Xác định hàm lượng crom và đồng trong chè xanh ở thái nguyên phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM LÊ THỊ VÂN XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CROM VÀ ĐỒNG TRONG CHÈ XANH Ở

S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LÊ THỊ VÂN

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CROM VÀ ĐỒNG TRONG CHÈ XANH Ở THÁI NGUYÊN PHƯƠNG

PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC

Thái Nguyên - Năm 2012

S ố hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LÊ THỊ VÂN

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CROM VÀ ĐỒNG TRONG CHÈ XANH Ở THÁI NGUYÊN PHƯƠNG

PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

Chuyên ngành: Hóa phân tích

Mã số: 60.44.29

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN ĐĂNG ĐỨC

Thái Nguyên - Năm 2012

LỜI CAM ĐOAN

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

thực Những kết luận của luận văn chưa công bố trong bất

kỳ công trình nào khác

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Đăng Đức đã trực tiếp

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

luận văn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Khoa Hoá học, Khoa Sau đại

học – ĐHSPTN, các thầy cô giáo, các cán bộ nhân viên phòng thí nghiệm Khoa

Hoá học – ĐHKH – ĐHTN, ban lãnh đạo, các cô chú anh (chị) khoa Xét nghiệm

Trung tâm y tế dự phòng tỉnh Thái Nguyên đã giúp đỡ tạo điều kiện cho em hoàn

thành bản luận văn này

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ của gia đình, bạn

bè và tập thể lớp Cao học Hóa K18 đã cổ vũ động viên tôi hoàn thành tốt luận văn

của mình

Thái Nguyên, ngày 25 tháng 05 năm 2012

Học viên

Lê Thị Vân

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT

AAS : Atomic Absorption Spectrometry ( Phổ hấp thụ nguyên tử) Abs : Absorbance (Độ hấp thụ)

AES : Atomic Emission Spectrometry (Phổ phát xạ nguyên tử)

F-AAS : Flame Atomic Absorption Spectrophotometry

(Phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa) GF-AAS : Graphite Furnace- Atomic Absorption Spectrometry

(Phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa) HCL : Hollow Cathode Lamp (Đèn catot rỗng)

ICP-AES : Inductively Coupled Plasma Mass- Atomic Emission Spectrometry

(Phổ phát xạ nguyên tử dùng năng lượng plasma cao tần cảm ứng) ICP-MS : Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

(Phổ khối lượng dùng năng lượng Plasma cao tần cảm ứng) LOD : Limit of detection (Giới hạn phát hiện)

LOQ : Limit of quantitation (Giới hạn định lượng)

ppb : Part per billion

ppm : Part per million

MỤC LỤC

Trang

Trang bìa phụ

Lời cảm ơn

Lời cam đoan

Danh mục các từ viết tắt

Mục lục i

Danh mục các bảng iv

Danh mục các hình vi

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Giới thiệu chung về cây chè 3

1.1.1 Đặc điểm và thành phần 3

1.1.2 Công dụng của cây chè 3

1.1.3 Vài nét về chè Thái Nguyên 4

1.2 Giới thiệu về nguyên tố Đồng và Crom 5

1.2.1 Vai trò sinh học của Đồng và Crom 5

1.2.2 Độc tính của các kim loại nặng 6

1.3 Một số phương pháp phân tích xác định lượng vết kim loại nặng 10

1.4 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử 11

1.4.1 Kỹ thuật F – AAS 12

1.4.2 Kỹ thuật GF – AAS 13

1.5 Phương pháp xử lý mẫu phân tích xác định Đồng, Crom 15

1.5.1 Phương pháp xử lý ướt (bằng axit đặc oxi hoá mạnh) 16

1.5.2 Phương pháp xử lý khô 16

1.6 Tiêu chuẩn của các kim loại nặng trong thực phẩm rau quả 17

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

2.1 Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu 18

2.1.1 Đối tượng và mục tiêu 18

2.1.2 Các nội dung nghiên cứu 18

2.2 Giới thiệu về phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử 19

2.2.1 Nguyên tắc của phương pháp AAS 19

2.2.2 Hệ trang bị của phép đo AAS 20

2.3 Phương pháp định lượng 22

2.4 Giới thiệu về phương pháp xử lý ướt mẫu 23

2.4.1 Nguyên tắc và bản chất 23

2.4.2 Cơ chế phân huỷ 23

2.5 Hóa chất và dụng cụ 24

2.5.1 Hóa chất 24

2.5.2 Dụng cụ 25

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26

3.1 Khảo sát các điều kiện đo phổ F-AAS của Đồng 26

3.1.1 Khảo sát chọn vạch đo 26

3.1.2 Khảo sát chọn khe đo 27

3.1.3 Khảo sát cường độ dòng đèn catot rỗng 27

3.1.4 Khảo sát chiều cao đèn nguyên tử hóa mẫu 28

3.1.5 Khảo sát lưu lượng khí axetilen 29

3.1.6 Tốc độ dẫn mẫu 30

3.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo F – AAS 30

3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit và loại axit 30

3.2.2 Khảo sát thành phần nền của mẫu 32

3.2.3 Khảo sát sơ bộ thành phần mẫu 34

3.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của các cation 34

3.3 Phương pháp đường chuẩn đối với phép đo F – AAS xác định Đồng 37

3.3.1 Khảo sát xác định khoảng tuyến tính 37

3.3.2 Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng 38

3.3.3 Tóm tắt các điều kiện đo phổ F – AAS của Đồng 41

3.4 Khảo sát các điều kiện đo phổ GF – AAS của Crom 41

3.4.1 Chọn vạch đo 41

3.4.2 Chọn khe đo 42

3.4.3 Khảo sát cường độ dòng đèn catot rỗng 42

3.5 Các điều kiện nguyên tử hoá mẫu 42

3.5.1 Nhiệt độ sấy khô mẫu 43

3.5.2 Nhiệt độ tro hoá luyện mẫu 43

3.5.3 Nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu 44

3.5.4 Các điều kiện khác 45

3.6 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo GF - AAS 45

3.6.1 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit và loại axit 45

3.6.2 Ảnh hưởng của chất cải biến nền (chất cải biến hóa học) 47

3.6.3 Khảo sát ảnh hưởng của các cation 48

3.7 Phương pháp đường chuẩn đối với phép đo GF – AAS 49

3.7.1 Khảo sát khoảng tuyến tính 49

3.7.2 Xây dựng đường chuẩn 50

3.7.3 Đánh giá sai số, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng và độ lặp lại của phép đo 51

3.7.4 Tóm tắt các điều kiện đo phổ của Crom 53

3.8 Xác định Đồng và Crom trong chè xanh 54

3.8.1 Địa điểm thời gian lấy mẫu và ký hiệu mẫu 54

3.8.2 Khảo sát lượng axit sử dụng cho quá trình xử lý mẫu 55

3.8.3 Kết quả phân tích các mẫu chè xanh 56

3.8.4 Kiểm tra quá trình xử lý mẫu 59

KẾT LUẬN 63 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 1.1 Một số phương pháp phân tích xác định lượng vết các kim loại 11

Bảng 1.2 Tiêu chuẩn kim loại nặng cho phép trong thực phẩm (Quyết định 46/2007/QĐ-BYT ngày 19/12/2007) 17

Bảng 3.1 Khảo sát vạch đo của Đồng 26

Bảng 3.2 Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào cường độ dòng đèn với Đồng 28

Bảng 3.3 Sự phụ thuộc phổ hấp thụ nguyên tử vào chiều cao đầu đốt 29

Bảng 3.4 Khảo sát tốc độ khí axetilen đến độ hấp thụ đối với Đồng 29

Bảng 3.5 Khảo sát ảnh hưởng của axit đối với Đồng 31

Bảng 3.6 Độ hấp thụ của Đồng trong các axit có nồng độ tối ưu 31

Bảng 3.7 Ảnh hưởng của thành phần nền đối với Đồng 33

Bảng 3.8 Khảo sát nồng độ LaCl3 33

Bảng 3.9 Kết quả khảo sát thành phần mẫu 34

Bảng 3.10 Ảnh hưởng của kim loại kiềm đến phổ hấp thụ của Đồng 35

Bảng 3.11 Ảnh hưởng kim loại kiềm thổ đến phổ hấp thụ của Đồng 35

Bảng 3.12 Ảnh hưởng kim loại hoá trị III đến phổ hấp thụ của Đồng 35

Bảng 3.13 Ảnh hưởng của nhóm kim loại nặng hóa trị II đến phổ hấp thụ của Đồng 36

Bảng 3.14 Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Đồng 37

Bảng 3.15 Kết quả sai số và độ lặp lại của phép đo Đồng 40

Bảng 3.16 Tóm tắt các điều kiện đo phổ F – AAS của Đồng 41

Bảng 3.17 Vạch đo đặc trưng của Crom 41

Bảng 3.18 Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào cường độ dòng đèn với Crom 42

