ỨNG DỤNG KỸ THUẬT CHIẾT ĐIỂM MÙ ĐỂ PHÂN TÍCH MỘT SỐ DẠNG CROM TRONG THỰC PHẨM

Trong phương pháp này các chất phân tích được chuyển thành các hợp chất có khả năng hấp thụ năng lượng ánh sáng các phức màu của chất cần phân tích với thuốc thử sau đó đo cường độ ánh s

VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS DƯƠNG TUẤN HƯNG

Hà Nội – 2019

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực Những kết luận của luận văn chưa công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, ngày 30 tháng 5 năm 2019

Tác giả

Nguyễn Thị Hồng Thuyết

Lời cảm ơn

Đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn TS Dương Tuấn Hưng – Trưởng phòng Hóa Môi trường – Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Thầy là người trực tiếp giao đề tài và hướng dẫn tận tình trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn TS Phạm Gia Môn, các cô chú, các anh chị

và các bạn phòng Hóa Phân tích, phòng Hoá Môi trường – Viện Hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giúp tôi thực nghiệm, phân tích mẫu trong suốt quá trình thực hiện luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị em, bạn bè đồng nghiệp và người thân đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn

Hà Nội, ngày 30 tháng 5 năm 2019

Tác giả

Nguyễn Thị Hồng Thuyết

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt

Từ viết tắt Tên tiếng Anh Tiếng Việt

CE Capillary Electrophoresis Phương pháp điện di mao quản

Concentration Nồng độ mixen tới hạn

CPE Cloud Point Extraction Kỹ thuật chiết điểm mù

CPE-F-AAS

Cloud Point Extraction Flame Atomic Absorption Spectrometry

Quang phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật ngọn lửa sau khi chiết điểm mù

ETAAS Electrothermal Atomic

Absorption Spectrometry Phổ điện nhiệt hấp thụ nguyên tử F-AAS Flame Atomic Absorption

Spectrometry

Phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật ngọn lửa

GF-AAS

Graphite Furnace-Atomic Absorption

Spectrophotometry

Phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật

lò graphit

HMDE Hanging Mercury Drop

Electrode Điện cực giọt thủy ngân HPLC High-Performance Liquid

Chromatography Sắc ký lỏng hiệu năng cao ICP Inductively Coupled

ICP-AES

Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry

Phổ phát xạ nguyên tử plasma cao tần cảm ứng

LOD Limitation of Detection Giới hạn phát hiện

LOQ Limited of Quantitation Giới hạn định lượng

PPM Part Per Million Một phần triệu

SPE Solid Phase Extraction Chiết pha rắn

Danh mục các bảng

Bảng 1.1 Giá trị điểm mù của một số chất hoạt động bề mặt 20

Bảng 2.1 Các thông số của Triton X-100 32

Bảng 2.2 Một số thông số của DPC 33

Bảng 2.3 Một số thông số của K2Cr2O7 34

Bảng 3.1 Ảnh hưởng của loại axit tới CPE 43

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của pH tới CPE 45

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của nồng độ DPC tới CPE 47

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của lượng DPC đến CPE 48

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của nồng độ Triton X-100 tới hiệu suất chiết 50

Bảng 3.6 Ảnh hưởng của thể tích Triton X-100 2% tới hiệu suất CPE 51

Bảng 3.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ đun cách thủy đến hiệu suất chiết CPE 53

Bảng 3.8 Ảnh hưởng của thời gian đun cách thủy tới hiệu suất CPE 54

Bảng 3.9 Ảnh hưởng của nồng độ chất điện li tới hiệu suất CPE 55

Bảng 3.10 Ảnh hưởng của thể tích NaCl 5% tới hiệu suất CPE 57

Bảng 3.11 Ảnh hưởng của thời gian ly tâm tới hiệu suất CPE 58

Bảng 3.12 Mối tương quan giữa nồng độ Cr và độ hấp thụ 59

Bảng 3.13 Kết quả phân tích 7 lần lặp lại mẫu Cr6+ 0,1 µg/g 61

Bảng 3.14 Đánh giá độ lặp lại của phương pháp 62

Bảng 3.15 Đánh giá độ thu hồi của phương pháp 62

Bảng 3.16 Số liệu đo mẫu trực tiếp bằng phương pháp F-AAS 63

Bảng 3.17 Các điều kiện tối ưu của CPE 63

Bảng 3.18 Thông tin mẫu sữa bột công thức cho trẻ em 65

Bảng 3.19 Kết quả phân tích mẫu thực tế 66

Danh mục các hình

Hình 1.1 Các nguồn thực phẩm giàu Crom 5

Hình 1.2 Tần suất sử dụng các chất hoạt động bề mặt 21

Hình 1.3 Tần suất sử dụng các phối tử hữu cơ 23

Hình 2.1 Sơ đồ chiết điểm mù (CPE) 32

Hình 2.2 Đèn Catot rỗng HCL 37

Hình 2.3 Hệ thống máy PinAAcle 900T – Perkin Elmer 38

Hình 3.1 Ảnh hưởng của loại axit đến hiệu suất chiết điểm mù 44

Hình 3.2 Ảnh hưởng của pH tới hiệu suất chiết điểm mù 45

Hình 3.3 Ảnh hưởng của nồng độ DPC tới CPE 47

Hình 3.4 Ảnh hưởng của thể tích DPC 0,1 % tới hiệu suất chiết 49

Hình 3.5 Ảnh hưởng của nồng độ Triton X-100 đến hiệu suất chiết điểm mù 50

Hình 3.6 Ảnh hưởng của thể tích Triton X-100 2% tới hiệu suất CPE 52

Hình 3.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ đun cách thủy đến hiệu suất chiết CPE 53

Hình 3.8 Ảnh hưởng của thời gian đun cách thủy tới hiệu suất CPE 54

Hình 3.9 Ảnh hưởng của nồng độ chất điện li tới hiệu suất CPE 56

Hình 3.10 Ảnh hưởng của thể tích NaCl 5 % tới hiệu suất CPE 57

Hình 3.11 Ảnh hưởng của thời gian ly tâm tới hiệu suất CPE 58

Hình 3.12 Đường chuẩn xác định Crom 60

Hình 3.13 Hàm lượng các dạng Crom trong mẫu thực 67

MỤC LỤC

Danh mục các bảng iv

Danh mục các hình v

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 GIỚI THIỆU VỀ CROM 3

1.1.1 Vai trò của Crom với con người 3

1.1.2 Tính chất và các dạng tồn tại của Crom 6

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CROM 8

1.2.1 Phương pháp Von-Ampe hoà tan 8

1.2.2 Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử AES 9

1.2.3 Phương pháp ICP-MS 10

1.2.4 Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (phương pháp trắc quang) 12

1.2.5 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS 13

1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DẠNG CROM 16

1.3.1 Phương pháp điện di 16

1.3.2 Các phương pháp sắc ký 17

1.3.2.1 Sắc ký rây phân tử 17

1.3.2.2 Sắc ký lỏng 17

1.3.2.3 Sắc ký khí 18

1.3.3 Phương pháp chiết pha rắn 18

1.3.4 Kỹ thuật chiết điểm mù 19

1.3.4.1 Khái niệm 19

1.3.4.2 Quy trình thực hiện kỹ thuật chiết điểm mù 20

1.3.4.3 Đặc điểm của chiết điểm mù 22

1.3.4.4 Các nghiên cứu liên quan chiết điểm mù 25

1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ MẪU 27

1.4.1 Nguyên tắc của phương pháp xử lý mẫu 27

1.4.2 Xử lý mẫu vô cơ 28

1.4.3 Xử lý mẫu hữu cơ 28

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 30

2.2 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 30

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30

2.3.1 Xác định Cr bằng phương pháp F-AAS 30

2.3.1.1 Xác định hàm lượng Cr tổng bằng phương pháp AAS 30

2.3.1.2 Xác định dạng Cr trong mẫu thực phẩm bằng phương pháp F-AAS 31

2.3.2 Phương pháp chiết điểm mù (CPE) 31

2.4 NGUYÊN VẬT LIỆU 32

2.4.1 Hóa chất 32

2.4.2 Thiết bị và dụng cụ 35

2.5 THỰC NGHIỆM 36

2.5.1 Các điều kiện đo của phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử 36 2.5.1.1 Vạch đo 36

2.5.1.2 Khe đo 36

2.5.1.3 Cường độ đèn Catot rỗng 36

2.5.1.4 Lưu lượng khí 37

2.5.2 Lấy mẫu và xử lý mẫu 38

2.5.3 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp 40

2.5.4 Độ lặp lại của phương pháp 41

2.5.5 Độ thu hồi của phương pháp 41

2.5.6 Tính toán kết quả 42

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43

3.1 CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU CỦA CHIẾT ĐIỂM MÙ 43

3.1.1 Ảnh hưởng của loại axit tới quá trình tạo phức 43

3.1.2 Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất chiết điểm mù 44

3.1.3 Ảnh hưởng của tác nhân tạo phức 1,5-diphenylcarbazide (DPC) 46 3.1.3.1 Ảnh hưởng của nồng độ DPC 46

3.1.3.2 Ảnh hưởng của thể thích DPC 0,1% 48

3.1.4 Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt Triton X-100 49

3.1.4.1 Ảnh hưởng của nồng độ chất hoạt động bề mặt Triton X-100 49 3.1.4.2 Ảnh hưởng của thể tích Triton X-100 2% 51

