Nghiên cứu chế tạo cảm biến điện hóa chọn lọc ion Cd2+ nhằm ứng dụng trong quan trắc môi trường và phân tích thực phẩm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯ Ờ N G ĐẠI HỌC K HO A H ỌC T ự N HIÊN
• • • ■
Nghiên cửu chế tạo cảm biến điện hóa chọn lọc ion C(f nhằm
o • • • •
w ?
ứng dụng trong quan trăc môi trường và phân tích thực phăm
MẢ SỐ: QT - 06 - 43
CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI TS. Đỗ Phúc Quân
CÁN B ộ THAM GIA ThS. Nguyễn M inh Tuệ
ĐAI HỌC QUỐ C GIA HÀ NỘI
TRUNG TÁV1 t HỎNG tin thư V,Ẻn
_
D T / é>9r
HÀ N Ộ I- 2 0 0 7
BÁO CÁO TÓM TẮT KÉT QUẢ THựC HIỆN
Đề tài cấp Đ H Q G H N năm 2006
1. Ten đề tài: Nghiên cứu chế lạo cảm biến điện hóa chọn lọc ion Cd2' nhằm
ủng dụng trong quan trắc môi trường và phán tích thực phẩm
Mã số: QT - 0 6 -4 3
2. Chủ trì đề tài: TS. Đỗ Phúc Quân
3. Cán bộ tham gia: ThS. Nguyễn Minh Tuệ
4. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
Mục tiêu của đề tài:
Đề tài nhằm nghiên cứu chế tạo điện cực chọn lọc ion cadmi phục vụ quan trẳc
môi trường và kiểm tra thực phẩm. Điện cực cadmi được chế tạo theo nguyên tắc
tiếp xúc rắn sử dụng màng polyme dẫn điện tổng hợp theo phương pháp điện hoá.
Màng chọn lọc ion cadmi trên cơ sờ sừ dụng N,N,N’,N’-tetradodecyl-3,6-
đioxaoctandithioamit làm chất dẫn ion cadmi. 1
Nội dung nghiên cứu:
ì'

a) Khảo sát điều kiện tổng họp điện hoá màng polyme dẫn điện cho điện cực
chọn lọc ion Cd2+. Các điều kiện khảo sát gồm thời gian điện phân, thành
phần dung dịch và điều kiện pha tạp ion vào màng polyrri'ỉ dẫn. Màng
polyme dẫn gồm polypyrol và poly(3-methylthiophen)
b) Khảo sát thành phần màng chọn lọc ion Cd2+ trên cơ sở sừ dụng chất dẫn
ion N,N ,N\N’-tetradodecyl-3,6-đioxaoctandithioamit và DOS làm chất
dẻo hoá màng.
c) Đánh giá thông sổ đặc trưng của điện cực như: khoảng tuvến tính, độ dốc
cùa đường chuẩn tuyến tính, hệ số chọn lọc điện thế, thời gian đáp ứng,
tổng trở điện hoá cùa điện cực nhàm làm sáng tỏ hoạt động của diện cực.
Đánh giá độ lặp lại của quá trình chế tạo điện cực chọn lọc ion cadmi.
5. Tóm tắt các kết quả đạt được
a) Đã nghiên cứu điều kiện phù hợp để tổng hợp màng polypyrol từ dung
dịch nước với mật độ dòng không đổi và poly(3-metylthiophen) trong
dung môi axetonitril íại thế 1,75V. Các màng polyme dẫn điện này được
ứng dụng trong chế tạo điện cực chọn lọc ion cadmi theo nguyên tắc tiếp
xúc rắn.
b) Đã khảo sát thành phần màng chọn lọc ion cadmi với hàm lượng khác
nhau của chất dẫn ion cadmi và chất dẻo hoá DOS. Thành phần màng chọn
lọc ion cho đáp ứng phù hợp chứa 1 mg chất dẫn ion ETH5435, 64,9 mg
khối lượng chất dẻo hoá DOS, 32,2 mg hợp chất cao phân tử PVC và 0,43
mg cùa NaTFPB.
c) Đã khảo sát các thông số đặc trưng cùa điện cực chọn lọc ion cadmi bao
gồm độ dốc, khoảng tuyến tính, hệ số chọn lọc điện thế của một số ion đại
diện và tổng trờ điện hoá, thời gian đáp ứng và độ lặp lại của quá trinh chế
tạo điện cực:
- Điện cực chọn lọc ion cadmi hoạt động tuyến tính theo phương trình
Nernst trong khoảng nồng độ từ 1.10'7M đến 10'5M với độ dốc khoảng
30,2 ±0,5 mV/dec.
- Điện cực đáp ứng tương đối nhanh với tạo ít hơn 30 giây.

- Hệ số chọn lọc điện thế, KCdjpot đối với các cation thông dụng đều nhỏ
hơn 10'5, đặc biệt một vài cation có KcdjPOt cỡ 10'9.
- Tổng trờ điện hoá của các điện cực chọn lọc ion cadmi với màng chọn
lọc ion dùng chất dẻo hóa DOScó giá trị từ 1 đến 4 Míì, điện dung của
màng khoảng 10'11 F. Các giá trị này tăng khi tăng độ dầy của màng
và khi nồng độ của ion cadmi trong dung dịch giảm.
- Trong khoảng thời gian một tháng, các thông số đặc :rưng của điện
cực không suy giảm so với giá trị ban đầu.
Kinh phí của đề tài
6.1. Kinh phí được cấp: 20 triệu đồng
6.2. Giải trình các khoản chi:
- Thuê khoán chuyên môn: 7.000.000 đồng
- Chi phí nghiệp vụ chuyên môn
9.000.000 đồng
800.000 đồng
1.600.000 đồng
1.600.000 đồng
CHỦ NHIỆM ĐÈ TÀI
TS. Đỗ Phúc Quân
C ơ QUAN CHỦ TRÌ ĐÉ TÀI
(Hoá chất, nguyên liệu, dụng cụ, in ấn):
Vật tư văn phòng, thông tin liên lạc:
Điện nước và quản lý phí:
Chi phí khác:
KHOA QUẢN LÝ
Giám đốc Trung tâm
NCCNMT&PTBV
PROJECT SUMMARY
1. Title: Development of a solid-contact ion-selective electrode l'or determination ol'
cadmium ion in relevant environment and foods.

