luận văn nghiên cứu các điều kiện xác định các dạng As bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng phương pháp hồi qui đa biến tuyến tính

luận văn nghiên cứu các điều kiện xác định các dạng As bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng phương pháp hồi qui đa biến tuyến tính Cùng với sự phát triển nhanh chóng của xã hội hiện đại, vấn đề ô nhiễm môi trường ngày nay đang...

Luận văn

Nghiên cứu các điều kiện xác định các dạng As bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng phương pháp hồi qui đa

biến tuyến tính

NguyÔn ThÞ Thu H»ng C¸C KÝ HIÖU VIÕT T¾T

PCR

Cấu tử chính (Principal

Phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng kĩ thuật hidrua hoá

HVG - AAS

NguyÔn ThÞ Thu H»ng Môc lôc

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU - 1 -

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN - 3 -

1.1 TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN, NGUỒN GỐC Ô NHIỄM VÀ CÁC DẠNG TỒN TẠI TRONG DUNG DỊCH CỦA ASEN - 3 -

1.1.1 Trạng thái tự nhiên và nguồn gốc ô nhiễm As - 3 -

1.1.2 Các dạng tồn tại trong dung dịch của As - 4 -

1.2 ĐỘC TÍNH CỦA CÁC DẠNG ASEN - 5 -

1.3 SỰ PHÂN TÁN, DI CHUYỂN VÀ CHUYỂN HÓA LẪN NHAU TRONG MÔI TRƯỜNG CỦA CÁC DẠNG ASEN - 7 -

1.4 HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM ASEN Ở VIỆT NAM - 8 -

1.5 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI CÁC DẠNG ASEN - 10 -

1.5.1 Các phương pháp xác định có sử dụng kĩ thuật hidrua hóa (HVG) - 10 -

1.5.2 Phương pháp sử dụng hệ tách HPLC kết hợp với một detector - 11 -

1.6.1 Giới thiệu phần mềm Matlab - 12 -

1.6.2 Cơ sở phương pháp toán - 13 -

1.6.3 Xác định đồng thời các dạng As bằng phương pháp HVG – AAS sử dụng Chemometrics - 21 -

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM - 23 -

2.1 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - 23 -

2.1.1 Phương pháp nghiên cứu - 23 -

2.1.2 Nội dung nghiên cứu - 23 -

2.2 HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM - 24 -

2.2.1 Hóa chất - 24 -

2.2.2 Dụng cụ và trang thiết bị đo - 25 -

2.2.3 Các phần mềm tính toán và xử lí - 25 -

2.3 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM - 25 -

NguyÔn ThÞ Thu H»ng Môc lôc

2.3.1 Qui trình phân tích - 25 -

2.3.2 Các thuật toán hồi qui đa biến - 26 -

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN - 28 -

3.1 NGHIÊN CỨU CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG As(III) BẰNG PHƯƠNG PHÁP HVG – AAS - 28 -

3.1.1 Khảo sát các thông số của máy đo AAS - 28 -

3.1.2 Khảo sát điều kiện khử As(III) thành asin với hệ HVG - 29 -

3.1.3 Khảo sát khoảng tuyến tính và lập đường chuẩn xác định As(III) - 43 -

3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng của các ion lạ tới phép xác định As(III) bằng phương pháp HVG – AAS - 45 -

3.2 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẤT KHỬ ĐỐI VỚI QUÁ TRÌNH KHỬ CÁC DẠNG As THÀNH ASIN - 51 -

3.2.1 Khả năng khử các dạng As(V) thành As(III) của KI - 51 -

3.2.2 Khả năng khử các dạng As(V) thành As(III) của hệ khử KI/Ascobic - 52 -

3.2.3 Khả năng khử các dạng As(V) thành As(III) của NaHSO3 - 54 -

3.2.4 Khả năng khử các dạng As(V) thành As(III) của L-cystein - 55 -

3.3 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG PHẢN ỨNG ĐỐI VỚI QUÁ TRÌNH KHỬ CÁC DẠNG As THÀNH ASIN BẰNG CHẤT KHỬ NaBH4 - 56 -

3.4 XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI CÁC DẠNG As THEO PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ KẾT HỢP VỚI CHEMOMETRICS - 61 -

3.4.1 Đường chuẩn xác định các dạng As riêng rẽ - 61 -

3.4.2 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng - 62 -

3.4.3 Độ lặp lại và độ đúng của các phép xác định riêng từng dạng As - 64 -

3.4.4 Kiểm tra tính cộng tính của các dạng As - 65 -

3.5 ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH MẪU THỰC TẾ - 70 -

NguyÔn ThÞ Thu H»ng Môc lôc

3.5.1 Đánh giá tính phù hợp của phương trình hồi qui thông qua mẫu kiểm

chứng - 70 -

3.5.2 Ứng dụng phân tích mẫu thực tế và tính hiệu suất thu hồi của phương pháp - 76 -

KẾT LUẬN - 83 -

TÀI LIỆU THAM KHẢO - 85 -

PHỤ LỤC i

NguyÔn ThÞ Thu H»ng Më §ÇU

MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của xã hội hiện đại, vấn đề ô nhiễm

môi trường ngày nay đang trở thành mối quan tâm chung của nhân loại Số

lượng các độc chất phân tán trong môi trường ngày một nhiều hơn do các hoạt

động sản xuất và tiêu thụ đa dạng của con người ngày một tăng Một trong số

những nguyên tố gây ô nhiễm mang độc tính cao nhất là Asen (As) đã và đang

được phân tán nhanh trong môi trường theo nhiều con đường [1, 9, 45] As được

xem là độc chất bảng A không chỉ do tính độc hại lớn mà còn do nó có khả năng

tích lũy cao trong cơ thể sinh vật và xâm nhập vào cơ thể qua nhiều đường, mặt

khác, y học hiện nay vẫn chưa có phác đồ điều trị hiệu quả cho bệnh nhân nhiễm

độc As Mặc dù As và một số hợp chất của nó là tác nhân gây nhiều bệnh ung

thư, đột biến và tổn thương nội tạng nhưng đối với quá trình sinh trưởng thì As

là nguyên tố vi lượng cần thiết [1, 27, 40] Do đó, hàm lượng As trong môi

trường được qui định rất nghiêm ngặt Trong những thập kỉ gần đây, vấn đề ô

nhiễm As đang ngày càng trở nên nóng bỏng hơn do mức độ ô nhiễm trên diện

rộng ngày một gia tăng nhanh chóng theo tốc độ phát triển của đời sống con

người Tùy theo nguồn ô nhiễm và điều kiện phát tán, As đi vào môi trường theo

nhiều con đường và tồn tại ở nhiều dạng khác nhau, khả năng phân tán và di

chuyển trong môi trường, hấp phụ và tương tác lên cơ thể con người của các

dạng cũng khác nhau [9, 11] Vì vậy, việc định lượng các dạng As để đánh giá

mức độ nhiễm độc và làm tiền đề cho việc khảo sát nguồn ô nhiễm, từ đó lập

biện pháp thích hợp để loại trừ và hạn chế ô nhiễm lan rộng là vấn đề cấp bách

Trong nghiên cứu xác định lượng vết các dạng As, số lượng các công

trình nghiên cứu còn hạn chế và chủ yếu tập trung ở các nghiên cứu trên hệ kết

hợp sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC) kết nối với bộ phận phát hiện như AAS,

AES, AFS, MS, [8, 10, 19, 24, 32] Các hệ đo này cho phép tách và định lượng

đồng thời các dạng As một cách hiệu quả trên nhiều đối tượng, đặc biệt là đối

tượng sinh học Nhưng, chi phí cho quá trình phân tích khá lớn do đòi hỏi trang

thiết bị đắt tiền nên không phải phòng thí nghiệm nào cũng có thể trang bị được

Vấn đề đặt ra trong thực tế thí nghiệm Việt Nam hiện nay là cần nghiên cứu một

phương pháp có thể sử dụng các thiết bị phổ biến hơn để định dạng As mà không

cần công đoạn tách

Luận văn

Nghiên cứu các điều kiện xác định các dạng As bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng phương pháp hồi qui đa

biến tuyến tính

NguyÔn ThÞ Thu H»ng Më §ÇU

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành

toán học thống kê và tin học ứng dụng, Chemometrics - một nhánh của hóa học

phân tích hiện đại - đã phát triển nhanh chóng và được ứng dụng ngày một rộng

hơn Một mảng quan trọng trong Chemometrics đang được nghiên cứu và sử

dụng hiệu quả là kĩ thuật hồi qui đa biến – thuật toán xác định đồng thời nhiều

cấu tử trong hỗn hợp mà không cần tách loại Thuật toán này đã được ứng dụng

rộng rãi để giải quyết nhiều bài toán định dạng phức tạp Đối với vấn đề xác định

các dạng As trong hỗn hợp, hiện nay chưa có nhiều công trình nghiên cứu theo

hướng này tuy ưu điểm của nó là rất lớn so với các hướng nghiên cứu khác Vì

vậy, chúng tôi đã lựa chọn nghiên cứu góp phần phát triển các phương pháp xác

định đồng thời các dạng As theo hướng ứng dụng Chemometrics trong phạm vi

luận văn là nghiên cứu các điều kiện xác định các dạng As bằng phương

pháp phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng phương pháp hồi qui đa biến tuyến

tính

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1 TæNG QUAN

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN, NGUỒN GỐC Ô NHIỄM VÀ CÁC DẠNG