3.1.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đun cách thủy 52

3.1.5.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ 53

3.1.5.2 Ảnh hưởng của thời gian đun cách thủy 53

3.1.6 Ảnh hưởng của lực ion 54

3.1.6.1 Ảnh hưởng của nồng độ NaCl 55

3.1.6.2 Ảnh hưởng của thể tích NaCl 56

3.1.7 Ảnh hưởng của thời gian ly tâm 57

3.2 XÁC ĐỊNH KHOẢNG TUYẾN TÍNH CỦA PHƯƠNG PHÁP 58

3.3 ĐÁNH GIÁ GIÁ TRỊ SỬ DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP VÀ ÁP DỤNG VÀO PHÂN TÍCH MẪU THỰC 60

3.3.1 Giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng của phương pháp 60

3.3.2 Độ lặp lại của phương pháp 61 3.3.4 Độ thu hồi của phương pháp 62 3.3.5 Quy trình phân tích dạng crom trong thực phẩm 63 3.3.6 Kết quả phân tích các dạng crom trong các mẫu sữa công thức cho trẻ em 65 CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

MỞ ĐẦU

Crom hiện diện ở khắp mọi nơi xung quanh chúng ta, trong không khí, trong đất, trong nước và trong khá nhiều loại thực phẩm Cũng giống như những nguyên tố vi lượng khác, Crom chỉ tồn tại với lượng khá nhỏ trong thực phẩm

và nồng độ dao động phụ thuộc vào quá trình phơi nhiễm của loại thực phẩm

đó với Crom trong môi trường và trong quá trình sản xuất Vì vậy cần phải phân tích, kiểm soát hàm lượng Crom cũng như các kim loại nặng khác trong thực phẩm

Độc tính của các kim loại phụ thuộc vào dạng tồn tại của chúng, Cr(III)

là dạng có lợi cho sức khỏe con người (tham gia vào quá trình điều tiết và chuyển hóa đường, protein trong cơ thể, ngăn ngừa các bệnh lý về tim mạch, ) trong khi Cr(VI) lại là thành phần độc tố đối với con người (Cr(VI) được cho là nguyên nhân gây các bệnh về da, các bệnh đường tiêu hóa, hô hấp, ung thư, đột biến gen, …) Chính vì vậy xác định dạng tồn tại của nó là việc hết sức cần thiết, đặc biệt là dạng tồn tại của nó trong thực phẩm

Trong những năm gần đây, nhu cầu đòi hòi có các phương pháp và quy trình phân tích chính xác, nhạy để xác định Cr(VI) trong các nền mẫu khác nhau ngày càng cấp bách dẫn đến sự phát triển của nhiều quy trình mới Một

số các kỹ thuật xác định Cr(VI) bao gồm các phương pháp quang phổ, quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS), quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (ETA-AAS), phổ khối nguồn plasma cao tần cảm ứng (ICP-MS), quang phổ phát xạ nguồn plasma cao tần cảm ứng kết hợp với hóa hơi không ngọn lửa, sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) tuy nhiên các phương pháp này đòi hỏi đầu tư trang thiết bị tốn kém, kinh phí vận hành, duy trì cao, thao tác phức tạp không phù hợp với hầu hết các phòng thí nghiệm hiện nay

Việc xác định hàm lượng siêu vết có thể thực hiện được bằng cách kết hợp các kỹ thuật tách chiết trong giai đoạn đầu trước khi phân tích Nhiều kỹ thuật tách chiết đã được nghiên cứu và phát triển để định lượng Cr(VI) bao gồm: chiết lỏng-lỏng, vi chiết đơn giọt, chiết pha rắn, đồng kết tủa, phân tích dạng bằng sắc ký ion, các phương pháp phân tích dạng không ngọn lửa và

quang học Các kỹ thuật trên khá tương đồng về độ nhạy và độ chọn lọc nhưng một số gặp nhiều khó khăn do sử dụng lượng lớn dung môi độc hại cho sức khoẻ con người và gây ô nhiễm môi trường Vì vậy nhằm đưa ra một phương pháp tách chiết, làm giàu chất phân tích một cách đơn giản, dễ thực hiện và thân thiện với môi trường, chúng tôi đã sử dụng kỹ thuật chiết điểm mù để tách

và làm giàu chất phân tích

Kỹ thuật chiết điểm mù (cloud point extraction – CPE) có nhiều ưu điểm hơn hẳn các phương pháp tách chiết kể trên do đơn giản, có hiệu quả kinh tế cao, sử dụng dung môi thân thiện môi trường, lượng dung môi sử dụng ít, có thể kết hợp với nhiều phương pháp khác phù hợp với điều kiện trang thiết bị phòng thí nghiệm tại Việt Nam hiện nay

Vì vậy chúng tôi đã chọn đề tài “Ứng dụng kỹ thuật chiết điểm mù để phân tích một số dạng Crom trong thực phẩm” Trong nghiên cứu này

Cr(VI) sẽ tạo phức với 1,5-diphenylcarbazide (DPC) tạo thành phức chất có màu tím đỏ và được chiết với Triton X-100 là một chất hoạt động bề mặt không ion Sau đó Cr(VI) sẽ được xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử hoặc ICP-MS Một số dạng khác của Cr bao gồm tổng Cr và Cr(III)

sẽ được xác định bằng các phương pháp tương tự

Trong quá trình sản xuất, đóng gói, Crom rất dễ bị phơi nhiễm vào trong thực phẩm, đo đó cần phải phân tích xác định hàm lượng Cr trong thực phẩm đặc biệt là thực phẩm dành cho trẻ em Do đó chúng tôi chọn sữa bột công thức dành cho trẻ em là đối tượng nghiên cứu của đề tài

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 GIỚI THIỆU VỀ CROM

1.1.1 Vai trò của Crom với con người

Đặc tính, độc tính của các kim loại phụ thuộc vào dạng của chúng Crom tồn tại chủ yếu ở hai dạng oxi hóa cơ bản đó là Crom hóa trị +3 (Cr(III)) và Crom hóa trị +6 (Cr(VI)) Trong khi Cr(III) đóng vai trò quan trọng trong chuyển hóa đường, insulin và protein, Cr(VI) lại được coi là tác nhân gây đột biến và ung thư Cr(VI) bị nghi ngờ là thể hiện độc tính cao khi hít phải, nó sẽ tác dụng lên đường hô hấp, gan, thận, hệ tiêu hóa và hệ miễn dịch hoặc có thể

ở trong máu Nghiên cứu dịch tễ học của công nhân tiếp xúc với Cr(VI) cho thấy khi hít phải Cr(VI) làm tăng nguy cơ ung thư phổi Khi tiếp xúc với Cr(VI) gây viêm da, mọc mụn, loét da Có nhiều nghiên cứu đã chứng minh khả năng gây ung thư của Cr(VI) sau khi tiến hành thí nghiệm cho chuột uống nước có chứa Cr(VI) Tuy nhiên độc tính của Cr trong thực phẩm còn đang được thảo luận vì Cr(VI) bị giảm đáng kể trong môi trường axit của dạ dày Vì vậy sự phơi nhiễm Cr(VI) qua hô hấp và tiếp xúc gây ra nhiều vấn đề hơn so với sự phơi nhiễm qua đường ăn uống.[1]

Thông thường, hàm lượng crom trong cơ thể động vật và thực vật vào khoảng 10-3 – 10-4 %, còn trong cơ thể người khoảng 10-3 – 10-6 %, nhu cầu crom hằng ngày của cơ thể con người là khoảng 50 – 200 µg Crom có ích cho

cơ thể người lớn trong việc đồng hóa cacbonhydrat và lipit kép Sự thiếu crom trong cơ thể dẫn đến sự tăng đường huyết Y học khuyến cáo phụ nữ đang mang thai và mẹ đang trong thời kì cho con bú, bệnh nhân tiểu đường và người trên

45 tuổi nên sử dụng những thực phẩm chứa nhiều crom như thuốc lên men, gan động vật, rau quả tươi.[2]

Crom kích thích hoạt động của insulin, loại hormon giúp tiêu thụ thành phần glucose trong những tế bào để dự trữ hoặc sản sinh năng lượng cho cơ thể Nó còn hỗ trợ hoạt động của tuyến tuỵ trong việc sản sinh insulin Hơn thế, Crom tác động đến sự chuyển hoá của chất béo bằng việc đốt cháy lipit, giảm

lượng cholesterol có hại trong cơ thể cũng như ngừa béo phì và các bệnh lý về tim mạch, chứng xơ vữa động mạch

Crom hỗ trợ vận chuyển đường huyết (glucose) từ mạch máu đến các tế bào, điều khiển lượng đường trong máu và có thể kiểm soát bệnh tiểu đường loại 2 Crom tác động tích cực đến thị giác, nếu một người có hàm lượng crom thấp thì nguy cơ mắc bệnh tăng nhãn áp càng cao Crom làm giảm thiểu quá trình mất canxi, vì thế nó giúp ngăn ngừa tình trạng loãng xương đối với những phụ nữ tiền mãn kinh

Đối với phụ nữ mang thai, mẹ bầu thường mắc chứng tiểu đường thai kỳ,

để giữ cho mức đường trong cơ thể ở mức bình thường, Crom sẽ làm việc với hormon insulin để duy trì lượng đường đó Crom cũng thúc đẩy việc tạo thành các protein trong các mô tế bào đang lớn dần của em bé trong bụng, góp phần vào sự phát triển của thai nhi Nhu cầu Crom đối với phụ nữ có thai và cho con

bú là khoảng 55 – 60 µg, thậm chí có tài liệu đề cập còn cao hơn

Thiếu crom sẽ gây ra những triệu chứng như lo lắng, buồn bực, mắc một

số bệnh về vành tim, bệnh tiểu đường, bệnh đường huyết thấp hay làm rối loạn chức năng gây béo phì Thừa crom gây ra một số bệnh liên quan đến dạ dày, hạ đường huyết, nặng hơn là gây tổn thương gan, thận, thần kinh và gây ra nhịp tim bất thường.[2]