Project code: Q T -0 6 - 4 3
2. Project coordinator: Dr. Do Phuc Quan
3. Project participants: MSc. Nguyen Minh Tue
4. Purpose and content of the project
Purposes:
- Development of a new solid-contact ion-selective electrode for Cd2+ based
on N,N ,N\N’-tetradodecyl-3,6-dioxaoctandi1:hioamide (ETH 5435, Fluka) as
an ionophore. A conductive polymer thin films including polypyrrole/nafion
and poly(3-methylthiophene) was used as an internal solid-contact layer of
sensor.
Contents:
Study of synthesis conditions of conducting polymer including (Ppy/NC>3)
and poly(3-methylthiophene) used as ail internal solid-contact layer of sensor.
- Investigation component of ion selective membrane for Cd2+ based on
N,N,N’,N’-tctradodccyl-3,6-dioxaoctandithioamidc (ETII 5435, l’luka) as an
ionophore.
- Characterization of designed ISE: dynamic, slope, selectivity, reponse time
and interfeưing factors to electrode operation and lifetime.
- Application of resulted sensor for determination of cadmium ion in real
samples.
5. Result summary
- A conductive polymer thin films including polypyưole/naíìon and poly(3-
methylthiophene) was electrochemically deposited on a solid electrode
surface such as glassy carbon electrode and used as an internal solid-contact
layer of sensor. PPy/N03 thin film was grown from an aqueous solution
containing pyrrole (0.5 M) and NaN03 (0.5 M). A constant cuưent of
2mA/cm2 was applied for 150 seconds for electropolymerization. In order to
increase the Cd2+ exchange of PPy/N03, a membrane with 1.5 (J.1 of nafion
solution was coated onto polymer modified glassy carbon electrodc surfacc.
poly(3-methylthiophene) was grown from an acetonitrile/aqueous solution

containing 3-methylthiophen (150 mM) and TEABF (100 mM). An
electropolymerized constant potential of 1.75V was applied for 150 seconds.
Among membrane components tested, solvent polymeric membrane Cd-2
based on 1.0 mg of ETH 5435 as cadmium ionophore, 64.9 mg of DOS and
32.2 of PVC and liphophilic additive of 0.43 mg NaTFPB displays a good
Nemstian response of 30.2 ±0.5 mV/decade to Cd2+ ion. Best potentiometric
responses of Cd2+-ISE are observed over the investigated range of 1.10"7 to
10'5 M in electrolyte solution containing 1CT4 M NaN 03. The electrode can be
used in the pH range from 5 to 7. The proposed sensor shows fairly good
discriminating ability towards Cd2+ ion in comparison with some alkali,
alkaline earth, transition and heavy metal ions. All Cadmium ISEs to attain
90 % of the steady-state response was typically a 30 seconds and after one
month, the clectrode response is within 95% of the initial level.
Determination of cadmium ion in wastewater, vegetable and soil samples
were implemented.
Mục lục
Mục lục i
Danh mục các ký hiệu viết tắt
iii
Danh mục các bàng iv
Danh mục các hình vẽ, đồ thị iv
Mở đầu 1
I. Tổng quan 3
1.1. Giới thiệu chung về cadimi 3
1.1.1. Tính chất hóa lý của cadimi 3
1.1.2. ứng dụng 4
1.1.3. Độc tính 5
1.2. Các phương pháp thông dụng để xác định cadimi

7

1.3. Chế tạo điện cực chọn lọc ion cadimi
9
1.3.1. Giới thiệu chung 9
1.3.2.Các đại lượng đặc trung của điện cực chọn lọc ion
12
II. Nội dung và phương pháp nghiên cứu 15
II. 1. Mục đích và nội dung nghièn cứu 15
11.2. Phương pháp nghiên cứu 15
11.2.1. Hoá chất 15
11.2.2. Chế tạo điện cực chọn lọc ion và đánh giá các thông số của điện cực 16
III. Kết quả và thảo luận 19
III. 1. Khảo sát màng polyme dẫn điện 19
III. 1.1. Tổng họrp điện hoá màng polypyrrol 19
III. 1.2. Tổng hợp điện hoá màng poly(3-methylthiophen) 22
111.2. Khảo sát đặc tính của điện cực chọn lọc ion 23
111.2.1. Khảo sát điều kiện chế tạo điện cực 23
111.2.2. Các thông số khác 28
111.3. Áp dụng phân tích mẫu 33
111.3.1. Chuẩn bị mẫu phân tích 33
111.3.2. Kết quà phân tích 34
i
IV. Kết luận 36
Tài liệu tham khảo 38
11
cv Von-ampe vòng
DOS Bis(2-etylhexyl) sebacat
GCE Điện cực glasy cacbon
ETH543 5 N,N,N \N ’-tetradodecy 1-3,6-đioxaoctandithioamit
ISE Điện cực chọn lọc ion
ISM Màng chọn lọc icn

KjjPOt Hệ số chọn lọc ion
NaTFPB Natri tetrakis[3,5-bis(triflometyl)phenyl]borat
PPy polypyrol
P3MT Poly(3-metylthiophen)
PVC poly vinyl clorua
TEABF Tetraetylamonitetrafloborat
THF tetrahydrofuran
Danh mục các ký hiệu viết tắt
Hình 3.4.
Hình 3.5.
Hình 3.6.
Hình 3.7.
Hình 3.8.
Hình 3.9.
Hình 3.10.
Hình 3.11.
Hình 3.12.
Đường vôn-ampe vòng của điện cực P3MT đo trong 22
dung dịch gồm Cd(N0 3)2 lCT’M và NaN03 10‘'M. Tốc
độ quét thế 50 mV/s
Đáp ứng điện thế của các điện cực chọn lọc ion cađim! 23
với hàm lượng khác nhau của ionophore trong DOS.
Đáp ứng điện thế của các điện cực chọn lọc ion cadimi 24
được luyện trong dung dịch điện ly có nồng độ Cd2+
khác nhau.
Đáp ứng điện thế của các điện cực chọn lọc ion cadimi 25
khi bổ sung thêm các lượng nafion khác nhau
Đáp ứng điện thế của các điện cực chọn lọc ion cadimi 26
với màng tiếp xúc ran P3MT.
Đáp ứng điện thế của điện cực chọn lọc ion cadimi 27

