Luận văn Nghiên cứu động học trắc quang xác định hàm lượng nitrit trong mẫu nước ngầm và thực phẩm
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.84 MB, 70 trang )
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TR ỜNG ĐẠI HỌC
s
PHẠM
NGUYỄN THỊ HOÀN
NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG HỌC TRẮC QUANG
XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NITRIT TRONG MÃU
NƯỚC NGẦM VÀ THỰC PHẨM
LUẬN VĂN THẠC s ĩ KHOA HỌC
Thái Nguyên - 2009
s ố hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
htto:/fyvww.Lrc-tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TR ỜNG ĐẠI HỌC
s
PHẠM
NGUYỄN THỊ HOÀN
NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG HỌC TRẮC QUANG
XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NITRIT TRONG MÃU
NƯỚC NGẦM VÀ THỰC PHẨM
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60.44.29
LUẬN VĂN THẠC s ĩ KHOA HỌC
Ng ời h ớng dẫn khoa học: TS. Tạ Thị Thảo
Thái Nguyên - 2009
s ố hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
htto:/fyvww.Lrc-tnu.edu.vn
Jltutn oàn there i ĩ ___________________________________________ ỊK)fíá phân. tíeh —3C15
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU.................................................................................................1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN.................................................................2
1.1. Tồng quan về nước ngầm và thực phẩm.....................................2
1.1.1. Nước ngầm và ô nhiễm nước ngầm........................................... 2
1.1.1.1. Nước ngầm................................................................................ 2
1.1.1.2. Nguyên nhân gây ô nhiễm và hiện trạng ô nhiễm nước ngầm.. 3
1.1.2. Thực phẩm và phụ gm thực phẩm ............................................. 5
1.1.2.1. Vai trò của phụ gia thực phẩm.................................................. 6
1.1.2.2. Anh hưởng của phụ gia thực phẩm đến sức khoẻ con người... 7
1.1.2.3. Dư lượng nitrit trong thực phẩm............................................... 8
1.2. Tồng quan về nitrit và các phương pháp xác định nỉtrit......... 8
1.2.1. Nừrừ- Trạng thái tự nhiên và tính chất hoá học....................... 8
1.2.2. Độc tính của nitrit........................................................................ 9
1.2.3. Các phương pháp xác định nitrit................................................ 11
1.2.3.1. Phương pháp thể tích ...............................................................11
1.2.3.2. Phương pháp hắc quang............................................................. 12
1.2.3.3. Phương pháp động học xúc tác - trắc quang............................. 12
1.2.3.4. Một số phương pháp khác......................................................... 16
CHƯƠNG II. THựC NGHIỆM.......................................................... 19
2.1. Hóa chất và thiết bỉ.........................................................................19
2.1.1. Hóa chất.......................................................................................19
2.1.2. Dung cu và thiết bỉ thỉ nghiêm................................................... 20
Sổ hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
M u ộ n n ă n Ịhạt' i ĩ
'3ÔOÓL p h â n tíe h — 3 L1 5
2.2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu...................................... 21
2.2.1. Nguyên tắc phương pháp động học xúc tác trắc
quang xác định nitrit............................................................................ 21
2.2.2. Nội dung nghiên cứu................................................................... 22
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN....................................24
3.1. Lựa chọn phản ứng chỉ thị phù hợp để xác định nỉtrit bằng
phương pháp động học xúc tác trắc quang........................................ 24
3.1.1. Xác định nitrit dựa vào tác dụng xúc tác cho phản ứng
giữa metylen xanh và bromat...............................................................24
3.1.1.1. Phổ hấp thụ của sản phẩm phản ứng chỉ thị...............................24
3.1.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian phản ứng......................... 25
3.1.1.3. Anh hưởng của nồng độ BrCƯ đến phản ứng xúc tác................ 26
3.1.1.4. Anh hưởng của axit đến phản ứng mất màu của MR................. 27
3.1.1.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhạy......................................... 29
3.1.1.6 . Anh hưởng của nồng độ MB đến độ nhạy của phép phân tích. 31
3.1.2. Xác định NO2 bằng phương pháp động học xúc tác
trắc quang với thuốc thử metyl đỏ........................................................ 34
3.1.2.1 Phổ hấp thụ của sản phẩm phản ứng chỉ thị............................... 34
3.1.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian phản ứng......................... 35
3.1.2.3. Anh hưởng của nồng độ BrCV đến phản ứng xúc tác................ 37
3.1.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ NO 3' đến phản ứng xúc tác................. 38
3.1.2.5. Anh hưởng của axit đến phản ứng mất màu của MR................40
3.1.2.6. Anh hưởng của nhiệt độ đến độ nhạy.........................................41
3.1.2.7. Ảnh hưởng của nồng độ MR đến độ nhạy của phép phân tích . 43
s ố hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
htto:/fyvww.Lrc-tnu.edu.vn
M u ộ n n ă n Ịhạt' i ĩ ____________________________________________ '3ỖOÚ. p h â n U eh — 3C.15
3.1.2.8. Anh hưởng của các ion lạ tới phép phân tích ........................ 47
3.2. Đánh giá độ chính xác (độ đúng và độ chụm) của phương pháp 49
3.3. Phân tích mẫu thật......................................................................... 51
3.3.1. Xử lý mẫu...................................................................................... 51
3.3.1.1. Mau rau ......................................................................................51
3.3.1.2. Mau thịt......................................................................................51
3.3.1.3. Nước ngầm................................................................................. 52
3.3.2. Xác định hàm lượng nitrit một số mẫu thực tế ....................... 52
3.3.2.1. Xác định hàm lượng Nitrit trong mẫu rau................................ 52
3.3.2.2. Xác định hàm lượng Nitrit trong mẫu thịt................................ 54
3.3.2.3. Xác định hàm lượng Nitrit trong mẫu nước ngầm.................... 56
3.4. So sánh kết quả phân tích giữa phương pháp nghiên cứu
và phương pháp tiêu chuẩn................................................................... 57
Kết luận................................................................................................... 59
s ố hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
htto:/fyvww.Lrc-tnu.edu.vn
J lè l e Á t n đ ề i
Lời đầu tiên tôi xin được gửi tới cô giáo - TS. Tạ Thị Thảo lời biết ơn
chân thành và sâu sắc nhất. Cô là người đã trực tiếp giao đề tài và tận tình chỉ
bảo, hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô Khoa Hóa học - Đại học Quốc gia
Hà Nội, Khoa Hoá học - Đại học Sư phạm Thái Nguyên, các anh chị và các bạn
đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Và tôi cũng xin chân thành cảm ơn đơn vị cơ quan nơi tôi công tác đã tạo điều
kiện để tôi học tập, nghiên cứu hoàn thành tốt bản luận văn.
Cuối cùng tôi xin được cảm ơn những người thân trong gia đình, đã luôn
động viên, cổ vũ để tôi hoàn thành tốt luận văn của mình.
Thái Nguyên, tháng 9 năm 2009
Học viên
Qlạuụễti (~ĩhị Jôơàn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đ ại học Thái Nguyên
http:/fyvww.Lrc-tnu.edu.vn
JguẠn n ă n Ịhạt' i ĩ
Tùũă. ph â n tíeh —3L15
MỞ ĐẦU
Ngày nay việc bảo vệ môi trường và an toàn thực phẩm là vấn đề quan
trọng trong xu thế phát triển bền vững của toàn nhân loại. Hiện nay do nhiều
nguyên nhân khác nhau đã dẫn tới ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí
và đe doạ nguồn thực phẩm an toàn của con người.
Qua nghiên cứu cho thấy trong công nghiệp thực phẩm nitrit được sử
dụng nhiều nhằm bảo quản các loại nông sản và thực phẩm: hoa quả, rau, thịt
cá... Môi trường nước ngầm chủ yếu dùng cho sinh hoạt khu vực ngoại thành
và nông thôn đang có nguy cơ ô nhiễm ngày càng cao bởi dư lượng hoá chất
ngấm vào trong đất [3]. Hàm lượng nitrit trong nước bề mặt, trong đất và
nước biển thấp (0,01 - 0,02mg/l). Nồng độ nitrit cao hơn gặp nhiều ở nước
thải của các nhà máy công nghiệp sử dụng muối nitrit và trong nước ngầm.
Như vậy hàng ngày thông qua nguồn nước và thực phẩm thì nitrit gây
ảnh hưởng lớn đến sức khỏe lớn của con người. Nitrit độc hại hơn so với các
họp chất chứa nitơ khác như amoniac, nitrat và amoni. Khi vào cơ thể nitrit
kết họp với Hemoglobin hình thành methaemoglobin, kết quả hàm lượng
Hemoglobin giảm sẽ làm giảm quá trình vận chuyển oxi trong máu. Khi nitrit
vào dạ dày tại đây ở pH thấp nitrit được chuyển thành axit nitrơ có khả năng
phản ứng được với amin hoặc amit sinh ra nitroamin - đây là họp chất dẫn
đến ung thư [11,20]. Do tính chất nguy hiểm đến sức khoẻ của con người mà
việc loại bỏ nitrit trong thực phẩm và nước ngầm trước khi đưa vào sử dụng
rất được quan tâm. Việc xác định được hàm lượng của nó là cơ sở để đánh giá
chất lượng nước, thực phẩm.