Crom tồn tại trong men, thịt, khoai tây, phô mai, mật đường, gia vị, các loại ngũ cốc nguyên hạt và trái cây rau củ quả tươi sống Bên cạnh đó, crom cũng có mặt trong một số loại sữa công thức Tỷ lệ Crom có trong thực phẩm như gan bò, lòng đỏ trứng, men bia thường thấp dưới 10µg/100g, tỷ lệ này nhiều hơn một chút trong ngô, khoai tây, bánh mỳ đen, đậu xanh, nấm, thịt bò.[2]

Hình 1.1 Các nguồn thực phẩm giàu Crom Độc tính của Crom đối với con người

Các nguồn phát thải Crom vào môi trường (sự phong hóa đất đá, núi lửa hoạt động, hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, thuộc da…) đã thải một lượng Crom vào môi trường tạo ra sự tích lũy Crom trong môi trường (đất, nước, không khí, trầm tích) Khi con người và động thực vật tiếp xúc và trao đổi chất với môi trường làm cho một lượng Crom trong môi trường được đưa vào và tích lũy trong cơ thể người và các loài động thực vật Sau đó các động thực vật lại được sử dụng làm thực phẩm hay chế phẩm để cung cấp cho con người Do đó làm cho lượng Crom tích lũy trong cơ thể người tăng lên Sự tích lũy trong thời gian dài có thể gây ra một số bệnh ảnh hưởng đến sức khỏe con người

Với đặc tính hóa lý của Crom (như: nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi cao, khó oxi hóa, cứng, tính bảo vệ cao…) mà Crom ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong đời sống cũng như công nghiệp Cùng với đó là việc ô nhiễm kim loại Crom trong môi trường ngày càng gia tăng, tác hại của nó gây ra cho con người ngày càng nhiều Crom được xếp vào nhóm có khả năng gây ung thư, tùy vào dạng tồn tại của nó mà có sự tác động đến con người khác nhau Crom thường tồn tại ở dạng Cr(III) và Cr(VI), Cr(III) tham gia vào sự điều tiết insulin và chuyển hóa glucose trong cơ thể trong khi Cr(VI) rất độc (độc gấp 100 lần so

với Cr(III)), đây là tác nhân chủ yếu dẫn đến bệnh ung thư, đột biến gen, các bệnh ngoài da cho con người Tuy nhiên con người lại hấp thụ Cr(VI) nhiều hơn Cr(III), crom kim loại thì không độc.[3, 4]

Crom xâm nhập vào con người thông qua ba đường: tiêu hóa, hô hấp và tiếp xúc Sau khi xâm nhập vào cơ thể thì Crom hòa tan trong máu ở nồng độ 0,001mg/l, sau đó chúng được hòa tan vào hồng cầu (tốc độ hòa tan tăng nhanh

từ 10-20 lần) Từ hồng cầu crom chuyển vào các tổ chức phủ tạng rồi được giữ lại ở phổi, xương, thận, gan, phần còn lại chuyển qua nước tiểu Ở các cơ quan phủ tạng, crom hòa tan dần vào máu, rồi đào thải qua nước tiểu từ vài tháng đến vài năm.[3]

Qua tiếp xúc: Khi tiếp xúc với da, các hợp chất của Cr(VI) có thể gây lở

loét, mọc mụn cơm Khi Cr(VI) xâm nhập vào cơ thể qua da, nó kết hợp với protein tạo thành phản ứng kháng nguyên, kháng thể gây hiện tượng dị ứng, bệnh tái phát Khi tiếp xúc trở lại, bệnh sẽ tiến triển nếu không được cách ly và

sẽ trở thành tràm hóa

Qua đường hô hấp: Khi trực tiếp hít phải có thể dẫn đến viêm đường hô

hấp, viêm yết hầu, viêm thanh quản do niêm mạc bị kích thích (sinh ngứa mũi, hắt hơi, chảy nước mũi) Khi ở dạng hóa hơi chất này sẽ gây bỏng nghiêm trọng cho hệ hô hấp của người bị thấm nhiễm

Qua đường tiêu hóa: Crom xâm nhập vào cơ thể người chủ yếu qua con

đường thức ăn, lên mô để tạo ra sự phát triển tế bào không nhân, gây ung thư Tuy nhiên với hàm lượng cao, Crom làm kết tủa các protein, các axit nuclêic

và ức chế lên men cơ bản Cr(VI) hấp thụ qua dạ dày, ruột nhiều hơn Cr(III) Mức độ hấp thụ qua đường ruột tùy thuộc vào dạng hợp chất mà nó sẽ hấp thụ

và còn có thể thấm qua màng tế bào Nếu Cr(III) chỉ hấp thụ 1% thì lượng hấp thụ của Cr(VI) sẽ lên tới 50%

1.1.2 Tính chất và các dạng tồn tại của Crom

Crom có số oxi hóa đa dạng từ +1 đến +6, trong đó số oxi hóa +3 và +6

là hai dạng bền nhất và có ứng dụng rộng rãi trong đời sống Crom trong các hợp chất có số oxi hóa khác nhau thì có màu đặc trưng khác nhau: Cr(VI) thể

hiện tính oxi hóa mạnh và dung dịch có màu vàng hoặc da cam, Cr(III) có màu xanh lá cây (đây là dạng bền nhất của crom), Cr(II) thể hiện tính khử và dung dịch có màu xanh da trời (ngoài ra các hợp chất của Cr(II) có các màu khác như CrO màu đen, Cr(OH)2 màu vàng, CrS màu đen, CrCl2 màu trắng) [5-7]

Crom (III)

Hợp chất của Cr(III) tồn tại chủ yếu ở dạng: Cr(NO3)3, Cr(CH3COO)3 và Cr2O3 Cr(III) thu được bằng cách hòa tan nguyên tố Crom trong axit như HCl, H2SO4 hoặc có thể thu được bằng cách khử Cr(VI) bằng cytochrom C7

Crom (III) có xu hướng hình thành các phức bát diện, Clorua hydrat crom (III) thương mại là phức chất màu xanh đậm [CrCl2(H2O)4]Cl, hợp chất [CrCl(H2O)5]Cl2 có màu xanh nhạt, [Cr(H2O)6]Cl3 màu violet Nếu Clorua crom (III) màu xanh lá cây, không ngậm nước được hòa tan trong nước thì dung dịch màu xanh lá cây sẽ chuyển sang màu tím sau một thời gian khi clorua trong cầu liên kết được thay thế bằng nước

Crom (III) hydroxit (Cr(OH)3) là chất lưỡng tính, hòa tan trong dung dịch axit tạo thành [Cr(H2O)6]3+ và trong các dung dịch bazơ tạo thành [Cr(OH)6]3-

Nó bị tách nước khi đun nóng tạo thành Cr2O3 có màu xanh lá và có cấu trúc tinh thể giống hệt corundum

Crom (VI)

Các hợp chất Crom (VI) là các chất oxi hóa ở pH thấp hoặc trung tính, Cr(VI) chủ yếu tồn tại ở dạng CrO42- và Cr2O72- Chúng tồn tại một trạng thái cân bằng, phụ thuốc vào pH

Các halogenua Cr(VI) bao gồm CrF6 và CrO2Cl2

Cả CrO42- và Cr2O72- đều là tác nhân oxi hóa mạnh ở pH thấp

Tuy nhiên chúng chỉ bị oxi hóa vừa phải ở pH cao

Axit Cromic có công thức giả thiết là H2CrO4, nó là một hóa chất chưa được mô tả rõ ràng, mặc dù nhiều có nhiều Cromat và dicromat đã được xác

axit cromic công nghiệp Nó có thể được sản xuất bằng cách trộn lẫn axit sunfuric với dicromat, và nó là một tác nhân oxi hóa mạnh

Một số dạng oxi hóa khác của Crom

Các hợp chất của Cr(V) khá hiếm, chúng chỉ tồn tại trong các hợp chất

Hợp chất nhị phân duy nhất của Cr(V) là CrF5, đây là chất rắn màu đỏ dễ bay hơi, điểm nóng chảy ở 30°C, nhiệt độ sôi là 117°C Một trạng thái khác của Cr(V) là Peroxocromat (V) (K3[Cr(O2)4]), hợp chất có màu đỏ nâu, ổn định ở nhiệt độ phòng nhưng tự phân hủy một cách tự nhiên ở 150 – 170°C

Các hợp chất của Cr(IV) khá phổ biến hơn so với Cr(V), chủ yếu là các

thường dễ bị phân hủy và không ổn định trong nước

có liên kết 4 cực

Hầu hết các hợp chất Cr(I) chỉ thu được bằng cách oxi hóa các phức Crom bát phân giàu electron Các phức Cr(I) khác chứa phối tử cyclopentadienyl

Hợp chất Crom được xác định bằng thực nghiệm để chứa liên kết ngũ phân Cr-Cr Hầu hết các hợp chất Cr(O) là dẫn xuất của các hợp chất crom hexacarbonyl hoặc bis(benzen)

