nghiên cứu xác định đồng thời hàm lượng chì và cacdimi trong nước thải khu công nghiệp hòa khánh, quận liên chiểu, thành phố đà nẵng bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Chúng ta có thể nhịn ăn hơn một tháng nhưng không thể nhịn khát hơn một
ngày. Đơn giản, nước là nguồn tài nguyên vô cùng cần thiết cho sự sống. Chúng giữ
vai trò quan trọng trong việc vận chuyển oxy và các chất dinh dưỡng đi khắp các bộ
phận trong cơ thể. Có thể nói “Nước là khoáng sản quý hơn tất cả các loại khoáng
sản”.
Đất nước ta đang trong quá trình đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa
nên nhu cầu sử dụng nước cho phát triển kinh tế, phục vụ dân sinh ngày càng lớn
trong khi nguồn nước có hạn. Tình trạng ô nhiễm nước, suy thái, cạn kiệt nguồn
nước đang diễn ra phổ biến và nghiêm trọng đe dọa đến cuộc sống của người dân.
Trong đó, ô nước bởi kim loại nặng là một trong những vấn đề cấp bách đang được
nhà nước và xã hội quan tâm. Ngộ độc kim loại nặng sẽ dẫn đến nhiều bệnh hiểm
nghèo như phù phổi, suy thận, ung thư……
Để góp thêm thông tin về hàm lượng kim loại nặng trong nước thải công
nghiệp chúng tôi thực hiện đề tài “ Nghiên cứu xác định đồng thời hàm lƣợng chì
và cacdimi trong nƣớc thải khu công nghiệp Hòa Khánh, quận Liên Chiểu,
thành phố Đà Nẵng bằng phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử”
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Kết quả của đề tài nhằm góp phần xây dựng một phương pháp thích hợp cho
việc xác định tổng hàm lượng chì và cadimi trong nước thải công nghiệp phù hợp
với điều kiện của phòng thí nghiệm ở Việt Nam.
Trên cơ sở đó đánh giá về mức độ ô nhiễm bởi kim loại nặng trong khu vực
khảo sát. Đồng thời, phục vụ cho vấn đề đánh giá mức độ an toàn về hàm lượng chì
và cadimi tại những địa điểm lấy mẫu.
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về nƣớc
1.1.1. Giới thiệu về nƣớc [9]
Nước là chiếc nôi của sự sống. Diện tích nước trên Trái đất là rất lớn. Khoảng

4 - 5 tỷ năm về trước, khi Trái đất vừa mới ra đời, bề mặt của nó không hề có giọt
nước nào, không có cả một sự sống. Về sau Trái đất nguội dần đi, hơi nước trong
khí quyển mới đọng lại thành nước, mưa xuống chảy vào chỗ trũng, lâu ngày tích
lại, dần trở thành hồ và biển nguyên thủy. Những chất sống đầu tiên nảy mầm trong
biển, đó là biển nguyên thủy. Nước bao gồm có biển, hồ, sông, đầm, nước ngầm,
lạch suối (dưới dạng chất lỏng) và băng hà (dưới dạng chất rắn). Theo ước tính của
các nhà khoa học, tổng lượng nước trên bề mặt Trái đất vào khoảng 1,4 tỷ km
3
,
trong đó biển chiếm 97,3%, nước dưới dạng băng hà ở trên mặt đất chiếm 2,7%.
Nước trong khí quyển so với 2 loại trên quá nhỏ không đáng kể. Dưới ánh nắng Mặt
trời, nước không ngừng vận động tuần hoàn. Nước ở trên mặt đất bốc hơi thành hơi
nước trong khí quyển, hơi nước trong khí quyển với một điều kiện thích hợp nào đó
ngưng đọng lại thành nước mưa rơi xuống mặt đất và biển. Nước trên mặt đất hội tụ
lại thành suối, thành sông chảy ra hồ, ra biển hoặc thấm xuống đất, qua các khe nứt
của các nham thạch trở thành nước ngầm, hoặc trực tiếp bốc hơi trở lại khí quyển.
Trong quá trình tuần hoàn nước, khí quyển là công cụ vận chuyển chủ yếu của
nước. Nhờ có tuần hoàn nước trên Trái đất với quy mô lớn, không ngừng không
nghỉ nên mới làm cho mặt đất biến đổi thường xuyên, vạn vật sinh sôi nảy nở.
1.1.2. Ô nhiễm môi trƣờng nƣớc [2,9]
1.1.2.1. Khái niệm
Ô nhiễm nước là sự thay đổi về tính chất và thành phần của nước, có hại cho
cuộc sống sinh hoạt bình thường của con người và sinh vật bởi sự có mặt của một
hay nhiều hóa chất lạ vượt quá ngưỡng chịu đựng của sinh vật. Hiến chương Châu
Âu về nước đã định nghĩa ô nhiễm nước: “Là sự biến đổi nói chung do con người
đối với chất lượng nước làm ô nhiễm nước và gây nguy hiểm cho con người, cho
nông nghiệp, cho công nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí, đối với động vật nuôi và
các loài hoang dại”.
1.1.2.2. Các nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc
Nguồn gốc gây ô nhiễm nước có thể là do tự nhiên như mưa, tuyết tan, gió bão,

lũ lụt đưa vào môi trường nước chất thải bẩn, các sinh vật và vi sinh vật có hại kể cả
xác chết của chúng. Hay do nguồn gốc nhân tạo như từ việc xả nước thải sinh hoạt,
công nghiệp, giao thông vận tải, thuốc trừ sâu diệt cỏ và phân bón nông nghiệp
vào môi trường nước (hình 1.1).
Căn cứ vào các tác nhân gây ô nhiễm, người ta phân ra các loại ô nhiễm nước:
Ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, ô nhiễm hóa chất, ô nhiễm sinh học, ô nhiễm bởi các tác
nhân vật lý.
Theo vị trí không gian, người ta phân biệt: ô nhiễm sông, ô nhiễm hồ, ô
nhiễm biển, ô nhiễm nước mặt, ô nhiễm nước ngầm.


Hình 1.1. Nước thải công nghiệp chưa xử lí đổ trực tiếp ra sông
1.2. Giới thiệu về chì [2, 5, 7]
1.2.1. Tính chất vật lý
Chì là nguyên tố thuộc nhóm ІV trong bảng hệ thống tuần hoàn. Chì có hai
trạng thái oxy hóa bền chính là +2 và +4 và có 4 đồng vị bền là
204
Pb,
206
Pb,
208
Pb.
Trong môi trường nó tồn tại chủ yếu ở dạng ion trong các hợp chất vô cơ và hữu cơ.
Chì là kim loại màu xám thẫm, rất mềm, dễ lát mỏng, có cấu trúc kiểu
lập phương tâm diện, số thứ tự là 82 trong bảng hệ thống tuần hoà (hình 1.2).

