Phân tích As bằng phương pháp HGGFAAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate

Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate



1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN




TRẦN BÍCH NGỌC





PHÂN TÍCH ARSEN BẰNG PHƯƠNG PHÁP HG-GF-AAS.
ÁP DỤNG XÁC ĐỊNH As TRONG MẪU KALI SORBATE




Chuyên ngành: HÓA PHÂN TÍCH
Mã số chuyên ngành: 60 44 29




LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN VĂN ĐÔNG








THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 2012
Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate



2
LỜI CAM ĐOAN



Tôi xin cam đoan bản luận văn tốt nghiệp này là quá trình nghiên cứu thực sự
của cá nhân, được thực hiện trên máy AA800 - Perkin Elmer của Viện Vệ Sinh Y
Tế Công Cộng Thành phố Hồ Chí Minh dưới sự hướng dẫn, theo dõi của TS.
Nguyễn Văn Đông, giảng viên Bộ Môn Hóa Phân Tích, khoa Hóa, trường Đại Học
Khoa Học Tự Nhiên Thành phố Hồ Chí Minh.

Các số liệu, những kết quả trong luận văn là trung thực, chưa từng đư
ợc công bố
dưới bất cứ hình thức nào trước khi trình, bảo vệ và công nhận bởi “ Hội đồng đánh
giá luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ khoa học- Hóa học”.



TRẦN BÍCH NGỌC
Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate



3
LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành chương trình cao học và thực hiện luận văn này, tôi đã nhận được
sự hướng dẫn, giúp đỡ của nhiều Thầy Cô, đồng nghiệp và gia đình

Trước hết, tôi xin chân thành cám ơn đến Viện Trưởng PGS.TS Lê Hoàng Ninh đã
luôn tạo điều kiện cho tôi thực hiện đề tài tốt nghiệp tại Viện.

Tôi xin chân thành cám ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý tận tình của TS. Nguyễn
Văn Đông, người đã theo sát tôi trong suốt quá trình t
hực hiện đề tài nghiên cứu
này.

Tôi xin chân thành cám ơn tới các Thầy Cô – Bộ môn Hóa Phân Tích – Khoa Hóa,
trường Đại học Khoa học Tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh đã nhiệt tình truyền
đạt trong suốt quá trình học tập.

Tôi xin chân thành cám ơn đến Cô Nguyễn Thị Hiệp, Cô Lê Thị Ngọc Hà và các
đồng nghiệp trong phòng Quản Lý Chất Lượng, labo Lý Hóa Nước, labo AAS– Viện
Vệ Sinh Y Tế Công Cộng Thành phố Hồ Chí Minh đã luôn giúp đỡ, động viên, tạo
điều kiện c
ho tôi hoàn thành được đề tài

Và tôi xin cám ơn đến gia đình, bạn bè đã luôn động viên tôi trong suốt quá trình
học tập và làm việc.

TRẦN BÍCH NGỌC



Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate



4
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Tên tiếng Việt (Tiếng Anh)

AAS (HTNT) Quang phổ hấp thu nguyên tử
(Atomic Absorption Spectroscopy)
AOAC Hiệp hội của các nhà hóa học phân tích chính thức
(Association of Official Analytical Chemists)
ABS Độ hấp thu (Absorption)
EDL Đèn phóng điện phi điện cực (Electrodeless Discharge Lamp)
F-AAS Kỹ thuật hóa hơi nguyên tử bằng ngọn lửa
(Flame-Atomic Absorption Spectrometry)

FIAS Hệ thống phân tích tiêm dòng chảy
(Flow Injection Atomic Spectroscopy)
GF-AAS Kỹ thuật nguyên tử hóa sử dụng chương trình nhiệt độ bằng lò
graphite. (Graphite furnace – Atomic Absorption Spectrometry)
HG-AAS Kỹ thuật tạo hơi hydride và phổ hấp thu nguyên tử
(
Hydride Generation – Atomic Absorption Spectrometry)
HG-GF-AAS Kỹ thuật tạo hơi hydride và nguyên tử hóa bằng lò graphite

Hydride Generation- Graphite furnace –Atomic Absorption Spectrometer.
RSD Độ lệch chuẩn tương đối -Relative Standard Deviation
SD Độ lệch chuẩn -Standard Deviation


Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate



5
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng và khối lượng đặc trưng của As trong
các trường hợp dùng chất biến tính lên tube graphite trong kỹ thuật HG-GF AAS 40
Bảng 2.2: Chương trình nhiệt độ tiền xử lý ống graphite 41
Bảng 2.3: Chương trình thực hiện của FIAS 100: Thể tích mẫu: 500 µL 41
Bảng 2.4: Chương trình lò cho THGA (lò gia nhiệt ngang) 42
Bảng 2.5: Chương trình thực hiện kết hợp giữa FIAS 100 và lò graphite 42
Bảng 3.1: Chuẩn bị dung dịch chuẩn As 2 ppb dùng khảo sát nồng độ acid ascorbic tham
gia phản ứng khử As (V) về As(III): 58
Bảng 3.2: Chuẩn bị dung dịch chuẩn As 2 ppb dùng khảo sát thời gian khử 59
Bảng 3.3: Chuẩn bị dung dịch chuẩn As 2 ppb khảo sát nhiệt độ khử 60

Bảng 3.4: Chuẩn bị dung dịch chuẩn As 2 ppb để khảo sát môi trường khử (HCl) dùng
trong việc thực hiện phản ứng khử As(V) về As (III): 62
Bảng 3.5: Bảng tóm tắt các thông số tối ưu –kỹ thuật HG-GF 63
Bảng 3.6: Chuẩn bị dung dịch chuẩn As 2 ppb dùng khảo sát ảnh hưởng của các acid tham
gia trong xử lý mẫu 64
Bảng 3.7: Các điểm chuẩn được thực hiện trong kỹ thuật HG-GF 66
Bảng 3.8: Khảo sát sự tương quan tuyến tính đường chuẩn As (III)-kỹ thuật HG-GF 66
Bảng 3.9: Khảo sát độ tái lặp đường chuẩn As (III)- kỹ thuật HG-GF 68
Bảng 3.10: Khảo sát LOD của máy- kỹ thuật HG-GF 71
Bảng 3.11: Kết quả mẫu CBQ 01 để tính giới hạn định lượng mẫu- kỹ thuật HG-GF 73
Bảng 3.12: Cách thực hiện mẫu khảo sát hiệu suất thu hồi- Kỹ thuật HG-GF 73
Bảng 3.13: Kết quả mẫu kali sorbate tính hiệu suất thu hồi ở các nồng độ khác nhau-Kỹ
thuật HG-GF 74
Bảng 3.14: Kết quả tính hiệu suất thu hồi mẫu CBQ01- Kỹ thuật HG-GF 74
Bảng 3.15: Tiêu chí đánh giá
28,29
74
Bảng 3.16: Mẫu Kali so
rbate thêm chuẩn trước khi tiến hành khử As (V) về As(III)-Kỹ
thuật HG-GF 75
Bảng 3.17: Kết quả mẫu kali sorbate mang mã số CBQ01-Kỹ thuật HG-GF
Bảng 3.18: Độ lặp lại v
à độ tái lặp của mẫu mang mã số 01253.11, Kỹ thuật HG-GF 77
Bảng 3.19: Độ lặp lại và độ tái lặp của mẫu mang mã số CBQ01- Kỹ thuật HG-GF 77
Bảng 3.20: Bảng kết quả tính toán độ không đảm bảo đo mẫu CBQ01-
Kỹ thuật HG-GF. 78
Bảng 3.21: Kết quả mẫu PT CAL 81 với kỹ thuật hydride qua lò graphite 80
Bảng 3.22: Khảo sát LOD –kỹ thuật hydride qua lò gia nhiệt bằng điện (HG-cell)
82
Bảng 3.23: Khảo sát MDL trên nền mẫu thật CBQ01-kỹ thuật HG-Cell 83