TỒN TẠI TRONG DUNG DỊCH CỦA ASEN

1.1.1 Trạng thái tự nhiên và nguồn gốc ô nhiễm As

As xuất hiện trong môi trường ở dạng hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ As

phân bố rất rộng rãi trong tự nhiên, đặc biệt là trong nguồn nước như nước

ngầm, nước biển, nguồn nước khoáng, nước sông suối Trong tự nhiên As tồn tại

chủ yếu ở các dạng hợp chất với O, Cl, S, trong khoáng vật như khoáng sắt, đá

vôi, muối mỏ, reagal As4S4, opriment As2S3, asenopirit FeAsS, quặng kẽm, …[3,

27, 28]

Việc sử dụng rộng rãi As trong nhiều ngành công nghiệp như dược, sản

xuất kính, chất nhuộm, chất độc ăn mòn, thuốc trừ sâu, thuốc diệt nấm, thuộc da,

hoặc ngành công nghiệp sử dụng nhiên liệu hóa thạch như công nghiệp xi măng,

nhiệt điện, công nghệ đốt chất thải rắn cũng là nguồn gây ô nhiễm không khí,

nước bởi As [12, 14, 45] Các ngành công nghiệp khai thác và chế biến các loại

quặng, nhất là quặng sunfua, luyện kim tạo ra nguồn ô nhiễm As do việc khai

đào ở các mỏ nguyên sinh đã phơi lộ các quặng sunfua, làm gia tăng quá trình

phong hóa, bào mòn và tạo ra khối lượng lớn đất đá thải có lẫn asenopyrit ở lân

cận khu mỏ Tại các nhà máy tuyển quặng, asenopyrit được tách ra khỏi các

khoáng vật có ích và phơi ra không khí Asenopyrit bị rửa trôi, dẫn đến hậu quả

là một lượng lớn As được đưa vào môi trường xung quanh Những người khai

thác tự do khi đãi quặng đã thêm vào axit sunphuric, xăng dầu, chất tẩy

Asenopyrit sau khi tách khỏi quặng sẽ thành chất thải và được chất đống ngoài

trời và trôi vào sông suối, gây ô nhiễm tràn lan Bên cạnh đó, các quá trình tự

nhiên như địa chất, địa hóa, sinh địa hóa, đã làm cho As nguyên sinh có mặt

trong một số thành tạo địa chất (các phân vị địa tầng, các biến đổi nhiệt dịch và

quặng hóa sunphua chứa As) tiếp tục phân tán hay tập trung gây ô nhiễm môi

trường sống [1, 27, 33, 35]

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1 TæNG QUAN

1.1.2 Các dạng tồn tại trong dung dịch của As

Sau khi phát tán vào môi trường, As tồn tại ở nhiều dạng khác nhau tùy

theo bản chất của nguồn phát tán, điều kiện phát tán và điều kiện của môi trường

tồn tại

Bảng 1 Một số dạng As trong các đối tượng sinh học và môi trường

Các dạng chủ yếu của As trong môi trường nước – đối tượng được quan

tâm nhất trong phân tích môi trường – là bốn dạng As(III), As(V), DMA và

MMA, trong đó hai dạng vô cơ có độc tính cao hơn Hàm lượng As trong nước

ngầm phụ thuộc vào tính chất và trạng thái môi trường địa hóa As tồn tại trong

nước ngầm ở dạng H2AsO4- (trong môi trường pH axit đến gần trung tính),

HAsO42- (trong môi trường kiềm) Hợp chất H3AsO3 được hình thành chủ yếu

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1 TæNG QUAN

trong môi trường oxi hóa-khử yếu [11, 35] Hình 1 minh họa cho sự tồn tại của

các dạng As vô cơ và hàm lượng As trong dung dịch dưới ảnh hưởng tương hỗ

của pH và thế oxi hoá khử của dung dịch (Eh) ở một số vùng

Hình 1 Ảnh hưởng của Eh và pH đến sự tồn tại của các dạng As vô cơ

(Số liệu tham khảo ở bốn vùng: a, Arizona; b, Korea; c, Bangladesh; d, India)

[35]

1.2 ĐỘC TÍNH CỦA CÁC DẠNG ASEN

Như chúng ta đã biết, As là nguyên tố vi lượng, rất cần thiết cho sự sinh

trưởng và phát triển của con người và sinh vật Ở hàm lượng nhất định, As có vai

trò quan trọng trong trao đổi chất nuclein, tổng hợp protit và hemoglobin Tuy

nhiên, khi xuất hiện ở hàm lượng cao hơn, As và các hợp chất của nó là tác nhân

gây 19 bệnh ung thu, đột biến và dị thai trong tự nhiên Đối với thực vật,As cản

trở quá trình trao đổi chất, làm giảm mạnh năng suất, đặc biệt trong môi trường

thiếu photpho Sự nhiễm độc As được gọi là arsenicosis Đó là một tai họa môi

trường đối với sức khỏe con người Những biểu hiện của bệnh nhân nhiễm độc

As là chứng sạm da (melanosis), dày biểu bì (kerarosis), tổn thương mạch máu,

rối loạn cảm giác về sự di động, Người bị nhiễm độc As lâu ngày sẽ xuất hiện

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1 TæNG QUAN

hiện tượng sừng hóa da, gây sạm và mất sắc tố da hay bệnh Bowen, từ đó dẫn

đến hoại thư hay ung thư da, viêm răng, khớp, tim mạch, [12, 17, 28, 40] Độc

tính cao của As và các hợp chất của nó còn do khả năng nhiễm độc qua nhiều

con đường: hô hấp, tiêu hoá, tiếp xúc qua da, đặc biệt As là tác nhân gây ung thư

trên mọi bộ phận của cơ thể [11, 12] Hiện tại trên thế giới chưa có phương pháp

hữu hiệu chữa bệnh nhiễm độc As, các nghiên cứu vẫn chỉ tập trung vào điều trị

triệu chứng và sử dụng bổ sung thêm các thuốc tăng thải và vitamin để cơ thể tự

đào thải As [1, 14]

Hình 2 Một số hình ảnh về nạn nhân nhiễm độc As [45]

Trong số các hợp chất của As thì As(III) vô cơ độc hơn cả As(III) có độc

tính cao hơn As(V) khoảng 50 lần do As(V) và các hợp chất As hữu cơ được đào

thải qua thận rất nhanh và hầu như toàn bộ As(III) thể hiện tính độc vì nó tấn

công vào các nhóm hoạt động -SH của enzim làm vô hiệu hoá enzim:

As(III) ở nồng độ cao còn làm đông tụ protein, có lẽ do As(III) tấn công

vào các liên kết có nhóm sunfua Tuy nhiên, phần lớn As(III) hấp thụ vào cơ thể

đều nhanh chóng bị triệt tiêu qua đường tiết niệu đào thải As chưa metyl hóa và

thông qua hoạt động khử độc của gan bằng cách metyl hóa thành MMAA hoặc

DMAA [27, 40]

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1 TæNG QUAN

As(V) ở dạng AsO43- có tính chất tương tự PO43- sẽ thay thế PO43- gây ức

chế enzim, ngăn cản quá trình tạo ATP là chất sản sinh ra năng lượng sinh học

Các dạng As hữu cơ có tính độc thấp hơn rất nhiều, một số hợp chất

As(V) vô cơ thậm chí không độc [13, 33]

1.3 SỰ PHÂN TÁN, DI CHUYỂN VÀ CHUYỂN HÓA LẪN NHAU

TRONG MÔI TRƯỜNG CỦA CÁC DẠNG ASEN

As phân bố rộng rãi trong môi trường dưới nhiều trạng thái khác nhau và

đi vào các môi trường sống theo nhiều cách thức và tốc độ khác nhau

Trong địa quyển: As tích lũy trong một số thành tạo địa chất như khoáng

vật và quặng phong hóa ở lượng lớn nhưng khá phân tán As được bổ sung vào

đất qua tích lũy từ nước, xâm nhập từ không khí và rác thải công nghiệp Lượng

As trong đất di chuyển do các quá trình địa chất, địa hóa và sinh địa hóa khác

nhau Trong đất, các dạng As vô cơ tham gia quá trình oxi hóa và metyl hóa nhờ

các vi sinh vật [1, 9, 28, 37]

Trong thủy quyển: Sự phân tán và di chuyển của As trong môi trường

nước đặc biệt quan trọng vì phần lớn các quá trình ô nhiễm đều do ô nhiễm

nước As từ đất được giải phóng vào môi trường nước do quá trình oxi hóa các

khoáng sunfua hoặc khử các khoáng oxi hidroxit giàu As hay quá trình rửa trôi

và khuếch tán tự nhiên Về cơ chế xâm nhiễm các kim loại nặng - trong đó có As

- vào nước ngầm cho đến nay đã có nhiều giả thiết khác nhau nhưng vẫn chưa

thống nhất Thông qua các quá trình thủy địa hóa và sinh địa hóa, các điều kiện

địa chất thủy văn mà As có thể xâm nhập vào môi trường nước Hàm lượng As

trong nước ngầm phụ thuộc vào tính chất và trạng thái môi trường địa hóa Nước

ngầm trong những vùng trầm tích núi lửa, khu vực quặng hóa nguồn gốc nhiệt

dịch, mỏ dầu khí, mỏ than, thường giàu As [17, 35, 41]