Một số hằng số vật lý của chì được biểu diễn trên bảng 1.1.
Bảng 1.1. Hằng số vật lý của Pb
Hằng số vật lý
Pb

Cấu hình electron
[Xe]4f
14
5d
10
6s
2
6p
2

Năng lượng ion hoá thứ nhất (eV)
7,42

Bán kính nguyên tử (A
0
)
1,75

Thế điện cực chuẩn (V)

-0,126

Khối lượng nguyên tử (đvc)
207,21

Nhiệt độ nóng chảy (
0
C)
327,4

Nhiệt độ sôi (
0
C)
1740

Cấu trúc tinh thể
Lập phương tâm diện

1.2.2. Tính chất hóa học
Hình 1.2. Chì
Ở nhiêt độ thường chì bị oxi hóa không khí tạo thành lớp oxít bền, mỏng
bao phủ bên ngoài kim loại.Bền với nước do có màng oxit bảo vệ, khi có mặt oxi,
chì có thể tương tác với nước tạo thành hyđroxit:
2Pb + O
2
+ 2H
2
O → 2Pb(OH)
2
Chì có thế điện cực âm nên về nguyên tắc nó tan được trong các axit.

Nhưng thực tế chì chỉ tương tác trên bề mặt với dung dịch axít clohiđric loãng và
axit sunfuric dưới 80% và bị bao bọc bởi lớp muối khó tan (PbCl
2

và PbSO
4
)
nhưng với dung dịch đậm đặc hơn của các axit đó , chì có thể tan vì muối khó tan
của lớp bảo vệ đã chuyển thành hợp chất tan :
PbCl
2
+ 2HCl → H
2
PbCl
4

PbSO
4

+ H
2
SO
4
→ Pb(HSO
4
)
2

3Pb + 8HNO
3(loãng)

→ 3Pb(NO
3
)
2
+ 2NO + 4H
2
O
Chì có thể tan trong axit axetic khi có mặt oxi và các axit hữu cơ khác:
2Pb + 4CH
3
COOH + O
2
→ 2Pb(CH
3
COO)
2

1.2.3.Các hợp chất của chì
1.2.3.1. Các oxit chì
Chì có hai oxit là PbO, PbO
2
và hai oxit hỗn hợp là chì meta planbat Pb
2
O
3

(hay PbO.PbO
2
), chì orthoplanbat PbO
4

(2PbO.PbO
2
)

Monooxit PbO là chất rắn có hai dạng : PbO - α màu đỏ và PbO – β màu
vàng , PbO tan chút ít trong nước nên Pb có thể tương tác với nước khi có mặt oxi .
PbO tan trong axit và tan trong kiềm mạnh, khi đun nóng trong không khí bị ôxi
hóa thành Pb
3
O
4

- Đioxit PbO
2

là chất rắn màu nâu đen , có tính lưỡng tính nhưng tan trong
kiềm dễ hơn trong axit . Khi đun nóng PbO
2

mất dần oxi biến thành các oxit trong
đó chì có số oxy hóa thấp hơn :
PbO
2
Pb
2
O
3
Pb
3
O

4
PbO
290 - 320 °C
390 - 420 °C
530 - 550 °C

Lợi dụng khả năng oxi hóa mạnh của PbO
2

người ta chế ra acquy chì.Chì
orthoplanbat (Pb
3
O
4
) hay còn gọi là minium , là hợp chất của Pb có các số oxi hóa
+2 , + 4 . Nó là chất bột màu đỏ da cam được dùng chủ yếu là để sản xuất thủy
tinh pha lê , men đồ sứ và đồ sắt , làm chất màu cho sơn (sơn trang trí và sơn bảo
vệ cho kim loại không bị rỉ).
Tất cả các đihalogen có thể kết hợp với halogenua kim loại kiềm MX tạo
thành hợp chất phức kiểu M
2
[PbX
4
]. Sự tạo phức này giải thích khả năng dễ hòa tan
của chì đihalogenua trong dung dịch đậm đặc của axit halogenhiđric
Và muối của chúng :
PbI
2
+ 2KI → K
2

[PbI
4
]
PbCl
2
+ 2HCl → H
2
[PbCl
4
]
1.2.3.2. Các hidroxyt chì
Pb(OH)
2

là chất lưỡng tính. Khi tan trong axit, nó tạo thành muối của cation
Pb
2+

:
Pb(OH)
2
+ 2HCl → PbCl
2
+ 2H
2
O
Pb tan trong dung dịch kiềm mạnh, nó tạo thành muối hiđroxoplombit:
Pb(OH)
2
+ 2KOH → K

2
[Pb(OH)
4
]
Muối hiđroxoplombit dễ tan trong nước bị thủy phân mạnh nên chỉ bền
trong dung dịch kiềm dư.
1.2.3.3. Các muối chì
Các muối Pb (II) thường là tinh thể có cấu trúc phức tạp, không tan trong
nước trừ Pb(NO
3
)
2

và Pb(CH
3
COO)
2
.
Ion Pb (II) có thể tạo nhiều phức với hợp chất hữu cơ như AmoniPyrilodyn
Dithiocacbamat (APDC), điển hình là với đithizon ở pH= 8,5- 9,5 tạo
phức màu đỏ gạch.
Các đihalogenua chì đều là chất rắn không màu, trừ PbI
2

màu vàng, tan ít
trong nước lạnh nhưng tan nhiều trong nước nóng.
Tất cả các đihalogenua có thể kết hợp với halogenua kim loại kiềm MX
tạo thành hợp chất phức kiểu M
2
[PbX

4
]. Sự tạo phức này giải thích khả năng dễ
hoà tan của chì đihalogenua trong dung dịch đậm đặc của axit halogenhidric và
muối
của chúng.
PbI
2
+ 2KI → K
2
[PbI
4
]
PbCl
2
+ 2HCl → H
2
[PbCl
4
]
1.2.4. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc chì
Chì và các hợp chất của chì được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống của
con người. Chì là thành phần chính tạo nên pin, ắc quy, sử dụng cho xe, chì được
sử dụng như chất nhuộm trắng trong sơn và được sử dụng như thành phần màu
trong tráng men. Chì được dùng trong dây cáp điện, đầu đạn và các ống dẫn trong
công nghiệp hoá học. Những lượng chì lớn được dùng để điều chế nhiều hợp kim
quan trọng như thiếc hàn, hợp kim chữ in, hợp kim ổ trục…Chì còn được dùng
làm các tấm ngăn để chống phóng xạ hạt nhân do chì hấp thụ tốt các tia phóng xạ
và tia Rơnghen (tường của phòng thí nghiệm phóng xạ được lót bằng gạch chì
mỗi viên thường nặng hơn 10kg).
Chì là kim loại có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp, do đó

cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp khai thác chế biến, mức độ nhiễm
chì ngày càng trầm trọng.
Chì xâm nhập qua đường tiêu hoá do ăn uống những rau, quả, thực phẩm,
nguồn nước bị nhiễm chì, qua đường hô hấp Chì là một thành phần không
cần thiết của khẩu phần ăn. Trung bình liều lượng chì do thức ăn, thức uống cung
cấp cho khẩu phần hàng ngày từ 0,0033 đến 0,005 mg/kg thể trọng. Nghĩa là
trung bình một ngày, một người lớn ăn vào cơ thể từ 0,25 đến 0,35mg chì.
Với liều lượng đó hàm lượng chì tích lũy sẽ tăng dần theo tuổi, nhưng cho đến
nay chưa có gì chứng tỏ rằng sự tích lũy liều lượng đó có thể gây ngộ độc đối với
người bình thường khỏe mạnh.
Liều lượng tối đa chì có thể chấp nhận hàng ngày cho người, do thức ăn
cung cấp, được tạm thời quy định là 0,005mg/kg thể trọng. Ngộ độc cấp tính do
chì thường ít gặp. Ngộ độc trường diễn là do ăn phải thức ăn có chứa một lượng chì,
tuy ít nhưng liên tục hàng ngày. Chỉ cần hàng ngày cơ thể hấp thụ từ 1 mg chì trở lên,
sau một vài năm, sẽ có những triệu chứng đặc hiệu: hơi thở thối, sưng lợi với viền
đen ở lợi, da vàng, đau bụng dữ dội, táo bón, đau khớp xương, bại liệt chi trên (tay
bị biến dạng), mạch yếu, nước tiểu ít, trong nước tiểu có poephyrin, phụ nữ dễ bị sảy
thai.
Chì có nhiều ảnh hưởng độc hại đến các cơ quan, tổ chức trong cơ thể con
người. Đặc biệt khi xâm nhập vào cơ thể, chì có thể phá vỡ một cách mãnh liệt các
chức năng chính của cơ thể và từ đây dẫn đến các biến chứng rộng, từ nôn mửa
đến rối loạn thần kinh hay tử vong.
1.3. Giới thiệu về cadimi [2,5,7]
1.3.1. Tính chất vật lý
Cadimi là các kim loại màu trắng bạc nhưng trong không khí ẩm, chúng dần
dần bị bao phủ bởi màng oxit nên mất ánh kim (hình 1.3).
Cadimi có 8 đồng vị, trong đó
112
Cd chiếm 24.2%. Đặc biệt
113

Cd có thiết
diện bắt notron rất lớn nên được dùng làm thanh điều chỉnh dòng notron trong lò
phản ứng hạt nhân.










Một số hằng số vật lý của cadimi được biểu diễn trên bảng 1.2
Bảng 1.2: Hằng số vật lý của Cd


Hằng số vật lý
Cd

Cấu hình electron
[Kr]4d
10
5s
2

Năng lượng ion hoá thứ nhất (eV)
8,99

Bán kính nguyên tử (A

0
)
1,56

Hình 1.3. Cadimi
Thế điện cực chuẩn (V)
-
0,402

Khối lượng nguyên tử (đvc)
112,411

Nhiệt độ nóng chảy (
0
C)
321,07

Nhiệt độ sôi (
0
C)
767

Cấu trúc tinh thể
Lục giác bó chặt

1.3.2. Tính chất hóa học
* Ở nhiêt độ thường cadimi bị oxi hóa không khí tạo thành lớp oxít bền,
mỏng bao phủ bên ngoài kim loại.
* Cadimi tác dụng được với các phi kim như halogen tạo thành
đihalogenua, tác dụng với lưu huỳnh và các nguyên tố không kim loại khác

như
photpho, selen
Cd + X
2
→ CdX
2
(X=halogen)

* Ở nhiệt độ thường cadimi bền với nước do có màng oxit bảo vệ.
Nhưng ở nhiệt độ cao cadimi khử hơi nước biến thành oxit
Cd + H
2
O → CdO + H
2

* Cadimi tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hóa, giải
phóng khí hiđro. Ví dụ:
Cd + 2HCl → CdCl
2
+ H
2

Trong dung dịch thì :
2Cd + 2H
3
O
+
+ 2H
2
O → 2[Cd(H

2
O)
2
]
2+
+ H
2

1.3.3. Các hợp chất của cadimi
1.3.3.1. Các oxit
CdO có màu từ vàng đến nâu gần như đen tùy thuộc vào quá trình chế hoá
nhiệt , nóng chảy ở 1813
o
C, có thể thăng hoa, không phân hủy khi đun nóng, hơi
CdO rất độc.
CdO không tan trong nước chỉ tan trong axit và kiềm nóng chảy:
CdO + 2KOH
(Nóng chảy)
→ K
2
CdO
2
+ 2H
2
O

CdO có thể điều chế cách đốt cháy kim loại trong không khí hoặc nhiệt
phân hiđroxit hay các muối cacbonat, nitrat:
2Cd + O
2

→ 2CdO
Cd(OH)
2
→ CdO + H
2
O
CdCO
3
→ CdO + CO
2

1.3.3.2. Các hyđroxit
Cd(OH)
2

là kết tủa nhầy, ít tan trong nước và có màu trắng, khi đun nóng
dễ mất nước biến thành oxit.
Cd(OH)
2

không thể hiện rõ tính lưỡng tính, tan trong dung dịch axit, không
tan trong dung dịch kiềm mà chỉ tan trong kiềm nóng chảy
Khi tan trong axit, nó tạo thành muối của cation Cd
2+

Cd(OH)
2
+2HCl → CdCl
2

+ 2H
2
O

Cd chỉ tan trong kiềm nóng chảy
Cd tan trong dung dịch NH
3

tạo thành hợp chất phức:
Cd(OH)
2
+ 4NH
3
→ [Cd(NH
3
)
4
](OH)
2


1.3.3.3. Các muối của Cadimi
Đa số các muối Cadimi(II) đều không màu. Các muối sunfat và nitrat của
cadimi đều tan chỉ có muối sunfua, cacbonat của chúng là ít tan trong nước
Các muối clorua bị hiđrat hoá tạo nên các axit tương ứng và chúng là các
axit tương đối mạnh
Ngoài ra, cadimi(II) còn tạo ra rất nhiều phức chất:
Cadimi(II): có khả năng tạo phức mạnh với nhiều thuốc thử hữu cơ cũng như
vô cơ. Các phức của Cd
2+

với halogenua, SCN
-
, CN
-
, NH
3
…đều là các phức
tan. Các phức của cadimi(II) tạo với các thuốc thử hữu cơ có màu đặc trưng ví dụ
như phức với dithizon tạo ra cadimi-dithizonnat có màu đỏ tím, với EDTA,
Cd
2+

tạo phức bền với lg
ß
= 16,6.
Các đihalogenua của cadimi là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độ
nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao.
1.3.4. Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Cadimi
Đất, cát, đá, than đá, các loại phân phosphate đều có chứa cadimium .
Cadimium được trích lấy từ các kỹ nghệ khai thác các mỏ đồng, chì và kẽm. Nhờ
tính chất ít bị rỉ sét nên được sử dụng trong việc sản xuất pin, acquy, mạ kền,
hợp kim alliage, que đũa hàn và trong kỹ nghệ sản xuất chất nhựa polyvinyl clorua
(P.V.C),trong đó cadimium được sử dụng như chất làm ổn định. Bởi lý do này, đồ
chơi trẻ em và các lon hộp làm bằng chất dẻo PVC đều có chứa cadimium.
Cadimium cũng được dùng trong những loại nước men, sơn đặc biệt trong kỹ
nghệ làm đồ sứ, chén, đĩa Cụ thể một số ứng dụng của Cadimi như sau:
* Mạ điện (chiếm 7 %): Cadimi được mạ lên bề mặt chất điện phân hoặc máy
móc để tạo ra bề mặt sáng bóng và chống ăn mòn.
* Các chất màu (chiếm 15 %): Cadimi sunfua (CdS) cho màu từ vàng tới cam

và cadimisunfoselenit cho màu từ hồng tới đỏ và nâu sẫm. Tất cả các chất màu này
đều được dùng trong công nghiệp nhựa, gốm sứ, sơn và các chất phủ ngoài.
* Các phụ gia ổn định nhựa (chiếm 10%): Cadimi stearat được sử dụng như
một chất ổn định trong quá trình sản xuất nhựa polyvinyl clorua (PVC). Chúng ổn
định các liên kết đôi trong polime bằng cách thế chỗ các nhóm allyl được đánh
dấu trên nguyên tử clorua không bền. Thêm các muối bari (hoặc các muối kẽm), các
hợp chất epoxy, các este photphat hữu cơ để bảo vệ polime khỏi clo thừa hoặc các
lớp clorua. Tuy nhiên, các chất ổn định dựa trên nền Cd không được sử dụng trong
sản xuất PVC dẻo để chứa thực phẩm.
* Sản xuất pin (chiếm 67 %): Cd được sử dụng rộng rãi trong sản xuất pin, có
tác dụng đảo ngược hoàn toàn các phản ứng điện hóa trong một khoảng rộng
nhiệt độ, tốc độ thải hồi thấp, và dễ thu hồi từ các pin chết. Người tiêu dùng sử
dụng các pin này trong các hoạt động như: máy đánh răng, cạo râu, khoan và cưa
tay, các thiết bị y học, thiết bị điều khiển thông tin, các dụng cụ chiếu sáng khẩn
cấp, máy bay, vệ tinh nhân tạo và tên lửa, và các trang bị cơ bản cho các vùng địa
cực.
Bên cạnh những tác dụng trên, cadimi là một nguyên tố rất độc. Cadimi thường
được tìm thấy trong các khoáng vật có chứa kẽm, còn trong khí quyển và nước
cadimi xâm nhập qua nguồn tự nhiên (như bụi núi lửa, bụi đại dương, lửa rừng và
các đá bị phong hóa, đặc biệt là núi lửa) và nguồn nhân tạo (như công nghiệp
luyện kim, lọc dầu). Cadimi xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu qua thức ăn
thực vật, được trồng trên đất giầu cadimi hoặc tưới bằng nước có chứa
nhiều cadimi, nhưng hít thở bụi cadimi thường xuyên có thể làm hại phổi, trong
phổi cadimi sẽ thấm vào máu và được phân phối đi khắp nơi. Phần lớn cadimi xâm
nhập vào cơ thể con người được giữ lại ở thận và được đào thải, còn một phần ít
(khoảng 1%) được giữ lại trong thận, do cadimi liên kết với protein tạo thành
metallotionein có ở thận. Phần còn lại được giữ lại trong cơ thể và dần dần được
tích lũy cùng với tuổi tác. Khi lượng cadimi được tích trữ lớn, nó có thể thế Zn
2+

trong các enzim quan trọng và gây rối loạn tiêu hóa và các chứng bệnh rối loạn
chức năng thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá hủy tủy sống, gây ung thư.
1.4 .Giới hạn an toàn của chì và cadimi trong nƣớc thải công nghiệp [11]
Theo QCVN24:2009/BTNMT thì nồng độ tối đa cho phép của chì và cadimi trong
nước thải công nghiệp được thể hiện trên bảng 1.3
Bảng 1.3 : Giới hạn an toàn của chì và cadimi trong nước thải công nghiệp
STT
Thông số
Đơn vị
Giá trị giới hạn
A
B
1
Chì
mg/l
0.1
0.5
2
Cadimi
mg/l
0.005
0.01

Trong đó:
+ Cột A quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công
nghiệp khi xả vào các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước được dùng cho mục đích
cấp nước sinh hoạt
+ Cột B quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công
nghiệp khi xả vào các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước không dùng cho mục đích
cấp nước sinh hoạt

1. 5. Tác nhân vô cơ hóa
Khi xử lý mẫu bằng phương pháp vô cơ hóa việc lựa chọn tác nhân oxi hóa
phải căn cứ vào khả năng, đặc tính oxi hóa của thuốc thử và đối tượng mẫu. Một số
tác nhân vô cơ hóa mẫu thường sử dụng như sau:
Axit nitric (HNO
3
): là chất được sử dụng rộng rãi nhất để vô cơ hóa mẫu. Đây
là tác nhân vô cơ hóa dùng để giải phóng nhanh vết nguyên tố từ các mẫu sinh học
và thực vật dưới dạng muối nitrit dễ tan. Điểm sôi axit nitric ở áp suất khí quyển là
120
0
C, lúc đó sẽ ion hóa toàn bộ các chất hữu cơ trong mẫu phân tích và giải phóng
kim loại dưới dạng ion. Loại mẫu được áp dụng chủ yếu là các mẫu hữu cơ như:
nước giải khát, protein, chất béo, nguyên liệu thực vật, nước thải, một số sắc tố
polime và các mẫu trầm tích.
Axit sunfuaric (H
2
SO
4
): là chất có tính oxi hóa mạnh, có nhiệt độ sôi là 339
0
C.
Khi kết hợp với axit nitric (HNO
3
) sẽ có khả năng phá hủy hoàn toàn hầu hết các
hợp chất hữu cơ. Nếu sử dụng lò vi sóng thì phải vô cơ hóa trước trong cốc thủy
tinh hay thạch anh và giám sát quá trình tăng nhiệt độ của lò. Loại mẫu được áp
dụng: mẫu hữu cơ, oxit vô cơ, hidroxit, hợp kim, kim loại, quặng
Axit pecloric (HClO
4

): có tính oxi hóa mạnh, có thể ăn mòn kim loại, không
phản ứng với các axit khác, phá hủy hợp chất hữu cơ. Do HClO
4
có thể gây nổ
mạnh khi tiếp xúc với các nguyên liệu hữu cơ và các chất vô cơ dễ bị oxi hóa nên
thường phải oxi hóa mẫu trước bằng axit nitric sau đó mới sử dụng HClO
4
(đặc biệt
là trong lò vi sóng). Loại mẫu áp dụng: các mẫu hữu cơ và vô cơ. Trong nhiều
trường hợp ta phải sử dụng hỗn hợp các axit mới có thể vô cơ hóa mẫu hoàn toàn.
Qua quá trình tìm hiểu tài liệu và một số công trình nghiên cứu [2 ] chúng tôi
chọn hỗn hợp dung môi sử dụng để vô cơ hóa mẫu ướt mẫu nước thải công nghiệp
là hỗn hợp HNO
3
đặc, H
2
O
2
30%

và HCl đặc.
1.6. Các phƣơng pháp xác định chì và cadimi [3, 5, 8]
Hiện nay, có nhiều phương pháp khác nhau để xác định cadimi và chì như
phương pháp phân tích khối lượng, phân tích thể tích, điện hoá, phổ phân tử UV-
VIS, sắc kí lỏng hiệu năng cao (HLPC), phổ phát xạ nguyên tử (AES), phổ hấp thụ
nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) và không ngọn lửa (GF-AAS)… Sau đây là một số
phương pháp xác định cadimi và chì.
1.6.1. Phƣơng pháp phân tích hoá học
Nhóm các phương pháp này dùng để xác định hàm lượng lớn (đa dạng) của
các chất, thông thường lớn hơn 0,05%, tức là mức độ miligam. Các thiết bị và

dụng cụ cho các phương pháp này đơn giản và không đắt tiền.
1.6.1.1. Phƣơng pháp phân tích khối lƣợng
Đây là phương pháp dựa trên sự kết tủa chất cần phân tích với thuốc thử
phù hợp, sau đó lọc, rửa, sấy hoặc nung rồi cân chính xác sản phẩm và từ đó xác
định được hàm lượng chất phân tích.
Với Cd, người ta thường cho kết tủa dưới dạng CdS trong môi trường axit
yếu.Còn Pb kết tủa dưới dạng PbSO
4
, PbCrO
4

hay PbMoO
4


Phương pháp này đơn giản không đòi hỏi máy móc hiện đại, đắt tiền, có độ
chính xác cao. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi nhiều thời gian, thao tác phức
tạp và chỉ phân tích hàm lượng lớn, nên không dùng để phân tích lượng vết.
1.6.1.2. Phƣơng pháp phân tích thể tích
Phương pháp này dựa trên sự đo thể tích dung dịch thuốc thử đã biết nồng
độ chính xác (dung dịch chuẩn) được thêm vào dung dịch chất định phân để tác
dụng đủ toàn bộ lượng chất định phân đó. Thời điểm thêm lượng thuốc thử tác
dụng vừa đủ với chất định phân gọi là điểm tương đương. Để nhận biết điểm
tương đương, người ta dùng các chất gây ra hiện tượng đổi màu hay kết tủa có thể
quan sát bằng mắt gọi là các chất chỉ thị . Tuỳ thuộc vào loại phản ứng chính được
dùng mà người ta chia phương pháp phân tích thể tích thành các nhóm phương
pháp trung hoà, phương pháp oxi hoá khử, phương pháp kết tủa, phương pháp
complexon
Xác định Cd: Người ta có thể chuẩn độ cadimi trong dung dịch kiềm
thường dùng chỉ thị Eriocrom đen T hoặc chỉ thị Xylen da cam. Với hai chỉ thị

này sự thay đổi màu sắc đều rất rõ ràng. Trong phép chuẩn độ complexon dùng
dung dịch chuẩn độ EDTA 0.01M, chỉ thị Eriocrom đen T ở pH=10 (dùng
dung dịch NH
4
Cl + NH
3
), cadimi có thể được xác định với lượng 25mg/100ml
dung dịch. Trong phép chuẩn độ complexon thì dung dịch EDTA có nồng độ
có 0,1- 0,01M, chỉ thị Xylen ở pH=6, cadimi có thể được xác định với lượng
100mg/100ml dung dịch.
Xác đị
nh
Pb: Đối với Pb, ta có thể chuẩn độ trực tiếp bằng EDTA hay chuẩn
độ ngược bằng Zn
2+
hoặc chuẩn độ thay thế với ZnY
2-
, chỉ thị ET – 00.

+ Phương pháp thể tích cromat: Kết tủa cromat chì trong dung dịch axetat
amoni đã được axit hoá bằng CH
3
COOH rồi hoà tan nó bằng hỗn hợp clorua
(NaCl + HCl) sau đó thêm một lượng KI (không cho quá dư KI vì sẽ tạo nên kết
tủa PbI
2

có màu vàng ánh, làm cho việc phân biệt sự đổi màu của dung dịch trở
nên rất khó khăn) vào dung dịch và chuẩn độ lượng I
2

thoát ra bằng Na
2
S
2
O
3
.
2Pb(CHCOO)
2
+ K
2
Cr
2
O
7
+ H
2
O → 2PbCrO
4
+ 2CH
3
COOK
+ 2CH
3
COOH
2PbCrO
4
+ 4HCl → 2PbCl
2

+ 2H
2
Cr
2
O
7
+ 2H
2
O
H
2
Cr
2
O
7
+ 6KI + 12HCl → 2CrCl
3
+ 6KCl + 7H
2
O + 3I
2
2Na
2
S
2
O
3
+ I
2
→ Na

2
S
4
O
6
+ 2NaI


+ Phương pháp chuẩn độ complexon :
Cách 1: Chuẩn độ trực tiếp Pb
2+

bằng EDTA ở pH trung tính hoặc kiềm
(pH khoảng 8 - 12), với chỉ thị ET – 00. Tuy nhiên, chì rất dễ thuỷ phân nên trước
khi tăng pH phải cho Pb
2+

tạo phức kém bền với tactrat hoặc tritanolamin.
Cách 2: Chuẩn độ ngược Pb
2+

bằng Zn
2+

Cho Pb
2+

tác dụng với một lượng
dư chính xác EDTA đã biết nồng độ ở pH =
10. Sau đó chuẩn độ EDTA dư bằng

Zn
2+

với chỉ thị là ET – 00.
Pb
2+

+ H
2
Y
2-
→ PbY
2-
+
2H
+


H
2
Y
2-
(dư)
+ Zn
2+
→ ZnY
2-
+
2H
+

ZnInd + H
2
Y
2-
→ ZnY
2-
+
HInd
(đỏ nho) ( xanh)
Cách 3: Chuẩn độ thay thế dùng ZnY
2-
, chỉ thị ET – 00.
Do phức PbY
2-

bền hơn ZnY
2-

ở pH = 10 nên Pb
2+

sẽ đẩy Zn
2+

ra khỏi
phức ZnY
2-

. Sau đó chuẩn độ Zn
2+

sẽ xác định được
Pb
2+
:
Pb
2+

+ ZnY
2-
→ PbY
2-
+
Zn
2+

ZnInd + H
2
Y
2-
→ ZnY
2-
+
HInd
(đỏ nho) ( xanh)
Phương pháp phân tích thể tích có ưu điểm là nhanh chóng và dễ thực hiện,
tuy nhiên cũng giống như phương pháp phân tích khối lượng, phương pháp
này cũng không được sử dụng trong phân tích lượng vết, vì phải thực hiện quá trình

làm giàu phức tạp.
1.6.2. Phƣơng pháp phân tích công cụ
1.6.2.1. Phƣơng pháp điện hoá
*Phương pháp cực phổ
Người ta thay đổi liên tục và tuyến tính điện áp đặt vào 2 cực để khử các ion
kim loại, do mỗi kim loại có thế khử khác nhau. Thông qua chiều cao của đường
cong Von-Ampe có thể định lượng được ion kim loại trong dung dịch ghi cực
phổ. Vì dòng giới hạn I
gh
ở các điều kiện xác định tỉ lệ thuận với nồng độ ion
trong dung dịch ghi cực phổ theo phương trình:
I=kC
Trong phương pháp phân tích này người ta dùng điện cực giọt thuỷ ngân
rơi là cực làm việc, trong đó thế được quét tuyến tính rất chậm theo thời gian
(thường 1-5mV/s) đồng thời ghi dòng là hàm của thế trên cực giọt thuỷ ngân rơi.
Sóng cực phổ thu được có dạng bậc thang, dựa vào chiều cao có thể định lượng
được chất phân tích.
Phương pháp này có khá nhiều ưu điểm: Nó cho phép xác định cả chất vô
cơ và hữu cơ với nồng độ 10
-5
÷ 10
-6
M tuỳ thuộc vào cường độ và độ lặp lại của
dòng dư. Sai số của phương pháp thường là 2 ÷ 3% với nồng độ 10
-3

÷ 10
-4
M, là
5% với nồng độ 10

-5
M (ở điều kiện nhiệt độ không đổi).
Tuy nhiên, phương pháp này cũng có những hạn chế như ảnh hưởng
của dòng tụ điện, dòng cực đại, của oxi hoà tan, bề mặt điện cực…
Để loại trừ ảnh hưởng trên đồng thời tăng độ nhạy, hiện nay đã có các
phương pháp cực phổ hiện đại: cực phổ xung vi phân(DPP), cực phổ sóng vuông
(SQWP)… chúng cho phép xác định lượng vết của nhiều nguyên tố.
* Phương pháp Von-Ampe hoà tan
Về bản chất, phương pháp Von-Ampe hoà tan cũng giống như phương
pháp cực phổ là dựa trên việc đo cường độ dòng để xác định nồng độ các chất trong
dung dịch. Nguyên tắc gồm hai bước:
Bước 1: Điện phân làm giàu chất cần phân tích trên bề mặt điện cực
làm việc, trong khoảng thời gian xác định, tại thế điện cực xác định.
Bước 2: Hoà tan kết tủa đã được làm giàu bằng cách phân cực ngược
điện cực làm việc, đo và ghi dòng hoà tan. Trên đường Von-Ampe hoà tan cho pic
của nguyên tố cần phân tích. Chiều cao pic tỉ lệ thuận với nồng độ.
Ưu điểm của phương pháp: xác định được cả những chất không bị khử trên
điện cực với độ nhạy khá cao 10
-6

– 10
-8

M.
Nhược điểm của phương pháp: độ nhạy bị hạn chế bởi dòng dư, nhiều yếu
tố ảnh hưởng như: điện cực chỉ thị, chất nền…
1.6.2.2. Phƣơng pháp quang học
* Phương pháp trắc quang phân tử UV-VIS
Phương pháp này dựa trên việc đo độ hấp thụ ánh sáng của một dung dịch
phức tạo thành giữa ion cần xác định với một thuốc thử vô cơ hoặc hữu cơ trong

môi trường thích hợp khi được chiếu bởi chùm sáng. Phương pháp định lượng
theo phương trình cơ bản:
A=k.C
Trong đó: A: độ hấp thụ quang của chất
K: hằng số thực nghiệm
C: nồng độ của chất phân tích
Phương pháp này cho phép xác định nồng độ của chất ở khoảng 10
-5

-
10
-7
M

và là một trong các phương pháp được dùng khá phổ biến.
• Xác định Cd: Với cadimi để xác định hàm lượng cadimi bằng phương pháp
chiết trắc quang dùng đithizon, người ta chiết bằng CCl
4

từ môi trường kiềm mạnh
chứa tactrat, dung dịch đithizonat của cadimi trong dung môi hữu cơ có mầu đỏ, hấp
thụ cực đại ở bước sóng λ=515 nm (kính lọc sáng có màu xanh lá cây).
• Xác định Pb: Để xác định chì ta chuyển nó về dạng chì - đithizonat trong
môi truờng pH = 5 – 6. Sau đó chiết phức này vào dung môi hữu cơ CCl
4

hoặc
CHCl
3

rồi đem đo mật độ quang của nó tại λ = 510nm. Giới hạn của phương pháp
này đối với chì là 0,05ppm.
Ưu điểm của phương pháp: độ nhạy, độ ổn định và độ chính xác khá cao,
được sử dụng nhiều trong phân tích vi lượng.
Nhược điểm của phương pháp: không chọn lọc, một thuốc thử có thể tạo
nhiều phức với nhiều ion.
*Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES)
Ở điều kiện bình thường, nguyên tử không thu hay không phát xạ
năng lượng, nhưng nếu bị kích thích thì các electron sẽ nhận năng lượng chuyển lên
trạng thái có năng lượng cao hơn. Trạng thái này không bền, chúng có xu hướng
giải phóng năng lượng để trở về trạng thái ban đầu bền vững dưới dạng các bức xạ.
Các bức xạ này gọi là phổ phát xạ nguyên tử.
Nguyên tắc của phương pháp AES là dựa trên sự xuất hiện phổ phát xạ của
nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích ở trạng thái khi có sự tương tác với
nguồn năng lượng phù hợp. Một số nguồn năng lượng thường dùng để kích thích
phổ AES như: ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện, tia lửa điện…
Ưu điểm: phương pháp AES có độ nhạy cao (thường từ n.10
-3

đến n.10
-4

%), ít tốn mẫu, có thể phân tích đồng thời nhiều nguyên tố trong cùng một mẫu,
phân tích được lượng vết kim loại trong nước, lương thực, thực phẩm.
Nhược điểm: chỉ cho biết thành phần nguyên tố trong mẫu mà không chỉ ra
được trạng thái liên kết của nó trong mẫu.
Ngoài ra còn có một số phương pháp xác định Cd và Pb. Phương pháp
phổ biến nhất mà hiện nay thường dùng là: phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử
AAS.
* Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (F- AAS)

Khi nguyên tử tồn tại tự do ở thể khí và ở trạng thái năng lượng cơ bản, thì
nguyên tử không thu hay không phát ra năng lượng. Tức là nguyên tử ở trạng thái
cơ bản. Song, nếu chiếu vào đám hơi nguyên tử tự do một chùm tia sáng đơn sắc
có bước sóng phù hợp, trùng với bước sóng vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên
tố phân tích, chúng sẽ hấp thụ tia sáng đó sinh ra một loại phổ của nguyên tử. Phổ
này được gọi là phổ hấp thụ của nguyên tử. Với hai kỹ thuật nguyên tử hóa, nên
chúng ta cũng có hai phép đo tương ứng. Đó là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử
trong ngọn lửa (F- AAS có độ nhạy cỡ 0,1 ppm) 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- 1 ppb).
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
λ

=
a.Cx

Có 2 phương pháp định lượng theo phép đo AAS là : phương pháp đường
chuẩn và phương pháp thêm tiêu chuẩn.
Thực tế cho thấy phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử có nhiều ưu việt 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.
Phép đo phổ AAS có thể phân tích được lượng vết của hầu hết các kim
loại và cả những hợp chất hữu cơ hay anion không có phổ hấp thụ nguyên tử. Nó
được sử dụng rộng rãi trong các ngành : địa chất,công nghiệp hóa học, hóa dầu, y
học, sinh học, dược phẩm
+ Phép đo phổ F-AAS:
Kỹ thuật F-AAS dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hoá hơi và

nguyên tử hoá mẫu phân tích. Do đó mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên tử hoá
mẫu phụ thuộc vào đặc trưng và tính chất của ngọn lửa đèn khí nhưng chủ yếu là
nhiệt độ ngọn lửa. Đây là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hoá mẫu phân tích,
mọi yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ ngọn lửa đèn khí đều ảnh hưởng đến kết quả của
phương pháp phân tích.
+ Phép đo phổ GF-AAS:
Kỹ thuật GF-AAS ra đời sau kỹ thuật F-AAS nhưng đã được phát triển rất
nhanh, nó đã nâng cao độ nhạy của phép xác định lên gấp hàng trăm lần so với kỹ
thuật F-AAS. Mẫu phân tích bằng kỹ thuật này không cần làm giàu sơ bộ và lượng
mẫu tiêu tốn ít.
Kỹ thuật GF-AAS 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 (Argon). Quá trình nguyên tử hoá xảy ra theo các giai đoạn kế tiếp nhau:
sấy khô, tro hoá luyện mẫu, nguyên tử hoá để đo phổ hấp thụ nguyên tử và cuối
cùng là làm sạch cuvet. Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tố quyết định mọi diễn
biến của quá trình nguyên tử hoá mẫu.
Ưu điểm của phương pháp: Đây là phép đo có độ nhạy cao và độ chọn lọc
tương đối cao. Gần 60 nguyên tố hoá học có thể xác định bằng phương pháp này
với độ nhạy từ 1.10
-4

– 1.10
-5

%. Đặc biệt, nếu sử dụng kỹ thuật nguyên tử hoá
không ngọn lửa thì có thể đạt tới độ nhạy n.10
-7

%. Chính vì có độ nhạy cao nên
phương pháp phân tích này đã được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực để

xác định lượng vết các kim loại. Một ưu điểm lớn của phép đo là: trong nhiều
trường hợp không phải làm giàu nguyên tố cần xác định trước khi phân tích. Do đó,
tốn ít mẫu, ít thời gian cũng như hoá chất tinh khiết để làm giàu mẫu. Tránh được
sự nhiễm bẩn khi xử lý mẫu qua các giai đoạn phức tạp. Đặc biệt, phương pháp
này cho phép phân tích hàng loạt mẫu với thời gian ngắn, kết quả phân tích lại
rất ổn định, sai số nhỏ.
Nhược điểm của phương pháp: Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm phép
đo AAS cũng có nhược điểm là chỉ cho biết thành phần nguyên tố của chất ở trong
mẫu phân tích mà không chỉ ra trạng thái liên kết của nguyên tố ở trong mẫu.
Sử dụng phương pháp này có những ưu nhược điểm như:
+ Tro hóa triệt để được mẫu, hết các chất hữu cơ.
+ Đơn giản, dễ thực hiện, quá trình xử lý không lâu như phương pháp vô
cơ hóa ướt.
+ Không tốn nhiều axit tinh khiết cao, và không có axit dư.
+ Hạn chế được sự nhiểm bẩn do dùng ít hóa chất.
+ Mẫu dung dịch thu được sạch sẽ và trong.
+ Nhưng hay bị mất một số nguyên tố phân tích (Pb, Zn, Cu, Cd…),
nếu không dùng chất bảo vệ và chất chảy.
1.7. Giới thiệu về phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử [3, 5, 8]
1.7.1. Nguyên tắc của phƣơng pháp
Cơ sở lý thuyết của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử là dựa trên sự hấp thụ
năng lượng bức xạ đơn sắc của nguyên tử tự do của nguyên tố ở trạng thái hơi, khi
chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi nguyên tử của nguyên tố ấy. Môi trường hấp thụ
chính là đám hơi các nguyên tử tự do của mẫu phân tích.
Do đó, muốn thực hiện phép đo AAS cần phải có các quá trình sau:
1. Chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn hoặc dung dịch) thành
trạng thái hơi của các nguyên tử tự do. Đây là quá trình nguyên tử hoá mẫu.
2. Chiếu chùm tia phát xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích từ nguồn
bức xạ qua đám hơi nguyên tử tự do ấy. Các nguyên tử của nguyên tố cần xác định
trong đám hơi sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của nó.

3. Tiếp đó, nhờ hệ thống quang học, người ta thu, phân ly và chọn một vạch
phổ hấp thụ của nguyên tố cần phân tích để đo cường độ của nó. Cường độ đó chính
là tín hiệu hấp thụ của vạch phổ hấp thụ. Trong một giới hạn nồng độ xác định, tín
hiệu này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ của nguyên tố cần xác định trong mẫu
theo phương trình:


A
λ
=kC
b

A

λ

: Cường độ hấp thụ
K: Hằng số thực nghiệm
C: Nồng độ nguyên tố trong mẫu
b: Hằng số bản chất, phụ thuộc vào nồng độ (0<b<1)
Phương trình trên là cơ sở định lượng cho phép đo AAS
Tuỳ thuộc vào kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu mà người ta phân biệt phổ hấp
thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) cho độ nhạy cỡ ppm. Phổ hấp thụ nguyên tử
không ngọn lửa (GF-AAS) cho độ nhạy đến ppb.
1.7.2. Hệ trang bị của phép đo
Dựa vào nguyên tắc của phép đo, ta có thể mô tả hệ thống trang thiết bị đo
AAS gồm các phần sau:
1. Nguồn phát chùm tia bức xạ cộng hưởng của nguyên tố cần phân tích. Đó
có thể là đèn catot rỗng (HCL), đèn phóng điện không điện cực (EDL) hoặc nguồn
bức xạ điện liên tục đã được biến điệu.

2. Hệ thống nguyên tử hoá mẫu. Hệ thống này được chế tạo theo hai kỹ thuật:
- Kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu bằng ngọn lửa đèn khí (F-AAS).
- Kỹ thuật nguyên tử hoá mẫu không ngọn lửa (GF -AAS).
3. Bộ phận đơn sắc (hệ quang học) có nhiệm vụ thu, phân ly và chọn
tia sáng(vạch phổ) cần đo hướng vào nhân quang điện để đo tín hiệu AAS .
4. Bộ phận khuếch đại và chỉ thị tín hiệu AAS. Phần chỉ thị tín hiệu có thể là :
- Điện kế chỉ tín hiệu AAS
- Bộ tự ghi các pic hấp thụ
- Bộ chỉ thị hiện số
- Máy tính (computer) với màn hình video, để hiện thị, lưu trữ, xử lý số
liệu và điều khiển toàn bộ hệ thống máy đo
Sơ đồ cấu tạo máy đo AAS được trình bày trên hình 1.4

1.7.3. Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu
Nguyên tử hoá mẫu là giai đoạn tạo ra các nguyên tố tự do, là yếu tố sinh ra
phổ AAS. Có hai kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu là kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu trong
ngọn lửa của đèn khí với các phép đo ngọn lửa ( Flame: AAS: F-AAS) và kỹ thuật
nguyên tử hóa không ngọn lửa trong cuvet graphit với phép đo không ngọn lửa
(Flame Less: ETA- AAS). Dưới đây là kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa.
Theo kỹ thuật này mẫu ở trạng thái dung dịch được dẫn vào buồng để tạo sol khí
sau đó được trộn đều với khí mang và khí cháy (C
2
H
2
) và dẫn tới đèn nguyên tử hóa
mẫu. Nhiệt độ của các loại đèn khí không cao, khoảng 1900- 3300
o
C.
Cơ chế của quá trình nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa:
Nếu năng lượng hóa hơi E
h
< năng lượng nguyên tử hóa E
n
thì các phần tử mẫu
sẽ hoá hơi, nguyên tử hóa sẽ hấp thụ bức xạ tạo phổ AAS. Tức là :
Me
n
X
m (1)
→ Me
n

X
m (k)
→ n Me
(k)
+ mX
n Me
(k)
+ n (h
y
) → Phổ F- AAS
Nếu năng lượng hóa hơi E
h
> năng lượng nguyên tử hóa E
n
thì

các phân tử mẫu
sẽ phân ly thành nguyên tử sau đó hóa hơi và hấp thụ tia bức xạ để tạo ra phổ AAS
Me
n
X
m (1)
→ n Me
n
+ mX → nMe
(k)

(/)/)/)/)
Hình 1.4. Sơ đồ cấu tạo máy phổ hấp thụ nguyên
tử

Đèn catot rỗng
Detecto
r
Bộ phận chỉ thị
Hệ thống nebulizzer
và burner
Dung dịch mẫu
n Me
(k)
+ n (h
y
) → Phổ F- AAS
Quá trình này có ưu điểm là kích thích êm dịu, an toàn, xác định phần lớn kim
loại. Tuy nhiên, trong ngọn lửa có nhiều cơ chế phụ đó là sự tạo thành các hợp chất
bền nhiệt kiểu MeO (BaO, CaO) ở vỏ ngọn lửa, làm giảm cường độ vạch phổ (V,
W, Al). Ngoài ra, đối với các nguyên tử có năng lượng kích thích thấp như kim loại
kiềm, kiềm thổ tạo ra nhiều ion, thay vì thu phổ nguyên tử ta thu phổ ion. Như vậy
ta phải điều chỉnh ngọn lửa ở nhiệt độ thấp hoặc thêm vào chất phân tích một số
chất có năng lượng ion hóa thấp hơn để thay vì ion hóa nguyên tố phân tích thì ion
hóa chất thêm. Bên cạnh phổ hấp thụ thì có phổ phát xạ của một số nguyên tố vì thế
người ta cho thêm chất nền tránh sự phát xạ.
1.7.4. Các yếu tố ảnh hƣởng tới phép đo AAS
1.7.4.1. Các yếu tố vật lý
Độ nhớt và sức căng bề mặt của dung dịch ảnh hưởng rất nhiều tới hiệu suất
của quá trình nguyên tử hóa. Độ nhớt của dung dịch càng lớn thì khả năng hút mẫu
càng khó, vì thế mỗi quá trình phân tích mẫu và lập đường chuẩn phải có cùng nồng
độ axit, loại axit và thành phần hóa học, vật lý như nhau.
Sự ion hóa thường không ảnh hưởng nghiêm trọng tới quá trình phân tích các
kim loại nặng nhưng nó ảnh hưởng rất lớn tới quá trình phân tích các kim loại kiềm
và kiềm thổ. Sự oxi hóa càng mạnh càng làm giảm cường độ vạch phổ hấp thụ

nguyên tử của đám hơi. Để khắc phục hiện tượng này phải thêm vào mẫu phân tích
các nguyên tố có thế ion hóa thấp hơn thế ion hóa của nguyên tố phân tích. Khi đó
sự oxi hóa sẽ xảy ra với nguyên tố được thêm vào.
Trong ngọn lửa đèn khí sự kích thích phổ phát xạ thường xảy ra mạnh với các
kim loại kiềm và kiềm thổ. Vì các nguyên tố này có thế kích thích phát xạ tương đối
thấp còn các nguyên tố khác thì sự kích thích không đáng kể.
1.7.4.2. Các yếu tố hóa học
Thành phần nền của nguyên tố được gọi là matrix effect, nhưng không phải
lúc nào cũng xuất hiện, mà chỉ thấy trong một số trường hợp nhất định, thường đó là
các mẫu chứa các nguyên tố nền ở dạng hợp chất bền nhiệt khó bay hơi và khó
nguyên tử hóa.