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CROM

1.2.1 Phương pháp Von-Ampe hoà tan

Phương pháp Von-Ampe hòa tan là một phương pháp điện hóa có độ nhạy cao, có khả năng xác định được nhiều ion kim loại có nồng độ nhỏ khoảng

10-6 – 10-8 mol/l với sai số 5 – 15 % trong điều kiện tối ưu Phương pháp này

cho phép xác định định lượng vết trong khoảng thời gian ngắn, kỹ thuật phân

tích đơn giản, tốn ít hóa chất, máy móc không phức tạp [8, 9]

Nguyên tắc của phương pháp dựa trên 2 bước:

+ Bước 1: Điện phân 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: Hòa tan chất phân tích đã được làm giàu trên bề mặt điện cực bằng cách quét thế 1 chiều (anot hoặc catot) theo các kỹ thuật điện hóa xác định Sự hòa tan này tạo thành dòng hòa tan Dòng này được đo và ghi lại Trên đường Von-Ampe hòa tan xuất hiện các pic của nguyên tố cần phân tích Nồng độ của chất cần phân tích được tính toán dựa trên chiều cao của pic

Một số công trình đã nghiên cứu:

Các tác giả Nguyễn Thị Huệ, Nguyễn Văn Hợp, Hoàng Thái Long, Nguyễn Hải Phong, Lưu Thị Hương, Lê Quốc Hùng đã nghiên cứu xác định Crom bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan hấp thụ Phương pháp sử dụng Vôn kế hấp phụ sóng vuông (SqW-AdSV) với điện cực màng bismuth (BiFE)

đã được áp dụng để xác định crom (Cr) trong mẫu trầm tích tại sông Hương và đầm phá Tam Giang – Cầu Hai Kết quả thu được cho thấy hàm lượng crom trong các mẫu trầm tích sông từ 0,01 – 4,5 ppm (trọng lượng khô); các mẫu trầm tích trong đầm từ 5,6 – 20,9 ppm (trọng lượng khô) [10]

Zorica Stojanovic và các cộng sự đã nghiên cứu xác định Cr(VI) bằng phương pháp vôn kế anốt bằng cách sử dụng điện cực carbon thủy tinh mạ bạc Nghiên cứu đã sử dụng phép đo điện áp tước anốt xung vi sai (DP-ASV) để xác định lượng vết của crom hóa trị sáu (Cr (VI)) tại một điện cực carbon thủy tinh mạ bạc Kết quả cho thấy giới hạn phát hiện LOD là 0,1 µM; độ thu hồi từ 97 – 105

%, khoảng nồng độ tuyến tính từ 0,35 – 40 µM Cr(VI) [11]

1.2.2 Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử AES

Nguyên tắc: Dùng một nguồn sáng để hóa hơi nguyên tử cần phân tích

sau đó cung cấp 1 nguồn năng lượng cho nguyên tử thì nguyên tử chuyển sang trạng thái kích thích Trạng thái này tồn tại trong thời gian rất ngắn, nguyên tử

có xu hướng chuyển về trạng thái ban đầu bền vững Khi nó chuyển về trạng

thái ban đầu sẽ giải phóng ra năng lượng mà nó hấp thụ Bức xạ này chính là phổ phát xạ của nguyên tử và nó được các bộ ghi tín hiệu ghi lại Dựa vào vị trí từng vạch phổ mà ta xác định được thành phần các nguyên tố có trong mẫu Đo

cường độ vạch phổ để xác định hàm lượng chất cần phân tích [8, 9, 12]

Phương pháp này có thể khái quát qua 3 bước sau: [12]

+ Bước 1: Nguyên tử hóa mẫu: trước hết các mẫu được chuyển về dạng hơi (khí) của nguyên tử hay Ion tự do trong môi trường kích thích Sau đó dùng nguồn năng lượng phù hợp để kích thích đám hơi đó để chúng phát xạ

+ Bước 2: Thu, phân li và ghi toàn bộ phổ phát xạ của vật mẫu nhờ hệ thống máy quang phổ

+ Bước 3: Đánh giá phổ đã ghi về mặt định tính và định lượng theo các yêu cầu

đã đặt ra

Sự ra đời của nguồn phát xạ nguyên tử cảm ứng cao tần (ICP) là một bước tiến lớn của phương pháp, làm cho phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong khoảng 20 năm trở lại đây

Các công trình đã nghiên cứu:

Takashi Sumida và các cộng sự đã xác định được dạng Cr(III) và Cr(VI)

ở bước sóng 267,7 nm với LOD lần lượt là 0,04 μg/L và 0,09 μg/L.[13]

Jamshid L Manzoori và Farzaneh Shemirani đã sử dụng phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử AES kết hợp cảm ứng cao tần ICP để xác định Cr(VI) và Cr tổng sau khi đã làm giàu bằng chiết dung môi và chiết ngược Tổng Cr được xác định sau khi oxi hóa Cr(III) lên Cr(VI) bằng KMnO4 trong môi trường axit Cr(III) được tính bằng sự chênh lệch giữa Cr tổng và Cr(VI) Kết quả cho thấy độ lệch chuẩn cho 10 lần phân tích lặp lại là 1,8 % (đối với 20 µg/l Cr(VI))

và là 1,6 % (đối với 40 µg/l Cr tổng) Giới hạn phát hiện đối với Cr(VI) và Cr tổng lần lượt là 1,0 và 0,9 µg/l [14]

1.2.3 Phương pháp ICP-MS

Nguyên tắc: Phổ khối nguồn cảm ứng cao tần plasma (ICP-MS) hoạt

động dựa trên nguyên tắc: các mẫu (đã được đưa về dạng lỏng) được đưa vào

buồng tạo sol khí, tại đây mẫu được solvat hóa sau đó được đưa vào buồng ICP Tại đây dung môi bị bay hơi còn lại các nguyên tử ở dạng muối (dạng hạt mịn) Dưới tác dụng của năng lượng của nguồn cảm ứng cao tần, các muối này được hóa hơi để tạo thành đám hơi nguyên tử, sau đó chúng bị nguyên tử hóa tạo thành các nguyên tử tự do của chất mẫu phân tích Các nguyên tử tự do bị ion

hóa sinh ra ion điện tích +1 và số khối m/Z [8, 9, 15]

Lọc và dẫn dòng ion này bào buồng phân giải khối theo m/Z Ta thu được phổ khối nguyên tử m/Z, ICP-MS Nhờ các pic phổ đó mà ta có thể phân tích được định tính và định lượng được các nguyên tố trong mẫu

Phương pháp này đã được đưa ra làm phương pháp tiêu chuẩn để xác định đồng thời Crom, Selen và Molipden trong thực phẩm.[16]

Một số công trình đã công bố:

Võ Thị Thu Hương – Trường Đại học Vinh đã nghiên cứu xác định hàm lượng Crom và gecmani trong một số loài nấm lớn lấy từ vườn quốc gia Pù Mát – Nghệ An bằng phương pháp phổ khối lượng cảm ứng cao tần Plasma ICP-

MS Nghiên cứu cho thấy giới hạn phát hiện LOD đối với Crom và Gecmani lần lượt là 0,0102 ppb và 0,0062 ppb; giới hạn định lượng lần lượt là 0,0339 và 0,0207 ppb; độ lệch chuẩn lần lượt là 2,73 và 4,03 %; độ thu hồi lần lượt là 99

và 97,5 % [17]

Francisco Laborda và các cộng sự đã xác định tổng số Cr(VI) và Cr(VI) hòa tan trong phân ủ (compost) bằng phương pháp sắc ký ion kết hợp phổ khối lượng cao tần cảm ứng Plasma Tổng Cr(VI) được xác định bằng cách phân hủy mẫu trong môi trường kiềm theo phương pháp EPA 3060A, Cr(VI) hòa tan được xác định bằng cách hòa tan mẫu phân ủ với nước theo tỉ lệ lỏng : rắn là 10:1 Giới hạn phát hiện của phương pháp là dưới 150 ng/L đối với mỗi lần bơm 100 µL Độ thu hồi trên 90 %, tổng hàm lượng Cr(VI) thu được trong phân

ủ từ chất thải đô thị là 1,2 µg/g trong khi hàm lượng Cr(VI) hòa tan trong dải

pH 4 – 10 thấp hơn giới hạn phát hiện của phương pháp lọc (1 ng/g) [18]

1.2.4 Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (phương pháp trắc quang)

Nguyên tắc: Phương pháp này dựa vào đo độ hấp thụ năng lượng ánh

sáng của một chất xác định ở vùng phổ nhất định Trong phương pháp này các chất phân tích được chuyển thành các hợp chất có khả năng hấp thụ năng lượng ánh sáng (các phức màu của chất cần phân tích với thuốc thử) sau đó đo cường

độ ánh sáng còn lại sau khi chiếu chùm tia sáng đi qua dung dịch màu Đây là phương pháp sử dụng rộng rãi vì nó đơn giản, tiện lợi, và cho độ nhạy và độ

chính xác cao [8, 9]

Phương pháp trắc quang cho phép xác định nồng độ chất từ 10-5 – 10-7

M và là một trong những phương pháp được dùng phổ biến Phương pháp này

đã được sử dụng làm phương pháp tiêu chuẩn để xác định Crom trong mẫu

nước.[19]

Một số công trình đã công bố:

Angeline M Stoyanova đã xác định hàm lượng Cr(VI) bằng phương pháp quang phổ xúc tác có mặt của axit p-Aminobenzoic Nghiên cứu cho thấy phạm vi tuyến tính lên tới 140 ng/mL, giới hạn phát hiện là 10 ng/mL, sự ảnh hưởng của Cu(II) và Cr(III) đã được loại bỏ Phương pháp được áp dụng để xác định hàm lượng Cr(VI) trong nước công nghiệp với độ thu hồi từ 95,2 – 104,5