Bảng 3.24: Chuẩn bị mẫu để thực hiện hiệu suất thu hồi –Kỹ thuật HG-cell 84
Bảng 3.25: Hiệu suất thu hồi của mẫu CBQ ở các khoảng nồng độ -kỹ thuật HG-cell 85
Bảng 3.26: Kết quả độ lặp lại và độ tái lặp của mẫu Kali sorbate CBQ01-kỹ thuật HG-cell
86
Bảng 3.27: Kết quả tính độ không đảm bảo đo mẫu CBQ01-Kỹ thuật HG cell 88
Bảng 3.28: Kết quả chương trình PT CAL 81 dùng kỹ thuật hydride qua cell thạch anh: 88
Bảng 3.29: Kết quả mẫu
CBQ thực hiện ở các khoảng nồng độ khác nhau và bằng hai kỹ
thuật. 89
Bảng 3.30: Kết quả mẫu PT CAL 81 thực hiện bằng 2 kỹ thuật.
89

Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate



6
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Sơ đồ chuyển hóa của các dạng arsen
6
11
Hình 1.2: Các dạng arsen vô cơ và hữu cơ 11
Hình 1.3: Nhiễm độc arsen ở tay người dân 13
Hình 1.4: Khoảng giới hạn phát hiện của một số phương pháp phổ thông dụng 16
Hình 1.5: Các bộ phận trong máy AAS 16
Hình 1.6: Các phương pháp tạo hydride trực tiếp 26
Hình 1.7: Hệ thống tạo hydride tiêm dòng liên tục 26
Hình 1.8: Sơ đồ hệ thống tiêm dòng chảy tạo hơi hydride 27
Hình 1.9: Hệ thống tạo hydride theo mẻ 27
Hình 1.10: Kỹ thuật ghép nối lò graphite và bộ hóa hơi hydride.

30
Hình 2.1: Dạng ngoài của m
áy AA 800 hãng Perkin Elmer 38
Hình 2.2: Tín hiệu As trong mẫu nước biển thêm 2mg/L As với các chất bao phủ tương
ứng:(A) Ir-, (B) Zr-, (E) U-, (F) La
2
O
3

23
40
Hình 2.3: Sơ đồ thực hiện các bước trong chương trình nhiệt độ 43
Hình 3.1: Sự phụ thuộc của độ hấp thu A(III) 2 ppb vào tốc độ hút mẫu, dung dịch NaBH
4

0.2% và HCl 3N 48
Hình 3.2: Sự phụ thuộc của độ hấp thu dung dịch chuẩn As(III) 2 ppb vào nồng độ chất
mang HCl, tốc độ quay của bơm là 100, nồng độ NaBH
4
0.2% 49
Hình 3.3: Sự phụ thuộc của độ hấp thu dung dịch chuẩn As(III) 2 ppb vào nồng độ NaBH
4
,
tốc độ quay của bơm là 100, nồng độ HCl 3N 51
Hình 3.4: Sự phụ thuộc độ hấp thu của As(III) 2 ppb vào nồng độ HCl và NaBH
4
0.2%
m/v; 0.5% m/v với tốc độ bơm 100. 52
Hình 3.5: Sự phụ thuộc độ hấp thu As (III) 2 ppb vào thời gian tích góp trên FIAS 100 với
NaBH

4
0.5%m/v; HCl 3N và tốc độ bơm 100 54
Hình 3.6: Sự phụ thuộc độ hấp thu As(III) 2 ppb vào nhiệt độ nguyên tử hóa với các thông
số NaBH
4
0.5%; HCl 3N và tốc độ bơm 100. 55
Hình 3.7: Tín hiệu các peak của As (III) 2 ppb ở các nhiệt độ nguyên tử hóa: 56
Hình 3.8: Sự phụ thuộc độ hấp thu của As(III) 2 ppb vào nồng độ acid ascorbic khử As(V)
về As(III). NaBH
4
0.5%, HCl 3N và tốc độ bơm 100 58
Hình 3.9: Sự phụ thuộc độ hấp thu của As(III) 2 ppb vào thời gian thực hiện phản ứng khử
As(V) về As(III) với nồng độ acid ascorbic 0.25%,NaBH4 0.5%, HCl 3N và tốc độ bơm
100.
60
Hình 3.10: Sự phụ thuộc của độ hấp thu As(V) 2 ppb vào nhiệt độ khử, thời gian khử là 15
phút với các điều kiện NaBH
4
0.5%; HCl 3N và tốc độ bơm 100 61
Hình 3.11: Sự phụ thuộc của độ hấp thu As(V) vào nồng độ HCl dùng làm môi trường khử
As(V) về As(III) trước khi hóa hơi Arsine. 62
Hình 3.12: Sự phụ thuộc của độ hấp thu dung dịch chuẩn As(V) 2 ppb vào nồng độ các
acid tồn tại trong dung dịch. 64
Hình 3.13: Sự tương quan tuyến tính của đường chuẩn As (III)- Kỹ thuật HG-GF 67
Hình 3.14: Giản đồ blank có ảnh hưởng nhiễu nền- Kỹ thuật HG-GF 70
Hình 3.15: Đường chuẩn As(III) khảo sát LOD-Kỹ thuật HG-GF 71
Hình 3.16: Sự phụ thuộc của độ hấp thu A(III) 10 ppb vào tốc độ hút mẫu,. dung dịch
NaBH
4
0.5% và HCl 3N- Kỹ thuật HG-cell 81

Hình 3.17: Đường chuẩn As (III) với kỹ thuật HG-cell
82
Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate



7
MỤC LỤC

Lời cam đoan 1
Lời cảm ơn 2
Danh mục từ viết tắt 3
Danh mục bảng 4
Danh mục hình vẽ 5
Mục lục 6
Lời nói đầu 8
1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 10
1.1 Giới th
iệu một số đặc điểm của arsen 10
1.1.1 Tính chất lý học của arsen 10
1.1.2 Các hợp chất của arsen 10
1.1.3 Tác động của arsen lên sức khỏe con người: 11
1.2 Các phương pháp phân tích: 14
1.2.1 Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử 15
1.2.2 Phương pháp huỳnh quang nguyên tử (AFS) 15
1.2.3 Phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử 16
1.3 Các kỹ thuật nguyên tử hóa thông dụng xác định arsen. 18
1.3.1 Kỹ thuật lò graphite 18
1.3.2 Kỹ thuật tạo hơi hydride qua cell thạch anh 25
1.3.3 Kỹ thuật ghép nối lò graphite với bộ hóa hơi hydride qua bộ kít nối FIAS 29

