác dụng tăng sức, tăng sự chịu đựng đối với chất độc và sự thay đổi nhiệt độ, ngoài ra còn làm giảm lượng prothrombin trong máu [3], [17],[25],

Như phần đặt vấn đề đã nêu, trên thị trường xuất hiện nhiều mẫu tam thất có hàm lưọfng chì cao, có thể do trồng trọt, chế biến tại những nơi có hàm lượng chì cao hoặc do mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh một số người đã dùng chì để đánh bóng tam thất Tùy theo hàm lượng kim loại nặng có mặt trong

thuốc mà khi dùng sẽ gây độc cho cơ thể ở những mức độ khác nhau Để đảm

tam thất, cũng như trong các dạng thuốc đông dược.

2.2 NGUYÊN T ố CHÌ.

Ký hiệu hóa học: Pb, nguyên tử lượng: 207,21 Chì là nguyên tố hóa học thuộc nhóm IV trong bảng tuần hoàn các nguyên tố, có số thứ tự 82, cấu hình electron lófp ngoài cùng là 6s^6p \ Nhiệt độ nóng chảy t" = 327°c, nhiệt độ sôi

t°3 =1515°c Nhưng từ khoảng 550 - 600°c chì đã bay hơi và khi tiếp xúc với không khí hơi chì tự biến thành các oxit chì rất độc [19], [52^

Các vạch phổ hấp thụ đặc trưng: 217,00; 283,30, 216,40, 368,40 nm Trong đó vạch 217,00 nm là vạch nhạy nhất được sử dụng khi dùng kỹ thuật F - A AS và vạch cộng hưởng thứ hai 283,30 nm thưòng được sử dụng khi dùng kỹ thuật ETA - AAS [29], [44], [45], [56]

Công nghiệp sản xuất chì hằng năm thải vào môi trưòỉng 330.000 tấn chì, nguồn thải thứ hai là do quá trình đốt nhiên liệu của động cơ, sản xuất dầu lửa, công nghệ hàn, sản xuất hàng tiêu dùng, kỹ nghệ sơn, thuốc màu mỹ phẩm Các nguồn thải chì làm môi trưòfng bị ô nhiễm nặng và chì nhiễm vào vật nuôi, cây trồng phụ thuộc vào hàm lượng chì trong môi trưcmg [27], [38]

Chì không có vai trò sinh học gì trong cơ thể, các hợp chất của chì rất độc và độc tính của chì rất phức tạp Chì ức chế các enzym có chứa nhóm SLilữiydryl

(-SH) và một số enzym có liên quan đến quá trình tổng hợp HEM, ức chế sự liên hợp của Fe""^ vào phân tử protoporphyrin và vị trí này có thể bị thay thế

bởi Zn~'^ tạo thành kẽm protoporphyrin [52] Chì ức chế men Na-K-ATPase,

làm giảm áp lực thẩm thấu ở màng hồng cầu, làm mất Kali nội bào [40] Chì

có thể thay thế calci ở các vị trí có hoạt tính gây ức chế sự dẫn truyền sau synap[21], [52].

Sự tiếp nhận chì quá mức gây ảnh hưởng đến hệ thống tạo huyết (rối loạn tổng hợp HEM, thay đổi hình thái tế bào hồng cầu, giảm tuổi thọ hồng cầu); hệ thần kinh trung ương (nhiễm độc kiểu viêm não); thần kinh ngoại vi (liệt do chì); thận (tổn thương ống thận, xơ hóa kẽ và quanh ống thận lan tỏa); hệ tim mạch (động mạch thận biến đổi, xơ hóa, có thể viêm cơ tim, tăng huyết áp);

hệ sinh sản (rối loạn rụng trứng, không rụng trứng, tinh trùng yếu, số lượng ít, gây vô sinh, đẻ non, sảy thai .) hệ nội tiết (giảm chức phận tuyến giáp và thương thận, rối loạn chuyển hóa tryptophan); hệ tiêu hóa (đau bụng chì) [8], [21], [38], [39], [40], [52],

2.3 NGUYÊN T ố ĐỚNG.

Ký hiệu hóa học: Cu, nguyên tử lượng: 63,54 Đồng là kim loại thuộc nhóm II phân nhóm B có số thứ tự 29, cấu hình electron lớp bên n2oài và liền sát nó: 3s-3p^ 3d‘°4s' [19]

Đồng tham gia tạo thành một số enzym, chủ yếu là enzym oxi hóa, đặc biệt là cytocromoxydase, ceruloplazmin, catalase, MAO (monoaminoxydase) [21],[26] Đồng xúc túc các quá trình oxy hóa khử, trao đổi khí (thông qua hoạt tính của đổng giống catalase, oxidase và peroxidase) [13], [35] Đồng kích thích tăng sử dụng oxy ở mô và tăng sự phân chia tế bào Đồng liên kết với

các protein động vật tạo ra các hợp chất ceruloprazmin (enzym oxi hóa của máu), hemocuprein (ennzym tạo huyết sắc tố), hepatocuprein (có trong gan), laxentocuprein (ở nhau thai) và cuprotein của sữa Các hợp chất pocfirin của đổng là một khâu trong quá trình tạo thành sắc tố hô hấp hemoglobin Đồng tham gia tạo hồng cầu, ở trạng thái tự do các ion đồng có tác dụng oxi hóa tương tự như oxydase, catalase và feroxidase [26] 92-96% Cu kết hợp với a - globulin tạo thành các phân tử ceruloplazmin Đối với một số enzym đồng có tác dụng ức chế, ion ức chế hoạt tính photphatase, amylase, lipase, p - glucoronidase [21], [26], Cu tham gia vào các quá trình chuyển hóa protit, gluxit, liên quan chặt chẽ với insulin và adrenalin [13].Sự có mặt của chì và đồng trong dược chất và tá dược xúc tác các phản ứng oxy khử làm tăng tốc độ phân hủy thuốc [41] và khả năng xúc tác của ion kim loại được xếp theo thứ tự [23]: Cu " > Pb-^ > Zn " > Co-^ > Fe-'^ > > Ni-^ > Mg-^ > Ca-^

Trong mô thực vật, khả nãns tích lũy đồng phụ thuộc vào giống cây, độ pH của đất, pH của nước Độ pH cao hạn chế sự hấp thu đồng của cây cối Trong các loại lương thực thì gạo, ngô chứa nhiều đồng hơn sắn, rau xanh chứa nhiều đồng hơn củ, quả [26]

2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG VÊT KIM LOẠI TRONG MẪƯ SINH HỌC.