trong các dung dịch có pH khác nhau
Hệ số chọn lọc điện thế (logKpotpb j ) cùa màng chọn lọc 29
ion cadimi
Đường đáp ứng của điện cực trong khoảng nồng độ 30
Cd2+ từ 10‘8-10'5M trong dung dịch điện ly NaN03 10'
4M, pH 7
Tổng trở điện hoá của các điện cực chọn lọc ion cadimi 31
V
Danh mục các bảng
Bảng 2.1. Thành phần màng chọn lọc ion cadimi. 17
Bảng 3.1. Độ dốc và khoảng tuyến tính cùa điện cực. 27
Bảng 3.2. Thông số tổng trở điện hóa của các điện cực Cadimi 31
khác nhau
Bảng 3.3. Điều kiện chế tạo và thông số đặc trưng của điện cực có 32
thông số đáp ứng tối ưu
Bàng 3.4. Kêt quả phân tích hàm lượng cadimi 34
Danh muc các hình vẽ, đồ thi
* ' *
Hình 1.1. Xu hướng sừ dụng cadimi trong các ngành công nghiệp 5
Hình 12 Sơ đồ trao đổi điện tử - ion xảy ra tại các lớp tiếp xúc
Ị Q
của điện cực chọn lọc ion
Hình 2.1. Các hợp chất sử dụng trong chế tạo màng chọn lọc ion 16
cadimi
Hình 3 1 Sơ đồ tổng quát quá trình hình thành polypyrol và 19
polythiophen theo phương pháp tổng hợp điện hoá
Hình 3.2. Đường vôn-ampe vòng của điện cực Ppy/N03 đo trong 21
dung dịch gồm Cd(NC>3)2 ÌO^M và NaNƠ3 ÌO^M. Tốc
độ quét thế 50 mV/s.
Hình 3.3. Đường vôn-ampe vòng cùa điện cực Ppy/N03/Nafion 21

đo trong dung dịch gồm Cd(NƠ3)2 ÌO^M và NaNOj 10
*M. Tốc độ quét thế 50 mV/s.
iv
Hình 3.4.
Hình 3.5.
Hình 3.6.
Hình 3.7.
Hình 3.8.
Hình 3.9.
Hình 3.10.
Hình 3.11.
Hình 3.12.
Đường vôn-ampe vòng cùa điện cực P3MT đo trong 22
dung dịch gồm Cd(N03)2 ÌO^M và NaNƠ3 10''M. Tốc
độ quét thế 50 mV/s
Đáp ứng điện thế của các điện cực chọn lọc ion cadirrh 23
với hàm lượng khác nhau của ionophore trong DOS.
Đáp ứng điện thế của các điện cực chọn lọc ion cadimi 24
được luyện trong dung dịch điện ly có nồng độ Cd'+
khác nhau.
Đáp ứng điện thế của các điện cực chọn lọc ion cadimi 25
khi bổ sung thêm các lượng naíĩon khác nhau
Đáp ứng điện thế của các điện cực chọn lọc ion cadimi 26
với màng tiếp xúc rắn P3MT.
Đáp ứng điện thế của điện cực chọn lọc ion cadimi 27
trong các dung dịch có pH khác nhau
Hệ số chọn lọc điện thế (logKpolpb j) của màng chọn lọc 29
ion cadimi
Đường đáp ứng của điện cực trong khoảng nồng độ 30
Cd2+ từ 10'8-10'5 M trong dung dịch điện ly NaN03 10"

4M, pH 7
Tổng trở điện hoá của các điện cực chọn lọc ion cadimi 31
V
Mở đầu
Cadimi đã được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp sản xuất pin điện,
chất màu, hợp kim, dùng trong kĩ thuật mạ điện và phủ bề mặt và làm chất bền hóa
cho nhựa, vì thế cadimi có mặt ở khắp mọi nơi trong môi trường và tính độc hại của
nó đã được quan tâm nghiên cứu. Tất cả các dạng của cadimi đều độc và là tác nhân
gây bệnh ung thư ở người như ưng thư phổi, ung thư tiền liệt tuyến, ung thư tuyến
thượng thận và gan, làm tăng tỷ lệ thiếu máu. Nghiên cứu về sự có mặt của cadimi
trong môi trường đóng vai trò quan trọng đối với nhiệm vụ bảo vệ môi trường và an
toàn cho môi sinh. Nghiên cứu về sự có mặt của cadimi trong môi trường đóng vai
trò quan trọng đối với nhiệm vụ bảo vệ môi trường và an toàn cho môi sinh. Một vài
kỹ thuật như quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), phổ phát xạ nguyên tử (AES),
phổ pháp xạ nguyên từ cảm ứng plasma/khối phổ (ICP-AES), phương pháp vôn -
ampe hòa tan hấp phụ catốt (ACSV) hoặc VA-PSA có thể sử dụng để định
lượng cadimi. Tuy nhiên, quá trình vận hành và bảo dưỡng các thiết bị này đòi hỏi
rất tốn kém và các chuyên gia có kinh nghiệm. Đè có thể xác định nhanh chóng hàm
lượng cadimi trong mẫu với chi phí thấp và có thể thực hiện phân tích tại hiện
trường, nghiên cứu chế tạo cảm biến ion cadimi là yêu cầu rất cần thiết đối với hiện
nay. Các nhà khoa học đã nghiên cứu chế tạo được một số điện cực chọn lọc cadimi
dựa trên cơ sở sử dụng các chất nhạy với cadimi được đưa vào màng PVC.
Hơn nữa, quá trình thu nhò và tổ hợp các cảm biến ion, cũng như chế tạo các
mảng cảm biến thu nhỏ nhằm phục vụ cho công nghệ sinh học hiện đại và quan trắc
môi trường là một chủ đề nghiên cứu từ nhiều năm qua. Con đường tiếp cận chung
để chế tạo các cảm biến ion kích thước được thu nhò đó là loại bỏ hoàn toàn dung
dịch điện ly trong các điện cực và cảm biến để chế tạo điện cực và cảm biến theo
nguyên tắc hoàn toàn tiếp xúc rắn, trong đó quá trình vận chuyển điện tích và ion
được thực hiện nhờ màng tiếp xúc. Hiện nay, các polyme dẫn điện, ví dụ như
polypyrol, polyanilin hoặc polythiophen, đóng vai trò quan trọng trong quá trình

phát triển của lĩnh vực này.
Ờ nước ta hiện nay, nghiên cứu chế tạo các cảm biến chọn lọc ion tiếp xúc
rắn đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu và đã đạt được các kết quả rất
khả quan đối với một vài điện cực chọn lọc ion cho nitrat, amoni, kali và điện cực
]
Trong phạm vi của đề tài nghiên cứu khoa học cấp ĐHQG Hà Nội với mã số
QT.06.43, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu chế tạo điện cực chọn lọc ion cadimi
trên cơ sở sử dụng màng PVC được dẻo hoá và N,N,N’,N’-tetradodecyl-3,6-
đioxaoctandithioamit làm chất dẫn ion cadimi. Điện cực được nehiên cứu chế tạo
theo nguyên tắc tiếp xúc rắn khảo sát hai màng polyme dẫn điện gồm polypvrol và
poly(3-mtylthiophen) được tổng hợp bàng kỹ thuật điện hoá. Điện cực chọn lọc ion
cadimi chế tạo được bước đầu có thể sử dụng để xác định cadimi trong các mẫu môi
trường và thực phẩm.
2
I. Tổng quan
1.1. Giới thiệu chung về cadimi
1.1.1. Tính chất hóa lý của cadimi
Cadimi là kim loại dễ dát mỏng có màu trắng bạc hoặc xanh nhạt, ờ dạng bột
cadimi có màu xám trang và không mùi. Cadimi có khối lượng nguycn từ 112.41
nam ở phân nhóm IIB cùa bảng tuần hoàn. Hiện nay đã phát hiện dược 8 đồng vị
bền 2 đồng vị phóng xạ của cadimi [32], Troi.g tất cả các hợp chất, cadimi đều tồn
lụi ở Irụng thủi oxi hỏa 12. Cadimi không lun Irong lurức nhưng lan dược Irong axil
nitric loãng, amoni nitrat và axit surrphuric nóng. Trong không khí ẩm, cadimi bị oxi
hóa chậm nhưng nếu đun nóng phản ứng xảy ra nhanh và tạo oxit cadimi dạng khói
[30].
Cadimi và các hợp chất của nó không cháy được nhưng có thể phân hủy
trong ngọn lửa và giải phóng một dạng khói độc và có tính ăn mòn. Kim loại cadimi
khi nung nóng phản ứng được với halogen, photpho, selen, lưu huỳnh, telu còn hơi
cadimi phản ứng được với oxy, cacbon đioxit, hơi nước, lưu huỳnh đioxitv và HC1.
Trên thị trường, cadimi có độ tinh khiết từ 99,0 đén 99,9999% được bán rộng

rãi ở dạng bột, dạng lá, thỏi, thanh, tấm và dạng tinh thể. Những muối cadimi quan
trọng đã được thương mại hóa là muối clorua, sunphat và nitrat. Cadimi clorua tan
tốt trong nước và aceton, tan tương đối trong metanol và etanol va không tan trong
dietyl ete. Cadimi clorua bán trên thị trường là một hỗn hợp muối hydrat tương tự
muối cadimi clorua dihydrat có độ tinh khiết từ 95,0 đến 99,9999%. Cadimi sunphat
tồn tại dạng tinh thể hình thoi tan tốt trong nước nhưng không tan trong etanol,
aceton, và amoniac, bán trên thị trường với độ tinh khiết từ 98% đến 99,9999%.
Cadimi nitrat tồn tại dạng chất rắn không màu, tan rất tốt trong axit loãng, tan tốt
trong etanol, axeton, nước, dieíyl ete và etyl axetat. Cadimi nitrí.t được bán trên thị
trường ở các mức độ thông thường và thuốc thừ với độ tinh khiết từ 99% trờ lên
(IARC 1993, HSDB 2003). Ngoài 3 muối nêu trên, cadimi oxit và cadimi sunfua là
hai hợp chất quan trọng khác của cadimi đã được thương mại hóa. Cadimi oxit tồn
tại dạng bột vô định hình không màu hoặc dạng tinh thể màu nâu tối, tan trong axit
loãng và muối amoni, thực tế không tan trong nước và kiềm. Cadimi oxit bán trên
thị trường có độ tinh khiết từ 99% đến 99,9999%. Cadimi sunfua trong tự nhiên tồn
tại dạng tinh thể lục giác hoặc lưỡng hình lập phương bán trong suốt (hexagonal or
3
cubic dimorphic semitransparent) hoặc dạng bột màu nâu vàng nhạt, tuy nhiên có
thể điêu chê ở dạng bột có màu từ trắng đến đỏ da cam đậm. Cadimi sunphua tan
trong axit vô cơ đặc hoặc loãng nóng, tan ít trong dung dịch amo.iiac, không tan
trong nước và dung dịch kiềm, cadimi sunphua có mặt trên thị trường có độ tinh
khiết từ 98% đến 99,9999%. Tuy nhiên, nhiều sản phẩm cadimi sunphua là hỗn hợp
phức tạp của những hợp chất kim loại khác (LA.RC 1973, 1993, HSDB 2003).
1.1.2. ứ ng dụng
Cadimi được phát hiện vào năm 1817 nhưng mãi đến cuối thế ki 19 mới được
sừ dụng một cách thương mại hóa [30]. Những hợp chất dạng sunphua dược sử
dụng sớm nhất để làm chất màu cho sơn. Một lượng nhỏ được dùng trong những
hỗn hống kim loại để chữa răng đầu những năm 1900. Trong thế chiến thứ nhất,
cadimi được dùng dổ thay thế thiết Từ sau thế chiến thứ hai, hầu hốt lượng cadimi
được sử dụng làm pin, chất màu, hợp kim, dùng trong kĩ thuật mạ điện và phủ bề

mặt và làm chất bền hóa cho nhựa. Tuy nhiên, ngoại trừ pin, tất cà những ứng dụng
trên đều giảm đột ngột trong cuối thế kỉ 20. Mạ diện và phù bồ nặt chiếm hơn một
nửa lượng cadimi tiêu thụ trong năm 1960 giảm xuống chi còn 8% vào năm 2000.
Chất màu cadimi chiếm 20%-30% lượng cadimi tiêu thụ trong những năm từ 1970
đến 1990 giảm chi còn khoảng 12% vào năm 2000. Từ 1970 đến 2000, lượng
cadimi dùng trong chất bền hóa giảm từ 23% xuống 4%, trong hợp kim giảm từ 8%
xuống 1%. Ngược lại, lượng cadimi dùng trong pin tăng từ 8% năm 1970 lên 75%
năm 2000.
Cadimi clorua đã được dùng trong kĩ thuật mạ điện, photocopy, in trên vải
hoa, nhuộm, làm gương, hóa phân tích, ống chân không và chất bôi trơn và làm chất
trung gian trong sản xuất chất bền hóa và chất màu chứa cadimi. Tuy nhiên, những
ứng dụng trên đang giảm đi. Cadimi clorua cũng từng được dùng làm chất diệt nấm
cho các sân golf và bãi cỏ trong gia đình, nhưng việc này đã b‘ cấm bởi EPA vào
cuối những năm 1980.
Cadimi sunphat được dùng trong kĩ thuật mạ điện, màn huỳnh quang, ống
chân không, trong hóa phân tích và làm chất trung gian trong sản xuất chất bền hóa
và chất màu. Cadimi sunphat cũng được dùng làm chất diệt nam hoặc thuốc diệt
giun (ncmatocidc), và chất điện ly trong cẩu Weston.
4
200 0 2001 2002 2003 20 01 2005
Year
Hình 1.1. Xu hướng sừ dụng cadimi trong các ngành công nghiệp
Cadimi nitrat được dùng trong nhũ tương cho kĩ thuật ảnh, kính sứ màu,
trong lò phản ứng hạt nhân, và để sản xuất cadimi hydroxit cho pin kiềm.
Cadimi sunfua được dùng chủ yếu trong chất màu cho sơn, kính, đồ gốm,
nhựa, dệt, giấy và pháo hoa. Cadimi sunphua cũng được dùng trong pin mặt trời,
màn huỳnh quang, detecto đo độ phóng xạ, detecto đo khói, kĩ thuật lase, transitor
và diot màng mỏng, bộ lân quang.
Cadimi oxit được dùng chủ yếu trong pin niken-cadimi, ngoài ra còn dùng
làm chất xúc tác trong mạ điện, tiếp xúc điện, lớp men cách điện, nhựa cách nhiệt,

trong sản xuất nhựa (chẳng hạn teflon) cũng như cao su nitril. Cadimi oxit cũng
được sử dụng như thuốc diệt giun, sán trong lợn.
Trong những năm gần đây, lượng tiêu thụ cadimi đang dịch chuyển dần từ
những lĩnh vực truyền thống như chất màu, chất bền hóa và chất phù bề mặt sang
những ứng dụng đang lớn mạnh như trong pin Ni-Cd.
%
1.1.3. Độc tính
?
Dựa vào những thông tin chẩn đoán lâm sản về mối quan hệ giữa việc phơi
nhiễm cadimi và các hợp chất cùa nó với bệnh ung thư ở người, người ta cho ràng
cadimi và các hợp chất của nó là những tác nhân gây ung thư ờ người [31]. Điều
này được liệt kê đầu tiên dưới dạng những dự đoán có cơ sờ về tác nhân gây ung
5
thư ờ người trong cuốn Bảo cáo ung thư hằng năm đầu tiên (1980); sau đó là tác
nhân gây ung thư trong cuốn Báo cáo thứ 9 về ung thư (2000). Một số nghiên cứu
vê bệnh của công nhân cho thây phơi nhiễm với nhiều loại hợp chất cadimi khác
nhau tăng nguy cơ chết do ung thư phổi. Mặc dù có nhiều yếu tố khác có thể cũng
làm tăng nguy cơ gây ung thư, như đồng phơi nhiễm với asen, nhưng không thể nói
rằng nguy cơ ung thư phổi tăng lẽn phụ thuộc hoàn toàn vào tái cà những nhân tố
ảnh hưởng đó. Từ kết quả của một số nghiên cứu bệnh dịch nêu trên không loại trừ
chính xác được ảnh hưởng của asen, nhưng đã khẳng định được việc phơi nhiễm
cadimi di kèm với nguy cơ ung thư phổi gia tăng ờ một số khu công nghiệp. Một số
nghicn cứu theo nhóm ban đầu phát hiện nguy cơ tử vong tăng lcn do ung thư tiền
liệt tuyến đối với những công nhân phơi nhiễm cadimi, tuy nhiên những ngliicn cứu
sau đó không khẳng định điều này. Những bàng chứng bệnh dịch khác cho biết mối
liên hệ giữa phơi nhiễm cadimi và bệnh ung thư tiền liệt tuyến, thận, và bàng quang.
Nhũng phát hiện ờ người được khẳng định nhờ những nghiên cứu trên động vật thí
nghiệm, đó là cadimi và họp chất của nó bằng những con đường tiêm nhiễm khác
nhau dẫn đến sự hình thành khối u ác tính tại những vị trí khác nhau trên những loài
động vật thí nghiệm khác nhau. Nhiễm những hợp chất khác nhau của cadimi qua

đường hô hấp gây ra khối u ở phổi của chuột nhắt, và sự hình thành khối u tăng lên
khi sự phơi nhiễm tăng lên. Nhiễm qua đường hô hấp cũng gây unk thư pho ở các
loài chuột trừ chuột đồng. Sự truyền dẫn bên trong khí quản của các hợp chất
cadimi cũng gây u ác tính ờ phổi chuột nhắt. Khi tiêm qua đường miệng vào chuột
nhắt, cadimi clorua làm tăng tỉ lệ thiếu máu và u tinh hoàn lành trcri cùng một liều
lượng. Trong nhiều nghiên cứu với chuột, việc tiêm một hay nhiều vị trí (dưới da,
trong cơ, trong bụng) đổi với những họp chất cadimi tan hay không tan đều tạo một
khối u (bứu thịt) ờ vị trí tiêm. Tiêm dưới da tạo nhũng khối u ở các vị trí mô khác
nhau như ờ tuyến tiền liệt đối với chuột nhắt, tinh hoàn đối với chuột nhắt và chuột
nhà, thiếu bạch cầu đối với chuột nhà, ung thư tuyến thượng thận đối với chuột
đồng và chuột nhà, và ung thư phổ và gan đối với chuột nhà. Dựa vào khả năng gây
ung thư đối với nhiều loại hợp chất, người ta thấy ràng các hợp chất cadimi dạng
ion là những chất chủ yếu gây ung thư. Từ khi cadimi và hợp chất của nó được liệt
kê trong Ninth Report on Carcinogens (2000), những nghiên cứu trên chuột nhắt đã
được công bố cho thấy những họp chất cadimi cũng gây khối u ờ những vị trí mô
mới (tuyến yên và thận). Ticm cadimi clorua dưới da làm tăng ti lệ ung thư tuyến
yên ở chuột nhắt. Ti lệ u ở thận đối với chuột nhắt tăng lên khi tăng liều lượng
cadimi clorua qua đường miệng; tuy nhiên, ti lệ u khi dùng liều cao nhất cao hơn
không đáng kể so với động vật không phơi nhiễm để đối chứng.
6
1.2. Các phương pháp thông dụng để xác định cadimi
Mẩu sinh học: Phương pháp phân tích thông dụng nhất để xác định nồng độ
cadimi trong mẫu sinh học là phổ hấp thụ nguyên từ (AAS) và phổ phát xạ nguyên
tử (AES). Đổi với phương pháp phân tích bằng AAS, mẫu được nguyên từ hóa bằng
ngọn lừa thảnh đám hơi nguyên từ. Đám hơi nguyên tử ở trạng thái cơ bản hấp phụ
những bức xạ đơn sắc từ một nguồn sáng đom sắc, bức xạ truyền qua được đo cường
độ bằng một detecto quang điện (APHA 1989). Đối với phương pháp phân tích
bằng AES, người ta đo bức xạ phát ra nhờ năng lượng nhiệt tư ngọn nửa hoặc từ
plasma cao tầng cảm ứng. Phương pháp AAS hay sử dụng đề xác định cadimi là
AAS nguyên tử hóa bằng ngọn lừa (FAAS) và bằng lò graphit (GFAAS). Phương

pháp AES hay sử dụng nhất phổ phát xạ nguyên từ cảm ứng plasma (ICP/AES).
Những phương pháp phân tích cadimi cơ bản này đã được hiểu biết rõ ràng và chấp
nhận rộng rãi.
Có nhiều phương pháp xử lý mẫu khác nhau cho AAS và AES, trong đó phá
mẫu bàng axit nitric là thông dụng nhất. Cadimi trong mẫu máu và huyết tương
được xác định bang GFAAS được hỗ trợ bằng phương pháp tiềi xử lý mẫu tro ướt
cho kết quả có độ chính xác và độ lặp lại cao. Giới hạn phát hiện cùa phương pháp
này là 0,4|_ig/l. Phương pháp này cũng có độ đủng và độ lặp lại cao trong việc xác
định cadimi trong máu, nước tiểu và tóc với độ thu hồi 99-99,4%. Nèn mẫu có thể
được điều chỉnh bằng diamoni hydrophotphat hoặc những thuốc thừ khác như
những chất hiệu chinh paladi bazo để hòa tan cadimi. Giới hạn phát hiện cùa
phương pháp xuống đến 0,lmg/l với độ thu hồi từ 93 đến 111%. Nếu nồng độ của
cadimi trong mẫu hòa tan dưới giqi hạn phát hiện thì sừ dụng những kĩ thuật làm
giàu như tạo phức hoặc chiết để tăng nồng độ cadimi trong mẫu. Vì cadimi có mặt
khắp mọi nơi nên nguy cơ mẫu bị nhiễm bẩn trong quá trình xử lý và phân tích phải
được giảm thiểu tối đa bàng một qui trình phòng Ihí nghiệm nghiêm ngặt. Trong
một nghiên cứu, sự nhiễm bẩn cadimi được phát hiện là do đầu hút micropipet; do
đó người ta khuyên rằng nếu phân tích cadimi ờ nồng độ micro nên tránh sự nhiễm
bẩn bằng cách rửa axit các dụng cụ thí nghiệm trước khi phân tích. Những nghiên
cứu cải tiến phương pháp phân tích hiện nay tập trung vào các phưưng pháp xử lý
mẫu và bơm mẫu vào hệ phân tích để giảm giới hạn phát hiện và giảm thời gian
phân tích một mẫu. Đã có nhiều cải tiến trong phương pháp chiết, làm giàu, tạo
phức vòng càng, phức complexon và cách bơm mẫu đã được phát triển để sừ dụng
cho nền mẫu sinh học. giới hạn phát hiện xuống đến 0,003|ig/l đã dược công bố.
Nồng độ cadimi trong mẫu sinh học còn được xác định bằng một số phương pháp
7
khác như phân tích hoạt hóa neutron hóa học (radiochemical neutron activation
analysis - RNAA). Một qui trình RNAA bao gồm hai bước chiết dung môi nhanh
đã được sử dụng đê xác định cadimi trong mẫu mô. Một phương pháD khác dựa trên
mô hình trao đổi ion dược phát triển bởi SAMSAHL trong đó cadimi bị giữ lại

trong một loại nhựa trao đổi anion. Độ thu hồi cùa phương pháp là 98% và giới hạn
phát hiện 4mg/kg đã được công bố. Độ đúng của phương pháp được kiểm nghiệm
bàng ba phương pháp khác: phân tích sừ dụng chất đánh dấu phóng xạ trong dung
dịch mẫu thụ động; phân tích chất chuẩn, cho chất qua giấy lọc rồi phân tích với qui
trình như mẫu thật; và phân tích bằng RNAA.
Nồng độ cadimi trong mô có thể xác định cả trong cơ thể băng phương pháp
hoạt hóa notron (neutron activation analysis - NAA). Phân tích trực tiếp trong cơ
thể người lập trung vào việc xác định cadimi trong thận và gan. Giới hạn phát hiện
đã được công bố xấp xỉ 2mg cadimi trên tổng khối lượng thận và l,5|j.g/g đối với
gan; hay l,9mg đổi với thận và l,3|ig/g đối với gan.
Phương pháp huỳnh quang tia X cũng được sử dụng để xác dịnh cadimi
trong cơ thể đối với thận. Những kĩ thuật phân tích trong cơ thể được dùng trong
phân tích lâm sàng đối với những người bị phơi nhiễm cadimi do nghề nghiệp. Các
phương pháp khác cũng ứng dụng được để phân tích cadimi trong mẫu sinh học là
ICP/MS và HPLC.
1CP/MS hóa hơi điện nhiệt (Elcctrothcrmal vaporization ICP/MS) dược dùng
để phân tích cadimi trong men răng. Những phương pháp điện hóa nhu von ampe
hòa tan hấp phụ catot (ACSV) và phân tích VA-PSA (potentiometric stripping
analysis - PSA) đã được sử dụng để phân tích cadimi trong mẫu tóc, mô động vật và
máu.
Mẩu môi trường: Nói đến phân tích cadimi trong mẫu môi trường người ta
nghĩ ngay đến các kĩ thuật AAS và AES với phương pháp phá mẫu bàng axit nitric
(APHA 1989; EPA 1982b, 1983a, 1983b, 1986b, 1986d, 1986e). Vì cadimi trong
không khí luôn đi kèm với những hạt lơ lửng nên phương pháp phân tích chuẩn bao
gồm lấy mẫu bằng sợi thủy tinh hoặc màng lọc, chiết cadimi khỏi màng lọc bằng
axit và phân tích bàng AAS (APHA 1977; NIOSH 1984b). ACSV, DP-ASV và
NAA cũng được sừ dụng để phân tích cadimi trong không khi. ICP/MS hóa hơi
nhiệt (ETV-ICP-MS) cũng được dùng để phân tích cadimi trong các hạt trong
không khí được phân loại theo kích thước. Độ đúng của phương pháp phân tích
cadimi trong không khí qua việc phá mẫu bàng axit và đo bàng ACSV đã được xác

8
định và so sánh với GFAAS và ICP-MS. Giới hạn phát hiện của phương pháp
ASCV là 0,6ng/ml, cao hon giới hạn phát hiện cùa phương pháp GFAAS (0,3
ng/mL) nhưng thấp hơn ICP-MS đối với khoảng thời gian lấy mẫu là một phút.
Phương pháp ACSV kết họp phá mẫu bàng axit có ưu điểm là phân tích được
cađimi trong sol khí ở nồng độ thấp.
Có ba phương pháp phân tích cadimi trong mẫu nước đã được chuẩn hóa bời
EPA (1982b, 1983a, 1983b). Hiệp hội Y tể cộng đồng Mỹ (APHA) cũng khuyên
dùng những phương pháp tương tự đối với mẫu nước: FAAS, GFAAS và ICP.
Ngoài ra APHA còn mô tà phương pháp so màu dùng thuốc thử dithizone (APHA
1989). Kĩ thuật GFAAS có độ nhạy cao hơn FAAS và ICP trong phân lích cadimi.
Những kĩ thuật bù trừ cho ảnh hưởng của nền và hóa chất trong tất cả ba phương
pháp dược mô tả bởi APHA (1989) và EPA (1982b, 1983a, 1983b). Kĩ thuật phá
mẫu bằng axit kết hợp với xác định bằng FAAS, GFAAS hoặc ICP-AES có độ thu
hồi từ 90 đến 110% (EPA 1982b, 1983a, 1983*5).
Đối với mẫu đấl hoặc chất thải rắn, sau khi phá mẫu bang axil dc chiết và
hòa tan cadimi, mẫu có thể được phân tích bằng những phương pháp AAS đã được
sử dụng đối với mẫu nước (EPA 1986d, 1986e). Ngoài ra các phương pháp NAA,
PSA và phương pháp von-ampe hòa tan anot (ASV) cũng được sử dụng để phân
tích cadimi trong mẫu nước.
Đối với mẫu đất và trầm tích, các phương pháp đã được sử dụng là phổ
huỳnh quang nguyên tử kích hoạt lase kết hợp với lò graphil (LEAFS), phương
pháp GFAAS, và ETAAS. HC1 và HN03 là hai axit hay sử dụng iể phá mẫu.
1.3. Chế tạo điện cực chọn lọc ion cadimi
1.3.1. Giới thiệu chung
Ngoài các phương pháp truyền thống được sử dụng để xác định cadimi như
đã nêu ở phần trên, do yêu cầu xác định ion cadimi trong các đối tượng mẫu khác
nhau ngày càng tăng, vì vậy các loại cảm biến điện hoá và sinh học nhằm xác định
ion cadimi dã được quan tâm nghicn cứu [2,12,13,17-19,21,29].
Phương pháp phân tích bằng điện cực chọn lọc ion (ISE) dựa trên nguyên tắc

đo thế cân bàng của màng chọn lọc ion với ion chọn lọc [22]. Ciiá trị thế cân băng
đó được đo so sánh với một điện cực so sánh ngoài bằng một máy đo thế có trở
kháng cao từ 1010 đến 1012 Q. Các ISE có thể phân loại theo vật liệu màng chọn lọc
9
ion như màng thuỷ tinh, màng rắn (đồng thể hoặc dị thể) hoặc “màng lỏng” chọn
lọc ion. Màng lỏng chọn lọc ion dựa trên ca sờ chứa chất (lần ion chọn lọc hoà lan
trong màng polymc dược dửo hoá. Ngày nay, các mùng lỏng chọn lục ion dirợc
quan tâm nghiên cứu và phát triển mạnh mẽ * vì có nhiều ưu điểm hơn màng rắn.
Điện cực chọn lọc ion có thể được chế tạo theo nguyên tắc thông thường, trong đó
sử dụng dung dịch nội chửa ion cần đo và ion clorua để vận chuyển điện tích giữa
màng và điện cực so sánh nội thường sử dụng là điện cực Ag/AgCl. Gần đây, điện
cực theo nguyên tắc tiếp xúc rắn (không sử dụng dung dịch nội) thu hút được sự chú
ý của các nhà khoa học. cấu tạo của điện cực chọn lọc ion theo nguyên tắc tiếp xúc
rắn gồm một màng chọn lọc ion tiếp xúc với một điện cực như Pt, Au, Ag hoặc điện
cực GC hoặc cacbon nhão đã được phủ một màng có khả năng dẫn ion và điện tù
hỗn hợp.
Tuy nhiên, với thiết kể ban đầu cùa điện cực chọn lọc ion là hai bề mặt màng
được tiếp xúc với dung dịch, vì vậy thế cân bằng của màng với dung dịch xác định
thường khá ổn định. Đối với nghiên cứu chế tạo ISE theo nguyên tắc tiếp xúc rắn,
ngoài việc tối ưu hoá thành phần màng để cho đáp \ứng tối ưu còn phải khảo sát
điều kiện của màng tiếp xúc rắn sao cho đáp ứng của điện cực được ổn định tại một
nồng độ xác định của ion cần đo.
GC CP ISM Dung dịch mau
Hình 1.2. Sơ đồ trao đổi điện tử - ion xảy ra tại các lớp tiếp xúc
\
của điện cực chọn lọc ion.
Các vấn đề được nghiên cứu chủ yếu về màng tiếp xúc rẳn là chúng phải có
khả năng dẫn điện tử và dẫn ion hỗn hợp và không bị ảnh hưởng bởi chất oxy hoá
hoặc tác động của hơi nước từ dung dịch. Đã có một số nghiên cứu về màng tiếp
xúc rắn dựa trên cơ sở sử dụng một vài pha hữu cơ hoà tan một lượng muối đủ để

duy trì ổn định thế tại bề mặt của lớp tiếp xúc rẳn của điện cực so sánh/màng chọn
lọc ion trong một thời gian nhất định.
Gần đây, một vài polyme như polypyrol, polyanilin, polythiophen đã được
quan tâm nghiên cứu ứng dựng để chế tạo cảm biến [15,20] và dùng làm màng tiếp
xúc rắn trong các điện cực chọn lọc ion theo nguyên tắc tiếp xác rắn [1,5-9]. Các
10
Điện cực chọn lọc ion tiếp xủc ran chế tạo theo phương pháp này có ưu đièm nôi
bật lả qui trình chế tạo đơn giản, độ ồn định cao và kích thước diện cưc được thu
nhỏ nhiều lẩn so với điện cực dung dịch nội.
Polyme dẫn điện có thể tổng hợp điện hoá bằng phương pháp diện hoả trong
môi trường nước hoặc hữu cơ, có thể tạo thành dạng màng mỏng trẽn bè mặt của
vật dẫn với kích thước và độ dày xác dịnh. Ngoài ra, polyme có thẻ được pha tạp
cảc thảnh phần vô cơ vả hữu cơ khảc nhau [16]. Quá trinh pha tạp ion vảo bèn trong
màng có thể biểu diễn như sau:
Polyme + A' <

> Polyme+A‘ -t- e’
Độ dần điện của cảc polyme dẫn hoàn toàn phụ thuộc vảo điêu kiện tổng hợp
và mức độ pha tạp của chúng.
Phép đo thế cùa điện cực ISE theo nguyên tắc tiếp xủc ran cũng tương tự như
khi đo thế của điện cực chọn lọc ion thông thường sừ dụng dung địch nội. Trong
mồi trường hợp xác định, thế điện động của pin điện hoá này chỉ phụ thuộc vảo hoạt
độ ion cần xác định trong dung dịch. Thê diện dộng của pin diộn hoá có thê biòu
diễn dưới sơ đồ tông quảt trong sơ đô dưới đây.
Ag/AgCl;KCI
Dung dịch
Dung dịch ISM
Màng ticp
(bQo hòa)
điộn ly cẩu

mẫu
xúc răn
Diộn cực glasy
cacbon
E
M
Điện cực so sảnh
Điện cực màng chọn lọc ion
Sơ đồ hình thành thể điện động của pin điện hoá sử dụng
điện cực chọn lọc ion.
Điện thế của pin điện hoả bao gồm tống điện thé của tảt cả cảc pha đẫn diện
tiếp xúc với nhau và thế màng của điên cực chọn lọc ion.
E = E i + E 2+ E 3 + Ej + Em
ở đây E lá điện thế hoá của,pin điện hoá; tông Ei + E2 + E3 là Econsl không
đối; Ej là thế tiếp xúc giữa dung dịch diện ly trong điện cực so sánh và dung dịch
mẫu; Em là thế màng chọn lọc ion.
11
ỉ.3.2.Các dại lượng dặc trung của diện cực chọn lục ion
L3.2.1 Hệ sổ chọn lọc điện thế Kif°'
Phương trình Nernst được sử dụng để miêu tả hoạt động cùa điện cực chọn
lọc ion lý tưởng VỚI một lon nhât định và không bị ảnh hường bời các ion khác cùng
tồn tại trong dung dịch phân tích [22,26,28], Trong thực tế, điện thế cùa cực bị ảnh
hưởng bởi các ion tôn tại trong dung dịch với các mức độ khác nhau. Sự ảnh hường
của ion cản Jzj có thể được tính gần đúng bằng phương trình Nicolsky - Eisenman:
X O ,
j* i
ờ đây:
- a, và aj là hoạt độ cùa ion cần đo IZ1 và ion càn trờ Jzj trong dung
dịch phân tích.
-KjjP0C là hệ số chọn lọc của ion cản trờ Jzj so với ion cần đo Izi

Phương trình Nicolsky cho thấy, trừ khi Kjj rất nhỏ hoặc a, rất nho so với a„
sự có mặt của ion Jzj trong dung dịch sẽ ảnh hường đến thế điện cực cùa ion Izl.
Trong trường
Như vậy Kjj là đại lượng đăc trưng cho khả năng của điện cực chọn lọc ion
bict phân biệt các ion khác nhau có mặt trong dung dịch, hay nói cách khác K,j dục
trưng cho khả năng chọn lọc của điện cực chọn lọc ion đối với ion cần xác định r 1
khi có mặt ion cản trở Jzj. Cũng từ phương trình trên chúng ta thây rằng, khi Kjj càng
nhỏ thì điện cực càng chọn lọc đối với ion cẩn xác định. Do đỏ khi chế tạo điện cực
chọn lọc ion cần phải chú ý tới hệ số chọn lọc Kjj. Với mỗi điện cực và mỗi ion cản
có một giá trị Ký khác nhau.
Phương pháp cản trở cố định
Trong phương pháp cản trờ cố định, để xác định hệ số chọn iọc Kjj của điện
cực chọn lọc ion Izi người ta tiến hành đo thế các dung dịch có hoạt độ ion cản được
giữ cố định và thay đổi hoạt độ của ion chính IZI. Từ đồ thị biểu diễn mối quan hệ
thế điện cực-logarit hoạt độ của ion Izi, giao điểm của các đường tiệm cận với đồ thị
cho ta trị số của a,, giá trị này được sử dụng để tính KIJ theo phương trình :
r _ ^ ^ 2,303R T t
E = E 0±— lg
Z.F
12
Phương pháp dung dịch riêng
Đê xác định Kjj người ta đo thê điện cực của các dung dịch riêng biệt có hoạt
độ lon băng nhau. Nêu trị sô thu được lân lượt là Ej và Ej thì tương ứng giá trị cùa
Kjj được tính theo phương trình:
Ưu điêm nôi bật của phương pháp này là đo đơn giản đã có thể nhận được
bức tranh tong thê vê mức độ ảnh hưởng của các ion cản so với các ion cần xác
định.
1.3.2.2. Các yếu tố đặc trưng khác của điện cực
Bên cạnh thông sô hệ số chọn lọc đặc trưng cho các ISE, chúng ta còn phải
chú ý đến các yếu tố khác như: giới hạn phát hiện, khoảng tuyến tính, thời gian đáp

ứng và tuổi thọ cùa điện cực.
Với các điện cực chọn lọc ion, độ chọn lọc cao là yếu tố quan trọng để đảm
bào độ chính xác của phép đo. Tuy nhiên một điện cực có độ chọn lọc cao cũng trở
thành vô nghĩa nếu nồng độ chất cần phân tích nằm ngoài giới hạn phát hiện của
điện cực. Giới hạn phát hiện của điện cực bị ảnh hưởng bởi quá trinh khuếch tán
của ion chọn lọc từ trong màng ra ngoài dung dịch mẫu khi do dung dịch có nồng
độ thấp và quá trình trao đổi ion cạnh rranh giửa ion chọn lọc và ior. ảnh hường có
mặt trong dung dịch. Sự đáp ứng phần nào cùa ISE với ion cản có mặt trong dung
dịch mẫu sẽ có giới hạn phát hiện dưới kém hơn.
Thời gian đáp ứng là thông số rất quan trọng của điện cực chọn lọc ion, do
vậy nó được nghiên cứu rất tỷ mỉ. Thời gian đáp ứng là thời gian tính từ khi ISE và
điện cực so sánh tiếp xúc với dung dịch mẫu đến khi thế điện động cùa pin điện hoá
đạt giá trị cân bàng với độ ổn định trong phạm vi 1 mV hoặc đạt 90% giá trị thế ổn
định. Thời gian đáp ứng của các ISE phụ thuộc vào 3 quá trình chính : (i) quá trình
trao đổi ion tại bề mặt màng và quá trình cân bằng khuếch tán giữa (ii) dung dịch
mẫu và lớp dung dịch tại ranh giới pha và (iii) giữa ranh giới pha và màng. Nghiên
cứu thời gian đáp ứng cùa ISE người ta nhận thấy ràng quá trình (ii) là chậm nhất,
13