2 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31
2.1 Mục đích nghiên cứu 31
2.2 Đối tượng nghiên cứu: 31
2.3 Nội dung nghiên cứu: 32
2.4 Giới th
iệu chung về phương pháp hấp thu nguyên tử kỹ thuật hydride hóa ghép nối
lò graphite 34
2.4.1 Nguyên lý của phương pháp
34
2.4.2 Phép định lượng của phương pháp
35
2.5 Đánh giá kết quả phân tích
27
36
2.5.1 Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) 36
2.5.2 Đánh giá kết quả phân tích
3, 28-29
37
2.6 Trang thiết bị nghiên cứu: 38
2.6.1 Giới thiệu máy quang phổ hấp thu nguyên tử PE AA-800 38
2.6.2 Trang thiết bị phụ trợ 43
2.7 Dụng cụ và hóa chất thí nghiệm 44
2.7.1 Các dụng cụ thí nghiệm chính 44
2.7.2 Hóa chất 44
2.7.3 Chuẩn bị hóa chất: 44
3 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN 47
3.1 Khảo sát các điều kiện thí nghiệm trên m
áy AA 800 (Perkin Elner) 47
3.1.1 Chọn các thông số vận hành m
áy 47

3.1.2 Chọn áp suất của thiết bị tạo hơi hydride (FIAS 100) 47
3.2 Khảo sát và chọn các điều kiện tạo hợp chất hydride của As 47
Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate



8
3.2.1 Khảo sát tốc độ bơm nhu động 47
3.2.2 Tối ưu nồng độ HCl 48
3.2.3 Tối ưu nồng độ NaBH
4
: 50
3.3 Khảo sát thời gian tích góp trên FIAS 100 52
3.4 Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hóa arsen trong chương trình nhiệt của lò graphite 54
3.5 Khảo sát điều kiện khử As(V) về As(III) 57
3.5.1 Ảnh hưởng nồng độ acid ascorbic đến phản ứng khử As(V) Æ As(III) 57
3.5.2 Khảo sát thời gian khử 59
3.5.3 Khảo sát nhiệt độ khử 60
3.5.4 Khảo sát môi trường khử 62
3.6 Khảo sát mức độ ảnh hưởng của các acid tham gia trong xử lý mẫu và các kim
loại
khác có trong mẫu 63
3.7 Xây dựng đường chuẩn
65
3.7.1 Khảo sát sự tương quan tuyến tính và độ lặp lại: 66
3.7.2 Khảo sát độ tái lặp: 67
3.8 Tiến hành phân tích mẫu 68
3.8.1 Chuẩn bị mẫu: 68
3.8.2 Xử lý mẫu: 69
3.8.3 Tiến hành khử As(V) về As(III): 69

3.9 Đánh giá kết quả phân tích mẫu 70
3.9.1 Tính toán giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) 70
3.9.2 Giới hạn định lượng và giới hạn phát hiện của phương pháp: 72
3.9.3 Khảo sát hiệu suất thu hồi. 73
3.9.4 Ảnh hưởng nền mẫu đến hiệu suất thu hồi 75
3.9.5 Độ lặp lại và độ tái lặp của mẫu 76
3.9.6 Tính toán độ không đảm bảo đo 77
3.9.7 Mẫu đối chứng thông qua chương trình PT 79
3.10 Kỹ thuật hydride qua lò gia nhiệt bằng điện
80
3.10.1 Hoạt hóa cell thạch anh
80
3.10.2 Tối ưu hóa tốc độ bơm. 81
3.10.3 Tính toán giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ).
82
3.10.4 Hiệu suất thu hồi.
84
3.10.5 Độ lặp lại và độ tái lặp 85
3.10.6 Tính toán độ không đảm bảo đo 85
3.10.7 Mẫu đối chứng thông qua chương trình PT. 87
3.11 So sánh kỹ thuật hydride qua lò graphite và kỹ thuật hydride qua lò gia nhiệt bằng
điện (cell thạch anh) 88
3.11.1 Về giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) 88
3.11.2 Sự tương quan của hai kỹ thuật 88
3.11.3 Hiệu quả kinh tế 89
4 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 91
4.1 Kết luận: 91
4.2 Kiến nghị:
91
Tài liệu tham khảo 91

Phụ lục 94
Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate



9
LỜI NÓI ĐẦU

Arsen là một nguyên tố á kim, được tìm thấy nhiều trong môi trường tự
nhiên ở nhiều dạng hợp chất khác nhau. Trong các loại arsen thì hợp chất arsen vô
cơ như As (III) và As(V) có độc tính cao, ảnh hưởng rất nhiều đến sức khỏe con
người. Cơ quan nghiên cứu ung thư Quốc tế (IARC) cũng đã kết luận rằng arsen và
hợp chất của nó có thể gây ung thư ở người.
Có rất nhiều phương pháp phân tích As tổng và các loại arsen như quang phổ
hấp t
hu nguyên tử (AAS), quang phổ huỳnh quang nguyên tử (AFS), quang phổ
phát xạ nguyên tử plasma khối phổ (ICP/MS), sắc ký lỏng ghép nối quang phổ phát
xạ khối phổ (HPLC-ICP-MS) cũng như nhiều kỹ thuật hóa hơi trong AAS như kỹ
thuật lò graphite, kỹ thuật hóa hơi hydride qua cell thạch anh được sử dụng trên Thế
giới. Cả hai kỹ thuật này đều có ưu và nhược điểm.Chẳng hạn như nguyê
n tử hóa
bằng kỹ thuật lò graphite thì không thích hợp cho việc phân tích đối tượng mẫu có
thành phần nền phức tạp trong khi kỹ thuật hóa hơi hydride qua cell thạch anh thì
rất nhạy cho các loại đối tượng trên dù rằng kỹ thuật này có nhiệt độ nguyên tử hóa
thấp và nền mẫu phức tạp. Sự kết hợp (HG-GF) cho phép tận dụng triệt để thế mạnh
của từng kỹ thuật để khắc phục các hạn chế nêu trên. Tuy nhiên,
kỹ thuật HG GF
AAS chưa được ứng dụng rộng rãi phổ biến trong các phòng thí nghiệm ở Việt
Nam. Do đó, mục tiêu của đề tài này là xác định hàm lượng arsen tổng trong các
mẫu có thành phần phức tạp bằng phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử,

nguyên tử hóa arsine trong lò graphite.

Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate



10
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Giới thiệu một số đặc điểm của arsen
1.1.1 Tính chất lý học của arsen
Nguyên tố arsen (M=74.92) thuộc nhóm VA, có cấu hình điện tử [Ar]
3d
10
4s
2
4p
3
, có vân đạo d trống nên ngoài việc cho những hợp chất có số oxi hóa +3
hoặc -3, As còn tồn tại ở dạng hợp chất có số oxi hóa +5
4,5
. Arsen ở dạng đơn chất
và dạng hợp chất đều có tính chất vừa kim loại vừa không kim loại nên được gọi là
nguyên tố á kim
4
.
Arsen được tìm thấy nhiều trong môi trường tự nhiên ở vỏ trái đất và một lượng
nhỏ trong đá, đất, nước và không khí. Arsen có trong nhiều khoáng chất khác nhau.
Arsen đến từ nhiều nguồn, một phần arsen có trong tự nhiên và phần còn lại là từ
các nguồn nhân tạo
4-5

.
Arsen kim loại có ánh kim, có cấu trúc tinh thể gần giống phosphor đen. Arsen
có tỷ trọng là 5.7g/cm
3
, độ dẫn điện 3.10
6
/Ωm, bán kính nguyên tử 1.21A
0
, năng
lượng ion hóa thứ nhất 947 kJ/mol, nhiệt độ nóng chảy 817
0
C ở áp suất 36 atm.
1.1.2 Các hợp c
hất của arsen
Arsen có nhiều dạng khác nhau, các hợp chất quan trọng nhất của arsen là oxide
arsen (III), As
2
O
3
, opinent sulfide vàng (As
2
S
3
), hùng hoàng đỏ (As
4
S
4
), lục Paris
(tên gọi chung cho đồng (II) acetoarsenite), calcium arsenate (Ca
3