2.4.1 PHƯƠNG PHÁP ĐO QUANG [5], [6], [28], [34[, [42],

Nguyên tắc: Cho kim loại tác dụng với một thuốc thử R trong một dung môi

và ở điều kiện thích hợp để tạo ra một phức chất cho phổ hấp thụ ƯV-VIS nhạy [28;

Đối với chì thứcmg tạo phức càng cua có màu đỏ với dithizon, chiết vào CCI4 ở

pH = 9-11 [34], [42] Đối vổã đồng thường tạo phức với natri dithiocarbamat (NaDDTC) có màu vàng nâu, không tan trong nước, có thể chiết bằng CHCL3

hay CCL4 ở pH = 4-11 [6], [28] Phương pháp đo quang đã được sử dụng để định lượng chì trong nước tiểu [5], đồng trong nước thải [6].

Trong phân tích, nhiều khi phải xác định một số nguyên tố với nồng độ rất nhỏ (10'^ m olA) thì các phương pháp đo quang sử dụng các máy đo quang thông thường trở nên bất lực Trong những trưòfng hợp đó, muốn sử dụng các phương pháp trên phải làm giàu nguyên tố cần xác định Cách làm giàu thông thưcmg nhất là cô mẫu thử sau khi đã thêm vào những acid thích hơp Thao tác này có một số nhược điểm là: cần lượng mẫu lófn, một số kim loại sẽ bị mất vì bay hơi Ngoài ra, trong quá trình bay hơi mẫu thường bị nhiễm bẩn do phải đưa hóa chất vào, do dụng cụ thôi ra và sự nhiễm bẩn do kliông khí trong phòng thí nghiêm

2.4.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐIỆN HÓA [1], [2], [4], [5],

Cực ph ổ hiện đại : Hay ứng dụng nhất là cực phổ sóng vuông và cực phổ xung

vi phân

Cực phổ sóng vuông: Triệt tiêu dòng tụ điện bằng cách đặt thế trên vi cực và tiến hành ghi dòng Faraday xoay chiều ở cuối mỗi xung vào cuối đời sống của một giọt thủy ngân (nếu dùng cực giọt) nhờ các thiết bị điện tử đặc biệt [23] Một số tác giả đã ứng dụng cực phổ sóng vuông để xác định chì trong máu và trong nước tiểu [18], [34], chì và đồng trong thuốc và nguyên liệu làm thuốc [23]

Cực phổ xung vi phân: Phân cực điện cực bằng điện áp một chiều biến thiên với tốc độ chậm, nhưng vào cuối mỗi chu kỳ giọt thuỷ ngân, trên khung điện

áp biến đổi một chiều đặt thêm một xung vuông góc với biên độ thay đổi trong khoảng 10 - lOOms [23] Cực phổ xung vi phân đã được ứng dụns để định lượng chì trong máu, nước tiểu, sữa, tóc [34]

Các phương pháp cực phổ hiện đại đã cải thiện độ nhạy và độ phân giải, có thể xác định đến nồng độ 10'*-10 ‘° mol/1 Một số tác giả Mỹ thừa nhận rằng việc định lượng bằng cực phổ hiện đại thuận lợi hơn cả khi sử dụng quang phổ hấp thụ nguyên tử mà độ chính xác lại không thua kém gì [34], [42

2A.2.2 PHƯƠNG PHÁP VON - AMPE HÒA TAN.

Gồm hai quá trình chính [2]:

Điện phân làm giàu chất cần phân cực trên bề mặt điện cực tại thế không đổi.Hòa tan kết tủa bằng cách phân cực ngược chiều với quá trình một và ghi đường Von-ampe Trên đưcmg cong Von-ampe sẽ xuất hiện một pic mà chiều cao của nó là hàm số nồng độ của chất cần phân tích

Nhược điểm của phương pháp là độ lặp lại kém lại phải sử dụns nhiều hóa chất làm nền nên dễ nhiễm tạp chất Hơn nữa hàm lượng Fe trong tam thất lớn nên ảnh hưởng đến quá trình xác định chì và khi hàm lượng acid cao phải xử

lý lại mẫu trước khi đo Phương pháp Von-ampe hoà tan đã được ứng dụng để định lượng chì và đồng trong một số đối tượng môi trưòfng [2], chì và đồng trong tóc trẻ em[13], chì và đồng trong thịt cá [11], [44

2.4.3 PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HÂP THỤ NGUYÊN TỬ.

Thời gian đầu, việc xác định những nguyên tố ở nồng độ thấp đã được thực hiện nhờ kỹ thuật đo quang Bởi vậy quy trình chuẩn bị mẫu cổ điển đòi hỏi sự phân hủy hoàn toàn các chất hữu cơ, mà nếu không nó có thể cản trở quá trình tạo màu Đối với kỹ thuật đo phổ hấp thụ nguyên tử dù sao chuẩn mực được

áp dụng là sự hòa tan hòan toàn nguyên tố vi lượng, không cần thiết phân hủy hòan toàn mẫu và có thể khắc phục tốt một số nhược điểm của phương pháp điện hóa đã nêu

2.5 KỸ THUẬT QUANG P H ổ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ.

2.5.1 LƯỢC SỬ PHÁT TRIỂN.

Sự phát hiện hiệu ứng hấp thụ nguyên tử được côns bố lần đầu tiên vào năm

1802 khi Wollaston nhận thấy những vạch tối trong phổ ánh sáng mặt trời Năm 1961, ngưòd ta đã bắt đầu sản xuất hàng loạt phổ kế hấp thụ nguyên tử có ứng dụng phân tích [37] Khoảng 10 năm nay, phươns pháp AAS đã được sử dụng khá rộng rãi để xác định kim loại trong các mẫu quặng [10], đất đá, nước [53], các mẫu của y học, sinh học [20], [30], [31], [33], các sản phẩm công nghiệp, rau quả, thực phẩm [32], các nguyên tố vi lượng trong phân bón, thức ãn gia súc [44] Trong ngành dược cũng đã có một số công trình nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật này để xác định kim loại trong dược chất, tá dược [41]

Để khai thác tính ưu việt về độ chính xác và độ nhậy cao, chúng tôi sẽ ứng dụng kỹ thuật này để xác định một số kim loại nặng (Pb, Cu) trong tam thất

2.5.2 C ơ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PH Á P PHÂN T ÍC H BANGAAS [29], [37], [42], [45], [56].

Trong điều kiện bình thưcmg nguyên tử tồn tại ở trạng thái cơ bản, không thu cũng không phát năng lượng Đây là trạng thái bền vững và "nghèo" năng lượng nhất của nguyên tử Nhưng khi nguyên tử đang tổn tại ở trạng thái hơi

tự do, nếu kích thích nó bằng một chùm tia sáng đơn sắc có năng lượng phù hợp, có độ dài sóng trùng với các vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố

đó, thì chúng sẽ hấp thụ các tia sáng, sinh ra một loại phổ của nguyên tử Quá trình này gọi là quá trình hấp thụ năns lượng của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi và tạo ra phổ hấp thụ của nguyên tố đó Sự giảm cường độ ánh sáng do nguyên tử hấp thụ cũng tuân theo định luật Lambert - Bir - Buger:

Trong đó:

lo : Cường độ chùm sáng tới

I : Cường độ chùm sáng sau khi đi qua môi trường hấp thụ

D : Cường độ hấp thụ của một vạch phổ

Kv : Là một hằng số và được gọi là hệ số hấp thụ của mỗi vạch phổ

L ; Bề dày của môi trường hấp thụ chứa nguyên tố cần phân tích, trongmột phép đo thì L = const

No : Số nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích ở trạng thái hơi

No và nồng độ c của nguyên tố phân tích trong mẫu có mối quan hệ rất phức tạp, một cách tổng quát mối quan hệ giữa No và c được xác định theo công

Trong đó: Ki là hằng số thực nghiệm được xác định bởi các điều kiện hóa hơi

và nguyên tử hóa mẫu phân tích, trong những điều kiện nhất định Ki là hằng

số, b là hằng số bản chất, được quyết định bỏd môi loại nguyên tử và nồng độ của nó trong mẫu Trong mọi điều kiện ta đều có: o <b < 1

Và Q gọi là nồng độ giới hạn trên của vùng tuyến tính AB Trong phân tích người ta thường chỉ sử dụng đoạn thẳng AB, vì trong đoạn này (vùng nồng độ này) đường chuẩn là một đường thẳng và việc tính toán sẽ được kết quả chính xác hơn Nếu nồng độ chất cần nghiên cứu Q > Q cần tiến hành pha loãng dung dịch về nồng độ nằm trong khoảng tuyến tính AB

2.5.3 KỸ THUẬT NGUYÊN TỬ HÓA VÀ CÁC YÊU T ố ẢNH HƯỞNG

[29], [37], [42], [45], [56]

2.5.3.I NGUYÊN TỬ H O Á BANG NGỌN LỬA ĐÈN KHÍ.

a Nguyên tắc: Dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí khi đốt cháy một

hỗn họfp khí để hóa hơi mẫu, nguyên tử hóa mẫu phân tích tạo ra các nguyên

tử tự do của nguyên tố phân tích cho phép đo phổ AAS

b Đặc điểm: Có thể xác định nhanh, chính xác khoảng 65 nguyên tố với độ nhạy cỡ |j,g/ml.Trong phép đo F - AAS, nhiệt độ của ngọn lửa là yếu tố quyết định quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu Nhiệt độ của ngọn lửa lại phụ thuộc bản chất, thành phần của các chất khí đốt và tốc độ dẫn khí vào để tạo ra ngọn lửa Điều đó có nghĩa là với mỗi hỗn hợp khí đốt sẽ cho ngọn lửa có nhiệt độ khác nhau Nói chung, nhiệt độ của ngọn lửa các loại đèn khí không cao, nó chỉ trong vùng từ 1900 - 3000°c Hai loại hỗn hợp khí đã và đang được sử dụng phổ biến trong phép đo F - AAS là hỗn hợp của không khí nén

và acetylen hoặc nitơ oxit và acetylen

c Các quá trình trong ngọn lửa.

C ị Quá trình chính.

Nếu năng lượng hóa hơi Eh nhỏ hơn năng lượng nguyên tử hoá E^t (Eh < En() thì các phần tử chất mẫu sẽ: Hóa hơi, nguyên tử hóa thành các nguyên tử tự

do, sau đó các nguyên tử này sẽ hấp thụ bức xạ tạo ra phổ AAS của nó

M e„x , (1) Me„x„ (k) ^ nMe (k) + mX

n Me (k) + n (hy) ^ phổ AAS

Muối Halogenid, Acetat và một số nitrat của các kim loại thường xảy ra theo

cơ chế này Cơ chế này có độ ổn định cao và phép đo cũng có độ nhạy cao

Nếu Eh > E„t: Các phần tử chất mẫu sẽ bị phân ly thành nguyên tử, sau đó mới hóa hơi và hấp thụ tia bức xạ để tạo ra phổ AAS của nó.

Me„X^ (1) —► n Me (r,l) + mX ► nMe (k)

n Me (k) + n (hy) ► phổ AAS

Muối sulphat, phosphat và silicat của các kim loại thưcmg xảy ra theo cơ chế này Cơ chế này cho phép đo có độ nhạy kém và không ổn định như cơ chế một ở trên

C , Quá trình phụ.

Bên cạnh quá trình chính như trên trong ngọn lửa còn có các quá trình phụ như: sự tạo thành các hợp chất bền nhiệt kiểu MeO (BaO, AIO, CaO .), quá trình ion hóa của các kim loại có thể ion hóa thấp, như các kim lọai kiềm Li,

Na, K, Rb,Cs, quá trình của một số nguyên tử bị kích thích và phát xạ, sự bức

xạ của các hạt rắn nóng đỏ sinh ra phổ nền và sự hấp thụ giả

2.S.3.2 NGUYÊN T Ử H O Á KHÔNG NGỌN LỬA.

a Nguyên tắc: Mẫu phân tích được đặt trong cuvet graphit hay truyền Ta và

được nung nóng nhờ nguồn năng lượng nhiệt điện để sấy khô mẫu, tro hóa luyện mẫu sau đó nguyên tử hoá tức khắc để đo tín hiệu hấp thụ của vạch phổ

b Đặc điểm: Cung cấp cho phép đo AAS có độ nhạy khá cao cỡ ng/ml và khả

năng nguyên tử hoá được nhiều nguyên tố hơn kỹ thuật ngọn lửa (khoảng 70 nguyên tố), chỉ cần khoảng 50 - 100 1^1 mẫu cho một lần đo nhimg quá trình nguyên tử hoá phải thực hiện trong môi trường khí trơ argon

Quá trình nguyên tử hoá mẫu xảy ra theo 3 giai đoạn kế tiếp nhau, ảnh hưởng lẫn nhau Đó là: Sấy mẫu, tro hoá luyện mẫu và nguyên tử hoá mẫu Trong đó

> 9

hai giai đoạn đầu là chuẩn bị cho giai đoạn thứ ba nguyên tử hoá mẫu đo cường độ vạch phổ Đó là một tổng thể liên tiếp diễn biến của nhiều quá trình.