Ngoài quá trình di chuyển từ đất vào nước, ô nhiễm As trong nước còn do

quá trình đào thải công nghiệp Lượng lớn As trong công nghiệp và khai thác mỏ

được đưa nhanh vào nguồn nước do thải trực tiếp hoặc quá trình rửa trôi gây ô

nhiễm nghiêm trọng môi trường nước trên diện rộng do khả năng hòa tan cao

của các hợp chất As [1, 12, 14]

Trong khí quyển: Lượng As đi vào không khí chủ yếu do hai nguồn là khí

thải công nghiệp hay khí núi lửa và do vi sinh vật chuyển vào [11]

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1 TæNG QUAN

Trong sinh vật quyển: As đi vào cơ thể thực vật qua nước hoặc đất là chủ

yếu, sau đó chuyển vào cơ thể động vật và bị hấp thụ, chuyển hóa và tích lũy

một phần As xâm nhập vào cơ thể sinh vật, đặc biệt là cơ thể người theo nhiều

con đường, trong đó phổ biến là qua đường tiếp xúc và qua tiêu hóa Phần lớn

lượng As đi vào cơ thể động vật bị chuyển hóa nhanh chóng và đào thải ra môi

trường, tiếp tục chu trình vận chuyển của nó trong tự nhiên [6, 19, 32, 33]

Hình 3 là sơ đồ các quá trình chuyển hóa đơn giản của As trong tự nhiên

Hình 3 Quá trình chuyển hóa của các dạng As trong môi trường [30]

1.4 HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM ASEN Ở VIỆT NAM

Những năm gần đây, khi trên thế giới đã phát hiện nhiều vùng nhiễm As

có ảnh hưởng nghiêm trọng tới đời sống và sức khoẻ người dân thì vấn đề ô

nhiễm As ở Việt Nam cũng trở thành vấn đề thời sự Viêc liên tiếp phát hiện

nhiều vùng ô nhiễm As ở mức độ nặng đã khiến Việt Nam có tên trong bản đồ ô

nhiễm As của thế giới [39, 41]

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1 TæNG QUAN

Hình 4 Bản đồ phân bố As trong nước ngầm ở các tỉnh Thái Bình, Nam Định,

Ninh Bình năm 2001 [41]

Vấn đề As bắt nguồn chủ yếu do địa chất Nước ngầm tại các trầm tích

cách đây 25000 đến 80000 năm đang ảnh hưởng mạnh tới 50% lãnh thổ

Bangladesh [28] Nước ta cũng có cấu tạo địa tầng như Bangladesh, đặc biệt là ở

lưu vực đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long, do đó nguy cơ nước ngầm bị ô

nhiễm As tương đối cao [41] Những nghiên cứu sơ bộ của UNICEF phối hợp

với Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Cục Địa chất Khoáng sản và Viện Hoá

học trong thời gian gần đây cho thấy nhiều mẫu nước ngầm tại một số tỉnh đồng

bằng sông Hồng và sông Cửu Long có hàm lượng As vượt quá nhiều lần chỉ tiêu

cho phép của WHO Theo ước tính của UNICEF, tại nước ta hiện nay, số người

có nguy cơ mắc bệnh do tiếp xúc với As đã lên đến 10 triệu Tại điểm nóng Hà

Nam, kết quả xét nghiệm As trong tóc và nước tiểu của 100 người dân cho thấy

hàm lượng As đã cao hơn cả chục lần so với người bình thường Cũng tại đây,

94,4% giếng khoan được nghiên cứu có hàm lượng As cao hơn tiêu chuẩn vệ

sinh nước ăn uống Ngay tại Hà Nội, nước ngầm bị nhiễm As đã được phát hiện

từ năm 1996, đặc biệt tại một số khu vực như Quỳnh Lôi - quận Hai Bà Trưng

Bản đồ phân bố hàm lượng As (hình 4) tại một số tỉnh phía bắc trên đây cũng

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1 TæNG QUAN

cho thấy nhiều vùng có hàm lượng As trong nước ngầm cao hơn mức cho phép

nhiều lần [1]

1.5 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI CÁC DẠNG ASEN

1.5.1 Các phương pháp xác định có sử dụng kĩ thuật hidrua hóa (HVG)

Phương pháp này dựa trên nguyên tắc khử các hợp chất As về dạng asin

và metylasin sau đó định lượng sản phẩm sinh ra để tính ngược lại hàm lượng

các hợp chất ban đầu nếu mỗi dẫn xuất của asin được sinh ra từ một hợp chất

ban đầu

Phương pháp cổ điển nhất xác định As theo hướng này là phương pháp

Guizeit - sử dụng Zn và axit HCl để khử As và đo asin bằng phép đo quang với

bạc dietyldithiocacbamat [34] Nhiều công trình sau đó sử dụng NaBH4 làm chất

khử thay cho hệ Zn/HCl kết hợp với một bộ phận phát hiện khác để định lượng

asin như AAS, GC – AAS, GC – MS, [36, 37, 39]

Các nhà khoa học nghiên cứu định lượng các dạng As theo hướng này đã

đưa ra một số vấn đề cần lưu ý cho quá trình xác định [32] Thứ nhất, hiệu suất

khử các dạng As thành asin và dẫn xuất asin phụ thuộc nhiều vào môi trường

phản ứng và nồng độ NaBH4 Mỗi dạng As có một môi trường khử tối ưu riêng,

đây cũng là cơ sở chính của phương pháp xác định đồng thời các dạng As trong

mẫu Thứ hai, trong quá trình khử sẽ xuất hiện sự sắp xếp lại phân tử các dạng

asin, đặc biệt là khi có mặt oxi trong dung dịch Thứ ba, có rất nhiều ion lạ ảnh

hưởng tới phép đo như các ion kim loại nặng, nitrat, chủ yếu theo hướng làm

giảm tín hiệu tức là giảm độ nhạy của phương pháp và cách thức các ion này ảnh

hưởng lên phép đo không như nhau

Các nghiên cứu gần đây phát triển theo hướng này đã có những thành tựu

đáng kể trong việc góp phần định lượng các dạng As vô cơ Emil A.Cordosa và

các cộng sự đã xác định hàm lượng As(III) và As(V) trong mẫu trên hệ HVG –

AAS bằng cách điều chỉnh pH của môi trường phản ứng [15] Nghiên cứu này

chỉ ra rằng, với các điều kiện khử nhất định (về tốc độ dòng, nồng độ chất khử,

) thì As(V) sẽ hoàn toàn không bị khử tại pH = 2, do đó có thể xác định riêng

hàm lượng As(III), sau đó sử dụng L – cystein khử hoàn toàn As(V) về As(III)

để xác định tổng hàm lượng và suy ra lượng As(V) Trong một công trình khác,

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1 TæNG QUAN

Jian-bo Shi và đồng nghiệp [37] đã chiết hai dạng As vô cơ ra khỏi mẫu đất và

sử dụng hệ HVG – AFS để xác định riêng từng dạng bằng cách xác định As(III)

trong môi trường axit citric 0,1M và xác định tổng hàm lượng As sau khi khử

As(V) về As(III) bằng L – cystein ngay trên dòng

Số lượng công trình áp dụng kĩ thuật hidrua hoá xác định As rất lớn và đa

dạng [18, 36, 37]cho thấy tính ưu việt vượt trội của kĩ thuật này, đặc biệt là khi

kết hợp sử dụng một hệ sắc kí và bộ phận hidrua hoá với một detector như MS

hay các detector quang khác

1.5.2 Phương pháp sử dụng hệ tách HPLC kết hợp với một detector

Việc kết hợp hệ tách HPLC và một detector (AAS, AFS, MS, .) đã tạo

thành các hệ xác định dạng As hiệu dụng cao và đang ngày một trở nên phổ biến

trong các phòng thí nghiệm hiện đại Nhiều công trình nghiên cứu theo hướng

này đã đạt được những thành tựu nhất định trong việc định lượng các dạng As

cũng như phát hiện và ghi nhận thời gian lưu của các dạng chưa biết Việc sử

dụng các hệ xác định này cho nhiều tiện ích trong việc xác định hàm lượng As,

đặc biệt là ưu thế sử dụng lượng mẫu nhỏ nên nó phù hợp với yêu cầu xác định

lượng vết ở nhiều đối tượng khác nhau [32]