Bảng 3.19 Khảo sát ảnh hưởng của axit đối với Crom 45

Bảng 3.20 Độ hấp thụ của Crom trong các axit có nồng độ tối ưu 46

Bảng 3.21 Ảnh hưởng của kim loại kiềm đến phổ hấp thụ của Crom 48

Bảng 3.22 Ảnh hưởng kim loại kiềm thổ đến phổ hấp thụ của Crom 48

Bảng 3.23 Ảnh hưởng kim loại hóa trị III đến phổ hấp thụ của Crom 49

Bảng 3.24 Ảnh hưởng của nhóm kim loại nặng hóa trị II đến phổ hấp thụ của Crom 49

Bảng 3.25 Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Crom 50

Bảng 3.26 Kết quả sai số và độ lăp lại của phép đo Crom 52

Bảng 3.27 Tóm tắt các điều kiện đo phổ GF-AAS của Crom 53

Bảng 3.28 Địa điểm, thời gian lấy mẫu và kí hiệu mẫu 54

Bảng 3.29 Kết quả khảo sát lượng axit HNO3 55

Bảng 3.30 Kết quả đo phổ hấp thụ nguyên tử của Đồng trong 20 mẫu 57

Bảng 3.31 Kết quả đo phổ hấp thụ nguyên tử của Crom trong 20 mẫu 58

Bảng 3.32 Kết quả đo mẫu chè an toàn 59

Bảng 3.33 Kết quả phân tích đối với các mẫu lặp với Đồng 60

Bảng 3.34 Kết quả phân tích đối với các mẫu lặp với Crom 61

Bảng 3.35 Kết quả phân tích mẫu thêm chuẩn Đồng 62

Bảng 3.36 Kết quả phân tích mẫu thêm chuẩn Crom 62

DANH MỤC SƠ ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH

Trang

Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử 21

Hình 2.2 Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA-6300 22

Hình 2.3 Đồ thị chuẩn của phương pháp đường chuẩn………22

Hình 3.1 Độ hấp thụ của Đồng trong các axit có nồng độ tối ưu 31

Hình 3.2 Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Đồng 38

Hình 3.3 Đồ thị đường chuẩn của Đồng 38

Hình 3.4 Độ hấp thụ của Crom trong các axit có nồng độ tối ưu 46

Hình 3.5 Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của Crom 50

Hình 3.6 Đồ thị và phương trình đường chuẩn của Crom 50

MỞ ĐẦU

Trà là một loại đồ uống được nhiều quốc gia trên thế giới ưa chuộng và sử dụng, trong đó có Việt Nam Trà được sản xuất từ búp và lá non của cây chè Tục uống trà đã trở thành nét văn hóa lâu đời của mỗi dân tộc, mỗi quốc gia trên mọi miền lãnh thổ Ước tính mỗi ngày chúng ta uống khoảng 18 đến 20 tỷ cốc trà Không chỉ dùng để tạo ra đồ uống, chè còn được các chuyên gia y tế chứng nhận là một vị thuốc quý có thể giúp chúng ta phòng và chữa được nhiều loại bệnh trong cuộc sống Như vậy, chè là một loại cây công nghiệp dài ngày, có giá trị kinh tế cao, được trồng ở nhiều nơi

Trong lá chè có rất nhiều khoáng chất cần thiết cho sức khỏe con người như

kẽm, mangan, sắt, magiê, đồng, titan, nhôm, brom, natri, kali, niken, crom và phốt pho Các nhà khoa học đã bỏ nhiều công sức để nghiên cứu vai trò của các nguyên

tố vi lượng có trong trà và chỉ ra rằng chúng có một vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất của cơ thể con người Tình trạng thiếu hoặc dư thừa các nguyên

tố vi lượng này đều có thể gây bệnh [24]

Hiện nay, một số nghiên cứu đã được thực hiện để đánh giá chất lượng trà bằng cách phân tích một số thành phần hóa học có trong trà để tìm ra sự ảnh hưởng của nó đến sắc tố da và các đặc tính hương liệu Tuy nhiên, công việc này đã gặp phải rất nhiều khó khăn bởi các thành phần kim loại có trong trà thường không giống nhau, chúng thường phụ thuộc vào các loại trà (xanh hoặc đen) và các nguồn địa chất [24]

Thái Nguyên là vùng có diện tích cây chè lớn thứ hai cả nước sau Lâm Đồng

nhưng chè Thái Nguyên luôn được tôn danh là “Đệ nhất danh trà” của cả nước

Nhiều vùng sản xuất chè nổi tiếng ở đây được mọi người biết đến như Tân Cương, Trại Cài, Minh Lập, La Bằng (Đồng Hỷ), Khe Cốc, Tức Tranh (Phú Lương), Hiện nay, ở Thái Nguyên xuất hiện rất nhiều các khu công nghiệp, các mỏ khoáng sản đang khai thác gần các nương chè Rất có thể chè sẽ bị nhiễm một số kim loại nặng

từ đất, nước, và không khí Vì thế, chúng ta cần phải quan tâm hơn nữa đến việc

nghiên cứu và kiểm tra để khống chế các chất có hại, đặc biệt là các kim loại nặng ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ con người [16]

Vì những lý do trên, chúng tôi đã chọn đề tài “Xác định hàm lượng Crom và Đồng trong chè xanh ở Thái Nguyên bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử”

Với mục tiêu như sau:

1 Nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện xác định Đồng bằng phép đo F-AAS và Crom bằng phép đo GF – AAS trong các mẫu chè xanh

2 Xác định hàm lượng Đồng và Crom trong các mẫu chè xanh ở một số vùng

của Thái Nguyên

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu chung về cây chè

1.1.1 Đặc điểm và thành phần

Cây chè cao 1 – 6 m có tên khoa học là Camellia Sinensis Lá chè có màu

xanh, mọc so le, hình trái xoan, dài 4 – 10 cm, rộng 2 - 2,5 cm, có mũi ở đỉnh, phiến

lá lúc non có lông mịn, khi già thì dày, bóng, mép khía răng cưa rất đều Hoa chè thường có từ 5 - 6 cánh, màu trắng, mọc riêng lẻ ở nách lá, có mùi thơm, nhiều nhụy Quả chè thường có ba van, chứa một hạt gần tròn, đôi khi nhăn nheo [17]

Cây chè có nguồn gốc từ Bắc Ấn Độ và Nam Trung Quốc Sau đó diện tích chè được mở rộng sang các quốc gia khác như Mianma, Thái Lan, Việt Nam,…Ở Việt Nam, chè được coi là cây công nghiệp dài ngày có giá trị kinh tế cao Vì thế, chè được trồng ở khắp mọi nơi nhưng tập chung chủ yếu nhất vẫn là vùng trung du miền núi phía Bắc và Tây Nguyên So với các vùng lãnh thổ khác trong nước thì hai vùng trên có nhiều điều kiện tự nhiên thuận lợi, rất thích hợp cho sự phát triển của cây chè

Thành phần hoá học của cây chè: lá chè có chứa dầu, các dẫn xuất polyphenolic (flavonoid, catechol, tanin), các alcaloid cafein, theophyllin, theobromin, xanthin, vitamin C, B1, B2, B3 và các men [17]

Lá chè vừa hái trên cây, dùng để nấu nước uống thì được gọi là chè tươi Còn chè được sản xuất bằng cách sấy khô búp và lá non rồi sao thành chè khô để pha với nước đun sôi thì được gọi là chè xanh Quá trình làm chè đen hay chè mạn thì phức tạp hơn nhiều bởi chúng đều phải trải qua quá trình lên men sau đó mới đến công đoạn phơi và sấy khô

1.1.2 Công dụng của cây chè

Khoảng 2000 năm trước Công nguyên, người ta đã biết đến công dụng của cây chè bởi trong chè có chứa chất cafein và theophyllin Đây là chất kích thích não, tim, hô hấp, lợi tiểu, dễ tiêu hoá Nó giúp chúng ta tăng cường sức lao động trí óc, tăng hô hấp, điều hòa nhịp đập của tim Tuy vậy, nếu chúng ta lạm dụng chè quá

mức thì chè sẽ phản tác dụng Chè có thể gây nhiễm độc mãn tính, mất ngủ, gầy yếu, mất cảm giác ngon miệng, rối loạn thần kinh…[17]

Tác dụng của cây chè: cây chè có một số tác dụng như thanh nhiệt, giải khát, lợi tiểu, làm cho đầu óc được thư thái, da mát mẻ, khỏi chóng mặt, bớt mụn nhọt, và cầm tả lị Trong một số trường hợp như tinh thần mệt mỏi, ngủ nhiều, đau đầu, mắt

mờ, sốt khát nước, tiểu tiện không lợi, ngộ độc rượu, rửa vết bỏng, vết lở loét,…[17] thì người ta thường dùng đến chè

1.1.3 Vài nét về chè Thái Nguyên

Chè là cây công nghiệp chủ lực có giá trị kinh tế cao ở Thái Nguyên Người Thái Nguyên có nhiều kinh nghiệm trồng, chế biến chè và đã biết tận dụng lợi thế

về đất đai, khí hậu tạo nên hương vị đặc trưng cho chè Thái Nguyên Hiện nay, toàn tỉnh có khoảng 17000 ha chè, trong đó diện tích cho sản phẩm có 14122 ha, năng

suất bình quân 66,75 tạ/ha, sản lượng chè búp tươi gần 95000 tấn Xét về diện tích, tỉnh Thái Nguyên đứng thứ hai trong cả nước sau tỉnh Lâm Đồng [14]