%, độ lệch chuẩn từ 2,9 – 5,8 % [20]

Hoàng Việt Phương đã nghiên cứu phân tích Crom bằng phương pháp trắc quang và đánh giá ô nhiễm trong nước, gạo và rau muống ở một số địa điểm ven sông Nhuệ thuộc tỉnh Hà Nam [21]

Kefa K Onchoke và Salomey A Sasu đã xác định nồng độ Cr(VI) trong các mẫu nước được thu thập từ Nhà máy xử lý nước thải Nacogdoches bằng phương pháp sắc ký ion và quang phổ UV-Vis (IC, UV-Vis), nghiên cứu đã loại bỏ 92,8 % hàm lượng Cr khỏi các mẫu nước trước khi thải ra môi trường [22]

1.2.5 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS

Nguyên tắc: Mẫu phân tích được chuyển thành trạng thái hơi tự do Chiếu

1 chùm tia sáng có bước sóng xác định tương ứng với tia phát xạ của chất cần phân tích vào đám mây nguyên tử tự do thì các nguyên tử tự do sẽ hấp thụ năng lượng của các tia chiếu vào và tạo ra phổ hấp thụ nguyên tử của nó Đo phổ này

sẽ xác định được nguyên tố cần phân tích [8, 9, 12] Để thực hiện được phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên tố cần thực hiện các quá trình sau:

+ Chọn các điều kiện và một loại trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích ban đầu (dạng rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử

tự do

+ Chiếu chùm tia sáng bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi nguyên tử tự do vừa được điều chế ở trên Các nguyên tử của các nguyên tố cần xác định trong đám hơi nguyên tử đó sẽ hấp thụ những tia bức

xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của nó Trong một giới hạn nhất định của nồng độ, giá trị cường độ này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ của nguyên tố cần phân tích theo phương trình:

A= k.C.l Trong đó: A: Cường độ vạch phổ hấp thụ

K: hằng số thực nghiệm l: chiều dài chùm sáng đi qua C: nồng độ nguyên tố cần phân tích + Tiếp đó, nhờ một hệ thống máy quang phổ người ta thu lại toàn chùm sáng, phân li và chọn một vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần nghiên cứu để

đo cường độ của nó Cường độ đó chính là tín hiệu hấp thụ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử

Quá trình hóa hơi tạo thành nguyên tử tự do là quá trình quan trọng nhất Tùy vào kỹ thuật hóa hơi mà ta có 2 phương pháp là F-AAS (phổ hấp thụ nguyên tử có ngọn lửa) (có độ nhạy 0,1 ppm) hay GF-AAS (phổ hấp thụ nguyên

tử không ngọn lửa – lò graphit) (có độ nhạy cao gấp 50 – 1000 lần so với AAS, cỡ 0,1 – 1 ppb) [12]

F-Hệ thống trang bị của phép đo AAS:

Dựa theo nguyên tắc đo của phương pháp AAS mà hệ thống trang thiết bị của máy đo phổ hấp thụ nguyên tử được mô tả là gồm các bộ phận như sau:[12]

1 Nguồn phát xạ chùm sáng đơn sắc của nguyên tố cần phân tích Gồm

3 loại đèn phổ biến là: đèn Catot rỗng (Hollow Cathode Lamp – HCL), đèn phóng điện không điện cực (Electrodeless Discharge Lamp – EDL) và Đèn phát phổ liên tục đã biến điệu (Deuterium Hollow Cathode Lamp – D2)

2 Hệ thống nguyên tử hóa mẫu phân tích Gồm có 2 loại kỹ thuật nguyên

tử hóa mẫu:

- Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa: dùng năng lượng nhiệt để hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu cần phân tích Vì vậy mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên tử hóa mẫu phụ thuộc vào các đặc trưng và tính chất của ngọn lửa đèn khí, đặc biệt là nhiệt độ của ngọn lửa Mọi yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ của ngọn lửa đều ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình nguyên tử hóa mẫu và ảnh hưởng đến kết quả của phép đo Hệ thống này bao gồm:

+ Bộ phận dẫn mẫu vào buồng tạo thể sol khí (aerosol hoá) và thực hiện quá trình aerosol hoá mẫu (tạo thể sol khí)

+ Đèn nguyên tử hoá mẫu (Burner head) để đốt cháy hỗn hợp khí có chứa mẫu ở thể huyền phù sol khí

- Kỹ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa (Electro Thermal – AAS): dùng năng lượng nhiệt của dòng điện rất cao (300 – 500 A) để đốt nóng tức khắc cuvet Graphite (hay thuyền Tatan đặt trong cuvet Graphite) chứa mẫu phân tích

để thực hiện nguyên tử hoá mẫu cho phép đo AAS Quá trình nguyên tử hoá xảy ra theo 3 giai đoạn kế tiếp nhau: sấy khô; tro hoá luyện mẫu, nguyên tử hoá

để đo phổ hấp thụ và cuối cùng là làm sạch cuvet Trong đó hai giai đoạn đầu

là chuẩn bị cho giai đoạn nguyên tử hoá mẫu để đạt kết quả tốt thì nhiệt độ trong cuvet Graphite là yếu tố chính quyết định cho mọi diễn biến của quá trình nguyên tử hoá mẫu

3 Hệ thống máy quang phổ hấp thụ: là bộ đơn sắc có nhiệm vụ thu, phân

li và chọn tia sáng (vạch phổ cần đo) hướng vào nhân quang điện để phát tín hiệu hấp thụ AAS của vạch phổ

4 Hệ thống ghi tín hiệu hấp thụ của vạch phổ gồm một số trang bị sau:

- Một điện kế chỉ năng lượng hấp thụ (E) của vạch phổ

- Một máy tự ghi pic của vạch phổ

- Bộ hiện số digital

-Bộ máy tính và máy in

- Máy phân tích

Một số công trình đã nghiên cứu:

Cao Thị Mai Hương đã xác định Crom trong mẫu sinh học bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa, nghiên cứu đã xác định được khoảng tuyến tính của Cr từ 2,0 ppb – 12 ppb, giới hạn phát hiện Cr là 0,3 ppb, giới hạn định lượng Cr là 0,9 ppb [23]

Nguyễn Đăng Đức và đồng tác giả đã xác định hàm lượng đồng và crôm trong chè xanh ở Thái Nguyên bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử, nghiên cứu cho thấy giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của Cr lần lượt

là 0,3125 và 1,0417 ppb, khoảng tuyến tính của Cr là 2 – 30 ppb.[24]

Yabing Xiao và các cộng sự đã xác định hàm lượng Cr(III) và Cr(VI) trong thực phẩm chế biến giàu Crom bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng lò Graphit Phương pháp sử dụng Thenoyltrifluoracetonate (TTA) để tạo phức dễ bay hơi với Cr(III), sau đó được tách ra khỏi Cr(VI) khi gia nhiệt trong lò graphit Giới hạn phát hiện của Cr(VI) là 0,003 mg/kg, độ thu hồi của Cr(VI) trong trứng giàu Crom từ 75 – 96%, độ lệch chuẩn dưới 11,5% Phương pháp được áp dụng cho khảo sát lựa chọn các thực phẩm giàu crom.[25]

Emanueli do Nascimento da Silva và các cộng sự đã xác định selen, crom

và đồng trong phẩm nhuộm bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử lò graphit.[26]

Agnieszka Nawrocka và Józef Szkoda đã xác định Crom trong mẫu sinh học bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử nhiệt điện Độ thu hồi của Crom là 84,4 % đối với thịt bắp, 79 % đối với thịt hộp và 80,2 % đối với thức ăn; giới hạn phát hiện 0,003 µg/g.[27]

1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH DẠNG CROM

Các dạng tồn tại của Crom khác nhau dẫn đến sự khác nhau về các tính chất vật lý, hóa học Dựa vào sự khác nhau đó mà ta có thể tách chúng ra khỏi nhau, sau đó ta tiến hành phân tích các dạng của nó Các phương pháp dùng để tách các dạng Cr bao gồm: Sắc ký rây phân tử, sắc ký trao đổi anion, chiết pha rắn, điện di, chiết điểm mù kết hợp với các phương pháp khác như ICP-MS, AAS

1.3.1 Phương pháp điện di

Phương pháp điện di mao quản (CE) là kỹ thuật tách hiệu quả đối với nhiều loại chất, có thể áp dụng cho các ion kim loại cũng như các hợp chất sinh học có khối lượng phân tử lớn Trong phương pháp điện di mao quản, quá trình tách dựa trên sự dịch chuyển khác nhau của các chất trong điện trường Các cation kim loại dịch chuyển về phía catot, chúng được solvat hóa và mang theo dung dịch hướng về phía điện tích âm của mao quản tạo thành dòng điện di Những ion có điện tích cao và kích thước nhỏ sẽ dịch chuyển nhanh hơn các ion có kích thước lớn hơn và điện tích nhỏ hơn, nghĩa là những chất có tỉ lệ giữa điện tích và kích thước càng lớn thì tốc độ di chuyển trong điện trường càng nhanh Thông thường mao quản sử dụng trong phương pháp điện di mao quản là ống silica, có đường kính trong từ 20 – 100 µm và chiều dài từ 50 –

100 cm Thế điện áp được đưa vào trong ống mao quản từ 20 – 30 kV.[28]

Chen Z, Naidu R và Subramanian A đã tách Cr(III) và Cr(VI) bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng axit 2,6-pyridinedicarboxylic làm tác nhân tạo phức trước khi vào cột tách Nghiên cứu đã dùng phương pháp điện

di vùng mao mạch (CZE), trong đó Cr (III) được chelat với các phối tử để tạo thành phức chất anion Giới hạn phát hiện là 2 µM Cr(III) và 3 µM Cr(VI), khoảng nồng độ từ 5 – 200 µM.[29]

A.R Timerbaev và các cộng sự đã nghiên cứu phân tích dạng Cr bằng phương pháp điện di mao quản để xác định đồng thời Cr(III) và Cr(VI), Crom (III) đã được chelat với axit 1,2-cyclohexanediaminetetraacetic (CDTA) để tạo ra một điện tích âm và tính linh động tương tự cho cả hai dạng crôm (III)

và crôm (VI) Giới hạn phát hiện đối với Cr(VI) là 10 µg/l và với Cr(III) là 5 µg/l, độ nhạy tuyến tính lên tới 100 mg/l [30]

1.3.2 Các phương pháp sắc ký

1.3.2.1 Sắc ký rây phân tử

Sắc ký rây phân tử còn gọi là sắc ký loại cỡ Pha tĩnh được chế tạo từ các vật liệu bền vững, có chứa các mao quản kích thước cỡ phân tử, vì vậy có thể

xem như chúng là các rây phân tử thực sự

Khi cho hỗn hợp chất tan có kích thước phân tử khác nhau vào cột tách, các phân tử có kích thước nhỏ sẽ đi sâu được vào mạng lưới của chất nhồi, còn các phân tử có kích thước lớn hơn sẽ chỉ thâm nhập ở mức độ nhất định, các phân tử có khối lượng rất lớn sẽ không đi vào các mao quản được Trong quá trình rửa giải, các chất càng thâm nhập sâu vào pha tĩnh, càng mất nhiều thời gian để trở lại pha động, sẽ di chuyển càng chậm Kết quả là thứ tự rửa giải đi

ra khỏi cột là các phân tử có kích thước lớn tới nhỏ, các phân tử có kích thước nhỏ nhất sẽ ra sau cùng [31]

1.3.2.2 Sắc ký lỏng

Sắc ký lỏng là phương pháp tách sắc ký các chất dựa trên sự phân bố khác nhau của chúng giữa hai pha không trộn lẫn, trong đó pha động là một chất lỏng chảy qua pha tĩnh chứa trong cột Sắc ký lỏng được tiến hành chủ yếu dựa trên cơ chế hấp phụ, phân bố khối lượng, trao đổi ion, loại trừ theo kích thước hoặc tương tác hoá học lập thể [31]

Pha động là chất lỏng được sử dụng để đưa chất phân tích qua các cột trong pha tĩnh, chất phân tích sẽ hấp phụ lên pha tĩnh Sau đó tiến hành rửa giải

và định tính, định lượng chất cần phân tích

Sự ra đời của Sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC là một bước đột phá trong phân tích dạng vết và siêu vết, giúp cho hiệu suất tách được nâng cao Đặc biệt

là ngày nay còn có sự kết hợp của HPLC với các phương pháp khác càng làm quá trình chiết tách đạt hiệu quả và quá trình xác định càng chính xác: HPLC-

MS, HPLC-MS-MS…

1.3.2.3 Sắc ký khí

Sắc kí là một kỹ thuật tách trong đó các cấu tử cần tách trong một hỗn hợp mẫu được vận chuyển bởi pha động đi qua pha tĩnh Mẫu đi vào trong pha động được mang theo dọc hệ thống sắc kí (cột, bản phẳng) có chứa pha tĩnh phân bố đều khắp [31]

Pha động có thể là pha lỏng hoặc khí, pha tĩnh có thể là một lớp phim được phủ trên bề mặt của chất mang trơ hoặc một bề mặt rắn Sự tương tác xảy

ra giữa các cấu tử với pha tĩnh nhờ đó các cấu tử sẽ phân bố giữa pha động và pha tĩnh

Sự ái lực khác nhau của các chất tan trên pha tĩnh làm chúng di chuyển với những vận tốc khác nhau trong pha động của hệ thống sắc kí Kết quả là chúng được tách thành những dải trong pha động và vào lúc cuối của quá trình các cấu tử lần lượt hiện ra theo trật tự tương tác với pha tĩnh Cấu tử di chuyển chậm (tương tác yếu) ra trước, cấu tử bị lưu giữ mạnh hơn ra sau dưới dạng các đỉnh (pic) tách riêng rẻ (hoặc bậc thang) tùy thuộc vào cách tiến hành sắc kí và được hiển thị dưới dạng sắc kí đồ

1.3.3 Phương pháp chiết pha rắn

Chiết pha rắn (SPE) là quá trình phân bố chất tan giữa hai pha lỏng - rắn Pha rắn có thể là các hạt silicagel xốp, các polime hữu cơ hoặc các loại nhựa trao đổi ion hay than hoạt tính Quá trình chiết có thể thực hiện ở điều kiện tĩnh hay điều kiện động Các chất bị giữ lại trên pha rắn có thể được tách ra bằng cách rửa giải với dung môi thích hợp Thông thường thể tích cần thiết để rửa giải hoàn toàn chất phân tích luôn nhỏ hơn rất nhiều so với thể tích của dung dịch mẫu ban đầu, vì thế mà mẫu được làm giàu.[28]

Chiết pha rắn là phương pháp làm giàu hiệu quả cao, chi phí thấp có thể xác định lượng vết các kim loại Phương pháp này cho giới hạn phát hiện thấp

cỡ mg/l Tuy nhiên, phương pháp này có sử dụng những dung môi gây độc hại với môi trường

Đặng Ngọc Định và các cộng sự đã xác định lượng vết Crom bằng cách

sử dụng vỏ trấu biến tính để làm vật liệu chiết pha rắn kết hợp với phương pháp F-AAS Giới hạn phát hiện là 24 ppb, giới hạn định lượng là 80 ppb, khoảng nồng độ tuyến tính từ 0 – 15 ppm trong môi trường axit HNO3 2 %.[32]

Ali Moghimi đã sử dụng các ống nano cacbon đa thành làm vật liệu phụ

để tách Cr(III) và Cr(VI), sự có mặt của diethyldithiocarbamate như một chelate của phương pháp chiết pha rắn Giới hạn phát hiện của phương pháp lần lượt

là 21 và 12 ng/L cho Cr (III) và Cr (VI) Phương pháp được áp dụng thành công

để xác định dạng Crom Cr (III) và Cr (VI) trong các mẫu nước khác nhau.[33]

Mustafa Tuzen và Mustafa Soylak đã sử dụng ống nano cacbon để xác định dạng Crom trong các mẫu nước tự nhiên Quá trình tiến hành dựa trên chiết pha rắn của chelat Cr (VI)-ammonium pyrrolidinedithiocarbamate (APDC) trên các ống nano carbon đa thành (MWNTs) Sau đó oxy hóa Cr (III) thành Cr (VI) bằng hydro peroxide H2O2, phương pháp hiện tại đã được áp dụng để xác định tổng crom Hàm lượng Cr (III) được tính bằng chênh lệch giữa tổng crôm và Cr (VI) Giới hạn phát hiện là 0,90 µg/L đối với Cr (VI) Dung lượng hấp phụ của ống nano carbon đa thành là 9,50 mg/g Cr (VI) Phương pháp được trình bày đã được áp dụng cho dạng crom trong mẫu nước

tự nhiên có kết quả khả quan với thu hồi > 95 %, độ lệch chuẩn < 9 %.[34]

1.3.4 Kỹ thuật chiết điểm mù

1.3.4.1 Khái niệm

Điểm mù: là nhiệt độ tới hạn mà ở đó mixen của các chất hoạt động bề

mặt loại không ion bị tách nước và kết tủa Sau khi 2 pha được hình thành thì tiến hành ly tâm để tách 2 pha ta thu được một pha giàu chất hoạt động bề mặt chứa chất cần phân tích

Kỹ thuật chiết điểm mù: là kỹ thuật dựa trên sự tách pha của chất hoạt

động bề mặt không phải dạng ion Kỹ thuật này dựa trên hiện tượng đơn giản

là khi các chất hoạt động bề mặt không phải dạng ion được đun nóng tới một

nhiệt độ xác định (được gọi là điểm mù) chúng sẽ trở nên mờ đục Trên nhiệt

độ này sẽ xảy ra quá trình tách pha mixen và tách biệt rõ ràng thành 2 pha: một pha giàu chất hoạt động bề mặt và một pha nước Trong quá trình tách pha, phức chất không ưa nước được hình thành sẽ được bao bọc bên trong pha giàu chất hoạt động bề mặt, do đó được tách ra [35, 36]

1.3.4.2 Quy trình thực hiện kỹ thuật chiết điểm mù

Nguyên tắc: Nguyên tắc của chiết điểm mù giống như nguyên tắc của

phương pháp chiết lỏng – lỏng: hai pha lỏng (2 dung môi) không trộn lẫn vào nhau, trong đó có một trong hai dung môi có chứa chất phân tích Chất hoạt động bề mặt có chứa một đầu không phân cực và một đầu phân cực Đầu không phân cực là một chuỗi hydrocacbon thẳng hoặc phân nhánh với số lượng các nguyên tử cacbon khác nhau và có thể chứa vòng thơm, trong khi đó đầu phân cực là nhóm ion hoặc nhóm phân cực mạnh Trong dung dịch, các chất hoạt động bề mặt kết tụ với nhau tạo đám gọi là mixen Nồng độ của chất hoạt động

bề mặt cần thiết cho hiện tượng này xảy ra được gọi là nồng độ mixen tới hạn (CMC) Dựa trên sự thay đổi thích hợp các điều kiện như nhiệt độ, nồng độ chất điện ly… Các hạt mixen bị dehydrat và kết tụ ở một nhiệt độ được gọi là

“điểm mù” (CP) Sau khi quay ly tâm, sự tách pha của các mixen đẳng hướng chia thành hai pha: pha thể tích nhỏ “pha giàu chất hoạt động bề mặt” được tách ra khỏi nước với số lượng lớn và “pha nước” trong đó tồn tại các chất hoạt

động bề mặt ở nồng độ gần đến CMC [35, 36]

Giá trị điểm mù của một số chất hoạt động bề mặt như trong Bảng 1.1

Bảng 1.1 Giá trị điểm mù của một số chất hoạt động bề mặt

Chất hoạt động bề mặt Nồng độ (%) điểm mù ( Nhiệt độ o

Chất hoạt động bề mặt Nồng độ (%) điểm mù ( Nhiệt độ o

tử hữu cơ trong chiết điểm mù của các ion kim loại Tần suất sử dụng các chất hoạt động bề mặt được thể hiện trong Hình 1.2.[37]

Hình 1.2 Tần suất sử dụng các chất hoạt động bề mặt

1.3.4.3 Đặc điểm của chiết điểm mù

Chiết điểm mù có các đặc điểm: [35, 36]

+ Khả năng làm giàu chất phân tích cao, hiệu suất thu hồi cao nhờ thu chất phân tích vào lượng thể tích chất hoạt động bề mặt nhỏ (từ 0,2 – 0,4 ml)

+ Khả năng tách pha phụ thuộc vào bản chất chất cần phân tích ở điều kiện nghiên cứu Yếu tố làm giàu có thể thay đổi bằng cách thay đổi lượng chất hoạt động bề mặt tức thay đổi thể tích pha làm giàu Điều này cho phép phác họa sơ đồ phân tích với các yếu tố tách phù hợp, lượng chất phân tích cần xác định, thể tích mẫu và kỹ thuật sử dụng

+ Dung môi sử dụng ít độc hại, dễ phân hủy, thân thiện với môi trường,

+ Quá trình tách và làm giàu đơn giản, dễ thực hiện

+ Hiện tượng tách pha thuận nghịch cho nên cho phép thu nhận một hay hai pha một cách nhanh chóng bằng cách thay đổi nhiệt độ

Các tác nhân sử dụng để tạo phức với kim loại

Trong chiết điểm mù, sự chọn lọc của tác nhân tạo phức là bước quyết định một phần hiệu quả chiết Nhiều loại phối tử hữu cơ thường sử dụng trong chiết điểm mù như: thuốc thử azo, dithiocarbamates (gồm có APDC, DDTC ), dithizone và dẫn xuất, 8-hydroxyquinoline và dẫn xuất (8-HQ), ammonium O, Odiethyldithiophosphate (DDTP), pyridylazo (như 5-Br-PADAP và PAN ), 1,5 diphenylcacbazit Tần suất sử dụng các tác nhân tạo phức được thể hiện trong Hình 1.3

Hình 1.3 Tần suất sử dụng các phối tử hữu cơ Các yếu tố ảnh hưởng đến phương pháp chiết điểm mù

Để phác họa đươc sơ đồ phân tích dạng bằng phương pháp chiết điểm

mù thì việc xác định được ảnh hưởng của các yếu tố đến kỹ thuật chiết điểm

mù là rất cần thiết Các thông số này đóng vai trò quan trọng đến hiệu quả chiết

Vì vậy cần khảo sát ảnh hưởng của các thông số:

+ pH: Trong quá trình chiết điểm mù, pH đóng vai trò quan trọng trong

việc hình thành phức giữa kim loại cần phân tích với thuốc thử hữu cơ và từ đó ảnh hưởng đến hiệu suất chiết của phương pháp Mỗi kim loại và các dạng khác nhau của nó hình thành phức với các thuốc thử hữu cơ khác nhau tại một giá trị

pH khác nhau Vì vậy, ảnh hưởng của pH vào độ nhạy và hiệu suất chiết cần được kiểm tra Khảo sát sự ảnh hưởng của pH đến hiệu suất chiết điểm mù để

từ đó xác định được pH tối ưu để quá trình hình thành phức đạt kết quả cao nhất, hiệu suất được cao nhất

+ Nồng độ thuốc thử: Hiệu suất chiết phụ thuộc vào sự hình thành phức,

động học của sự hình thành phức và sự chuyển hóa khối lượng giữa các pha Nồng độ thuốc thử mà bị thiếu dẫn đến việc hình thành phức chất giữa kim loại cần phân tích với thuốc thử hữu cơ không được hoàn toàn (hàm lượng thuốc thử không đủ để tạo phức với nguyên tố cần phân tích), hàm lượng thuốc thử

mà thừa thì dẫn đến lãng phí hóa chất Vì vậy khảo sát ảnh hưởng của nồng độ

thuốc thử để xác định được lượng hóa chất thuốc vừa đủ để hiệu suất chiết đạt hiệu quả cao nhất đồng thời không lãng phí hóa chất

+ Nồng độ chất hoạt động bề mặt: Hàm lượng của chất hoạt động bề mặt

không chỉ ảnh hưởng đến hiệu quả chiết mà còn tăng thể tích pha giàu chất hoạt động bề mặt Nếu hàm lượng chất hoạt động bề mặt bị thiếu thì lượng chất hoạt động bề mặt không đủ để bao bọc hoàn toàn các cấu tử phức chất đẫn đến quá trình tạo hạt mixen không đạt hiệu quả hoàn toàn Nếu dư thừa chất hoạt động

bề mặt thì có thể ảnh hưởng đến quá trình xác định về sau đồng thời gây lãng phí hóa chất Vì vậy xác định nồng độ chất hoạt động bề mặt để quá trình tạo mixen đạt hiệu quả cao nhất

+ Nhiệt độ và thời gian đun cách thủy: Nhiệt độ và thời gian đun cách

thủy là hai yếu tố cần thiết để phản ứng xảy ra hoàn toàn và sự phân tách pha

dễ dàng và hoàn toàn, hiệu quả làm giàu cao Nếu nhiệt độ thấp, chưa đạt được nhiệt độ tới hạn thì không tạo được đám mây kết tủa hoặc quá trình tạo hạt kết tủa không được hoàn toàn Nếu thời gian đun không đủ thì quá trình tạo đám mây kết tụ không được hoàn toàn Vì vậy khảo sát yếu tố nhiệt độ và thời gian đun cách thủy để lựa chọn được thời gian đun ngắn nhất và nhiệt độ thấp nhất

mà hiệu quả chiết được cao nhất

+ Lực ion: Sự tăng hàm lượng chất điện ly sẽ làm tăng nhiệt độ sôi và

làm giảm nhiệt độ đông đặc của dung dịch, các kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy, sự tăng hàm lượng chất điện ly sẽ làm giảm nhiệt độ điểm mù của chất hoạt động bề mặt do các ion của NaCl đã loại nước của nhóm ethoxy trong chất hoạt động bề mặt Sự tăng nồng độ mixen làm tăng sự hòa tan của phức chất của chất phân tích dẫn đến hiệu suất chiết được tăng lên

+ Thời gian ly tâm: Thời gian ly tâm là một trong những yếu tố ảnh

hưởng đến hiệu suất chiết điểm mù Sự tách pha sẽ không được hoàn toàn nếu thời gian ly tâm quá ngắn Nếu thời gian quá dài thì tốn thời gian trong khi hiệu suất tách không tăng nữa Vì vậy xác định thời gian tối ưu để quá trình tách được triệt để và trong thời gian ngắn nhất

1.3.4.4 Các nghiên cứu liên quan chiết điểm mù

Hiện nay ở Việt Nam chưa có nhiều công trình nghiên cứu dạng Crom

sử dụng phương pháp chiết điểm mù nhưng ưu điểm của phương pháp này là rất lớn so với các hướng nghiên cứu khác Phương pháp mở ra chiều hướng phát triển rộng rãi, có thể sử dụng cho việc xác định nhiều loại kim loại khác nhau, phù hợp với điều kiện trang thiết bị trong phòng thí nghiệm hiện nay ở Việt Nam Tuy rằng phương pháp chiết điểm mù ở Việt Nam còn chưa phát triển nhưng trên thế giới đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về phương pháp này Ta có thể kể đến một vài công bố như sau:

Nguyễn Thị Hiên đã nghiên cứu xác định một số dạng Mn trong mẫu lá chè, nghiên cứu sử dụng phản ứng tạo phức của Mn với 8-hydroxylquinoline, phức tạo ra được bao bọc bên trong pha giàu chất hoạt động bề mặt Triton X-

100 Giới hạn phát hiện của phương pháp là 0,063 mg/l, hiệu suất thu hồi xấp

Lei-Lei Wang và các cộng sự đã dùng phương pháp chiết điểm mù kết hợp với sắc ký lỏng hiệu năng cao để xác định dạng Cr(III) và Cr(VI) trong mẫu trầm tích Giới hạn phát hiện (LOD) của phương pháp này lần lượt là 7,5 μg/L đối với Cr (III) và 3,5 μg/L đối với Cr (VI) Quy trình đề xuất đã được áp dụng để xác định crom trong các mẫu trầm tích với kết quả khả quan [40]

Zhimei Sun và Pei Liang đã xác định Cr(III) và Cr(VI) trong mẫu nước bằng phương pháp chiết điểm mù kết hợp với phương pháp quang phổ hấp thụ

nguyên tử Tổng crom được xác định sau khi khử Cr (VI) thành Cr (III) bằng axit ascorbic Trong điều kiện tối ưu, giới hạn phát hiện của phương pháp này đối với Cr (III) là 0,32 ng/mL với hệ số làm giàu là 35 và độ lệch chuẩn tương đối là 3,4 % (c = 100 ng/mL, n = 7) Phương pháp này đã được áp dụng để xác định crom trong các mẫu nước tự nhiên với kết quả khả quan.[41]

Xiashi Zhu và các cộng sự đã sử dụng chiết điểm mù để xác định Crom trong mẫu nước bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử nhiệt điện Trong các điều kiện tối ưu hóa, giới hạn định lượng cho Cr (VI) thấp tới 0,01 μg/L thu được bằng cách cô đặc dung dịch mẫu 10 mL và độ lệch chuẩn tương đối (n = 6, c = 2,0 μg/L) là 2,6 % Phương pháp được đề xuất đã được áp dụng cho các dạng của crom trong các mẫu nước khác nhau và độ thu hồi trong khoảng 98,9 - 105,3 %.[42]

Swapnil Tiwari và các cộng sự đã sử dụng chiết điểm mù kết hợp với phương pháp phổ phản xạ khuếch tán – biến đổi hồng ngoại Fourier để xác định Cr(VI) trong các mẫu thực phẩm Trong các điều kiện tối ưu hóa, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp lần lượt là 1,22 và 4,02 µg/ml; khoảng nồng độ tuyến tính là 1 – 100 µg/ml; độ lệch chuẩn (đối với 7 lần đo lặp lại, nồng độ 10 µg/ml) là 0,11 µg/ml Phương pháp được áp dụng cho các mẫu thực phẩm đang lưu thông trên thị trường với độ thu hồi từ 81 – 112 %.[43]

Mariem Nafti và các cộng sự đã tối ưu hóa chiết điểm mù để xác định Cr(VI) trong mẫu nước thải thuộc da Tunisian sử dụng hấp thụ nguyên tử nhiệt điện Trong các điều kiện tối ưu hóa của phương pháp, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng lần lượt là 1,13 và 3,77 µg/L; khoảng tuyến tính từ 5 – 60 µg/L với hệ số hồi quy vượt quá 0,999; phương pháp này được áp dụng cho xác định dạng Crom trong mẫu nước thải thuộc da trong thực tế.[44]

Chuhua Wang và các cộng sự đã sử dụng chiết điểm mù của Cr(III) với dẫn xuất của 8-Hydroxyquinoline Nghiên cứu sử dụng 8-Hydroxyquinoline và dẫn xuất làm tác nhân tạo phức với Cr(III), phức chất này đi vào trong pha mixen ở nhiệt độ trên nhiệt độ điểm mù trong 2 giờ Hiệu quả chiết đạt 99 %, nồng độ Cr giảm từ 55 ppm xuống dưới 1 ppm khi thừa tác nhân chelat tại pH 5,5 ở 70°C [45]

- Có rất nhiều kỹ thuật để xử lý mẫu phân tích để đảm bảo tốt yêu cầu phân tích Tùy thuộc vào nguyên tố và yêu cầu về phân tích dạng của nguyên

tố cần phân tích mà sử dụng các kỹ thuật xử lý mẫu phù hợp như: kỹ thuật vô

cơ hóa ướt, kỹ thuật vô cơ hóa khô, kỹ thuật vô cơ hóa khô và ướt kết hợp, kỹ thuật chiết lỏng - lỏng, chiết lỏng - rắn, chiết lỏng - khí

1.4.1 Nguyên tắc của phương pháp xử lý mẫu

Nguyên tắc của quá trình xử lý mẫu khi phân tích các loại mẫu (vô cơ hay hữu cơ) theo phương pháp AAS thường trải qua hai giai đoạn: [46]

Giai đoạn 1: Sử dụng kỹ thuật xử lý mẫu phù hợp để đưa nguyên tố cần phân tích ở trong mẫu về dạng dung dịch

Giai đoạn 2: tiến hành phân tích mẫu vừa xử lý bằng phương pháp AAS Phân tích các nguyên tố dựa trên phổ hấp thụ nguyên tử của nó, trong những điều kiện thích hợp đã được nghiên cứu và lựa chọn

Giai đoạn 1 là giai đoạn cực kỳ quan trọng không chỉ đối với phương pháp AAS mà còn đối với bất kỳ phương pháp nào khác khi phân tích kim loại Nếu xử lý mẫu không tốt có thể dẫn đến mất nguyên tố phân tích (gây sai số âm) hoặc nhiễm bẩn mẫu (sai số dương), làm ảnh hưởng đến kết quả phân tích, đặc biệt khi phân tích vi lượng

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

kỹ thuật…có các phương pháp sau đây để xử lý mẫu

1.4.2 Xử lý mẫu vô cơ

Sử dụng các tác nhân là các axit vô cơ có tính oxi hóa mạnh để phân hủy, hòa tan mẫu để chuyển các kim loại cần phân tích về dạng muối tan Phân tích dạng trao đổi (còn gọi là dạng dễ tiêu): kim loại ở thể này có thể tan được trong nước, dung dịch muối hoặc axit loãng

Phân tích tổng số: để phân tích tổng số người ta phá huỷ cấu trúc của mẫu để chuyển kim loại về dạng muối tan Có thể phá huỷ mẫu bằng các loại axit có tính oxi hoá mạnh như axit nitric, sunfuric, pecloric hoặc hỗn hợp các axit

1.4.3 Xử lý mẫu hữu cơ

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 mẫu hữu cơ, thường phải tiến hành phân tích tổng số Trong khi phân tích, mẫu thường được xử lý bằng một trong các phương pháp sau: vô cơ hoá khô, vô cơ hoá ướt, xử lý ướt bằng

lò vi sóng, xử lý mẫu bằng kỹ thuật lên men

Phương pháp vô cơ hoá khô

Nguyên tắc: Mẫu cần phân tích được đem đốt cháy để chuyển kim loại

về dạng oxit, muối hoặc kim loại Sau đó hoà tan tro mẫu bằng các axit thích hợp để thu được dung dịch chứa chất cần phân tích

Ưu điểm: Phương pháp vô cơ hoá khô đơn giản, triệt để, yêu cầu thiết bị đơn

giản

Nhược điểm: Dễ làm mất các nguyên tố dễ bay hơi như Hg, As, Pb khi nhiệt

độ ở trên 500°C Để khắc phục nhược điểm này người ta thường cho thêm các chất bảo vệ như MgO, Mg(NO3)2 hay KNO3 và chọn nhiệt độ thích hợp

Phương pháp vô cơ hoá ướt

Nguyên tắc: Sử dụng một axit hoặc hỗn hợp axit có tính oxi hoá mạnh

để phân hủy chất hữu cơ ở trong mẫu và chuyển mẫu về dạng dung dịch

Ưu điểm: Phương pháp vô cơ hoá ướt rút ngắn thời gian so với phương pháp

vô cơ hoá khô, bảo toàn được chất phân tích

Nhược điểm: phải dùng một lượng lớn axit nên yêu cầu các axit phải có độ tinh

khiết rất cao

Phương pháp vô cơ hoá bằng lò vi sóng

Thực chất của phương pháp này là vô cơ hoá ướt được thực hiện trong

lò vi sóng

Nguyên tắc: Mẫu và dung môi được đựng trong bình kín, sau đó nhờ

năng lượng của lò vi sóng để hòa tan mẫu Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao mà có thể dễ dàng hoà tan mẫu

Ưu điểm: Đây là phương pháp xử lý mẫu hiện đại, thời gian xử lý mẫu nhanh,

không bị mất mẫu và vô cơ hoá được triệt để hoàn toàn Có thể cùng một lúc

vô cơ hóa được nhiều mẫu

Nhược điểm: Phương pháp này đòi hỏi thiết bị đắt tiền, nhiều cơ sở không đủ

điều kiện để trang bị hệ thống này

Phương pháp lên men

Nguyên tắc: Chuyển mẫu về dạng dung dịch hay huyền phù Thêm men

xúc tác và lên men ở nhiệt độ 37 – 40°C trong 7 – 10 ngày Trong quá trình lên men, các chất hữu cơ bị phân huỷ thành CO2, axit, nước và giải phóng các kim loại trong hợp chất hữu cơ dưới dạng cation trong dung dịch

Ưu điểm: Phương pháp lên men là phương pháp êm dịu nhất, không cần hoá

chất, không làm mất các nguyên tố phân tích, rất thích hợp với việc phân tích các chất hữu cơ như: mẫu đường, sữa, nước ngọt, tinh bột

Nhược điểm: thời gian xử lý mẫu lâu và phải chọn được các loại men thích hợp

Đối với các đối tượng phức tạp, khi các nguyên tố đi kèm có nồng độ rất cao trong mẫu ảnh hưởng tới việc xác định nguyên tố cần phân tích bằng AAS thì người ta phải dùng thêm kỹ thuật chiết, kỹ thuật này không những tách được các nguyên tố đi kèm gây ảnh hưởng đến quá trình xác định nguyên tố cần phân tích mà còn làm giàu được nguyên tố cần phân tích