(AsO
4
)
2
), chì
hydrogen arsenate (PbHAsO
4
)
4, 6
.
Arsen cũng được tìm thấy trong các khoáng vật arsenate như mimetit,
Pb
3
(AsO
4
)
3
Cl và erythrit, Co
3
(AsO
4
)
2
.8H
2
O. Ngoài ra arsen cũng tồn tại trong nhiều
dạng hữu cơ nhưng ít độc hơn arsen dạng vô cơ.
Chuyển hóa giữa các dạng quan trọng của arsen như sau:

Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate



11









Hình 1.1: Sơ đồ chuyển hóa của các dạng arsen
6


Và các dạng arsen:



Hình 1.2: Các dạng arsen vô cơ và hữu cơ
1.1.3 Tác động của arsen lên sức khỏe con người:
Sự nhiễm độc As được báo cáo trên toàn thế giới. Ô nhiễm As đến từ nhiều
nguồn khác nhau: sẵn có trong tự nhiên, công nghiệp hay trong thức ăn, nước uống
5,
7-9
.

t
(-H
2
)
AsH
3
↑
tan trong nước,
khử
m
ạnh
As ↓
tan trong
NaClO
[AsO
2
]
-

↑
HAsO
2
k
hử
m
ạnh
[AsO
4
]

3
-
H
3
AsO
4
ox
y
hóa
y
ếu
Ag
+

HNO
3

HNO
3
,
MnO
4
-
HI,
H
2
SO
3

Sn

2
+
,
H
3
PO
2

OH
-
(-H
2
)
[H↑], (pH 1÷10
I
2
;[Ag(NH
3
)
2
]
+
, OCl
-

Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate



12

Tổ chức y tế thế giới (WHO) đã thiết lập một tiêu chuẩn tạm thời về nồng độ
arsen trong nước uống là 10 μg/L và may thay đa số nồng độ As trong nước ngầm
hầu hết trên các nước đều có hàm lượng As < 10μg/L
10
.
Tuy nhiên, các báo cáo cho thấy trong các nguồn nước ngầm ở nhiều nơi có hàm
lượng As khá cao, điều này dẫn đến sự nhiễm độc As trong nước ngầm. Đã có nhiều
nghiên cứu khảo sát ở Đài Loan, sự nhiễm độc trong nước ngầm xảy ra ở bờ biển
Tây Nam Đài Loan (1961-1985), hầu hết các giếng nước ở vùng này đều chứa As
hàm lượng từ 0.01 mg/L đến 1.82 mg/L. Sự nhiễm độc ở Antofagasta, Chi Lê,
Antofagasta, khoảng 130.
000 dân sống ở thành phố này dùng nguồn nước uống từ
sông Tocance đến từ dãy núi Andes có nhiễm nồng độ As cao (0.8mg/L) trong
khoảng 12 năm (1959-1970)
5
.
Sự nhiễm As còn có thể đến từ các hoạt động công nghiệp
5
hay đến từ công
nghiệp chế biến thức ăn và nước uống. Qua khảo sát ở Nhật, hàm lượng As được
tìm thấy trong sữa đậu nành từ 5.6 mg/L đến 71.6 mg/L. As có trong các acid amin
(260-275 mg/L) được dùng trong quá trình chế biến, hay trong quá trình sản xuất
sữa bột. Hàm lượng As từ 13.5 – 21 mg/Kg do nhiễm từ sodium phosphate (7.11%
As) dùng trong quá trình sản xuất, cũng như sự có mặt As trong rượu ở Mancheter,
được sản xuất ở Anh, Đức.
Cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế (IARC) cũng đã kết luận rằng arsen và hợp
chất arsen có thể gâ
y ung thư ở người.
Sự nhiểm độc As mãn tính được khảo sát ở Đài Loan trên khoảng 40000 dân
trong 37 làng, có trên 7400 trường hợp sạm màu (tăng sắc tố), 2868 chứng dày

sừng, và các trường hợp ung thư (gan, phổi, da, tuyến tiền liệt, bàng quang, thận)
được nghiên cứu
5
.
Việc hấp thu chất arsen lâu ngày, chủ yếu từ nước giếng ô nhiễm, đã gây bệnh
“chân đen” ở Đài Loan. Các mạch máu ở cẳng chân và bàn chân bị phá huỷ gây ra
tình trạng lạnh, mất cảm giác và dần dần hoại tử ở bàn chân
11
.
Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate



13

Hình 1.3: Nhiễm độc arsen ở tay người dân
Đầu những năm 1960, qua khảo sát sự nhiễm độc ở Chi Lê, Antofagasta (thành
phố phía Bắc ChiLe) cho thấy các biểu hiện da khác thường, nhất là trẻ em. Các
mạch máu ngoại biên của những đứa bé này xuất hiện triệu chứng Raynaud, thiếu
máu cục bộ ở lưỡi, liệt nửa người với tắc động mạch cảnh và thiếu máu cục bộ cơ
tim. Trong nghiên cứu trên 27000 trẻ ở tuổi đi học, 12% được tìm thấy c
ó sự thay
đổi da do As, 1/4 đến 1/3 các trường hợp này đều có triệu chứng giống nhau. Ở khu
dân cư Antofagastan, 144 trường hợp có sắc tố da không bình thường, được so sánh
với 98 mẫu chứng. Nghiên cứu gần đây cũng cho thấy As gây tổn thương da bàng
quang và ung thư phổi ở miền Bắc Chile.
Tất cả các nước ở Mỹ, Canada, Ấn Độ, Anh, Ai cập, Nhật, Úc đều nhiễm độc
As.
Tương tự, ở khu dân cư quận Ronphibon, tỉnh Nakorn Srithammarat, Thái Lan
thì có sự thay đổi sắc tố da.

Nghiên cứu sự nhiễm As ở Việt Nam cũng là vấn đề đáng qua
n tâm. Qua các
cuộc điều tra, nghiên cứu sự nhiễm As trên sông Hồng ở Việt Nam, hay các giếng
nước bắt nguồn từ sông Hồng đều cho kết quả cao hơn tiêu chuẩn cho phép của
WHO là 10 μg/L. Nồng độ As được khảo sát trong 25 mẫu nước giếng ở Gia Lâm
vùng ngoại ô của Hà Nội, Việt Nam
vào tháng 9/2001 có kết quả As trong nguồn
nước giếng từ 0.1 đến 330 μg/L, khoảng 40% nguồn nước có nồng độ cao hơn tiêu
Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate



14
chuẩn. Nguồn nước giếng ở Đan Phương có hàm lượng As > 500μg/L
7
hay vượt
hơn 50 lần tiêu chuẩn cho phép, hay nguồn nước giếng ở Nam Du cũng có hàm
lượng As cao hơn tiêu chuẩn của WHO quy định
12
.
Tương tự như ở sông Hồng, sông Mekong cũng được tiến hành khảo sát sự
nhiễm As và kết quả cũng cho thấy có sự nhiễm As từ sông Mekong hay các nguồn
nước giếng có nguồn gốc từ sông Mekong. Kết quả nghiên cứu các giếng nước của
hai tỉnh Tiền Giang và Đồng Tháp cho thấy hàm lượng As từ 0.9 μg/L đến 321
μg/L
13
.
Kết quả khảo sát tình hình ô nhiễm As trong nước ngầm của Viện Vệ Sinh Y Tế
Công Cộng Tp Hồ Chí Minh năm 2005 cho thấy tại khu vực đồng bằng Sông Cửu
Long, các tỉnh An Giang, Kiên Giang, Đồng Tháp …là những nơi có tỷ lệ nhiễm

cao và An Giang là địa phương đã bị nhiễm nặng nề nhất trong khu vực này. Trong
tổng số khoảng 3000 mẫu / mỗi tỉnh khảo sát có hàm lượng As cao hơn 10 μg/L
như sau: An Giang chiếm 20.18%, Đồng Tháp 12.47%, Long An 8.61% và Kiên
Giang 3.
79%
1, 11
. Tương tự trong cuộc khảo sát sự nhiễm As trong nước ngầm ở các
Tỉnh An Giang, Đồng Tháp, Kiên Giang và Long An vào những năm 2007-2008
cho thấy tỷ lệ giếng nước có nồng độ As cao hơn tiêu chuẩn của WHO khoảng 26%
tổng số giếng nước khảo sát là 460
9
.
Khảo sát 50 mẫu tóc ở Thanh Trì, vùng ngoại ô của Hà Nội, Việt Nam vào tháng
9/2001 có kết quả As trong mẫu tóc từ 0.088 -2.77μg/g, thấp hơn As nhiễm trên thế
giới, nhưng cao hơn những người sống trong khu vực không bị nhiễm As
14
.
1.2 Các phương pháp phân tích:
Phâ
n tích arsen ở hàm luợng vết đã được xác định bằng nhiều phương pháp khác
nhau: phân tích tổng As thường đuợc tiến hành dùng các thiết bị quang phổ, khối
phổ trong khi việc phân tích nguyên dạng As lại cần thêm bước tách riêng các dạng
As như chiết hoặc sắc ký. Trong bài này, chúng tôi chỉ chú trọng vào hàm lượng As
tổng số nên chỉ trình bày chi tiết các phương pháp thông dụng dành cho phân tích
As tổng số.
Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate



15

1.2.1 Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử
Nguyên tắc của phương pháp: nguyên tố cần phân tích đuợc nguyên tử hóa và
kích hoạt nhờ một nguồn nhiệt độ cao. Trạng thái kích hoạt của nguyên tử không
bền và chuyển về trạng thái cơ bản đồng thời phát ra bức xạ điện từ có năng lượng
đúng bằng với chênh lệch năng lượng giữa hai trạng thái kích hoạt và cơ bản. Mỗi
nguyên tố có một phổ phát xạ đặc trưng nên có thể dùng phổ phát xạ cho mục đích
định da
nh chất phân tích. Cường độ phát xạ tại một bước sóng nhất định nào đó của
nguyên tố tỷ lệ với số nguyên tử ở trạng thái kích hoạt và như vậy tỷ lệ với nồng độ
mẫu phân tích. Dựa trên tính chất này, phổ phát xạ đuợc dùng trong mục đích định
lượng. Phương phá
p này có độ nhạy, độ chính xác rất cao, khoảng tuyến tính rất
rộng. Các thiết bị phổ phát xạ gần đây cho phép phân tích đồng thời nhiều nguyên
tố trong cùng một mẫu trong khoảng thời gian rất ngắn (vài chục s), đây là một ưu
điểm nổi bật giúp việc phân tích mẫu hữu hiệu hơn.
15-17
.
1.2.2 Phương
pháp huỳnh quang nguyên tử (AFS)
Phương pháp này cũng từng đuợc sử dụng tương đối phổ biến trong xác định As.
As cũng đuợc nguyên tử hóa bằng một nguồn cấp nhiệt độ đủ cao. Đám hơi nguyên
tử tạo thành đuợc chiếu xạ bởi một chùm bức xạ đặc trung của As phát ra từ đèn
cathod rỗng. Nguyên tử As được kích hoạt và phát xạ tại bước sóng c
ó năng lượng
bằng chênh lệch năng lượng giũa trạng thái cơ bản và trạng thái kích hoạt và được
ghi đo. Phân tích As bằng AFS là kỹ thuật xác định tổng As và thường thông qua
dạng hydride và kéo dài khoảng tuyến tính lên đến mg/L, cho phép áp dụng trong
môi trường, sinh hóa và mẫu thực phẩm.
Phương pháp này xác định được As tổng và các loại As dựa vào kỹ thuật tiêm
dòng chảy và hệ hóa hơi hydride. Việc phân tích As tổng hay từng loại As tùy thuộc

vào cách xử lý mẫu. Giới hạn phát hiện của phương pháp này trong rượu từ 0.3μg/L
đến 0.6μg/L và c
ó độ chụm với %RSD từ 2% tới 8% trong khoảng nồng độ As từ
0.5μg/L đến 10 μg/L
15, 18-19
.
Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate



16

Hình 1.4: Khoảng giới hạn phát hiện của một số phương pháp phổ thông dụng
1.2.3 Phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử
1.2.3.1 Giới thiệu về phổ hấp thu nguyên tử

Hình 1.5: Các bộ phận trong máy AAS
1.2.3.2 Nguồn bức xạ kích thích phổ hấp thu
2-20

Nguồn này phát ra một dãy vạch phổ nguyên tử có độ phân giải cao, đặc trưng
cho từng nguyên tố cần đo. Đối với As là chùm vạch triplet 193.7 nm, 189.0 nm,
197.2 nm. Các nguồn kích thích thông dụng là đèn catod rỗng, đèn phóng điện phi
điện cực. Gần đây nguồn bức xạ liên tục phát ra từ đèn Xe cường độ cao đã đuợc
đưa vào sử dụng kết hợp với hệ thống đơn sắc có độ phâ
n giải rất cao và cho độ
nhạy tương đương với nguồn phát bức xạ vạch, đặc trưng như HCL và EDL.
Nhưng dù là loại đèn nào thì nguồn phát tia bức xạ cũng phải thỏa mãn các điều
kiện sau:
Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate

17
- Phải tạo ra được các tia bức xạ nhạy đối với nguyên tố cần phân tích.
- Nguồn bức xạ phải phù hợp với thiết bị phân giải để có độ đơn sắc phù hợp
và cường độ cao, ổn định và ít nhiễu do các vạch phổ (không đặc trưng) khác.
1.2.3.3 Hệ thống nguyên tử hóa mẫu phân tích
2, 21-22

Hệ thống này tạo ra nhiệt độ thích hợp và ổn định để nguyên tử hóa nguyên tố
thành trạng thái hơi rời rạc. Có hai loại kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu là kỹ thuật
nguyên tử hóa bằng ngọn lửa (Flame-AAS) và kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn
lửa. Kỹ thuật nguyên tử hóa ngọn lửa cho độ nhạy rất kém đối với As nên không
dùng trong phân tích vi lượng As. Bài này chỉ đề cập đến kỹ thuật nguyên tử hóa
không ngọn lửa.
Kỹ th
uật nguyên tử hóa không ngọn lửa gồm ba loại: lò graphite, hydride và
hydride ghép nối lò graphite.
- Kỹ thuật lò graphite cho phép xác định tương đối nhanh và chính xác ở
khoảng nồng dộ rất thấp (μg/L). Nguyên tố cần phân tích kèm theo nền
mẫu thường được đưa vào lò ở dạng lỏng. Sự nguyên tử hóa diễn ra ở nhiệt
độ khá cao, tùy theo từng nguyên tố, đến gần 3000
o
C.
- Kỹ thuật hydride cho phép xác định tưong đối nhanh và chính xác ở
khoảng nồng độ rất thấp (μg/L) một số nguyên tố có khả năng tạo hydride
thể khí ở nhiệt độ thường. Nguyên tố cần phân tích đuợc cho tạo hơi
hydride và đuợc đưa khá chọn lọc vào buồng nguyên tử hóa là ống thạch
anh đuợc gia nhiệt sẵn ở 750-1000