Căn cứ vào điều kiện đất đai và khí hậu của tỉnh, vùng chè nguyên liệu được chia làm hai vùng Vùng nguyên liệu để chiến biến chè xanh bao gồm: thành phố Thái Nguyên, các huyện Đại từ, Phú Lương, Đồng Hỷ, Phổ Yên, Sông Cầu, Võ Nhai, với diện tích 12400 ha, chiếm 73% diện tích chè của cả tỉnh Trong đó, chè xanh đặc sản có gần 4000 ha, với các địa danh nổi tiếng như Tân Cương, Phúc Xuân, Phúc Trìu (thành phố Thái Nguyên), La Bằng, Khuôn Gà - Hùng Sơn (Đại Từ), Trại Cài - Minh Lập, Sông Công (Đồng Hỷ) và Phúc Thuận (Phổ Yên) Vùng chè nguyên liệu để chế biến chè đen bao gồm phần lớn chè của Định Hóa, Phú lương với diện tích 4000 ha, chiếm 27% diện tích chè toàn tỉnh [14]

Sự thành công của Liên hoan trà quốc tế lần thứ nhất năm 2011 tại Thái Nguyên đã giúp cho vùng này có điều kiện để trưng bày, quảng bá các sản phẩm chè của mình với du khách trong và ngoài nước Thông qua liên hoan, nhiều người

đã biết đến Thái Nguyên “Đệ nhất danh trà” Chè Thái Nguyên đã được áp dụng quy trình thực hành sản xuất nông nghiệp tốt GAP (Good Agricultural Practice), từ khâu sản xuất đến khâu chế biến thành phẩm 100% sản phẩm chè ở Thái Nguyên

trước khi bán ra thị trường đều đạt tiêu chuẩn chè sạch, chè xanh cao cấp Vì vậy, chè Thái Nguyên thường được chứng nhận bởi các tổ chức trong nước và quốc tế như: VietGAP, GlobalGAP, Uzt Certified…

Hiện tại, thị trường tiêu thụ chè Thái Nguyên rất rộng rãi bao gồm cả thị trường trong nước và ngoài nước Trong đó thị trường nội địa chiếm 70% với sản phẩm chủ yếu là chè xanh đặc sản

Như vậy, nghề trồng và chế biến chè đã đem lại hiệu quả lớn về kinh tế, xã hội cho các hộ dân trên địa bàn toàn tỉnh Chè thực sự là cây xóa đói, giảm nghèo và làm giàu của nông dân Thái Nguyên…[14]

1.2 Giới thiệu về nguyên tố Đồng và Crom

1.2.1 Vai trò sinh học của Đồng và Crom

1.2.1.1 Đồng

Tuy chiếm một hàm lượng rất nhỏ, khoảng 10-4

% trong cơ thể người và sinh vật nói chung nhưng Đồng đóng một vai trò vô cùng quan trọng đối với sự sống bởi

nó là một trong những kim loại thiết yếu, rất cần thiết cho sự sống Cho đến nay người ta đã xác định được 25 protein và enzim chứa Đồng Chúng có mặt trong các dạng khác nhau và đóng vai trò rất khác nhau đối với sự sống Giống như sắt, kẽm

và các kim loại chuyển tiếp khác, Đồng thường nằm ở các trung tâm hoạt động của các phân tử sinh học, trong đó Đồng có thể ở các mức oxi hóa +1 hay +2 [4]

Nhóm enzim xúc tác cho các phản ứng oxi hóa – khử có Xitocromoxiđara Enzim này xúc tác trong giai đoạn cuối của quá trình hô hấp Trong quá trình này Đồng luân phiên tồn tại ở 2 trạng thái oxi hóa +1 và +2 Cu2+

oxi hóa chất nền và chuyển thành Cu+

Ion này bị oxi hóa bởi oxi, nghĩa là chuyển electron cho oxi để trở lại thành Cu2+ và cứ thế quá trình lặp đi lặp lại [4]

Đồng cũng tạo thành một nhóm các protein có khả năng hấp thụ thuận nghịch oxi giống như hemoglobin và mioglobin mà đại diện là hemoxianin Hemoxianin được tìm thấy ở một số nhuyễn thể Nó có khối lượng phân tử khoảng 4.000.000 Dạng chưa hấp thụ oxi của hemoxianin không màu, chứng tỏ Đồng ở

trạng thái oxi hóa +1 (4s03d10), còn dạng đã hấp thụ oxi có màu xanh chàm, chứng

tỏ rằng Đồng ở mức oxi hóa +2 (4s0

3d9) [4]

Khoa học đã chứng minh rằng sự thiếu Đồng trong cơ thể sẽ dẫn đến việc phá vỡ sự trao đổi sắt giữa huyết tương và hồng cầu, do đó bệnh thiếu máu sẽ xuất hiện Đồng thời thiếu một lượng Đồng trong cơ thể cũng dẫn đến chứng bạc tóc Ngoài ra, đồng còn có vai trò trong sự tạo thành myelin, loại vật liệu làm nên vỏ các dây thần kinh [4]

Nhu cầu về Đồng của cơ thể người khoảng 2 - 3 mg/ ngày Những khẩu phần

ăn thông thường sẽ đáp ứng đủ nhu cầu này Tuy nhiên, trong những trường hợp thiếu Đồng, chúng ta cần ăn thêm những loại lương thực và thực phẩm chứa nhiều Đồng như gan, lòng đỏ trứng, sữa chua, quả hồ đào, bánh mì đen [4]

1.2.1.2 Crom

Thông thường, hàm lượng Crom trong cơ thể động vật và thực vật vào khoảng 10-3 ÷ 10-4 %, còn trong cơ thể người là khoảng 10-3 ÷ 10-6% Nhu cầu Crom hàng ngày của cơ thể con người là khoảng 50 ÷ 200µg Crom có ích cho cơ thể người lớn là đồng hóa cácbonhiđrat và lipit kém Sự thiếu Crom trong cơ thể dẫn đến sự tăng đường huyết Y học khuyến cáo phụ nữ đang mang thai và mẹ trong thời kỳ cho con bú, bệnh nhân tiểu đường và người trên 45 tuổi nên sử dụng những thực phẩm chứa nhiều Crom như thức uống lên men, gan động vật, khoai tây, rau quả tươi [4]

Không có dấu hiệu về tác động độc hại của Crom (III) tuy nhiên Crom (VI) rất độc vì nó có hoạt tính làm biến đổi gen và gây ung thư Cơ chế của tác động này còn chưa rõ ràng Có thể là CrO42- xâm nhập vào tế bào sẽ bị khử thành các phần tử trung gian CrV và CrIV trước khi trở thành CrIII Các phần tử trung gian này tương tác với các nhóm chức SH của các peptit hoặc các nhóm phophat của AND v.v… Bằng cách đó chúng ảnh hưởng đến các chức năng của những phân tử quan trọng này [4]

1.2.2 Độc tính của các kim loại nặng

Kim loại nặng phân bố rộng rãi trên vỏ trái đất Chúng được phong hóa từ các dạng đất đá tự nhiên, tồn tại trong môi trường dưới dạng bụi hay hòa tan trong

nước sông hồ, nước biển, sa lắng trong trầm tích Trong vòng hai thế kỷ qua, các kim loại nặng được thải ra từ hoạt động của con người như hoạt động sản xuất công nghiệp (khai khoáng, giao thông, chế biến quặng kim loại ), nước thải sinh hoạt, hoạt động sản xuất nông nghiệp (hóa chất bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu diệt cỏ)… đã khiến cho hàm lượng kim loại nặng trong môi trường tăng lên đáng kể [18]

Một số kim loại nặng rất cần thiết cho cơ thể sống và con người Chúng là các nguyên tố vi lượng không thể thiếu, sự mất cân bằng các này có ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe của con người Sắt giúp ngừa bệnh thiếu máu, kẽm là tác nhân quan trọng trong hơn 100 loại Enzyme Trên nhãn của các lọ thuốc vitamin, thuốc

bổ xung khoáng chất thường có Cr, Cu, Fe, Zn, Mn, Mg, K, chúng có hàm lượng thấp và được biết đến như lượng vết Lượng nhỏ các kim loại này có trong khẩu phần ăn của con người vì chúng là thành phần quan trọng trong các phân tử sinh học như hemoglobin, hợp chất sinh hóa cần thiết khác Nhưng nếu cơ thể hấp thụ một lượng lớn các kim loại này, chúng có thể gây rối loạn quá trình sinh lí, gây độc cho

cơ thể hoặc làm mất tính năng của các kim loại khác [18]

Kim loại nặng có độc tính là các kim loại có tỷ trọng ít nhất lớn gấp 5 lần tỷ trọng của nước Chúng là các kim loại bền (không tham gia vào quá trình sinh hóa trong cơ thể) và có tính tích tụ sinh học (chuyển tiếp trong chuỗi thức ăn và đi vào

cơ thể người) Nhưng khi xâm nhập vào cơ thể sinh vật, chúng sẽ gây độc tính [29] Các kim loại nặng có độc tính bao gồm Cu, Cr, Hg, Ni, Pb, As, Cd, Al, Pt, Mn …