Các tác giả [10] đã tiến hành xác định hàm lượng các dạng As trong mẫu

nước tự nhiên với độ nhạy khá cao (<1ppb) và độ thu hồi tốt khi sử dụng hệ

HPLC – ICP – MS để tách và định lượng Cũng sử dụng hệ này, tác giả [21] đã

thử nghiệm khả năng tách trên cột tách ODS phủ photphatidylcholin, pha động là

hệ đệm citrat pH = 4 và hợp chất tạo cặp ion để tách các dạng hữu cơ và vô cơ là

tetrametylamoni hidroxit xác định các dạng As Nghiên cứu này đã cho thấy có

thể xác định được 5 dạng As trong huyết thanh bệnh nhân sau điều trị nhiễm độc

As là As(III), As(V), DMA, MMA và AB với độ nhạy dưới 5ppb cho các dạng

và lượng mẫu tiêu tốn thấp (20μL) Các nghiên cứu khác [20, 46] cũng cho

những thành tựu đáng lưu ý trong việc mở rộng đối tượng xác định cũng như

nâng cao độ nhạy của phương pháp

Với các detector quang học, số lượng công trình phong phú hơn nhiều

Các tác giả [36] đã xác định thành công 12 dạng As trong mẫu thủy sản ở Hi Lạp

với hệ HPLC – (UV) – HG - AFS sử dụng cột trao đổi ion và hai pha động là

piridin – HCl có pH = 2,65 và đệm photphat pH = 5,6 Tác giả [22] đã tối ưu hóa

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1 TæNG QUAN

quá trình tách và xác định các dạng As trong một số loài thực vật trên hệ HPLC

– HVG – AFS với pha động là dung dịch NaH2PO4 và dung môi chiết là hệ nước

– metanol (1:2) và thu được kết quả là trên 73% lượng As được chiết sau 3 phân

đoạn Kết quả phân tích các mẫu lá đào theo phương pháp này cho thấy As(V)

chiếm lượng lớn và không phát hiện được As(III) trong các mẫu này Sử dụng hệ

HPLC – HVG – AFS, tác giả [26] còn xác định kết hợp được các dạng As và

selen trong đối tượng nước tự nhiên với độ nhạy cao

Ngoài các công trình trên, số lượng các nghiên cứu áp dụng các hệ kết

hợp khác nhau đã công bố rất đa dạng Nhiều nhóm tác giả đã nghiên cứu so

sánh khả năng phát hiện và định lượng của các detector khi kết hợp với hệ tách

HPLC [8, 19, 20, 43] và nhận thấy mỗi loại có ưu thế xác định các nhóm hợp

chất As khác nhau, tuỳ theo đối tượng cụ thể để lựa chọn detecter phù hợp

1.6 XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI CÁC DẠNG ASEN SỬ DỤNG

CHEMOMETRICS

1.6.1 Giới thiệu phần mềm Matlab

Matlab (Matrix laboratory), theo tên gọi của nó, là một công cụ phần

mềm của Math Work, ban đầu được phát triển nhằm phục vụ chủ yếu cho việc

mô tả các nghiên cứu kĩ thuật bằng toán học với phần tử cơ bản là ma trận Trên

cơ sở ban đầu đó, các nhà lập trình đã phát triển phần mềm này để sử dụng cho

nhiều ngành khoa học như cơ học, vật lí, sinh học, hoá học, mô phỏng, … đối

với cả dữ liệu rời rạc hay liên tục [2, 4, 5, 16]

Mức phát triển của Matlab chứng tỏ nó là phần mềm có giao diện cực

mạnh và nhiều lợi thế trong kĩ thuật lập trình để giải quyết những vấn đề đa dạng

trong nghiên cứu khoa học kĩ thuật Trong Matlab, các câu lệnh viết sát với các

mô tả kĩ thuật nên lập trình trên ngôn ngữ này thực hiện nhanh, đơn giản hơn so

với nhiều ngôn ngữ thông dụng khác như Pascal, Fortran,… Những hàm có sẵn

trong Matlab có cấu trúc thiết lập gần giống ngôn ngữ C, do đó người dùng

không mất nhiều thời gian học hỏi khi đã nắm được nhũng vấn đề cơ bản của

một số ngôn ngữ lập trình thông dụng Bên cạnh đó, Matlab không chỉ cho phép

đặt vấn đề tính toán mà còn có thể xử lí dữ liệu, biểu diễn đồ hoạ một cách mềm

dẻo, đơn giản, chính xác trong không gian 2D và 3D bằng cả những hàm sẵn có

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1 TæNG QUAN

Matlab cho phép đọc, xử lý và đưa tín hiệu đầu ra ngay trên các file Excel - rất

tiện lợi cho quá trình xử lý tập số liệu phức tạp Cuối cùng, với ưu điểm cài đặt

đơn giản, có thể liên kết với các thư viện hỗ trợ như Simulink, Fuzzy, Toolbox,

DSP (digital signal processing) hay tích hợp với các ngôn ngữ quen thuộc như C,

C++, Fortran,…, Matlab đã thực sự trở thành công cụ phổ biến đắc lực trong các

môi trường khác nhau [2, 5]

Với ưu thế là bộ chương trình phần mềm lớn trong lĩnh vực toán số và mô

phỏng, chúng tôi đã lựa chọn phần mềm Matlab để nghiên cứu triển khai những

lập trình hồi qui đa biến nhằm giải quyết bài toán xác định đồng thời các dạng

asen

1.6.2 Cơ sở phương pháp toán

Chemometrics được định nghĩa là việc ứng dụng các phương pháp toán

học, thống kê, đồ hoạ,… để qui hoạch thực nghiệm, tối ưu hoá các thông tin hoá

học trích ra từ tập số liệu phân tích và đưa ra tối đa những thông tin hữu ích từ

tập số liệu ban đầu [7, 23]

Ra đời từ những năm đầu của thập kỉ 70, cho tới nay Chemometrics đã

xác lập được một vị trí quan trọng cho mình trong ngành hoá học, đặc biệt là

trong hoá học phân tích hiện đại Một mảng lớn trong Chemometrics phát triển

nhanh gắn liền với toán học và tin học là hồi qui đa biến – kỹ thuật đa biến được

dùng rộng rãi trong phòng thí nghiệm hoá học giúp giải quyết các bài toán xác

định đồng thời nhiều cấu tử cùng có mặt trong hỗn hợp mà không cần tách loại

trước Về nguyên tắc, chỉ cần xây dựng dãy dung dịch chuẩn có mặt tất cả các

cấu tử cần xác định với nồng độ biết trước trong hỗn hợp (các biến độc lập x), đo

tín hiệu phân tích của các dung dịch này dưới dạng một hay nhiều biến phụ

thuộc y và thiết lập mô hình toán học mô tả quan hệ giữa hàm y (tín hiệu đo) và

các biến độc lập x (nồng độ các chất trong hỗn hợp) Dựa trên mô hình này có

thể tìm được nồng độ của các cấu tử trong cùng dung dịch định phân khi có tín

hiệu phân tích của dung dịch đó [7]

Nếu các cấu tử có mặt trong hỗn hợp cho tín hiệu đo có tính chất cộng

tính thì có thể sử dụng phương pháp hồi qui đa biến tuyến tính thông thường

(multiple linear regression- MLR) như phương pháp bình phương tối thiểu thông

thường hoặc hiệu quả hơn như bình phương tối thiểu từng phần, phương pháp

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1 TæNG QUAN

hồi qui cấu tử chính, … Nhưng nếu trong hỗn hợp, các cấu tử có sự tương tác

lẫn nhau làm mất tính chất cộng tính ở tín hiệu đo thì phải sử dụng mô hình hồi

qui đa biến phi tuyến tính mà phổ biến là các phương pháp kết hợp với mạng

nơron nhân tạo[31, 38]

Tùy thuộc vào đặc điểm của hàm phụ thuộc, có thể chia các phương pháp

hồi qui đa biến tuyến tính thành 2 nhóm chính: các phương pháp hồi qui đa biến

tuyến tính sử dụng phổ toàn phần như phương pháp CLS, PLS, và phương

pháp sử dụng dữ liệu phổ riêng phần như ILS Trong luận văn này, tín hiệu của

các dung dịch chứa các dạng As được đo ở 5 điểm rời rạc nên chúng tôi chọn sử

dụng phương pháp hồi qui trên phổ riêng phần ILS và thử nghiệm nghiên cứu

phương pháp PCR vì phương pháp này về lí thuyết có thể sử dụng cho cả hai

trường hợp của hàm phụ thuộc [29, 31, 38]

1.6.2.1 Phương pháp bình phương tối thiểu nghịch đảo (inverse least

squares - ILS)

Phương pháp bình phương tối thiểu nghịch đảo (ILS) hay còn gọi là

phuơng pháp ma trận P được xây dựng trên giả thiết rằng nồng độ của tín hiệu

phân tích là hàm của tín hiệu đo [7, 29, 31]:

C = P A Trong phương pháp hồi qui đa biến, phương trình trên có thể khai triển

Am : Giá trị tín hiệu đo ở thời điểm m

Pxm : Giá trị hệ số hồi qui của cấu tử thứ x tại thời điểm m

Cx : Nồng độ cấu tử thứ x

Các bước tính toán trong mô hình ILS bao gồm

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1 TæNG QUAN

1 Xây dựng các ma trận dữ liệu chuẩn:

Để xây dựng đường chuẩn sử dụng kĩ thuật ILS ta cần xác định ma trận hệ

số hồi qui P từ mẫu chuẩn có ma trận nồng độ C và ma trận tín hiệu đo A P là

ma trận chứa hệ số hồi qui của phương trình, trong đó mỗi hàng chứa hệ số hồi

qui của một cấu tử, vì vậy số hàng của P là số cấu tử, số cột là số thời điểm đo

Do trong tập số liệu C và A đều có chứa sai số ngẫu nhiên nên để P mô tả

chính xác quan hệ giữa C và A ta cần xác định P bằng phương pháp bình phương

tối thiểu (tổng bình phương của sai số giữa giá trị tính theo mô hình và giá trị

thực nghiệm là nhỏ nhất)