Cj Sự bay hơi của dung môi Là quá trình vật lý đơn giản, xảy ra trong giai

đoạn đầu (sấy mẫu) của quá trình nguyên tử hoá và nhiệt độ là yếu tố quyết định sự diễn biến của quá trình này Nhưng thành phần của mẫu, các chất hĩai

cơ có mặt trong mẫu cũng ảnh hưởng Sau khi dung môi bay hơi sẽ để lại các hạt mẫu là hạt mịn của các muối khô trong cuvet

C2- Sự tro hoá (đốt cháy) các chất hữu cơ và mùn tạo ra các chất khí (CO,

COt, H^O) bay đi và để lại phần bã vô cơ của mẫu Đó là các muối hay các oxit của các chất mẫu Tiếp đó bã này được nung nóng, nóng chảy hay phân huỷ là tuỳ theo nhiệt độ tro hoá đã chọn và tuỳ thuộc bản chất hợp chất mẫu tồn tại trong cuvet sau khi sấy khô Lúc này mẫu được luyện thành thể nóng chảy đồng nhất Đổng thời ở đây cũng có sự phân hủy của một số muối không bền thành oxit hay muối đơn giản Ví dụ:

CaC 03 (r) ► CaO (r) + c o (k)

PbCOj (r) ► PbO (r) + c o (k)

C3 S ự h oá hơi của các hợp phần mẫu ở dạng phán tử Nếu nhiệt hoá hơi (Ef,)

nhỏ hơn nhiệt phân ly (Ent) thì mẫu sẽ hoá hơi ở dạng phân tử, sau đó phân ly thành nguyên tử tự do

M e„0„ (r, 1) Me„0^ (k) nMe(k) + m/202

nMe (k) + n(hy ) —► phổ AAS

Các halogenid kim loại (SbClg, SnCl4, AICI3, TÌCI4, GaCl3), acetat, clorat, các oxit Sbo0 3, GaoƠ3 xảy ra theo cơ chế này

Cj Sự phán ly của các phần tử chất mẫu trứơc khỉ hoá hơi Nếu Eh> Ent mẫu

sẽ phân ly thành monooxit hoặc thành các nguyên tử tự do ở trạng thái rắn hay lỏng rồi mới chuyển thành thể hơi:

MCnX^(r, 1) -► nM e(r, 1) + mX (k)

_^ nMe (k)Me„X^ (r, 1) ^ nMeO (r,l) + mX (k)

_► nMe (k)Các muối nitrat, cacbonat, sulfat, phosphat (muối có oxi) xảy ra theo cơ chế này còn các oxit xảy ra theo cơ chế:

Me„On^ (r, 1) —► nMe (r, 1) ► nMe (k)

Me^On^ (r, 1) —► nMeO (r, 1) —► nMe (r,l) —► nMe (k)

nMe (k) + n(hỴ) ^ phổ AASHai cơ chế này cho kết quả kém ổn định và độ nhạy thấp hcfn cơ chế ở trên

C5 Sự tạo thành hợp chất carbua kim loại Một số nguyên tố, oxit kim loại

tác dụng với cacbon của cuvet graphit tạo thành hợp chất cacbua

Me + mC _ ^ MeC^

MeO + mC - ► MeCn, + 0-, m = 1,2, 3 ,4

Các họfp chất cacbua vừa hình thành là các hợp chất bền nhiệt, quá trình hoáhơi và nguyên tử hoá các hợp chất này tương đối khó khăn và phải ở nhiệt độkhá cao VI thế trong quá trình nguyên tử hoá phải ngăn ngừa quá trình này xảy ra

Cg Sự khử oxit kim loại và carbon Dưới tác dụng của nhiệt một số hợp chất

có thể bị khử bởi cacbon của cuvet

Me„0 , (r, 1) + c (r) nMe (r, 1) + c o

Nhóm 1: Là các thông số của hệ máy đo phổ Các thông số này cần được khảo sát và lựa chọn cho từng trường họfp cụ thể Thực hiện công việc này chính là tối tai hoá các thông số của máy đo cho một đối tưọtig phân tích.

Nhóm 2: Là các điều kiện nguyên tử hoá mẫu Các yếu tố này thể hiện rất khác nhau tuỳ thuộc vào kỹ thuật được lựa chọn để nguyên tử hoá mẫu (F- AAS, ETA-AAS) (Phụ lục 1, 2, 3, 4, 6, 7, 10.1)

Nhóm 3: Là các kỹ thuật và phương pháp xử lý mẫu

Nhóm 4: Là các ảnh hưỏfng về phổ như sự hấp thụ nền, sự chen lấn của vạch phổ và sự hấp thụ của các hạt rắn (Phụ lục 10.7)

Nhóm 5: Là các yếu tố vật lý như độ nhớt và sức căng bề mặt dunơ dịch mẫu Yếu tố này thường thể hiện rất nhiều trong phép đo F-AAS (phụ lục 9.1), hay hiệu ứng lưu lại mà thể hiện đặc biệt rõ ràng trong phép đo ETA-AAS nhất là khi mẫu phân tích có nồng độ lófn Các yếu tố khác như sự ion hoá và kích thích phổ phát xạ chỉ có ý nghĩa khi phân tích phổ hấp thụ của kim loại kiềm

môi hữu cơ Trong nhiều trường họp một trong những ảnh hưởng này lại được lợi dụng để làm tăng độ nhạy của vạch phổ.

VI vậy để kết quả chính xác và tin cậy đòi hỏi người làm phân tích phải biết

xử lý hoá học, tách loại, làm giàu, che tránh các yếu tố ảnh hưởng về mặt hoá học cũng như về phổ hấp thụ trong mỗi trường hợp cụ thể

PHÂN TÍCH.

Đối tượng chính của phương pháp phân tích theo AAS là phân tích vi lượng nguyên tố trong các loại mẫu vô cơ hoặc hữu cơ Nguyên tắc chung khi phân tích các loại mẫu này gồm 2 giai đoạn [29

Giai đoạn 1 Xử lý mẫu để đưa nguyên tố kim loại cần xác định có trons mẫu

phân tích về trạng thái dung dịch của các cation theo một kỹ thuật phù hợp để chuyển được hoàn toàn nguyên tố đó vào dung dịch đo phổ

Giai đoạn 2 Phân tích các nguyên tố dựa trên phổ hấp thụ nguyên tử của nó

trong những điều kiện thích họp đã được nghiên cứu và lựa chọn

Tùy thuộc vào bản chất của chất phân tích, đối tượng mẫu, điều kiện trang bị

kỹ thuật trong các tài liệu mà chúng tôi thu thập được [6], [7], [10], [11],[15], [20], [30], [31], [32], [33], [41], [42], [43], [44], [47], [49[, [50], [59], người ta có thể sử dụng các phương pháp sau đây để xử lý mẫu

2.6.1 MẪU VÔ C ơ.

Phán tích dạng trao đổi (còn gọi là dạng dễ tiêu), kim loại ở thể này tan được

trong nước mà động, thực vật có thể hấp thụ được: Dùng nước cất hoặc dung dịch acid loãng hay muối của kim loại kiềm loans để hoà tan kim loại có trong mẫu, lấy dung dịch đem phân tích [41], [44]

Phân tích tổng sô (dạng trao đổi và dạng phức); Phá hủy cấu trúc của mẫu

bằng acid có tính oxi hoá mạnh như acid nitric, acid sulfuric đậm đặc hay hỗn

họp acid đậm đặc: nitric - sulfuric, chuyển kim loại về dạng dễ tiêu để phàn

tích [6], [7], [44], [46]

2.6.2 MẪU HỮU C ơ.

Các chất hữu cơ rất phong phú, đa dạng Trong các mẫu này kim loại ít khi ở dạng dễ tiêu Do đó để phân tích kim loại trong các mẫu hữu cơ thường phải tiến hành phân tích tổng số Trước khi phân tích, mẫu thường được xử lý bằng một trong các phươns pháp sau: Tro hóa khô, tro hóa ướt, xử lý mẫu trong lò

vi sóng và lên men

2.6.2.I PHƯƠNG PHÁP TRO HÓA KHÔ [7], [4 7 ].