Khi vào cơ thể người, kim loại nặng sẽ xâm nhập qua đường hô hấp, thức ăn hay hấp thụ qua da được tích tụ trong các mô theo thời gian và sẽ đạt tới hàm lượng gây độc Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng kim loại nặng có thể gây rối loạn hành vi của con người do tác động trực tiếp đến chức năng tư duy và thần kinh, gây độc cho các cơ quan trong cơ thể như máu, gan, thận, cơ quan sản xuất hoocmon, cơ quan sinh sản, hệ thần kinh hoặc gây rối loạn chức năng sinh hóa trong cơ thể Vì vậy, nó

sẽ làm tăng khả năng bị dị ứng, gây biến đổi gen Ngoài ra, các kim loại nặng trên còn làm tăng độ axit trong máu Việc rút canxi từ xương để duy trì pH thích hợp

trong máu sẽ dẫn đến bệnh loãng xương Các nghiên cứu mới đây đã chỉ ra rằng một hàm lượng nhỏ các kim loại nặng có thể gây độc hại cho sức khỏe con người Tuy nhiên, ở mỗi người khác nhau sẽ có hậu quả khác nhau [18]

Sự nhiễm độc kim loại nặng không phải là hiện tượng chỉ có trong thời hiện đại Các nhà sử học đã nói đến trường hợp ô nhiễm rượu vang và nước nho do dùng trong bình chứa và dụng cụ đun nấu thức ăn làm bằng chì Đây là một nguyên nhân dẫn đến sự suy yếu và sụp đổ đế quốc La Mã Bệnh điên dại Alice ở Wonderland hồi thế kỷ XIX ở những người làm mũ là do họ đã dùng thủy ngân như một loại nguyên liệu Họ thường bị rối loạn ý thức do nhiễm độc thủy ngân [18]

Sự nhiễm độc kim loại nặng đã tăng lên nhanh chóng từ những năm 50 của thế kỷ trước do hậu quả của việc sử dụng ngày càng nhiều các kim loại nặng trong các ngành sản xuất công nghiệp Ngày nay sự nhiễm độc mãn tính có thể xuất phát

từ việc dùng chì trong sơn, nước máy, các hóa chất trong quá trình chế biến thực phẩm, các sản phẩm “chăm sóc con người” (mỹ phẩm, dầu gội đầu, thuốc nhuộm tóc, thuốc đánh răng, xà phòng…) Trong xã hội ngày nay, con người không thể tránh được sự nhiễm các hóa chất độc và các kim loại

Độc tính của các kim loại nặng chủ yếu do chúng có thể sinh các gốc tự do,

đó là các phần tử mất cân bằng năng lượng, chứa những điện tử không cặp đôi chúng chiếm điện tử từ các phân tử khác để lặp lại sự cân bằng của chúng Các gốc

tự do tồn tại tự nhiên khi các phân tử của tế bào phản ứng với O2 (bị ôxi hóa )

Nhưng khi có mặt các kim loại nặng – tác nhân cản trở quá trình oxi hóa, sẽ sinh ra các gốc tự do vô tổ chức, không kiểm soát được Các gốc tự do này phá hủy các mô trong toàn cơ thể gây nhiều bệnh tật [6]

Trong phạm vi luận của văn, chúng tôi chỉ đề cập đến độc tính của hai kim loại Đồng và Crom Đây là hai kim loại thuộc chương trình nghiên cứu đánh giá môi trường của EU (2001) cũng như nhiều quốc gia khác trên thế giới

1.2.2.1 Độc tính của Đồng

Hợp chất của Đồng không độc bằng hợp chất của chì, thủy ngân Nhưng muối Đồng rất độc đối với nấm và rêu tảo Người ta thường dùng CuSO4 để chống mốc cho gỗ,

và dùng nước boóc đô (CuSO4 và vôi sữa) để trừ sâu bọ cho một số cây Với động vật thân mềm vỏ cứng sống trong nước, sự nhiễm bẩn CuSO4 ở hàm lượng 10-8 

10-7 g/l sẽ làm giảm hoạt động đóng mở của chúng từ 10 % 15%, nếu là 10-3

g/l thì chúng có thể bị tê liệt hoặc chết [13]

Với thực vật nhiễm độc Đồng có thể bị bệnh xoăn lá, cằn cỗi hay giảm sự sinh trưởng

Nước thải chứa Đồng luôn tồn ở dạng hợp chất khó tan, có thể bị tích tụ lắng xuống bùn hoặc tham gia vào chuỗi thức ăn hoặc có thể xâm nhập vào cơ thể con người thông qua rong tảo, cỏ, rau, tôm, cua, cá và gây độc ở các mức độ khác nhau [19]

1.2.2.2 Độc tính của Crom

Với đặc tính lý hoá của Crom (bền ở nhịêt độ cao, khó oxi hoá, cứng và tạo màu tốt…) nên nó ngày càng được sử dụng rộng rãi Tác hại của nó gây ra càng nhiều Crom được xếp vào nhóm có khả năng gây ung thư Crom thường tồn tại dưới hai dạng là Cr (VI) và Cr (III) Trong đó các hợp chất Cr (VI) rất độc, độc hơn nhiều so với Cr (III) Tuy nhiên, con người lại hấp thụ Cr (VI) nhiều hơn Cr (III) Kết quả nghiên cứu cho thấy dù chỉ một lượng nhỏ Cr (VI) xuất hiện trong cơ thể người cũng là nguyên nhân chính gây tác hại nghề nghiệp Tuy vậy, Crom kim loại thì không độc [15]

Crom xâm nhập vào cơ thể người bằng ba con đường là qua da, qua tiêu hóa

và hô hấp Dù xâm nhập bằng con đường nào thì Crom cũng được hoà tan vào trong máu ở nồng độ 0,001mg/l Sau đó chúng chuyển vào hồng cầu và hoà tan nhanh trong hồng cầu 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 hoà tan dần vào máu, rồi đào thải qua nước tiểu từ vài tháng đến vài năm [15]

Qua da: Crom và các hợp chất của Crom chủ yếu gây các bệnh ngoài da bởi

bề mặt da là bộ phận dễ bị ảnh hưởng Còn niêm mạc mũi dễ bị loét, phần sụn của vách mũi dễ bị thủng Khi da tiếp xúc trực tiếp với dung dịch Cr(VI), chỗ tiếp xúc này dễ bị nổi phồng và loét sâu, có thể bị loét đến xương Khi Cr(VI) xâm nhập vào

cơ thể qua da, nó kết hợp với prôtêin tạo thành phản ứng kháng nguyên Kháng thể gây ra dị ứng, bệnh sẽ tái phát Khi tiếp xúc trở lại, bệnh sẽ nặng nếu không được cách ly và sẽ trở thành tràm hoá [15]

Qua đường hô hấp: Khi Crom xâm nhập theo đường hô hấp sẽ rất dễ dẫn

tới bệnh viêm yết hầu, viêm phế quản, viêm thanh quản do niêm mạc bị kích thích (sinh ngứa mũi, hắt hơi, chảy nước mũi) Khi ở dạng, hơi hoá chất này sẽ gây bỏng nghiêm trọng cho hệ thống hô hấp của người bị thấm nhiễm [15]

Qua đường tiêu hóa: Con đường xâm nhập, đào thải Crom ở cơ thể người

chủ yếu qua con đường thức ăn Cr (VI) đi vào cơ thể người rất dễ gây biến chứng, tác động lên tế bào, 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 prôtêin, các axit nuclêic và ức chế hệ thống men cơ bản Cr (VI) hấp thụ qua dạ dày, ruột nhiều hơn Cr(III) Mức

độ hấp thụ qua đường ruột tuỳ thuộc vào dạng hợp chất mà nó sẽ hấp thụ và còn có thể thấm qua màng tế bào Nếu Crom (III) chỉ hấp thụ 1% thì lượng hấp thụ của Cr (VI) sẽ lên tới 50% [15]

1.3 Một số phương pháp phân tích xác định lượng vết kim loại nặng

Ngày nay, yêu cầu xác định các hàm lượng các chất với hàm lượng ngày càng thấp, độ chính xác càng cao Đặc biệt trong phân tích môi trường thường xuyên đòi hỏi phân tích lượng vết các chất ô nhiễm trong các đối tượng môi trường với hiệu suất cao (độ nhạy, độ chọn lọc, tính bền, phạm vi tuyến tính, đúng đắn, chính xác và thời gian phân tích) Chính vì vậy đã phát triển rất nhiều phương pháp phân tích khác nhau cho phép định lượng chính xác và nhanh chóng [3]