2 Xác định công thức tính P:

C = A P

AT C= AT A P [AT A]-1 AT C = [AT A]-1 [AT A] P [AT A]-1 AT C = P

Để ma trận nghịch đảo của [AT A] - nghịch đảo giả của A - tồn tại, A cần

có số hàng tối thiểu bằng số cột Mỗi hàng trong A là tín hiệu của một mẫu, mỗi

cột là tín hiệu của các mẫu ở một thời điểm nhất định Vì vậy, trong phương

pháp ILS số mẫu không được ít hơn số thời điểm đo Do yêu cầu về số mẫu tối

thiểu như trên nên để tiến hành sử dụng phương pháp này, ta cần lựa chọn số

thời điểm đo tối thiểu đặc trưng nhất trên toàn dải phổ, vì vậy, phương pháp ILS

còn được gọi là phương pháp phổ riêng phần Các điểm đo đặc trưng này thường

là những điểm thỏa mãn các yêu cầu sau:

 Giá trị tín hiệu đo tại các thời điểm này lớn so với các điểm

đo khác để tăng độ nhạy

 Tín hiệu của các cấu tử khác nhau tại mỗi điểm đo được lựa chọn phải biến đổi khác nhau tức là có sự khác biệt lớn về tín hiệu đo

tại mỗi điểm của các cấu tử

 Tại các điểm này, tín hiệu của các ion cản trở phép đo là nhỏ nhất

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1 TæNG QUAN

3 Dự đoán thông tin của mẫu chưa biết:

Với mẫu chưa biết nồng độ, từ ma trận tín hiệu đo Aunk của mẫu sẽ xác

định được nồng độ các chất dựa vào ma trận P đã tính:

Cunk = Aunk P

Ưu điểm của phương pháp ILS:

- Thích hợp với tập số liệu nhỏ, ít thông tin

- Loại trừ được sai số nhiễu phổ và giảm thiểu được ảnh hưởng của các

cấu tử lạ do đã lựa chọn các thời điểm đo đặc trưng

- Khi tín hiệu đo là các giá trị nhỏ hơn giá trị qui ước của nồng độ thì giá

trị các hệ số trong ma trận P sẽ lớn hơn hệ số hồi qui của phương pháp CLS, điều

này sẽ làm giảm sai số trong quá trình tính toán

Nhược điểm của phương pháp ILS:

- Cần lựa chọn tối thiểu các thời điểm đo đặc trưng cho các cấu tử Lựa

chọn sai lệch sẽ dẫn đến sai số lớn trong quá trình tính toán

- Phải đảm bảo có tính cộng tính cao của các cấu tử ở các thời điểm đo

được lựa chọn

1.6.2.2 Phương pháp hồi qui cấu tử chính (Principal component

regression - PCR)

Hồi qui đa biến, trong trường hợp các biến có tương quan, là vấn đề gây

nhiều khó khăn khi giải các bài toán phức tạp trong một số ngành như: vật lý,

hóa học, các ngành khoa học tự động và thiết kế công trình,

Để giải quyết bày toán này, các nhà khoa học thường sử dụng phương

pháp hồi qui cấu tử chính (PCR) PCR là phương pháp bình phương tối thiểu

nghịch đảo trên tập dữ liệu mới thu được trong phép chiếu tập dữ liệu lên các

vectơ đơn vị của không gian mới (PC – principal components) [7, 29, 31, 38]

PCR bao gồm các bước tiến hành như sau:

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1 TæNG QUAN

Cũng cần lưu ý rằng, do phương pháp này phát triển trên cơ sở của

phương pháp ILS nên để sử dụng được các phương pháp này trong phân tích trắc

quang chúng ta cần số mẫu chuẩn tối thiểu phải bằng số thời điểm sử dụng trong

đường chuẩn mã hóa, tức là số mẫu chuẩn không nhỏ hơn số PC lựa chọn Lấy

một ví dụ cụ thể, khi đo phổ của 15 dung dịch chuẩn tại 100 bước sóng, để sử

dụng phương pháp ILS, chúng ta cần phải giảm kích thước phổ xuống số bước

sóng không quá 15 Cách đơn giản nhất là chọn ít hơn 15 bước sóng để đo độ

hấp thụ nhưng sai số sẽ lớn nếu không chọn được các bước sóng đặc trưng cho

phổ các chất Với mô hình PCR ta có thể sử dụng toàn phổ để tính các PC, sau

đó chọn số PC nhỏ hơn 15 để tính toán tiếp Thông thường, với một tập số liệu

có mức độ tập trung tốt thì chỉ có một số ít các PC đầu tiên là có nghĩa (có tổng

phương sai tích lũy đủ lớn để coi rằng chúng đã chứa toàn bộ thông tin hữu ích

đặc trưng của tập số liệu) Như vậy, sử dụng mô hình PCR có thể giảm được

kích thước tập số liệu mà không làm mất thông tin đồng thời có thể loại được tín

hiệu nhiễu của dữ liệu gốc

Các bước chính của PCR bao gồm:

1 Xử lý ban đầu (không bắt buộc)

Nội dung chính của bước này là chuẩn hóa tập số liệu

Dữ liệu

Các xử lý ban đầu không bắt buộc

Các xử lý cần thiết

Tính toán các vectơ riêng

Lựa chọn các vectơ có ý nghĩa

Phục hồi tập số liệu có nghĩa

Xây dựng đường chuẩn

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1 TæNG QUAN

2 Các xử lý cần thiết:

Với một tập số liệu đã chuẩn hóa hoặc chưa chuẩn hóa, trước khi sử dụng

đều cần bước bình phương toàn tập dữ liệu - đây là yêu cầu bắt buộc đối với hầu

hết các hàm tính vectơ riêng

D = AT A Trong đó A là ma trận số liệu biểu diễn độ hấp thụ quang theo các thời

điểm đo của các dung dịch chuẩn và AT là ma trận chuyển vị của ma trận A

3 Xác định các vectơ riêng hay các PC:

Có thể tính toán các vectơ riêng của tập số liệu bằng nhiều hàm toán học

khác nhau Có 3 hàm chính, thường sử dụng là hàm NIPALS (hàm phi tuyến lặp

sử dụng kĩ thuật bình phương tối thiểu riêng phần), hàm SVD (hàm phân tách

các giá trị riêng) và hàm Princomp (hàm tính các cấu tử chính) Cần lưu ý rằng,

tất cả các hàm này đều tính toán và đưa ra tất cả các cấu tử nhưng thường không

sử dụng tất cả mà chỉ sử dụng N cấu tử đầu đủ để xác định không gian mới [16,

23, 25]

NIPALS là hàm lặp thường sử dụng cho các tập số liệu kích thước lớn

hoặc có độ đa cộng tuyến cao Với tập số liệu có kích thước nhỏ, quá trình tính

lặp trong hàm NIPALS sẽ làm khuếch đại sai số của tập số liệu nên thông

thường người ta không sử dụng hàm này để tính các PC

SVD là hàm tính PC sử dụng phương pháp tách tập số liệu ban đầu thành

các nhân tố Các vectơ riêng và trị riêng của ma trận dữ liệu đều là những tập

con riêng của các nhân tố trong SVD Hàm SVD sử dụng hình thức chéo hóa cho

phép khống chế thang đo một cách hợp lí nên giảm thiểu được sai số do làm

tròn Vì vậy hàm này sử dụng được với các kiểu tập số liệu rộng rãi hơn hàm

NIPALS

Princomp là hàm tính toán trực tiếp các cấu tử chính (PC) có vai trò tương

đương các vectơ riêng Tuy nhiên, so với hàm SVD thì việc sử dụng hàm

Princomp với tập số liệu lớn có ưu điểm là phương sai tập trung không cao nên

vị trí các PC sẽ chênh lệch không quá lớn, do đó sai số trong quá trình làm tròn

số và chuyển hóa tập số liệu sẽ nhỏ hơn

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1 TæNG QUAN

Các hàm toán học trên đều đưa ra một ma trận cột chứa các vectơ riêng -

Vc - là ma trận trong đó mỗi cột là một vectơ hay nhân tố mới - PC - của ma trận

dữ liệu và số hàng ma trận là số thời điểm đo Mỗi nhân tố hay vectơ này lại là tổ

hợp bậc nhất của các điểm phổ ban đầu, phần đóng góp của các điểm này vào

mỗi vectơ là khác nhau tùy thuộc vào giá trị hàm phụ thuộc tại điểm đó Những

điểm có giá trị đóng góp lớn vào các PC chứa phương sai lớn sẽ là những điểm

đo có ảnh hưởng quyết định tới kết quả tính ma trận hệ số hồi qui và kết quả hồi

qui sau đó Ma trận kết quả thứ hai cũng rất quan trọng là ma trận phương sai

của các PC: đó là dạng ma trận chéo đối với hàm SVD, là một vectơ cột đối với

hàm NIPALS và hàm Princomp

4 Lựa chọn các vectơ có nghĩa

Đây là bước có ảnh hưởng đặc biệt quan trọng đến bước xử lý tiếp theo

Nếu giữ lại nhiều vectơ hơn số cần dùng thì những vectơ đó sẽ chứa cả tín hiệu

nhiễu và như vậy, kết quả hồi qui sẽ mắc phải sai số Nếu giữ lại không đủ số

vecto cần thiết sẽ làm mất đi thông tin có ích từ tập dữ liệu, điều này cũng sẽ gây

nên sai lệch giữa mô hình hồi qui thu được và mô hình thực Vì vậy, việc đánh

giá và lựa chọn các vectơ có nghĩa là rất quan trọng Dưới đây là một số phương

pháp phổ biến để xác định số PC có nghĩa [25, 29, 44]:

 Dùng các hàm chỉ thị: Có rất nhiều hàm chỉ thị khác nhau như CPV

(tính phần trăm phương sai tích lũy), hàm IEF,

 Tính toán PRESS (tổng bình phương sai số dự đoán) để đánh giá

thông tin từ dữ liệu

 Phương pháp đánh giá chéo

 Phương pháp đánh giá Xu – Kailath

 Đánh giá theo tiêu chuẩn Akaike

 Tính phương sai của sai số tái lập VRE

Các phương pháp này đều có những ưu điểm riêng khi sử dụng và kết quả

đánh giá tương đối thống nhất với nhau Phương pháp được sử dụng rộng rãi để

lựa chọn các PC có nghĩa khi các PC này được tính bằng hàm SVD hay

Princomp là phương pháp tính và đánh giá qua phần trăm phương sai tích lũy

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1 TæNG QUAN

của các PC đó Cách tính này đơn giản hơn và các hàm tính PC trên đã cho sẵn

dữ liệu để có thể đánh giá nhanh

5 Tính toán lại

Sau khi loại bỏ các vectơ riêng không có nghĩa, chúng ta cũng loại được

tín hiệu nhiễu của dữ liệu gốc và cần tính lại dữ liệu sau khi loại bỏ sai số Như

vậy, khi tính toán ở hệ tọa độ mới ta đã loại bỏ được tín hiệu nhiễu trong tập dữ

liệu ban đầu

6 Xây dựng đường chuẩn

Khi xây dựng đường chuẩn PCR theo phương pháp ILS, điểm khác biệt

duy nhất là tập số liệu sử dụng

Các bước tiến hành bao gồm:

+ Xác định phép chiếu trong hệ tọa độ mới:

Aj = A VcTrong đó:

Aj: ma trận số liệu ở hệ tọa độ mới A: ma trận gốc

Vc: ma trận các vectơ riêng có nghĩa + Thay thế A bằng Aj trong phương trình hồi quy

C = Aj F , trong đó F được tính theo công thức:

F = (AjT Aj)-1 AjT C Nồng độ chất phân tích trong mẫu chưa biết được tính theo công thức:

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1 TæNG QUAN

- Hội tụ đầy đủ các ưu điểm của phương pháp ILS đồng thời khắc

phục được các nhược điểm của phương pháp ILS do tiến hành tính toán trên toàn

phổ

- Phương pháp này cho phép loại bỏ sai số nhiễu phổ và sai số ngẫu

nhiên trong quá trình đo khi lựa chọn được số PC phù hợp

- Đối với trường hợp sử dụng phổ toàn phần, khi dùng các phương

pháp khác như CLS, kết quả tính cuối cùng là kết quả tính trung bình trên toàn

phổ nên kém chính xác hơn trường hợp dùng phổ chọn lọc Khi sử dụng mô hình

PCR, tuy kết quả vẫn tính trên tất cả các điểm nhưng đóng góp của các điểm đo

sẽ khác nhau tùy theo lượng đóng góp của từng điểm này vào các PC được chọn

mà lượng đóng góp này lại được phân tích dựa trên tín hiệu đo tại từng điểm của

các mẫu chuẩn Do có sự phân biệt và chọn lọc trong đánh giá mỗi điểm đo nên

kết quả thu được sẽ chính xác hơn phương pháp tính trung bình trên toàn phổ ở

các phương pháp phổ toàn phần khác

1.6.3 Xác định đồng thời các dạng As bằng phương pháp HVG – AAS sử

dụng Chemometrics

Nhóm tác giả [42] đã phát triển một phương pháp xác định đồng thời 4

dạng As là As(III) vô cơ, As(V) vô cơ, DMA(V) và MMA(V) bằng phổ hấp thụ

nguyên tử sử dụng kĩ thuật bình phương tối thiểu nghịch đảo để xây dựng đường

chuẩn đa biến Phương pháp này xây dựng trên cơ sở 4 dạng As này cho tín hiệu

hấp thụ khác nhau khi đo trên hệ quang AAS sau khi khử bằng NaBH4 Với 4

biến độc lập, phương pháp này cần số điểm đo tín hiệu tối thiểu cũng là 4 điểm

Các tác giả đã nghiên cứu và lựa chọn đo tín hiệu các dạng As này tại 6 môi

trường phản ứng là môi trường HCl 6M, 1M, 0,5M, axit axetic 1M, môi trường

đệm citric/citrat có pH = 2 và 4 trong các môi trường khác nhau, tín hiệu thu

được của các dạng As nghiên cứu cũng khác nhau cho thấy chúng có sự phụ

thuộc lớn vào pH, bản chất axit và nồng độ axit sử dụng làm môi trường khử tác

giả đã sử dụng đường chuẩn đa biến xây dựng theo phương pháp ILS để kiểm tra

các mẫu chuẩn và nhận thấy phương pháp xác định này có hiệu suất thu hồi

tương đối cao, hoàn toàn phù hợp để ứng dụng định lượng mẫu thực tế Giới hạn

phát hiện của phương pháp này rất thấp, đối với As(III), As(V), MMA và DMA

thì giá trị LOD lần lượt bằng hoặc thấp hơn 2,7ng/ml, 0,8ng/ml, 3,0ng/ml,

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 1 TæNG QUAN

4,9ng/ml Trên cơ sở phương pháp xác định này, chúng tôi đã xây dựng một

phương pháp xác định đồng thời các dạng As sử dụng các mô hình đường chuẩn

xây dựng trên kĩ thuật ILS và phát triển thêm phương pháp PCR

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 2 THùC NGHIÖM

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM

2.1 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1.1 Phương pháp nghiên cứu

Cơ sở của phương pháp là dựa trên sự chênh lệch hiệu suất phản ứng khi

khử các dạng As thành asin bằng NaBH4 trong các môi trường có nồng độ H+

khác nhau Các phản ứng xảy ra khi khử 4 dạng As khảo sát (As(III) vô cơ,

As(V) vô cơ, DMA(V) và MMA(V)) như sau [33, 43]:

AsO43- + BH4- + H+ → AsO33- + H2 + BO3AsO33- + BH4- + H+ → AsH3 + H2 + BO3-(CH3)nAs(O)(OH)3-n + BH4- + H+ → (CH3)nAs(OH)3-n + H2 + BO3-

-(CH3)nAs(OH)3-n + BH4- + H+ → (CH3)nAsH3-n + H2 + BO3Trong đó, n là số nhóm thế metyl trong hợp chất

-Dòng khí mang Ar sẽ dẫn AsH3 và các hợp chất metylasin khác sang vùng

nguyên tử hóa:

Định lượng As sinh ra bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử tại bước

sóng đặc trưng của As là λ = 193,7nm

Tại mỗi môi trường phản ứng, các dạng As khác nhau sẽ bị khử với tốc độ

khác nhau nên lượng As sinh ra là khác nhau, tín hiệu đo được cũng khác nhau

Dựa trên chênh lệch tín hiệu giữa các dạng As trong các môi trường phản ứng

lựa chọn để thiết lập ma trận chuẩn cho mô hình xác định đồng thời ILS và PCR

2.1.2 Nội dung nghiên cứu

Để xây dựng qui trình xác định đồng thời các dạng As bằng phương pháp

phổ hấp thụ nguyên tử kết hợp với việc sử dụng chemometrics, trong luận văn

này chúng tôi tập trung nghiên cứu các vấn đề sau:

1 Tối ưu hóa qui trình xác định As(III) vô cơ trên hệ đo HVG –

AAS

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 2 THùC NGHIÖM

2 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số chất khử đối với quá trình khử

các dạng As thành asin

3 Nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường khử các dạng As thành

asin bằng chất khử NaBH4 làm cơ sở lựa chọn các môi trường phản ứng đo tín hiệu các dạng As

4 Khảo sát khoảng tuyến tính của các dạng As, khả năng cộng tính

và xây dựng đường chuẩn đa biến xác định đồng thời các dạng As trong dung dịch

5 Dựa trên cơ sở các phương pháp ILS và PCR, sử dụng phần mềm

Matlab để lập chương trình tính hệ số trong phương trình hồi qui

từ mẫu giả Đánh giá khả năng ứng dụng của hai phương pháp và lựa chọn phương pháp thích hợp để xác định hàm lượng các dạng