0
C. Sự nguyên tử hóa như vậy diễn ra ở
nhiệt độ thấp và có sự hỗ trợ của gốc tự do.
- Kỹ thuật hydride ghép nối lò graphite cho phép xác định tưong đối nhanh
và chính xác ở khoảng nồng độ rất thấp (μg/L) một số nguyên tố có khả
năng tạo hydride thể khí ở nhiệt độ khá cao. Nguyên tố cần phân tích được
tạo hơi hydride và đưa vào lò graphite. Sự nguyên tử hóa các nguyên tố ở
dạng hydride sẽ đư
ợc thực hiện ở nhiệt độ khá cao và cũng tùy theo từng
nguyên tố, lên đến gần 3000
0
C.
Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate



18
Kỹ thuật hydride ghép nối lò graphite là kỹ thuật tích hợp giữa hai kỹ
thuật lò graphite và kỹ thuật hydride.
Kỹ thuật lò graphite có ưu điểm là sử dụng chương trình nhiệt độ để
nguyên tử hóa mẫu nhưng lại bị ảnh hưởng nhiễu nền. Trong khi kỹ thuật
hydride thì có ưu điểm là không bị ảnh hưởng nhiễu nền, nhưng nhiệt độ
nguyên tử hóa lại thấp. Vì vậy, kỹ thuật hydride ghép nối lò graphite sẽ
tích hợp những ưu điểm của hai kỹ thuật trên, ha
y nói cách khác, kỹ thuật
này cho độ nhạy khá cao do giảm được ảnh hưởng nền và nhiệt độ nguyên
tử hóa cao.
1.2.3.4 Bộ đơn sắc và
bộ ghi đo tín hiệu
2

Bộ đơn sắc có độ phân giải cao, cho phép tách phổ hấp thu thành các vạch phổ
đơn sắc tại khe ra của máy đo phổ hấp thu nguyên tử.
Bộ ghi đo tín hiệu có chức năng chuyển hóa tín hiệu quang thành tín hiệu điện,
khuyếch đại tín hiệu điện và ghi đo phổ.
1.3 Các kỹ thuật nguyên tử hóa th
ông dụng xác định arsen.
1.3.1 Kỹ thuật lò graphite
1.3.
1.1 Tóm tắt quá trình nguyên tử hóa mẫu
2

Đây là phương pháp quang phổ hấp thu không ngọn lửa, tức là không dùng nhiệt
của phản ứng cháy từ ngọn lửa mà dùng nguồn nhiệt phát sinh từ dòng điện qua
cuvet than chì để nguyên tử hóa mẫu. Khác với ngọn lửa, nhiệt độ của lò graphite
có thể đuợc điều chỉnh rất chính xác (đến 1
o
C) qua việc kiểm soát dòng điện qua lò
graphite theo một chuơng trình nhiệt theo mong muốn của người sử dụng. Một thể
tích (luợng) mẫu khá nhỏ đuợc đưa thủ công hay tự động vào lò graphite và toàn bộ
lượng chất phân tích trong mẫu được bay hơi và nguyên tử hóa trong lò. Sự chuyển
mẫu vào lò là 100%, sự nguyên tử hóa diễn ra khá triệt để nên so với kỹ thuật ngọn
lửa, độ nhạy của phương pháp này cao hơn hàng trăm đến hà
ng ngàn lần. Tuy vậy
do bề mặt lò graphite bị ăn mòn dần theo quá trình đo mẫu nên các quá trình diễn ra
trên bề mặt lò mỗi mẫu mỗi khác, hậu quả là độ lặp giữa các phép đo kém. Trong
Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate

19
khi đó kỹ thuật nguyên tử hóa dùng ngọn lửa cung cấp môi trường nguyên tử hóa
mới liên tục và ổn định nên phép đo có độ lặp lại tốt hơn. Độ lặp của các phép đo
trên kỹ thuật lò tùy thuộc nhiều vào thành phần nền của mẫu. Nếu mẫu chứa nhiều
acid có tính ăn mòn, chứa nhiều khoáng vô cơ thì bề mặt lò bị ăn mòn khá nhanh và
kết quả đo rất kém ổn định. Chính vì lý do này mà kỹ thuật lò graphite chỉ hữu hiệu
cho các mẫu nước sạch và thực tế phân tích As trong mẫu nước sạch (nước ngầm,

nuớc sông) luôn ưu tiên dùng kỹ thuật lò graphite.
Quá trình nguyên tử hóa được thực hiện trong ống graphite với thời gian rất ngắn
(sự nguyên tử hóa tức khắc) nhờ năng lượng của dòng điện công suất lớn và trong
môi trường khí trơ. Nguồn năng lượng thường được dùng hiện na
y là dòng điện có
cường độ dòng rất cao (từ 50-600A) và hiệu điện thế thấp (<12V). Mẫu phân tích
bằng phương pháp này có thể không cần làm giàu sơ bộ và lượng mẫu tiêu tốn ít (20
μL cho mỗi lần đo).
Quy trình đo chung trên mọi thiết bị GF-AAS có thể đuợc tóm tắt như sau:
- Giai đoạn 1: sấy khô mẫu
Đây là giai đoạn đầu tiên của quá trình nguyên tử hóa mẫu.
Mục đích của việc
sấy khô mẫu là để đảm bảo cho dung môi hòa tan mẫu bay hơi hoàn toàn và nhẹ
nhàng. Thông thuờng nhiệt độ sấy khô nên cao hơn nhiệt độ của dung môi hòa tan
mẫu khoảng 10-20
o
C. Đối với dung dịch nước có chứa HNO
3
thì thuờng sấy khô
mẫu ở 120
o
C trong thời gian 40 s cho tổng thể tích mẫu và chất biến tính (modifier)

25 – 30 μL.
- Giai đoạn 2: Tro hóa
Mục đích của giai đoạn này là làm bay hơi hoàn toàn các hợp chất hữu cơ và tro
hóa, nung luyện các hợp chất vô cơ cùng với các nguyên tố cần phân tích để chuyển
các hợp chất này về cùng một dạng tồn tại. Sự hóa hơi và nguyên tử hóa nguyên tố
phân tích ở dạng tồn tại này là đồng thời và ổn định, biểu hiện ở giản đồ độ hấp thu
theo thời gian
là một peak hình chuông tương đối đối xứng (hơi giống phân bố
Gauss).
- Giai đoạn 3: Nguyên tử hóa
Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate



20
Đây là giai đoạn cuối của quá trình nguyên tử hóa mẫu và cũng là giai đoạn
quyết định cường độ của vạch phổ. Giai đoạn này được thực hiện trong thời gian rất
ngắn, thông thường từ 2 s đến 6 s, nhưng tốc độ tăng nhiệt thường là tối đa (2000
o
C/s) để lò đạt ngay tức khắc nhiệt độ nguyên tử hóa. Nhiệt độ nguyên tử hóa tùy
thuộc vào tính chất nhiệt của từng nguyên tố và dạng tồn tại thực tế của nguyên tố
đó tại thời điểm nguyên tử hóa. Trong giai đoạn tro hóa, chất phân tích thuờng kết
hợp với các khoáng trong nền mẫu hoặc/và modifier để tạo nên các dạng khoáng
hỗn tạp. Quá trình này có thể xem như một giai đoạn đồng nhất mẫu, qua đó các
dạng tồn tại khác nhau của nguyên tố phâ
n tích (nếu có) trong mẫu bị chuyển về 1
dạng khoáng nhất định. Thông thường nguyên tố cần phân tích trong dạng khoáng
(mẫu) có tính chất nhiệt khác với nguyên tố này ở dạng tinh khiết (chuẩn) và hậu
quả là mức độ bay hơi của chuẩn và mẫu khác nhau thể hiện ở tỷ lệ tín hiệu diện
tích/chiều cao khác nhau giữa chuẩn và mẫu hoặc giữa mẫu có thành phần nền khác

nhau. Kết quả phân tích nếu dùng phương pháp đường chuẩn chắc chắn là kém
chính xác.
Để làm cho tính chất nhiệt của nguyên tố phân tích trong chuẩn và mẫu tương tự
nhau, người ta hay dùng các chất biến tính với lượng áp đảo (gấp hàng chục ngàn
lần lượng nguyên tố phân tích). Tuy vậy biện pháp này chỉ hữu hiệu với những mẫu
có thành phần nền không quá phức tạp hay hàm lượng khoáng trong mẫu không
cao. Trong những mẫu chứa khoáng vô cơ nồng độ cao như nước biển ha
y dịch
chiết đất, kỹ thuật lò graphite cho kết quả kém chính xác (sai và lặp kém). Người ta
hay dùng các biện pháp chiết để tách bỏ nền (đồng thời làm giàu mẫu) để khắc phục
yếu điểm này của kỹ thuật lò graphite và mở rộng phạm vi áp dụng trong phân tích.
Trong thực tế sử dụng, nguời phân tích nên tối ưu hóa nhiệt độ nguyên tử hóa cho
phù hợp với nền mẫu.
- Giai đoạn 4: Làm sạch
mẫu. và làm nguội
Mục đích của giai đoạn này là để đuổi toàn bộ các vết mẫu (nền + chất phân
tích) còn lại để hoàn trả bề mặt lò sạch cho phép đo kế tiếp. Nhiệt độ làm sạch
thuờng cao hơn nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu và khí mang đuợc dùng tối để lơi cuốn
Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate



21
chất phân tích ra khỏi lò. Nhiệt độ làm sạch quá cao có thể rút ngắn tuổi thọ của lò
và vì vậy làm tăng giá thành phân tích.
1.3.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nguyê
n tử hóa
Với các giai đoạn sấy, tro hóa và nguyên tử hóa mẫu trên, quá trình nguyên tử
hóa bộc lộ một số yếu tố ảnh hưởng. Mức độ ảnh huởng của các yếu tố này là khác

nhau đối với mỗi nguyên tố.
¾ Môi trường khí trơ thực hiện thường dùng là argon (Ar) hoặc nitơ (N
2
), nghĩa
là thực hiện trong môi trường không có oxy, mục đích là cách ly lò graphite đang
đuợc đốt ở nhiệt độ cao khỏi bị cháy trong oxygen khí quyển. Trước đây N
2
đuợc
dùng khá phổ biến làm khí mang nhưng khí này ở nhiệt độ cao lại phản ứng với
graphite sinh ra cyanogen (CN)
2
rất độc, cộng với việc Ar ngày càng rẻ đi, hiện nay
khí trơ Ar là lựa chọn duy nhất làm khí mang. Lưu lượng khí trơ bên trong lò
graphite có thể được điều chỉnh theo chương trình đặt trước giúp lôi cuốn chất bẩn
khỏi lò trong các giai đoạn làm khô, tro hóa và làm sạch lò. Trong giai đoạn nguyên
tử hóa, khí mang làm giảm tín hiệu hấp thu do pha loãng hơi nguyên tử trong quang
lộ, vì vậy phân tích viên đặt chế độ tắt khí mang trong giai đoạn nguyên tử hóa với
các phép đo yê
u cầu độ nhạy cao.
¾ Công suất đốt nóng lò graphite: khi tăng công suất đốt nóng thì cường độ
vạch phổ tăng nhưng chỉ trong một giới hạn nhất định.
¾ Tốc độ đốt nóng lò graphite: tốc độ đốt nóng và thời gian nguyên tử hóa tỷ lệ
nghịch với nhau. Nếu đo diện tích peak thì không bị ảnh hưởng, nhưng nếu đo chiều
cao thì tỷ lệ với tốc độ đốt nóng. Nhưng vấn đề chí
nh là ở chỗ, khi nguyên tử hóa
với tốc độ đốt nóng lò graphite chậm, ta thường phải nguyên tử hóa thời gian dài,
dẫn đến kết quả vạch phổ không những có chiều cao thấp mà còn có nhiều đỉnh và
dạng phức tạp, gây khó khăn trong định lượng.
¾ Loại tube graphite dùng để nguyên tử hóa mẫu, các loại nguyên liệu graphite
khác nhau cũng có ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ và thời gian nguyê

n tử hóa
mẫu.
Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate



22
Nói chung, các loại graphite hoạt hóa toàn phần thường cho kết quả tốt nhất, độ
nhạy cao, ổn định.
1.3.1.3 Các loại nhiễu trong lò graphite và biện pháp khắc phục
Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả phân tích trong kỹ th
uật này rất đa dạng và
phức tạp. Tùy thuộc vào tính chất của các yếu tố ảnh hưởng mà được chia làm hai
loại nhiễu: nhiễu quang phổ và nhiễu không quang phổ.
¾ Nhiễu quang phổ là loại nhiễu do phân tử hay nguyên tử chất nền hấp thu,
bao gồm các loại nhiễu sau:
• Nhiễu do phát xạ: xuất hiện khi bức xạ “vật đen” phát ra từ lò graphite bị
đốt nóng đến đư
ợc detector. Nhiễu này làm tăng độ bất ổn của tín hiệu đo, trong
một số trường hợp nghiêm trọng thì nhiễu này làm “mù” tạm thời detector, tín hiệu
phân tích vô nghĩa.
Nhiễu do phát xạ được kiểm soát bằng các biện pháp sau:
- Chọn nhiệt độ nguyên tử hóa phù hợp với sự nguyên tử hóa chất phân tích,
mà tại nhiệt độ đó sự kí
ch thích phổ phát xạ là không đáng kể.
- Lò graphite, khoang chứa lò và cửa sổ lò phải luôn được sạch sẽ để tránh sự
tán xạ ánh sáng từ phát xạ vạch đen vào detector.
• Nhiễu do hấp thu nền: đây là loại nhiễu quang phổ nghiêm trọng nhất
trong kỹ thuật lò graphite. Nguyên nhân có sự nhiễu này là do sự hấp thu phân tử
hay sự tán xạ gây ra bởi nền mẫu ở giai đoạn nguyên tử hóa, do các thành phần có

trong nền mẫu. Nhiễu này (
BG) là một dãy phổ rộng (đôi khi che phủ vài chục đến
vài trăm nm), khả năng chồng lấn bước sóng chất cần phân tích là đáng kể. Do đó,
các kỹ thuật kiểm soát BG phải được sử dụng hầu hết trên các phép đo hấp thu trên
GF AAS.
Nhiễu do hấp thu nền (BG) được kiểm soát bằng các biện pháp sau:
- Giảm BG qua giai đoạn xử lý mẫu
- Chương trình hóa nhiệt độ lò phù hợp
Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate



23
- Sử dụng bước sóng khác ở nơi ít có sự hấp thu nền (bước sóng càng dài
thì sự hấp thu nền càng giảm)
Các biện pháp loại trừ nền:
- Dùng chất bổ trợ nền: thông qua giai đoạn tro hóa: tùy thuộc vào độ bay
hơi tương đối của thành phần nền mẫu và chất phân tích.
- Dùng chất/hỗn hợp chất biến tính như Ni , Pd + Mg(NO
3
)
2
.
- Thay đổi thể tích mẫu: kiểm soát nền hữu hiệu khi không có giới hạn về
độ nhạy (mẫu có nồng độ cao).
¾ Nhiễu không quang phổ được tạo thành do:
• Do các thành phần đa dạng của nền mẫu ức chế sự tạo thành nguyên tử
tự do của chất phân tích., biểu diễn bằng phản ứng sau:
M° + X° ↔ MX

M° = nguyên tử tự do của chất phân tích, X° = nguyên tử nền
Biện pháp khắc phục:
- Phương pháp thêm chuẩn:
Bù trừ cho nhiễu không quang phổ. Tuy
nhiên, dùng biện pháp này lại có một số hạn chế như sau:
- Chỉ phù hợp khi nền mẫu ảnh hưởng đến sự tạo thành các nguyên tử tự
do của chất phân tích trong mẫu và phần thêm vào (điều này thường
không đúng).
- Nếu phản ứng gây nhiễu là một quá trình chậm và không cạnh tranh tức
thời với nguyên tử tự do tạo ra từ phần thêm vào, dẫn đến đường chuẩn
thiết lập bằng phuơng phá
p thêm thường không đúng lắm và kết quả thu
được là kết quả sai.
-Phương pháp thêm chuẩn cũng không bù trừ được nhiễu quang phổ.
Do đó, bù trừ nhiễu không quang phổ bằng phương pháp thêm chuẩn thường
không được lựa chọn so với sử dụng phương pháp loại trừ nền mẫu (qua xử lý
mẫu).
• Do hiệu ứng lưu: Khi nguyên tử hóa mẫu trong lò graphite, một lượng nhỏ
nguyên tố phâ
n tích không bị nguyên tử hóa, chúng được lưu trên bề mặt tube
Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate



24
graphite dưới dạng các hợp chất khó bay hơi (thường là ở dạng carbide) và tích tụ
lại qua nhiều lần nguyên tử hóa. Lượng tích tụ này bay hơi không đều giữa các lần
nguyên tử hóa và như vậy không thể kiểm soát được dẫn đến tăng cường độ của
vạch phổ và dẫn đến kết quả phân tích bị sai lệch.
Cách khắc phục: sau mỗi lần nguyên tử hóa, đun nóng tube graphite ở nhiệt

độ cao để phân hủy hết các chất còn lưu lại trên bề mặt tube.
• Do sự ion hóa của nguyê
n tố phân tích:
M → M
+
+ e
-
Nếu nguyên tố phân tích bị ion hóa càng nhiều thì cường độ vạch hấp thu càng
giảm.
Biện pháp hạn chế:
+ Chọn nhiệt độ nguyên tử hóa phù hợp.
+ Thêm vào mẫu các chất có thế ion hóa thấp hơn (thường là các muối
halogen kim loại kiềm).
• Do nồng độ acid và loại acid trong dung dịch mẫu:
Các acid càng khó bay hơi và bền nhiệt thì càng làm giảm nhiều cường độ vạch
phổ hấp thu của nguyên tố phân tích.
HCl < HNO
3
< H
2
SO
4
< H
3
PO
4

Và trong thực tế, người ta thường dùng HCl và HNO
3
với nồng độ < 2% làm môi

trường của mẫu, sử dụng trong phép đo AAS.
• Do bề mặt lò graphite:
- Bản chất của bề mặt tube graphite làm cho phép phân tích bằng lò graphite
nhạy với một số nhiễu không quang phổ, nhất là sự tạo thành carbide.
- Một số nguyên tố có xu hướng tạo thành các carbide không bay hơi do
tương tác với bề mặt graphite.
Do đó, để tránh nhiễu không quang phổ do bề mặt lò graphite nói trên, người
ta đã dùng biện pháp là phủ một lớp graphite xử lý nhiệt làm cho bề mặt lò graphit
e
Phân tích As bằng phương pháp HG-GF-AAS. Áp dụng xác định As trong mẫu Kali sorbate



25
bền chắc (nén chặt) và trơ, không thấm để làm giảm xu hướng hình thành carbide.
Lò graphite xử lý nhiệt cũng có tuổi thọ cao hơn lò graphite không phủ xử lý nhiệt.

1.3.2 Kỹ thuật tạo hơi hydride qua cell thạch anh
Năm 1955 ông Walsh đã giới thiệu phương pháp hấp thu nguyên tử, sau đó kỹ
thuật phân tích này đã được sử dụng rất phổ biến ở các phòng thí nghiệm trên toàn
thế giới. Tuy nhiên ban đầu việc xác định nguyên tử bằng phổ hấp thu nguyên tử
còn gặp rất nhiều khó khăn trong việc sol khí hóa dung dịch mẫu, nhất là đối với
các nguyên tố As, Se, Sb, Te…
Năm 1969 Holak đã sử dụng kỹ th
uật tạo hydride kết hợp với phổ hấp thu
nguyên tử. Ông dùng hỗn hợp kim loại và acid (Zn kim loại và acid chlorhydric) để
thực hiện phản ứng khử, kẽm và HCl được đựng trong một ống nghiệm có nitơ
lỏng. Trước tiên, ống nghiệm này được làm nóng lên rồi dẫn dung dịch có chứa As
đi qua, khí As sinh ra được dẫn vào ngọn lửa không khí- acetylen trong môi trường
N

2
. Bằng phương pháp khắc phục đáng kể nhược điểm của sự sol khí hóa, nâng cao
được độ nhạy. Chất khử dùng cho phản ứng tạo hydride là hydrogen mới sinh:
Zn + 2HCl
⎯→⎯ ZnCl
2
+ 2H ⎯⎯→⎯
+m
E
EH
n

Trong đó E là nguyên tố phân tích, m,n có thể giống hoặc khác nhau. Hiện nay
người ta dùng NaBH
4
(sodium tetrahydroborate) là tác nhân cho tốc độ sinh khí
nhanh hơn và hiệu quả hơn so với Zn kim loại.
NaBH
4
+ H
+
+ 3H
2
O → Na
+
+ 8H + H
3
BO
3

Hơi hydride được đẩy ra khỏi dung dịch chuyển đến buồng nguyên tử hóa nhờ
dòng khí mang là khí trơ (thường là Ar). Về cơ bản phản ứng tạo hydride là như
nhau, tuy nhiên tuy thuộc vào cách thức phối trộn mẫu, chất mang acid, NaBH
4
và
cách thức lôi cuốn hơi hydride mà có các kỹ thuật tạo hơi hydride khác nhau. Mỗi
kỹ thuật vì vậy khác nhau về hiệu năng (độ nhạy, các yếu tố gây nhiễu).
1.3.2.1 Các kỹ thuật tạo hydri
de
22
:
Các kỹ thuật tạo hơi hydride hiện nay có thể đuợc tóm tắt trong sơ đồ bên dưới: