Sử dụng phương pháp cộng kết và kỹ thuật quang phổ hấp thụ nguyên tử để tách, làm giàu Cadimi góp phần xác định Cadimi trong đối tượng môi trường

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN





Chu Thị Thu







SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP CỘNG KẾT
VÀ KỸ THUẬT QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ ĐỂ
TÁCH, LÀM GIÀU CADIMI GÓP PHẦN XÁC ĐỊNH
CADIMI TRONG ĐỐI TƢỢNG MÔI TRƢỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC









HÀ NỘI - 2014






ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN




Chu Thị Thu

SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP CỘNG KẾT
VÀ KỸ THUẬT QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ ĐỂ
TÁCH, LÀM GIÀU CADIMI GÓP PHẦN XÁC ĐỊNH
CADIMI TRONG ĐỐI TƢỢNG MÔI TRƢỜNG






Chuyên ngành: Hoá vô cơ
Mã số: 60440113
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC



NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS LÊ NHƢ THANH









HÀ NỘI - 2014

Lời cảm ơn
Bằng tấm lòng trân trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thầy
PGS.TS. LÊ NHƯ THANH đã giao đề tài, hướng dẫn em tận tình, chu đáo đầy tâm
huyết trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo bộ môn Hoá vô cơ, cùng các
thầy, cô giáo khoa Hoá học Trường ĐHKHTN- ĐHQGHN đã tận tình giúp đỡ,
động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận văn này.
Dù

đã

có

nhiều

cố

gắng,

song

do

năng

lực

còn

hạn

chế

nên

trong luận

văn

của

em

chắc

chắn

không

thể

tránh

khỏi

thiếu

sót.

Em

rất

mong

nhận

được

ý

kiến

đóng

góp

của

các

thầy

cô

và

các

bạn

để

luận

văn

này

được

hoàn

chỉnh

hơn.


Hà nội ngày 14 tháng 11 năm 2014


Học viên:
Chu Thị Thu

MỤC LỤC

TRANG
MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 2

1.1. Tài nguyên nước ở Việt Nam 2
1.2. Sự ô nhiễm nguồn nước 2
1.3. Giới thiệu chung về Cadimi
2
1.3.1. Tính chất lý, hóa của Cadimi 3

1.3.2. Các hợp chất chính của Cadimi 4

1.3.3. Vai trò,ứng dụng của cadimi 5

1.3.4. Độc tính của Cd 6

1.3.5. Các nguồn gây ô nhiễm cadimi 8

1.4. Các phương pháp xác định Cadimi
11
1.4.1. Các phương pháp hoá học . 11

1.4.2. Các phương pháp phân tích công cụ 12

1.5. Một số phương pháp tách và làm giàu lượng vết ion kim loại nặng
18
1.5.1. Phương pháp chiết lỏng- lỏng 18

1.5.2. Phương pháp chiết pha rắn (SPE) 19

1.5.3. Phương pháp tách và làm giàu bằng điện hoá 20

1.5.4. Phương pháp cộng kết 19

CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.1. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu 22
2.1.1. Đối tượng và mục tiêu 22

2.1.2. Phương pháp ứng dụng để nghiên cứu 22

2.1.3. Các nội dung nghiên cứu 22

2.2. Dụng cụ và máy móc
23
2.3. Hóa chất sử dụng.
24
2.4. Giới thiệu phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (F-AAS)
26
2.4.1. Nguyên tắc của phương pháp 24

2.4.2. Hệ trang bị của phép đo 25

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 27

3.1. Khảo sát các điều kiện tối ưu của phép đo phổ F-AAS
27
3.1.1. Khảo sát các điều kiện đo phổ: 27

3.1.2. Khảo sát các điều kiện nguyên tử hóa mẫu. 28

3.1.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng khác 30

3.1.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ axit và loại axit trong dung dịch mẫu
30
3.1.3.2. Ảnh hưởng của nền muối 31
3.1.4.Phương pháp đường chuẩn đối với phép đo F – AAS 33

3.1.4.1. Khảo sát xác định khoảng tuyến tính 33
3.1.4.2. Xây dựng đường chuẩn cadimi 34
3.2. Khảo sát các điều kiện tách,làm giàu cadimi bằng thuốc thử Ni-DDTC
35
3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH 36

3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của thể tích thuốc thử DDTC 2% 37

3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng thể tích Niken đồng kết tủa 38

3.2.4. Khảo sát khả năng hòa tan kết tủa 39

3.2.5. Ảnh hưởng của một số ion kim loại đến hiệu suất thu hồi của Cd
2+
41

3.2.6. Ảnh hưởng của một số anion đến hiệu suất thu hồi của Cd
2+
47
3.3. Phân tích mẫu giả
48
3.4. Phân tích mẫu thực
50
KẾT LUẬN 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO. 58
PHỤ LỤC 61







DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1: Một số hằng số vật lí quan trọng của cadimi
………………………… 3
Bảng 3.1: Độ nhạy ứng với bước song của Cd…………………… ………… 27

Bảng 3.2: Ảnh hưởng chiều cao đèn NTH (HCL) đến phép đo phổ F-AAS

29
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của tốc độ khí cháy đến phép đo phổ F-AAS
. 30
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của một số loại axit đến tín hiệu phổ F-AAS……… …
31
Bảng 3.5: Ảnh hưởng của nền CH
3
COONa đến tín hiệu phổ F-AAS
………… 32
Bảng 3.6: Ảnh hưởng của nền CH
3
COONH
4
đến tín hiệu phổ F-AAS
……… …32
Bảng 3.7: Tổng kết các điều kiện đo phổ xác định cadimi……………… ……
33
Bảng 3.8: Khoảng tuyến tính cadimi……………………………… …………….34
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của pH tới hiệu suất thu hồi cadimi
………… ……… 36
Bảng 3.10 : Ảnh hưởng của thể tích thuốc thử DDTC 2%… ………………37

Bảng 3.11 : Ảnh hưởng của thể tích Niken… ………………
38
Bảng 3.12: Ảnh hưởng của nồng đô HNO
3
trong dung môi hòa tan kết tủa
… . 40
Bảng 3.13: Ảnh hưởng của thể tích dung dịch axit đến hiệu suất thu hồi Cd… . .
40

Bảng 3.14:Ảnh hưởng của kim loại kiềm, kiềm thổ tới hiệu suất thu hồi cadimi41
Bảng 3.15: Ảnh hưởng của Zn
2+
tới hiệu suất thu hồi cadim …………….
42
Bảng 3.16: Ảnh hưởng của Mn
2+
tới hiệu suất thu hồi cadimi……… …………
43
Bảng 3.17: Ảnh hưởng của Cu
2+
tới hiệu suất thu hồi cadimi……… …… .4
3
Bảng 3.18: Ảnh hưởng của Co
2+
tới hiệu suất thu hồi cadimi
……… .………… 44
Bảng 3.19: Ảnh hưởng của Fe
3+
tới hiệu suất thu hồi cadimi………… ……….
.45
Bảng 3.20: Ảnh hưởng của Cr
3+
tới hiệu suất thu hồi cadimi
………… ……… 46
Bảng 3.21: Ảnh hưởng của ion Cl
-
tới hiệu suất thu hồi cadimi
…… ………… 48
Bảng 3.22: Ảnh hưởng của PO

4
3-
tới hiệu suất thu hồi cadimi ………….
48
Bảng 3.23: Nồng độ các cation kim loại trong mẫu giả
49
Bảng 3.24: Hiệu suất thu hồi mẫu giả 49
Bảng 3.25: Các địa điểm lấy mẫu nước tại Hà Nội
51
Bảng 3.26: Kết quả xác định hàm lượng cadimi trong mẫu phân tích
52






DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo máy quang phổ hấp thụ nguyên tử
26
Hình 3.1: Đường chuẩn của Cd 36

Hình 3.2: Ảnh hưởng của pH tới hiệu suất thu hồi Cd
37
Hình 3.3: Ảnh hưởng của thể tích thuốc thử DDTC 2% đến hiệu suất thu hồi Cd
37
Hình 3.4: Ảnh hưởng của thể tích Ni tới hiệu suất thu hồi Cd 38

Hình 3.5: Ảnh hưởng của Zn

2+
đến hiệu suất thu hồi của Cd 42

Hình 3.6: Ảnh hưởng của Mn
2+
đến hiệu suất thu hồi của Cd 43

Hình 3.7: Ảnh hưởng của Cu
2+
đến hiệu suất thu hồi của Cd 44

Hình 3.8: Ảnh hưởng của Co
2+
đến hiệu suất thu hồi của Cd 45

Hình 3.9: Ảnh hưởng của Fe
3+
đến hiệu suất thu hồi của Cd 46
Hình 3.10: Ảnh hưởng của Cr
3+
đến hiệu suất thu hồi của Cd 47

Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn kết quả phân tích Cd có trong mẫu nước sông 52

Hình 3.12: Đồ thị biểu diễn kết quả phân tích Cd có trong mẫu nước hồ 53

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Viết tắt
Tiếng Anh
Tiếng Việt
Abs
Absorbance
Độ hấp thụ
AAS
Atomic Absorption
Spectrometry
Phép đo quang phổ hấp
thụ nguyên tử
DDTC
Diethyldithiocacbomatate
diethyldithiocacbomat
SPE
Solid Phase Extraction
Chiết pha rắn
F- AAS

Flame-Atomic Absorption
Spectrometry
Phép đo quang phổ hấp
thụ nguyên tử ngọn lửa
GF-AAS
Graphite furnace Atomic
Absorption spectromety
Quang Phổ hấp thụ
nguyên tử lò đốt Graphit
HCL
Hollow Cathod Lamps
Đèn catôt rỗng
Ppm
Part per million
Một phần triệu


1

MỞ ĐẦU
Ngày nay, người ta đã khẳng định được rằng nhiều nguyên tố kim loại có vai
trò

cực kỳ quan trọng đối với cơ thể sống và con người. Tuy nhiên nếu hàm lượng
lớn chúng sẽ gây độc hại cho cơ thể. Sự thiếu hụt hay mất cân bằng của nhiều kim
loại vi lượng trong các bộ phận của cơ thể như gan, tóc, máu, huyết thanh là
những nguyên nhân hay dấu hiệu của bệnh tật, ốm đau hay suy dinh dưỡng và có
thể gây tử vong. Thậm chí, đối với một số kim loại người ta mới chỉ biết đến tác
động độc hại của chúng đến cơ thể.

Kim loại nặng có thể xâm nhập vào cơ thể con người chủ yếu thông qua
đường tiêu hóa và hô hấp. Tuy nhiên, cùng với mức độ phát triển của công nghiệp
và sự đô thị hoá, hiện nay môi trường sống của chúng ta bị ô nhiễm trầm trọng. Các
nguồn thải kim loại nặng từ các khu công nghiệp vào không khí, vào nước, vào đất,
vào thực phẩm rồi xâm nhập vào cơ thể con người qua đường ăn uống, hít thở dẫn
đến sự nhiễm độc. Do đó việc nghiên cứu và phân tích các kim loại nặng trong môi
trường sống, trong thực phẩm và tác động của chúng tới cơ thể con người nhằm đề
ra các biện pháp tối ưu bảo vệ và chăm sóc sức khoẻ cộng đồng là một việc vô cùng
cần thiết.
Trong đó phải kể đến nguồn nước, là yếu tố không thể thiếu cho sự sống, ở
đâu có nước ở đó có sự sống. Tuy nhiên nhiều nơi, các nguồn nước bề mặt, thậm
chí cả nguồn nước ngầm đã bị ô nhiễm nghiêm trọng, gây ảnh hưởng xấu tới chất
lượng của nước, ảnh hưởng đến sức khỏe của con người và động vật, làm giảm
năng suất và chất lượng cây trồng. Một trong những chất có tác dụng gây ô
nhiễm là các kim
loại nặng trong đó có cadimi.
Hàm lượng cadimi trong nước là rất nhỏ để phân tích được thì trước hết
cần phải làm giàu.
Vì vậy, mục đích chính của đề tài này là
“Sử dụng phương pháp cộng kết
và kỹ thuật quang phổ hấp thụ nguyên tử để tách, làm giàu cadimi góp phần xác
định cadimi trong đối tượng môi trường’’
.

2

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tài nguyên nƣớc ở Việt Nam
Việt Nam là nước nhiệt đới gió mùa nên có tài nguyên nước dồi dào so với

các nước trên thế giới, lượng mưa trung bình tương đối cao, khoảng 2000 mm/năm
gấp 2,6 lần lượng mưa trung bình của các vùng lục địa trên Thế giới.
Hàng năm, lãnh thổ Việt Nam nhận thêm lưu lượng nước từ nam Trung
Quốc và Lào với số lượng khoảng 550 km
3
. Dòng chảy trung bình Việt Nam gấp 3
lần dòng chảy trung bình trên Thế giới .
Nguồn tài nguyên nước của Việt Nam tương đối phong phú, nhưng phân bổ
không đều và trải rộng rất phức tạp theo thời gian, nhất là các mạch nước ngầm. Từ
lâu, các mạch nước ngầm đã được khai thác bằng các phương pháp khác nhau. Theo
đánh giá của tác giả tổng trữ lượng nước mạch thiên nhiên trên toàn lãnh thổ
khoảng xấp xỉ 15% tổng trữ lượng nước mặt.
1.2. Sự ô nhiễm nguồn nƣớc [13]
Sự ô nhiễm môi trường nước là sự thay đổi thành phần và tính chất của nước
gây ảnh hưởng tới hoạt động sống bình thường của con người, sinh vật, đến sản
xuất công nghiệp, nông nghiệp, thuỷ sản.
Nguồn gốc gây ô nhiễm nguồn nước là do tự nhiên và nhân tạo:
- Sự ô nhiễm có nguồn gốc tự nhiên là do mưa, tuyết tan, lũ lụt, gió bão,…
hoặc do các sản phẩm hoạt động sống của sinh vật, kể cả xác chết của chúng.
- Sự ô nhiễm nhân tạo chủ yếu do nguồn nước thải từ các vùng dân cư, khu
công nghiệp, hoạt động giao thông vận tải, do sử dụng thuốc trừ sâu, diệt cỏ và phân
bón trong nông nghiệp.
1.3. Giới thiệu chung về cadimi

Trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học, nguyên tố cadimi
(Cd) nằm ở ô số 48, thuộc nhóm IIB, chu kỳ V. Nguyên tử Cd có các obitan d đã
điền đủ 10 electron. Cấu hình electron của cadimi (Z=48): [Kr]4d
10
5s
2

.

3

Trong thiên nhiên, Cd tồn tại ở dạng bền vững là Cd (II). Trữ lượng của
cadimi trong vỏ Trái đất là 7,6.10
-6
% tổng số nguyên tử (tương ứng). Khoáng
vật chính của cadimi là grenokit (CdS ), khoáng vật này hiếm khi tồn tại riêng
mà thường ở lẫn với khoáng vật của kẽm, và của thuỷ ngân là xinaba hay thần sa
(HgS) [12].
1.3.1. Tính chất lý, hóa của cadimi [12,19,20]
a. Tính chất vật lý
Cadimi là kim loại màu trắng bạc, mềm, dễ kéo, dễ rèn.
Bảng 1. 1: Một số hằng số vật lý quan trọng của Cadimi

Hằng số vật lý
Cd
Khối lượng nguyên tử
Nhiệt độ nóng chảy
Nhiệt độ sôi
Tỉ khối (25
0
C)
Độ dẫn điện (25
0
C)
Bán kính nguyên tử
(đvC)
(

0
C)
(
0
C)
(kg.m
-3
)
(Ohm
-1
.m
-1
)
(
o
A
)
112,411
321
767
8,36
1,3.10
6

1,56

b. Tính chất hoá học
Cadimi là nguyên tố tương đối hoạt động. Trong không khí ẩm, Cd bền ở
nhiệt độ thường nhờ có màng oxit bảo vệ. Nhưng ở nhiệt độ cao, nó cháy mãnh
liệt với ngọn lửa màu sẫm.

Khi ở nhiệt độ cao, cadimi phản ứng được với các phi kim như lưu huỳnh,
halogen (X
2
)


Cd + S = CdS
Cd tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hoá, giải phóng khí
hiđro.

Cd + HCl = CdCl
2
+ H
2


t
o


4

Với dung dịch: Cd + 2H
3
O
+
+ H
2
O = [Cd(H
2

O)
2
]
2+
+ H
2

1.3.2. Các hợp chất chính của Cadimi [12]
a. Các oxit
Oxit quan trọng của cadimi là CdO, nó có màu từ vàng đến nâu gần như
đen tuỳ thuộc vào quá trình chế hoá nhiệt, nóng chảy ở 1813
0
C, có thể thăng hoa
không phân huỷ khi đun nóng.
CdO không tan trong nước, tan trong axit và kiềm nóng chảy:
CdO + 2KOH
(nc)
= K
2
CdO
2
+ H
2
O
(Kali cadimiat)
CdO có thể điều chế bằng 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
b. Các hydroxit
Hydroxit của cadimi Cd(OH)
2
là kết tủa nhầy ít tan trong nước và có màu
trắng, tính lưỡng tính thể hiện không rõ ràng, tan trong dung dịch axit, không tan
trong dung dịch kiềm mà chỉ tan trong kiềm nóng chảy.
Tan trong dung dịch NH
3
tạo thành hợp chất phức
Cd(OH)
2
+ 4NH
3
= [Cd(NH
3
)
4
](OH)
2
Cả hai hydroxit trên đều không tan trong nước, chúng dễ mất nước khi
nung nóng trở thành oxit.
Me(OH)
2
 MeO + H
2

O
c. Các muối đặc trưng
Các muối halogenua (trừ florua), nitrat, sunfat, peclorat và axetat của
Cd(II) đều dễ tan trong nước còn các muối sunfua, cacbonat, hay orthophotphat
và muối bazơ đều ít tan.
Trong dung dịch nước các muối Cd
2+
bị thuỷ phân:
Cd
2+
+ 2H
2
O = Cd(OH)
2
+ 2H
+
t
o

t
o

t
o


5

Cd
2+

có khả năng tạo nhiều hợp chất phức nhưng vẫn kém hơn so với
đồng, các phức thường gặp là: [CdX
4
]
2+
(X = Cl
-
, Br
-
,I
-
và CN
-
), [Cd(NH
3
)
4
]
2+
,
[Cd(NH
3
)
6
]
2+

Các đihalogenua của Cd là chất ở dạng tinh thể màu trắng, có nhiệt độ
nóng chảy và nhiệt độ sôi khá cao.
1.3.3. Vai trò, ứng dụng của cadimi [4,16]

Các hợp chất chính cadimi thường được ứng dụng trong công nghiệp là
oxit cadimi (CdO), sunfua cadimi (CdS), clrorua cadimi (CdCl
2
), bromua cadimi
(CdBr
2
), sunfat cadimi (CdSO
4
).
Đất, cát, đá, than đá, các loại phân phosphate đều có chứa cadimi. Cadimi
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
cadimi 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 cadimi. Cadimi cũng được dùng trong
những loại nước men, sơn đặc biệt trong kỹ nghệ làm đồ sứ, chén, đĩa

Cadimi thường được sử dụng trong các lĩnh vực sau:
+ Công nghệ luyện kẽm và chiết suất cadimi từ cặn chứa Cd.
+ Mạ kim loại với Cd ( sắt, thép, đồng ), quá trình mạ cadimi cũng như mạ
Cr và Ni được thực hiện bằng phương pháp mạ điện.
+ Chế tạo hợp kim Cd với Fe, Zn và Cu ( cáp điện ), làm tăng tính kéo dãn
và tính dễ dát cuả kim loại đó. Chế tạo các hợp kim wood chứa Cd, Pb, Zn, Bi.
Hợp kim này nóng chảy ở 71
0
C, được dùng làm nút cho các bình cứu hỏa tự động.
+ Chế tạo que hàn mangan-cadimi.
+ Chế tạo đèn an toàn cho thợ mỏ Ni-Cd.
+ Sử dụng trong công nghệ điện tử để điều chỉnh công suất phát nơtron.
+ Dùng cadimi sunfat hoặc màu vàng của cadimi sunfua để sản xuất sơn

công nghiệp.
+ Chế tạo pin Ni-Cd dung trong điện thoại di động.

6

Cụ thể trong các ngành:
+ 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.

1.3.4. Độc tính của Cd [12]

Cadimi là một nguyên tố rất độc đối với môi trường sống cũng như đối
với con người. Đối với các động, thực vật sống dưới nước, tính độc hại của
cadimi ngang với độc tính của Ni và Cr(III) và có phần kém độc hơn so với
Hg(CH
3
)
2
và Cu. Tất nhiên điều này còn phụ thuộc vào từng loài, từng điều kiện
của sự ảnh hưởng của Cd. Ở hàm lượng 0,02-1 mg/l Cd sẽ kìm hãm quá trình
quang hợp và phát triển của thực vật. Hàm lượng cho phép của Cd trong nước là
1 g/l.

7

Đối với con người, Cd có thể xâm nhập vào cơ thể bằng nhiều cách khác
nhau ví dụ như tiếp xúc với bụi Cd, ăn uống các nguồn có sự ô nhiễm Cd Cd
thường được tích luỹ dần trong thận, gây triệu chứng độc mãn tính. Nếu để lâu
có thể gây mất chức năng thận và sự mất cân bằng các thành phần khoáng trong
xương, phá huỷ xương, gây thiếu máu, gây ung thư. Liều lượng 30 mg cũng đủ
dẫn đến tử vong. Cũng có nhiều giả thiết cho rằng Cd có thể thấy trong không
khí của một sô xí nghiệp (ví dụ như nhà máy sản xuất pin). Sự tiếp xúc nghề
nghiệp với chất này đặc biệt nguy hiểm khi nó ở dạng khói. Ở đây cũng cần chú
ý rằng những người nghiện thuốc lá hít nhiều cadimi. Một điếu thuốc lá chứa
1.5-2 g kim loại này và người nghiện hít vào 10% lượng này. Hút một gói
thuốc lá một ngày sẽ làm tăng gấp đôi lượng cadimi đi vào cơ thể.
Cadimi tích tụ vào cơ thể con người và tồn tại rất lâu. Nó thường nằm ở
gan và thận. Một sự tiếp xúc lâu dài với nồng độ nhỏ của kim loại này có khả
năng dẫn đến chứng khí thũng, các bệnh phổi và các rối loạn về thận.
Năm 1946 một hội chứng có đặc điểm là biến dạng xương, đau cơ, dễ gãy
xương và rối loạn thận được chuẩn đoán ở những phụ nữ lớn tuổi, sinh đẻ nhiều,

đã thu hút sự chú ý của giới y học vùng Funchu thuộc quận Toyoma Nhật Bản.
Họ gọi tên bệnh này là Itai-Itai ( hay bệnh đau đớn) [22]. Hội chứng này đã làm
hàng trăm người chết. Những nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các bệnh nhân hấp
thụ một lượng cadimi khoảng 600g mỗi ngày do ăn gạo bị nhiễm độc bởi nước
sông Jintsu, con sông bị ô nhiễm bởi quặng và xỉ từ một nhà máy chế biến
cadimi. Những người bị bệnh anbumin niệu và protein niệu là do tiếp xúc với
cadimi không dưới 20 năm. Sự theo dõi những người làm việc trong các ngành
nghề phải tiếp xúc với cadimi khẳng định là họ bị các loại bệnh mãn tính này.
Đối với nam giới thì cadimi là chất gây độc cho thận và tác động của nó có tính
tích lũy và âm thầm. Hơn nữa độc tính của cadimi gây rối loạn chuyển hoá canxi,
tác động đến xương và các khớp, gây đau khớp, đau xương thậm chí gây bênh
loãng xương. Hàm lượng cadimi cao trong nước uống còn gây ra chứng tăng
huyết áp ở chuột thí nghiệm. Cadimi cũng chính là tác nhân gây ung thư và gây

8

quái thai ở loài gặm nhấm này. Năm 1965 cadimi cũng bị nghi ngờ là đã gây ra
bệnh ung thư tuyến tiền liệt ở những công nhân làm việc trong một nhà máy pin
ở Anh.
1.3.5. Các nguồn gây ô nhiễm cadimi [12]
Cadimi tồn tại và luân chuyển trong tự nhiên thường có nguồn gốc từ chất
thải của hầu hết các ngành sản xuất công nghiệp trực tiếp hay gián tiếp sử dụng
cadimi trong quá trình công nghệ hoặc từ chất thải sinh hoạt của con người. Ví
dụ, nước thái của các khu công nghiệp, các nhà máy hóa chất, các cơ sở in hoặc
dưới dạng bụi trong khí thải của các khu công nghiệp hóa chất, các lò cao, khí
thải của các loại xe có động cơ chạy bằng xăng… Sau khi phát tán vào môi
trường dưới dạng nói trên, chúng di chuyển tự nhiên, bám dính vào các bề mặt,
tích lũy trong đất và gây ô nhiễm các nguồn nước sinh hoạt, đó là căn nguyên
chính dẫn đến tình trạng thực phẩm bị ô nhiễm. Rau quả sẽ bị ô nhiễm nếu được
trồng trên nguồn đất cadimi, nước bị ô nhiễm: cá, tôm, thủy sản nuôi trong

nguồn nước bị ô nhiễm cũng thường bị ô nhiễm; gia súc gia cầm được nuôi bằng
thức ăn bị ô nhiễm (rau, quả…) hoặc uống nguồn nước bị ô nhiễm. Ngoài ra thực
phẩm có thể bị ô nhiễm các kim loại nặng trong quá trình sản xuất và bao gói
đựng sản phẩm. Mặt khác, thực phẩm cũng có thể bị ô nhiễm do sử dụng các
nguyên liệu chế biến không tinh khiết, kể cả các phụ gia thực phẩm, có hàm
lượng cadimi vượt quá mức cho phép.
Rác thải điện tử là một trong những nguồn gây ô nhiễm cadimi lớn nhất.
cadimi có trong các vỏ nhựa, linh kiện điện tử, pin… Cadimi được sử dụng nhiều
trong vật liệu cảm quang của các tế bào quang điện, trong màn hình màu, màn
hình plasma.
Cadimi còn được tìm thấy trong dầu diesel, trong những hợp kim để mạ,
trong các sơn men trên đồ gốm, trong các nhựa PVC, trong công nghiệp sản xuất
ắc quy, pin. Khi đốt cháy các chất dẻo, có chứa cadimi thì cadimi sẽ bay quyện
vào trong không khí. Theo tài liệu WHO, (2011, Europe) mức an toàn của
cadimi có trong không khí như sau: từ 1 – 5ng/m
3
trong vùng nông thôn, 5 – 15

9

ng/m
3
trong vùng ngoại ô và 10 – 15 ng/m
3
trong các vùng công nghiệp. Còn
theo EEC ( European Economic Community) và Worldwide scale thì cadimi có
trong không khí từ 10 – 15% là do các hiện tượng thiên nhiên mà ra, phần lớn là
do nguồn gốc của núi lửa hoạt động.
Trong không khí, lượng cadimi thải vào không khí do khí đốt được biết
như sau: 1 tấn than đá được đốt, lượng cadimi thả vào trong khỉ quyển là 2g. Do

đó, lượng cadimi đã ô nhiễm trong không khí vào khoảng 0,5 µg/m
3
. Còn những
người làm việc cho xưởng thuốc lá thì họ bị ô nhiễm cadimi gấp 10 lần cao hơn
so với xưởng khác.
Trong nông nghiệp, chăn nuôi và trồng trọt, người ta khảo sát thấy rằng,
cadimi được hấp thụ từ cây cối, rau quả tới 70%, còn 30% cadimi thì do từ
không khí mang đến. Riêng các loài nấm thì có nồng độ cadimi hấp thụ rất cao
từ 6mg/kg tới 170mg/kg, và lại còn hấp thụ cả chì và thủy ngân (Pb và Hg),
nhưng nếu nuốt khoảng 40 mg cadimi vào cơ thể thì đã đủ để chết. Đó là lý do
giải thích tại sao nhiều người hái nấm về ăn rồi bị ngộ độc [27].
Nước và đất bùn phù sa từ các sông, ngòi bị nhiễm độc do các nước phế
thải từ các nhà máy công nghiệp thải vào, họ dùng bùn đó để làm phân nông
nghiệp, và các loại cây như củ cải đường, khoai tây, rau cần tây đều bị nhiễm
cadimi rất nặng, còn các loại cá ở trong sông rạch đều bị nhiễm độc cao hơn 50
lần. Tại Nhật, vào năm 1955-1957, theo Dr Louis de Brouwer thì dân chúng sống
2 bên bờ sông Yinzu, dòng sông này chứa các phế thải của việc khai thác quặng
kẽm (Zn), nên dân chúng đều bị bệnh “Itai Itai” là do cadimi ngấm từ từ vào
mạch máu và làm rối loạn, gây ra sự đau đớn. Bệnh này rất nguy hiểm cho người
già và phụ nữ trong thời kỳ mãn kinh.
Trong nước biển, các loài sò ốc, cơ thể chúng chứa một hàm lượng
cadimi cao hơn hàm lượng cadimi trong nước biển cả trăm lần. Trong các ruộng
trồng lúa, nếu đất có chứa cadimi sunfat thì người ta nhận thấy rằng , năng suất
của lúa sẽ giảm rất rõ rệt. Tháng 2 năm 2005, một cuộc nghiên cứu cho thấy nếu

10

các loại cây cối và hoa mầu bị nhiễm cadimi thì các rễ, đốt và lá của cây không
thể nào phát triển một cách bình thường.
Vào tháng 2 năm 2005, tin từ VN News, cho biết gạo jasmine (nàng

hương ) sản xuất tại Thái Lan có một hàm lượng cadimi cao hơn 50-100 lần hơn
mức cho phép. Vì nơi trồng lúa gạo, cách xa nó có việc khai thác quặng kẽm,
nên số lượng nước chảy từ quặng kẽm trên xuyên qua các thửa ruộng trên. Do
đó, lúa jasmine bị nhiễm độc cadimi.
Lượng nước thải từ quặng kẽm đi qua đâu thì cây cối , hoa mầu, ngư lâm
nghiệp đều bị nhiễm độc cadimi hết, nếu nó chảy xuống sông thì cả tôm đều bị,
còn thú vật trong vùng, chim chóc cũng bị nhiễm độc, cadimi tích lại trong gan,
thận, tim và phổi của các con vật. Con người ở đó phải bị nhiễm độc đã đành, và
con người ăn phải thức ăn (động vật và thực vật) ở vùng đó đều bị nhiễm độc ít
hay nhiều, nếu ít thì có thể nhiễm các bệnh như nêu ở trên, nếu nhiều có thể gây
tử vong. Nếu sử dụng gạo có nhiễm cadimi mỗi ngày, cadimi có thể tích tụ như
là một chất độc kim loại nặng trong cơ thể và gây bệnh liên quan đến thận hay
ung thư tiền liệt tuyến ở nam giới. Nguồn nước chứa quặng kẽm chảy qua nơi
nào thì nơi đó vẫn bị nhiễm độc cadimi.
Công nghiệp khai thác quặng mỏ, các nhà máy công nghiệp nặng cũng
như các trung tâm tiêu hủy chất thải sử dụng dầu cặn và than đá làm chất đốt nên
thải ra khói bẩn chứa nhiều cadimi. Bụi khói di chuyển rất xa trong không gian,
rơi xuống đất, xuống ao hồ sông rạch gây ra tình trạng ô nhiễm môi sinh. Ở gần
các xưởng luyện kim, trong chất thải có chứa lượng lớn các chất chì, cadimi,
crom, đồng…nên vùng đất xung quanh cũng sẽ bị ô nhiểm bởi các chất này.
Phân hóa học phosphate chứa cadimi cũng là nguồn ô nhiễm đất đai đáng
kể. Cadimium hòa tan trong nước, quyện vào trong bùn lầy và các chất hữu cơ
sau đó được hấp thụ bởi hệ thống rễ của các loài thực vật, thí dụ cây lúa, sau đó
tích tụ trong hạt, trái. Tất cả các loài động vật cũng như các loài thủy hải sản đều
bị nhiễm độc khi ăn phải thức ăn có chứa cadimi.


11

1.4. Các phƣơng pháp xác định Cadimi

Hiện nay, có rất nhiều phương pháp khác nhau để xác định cadimi
như phương pháp phân tích khối lượng, phân tích thể tích, điện hoá, phổ phân tử
UV-VIS, phổ phát xạ nguyên tử (AES), phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa và
không ngọn lửa (F-AAS, ETA-AAS) Sau đây là một số phương pháp xác định
cadimi.
1.4.1. Các phương pháp hoá học .
1.4.1.1. Phƣơng pháp phân tích khối lƣợng [4]
Nguyên tắc: Phương pháp phân tích khối lượng là phương pháp cổ điển,
độ chính xác có thể đạt tới 0,1%. Cơ sở của phương pháp là sự kết tủa định
lượng của chất phân tích với một thuốc thử thích hợp. Sau đó lọc rửa, sấy hoặc
nung rồi cân chính xác sản phẩm và từ đó xác định được hàm lượng phân tích.
Cách tiến hành: Cadimi thường được kết tủa dưới các dạng CdS, CdSO
4
,
CdNH
4
PO
4
trong môi trường axit yếu sau đó kết tủa được lọc, rửa, sấy (hoặc
nung) đem cân.
Phương pháp này không đòi dụng cụ đắt tiền nhưng quá trình phân tích
lâu, nhiều giai đoạn phức tạp đặc biệt khi phân tích lượng vết các chất. Vì vậy,
phương pháp này không được dùng phổ biến trong thực tế để xác định lượng vết
các chất mà chỉ dùng trong phân tích hàm lượng lớn.
1.4.1.2. Phƣơng pháp phân tích thể tích [4]
Nguyên tắc: Phân tích thể tích là phương pháp phân tích định lượng dựa
trên thể tích dung dịch chuẩn (đã biết chính xác nồng độ) cần dùng để phản ứng
vừa đủ với chất cần xác định có trong dung dịch phân tích. Thời điểm thêm
lượng thuốc thử tác dụng vừa đủ chất định lượng gọi là thời điểm tương đương.
Để nhận biết điểm tương đương người ta dùng các chất gây ra hiện tượng đổi

màu hay kế tủa có thể quan sát bằng mắt gọi là chất chỉ thị. Tùy thuộc vào loại
phản ứng chính được dùng mà chia phương pháp phân tích thể tích thành các
nhóm phương pháp trung hòa, phương pháp oxi hóa khử, phương pháp kết tủa,
phương pháp complexon.

12

Cách tiến hành: Với cadimi ta có thể dùng các phép chuẩn độ như chuẩn
độ phức chất, chuẩn độ ôxi hoá- khử, với các chỉ thị khác nhau.
Ta có thể xác định cadimi bằng EDTA ở môi trường pH=9-10 với chỉ thị
ETOO hoặc môi trường pH=6 với chỉ thị xylendacam. Khi đó chỉ thị chuyển từ
màu đỏ sang vàng:
H
6
F + Cd
2+
 H
4
FCd + 2H
+

H
4
FCd + H
2
Y
2-
 CdY
2-
+ H

6
F
(đỏ) (vàng)
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/100m.
Đây là phương pháp hóa học dùng để xác định nhanh, đơn giản tuy nhiên
cũng giống như phương pháp phân tích khối lượng, phương pháp này không cho
phép xác định lượng vết các nguyên tố vì phải thực hiện quá trình làm giàu phức tạp
1.4.2. Các phương pháp phân tích công cụ [6]
1.4.2.1. Phƣơng pháp điện hoá [11]
a. Phƣơng pháp cực phổ
Nguyên tắc: Người ta thay đổi liên tục và tuyến tính điện áp đặt vào
hai 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 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

13

(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.
Ưu điểm: Nó cho phép xác định cả chất vô cơ và hữu cơ với nồng độ 10
-5

đến 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).

Với cadimi được xác định bằng phương pháp phổ phát xạ nguyên tử hồ
quang với khoảng nồng độ 0,0005- 0,002 %. Vạch cadimi 228,m được sử dụng
cho khoảng nồng độ 0.0005-0.002%. Nồng độ cadimi 500g/l được xác định bằng
phương pháp phát xạ ngọn lửa vì nguyên tố này có đặc tính phát xạ kém.

Nhược điểm: Tuy nhiên, phương pháp này cũng có những hạn chế như ảnh
hưởng của dòng tụ điện, dòng cực đại, của ôxi hòa tan, bề mặt điện cực
Để loại trừ các ảnh hưởng và làm tăng độ nhạy thì hiện nay đã có các
phương pháp cực phổ hiện đại: cực phổ xung vi phân (DDP), cực phổ sóng
vuông (SQWP) chúng cho phép xác định nhiều lượng vết các nguyên tố.
b. Phƣơng pháp Von-Ampe hoà tan [6]
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…

14

1.4.2.2. Các phƣơng pháp quang phổ [7]
a. Phƣơng pháp phổ hấp thụ phân tử (UV-VIS).

Phương pháp này chính là phương pháp phổ hấp thụ phân tử trong vùng
UV-VIS. Ở điều kiện thường, các phân tử, nhóm phân tử của chất bền vững và

nghèo năng lượng. Đây là trạng thái cơ bản. Nhưng khi có một chùm sáng với năng
lượng thích hợp chiếu vào thì các điện tử hoá trị trong các liên kết (л, ∂ , n) sẽ hấp
thụ năng lượng chùm sáng, chuyển lên trạng thái kích thích với năng lượng cao hơn.
Hiệu số giữa hai mức năng lượng (cơ bản E
O
và kích thích E
m
) chính là năng lượng
mà phân tử hấp thụ từ nguồn sáng để tạo ra phổ hấp thụ phân tử của chất.
Nguyên tắc: Phương pháp xác định 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 hay
hữu cơ trong môi trường thích hợp khi được chiếu bởi chùm sáng. Phương pháp
định lượng phép đo:
A = K.C
Trong đó: A: độ hấp thụ quang
K: hằng số thực nghiệm
C: nồng độ nguyên tố phân tích
Phương pháp trắc quang có độ nhạy, độ ổn định và độ chính xác khá cao,
được sử dụng nhiều trong phân tích vi lượng. Tuy nhiên với việc xác định Cd thì lại
gặp rất nhiều khó khăn do ảnh hưởng của một số ion kim loại tương tự. Khi đó phải
thực hiện các công đoạn che, tách phức tạp.

Ví dụ: Xác định Cd bằng cách chuyển nó về dạng cadimi-dithizonat và
chì-dithizonat trong môi trường pH 5-6:
Cd
2+
+ 2H
2
Dz (xanh) = Cd(HDz)
2

(đỏ) + 2H
+
Sau đó, chiết phức này vào dung môi hữu cơ CCl
4
hoặc CHCl
3
rồi đem đo
hấp thụ quang của nó tại  = 515 nm đối phức của Cd. Giới hạn của phương
pháp này đối với Cd là 0,01ppm.
Ưu điểm: Phương pháp trắc quang đơn giản, tiện lợi, độ nhạy tương đối
cao nên được sử dụng phổ biến để xác định các kim loại có hàm lượng nhỏ.

15

Nhược điểm: Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là không chọn
lọc, một thuốc thử có thể tạo phức với nhiều ion.
b. Phƣơng pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES) [8]
Khi ở điều kiện thường, nguyên tử không thu hay phát ra năng lượng nhưng
nếu bị kích thích thì các điện tử hoá trị sẽ nhận năng lượng chuyển lên trạng thái có
năng lượng cao hơn (trạng thái kích thích). 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 được gọi là phổ phát xạ của nguyên tử.
Nguyên tắc: Phương pháp AES dựa trên sự xuất hiện phổ phát xạ của nguyên
tử tự do của nguyên tố phân tích ở trạng thái khí khi có sự tương tác với nguồn năng
lượng phù hợp. Hiện nay, người ta dùng một số nguồn năng lượng để kích thích phổ
AES như ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện, tia lửa điện, plasma cao tần cảm ứng
(ICP)…
Nhiều tác giả đã sử dụng nguồn plasma cao tần cảm ứng kích thích phổ AES
để xác định hàm lượng Cd, Cu và Pb trong mẫu nước, đạt hiệu suất thu hồi khá cao.

Ưu điểm: Nhìn chung phương pháp AES có độ nhạy khá cao, lại tốn ít
mẫu, có thể phân tích đồng thời nhiều nguyên tố trong cùng một mẫu. Vì vậy đây
là phương pháp dùng để kiểm tra đánh giá hoá chất, nguyên liệu tinh khiết, phân
tích lượng vết ion kim loại độc hại trong lương thực, thực phẩm.
Nhược điểm: Phương pháp này chỉ cho biết hàm lượng tổng kim loại, còn
không cho biết trạng thái liên kết của nó trong mẫu, mặt khác độ chính xác phụ
thuộc rất nhiều vào độ chính xác dãy chuẩn nên sai số là không nhỏ.
c. Phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) [8]
Nguyên tắc : 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 sang 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

16

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

= 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.

17

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: 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 .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: 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.
d. Phƣơng pháp plasma khối phổ cao tần cảm ứng ICP- MS
Khi dẫn mẫu phân tích vào ngọn lửa plasma (ICP), trong điều kiện nhiệt
độ cao của plasma, các chất có trong mẫu khi đó sẽ bị hoá hơi, nguyên tử hoá và
ion hoá tạo thành ion dương có điện tích +1 và các electron tự do. Thu và dẫn
dòng ion đó vào thiết bị phân giải phổ để phân chia chúng theo số khối (m/z) sẽ
tạo ra phổ khối của nguyên tử chất cần phân tích. Sau đó, đánh giá định tính và
định lượng phổ thu được.
Kỹ thuật phân tích ICP-MS là một trong những kỹ thuật phân tích hiện
đại. Kỹ thuật này được nghiên cứu và phát triển rất mạnh trong những năm gần