Bảng 1.1 Một số phương pháp phân tích xác định lượng vết các kim loại

7 Điện thế dùng điện cực chọn lọc ion 10-4 ÷10-5

10 Cực phổ xoay chiều hòa tan bậc hai 10-6÷10-8

11 Von–Ampe hòa ta dùng điện cực HMDE 10-6÷10-9

12 Von–ampe hòa tan dùng điện cực màng Hg 10-8÷10-10

Theo bảng trên phương pháp kích hoạt nơtron có độ nhạy cao nhất, nhưng đòi hỏi thiết bị đắt tiền, điều kiện tiến hành khó khăn nên ít được sử dụng phổ biến Phương pháp hấp thụ nguyên tử có độ nhạy, độ chính xác cao và có ưu điểm nổi bật rất thuận lợi cho việc xác định chính xác vết kim loại và các chất độc hại trong nhiều đối tượng khác nhau, các kết quả rất ổn định, sai số nhỏ ( không quá 15% ) với vùng nồng độ cỡ 1 - 2ppm [5]

1.4 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

Nguyên tắc: các nguyên tử ở trạng thái tự do và ở mức năng lượng cơ bản không thu cũng không phát năng lượng Chiếu một chùm tia sáng đơn sắc có bước sóng thích hợp vào đám hơi nguyên tử tự do này sẽ xảy ra hiện tượng hấp thụ các bước sóng có vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố phân tích, sinh ra phổ hấp thụ nguyên tử Với hai kỹ thuật nguyên tử hoá, chúng ta có hai phép đo tương ứng

Đó là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS, có độ nhạy cỡ 0,1ppm) và phép đo phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS, có độ nhạy cao hơn kỹ thuật ngọn lửa 50 - 1000 lần, cỡ 0,1 - 1ppb) [10]

Thực tế cho thấy phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử có nhiều ưu việt hơn các phương pháp khác như: độ nhạy, độ chính xác cao, lượng mẫu tiêu thụ ít, tốc độ phân tích nhanh Với ưu điểm này, AAS được thế giới dùng làm phương pháp tiêu chuẩn để xác định lượng nhỏ và lượng vết các kim loại trong nhiều đối tượng khác nhau [10]

1.4.1 Kỹ thuật F – AAS

Đây là kỹ thuật dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu phân tích Vì thế mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên tử hóa mẫu phụ thuộc vào các đặc trưng và tính chất của ngọn lửa đèn, nhưng chủ yếu là nhiệt độ của ngọn lửa Đó là yếu tố quyết định hiệu xuất nguyên tử hóa mẫu phân tích, và mọi yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ của ngọn lửa đèn khí đều ảnh hưởng đến kết quả của phương pháp phân tích [10]

Ứng dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F – AAS) Phạm Luận và các cộng sự đã phân tích và xác định một số kim loại nặng trong máu, huyết thanh và tóc của công nhân khu gang thép Thái Nguyên và công nhân nhà máy in Các tác giả đã phân tích hàm lượng các kim loại trong các mẫu chè xanh và chè đen có sẵn trong thị trường Pakistan bằng phương pháp F-AAS và đã xác định được nồng độ các kim loại (µg/g) của K 18900,000; Na 880,000; Mn 862,960; Cu 21,390; Fe 118,450; Zn 25,450; Co 1,140; Pb 0,370; Cr 12,630; Ni 6,780; và Cd 0,012 [27]

Nhiều nhà nghiên cứu của Iran và Thổ Nhĩ Kỳ đã xác định đồng thời Cr, Fe,

Cu, Ni, Co và Zn trong mẫu thực phẩm bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa F-AAS Dựa trên sự hấp thụ của chất phân tích trên aldehyt bissalicyl; 1,3 propandiimine (BSPDI) trên than hoạt tính Các kim loại hấp thụ trên than hoạt tính eluted sử dụng axit HNO3 hoặc HNO3 trong axeton Giới hạn phát hiện (ng.mL-1) của Cr 0,28; Fe 0,28; Cu 0,27; Ni 0,29; Co 0,30 và Zn 0,33 với độ lệch chuẩn nhỏ hơn 9% [21]

1.4.2 Kỹ thuật GF – AAS

Kĩ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa ra đời sau kĩ thuật nguyên tử hoá trong ngọn lửa Nhưng kĩ thuật này được phát triển rất nhanh và hiện nay đang được ứng dụng rất phổ biến vì kĩ thuật này có độ nhạy rất cao (mức ppb) Do đó, khi phân tích lượng vết kim loại trong trường hợp không cần thiết phải làm giàu sơ bộ các nguyên

tố cần phân tích

Về nguyên tắc, kĩ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa là quá trình nguyên tử hoá tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng nhiệt của dòng điện có công suất lớn và trong môi trường khí trơ Quá trình nguyên tử hoá xảy ra theo ba giai đoạn kế tiếp nhau: sấy khô, tro hoá luyện mẫu, nguyên tử hoá để đo phổ hấp thụ và cuối cùng làm sạch cuvet Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tố chính quyết định mọi sự diễn biến của quá trình nguyên tử hoá mẫu [10]

Quá trình xác định Cr(III) và Cr(VI) bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên

tử lò graphit dựa trên sự tách và xác định riêng rẽ giữa Cr(III) và Cr(VI) trong dung dịch nước Trong khi Cr(VI) được hấp thụ trên than hoạt tính từ tính (FeC*) còn Cr(III) được loại ra trong nước lọc và được đo trực tiếp bằng phổ hấp

thụ nguyên tử lò graphit (GF - AAS) Lượng Cr(VI) hấp thụ trên FeC* rửa giải

bằng HCl 2,0M trước khi đo bằng GF - AAS Giới hạn phát hiện là 7,0 pg cho

tổng lượng Cr, 1,9 pg cho Cr(III) và 6,8 pg cho Cr(VI) Độ thu hồi là 98 ± 4 cho

tổng lượng Cr, 97 ± 3 với Cr(III) và 101 ± 7 với Cr(VI) Phương pháp này được

áp dụng với nước thải công nghiệp [2]

Xiao nan Dong và cộng sự đã xác định đồng thời Cr, Cu, Fe, Mn và Pb trong tóc người bằng phương pháp GF-AAS Để xác định được tác giả phải thêm Mg -

Rh làm tác nhân cải biến, nhiệt độ tro hoá là 1000oC, nhiệt độ phun là 2800oC Giới hạn phát hiện của Crom 0,3; Cu 0,1; Fe 0,4; Mn 0,2; và Pb 0,1 (ng/ml) với độ lệch chuẩn tương đối là nhỏ hơn 8% (ppptCrom) [2]

Natalia Campillo và cộng sự đã ứng dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên

tử không ngọn lửa kỹ thuật nhũ hoá mẫu để phân tích xác định Vanadi, Molipden và Crom trong mẫu trầm tích, đất, bùn Mẫu trước khi đưa vào lò graphit được xử lý nhũ hoá bằng lò vi sóng Giới hạn phát hiện các nguyên tố trên đạt 11–70 pg [2]

Các tác giả đã tiến hành xác định Cr, Mn trong thức ăn nhanh sử dụng phương pháp GF-AAS, sử dụng ống nghiệm mô phỏng tiêu hóa là một biện pháp thay thế để tính toán tỷ lệ %Cr, và %Mn hấp thụ ở đường tiêu hóa Phép đo Crom ở các bước sóng 357,90nm, Mn ở bước sóng 279,50nm, sử dụng đèn catot rỗng (Perkin - Elmer) với chiều rộng khe đo với Cr là 0,7nm và Mn là 0,2 nm, chất cải biến hóa học là Mg(NO3)2 Sử dụng khí Argon, với nhiệt độ sấy khô là 130oC trong thời gian 30 giây, nhiệt độ tro hóa là 1650o

C đối với Cr và 1400o

C đối với Mn, nhiệt

độ nguyên tử hóa mẫu của Cr là 2500oC và của Mn là 2200oC Xử lý mẫu trong lò

vi sóng bằng HNO3 65%, HClO4 và V2O5 là chất xúc tác Sau một quá trình tiến hành thực nghiệm, kết quả mà họ thu được là đo Cr dao động trong khoảng nồng độ trọng lượng tươi là 0,01 ÷ 1,10 (µg/g) và của Mn là 0,15 ÷ 2,90 (µg/g) [20]

Để xác định hàm lượng Crom trong đồ ăn nhanh và tiện lợi của Ba Lan, Monika Krzysik và các cộng sự của mình cũng dùng phương pháp GF-AAS Ở đây,

họ đã nghiên cứu và tìm ra được điều kiện tối ưu để đo Crom ở bước sóng 357,90

nm, có độ rộng khe đo 0,7 nm, chất cải biến hóa học là Mg(NO3)2 Sử dụng khí Argon, nhiệt độ sấy khô là 130oC trong thời gian 30 giây, nhiệt độ tro hóa là 1600oC trong thời gian 30 giây, nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu là 2500oC trong thời gian 5 giây, nhiệt độ làm sạch cuvet là 2650o

C thời gian 5 giây Mẫu được xử lý với HNO3

(69%) trong hệ thống lò vi sóng Xác định được nồng độ Cr là 2,22 ÷ 18,2 µg/100g trong thực phẩm tiện lợi; 3,76 ÷ 28,6 µg/100g với thức ăn nhanh và 0,34 ÷ 4,75 µg/100g với thực phẩm ăn liền [23]