Nguyên tắc: Đốt cháy các chất hữu cơ có trong mẫu phân tích để giải phóng kim loại ra dưới dạne oxit hoặc muối của chúng bằng nhiệt

Phương pháp tro hoá khô đơn giản, triệt để nhưng có nhược điểm chính là làm mất nguyên tố dễ hay hơi như Pb Zn, Ag .và không áp dụng được cho các nguyên tố có áp suất hơi cao như Cd, As Thời gian xử lý mẫu kéo dài Để khắc phục người ta thường cho thêm chất bảo vệ như masnesi nitrat hay kali nitrat và chọn nhiệt độ thích hợp

2.Ó.2.2 PHƯƠNG PHÁP TRO HÓA ƯỚT [7], [10], [20], [31], [32], [33], [44],Nguyên tắc: Oxi hóa chất hữu cơ bằng một acid hoặc hỗn hợp acid có tính oxi hóa mạnh thích hợp

Phương pháp tro hoá ướt rút ngắn được thời gian phân tích so với tro hoá khô, bảo toàn được chất phân tích nhưng phải dùng lượng acid nhiểu, thường gấp 3­

5 lần mẫu vì vậy yêu cầu các acid phải có độ tinh khiết cao vì nếu acid có vệt clo thì dễ bi mất chì

2.6.2.3 XỬ LÝ MẪU TRONG LÒ VI SÓNG [48], [49J.

Thực chất là tro hóa ướt thực hiện trong lò vi sóng

Nguyên tắc: Dùng năng lượng vi sóng đốt nóng thuốc thử và mẫu có khả năng hấp thụ vi sóng đựng trong bình kín Trong điều kiện kín áp suất cao, có thể

dễ dàng đạt được nhiệt độ cao làm tăng tốc độ vô cơ hoá

Đây là phương pháp xử lý mẫu hiện đại nhất hiện nay, làm giảm đáng kể thời gian xử lý mẫu, không mất mẫu và vô cơ hoá triệt để, có thể vô cơ hoá được nhiều mẫu cùng một đối tượng hoặc nhiều đối tượng trons một lần (12 mẫu)

Có thể điều khiển quá trình vô cơ hoá từ xa bằng một máv tính do đó làm tăng

độ an toàn cho người sử dụng và độ tin cậy của hệ thốns Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi thiết bị đắt tiền mà nhiều cơ sở phân tích không đủ điều kiện trang bị

2.Ố.2.4 PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN [44],

Nguyên tắc: Hòa tan mẫu thành duns: dịch hay huyền phù Thêm men xúc tác

và lên men ở nhiệt độ 37 - 40°c trong thời gian 7 - 10 neày Trong thời gian lên men, các chất hữu cơ bị phân hủy thành khí COt, acid, nước và giải phóng các kim loại trong hợp chất hữu cơ ra dưới dạng cation trong dung dịch nước.Phương pháp lên men là phương pháp vô cơ hoá mẫu êm dịu nhất, không cần hoá chất không làm mất nguyên tố cần phân tích, rất thích hợp cho việc phân huỷ các mẫu đường, nước ngọt, nước giải khát, tinh bột nhưng thời gian xử lý mẫu rất lâu và phải chọn được loại men thích hợp

Ngoài những phưcfng pháp trên một số tác giả còn dùng phương pháp chiết trực tiếp nguyên tố trong mẫu và đo phổ hấp thụ nguyên tử [43 ], [54], [55 Trong các đối tượng phức tạp, khi các nguyên tố đi kèm có nồng độ rất cao trong dung dịch mẫu ảnh hưởng đến việc xác định nguyên tố phân tích bằng AAS thì người ta phải dùng thêm kỹ thuật chiết [10], [44], [47] Kỹ thuật này

không những tách được nguyên tố đi kèm khỏi nguyên tố phân tích mà còn có thể làm đậm đặc nguyên tố phàn tích nhờ việc điều chỉnh tỷ lệ dung dịch mẫu

và dung môi hữu cơ [6], [7], [44]

2.6.3 TÁC NHÂN v ô c ơ HÓA.

Khi xử lý mẫu bằng phương pháp tro hóa ướt và lò vi sóng, việc lựa chọn tác nhân oxi hoá phải căn cứ vào khả năng, đặc tính oxi hóa của thuốc thử và đối tưọfng mẫu

A cid nitric ị HNO 3 ).

Được sử dụng rộng rãi nhất để vô cơ hoá Là tác nhân oxi hoá mạnh, dùng để giải phóng vết nguyên tố từ các cốt sinh học và thực vật dưới dạng muối nitrat rất dễ tan Điểm sôi 120°c khi sử dụng năng lưọTig vi sóng, trong ốns kín HNO3 có thể đạt tới nhiệt độ 170°c ở 75 psi (5 atm), oxi hoá các kim loại, nguyên liệu hữu cơ Có thể thêm H2O2 sau khi phản ứng được thực hiện với HNO3 để hoàn thành quá trình vô cơ hoá [49]

Loại mẫu\ Chủ yếu cho các mẫu hữu cơ: đồ uống, carbohydrat, protein, chất

béo, nguyên liệu thực vật, nước thải, một số sắc tố và polyme, được sử dụng rộng rãi để lọc lấy mẫu đất [20], [30], [31], [32], [33], [44], [4 9;

Acid sulphuric ( H 2 SO 4 ).

Có tính oxi hoá manh, t°5 = 339° [19], có thể đat tới điểm nóng chảy của teflon trước khi sôi Có khả năng phá hủy hoàn toàn hầu hết các hợp chất hữu cơ, có thể sử dụng phối họfp với HNO3 [44], Nếu sử dụns lò vi sóng thì phải vô cơ

hoá trước trong cốc thủy tinh haythạch anh và phải giám sát nhiệt độ [49 .

Loại mẫu: Mô hữu cơ, oxit vô cơ, hydroxyd, hợp kim, kim loại, quặng [32],

[33]

A c id pecloric (HCLO 4 ).

Có tính oxi hoá mạnh, có thể ăn mòn các kim loại không phản ứng với các acid khác, phá hủy hợp chất hữu cơ HCIO4 gây nổ mạnh khi tiếp xúc với nguyên liệu hữu cơ và các chất vô cơ dễ bị oxi hoá Phải oxi hoá bằng HNO3 trước khi sử dụng HCIO4 [44] Nếu dùng lò vi sóng phải rất thận trọng vì trong bình kín, ở nhiệt độ bay hơi HCIO4 có thể đạt tới 200°c trong 2 phút \'ới sự thay đổi rất nhỏ của áp suất [49].

Loại mẫu\ Các loại mẫu hữu cơ, vô cơ [20], [44].

Trong nhiều trường hợp phải sử dụng hỗn hợp các acid để đạt được mục đích

vô cơ hóa

2.6.4 XỬ LÝ MẪU ĐỂ XÁC ĐỊNH CHÌ VÀ Đ ổN G TRO N G MỘT s ố

Đ Ố I TƯỢNG CỤ TH Ể [11], [20], [30], [30], [31], [32], [33], [42], [44],Trong các tài liệu tham khảo mà chúng tôi thu thập được, có rất nhiều phương pháp xử lý mẫu để xác định chì và đồng trong các mẫu dịch sinh học thực phẩm, thuốc nhuộm, móng tay, tóc, sữa, chè, đồ uống có cồn, dầu thực vật,

mô thực vật [11], [20], [30], [31], [33], [42], [50], [51], Để xác định đồng thời

cả hai nguyên tố chì và đồng trên một đối tượng mẫu, một số tác giả trong và

ngoài nước đã lựa chọn cách xử lý mẫu như sau;

Chì và đồnẹ trong thịt và các sẩn phẩm thịt Vô cơ hoá khô, sử dụng chất bảo

vệ là magnesi nitrat hexahydrat [32]

Chì và đồng trong cá và hải sản Vô cơ hoá ưót bằng hỗn hợp acid

HNO3/HCIO4 hoặc HN03/HoS04 Sau khi vô cơ hoá mẫu được pha loãng đến thể tích định mức và phân tích trực tiếp hoặc tạo chelate và chiết vào dung môi hữu cơ nếu nguyên tố có mặt với nồng độ thấp

Chì và đổng trong ngũ cốc Vô cơ hoá ướt bằng hỗn hợp HNO3/HCIO4, xử lý mẫu vô cơ hoá bằng HCl đặc, pha loãng đến thể tích định mức và phân tích bằng AAS

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG

PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN c ứ u

Các chế phẩm bột và củ tam thất

Nghiên cứu phương pháp phân tích các kim loại độc (chì và đồng) trong tam thất với các nội dung sau:

3.2.1 KHẢO SÁT CÁC ĐlỂU KIỆN ĐO PHỔ.

3.2.2 KHẢO SÁT TRÊN MẪU n g h i ê n c ứ u

+ Khảo sát trên mẫu nghiên cứu để chọn phương pháp xử lý mảu thích hợp cho phép định lượng đồng thời hai nguyên tố

+ Khảo sát độ lặp lại, độ đúng, sai số của phương pháp

+ Xử lý và đánh giá kết quả thực nghiệm

+ Đề xuất khoảng giới hạn cho phép của chì và đồng

+ Đề xuất phương pháp phân tích để xác định chì và đồng trong tam thất cũng như trong các chế phẩm đông dược

3.3.1 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU.

Tro hoá khô, tro hoá ướt và xử lý mẫu trong lò vi sóng

3.3.2 KỸ THUẬT NGUYÊN TỬHOÁ.

Nguyên tử hoá bằng ngọn lửa đèn khí (F-AAS) và nguyên tử hoá bằng cLivet graphit ( ETA-AAS)

3.4 PHƯƠNG TIỆN, HOÁ CHẤT.

3.4.1 HOÁ CH Ấ T

Do yêu cầu nghiêm ngặt của phép đo AAS nên nước cất, hoá chất sử dụng phải có độ tinh khiết rất cao: loại superpure hoặc tinh khiết phân tích, được kiểm tra nồng độ nguyên tố bằng phương pháp A AS trước khi dùng

Acid HNO3 65% của Merck

Acid HCIO4 70% của Merck

Acid H2SO4 98% của Plolabor

Hydroperoxyd H ,0 , 30% của Merck

Muối amoni dihydrophosphat (NH4H2PO4)

Muối magnesi nitrat (Mg(N03)2)

3.4.2 TRANG T H IÊ T BỊ, DỤNG c ụ

Hệ thống máy đo AAS- 3300 của hãng Perkin Elmer ( Mỹ)

Hệ thống xử lý mẫu bằng lò vi sóng của Hitachi (Nhật)

Máy xác định độ ẩm Kett (Nhật) Lò nung

Cân phân tích (chính xác đến 0,00001 g); SartorÌLis và cân phàn tích điện (chính xác đến 0,0001 g)

Do chì là một nguyên tố có mặt đều và thường xuyên trong môi trường nên để tránh tối đa sự nhiễm bẩn gây ra sai số thừa tất cả dụng cụ thuỷ tinh dùng để phân tích mẫu đều được ngâm bằng acid HNO3 10% trons 24 aiờ, rửa sạch bằng nước cất hai lần Tiến hành xử lý tiếp bằng acid HNO3 10% và đun sồi cách thuỷ trohg 2-3 giờ Cuối cùng tráng lại bằng nước cất hai lần

3.4.3 MẪU CHUẨN

+ Tiêu chuẩn loại bỏ các dữ liệu nẹoại lai.

Sắp xếp các dữ liệu theo thứ tự tăng hoặc giảm dần Đánh số thứ tự cho các dữ liệu từ 1 đến n, bắt đầu từ dữ liệu nghi ngờ

X i , X2, X 3 x „

Với X| là số lófn nhất hay nhỏ nhất và cách xa các dữ liệu khác (x là dữ liệu

nghi ngờ, X 7 ở gần X|) Để xét xem có cần loại giá trị X| kliông dùns tiêu

chuẩn Q

So sánh Qtn (Q thực nghiệm với giá trị Q tới hạn với độ tin cậy 95^c) Nếu Q

< Qbàna ta không được loại bỏ giá trị nghi ngờ

+ Tính đúng

* Sai số tuyệt đối

* Sai số tương đối

e = Ỉ L ^ \ oo % (14)

* Sai số hệ thống

Một phương pháp thường được dùng để xét sai số hệ thông của phương pháp

phân tích là phân tích một mẫu có thành phần biết chắc chắn Nếu ịi được biết

và coi như giá trị thực, X là giá trị tìm được bằng thực nghiệm So sánh hiệu với một giá trị của hiệu có thể do sai số ngẫu nhiên tạo nên : t.s

+ So sánh độ chính xác của hai loại thí nghiệm (Test F).

Giả sử có hai loại thí nghiệm được tiến hành vói số lần thí nghiệm là N| và N-,,

độ lệch chuẩn Sị và s, Quy ước Sj > Sj Tính:

Nếu F' > F thì hai loại thí nghiệm có độ chính xác khác nhau có ý nghĩa thống kê.

+ So sánh hai giá trị trung bình ( Test t )

Định lượng một mẫu thử bằng hai phương pháp với số lần xác định song song

Nj , N2, độ lệch chuẩn S;, S2 và kết quả Xj ,X2 ( quy ước Si>S2) Để so sánh Xi

và Xt xem hai kết quả có phù họfp nhau hay không , ta tiến hành như sau ;Trước hết so sánh độ chính xác của hai phương pháp

a Nếu F ’ <F : Hai phương pháp có độ chính xác khác nhau không có ý nghĩa thống kê Tính 8 = t.Sd

Dùng trị số t ứng với mức tin cậy 99 % và số bậc tự do là N|+N-, -2 và đượctính theo công thức :

^ U n , - \ ) s I + { n , - \ ) s I ^

ị A ' , + y \ S - 2 '\N, N ,

Xị -Xj <£ thì coi như X, và Xn phù họp với nhau , nghĩa là cùng đại

diện cho một giá trị thực

PHẦN 4 THỰC NGHIỆM , KÊT QUẢ VÀ BÀN

LUẬN

4.1 KHẢO SÁT CÁC ĐIỂU KIỆN ĐO PHỔ

Qua khảo sát các kết quả thu được cho thấy phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của chì và đồng bằng kỹ thuật F-AAS trong tam thất được thực hiện tốt bởi các thông số sau:

PbHCL (80% I max)

217,0 0,7 nm0,5 mm

-Số lần lặp lại trong một

phép đo:

-Khí ngọn lửa:

5 giây 3

5 giây 3

Acetylen: 2,0 lít/phútKhông khí nén: 10,0

lít/phút

Acetylen: 2,0 lít/phútKhông khí nén: 10,0

lít/phútTrong quá trình nguyên tử hoá có sử dụng bộ phận impact bead

Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của chì và đồng trong tam thất bằng kỹ thuật ETA-AAS được thực hiện tốt bởi các thông số sau:

-Độ rộng khe: 0,7 nm 0,7 nm

phép đo:

Việc xác định các nguyên tố khác nhau trong các hợp chất hĩai cơ (hoặc các hợp chất vô cơ nhưng có lẫn các hợp chất hữu cơ) thường đòi hỏi phá huỷ các phần hữu cơ trong mẫu Để đạt được mục tiêu đó người ta dùng nhiều phương pháp khác nhau, nhưng không có phương pháp nào tỏ ra vạn năng, áp dụng cho tất cả các trường hợp phân tích Trong luận văn này chúng tôi sẽ tiến hành khảo sát cả ba phương pháp: tro hoá khô, tro hoá ướt và xử lý mẫu bằng lò vi sóng để lựa chọn các phương pháp xử lý mẫu thích hợp cho phép định lượng đồng thời cả hai nguyên tố

4.2.1 KHẢO SÁT PHƯƠNG PHÁP v ô c ơ HOÁ KHÔ.

4.2.1.1 QUI TRÌNH v ô c ơ HOÁ

Cân chính xác khoảng 2,5 gam mẫu cho vào chén nung, thêm lOml dung dịch MgiNOj)-, 10% (w/v) trong cồn ethanol tuyệt đối, sấy đến khô, cho vào lò

nung, tăng nhiệt độ đến 300°c cho đến khi khói ngừng thoát ra, tắt lò, để

nguội hoàn toàn Tiếp tục tăng nhiệt độ đến 450°c, khống chế nhiệt độ này trong 3 giờ Tắt lò, để qua đêm Sáng hôm sau lấy mẫu ra khỏi lò, thêm vào chén lOml HNO3 10%, đun nhẹ đến khi tan hoàn toàn, không để sôi Lọc vào

bình định mức 25ml (tráng cặn và chén nung nhiều lần), định mức tới vạch

bằng nước cất hai lần Để xét xem chì có bị mất trong khi vô cơ khô hay không chúng tôi tiến hành 3 lần, mỗi lần 5 phép thử song song Lần 1; không thêm chì và đồng Lần 2: thêm Iml dung dịch chì chuẩn 25mg/l và Iml dung

dịch đồng chuẩn 25mgA trước khi tiến hành vô cơ hoá Lần 3: thêm Iml dung dịch chì chuẩn 25mg/l và Iml dung dịch đổng chuẩn 25mg/l sau khi đã vô cơ hoá.

4.2.1.2 ĐƯỜNG CHUẨN ĐỊNH LƯỢNG.

Từ dung dịch chì chuẩn gốc lOOOmg/1 pha thành các dung dịch S|, Sọ, s, lần lượt tương ứng với các nồng độ 2, 4, 6 mgA Đem đo trên máy AAS bằng kỹ thuật F - AAS Kết quả đường cong chuẩn hiển thị như hình 2

Từ dung dịch đồng chuẩn gốc 1000 mg/1 pha thành các dung dịch S|, So, S3 , S4

lần lượt tưofng ứng với các nồng độ 2, 4, 6, 8 mg/1 Đem đo trên máv AAS bằng kỹ thuật F - AAS Kết quả đưòng cong chuẩn hiển thị như hình 3

4.2.1.3 KẾT QUẢ ĐỊNH LƯỢNG.

Sau khi vô cơ hoá theo qui trình (mục 4.2.1.1) mẫu được đo độ hấp thụ trên máy AAS bằng kỹ thuật F - AAS cho nồng độ Pb và Cu (tính theo đường chuẩn mục 4.2.1.1.b), hàm lượng Pb và Cu trong mẫu được tính theo công thức (5) Kết quả trình bày ở bảng 1

(Kí hiệu T: không thêm, TT: thêm trước, TS: thêm sau)

HjPispiay Calibration - Cĩ\AA USERV^ft FILES\£LEHH<T\HB>^ F£

Hình 2 Đường chuẩn định lượng chì bằng phương pháp đường chuẩn

h| Display Calibration C : W U SE R \^ FILES\EL£M a/r\CUfn.F£l

Hình 3 Đường chuẩn định lượng đồng bằng phương pháp đưòfng chuẩn

Bảng 1 Kết quả định lượng chì và đồng bằng phương pháp vô cơ hoá khô (M ỉu s„)

N độ

(mg/i)

H lượng (^g/g)

= 17,66 S -C ,,s = 0,0110

Để kiểm tra hàm lưọng chì và đồng trong tam thất trong mẫu Sq theo hai cách thêm trước và thêm sau có thực sự khác nhau hay không chúng tôi tiến hành đánh giá thống kê.Trước hết phải kiểm tra độ chính xác của hai phương pháp

Tro hoá khô là phương pháp vô cơ hoá triệt để, phân huỷ hoàn toàn mẫu phân tích vì vậy cho độ chính xác cao, lại không phải sử dụng hoá chất nên hạn chế tối đa sự nhiễm bẩn do thuốc thử Nhược điểm chính của phương pháp là làm mất các nguyên tố dễ bay hơi và không áp dụng được cho các nguyên tố có áp suất hơi cao Để khắc phục ngưòd ta thường cho thêm chất bảo vệ như

^Pb,tt ■ ^Pb.is

^Cu.n - \-u,s =

MgiNOj)' hoặc KNO3 và chọn nhiệt độ thích hợp Tuy nhiên với quy trình như vậy, lưọfng chì trong tam thất bị mất khi vô cơ hoá khô vẫn khá cao Vì vậy để định lượng mình Cu có thể chọn vô cơ hoá khô, nhưng để định lượng đồng thòd cả Cu và Pb, chúng tôi sẽ khảo sát phương pháp vô cơ hoá ướt.

4.2.2 KHẢO SÁT PHƯƠNG PHÁP v ô c ơ HOÁ ƯỚT.

Vô cơ hoá ướt là phương pháp được dùng phổ biến tại các phòng thí nghiệm ở nước ta hiện nay vì không đòi hỏi trang thiết bị phức tạp và có khả năng vô cơ hoá mẫu để xác định một số lượng lón các nguyên tố kim loại

4.2.2.I XÂY DỤNG QUI TRÌNH v ô c ơ HOÁ

Phương pháp vô cơ hoá ướt dựa trên nguyên tắc oxi hoá chất hỮ L i cơ bằng một acid hoặc hỗn hợp acid có tính oxi hóa mạnh thích hợp sao cho đảm bảo hoà tan hết nguyên tố kim loại vào dung dịch phân tích mà không cần phân huỷ hoàn toàn mẫu Chúng tôi sẽ tiến hành khảo sát lần lượt các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất vô cơ hoá ướt là: phương pháp gia nhiệt, hỗn hợp oxi hoá và thời gian vô cơ hoá

a Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp gia nhiệt.

Có hai cách gia nhiệt được sử dụng trong vô cơ hoá là đun cách cát và đun cách thuỷ Đun cách cát cho phép vô cơ hoá ở nhiệt độ cao hơn đun cách thuỷ

và do đó rút ngắn thời gian xử lý mẫu Tuy nhiên với Pb là nguyên tố dễ bay hơi thì phương pháp này có thể làm mất Pb trong quá trình \ ô cơ hoá Để kiểm tra giả thiết này chúng tôi tiến hành 2 phương pháp gia nhiệt đổng thời trên cùng 1 đối tượng: cách cát và cách thuỷ Mỗi phương pháp được tiến hành 2 lần, mỗi lần gồm 2 phép thử song song

Mẫu 1: Thêm một lượng chính xác Iml dung dịch chì chuẩn 50mgA và Iml dung dịch đồng chuẩn 50mgA trước khi tiến hành phá mẫu

Mẫu 2: Phá mẫu xong mói tiến hành thêm chính xác dung dịch chuẩn chì và đồng đúng bằng lượng chì và đồng đã thêm vào mẫu 1.

Đo độ hấp thụ trên máy AAS bằng kỹ thuật F - AAS cho nồng độ Pb và Cu (tính theo đưòng chuẩn mục 4.2.1.2), hàm lượng Pb và Cu trong mẫu được tính theo công thức (5) Kết quả trình bày ở bảng 2

Bảng 2: Kết quả định lượng chì và đồng bằng phương pháp gia nhiệt cách cát

và cách thuỷ (Mẫu Soi)

Nồngđộ(mg/l)

Hàmỉượng

Ch.lệch

1,65 1,70 16,90cát

Chênh lệch hàm lượng đồng bằng hai phương pháp gia nhiệt khác nhau khôn 2

đáng kể nhưns chênh lệch hàm lượng chì bằng cách cách thuỷ (0,42 và 0,22 ppm) nhỏ hơn đáng kể so với cách cát (1,65 và 1,85 ppm) Tức là, phưoĩig pháp gia nhiệt bằng cách đun cách thuỷ đã hạn chế lượns chì bị mất khi vô cơ hoá mẫu

Vậy, phương pháp gia nhiệt bằng cách thuỷ được lựa chọn.

b.Khảo sát ảnh hưởng của dung dịch phá mẫu.

Theo các tài liệu tham khảo mà chúng tôi thu thập được (mục 2.6.3), khi xử lý mẫu phân tích là mô thực vật, người ta có thể dùng các tác nhân HNO, đ, HCIO4 đ, H2SO4 đ và HoO, hoặc các hỗn hợp của chúng để oxi hoá các hợp chất hữu cơ ở đây chúng tôi sẽ khảo sát các dung dịch oxi hoá với các tỷ lệ khác nhau trên cùng một đối tượng phân tích (Mẫu S02), đồng thời chúng tôi cũng khảo sát xem lượng nưóc vừa đủ thêm vào trước để thấm ẩm được liệu có cần thiết không Kết quả trình bày ở bảng 3

Nhận xét

+ Nếu xử lý cùng một hỗn hợp chất oxi hoá với những tỷ lệ như nhau, mẫu nào được thêm nước để làm ẩm dược liệu trước khi tiến hành vô cơ hoá thì Pb

và Cu chiết ra được nhiều hơn

+ Khi dùng hỗn họfp acid đặc HNO3 - HCIO4 theo tỷ lệ 3:1 hoặc hỗn hợp chất oxi hóa HNO3 - H2SO4 - H2O2 theo tỷ lệ 15:5:1 để phá mẫu thì Pb và Cu chiết

ra tương đương nhau Do nồng độ H2O-, trong hỗn hợp dễ bị thay đổi, nên khi dùng hỗn hợp HNO3 - H9SO4- H2O2 để phá mẫu thì độ lặp lại của phép đo kém, lại phải đưa vào nhiều hoá chất phức tạp

Vậy, chúng tôi chọn dung dịch phá mẫu là hỗn hợp acid đặc HNO3 - HCIO4 với tỷ lệ 3:1 là tối ưu và trước khi phá mẫu phải làm ẩm dược liệu Với dung dịch oxi hoá này ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ sẽ thấp hơn khi dùng hỗn hợp HNO3 - H2SO4 - H2O2.

c Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phá mẫu.

Nhằm xác định thời gian đun nóng mẫu tối thiểu để có thể chiết được triệt để chì và đồng trong tam thất, chúng tôi khảo sát trên mẫu So3.Mẫu được làm ẩm trước bằng nước, xử lý theo phương pháp vô cơ hoá ướt bằng hỗn hợp acid