As trong mẫu nước ngầm

2.2 HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM

2.2.1 Hóa chất

Các loại hoá chất được sử dụng là loại tinh khiết phân tích (P.A) và các

dung dịch được pha chế bằng nước cất 2 lần

Chuẩn bị các dung dịch chuẩn:

 Dung dịch chuẩn As(III) dạng vô cơ 0,1M (7500ppm): Cân

0,9902g oxit As2O3, hòa tan trong 50ml dung dịch NaOH 5%, chuyển vào bình

định mức 100ml, thêm nước cất đến khoảng 70ml, lắc đều Thêm tiếp 10ml dung

dịch HCl 2M, định mức tới vạch bằng nước cất và lắc đều Độ chuẩn của dung

dịch Na3AsO3 ở trên được xác định lại bằng phương pháp bromat với chỉ thị

metyl da cam trong môi trường HCl 6M ở 70 – 800C

 Dung dịch chuẩn gốc DMA(V) 1000ppm trong HCl 1M: pha từ

axit (CH3)2HAsO2

 Dung dịch chuẩn gốc MMA(V) 1000ppm trong HCl 1M: pha từ

muối CH3NaHAsO3.1,5H2O

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 2 THùC NGHIÖM

 Dung dịch NaBH4 1% pha trong NaOH 0,5%: Cân 1,0g NaBH4,

hòa tan trong 10ml dung dịch NaOH 5%, chuyển vào bình định mức 100ml, định

mức tới vạch và lắc đều

 Các dung dịch đệm tactric – tactrat 1M có pH = 2, 3, 4: pha chế từ

axit tactric và muối kali natri tactrat và hiệu chỉnh bằng máy đo pH

 Các dung dịch H2SO4, HNO3 và các dung dịch chứa các ion cần

thiết cho các khảo sát khác được chuẩn bị từ các dung dịch đặc và muối dạng

tinh thể có độ tinh khiết cao

2.2.2 Dụng cụ và trang thiết bị đo

-Bình định mức thủy tinh loại 10ml, 25ml, 50ml, 100ml, 250ml

-Các loại pipet vạch, pipet bầu

-Phễu, cốc, bình tam giác, đũa thủy tinh

-Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) Model AA-6800 ghép nối hệ

thống HVG, hãng Shimadzhu, Nhật Bản

-Cân phân tích và cân kĩ thuật

-Máy đo pH HANNA Instrument 211

2.2.3 Các phần mềm tính toán và xử lí

-Xử lý thống kê trên phần mềm Origin 6.0 và MINITAB 14

-Lập trình tính toán theo phương pháp hồi qui đa biến trên phần mềm

Matlab 7.0

2.3 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

2.3.1 Qui trình phân tích

2.3.1.1 Qui trình phân tích riêng As(III)

Chuẩn bị các dung dịch chứa As(III) có nồng độ trong khoảng 0,2 – 10

ppb, điều chỉnh bằng dung dịch HCl hoặc NaOH sao cho pH của dung dịch nằm

trong khoảng 1,5 – 2 Bơm mẫu As với tốc độ 6ml/phút, các dòng chất khử

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 2 THùC NGHIÖM

NaBH4 1%/NaOH 0,5% và dòng HCl 6M có tốc độ 2ml/phút Các điều kiện

nguyên tử hóa và đo tín hiệu độ hấp thụ quang nguyên tử của dòng chất như sau:

- Tốc độ dòng khí cháy: 1,8L C2H2/8L không khí/phút

Tín hiệu thu được dưới dạng độ hấp thụ quang nguyên tử A

2.3.1.2 Qui trình phân tích đồng thời các dạng As

Pha các dung dịch chuẩn chứa các dạng As (As(III), As(V), DMA, MMA)

có nồng độ trong khoảng tuyến tính, đo tín hiệu các dung dịch này ở các điều

kiện khử và nguyên tử hóa như trên trong 5 môi trường phản ứng là HCl 6M,

HCl 1M, môi trường đệm tactric/tactrat 1M có pH = 2, 3, 4

Nhập số liệu ma trận nồng độ các chất và ma trận tín hiệu đo vào phần

mềm Matlab, chạy chương trình tính toán ma trận hệ số hồi qui trên phần mềm

và sử dụng ma trận này để tìm nồng độ các dạng trong mẫu

2.3.2 Các thuật toán hồi qui đa biến

2.3.2.1 Phương pháp bình phương tối thiểu nghịch đảo (ILS)

Thuật toán ILS giải trong Matlab như sau:

- Nhập ma trận nồng độ C (40x4) của 40 dung dịch chuẩn chứa 4

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 2 THùC NGHIÖM

2.3.2.2 Phương pháp hồi qui cấu tử chính (PCR)

Thuật toán PCR giải trong Matlab như sau:

- Nhập ma trận nồng độ C (40x4) và ma trận tín hiệu đo A của 40

dung dịch chuẩn chứa 4 dạng As cần phân tích

- Bình phương tập số liệu chứa biến phụ thuộc:

- Từ giá trị phần trăm phương sai của các PC, căn cứ vào yêu cầu cụ

thể của bài toán để quyết định chọn số PC làm cơ sở cho không gian mới của tập

- Nhập ma trận biến phụ thuộc của k mẫu cần định phân Ax(k*5) và

tính nồng độ các dạng As trong mẫu theo công thức:

C x =A x *F j

Các thao tác tính sai số và hiệu suất thu hồi sử dụng các câu lệnh tính toán

thông thường trên ma trận trong phần mềm

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 3 KÕT QU¶ Vµ TH¶O LUËN

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 NGHIÊN CỨU CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG

As(III) BẰNG PHƯƠNG PHÁP HVG – AAS

3.1.1 Khảo sát các thông số của máy đo AAS

* Chọn vạch đo phổ:

Mỗi nguyên tố có khả năng hấp thụ những bức xạ mà bản thân nó phát ra

trong quá trình phát xạ Vì vậy, những bức xạ này là yếu tố đặc trưng của mỗi

nguyên tố Các nguyên tố thường có vài vạch phổ với độ nhạy khác nhau, tuy

nhiên, theo các tài liệu [27, 30, 32], vạch phổ ứng với bước sóng 193,7nm là

vạch đặc trưng và nhạy của As Vì vậy, chúng tôi định lượng As qua tín hiệu của

vạch phổ này

* Cường độ dòng đèn catot rỗng (HCL):

HCL là nguồn phát xạ cộng hưởng chỉ phát ra tia phát xạ nhạy của nguyên

tố kim loại được dùng làm catot Mỗi đèn đều có dòng điện giới hạn cực đại của

nó Lí thuyết và thực nghiệm đều khuyến cáo chỉ nên sử dụng cường độ dòng

trong khoảng 60 – 85% dòng giới hạn cực đại của đèn để đảm bảo độ lặp lại và

độ nhạy của phép đo cũng như tuổi thọ của đèn Mặt khác, cường độ dòng làm

việc của HCL và cường độ vạch phổ có mối quan hệ chặt chẽ với nhau Vì vậy,

chúng tôi đã khảo sát tìm cường độ dòng đèn làm việc phù hợp sao cho có thể

đạt được độ nhạy và độ ổn định tốt nhất Các thí nghiệm được tiến hành với

dung dịch As(III) 4ppb, mỗi mẫu đo ba lần rồi lấy kết quả trung bình Kết quả độ

hấp thụ quang thu được sau khi trừ tín hiệu mẫu trắng thu được ở bảng 2

Bảng 2 Ảnh hưởng của cường độ dòng HCL đến độ hấp thụ quang của As

(Imax=10mA)

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 3 KÕT QU¶ Vµ TH¶O LUËN

Kết quả trên cho thấy chọn cường độ dòng làm việc của đèn là 7mA sẽ

cho kết quả đo có độ nhạy và độ lặp lại tốt Kết quả khảo sát cũng phù hợp với

hướng dẫn sử dụng của đèn này Vì vậy, chọn cường độ dòng làm việc của đèn

HCL là 7mA cho các thí nghiệm sau

* Chiều cao đèn nguyên tử hóa mẫu:

Đây là một thông số quan trọng trong phép đo AAS Chiều cao đèn

nguyên tử hóa mẫu phải phù hợp sao cho toàn bộ chùm tia sáng phát ra từ đèn

HCL đều được chiếu gọn vào cửa sổ của cuvet đo Nếu không chọn đúng chiều

cao đèn phù hợp, giá trị đo sẽ có độ nhạy và độ ổn định kém

Để khảo sát ảnh hưởng của chiều cao đèn nguyên tử hóa đến độ hấp thụ

quang của dung dịch As(III), đặt chế độ quét tự động cho máy với khoảng khảo

sát chiều cao đèn là 12 – 20mm, dung dịch đo có hàm lượng As(III) là 4ppb Kết

quả khảo sát cho thấy giá trị tối ưu của chiều cao đèn nguyên tử hóa mẫu là

16mm và giá trị này được sử dụng cho các thí nghiệm tiếp theo

* Thành phần hỗn hợp khí cháy C 2 H 2 /không khí:

Với phép đo AAS, đây là một đại lượng rất quan trọng Thành phần của

hỗn hợp khí cháy sẽ quyết định nhiệt độ ngọn lửa nguyên tử hóa và do đó quyết

định quá trình nguyên tử hóa mẫu Vì vậy, để chọn được thành phần hỗn hợp khí

cháy (tỉ lệ thể tích của C2H2 và không khí trong hỗn hợp khí cháy) phù hợp,

chúng tôi đã khảo sát với dung dịch đo chứa 4ppb As(III), tốc độ dòng không khí

cố định là 8L/phút, tốc độ dòng khí C2H2 thay đổi trong khoảng 1 – 2,4(L/phút),

đặt chế độ tự động khảo sát cho máy Kết quả thực nghiệm cho thấy khi tốc độ

dòng khí C2H2 là 1,8L/phút sẽ thu được giá trị độ hấp thụ quang tốt nhất, tín hiệu

đo ổn định nhất

3.1.2 Khảo sát điều kiện khử As(III) thành asin với hệ HVG

Quá trình khử As(III) thành asin bằng chất khử NaBH4 trong môi trường

axit chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố, trong đó các yếu tố cơ bản là:

 Nồng độ axit, loại axit và tốc độ bơm dòng dung dịch axit

 Nồng độ và tốc độ của dòng dung dịch chất khử NaBH4

 Tốc độ dòng mẫu

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 3 KÕT QU¶ Vµ TH¶O LUËN

Nồng độ các chất và tốc độ bơm các dòng dung dịch sẽ quyết định quá

trình pha loãng mẫu, quá trình trộn mẫu, phản ứng và vận chuyển mẫu tới cuvet

đo Vì vậy, chúng tôi lần lượt khảo sát từng yếu tố trên nhằm tìm ra điều kiện tối

ưu cho quá trình khử As(III) thành asin trong hệ HVG sử dụng chất khử là

NaBH4

3.1.2.1 Nồng độ và bản chất của dung dịch axit

Đối với dòng axit, chúng tôi chỉ khảo sát ảnh hưởng của nồng độ và bản

chất axit sử dụng, không khảo sát tốc độ dòng này do dòng axit và dòng NaBH4

có cùng tốc độ bơm nên chỉ khảo sát tốc độ dòng khi nghiên cứu điều kiện tối ưu

cho dòng NaBH4

* Ảnh hưởng của nồng độ axit (nồng độ H + ) tới quá trình khử As(III)

thành asin:

Để xác định được nồng độ H+ tối ưu cho quá trình phân tích, chúng tôi

tiến hành thí nghiệm với các điều kiện sau:

Các dung dịch được đo 3 lần để lấy kết quả độ hấp thụ trung bình; dung

dich so sánh là mẫu trắng Kết quả khảo sát độ hấp thụ quang và độ lệch chuẩn

tín hiệu đo thu được như trong bảng 3 và biểu diễn trên đồ thị hình 5

Bảng 3 Ảnh hưởng của nồng độ H + tới độ hấp thụ quang của As

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 3 KÕT QU¶ Vµ TH¶O LUËN

0,105 0,110 0,115 0,120 0,125 0,130 0,135

Abs

C H + , M

Hình 5 Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang của As vào nồng độ H +

Kết quả khảo sát cho thấy, nồng độ H+ càng lớn thì hiệu suất khử càng

cao, quá trình khử As(III) thành asin xảy ra càng hoàn toàn Khi tiếp tục tăng

nồng độ H+ trên 5M thì độ hấp thụ quang tăng chậm Có thể nói, nồng độ H+

càng cao thì càng có khả năng tăng độ nhạy của phép đo, tuy nhiên nồng độ quá

cao sẽ gây khó khăn cho quá trình tiến hành thí nghiệm và tốn nhiều hóa chất mà

độ nhạy tăng không đáng kể Kết hợp giữa các yêu cầu thí nghiệm, chúng tôi lựa

chọn dung dịch có nồng độ H+ 6M để tiến hành hidrua hóa As(III)

* Ảnh hưởng của loại axit tới quá trình khử As(III) thành asin:

Tiến hành khảo sát với một số axit khác nhau để chọn axit thích hợp nhất

cho quá trình xác định As(III), chúng tôi vẫn sử dụng dung dịch mẫu có chứa

4ppb As(III), các điều kiện đo như đã chọn Kết quả nghiên cứu trên 4 loại axit

thu được ở bảng 4

Như vậy, nếu xem hiệu suất hiđrua hóa khi dùng dung dịch HCl là 100 %

thì khi dùng H2SO4 với nồng độ H+ gần như nhau sẽ đạt được hiệu suất khử là

98% Nếu dùng dung dịch HNO3 làm môi trường với cùng nồng độ H+ cho kết

quả thấp hơn hẳn Điều này có thể do ion NO3- đã phản ứng với một lượng

NaBH4 trong hỗn hợp khử nên không còn đủ để khử As(III) thành asin, gây sai

số âm Chúng tôi cũng đã tiến hành khảo sát khả năng khử As(III) thành asin

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 3 KÕT QU¶ Vµ TH¶O LUËN

trong các môi trường phản ứng có nồng độ CH3COOH từ 5M lên tới 10M nhưng

hiệu suất khử vẫn dưới 60% Như vậy chỉ có thể dùng dung dịch axit HCl 6M

hoặc H2SO4 3M làm môi trường phản ứng cho quá trình khử As(III) thành asin

bằng chất khử NaBH4 Tuy nhiên, thực tế các mẫu nước phân tích thường được

axit hóa bằng HCl thay vì dùng H2SO4 nên chúng tôi lựa chọn axit HCl 6M làm

môi trường khử trong phép đo As

Bảng 4 Ảnh hưởng của bản chất axit đến độ hấp thụ quang

của dung dịch As(III)

Dung dịch HCl 6M

H2SO4 3M ([H+] = 6M)

HNO3 6M

H3PO4 6M ([H+]  6M)

3.1.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ, tốc độ bơm NaBH 4 và tốc độ bơm mẫu

đến khả năng khử As(III) thành asin

3.1.2.1.1 Ảnh hưởng của nồng độ NaBH 4 tới khả năng khử As(III) thành

asin

Trong môi trường thích hợp, NaBH4 đóng vai trò là chất khử đưa các

dạng As từ những trạng thái oxi hóa cao về dạng asin hay các dẫn xuất metylasin

tương ứng [32] Vì vậy, nồng độ NaBH4 trong dòng chất khử là một yếu tố ảnh

hưởng không nhỏ tới kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch

Để tìm nồng độ thích hợp cho quá trình khử As(III) thành asin bằng chất

khử NaBH4, chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất này trong khoảng

giá trị 0,1 – 4% lên kết quả đo tín hiệu dung dịch As(III) 4ppb, các điều kiện đo

giữ nguyên như đã chọn ở trên, tốc độ dòng NaBH4 và dòng mẫu lần lượt là

2ml/phút và 5ml/phút Kết quả đo được trình bày trong bảng 5 và biểu diễn trên

đồ thị hình 6

NguyÔn ThÞ Thu H»ng CH¦¥NG 3 KÕT QU¶ Vµ TH¶O LUËN

Bảng 5 Ảnh hưởng của nồng độ NaBH 4 tới độ hấp thụ quang

của dung dịch As(III)

Nồng độ NaBH4, % (trong NaOH 0,5%) Kết quả

Abs

C NaBH 4 , % trong NaOH 0,5%

Hình 6 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang của dung dịch

As(III) theo nồng độ NaBH 4 3.1.2.1.2 Ảnh hưởng của tốc độ dòng NaBH 4 tới khả năng khử As(III)

thành asin

Như đã đề cập ở trên, tốc độ bơm các dòng cũng có những ảnh hưởng

phức tạp tới kết quả đo tín hiệu dung dịch Dòng chất khử NaBH4 và dòng axit

có cùng tốc độ nên ảnh hưởng của tốc độ dòng này tới kết quả đo rất đáng được

quan tâm

Để xác định tốc độ tối ưu cho dòng này bằng phương pháp đơn biến,

chúng tôi đã khảo sát khả năng khử dung dịch As(III) 4ppb thành asin trong các

Nguyễn Thị Thu Hằng CHƯƠNG 3 KếT QUả Và THảO LUậN

dũng NaBH4 1% pha trong NaOH 0,5% cú tốc độ biến thiờn trong khoảng 1 –

3,5ml/phỳt, tốc độ dũng mẫu cố định 5ml/phỳt Kết quả đo được cho trong bảng

6 và biểu diễn trờn đồ thị hỡnh 7

Bảng 6 Ảnh hưởng của tốc độ dũng NaBH 4 tới độ hấp thụ quang

của dung dịch As(III)

Tốc độ dũng NaBH4, ml/phỳt Kết quả

Abs

Tốc độ dòng NaBH

4 , ml/phút

Hỡnh 7 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang của dung dịch

As(III) theo tốc độ dũng NaBH 4

Nhận thấy, trong khoảng giỏ trị tốc độ dũng NaBH4 từ 2 – 2,5ml/phỳt, tớn

hiệu đo As ổn định và cao, khi tăng tốc độ lờn cao hơn thấy cú hiện tượng giảm

nhẹ tớn hiệu đo nhưng khụng đỏng kể Căn cứ vào kết quả này, cú thể kết luận

rằng với tốc độ dũng NaBH4 khoảng 2 – 2,5ml/phỳt sẽ cho kết quả đo As(III) tốt

và tiết kiệm được húa chất