Để xác định hàm lượng Crom và Niken trong rượu Orujo - một loại rượu nổi tiếng được làm từ nho ở vùng phía Bắc Tây Ban Nha, tác giả Vilar Farinas và các cộng sự của mình đã sử dụng phương pháp GF-AAS với các chất cải biến hóa học khác nhau như W, Ir, Ru, W–Ir và W–Ru để so sánh với các chất cải biến hóa học

đã sử dụng là Pd(NO3)2 – Mg(NO3)2 Thực tế nghiên cứu cho thấy Pd(NO3)2 – Mg(NO3)2 vẫn cho kết quả phân tích tốt nhất, với hiệu suất thu hồi khi sử dụng phương pháp thêm chuẩn là 100% Các tác giả đã tiến hành đo Crom ở bước sóng

357,90 nm và Niken ở bước sóng 232,00 nm với cường độ dòng đèn là 10mA, độ rộng khe đo 0,5 nm Với phương pháp này, họ cũng sử dụng khí Argon, nhiệt độ sấy khô là 100o

C trong thời gian 26 giây, nhiệt độ tro hóa là 1500o

C trong thời gian

5 giây, nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu là 2500oC và nhiệt độ làm sạch cuvet là 2700oC đều trong thời gian 3 giây Giới hạn phát hiện Crom là 14,61 µgL-1

và giới hạn phát hiện Niken là 34,17 µgL-1 [30]

Tác giả Sotirios M Bratakos và các cộng sự của mình cũng đã xác định hàm lượng Crom trong thực phẩm bằng phương pháp GF-AAS Họ đã đo Crom ở bước sóng 357,90 nm, độ rộng khe đo 0,7 nm và chất cải biến hóa học là Mg(NO3)2 Đồng thời, họ cũng sử dụng khí Argon, nhiệt độ sấy khô là 100oC trong thời gian 15 giây rồi tăng lên 300o

C trong thời gian 30 giây, nhiệt độ tro hóa là 1650o

C trong thời gian 30 giây, nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu là 2500oC trong thời gian 6 giây, nhiệt độ làm sạch cuvet là 2650o

C thời gian 3 giây [28]

Sanchez U và các cộng sự đã xác định hàm lượng Crom trong nước uống, nước ép trái cây và nước giải khát bằng phương pháp GF-AAS Các tác giả đã nghiên cứu và chọn các điều kiện phù hợp để đo phổ GF-AAS của nguyên tố Crom

đó là đo tại bước sóng 357,90 nm có độ rộng khe đo là 0,7nm, chất cải biến hóa học

là Mg(NO3)2 Như các tác giả khác, ở đây họ cũng sử dụng khí Argon, với nhiệt độ sấy khô là 100oC trong thời gian 10 giây rồi tăng lên 150o

C trong thời gian 10 giây, nhiệt

độ tro hóa là 1650oC trong thời gian 20 giây, nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu là 2500oC trong thời gian 2 giây, nhiệt độ làm sạch cuvet là 2650oC thời gian 2 giây [25]

Bên cạnh đó, tác giả Berta Rolla Nunes và cộng sự đã tiến hành xác định nhanh lượng Crom trong huyết thanh người bằng cách sử dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật không ngọn lửa Với việc xử lý mẫu bằng axit HNO3 0,1% và một lượng Cetytrymethylammonium Chloride 0,02% các tác giả đã xác định nhanh được lượng Crom trong huyết thanh với giới hạn phát hiện đạt 0,04 µg/l [2]

1.5 Phương pháp xử lý mẫu phân tích xác định Đồng, Crom

Để xác định hàm lượng Đồng và Crom trong chè xanh, trước hết ta phải tiến hành xử lý mẫu nhằm chuyển các nguyên tố cần xác định có trong mẫu từ trạng

thái ban đầu (dạng rắn) về dạng dung dịch Đây là công việc rất quan trọng vì nó có thể dẫn đến những sai lệch trong kết quả phân tích do sự nhiễm bẩn mẫu hay làm mất chất phân tích nếu thực hiện không tốt Hiện nay có nhiều kĩ thuật xử lí mẫu phân tích, với đối tượng chè xanh thì hai kĩ thuật chính dùng để phá mẫu gồm kĩ thuật tro hoá ướt bằng axit đặc oxi hoá mạnh (phương pháp xử lý ướt) và kĩ thuật tro hoá khô (phương pháp tro hoá khô) [9]

1.5.1 Phương pháp xử lý ướt (bằng axit đặc oxi hoá mạnh)

Nguyên tắc chung: dùng axit đặc có tính oxi hoá mạnh (HNO3, HClO4…), hay hỗn hợp các axit đặc có tính oxi hoá mạnh (HNO3 + HClO4) hoặc hỗn hợp một axit mạnh và một chất oxi hoá (HNO3 + H2O2)… để phân huỷ hết chất hữu cơ và chuyển các kim loại ở dạng hữu cơ về dạng ion trong dung dịch muối vô cơ Lượng axit

thường phải dùng gấp từ 10 - 15 lần lượng mẫu, tuỳ thuộc mỗi loại mẫu và cấu trúc vật lý hoá học của nó Thời gian phân huỷ mẫu trong bình Kendan, ống nghiệm, cốc… thường từ vài giờ đến hàng chục giờ, cũng tuỳ loại mẫu, bản chất của các chất Khi phân huỷ xong phải đuổi hết axit dư trước khi định mức và tiến hành đo phổ [9]

Ưu - nhược điểm của kĩ thuật này là:

+ Không bị mất các chất phân tích

+ Thời gian phân hủy mẫu rất dài, tốn nhiều axit đặc tinh khiết cao, dễ bị nhiễm bẩn do môi trường hay axit và phải đuổi axit dư nên dễ bị nhiễm bụi bẩn vào mẫu

1.5.2 Phương pháp xử lý khô

Nguyên tắc: đối với các mẫu hữu cơ trước hết phải được xay hay nghiền thành

bột, vữa hay thể huyền phù Sau đó, dùng nhiệt để tro hóa mẫu, đốt cháy chất hữu cơ

và đưa các kim loại về dạng oxit hay muối của chúng Cụ thể là cần lấy một lượng mẫu nhất định (5 - 10 gam) vào chén nung Nung mẫu ở một nhiệt độ thích hợp, để đốt cháy hết các chất hữu cơ, và lấy mẫu vô cơ còn lại của mẫu là các oxit, các muối… Sau đó hoà tan bã thu được trong axit vô cơ như HCl (1/1), HNO3(1/2)… để chuyển các kim loại về dạng các ion trong dung dịch Quyết định việc tro hóa ở đây

là nhiệt độ nung và thời gian nung (nhiệt độ tro hóa và thời gian tro hóa) và các chất phụ gia thêm vào mẫu khi nung Nhiệt độ tro hóa các chất hữu cơ thường được chọn thích hợp trong vùng từ 400 – 450o

C, tuỳ theo mỗi loại mẫu và chất cần phân tích [9]

Ƣu - nhƣợc điểm của kỹ thuật:

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

+ Đơn giản, dễ thực hiện, quá trình xử lý nhanh

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

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

+ Mẫu dung dịch thu được sẽ sạch và trong

+ Nhưng hay bị mất một số nguyên tố dễ bay hơi: As, Cd, Pb, Cu, Cr… nếu không dùng chất bảo vệ và chất chảy

1.6 Tiêu chuẩn của các kim loại nặng trong thực phẩm rau quả

Bảng 1.2 Tiêu chuẩn kim loại nặng cho phép trong thực phẩm

(Quyết định 46/2007/QĐ-BYT ngày 19/12/2007)

Đơn vị: mg/kg hay ppm

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng và mục tiêu

Hiện nay, cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ thì vấn đề ô nhiễm đất, nước và không khí cũng ngày càng nghiêm trọng, đặc biệt là ô nhiễm các kim loại nặng Chè xanh có thể bị nhiễm các chất độc hại từ môi trường trong đó có

ô nhiễm kim loại nặng Do đó, ngoài việc nghiên cứu những hoạt tính sinh học của chè, đồng thời cũng cần phải kiểm tra hàm lượng của các chất có hại, ảnh hưởng đến sức khỏe con người Đặc biệt phải kiểm tra hàm lượng các kim loại nặng, vì một lượng rất nhỏ của chúng cũng có thể gây độc hại đối với con người

Đối tượng và mục tiêu của luận văn này là nghiên cứu xác định hàm lượng Đồng trong chè xanh bằng phép đo phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa F - AAS và hàm lượng Crom trong chè xanh bằng phép đo phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa GF – AAS

2 1.2 Các nội dung nghiên cứu

- Khảo sát chọn các điều kiện phù hợp để đo phổ F – AAS của nguyên tố Đồng, GF – AAS của nguyên tố Crom

- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến phép xác định Đồng bằng F - AAS, Crom bằng GF - AAS

- Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn phép đo

- Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của từng phép đo

- Đánh giá sai số và độ lặp lại của phương pháp

- Nghiên cứu phát triển từ tài liệu tham khảo vào quá trình xử lý mẫu đối các mẫu chè xanh

- Xác định Đồng và Crom trong các mẫu chè xanh ở của một số vùng của Thái Nguyên, từ đó nêu ra một số kết luận cụ thể

2.2 Giới thiệu về phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

2.2.1 Nguyên tắc của phương pháp AAS

Trong điều kiện thường, nguyên tử không thu cũng không phát ra năng lượng dưới dạng các bức xạ, lúc này nguyên tử ở trạng thái cơ bản Nhưng khi nguyên tử

ở trạng thái hơi tự do, nếu chúng ta 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 đó và sinh ra phổ hấp thụ nguyên

tử [10], [11], [ 16], [24], [26]

Như vậy, phổ hấp thụ nguyên tử chỉ được sinh ra khi nguyên tử tồn tại ở trạng thái khí tự do và ở mức năng lượng cơ bản Vì vậy, muốn thực hiện được phép đo phổ AAS cần phải thực hiện các công việc sau: [10], [11]

- Chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn, dung dịch) thành trạng thái hơi Đó là quá trình hóa hơi mẫu

- Nguyên tử hóa đám hơi đó, phân li các phân tử, tạo ra đám hơi nguyên tử tự

do của các nguyên tố cần phân tích trong mẫu để chúng có khả năng hấp thụ bức xạ đơn sắc Đây là giai đoạn quan trọng nhất và quyết định đến kết quả của phép đo AAS

- Chọn nguồn phát tia sáng có bước sóng phù hợp với nguyên tố phân tích và chiếu vào đám hơi nguyên tử đó Phổ hấp thụ sẽ xuất hiện

- Nhờ một hệ thống máy quang phổ, người ta thu toàn bộ chùm sáng sau khi đi qua môi trường hấp thụ, phân li chúng thành phổ và chọn một vạch phổ cần đo của nguyên tố phân tích hướng vào khe đo để đo cường độ của nó Trong một giới hạn nồng độ nhất định tín hiệu này phụ thuộc tuyến tính nồng độ nguyên tố cần nghiên cứu theo phương trình: Aλ = K.Cb

Trong đó: Aλ: Độ hấp thụ quang của vạch phổ

K: Hằng số thực nghiệm b: Hằng số cơ bản của nguyên tố (0 ≤ b ≤ 1)C: Nồng độ nguyên tố cần xác định

- Thu và ghi lại kết quả đo cường độ vạch phổ hấp thụ

2.2.2 Hệ trang bị của phép đo AAS

Dựa vào nguyên tắc của phép đo, ta có thể mô tả hệ thống trang thiết bị của máy phổ hấp thụ nguyên tử gồm các phần: [16], [24], [26]

1 Nguồn phát chùm bức xạ đơn sắc của các nguyên tố cần phân tích

- Đèn catot rỗng (Hollow Cathode Lamp - HCL)

- Đèn phóng điện không điện cực (Electrodeless Discharge Lamp - EDL)

- Đèn phát phổ liên tục đã biến điệu (Deuterium Hollow Cathode Lamp – D2)

2 Hệ thống nguyên tử hóa mẫu phân tích theo hai kỹ thuật

- Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa đèn khí (Flame – AAS) Theo kỹ thuật này người ta dùng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để nguyên tử hóa mẫu Do đó, mọi quá trình xảy ra trong ngọn lửa khi nguyên tử hóa mẫu đều phụ thuộc vào đặc điểm của ngọn lửa Nhiệt độ ngọn lửa chính là yếu tố quyết định hiệu suất của nguyên tử hóa phân tích Giới hạn phát hiện của kỹ thuật này khoảng 0,1 ppm Trong kỹ thuật này, hệ thống bao gồm:

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

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

- Kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa (Electro Thermal - AAS): trong kĩ thuật này, người ta dùng một lò nung bằng graphit (cuvet graphit) hay thuyền Tantan để nguyên tử hóa mẫu Kĩ thuật nguyên tử hóa mẫu không ngọn lửa là quá trình nguyên tử hóa mẫu tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng của dòng điện công suất lớn có thế thấp (nhỏ hơn 12V) nhưng dòng cao (50 – 800A) trong môi trường khí trơ Quá trình nguyên tử hóa xảy ra theo các giai đoạn kế tiếp nhau như sấy khô, tro hóa luyện mẫu, nguyên tử hóa 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 hóa đạt kết quả tốt Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tố chính quyết định mọi diễn biến của quá trình nguyên tử hóa mẫu Kĩ thuật này có độ nhạy rất cao, gấp hàng trăm có khi đến hàng nghìn lần phép đo trong ngọn lửa mà lượng mẫu tiêu tốn ít

(mỗi lần 20-50μL) Do đó, không cần nhiều mẫu phân tích, việc chuẩn bị mẫu cũng

dễ dàng, không tốn nhiều hóa chất cũng như các dung môi tinh khiết cao

3 Hệ quang học và detector dùng để thu, phân ly toàn bộ phổ của mẫu và chọn vạch phổ hấp thụ cần đo hướng vào nhân quang điện để phát tín hiệu hấp thụ của

vạch phổ

4 Hệ thống hiển thị kết quả đo có nhiều cách khác nhau, từ đơn giản đến phức tạp

- Trang bị đơn giản gồm các điện kế chỉ năng lượng hấp thụ của vạch phổ, các máy tự ghi để ghi lại cường độ vạch phổ dưới dạng các píc trên băng giấy

- Trang bị hiện đại gồm hệ thống bơm mẫu tự động (Auto Sampler), máy tính

và phần mềm chuyên dụng điều khiển mọi quá trình làm việc của phép đo và xử lý, hiển thị kết quả đo ra màn hình Tuy nhiên, loại trang bị này rất đắt tiền

Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử đã và đang được sử dụng như một công cụ phân tích đắc lực cho nhiều ngành khoa học và kinh tế do nó có nhiều tính năng ưu việt:

- Độ nhạy và độ chọn lọc cao

- Không cần làm giàu nguyên tố cần xác định

- Thao tác thực hiện đơn giản, dễ làm và có thể xác định đồng thời hay liên tiếp nhiều nguyên tố trong một mẫu

- Các kết quả phân tích ổn định, sai số nhỏ (< 15%)

Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử

Hình 2.2 Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA-6300

2.3 Phương pháp định lượng

Cơ sở của phân tích định lượng theo AAS là dựa vào mối quan hệ giữa cường

độ vạch phổ và nồng độ nguyên tố cần phân tích theo biểu thức: A= a.Cx

Dựa vào cơ sở trên, người ta định lượng theo AAS bằng các phương pháp:

- Phương pháp đường chuẩn

- Phương pháp thêm tiêu chuẩn

- Phương pháp đồ thị không đổi

- Phương pháp dùng một mẫu chuẩn

Chúng tôi chọn phương pháp đường chuẩn để định lượng Crom và Đồng

Hình 2.3 Đồ thị chuẩn của phương pháp đường chuẩn

Dựa vào đường chuẩn và các giá trị cường độ đo ở các mẫu phân tích, ta tính được nồng độ nguyên tố cần phân tích trong mẫu [10]

2.4 Giới thiệu về phương pháp xử lý ướt mẫu

2.4 1 Nguyên tắc và bản chất

Dùng một axit đặc có tính oxi hóa mạnh, hay hỗn hợp các axit có tính oxi hóa mạnh để phân huỷ hết chất hữu cơ trong bình kín, để chuyển các kim loại về dạng các ion trong dung dịch muối vô cơ dễ tan [9]

Sự phân huỷ mẫu ở đây là do các tác nhân xảy ra đồng thời

+ Năng lượng nhiệt (nhiệt độ)

+ Axit đặc

2.4 2 Cơ chế phân huỷ

Dưới tác dụng của axit các hạt (phân tử) mẫu bị phá huỷ và hòa tan, đồng thời tác nhân năng lượng nhiệt làm tan rã các hạt mẫu Sự khuyếch tán đối lưu, chuyển động nhiệt, va chạm của các hạt mẫu với nhau cũng làm chúng hao mòn dần Các tác nhân này tấn công và bào mòn dần các hạt mẫu từ ngoài vào, làm cho các hạt mẫu bị mòn dần dần, bé dần và rồi tan hết

Các quá trình xảy ra khi phân huỷ mẫu: dưới tác dụng của axit đặc và năng lượng nhiệt (nhiệt độ), các quá trình vật lý và hóa học sau đây sẽ xảy ra:

+ Sự phá vỡ màng lưới cấu trúc của hạt mẫu để giải phóng các chất phân tích

và chuyển chúng vào dung dịch dưới dạng các muối tan

+ Quá trình oxi hóa khử làm thay đổi hóa trị, chuyển đổi dạng, làm tan vỡ các hạt vật chất mẫu để giải phóng chất phân tích về dạng muối tan

+ Tạo ra hợp chất dễ bay hơi, làm mất đi các anion trong phân tử chất mẫu… làm mẫu bị phân huỷ tạo ra các hợp chất tan trong dung dịch

+ Sự tạo thành các hợp chất hay muối phức tan trong dung dịch

Như vậy, trong quá trình xử lý mẫu có thể có các phản ứng hóa học xảy ra như phản ứng oxi hóa khử, phản ứng thuỷ phân, phản ứng tạo phức, phản ứng hòa tan, phản ứng kết tủa… của các phân tử chất mẫu với các axit dùng để phân hủy mẫu và các chất có trong mẫu với nhau Trong đó, quá trình nào là chính hay phụ được quyết định bởi thành phần, chất nền, bản chất của chất mẫu và các loại axit dùng để phân hủy và hòa tan mẫu [9]

2.5 Hóa chất và dụng cụ

2.5.1 Hóa chất

- Dung dịch chuẩn Cu2+

, Cr3+ dùng cho AAS (1000ppm và 1000ppb, Merck )

- Axit đặc HCl 36%, HNO3 65%, H2O2 30% (Merck)

- Nước cất hai lần, các muối: NH4Ac, NaAc, LaCl3, Mg(NO3)2 tinh khiết loại

Dung dịch NaAc 10%: hòa tan 10,00g CH3COONa.3H2O(TLPT: 136,09) tinh thể trong nước và định mức vào bình định mức 100ml

Dung dịch LaCl3 10%: hòa tan 10,00g LaCl3.7H2O 98%(M: 371,37g/l) tinh thể trong nước và định mức vào bình định mức 100ml

Dung dịch Mg(NO3)2 0,1%: hòa tan 0,10g Mg(NO3)2.6H2O tinh thể trong nước và định mức vào bình định mức 100 ml

2.5.2 Dụng cụ

- Máy xay, tủ xấy, tủ hút, cân phân tích độ chính xác 0,0001(g),

- Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Shimadzu – 6300 Nhật Bản của Trung tâm Y tế dự phòng Thái Nguyên

- Máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử Thermo Electrode Corporation (Anh) – phòng thí nghiệm Hóa học - Đại học Khoa Học – Đại học Thái nguyên

- Cốc thủy tinh loại 50, 100, 150, 500 ml

- Bình định mức 10, 25, 50, 100, 250, 500, 1000 ml

- Pipetman: 0.5, 1, 2, 5, 10 ml

- Bình kendan, lọ đựng mẫu 25ml

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Khảo sát các điều kiện đo phổ F-AAS của Đồng

3.1.1 Khảo sát chọn vạch đo

Ở trạng thái hơi, mỗi loại nguyên tử của một nguyên tố hoá học chỉ có thể hấp thụ những bức xạ có bước sóng mà chính nó phát ra trong quá trình phát xạ Nhưng thực tế không phải mỗi loại nguyên tử có thể hấp thụ được tất cả các bức xạ mà nó phát ra, quá trình hấp thụ chỉ tốt và nhạy chủ yếu đối với các vạch nhạy (vạch đặc trưng) Đối với một nguyên tố vạch phổ nào có khả năng hấp thụ càng mạnh thì phép đo vạch đó có độ nhạy càng cao Như vậy, đối với một nguyên tố các vạch phổ khác nhau sẽ có độ nhạy khác nhau, đồng thời với mỗi vạch này có thể có rất nhiều

các nguyên tố khác trong mẫu có những vạch phổ gần với vạch phổ này, có thể chen lẫn hay nhiễu tới vạch phổ của nguyên tố phân tích làm cho việc đo cường độ vạch phân tích là thiếu chính xác Vì mục đích xác định hàm lượng Đồng trong chè xanh

có nồng độ rất nhỏ nên chúng tôi tiến hành khảo sát để tìm ra vạch phổ có độ nhạy cao và hạn chế được ảnh hưởng của các nguyên tố có vạch phổ lân cận

Chúng tôi tiến hành khảo sát sự hấp thụ với dung dịch chuẩn Cu2+ 2 ppm trong HNO3 2% ở các bước sóng khác nhau và thu được kết quả thể hiện trong bảng 3.1

Bảng 3.1 Khảo sát vạch đo của Đồng

Vạch đo

(nm)

Mức nhậy phổ kém vạch số 1

Abs Lần 1

Abs Lần 2

Abs Lần 3

Abs Trung bình

Theo kết quả khảo sát, dựa vào tài liệu tham khảo [5], [10] và xuất phát từ yêu cầu xác định vi lượng đồng nên chúng tôi chọn vạch 324,80 nm cho Đồng Đây

là vạch phổ đảm bảo cho độ hấp thụ cao, độ lặp lại tốt, phù hợp với phép phân tích

3.1.2 Khảo sát chọn khe đo

Theo nguyên tắc hoạt động của hệ thống đơn sắc trong máy phổ hấp thụ nguyên tử, chùm tia phát xạ cộng hưởng của nguyên tố cần nghiên cứu được phát ra

từ đèn catot rỗng đi qua môi trường hấp thụ hướng vào khe đo của máy, được chuẩn trực, phân ly Cuối cùng chỉ một vạch phổ cần đo được chọn và hướng vào khe đo tác dụng vào nhân quang điện để phát hiện và xác định cường độ vạch phổ Do vậy, khe đo của máy phải được chọn chính xác, phù hợp với từng vạch phổ, có độ lặp lại

cao trong mỗi phép đo và lấy được hết độ rộng của vạch phổ

Đối với vạch phổ hấp thụ của Đồng khe đo phù hợp là 0,5 nm Ở khe này diện tích píc của vạch phổ nằm hoàn toàn trong khe đo

3.1.3 Khảo sát cường độ dòng đèn catot rỗng

Đèn catot rỗng (HCL) là nguồn phát bức xạ cộng hưởng, nó chỉ phát ra những tia phát xạ nhạy của nguyên tố kim loại được dùng làm catot rỗng Đèn HCL làm việc tại mỗi chế độ dòng nhất định sẽ cho chùm phát xạ có cường độ nhất định Cường độ làm việc của đèn catot rỗng HCL có liên quan chặt chẽ tới cường độ hấp thụ của vạch phổ Dòng điện làm việc đèn của mỗi nguyên tố là khác nhau Mỗi đèn HCL đều có dòng giới hạn cực đại (Imax) được ghi trên vỏ đèn Theo lý thuyết và thực nghiệm phân tích phổ hấp thụ nguyên tử chỉ nên dùng cường độ trong vùng giới hạn từ 60 – 80% Imax Vì ở điều kiện dòng cực đại thì đèn làm việc không ổn định và nhanh hỏng đèn, đồng thời phép đo có độ nhạy và độ lặp lại kém Do đó, chúng tôi tiến hành khảo sát sự hấp thụ của Đồng trong khoảng giới hạn của cường

Bảng 3.2 Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào cường độ dòng đèn với Đồng

I(mA)

Abs-Cu

60%Imax (3mA)

65%Imax (3,25mA)

70%Imax (3,5mA)

75%Imax (3,75mA)

80%Imax (4mA)

3.1.4 Khảo sát chiều cao đèn nguyên tử hóa mẫu

Cấu tạo ngọn lửa khí gồm 3 thành phần chính: phần tối, phần trung tâm và đuôi ngọn lửa Trong đó phần trung tâm có nhiệt độ cao nhất và thường không có màu hoặc màu lam rất nhạt Trong phần này, hỗn hợp khí được đốt cháy tốt nhất, các phản ứng thứ cấp ở mức độ tối thiểu, quá trình hóa hơi, nguyên tử hóa mẫu có hiệu suất cao và ổn định Do đó trong phép đo F – AAS người ta phải cho chùm tia bức xạ đi qua phần này Điều đó được thực hiện bằng cách chỉnh và chọn chiều cao đầu đốt (vị trí chùm tia là cố định) sao cho phù hợp với từng nguyên tố cần xác định

Với máy Thermon (Anh) có bộ phận điều chỉnh tự động chiều cao đầu đốt Chúng tôi đã tiến hành khảo sát sự hấp thụ của Đồng vào chiều cao đầu đốt với dung dịch chuẩn Cu2+

2 ppm trong HNO3 2% Kết quả được trình bày ở bảng 3.3 là giá trị trung bình của 3 lần đo và có trừ đi mẫu trắng

Bảng 3.3 Sự phụ thuộc phổ hấp thụ nguyên tử vào chiều cao đầu đốt

Qua kết quả khảo sát thấy rằng chiều cao của đầu đốt phù hợp (ổn định và có

độ hấp thụ cao) cho phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của Đồng là 8 mm

3.1.5 Khảo sát lưu lượng khí axetilen

Theo kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa, nhiệt độ của ngọn lửa là yếu tố quyết định quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu Nhiệt độ của ngọn lửa đèn khí lại phụ thuộc vào bản chất và thành phần cảu hỗn hợp khí đốt tạo ra ngọn lửa Đồng được nguyên tử hoá ở khoảng nhiệt độ 2100o

C, do đó dùng ngọn lửa của hỗn hợp axetilen và không khí nén là phù hợp nhất vì ngọn lửa của hỗn hợp khí này cho nhiệt

độ khoảng 2000o

C – 2450o

C Trên hệ thống máy Thermon (Anh), lưu lượng không khí nén được giữ cố định, vì vậy để chọn điều kiện ngọn lửa có nhiệt độ phù hợp với phép đo, chúng tôi tiến hành khảo sát tốc độ dẫn khí axetilen đối với dung dịch

Cu2+ 2ppm trong HNO3 2% Kết quả được đưa ra trong bảng 3.4

Bảng 3.4 Khảo sát tốc độ khí axetilen đến độ hấp thụ đối với Đồng