Trong thời gian gần đây nhiều công trình khoa học đã nghiên cứu xác
định nitrit bằng nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp trắc quang
dựa trên sự hình thành hợp chất màu azo, phương pháp sắc ký và phương
pháp cực phổ. Phương pháp động học trắc quang là phương pháp đang được
quan tâm nghiên cứu để xác định nitrit vì có độ nhạy và độ chính xác cao, quy
trình phân tích đơn giản không tốn nhiều hoá chất và không tốn kém về trang
thiết bị. Khi nghiên cứu mẫu có hàm lượng nhỏ nitrit thì đây là phương pháp
thích hợp để ứng dụng phân tích. Vì vậy, để đóng góp vào việc phát triển ứng
dụng phương pháp này với đối tượng nghiên cứu là thực phẩm và nước ngầm
chúng tôi chọn đề tài: ‘Nghiên cứu phương pháp động học trắc quang xác
định hàm lượng nỉtrỉt trong mẫu nước ngầm và thực phẩm ’.
s ố hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
1
htto:/fyvww.Lrc-tnu.edu.vn
Jltutn oàn, thạc. t ĩ
7ũfíá phân, tíeii —3C15
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Tồng quan về nước ngầm và thực phẩm.
1.1.1. Nước ngầm và ô nhiễm nước ngầm.
1.1.1.1. Nước ngầm [5]
Cùng với nước mặt, nước dưới đất là phần tài nguyên nước có ý nghĩa
rất lớn đối với đời sống con người.
Sự tồn tại của nước dưới đất được phân thành hai đới chính: Đới thông
khí và đới bão hoà. Trong đới thông khí, nước tồn tại ở dạng hấp phụ chưa
hoàn toàn trên bề mặt các hạt đất, đá. Trong đới này không gian giữa các hạt
đất đá do nước và không khí do đất cùng chiếm chỗ. Trong đới bão hoà, nước
đã được hấp phụ bão hoà trên bề mặt các hạt đất đá và lấp đầy các lỗ hổng,
khe nứt. Nước ngầm là nước dưới đất thuộc đới bão hoà. Trữ lượng nước
trong đới không khí thường không đáng kể so với nước trong đới bão hoà, vì
vậy tài nguyên nước dưới đất chủ yếu là nước ngầm. Nước ngầm có thể nằm
trong đất, đá bở rời được gọi là nước lỗ hổng; trong đất lẫn đá nứt nẻ được gọi
là nước khe nứt. Tầng chứa nước lỗ hổng thường nằm ữong đất đá bở rời của
trầm tích đệ tứ, tàng chứa nước khe nứt thường nằm trong lớp đá rạn nứt
thuộc các tuổi địa chất cổ hơn. Chiều sâu xuất hiện đới bão hoà (xuất hiện
nước ngầm) rất khác nhau, tuy vậy đới bão hoà phân bố rộng rãi và bao gồm
toàn bộ diện tích thạch quyển với trữ lượng và chất lượng nước khác nhau tuỳ
theo từng khu vực.
Nước ngầm thường là nước tạo thành từ sự pha trộn nhiều nguồn gốc
nguyên thuỷ khác nhau: nguồn gốc khí quyển (nước mưa, nước ngưng tụ);
nguồn gốc macma (nước nguyên sinh); nguồn gốc biển; nguồn gốc biến chất
(nước tái sinh). Việc xác định thành phần hoá học, loại hình hoá học và các
đặc điểm hoá học của các tầng dưới nước sẽ cho phép tìm hiểu, xác định
nguồn gốc hoặc nguồn gốc chiếm ưu thế, rất hữu ích trong nghiên cứu về quá
trình thành tạo, sự phân bố cũng như động thái của nước ngầm, phục vụ cho
công tác quản lý và khai thác hợp lý tài nguyên nước ngầm.
Nước ngầm có thành phàn rất phức tạp và đa dạng: cả về các ion chính
và các nguyên tố vi lượng trong nước. Thành phàn các ion chính của nước
ngầm chủ yếu phụ thuộc vào nguồn gốc chiếm ưu thế. Mức độ pha trộn các
nguồn gốc khác nhau tạo nên sự đa dạng về kiểu hoá học của nước ngầm, v ề
s ố hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
2
M u ộ n n ă n Ịhạt' i ĩ
Tùũă. ph â n tíeh —3L15
cấc thành phần vi lượng ngoài chịu ảnh hưởng của nguồn gốc còn phụ thuộc
nhiều vào đặc điểm địa chất, địa hoá riêng biệt của khu vực.
- v ề khí hoà tan và kim loại vi lượng: Nước ngầm thường nghèo oxi và
giàu C 0 2 tự do hơn nước mặt vì vậy khác với nước mặt (thường có pH trung
tính - tính kiềm yếu và môi trường oxi hoá cao, kim loại vi lượng có hàm
lượng nhỏ) có thể gặp nhiều trường hợp nước ngầm có tính axit và môi
trường khử do đó có hàm lượng đáng kể các kim loại vi lượng. Ngoài ra trong
nước ngầm còn có thể có các khí có hàm lượng rất nhỏ trong khí quyển như:
metan, sunfuahidro và các khí hiếm như Heli, Neon... các khí này có thể từ
sự phân huỷ yếm khí chất hữu cơ trong đất đi lên theo các khe nứt kiến tạo
hoà tan vào nước.
- Thành phần hoá học và độ khoáng hoá của nước ngầm tầng sâu biến
đổi theo mùa ít hơn nước mặt. Ở tầng sâu nước ngầm có thể có thành phần
hoá học ổn định. Đặc điểm này rất quan trọng trong khai tthác các mỏ nước
có độ khoáng hoá nhỏ và không ô nhiễm các thành phần vi lượng làm nước
uống đóng chai.
- Nước ngầm ít bị ô nhiễm chất hữu cơ và vi khuẩn, do chất hữu cơ
trong nước mặt đã được keo đất hấp phụ trong quá trình nước ngấm qua các
tầng đất. Nước ngầm ở dưới sâu có thể hầu như không chứa chất hữu cơ và vi
khuẩn. Do đặc điểm này giá trị sử dụng lớn nhất của nước ngầm có độ khoáng
hoá thấp là khai thác làm nước sạch cung cấp cho sinh hoạt của con người và
nhiều ngành sản xuất (chăn nuôi, nông nghiệp, công nghiệp). Tuy nhiên, cần
đặc biệt cú ý đến đặc điểm: khả năng ô nhiễm các nguyên tố vi lượng trong
nước ngầm cao hơn nước mặt điển hình là ô nhiễm Fe, Mg, As, F, Br,
Sunfua...
Song song với việc khai thác họp lý càn bảo vệ, không làm biến đổi
chất lượng và ô nhiễm nước ngầm - một tài nguyên quý giá đối với đời sống
con người cũng như nhiều ngành kinh tế [5]
1.1.1.2. Nguyên nhân gây ô nhiễm và hiện trạng ô nhiễm nước ngầm.
Nước ngầm là nguồn cung cấp nước sinh hoạt chủ yếu ở nhiều quốc gia
và vùng dân cư trên thế giới. Do vậy, ô nhiễm nước ngầm có ảnh hưởng rất
lớn đến chất lượng môi trường sống của con người. Các tác nhân gây ô nhiễm
và suy thoái nước ngầm bao gồm:
s ố hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
3
htto:/fyvww.Lrc-tnu.edu.vn
M u ộ n n ă n thạe. i ĩ
'3ÔOÓL Ịth ăn tíe k — 3 L1 5
1- Nhiễm mặn: Do khai thác nông nghiệp, chăn nuôi quá tải không
đúng cách là nguyên nhân chính cho việc ô nhiễm nguồn nuớc ngầm, tạo điều
kiện thuận lợi cho việc nhiễm mặn ở nhiều nơi. Mạch nước ngầm một khi đã
bị nhiễm mặn khó có thể sử dụng lại được nữa. Môi trường nước mặt bị ô
nhiễm hữu cơ và vi sinh, hàm lượng tổng coliform ở mức cao, vượt quá tiêu
chuẩn cho phép nhiều làn. Ở riêng TP Hà Nội theo số liệu thống kê của Cục
bảo vệ môi trường tháng 5/2006, tổng lượng nước thải sinh hoạt khoảng
450.000 m3 /ngày đêm, một phần được xử lý sơ bộ tại các bể tự hoại, sau đó
xả vào các cống chung hoặc kênh mương, ao hồ. Nhiều nơi nước được xả trực
tiếp ra sông làm ô nhiễm chất lượng nước các sông [2 ].
2 - Các chất phóng xạ có trong các khoáng sản dưới đất, hoặc các chất
thải phóng xạ đã không xử lý có thể ngấm dàn thông qua các lóp đất và thâm
nhập vào nước ngầm sau rất nhiều năm. Nhiễm asen: Năm 2001, nguy cơ ô
nhiễm asen được Micheál Berg, thuộc viện Liên bang Khoa học và Công
nghệ Môi trường Thụy Sĩ công bố trên tạp chí Environmental Science &
Technology số tháng 7/2001 là nguồn nước uống ở vùng phía Bắc Việt Nam
đã bị nhiễm arsen với nồng độ gấp 50 cao hơn định mức của Việt Nam (10
phần tỷ). Nguyên nhân được tác giả nêu ra là do nguồn nước này lấy từ các
giếng đóng ở độ sâu từ 10 đến 35m. Năm 2003, tình trạng ô nhiễm này đã
được chứng minh qua việc khám phá một số bệnh nhân bị bệnh arsenicosis
tức là lòng bàn tay và chân bị nám đen[15]
3- Ô nhiễm nhu cầu oxy hóa học (COD) và nhu cầu oxy sinh học
(BOD5 ): Nhu cầu oxy hóa học là một chỉ dấu cho thấy sự hiện diện của các
họp chất hữu cơ nhẹ trong nước. Ở những vùng phát triển nông nghiệp và
công nghiệp, lượng COD và BOD5 thường tăng cao và đây là báo hiệu cho
thấy sự có mặt của hữu cơ và việc thiếu oxy trong nước. Ngoài ra, cũng cần
kể đến ô nhiễm các tác nhân nhân tạo như nồng độ kim loại nặng cao,
photphat, nitrat, nitrit và ammoniac mà nguyên nhân chính là dư lượng của
phân bón mà con người sử dụng cho cây trồng [2 ].
4 - Ồ nhiễm hóa chất bảo vệ thực vật: Nhu cầu phát triển nông nghiệp
để giải quyết việc gia tăng dân số là nguyên nhân chính của nguy cơ ô nhiễm
các hóa chất diệt cỏ, trừ sâu trong nguồn nước ngầm. Thời gian bán hủy của
s ố hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
4
htto:/fyvww.Lrc-tnu.edu.vn
Jltutn oàn thạe t i
Kjoii phân, tứ h —JC15
chúng rất lâu, nghĩa là chúng có thể tồn tại trong đất lâu dài và sau cùng theo
nước mưa thẩm thấu vào nguồn nước ngầm. Đây là dấu hiệu cho thấy nguồn
nước ngầm không còn là nơi an toàn - nhất là đối với các giếng đào và giếng
đóng. Đây cũng là một cảnh báo rất quan trọng vì những hóa chất này sẽ tích
tụ dần trong gan và các mô mỡ, và chỉ phát hiện sau một thời gian dài vài
chục năm bị nhiễm độc thầm lặng một khi đã phát hiện được thì nguy cơ tử
vong cao.
Như vậy tình trạng ô nhiễm và suy thoái nước ngầm đang báo động
nghiêm trọng ở các khu vực đô thị và các thành phố lớn trên thế giới. Riêng ở
Hà Nội một số nơi đã xảy ra lún đất, biến dạng bề mặt đất, giếng đã bị tụt
nước ngầm trên 10m và lưu lượng giảm đi một nửa so với ban đầu. Đe hạn
chế tác động ô nhiễm và suy thoái nước ngầm càn phải tiến hành đồng bộ các
công tác điều tra, thăm dò trữ lượng và chất lượng nguồn nước ngầm, xử lý
nước thải và chống ô nhiễm các nguồn nước mặt, quan trắc thường xuyên trữ
lượng và chất lượng nước ngầm.
5 - Ô nhiễm nitrit và các hợp chất chứa nitơ
Chu trình của nitơ chủ yếu là các phản ứng liên quan đến sinh học. Tất cả
các phản ứng trong chuỗi:
N2 ->NH3 -> N 0 2 ->N 0 3 ->NH4 + -> Protein
và các phản ứng ngược lại thành N 2 đều có thể do vi sinh vật thực hiện. Các
hợp chất của nitơ xuất hiện nhiều trong nước như NH4+, N 0 2", N 0 3' là quá
trình phân huỷ các sinh vật yếm khí (NH4+), hiếm khí (N02\ N 0 3‘) các chất
hữu cơ chứa nitơ từ xác các sinh vật, chất thải hữu cơ. Ngoài ra nitrit và nitrat
còn tìm thấy nhiều trong sản phẩm thịt và rau quả. Khi hàm lượng những chất
này lớn gây ra ô nhiễm môi trường nước và gây nguy hiểm tới con người
[6,4]
1.1.2. Thục phẩm và phụ gia thực phẩm
Phụ gia thực phẩm (food additive) là những chất không được coi là
thực phẩm hoặc một thành phần của thực phẩm; chúng có ít hoặc không có
giá trị dinh dưỡng được cho vào với mục đích đáp ứng yêu càu công nghệ
trong quá trình sản xuất, chế biến, xử lý, bao gói, vận chuyển, bảo quản thực
phẩm [19]
s ố hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
5
htto:/fyvww.Lrc-tnu.edu.vn
M u ộ n Băn, th ạ a i l
Tùũă. ph â n tíeh. —3L15
Việc sử dụng phụ gia thực phẩm trong danh mục phải đảm bảo đúng
đối tượng thực phẩm và liều lượng không vượt quá mức giới hạn an toàn cho
phép.
1.1.2.1. Vai trò của phụ gia thực phẩm [19]
- Các chất phụ gia thực phẩm đóng vai trò như là một chất bảo quản
thực phẩm được con người đưa thêm vào trong thực phẩm để giữ gìn hoặc
kéo dài thời gian sử dụng của các loại thực phẩm nhưng không làm thay đổi
chất lượng và hương vị của sản phẩm. Đôi khi, người ta cũng sử dụng chất
phụ gia để có được một tính chất mong muốn nào đó, như để cho sản phẩm
được dai, giòn, có màu sắc hoặc mùi vị hấp dẫn người tiêu thụ hơn... Nhờ
chất phụ gia mà bánh mì có thể giữ được lâu ngày hơn mà không sợ mốc;
bánh bích - quy giữ được độ giòn lâu; dầu ăn không bị hôi theo thời gian...
- Hiện nay người ta đã sử dụng khoảng 600 chất phụ gia trong sản xuất,
chế biến thực phẩm, góp phần tạo nên nhiều mặt hàng thực phẩm khác nhau
phục vụ cho nhu cầu ngày càng đa dạng của con người. Thế nên, người ta
càng đưa ra nhiều lý do để đưa các chất phụ gia vào trong thực phẩm như là:
+ Nhằm bổ sung vitamin, khoáng chất không có hoặc đã bị tiêu hủy
trong khi biến chế. Bằng cách này sẽ giúp tránh suy dinh dưỡng ở những
người chỉ quen dùng thực phẩm ít chất dinh dưỡng hoặc những trường hợp
thiếu dinh dưỡng vì ăn uống thất thường, ăn kiêng... Hoặc điều trị các bệnh do
thiếu chất dinh dưỡng như bệnh bướu tuyến giáp vì thiếu iốt; bệnh còi xương
vì thiều vitamin D...
+ Giữ cho thực phẩm an toàn, tươi lâu hơn: Chất phụ gia có thể làm
chậm quá trình lên men của thực phẩm hoặc ngăn chặn sự phân hủy của thực
phẩm vì vi khuẩn và nấm mốc.
+ Chất phụ gia có thể làm chậm quá trình lên men của thực phẩm và
giữ cho thực phẩm an toàn, tươi lâu hơn
+ Làm thay đổi bên ngoài của thực phẩm: Nhằm giúp cho thực phẩm
hấp dẫn hơn. Có nhiều chất phụ gia cho các mục đích này. Chất nhũ hóa
(emulsifiers) lecithin ở sữa, lòng đỏ trứng, đậu nành làm món ăn có độ ẩm,
không khô cứng. Chất làm bột nở như muối bicarbonat, natri phosphat được
dùng khi làm bánh nướng, bánh mì để làm cho bánh mềm, xốp hơn...
s ổ hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
6
Jltutn oàn, thạc. t ĩ
7ũfíá phân, tích —3C15
+ Làm tăng mùi vị và mầu sắc của thực phẩm: Việc cho thêm chất tạo
màu cũng tạo ra nhiều ý kiến khác nhau. Nhưng tâm lý chung khi nhìn thấy
một món ăn có màu sắc đẹp, bắt mắt thì nhiều người cũng thích ăn hơn.
- Tuy nhiên dù sử dụng thực phẩm cho bất cứ mục đích nào thì các loại
phụ gia này đều phải nằm trong danh mục cho phép sử dụng và phải đảm bảo:
a) Đúng đối tượng thực phẩm và liều lượng không vượt quá mức giới
hạn an toàn cho phép,
b) Đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật, vệ sinh an toàn quy định cho mỗi chất
phụ gia theo quy định hiện hành,
c) Không làm biến đổi bản chất, thuộc tính tự nhiên vốn có của thực
phẩm.
1.1.2.2. Ảnh hưởng của phụ gia thực phẩm đến sức khoẻ con người[ 15,19]
Hiện nay, việc tìm hiểu sự ảnh hưởng của phụ gia thực phẩm đến sức
khởe con người vẫn là một vấn đề phức tạp. Vì quyền lợi, những nhà kinh
doanh cổ vũ mạnh mẽ việc sử dụng hóa chất và họ thường tài trợ cho các đại
học để thực hiện những công trình nghiên cứu có lợi cho sản xuất. Nói chung
các triệu chứng thường thấy thuộc vào loại phản ứng dị ứng với
1
số chất phụ
gia như: ngứa ngáy, da nổi đỏ, nhức đàu, đau bụng, chóng mặt, khó thở
w ...Đ iều mà mọi người lo ngại nhất là đối với một số chất phụ gia, nếu ăn
nhiều và ăn thường xuyên trong thời gian dài thì nó có thể gây ra bệnh ung
thư. Nhưng nhiều là bao nhiêu, lâu là mấy năm thì không ai có thể trả lời
chính xác được.
Một số tổ chức cá nhân ý thức được hiểm họa của một số chất phụ gia
đối với sức khỏe, đã không ngừng báo động, cảnh giác mọi người, đồng thời
làm áp lực với chính phủ để giới hạn việc sử dụng những chất này. Sau đây là
một vài thí dụ :
- Nhóm sulfite: Có thể gây khó thở. Những người bị hen suyễn không
nên ăn thực phẩm có chứa sulfite. Sulfite được trộn trong rau quả, quả khô
(như nho khô) hoặc đông lạnh, các loại nước giải khát, các loại đường dùng
làm bánh mứt, trong tôm tép đóng hộp cho nó tươi hơn và cũng tìm thấy trong
các loại xốt cà chua...
s ố hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
7
Jltutn oàn, thạc. t ĩ
7ũfíá phân, tíeii —3C15
- Nhóm nitrỉt và nitrat (muối diêm): Có khả năng gây ung thư khi
chuyển thành nitrosamin lúc chiên nướng. Các chất này rất hữu hiệu trong
việc ngăn cản sự phát triển và diệt vi khuẩn, đặc biệt là khuẩn Clostridium
botulinum trong đồ hộp. Ngoài tác dụng giúp bảo quản tốt, nitrit và nitrat còn
tạo cho thịt có màu hồng tươi rất hấp dẫn. Thịt nguội, jăm - bông, lạp sườn,
thịt hun khói, xúc xích... đều có chứa nitrit và nitrat.
- Bột ngọt (MSG, monosodium glutamate): Có người không hợp với bột
ngọt nên cảm thấy khó chịu trong người, chóng mặt, nhức đầu, khô miệng,
nóng ran ở mặt, sau gáy, và ở hai cánh tay. Đôi khi có cảm giác đau ở ngực...
Tuy nhiên, các triệu chứng trên chỉ tồn tại ữong một khoảng thời gian ngắn.
- E951 -Aspartame (đường hóa học): Người không hợp với chất
aspartame nên có thể bị đau bụng, chóng mặt, nhức đầu... Ngoài ra nhiều
người còn cho rằng aspartame có thể gây ung thư não, nhưng tin này chưa
được giới y khoa xác nhận. [19]
1.1.2.3. Dư lượng nitrỉt trong thực phẩm [15]
Quy trình sản xuất các loại thức ăn như là thịt, phomat được phép cho
thêm 1 lượng ít nitrat và nitrit. Nitrat được tìm thấy trong tự nhiên ở trong rau
quả và cây trồng. Cơ thể con người có thể chuyển đổi một số nitrat trong thức
ăn thành nitrit được biết đến như là quá trình nội sinh.
Nitrat và nitrit có tự nhiên trong thực phẩm và nước. Nitrat có nhiều
trong củ cải đường (beets), spinach, củ cải (radishes), rau riếp (lettuce). Trong
cơ thể, nitrat chuyển hóa thành nitrit. Nitrit được phép dùng trong việc bảo
quản thịt vì tác dụng diệt khuẩn của chúng. Một trong những vi khuẩn nguy
hại gây hư hỏng thịt và gây ngộ độc thức phẩm là Clostridium botulinum, rất
phổ biến trước đây. Nitrit còn làm tăng mầu sắc, hương vị cho thực phẩm,
nhất là mầu hồng đặc biệt của hot dog, thịt jambon, xúc xích... Sử dụng hàm
lượng lớn nitrit nhằm thực phẩm lâu bị hư hỏng khiến hàm lượng nitrit trong
các sản phẩm vượt quá giới hạn cho phép do đó việc sử dụng những sản phẩm
này trở nên không an toàn.
1.2. Tổng quan về nitrit và các phương pháp xác định nỉtrit.
1.2.1. Nừrit - trạng thái tự nhiên và tính chất hoá học.
s ố hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
8
Jltutn oàn, thạc. t ĩ
7ũfíá phân, tíeii —3C15
Muối của axit nitơ gọi là nitrit, muối nitrit bền hơn axit rất nhiều hầu
hết các muối nitrit dễ tan trong nước muối ít tan là AgNƠ2 - Đa số các muối
nitrit không màu.
Trong nitrit nguyên tử nitơ ở trạng thái lai hoá sp2, hai obitan lai hoá
tham gia tạo thành liên kết ơ với hai nguyên tử oxi và một obitan lai hoá có
electron tự do, một obitan 2 p còn lại không lai hoá của nitơ có một e độc thân
tao thành liên kết 7Ĩ không định chỗ với hai nguyên tử oxi.
Nhờ có cặp e tự do ở nitơ mà ion N 0 2" có khả năng tạo liên kết cho nhận
với các ion kim loại. Một phức chất thường gặp là natricobantinitiit
Na3[Co(N02)6]- Đây là thuốc thử dùng để phát hiện ion K+ nhờ tạo thành kết
tủa K3[Co(N0 2 )6l màu vàng.
Nitrit kim loại kiềm bền với nhiệt chúng không phân huỷ khi nóng chảy
mà chỉ phân huỷ trên 500°c. Nitrit của các kim loại khác kém bền hơn, bị
phân huỷ khi đun nóng ví dụ như AgNƠ2 phân huỷ ở 140°c, Hg(NƠ2) ở
75°c.
Trong môi trường axit muối nitrit có tính oxi hoá và tính khử như axit
nitrơ cũng như muối NaNƠ2 được dùng rộng rãi trong công nghiệp hoá học
[8]
1.2.2. Độc tính của nitrit
Hàng ngày thông qua nguồn nước và thực phẩm thì nitrit gây ảnh hưởng
lớn đến sức khỏe lớn của con người. Khi vào cơ thể niưit kết hợp với
Hemoglobin hình thành methaemoglobin, kết quả hàm lượng Hemoglobin
giảm sẽ làm giảm quá trình vận chuyển oxi trong máu. Thông thường
hemoglobin chứa Fe2+ ion này có khả năng liên kết với oxi. Khi có mặt của
NO2- nó sẽ chuyển hoá thành Fe3+ khiến hồng cầu không làm được nhiệm vụ
chuyển tải oxi. Nếu duy trì lâu sẽ dẫn tới ung thư.
2HbFe2+(0 2) + N 02' + H20 —*• 2HbFe3+ + 2 0 H + N 0 3 + 0 2
Sự tạo thành methemoglobin đặc biệt thấy rõ rệt ở trẻ em. Trẻ em mắc chứng
bệnh này thường xanh xao và dễ bị đe doạ đến cuộc sống đặc biệt là trẻ em
dưới 6 tháng tuổi[24,13]
Ngoài ra khi nitrit vào dạ dày tại đây pH thấp nitrit được chuyển thành
axit nitrơ có khả năng phản ứng được với amin hoặc amit sinh ra nitrosamine
- đây là họp chất gây ung thư. Các hợp chất nitroso được tạo thành từ các
s ố hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
9
htto:/fyvww.Lrc-tnu.edu.vn
Jltu tn o à n than i ĩ
K jo ii phân, tíeh — ^x.15
amin bậc II và axit nitrơ có thể ữở nên bền vững hơn nhờ tách lại proton trở
thành nitrosamine
Ri,\
'N
H
- NO 7
11/
H/
Nitrcsamin
Các amin bậc III trong môi trường axit yếu ở pH = 3 - 6 với sự có mặt
của ion nitrit chúng dễ dàng phân huỷ thành anđehit và amin bậc II. Sau đó
amin bậc II tiếp tục chuyên thành nitrosamine.
13
R1 —CH 2
R2
N
NO NO-,
+■
-H
R3
R1 - CH
R3
-h n o 2
vo
+h20
r3/
N itrosam in
Các amin bậc II thường xuất hiện ữong quá trình nấu rán thực phẩm
giàu protein hay quá trình lên men. Nitrit có trong rau quả vào khoảng 0,05 2 mg/ kg. Khi dùng thực phẩm hay nguồn nước có nồng độ NO2" vượt quá
giới hạn cho phép lâu ngày sẽ gây nên ngộ độc[15,23]
Hợp chất quan trọng khác của nitơ là NO3' cũng gây những tác hại
không nhỏ cho sức khoẻ con người đặc biệt thông qua nguồn thực phẩm. Hàm
lượng NO3' liên quan chặt chẽ tới hàm lượng đạm sử dụng. Nếu con người
bón quá lượng đạm càn thiết gây ra dư thừa nitrat. Khi vào cơ thể con người
NO3' tham gia phản ứng khử ở dạ dày và đường ruột sinh ra N 0 2" là chất độc
hơn cả NO3 . Vì vậy, những thực phẩm và nguồn nước có chứa nitrit cao cần
phải loại bỏ và việc xác định hàm lượng của chúng có ý nghĩa quan trọng
trong việc đánh giá chất lượng nước và thực phẩm[6 ]
Do nitơ và họp chất của chúng có ảnh hưởng lớn tới sức khoẻ con
người nên tổ chức y tế thế giới và các quốc gia đều có những quy định về hàm
lượng nitrit và nitrat trong nước uống và thực phẩm (bảng 1 ).
s ố hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
10
htto:/fyvww.Lrc-tnu.edu.vn
M u ộ n n ă n Ịhạt' i ĩ
Tùũă. ph â n tíeh —3L15
Bảng 1: Quy định hàm lượng nỉtrỉt và nỉtrat trong nước uổng
của một sổ quốc gia và tồ chức [7].
STT
Tổ chức và Quốc gia
Hàm lượng NO3
Hàm lượng N 02
1
WHO
45
-
2
TCVN5501-91
50
0,1
3
Canada
10
1,0
4
EEC
50
0,1
5
CHLB Đức
50
0,1
1.2.3. Các phương pháp xác định nìtrìt.
1.2.3.1. Phương pháp thể tích [1,20]
Phương pháp này có thể xác định được nitrit dựa trên cơ sở oxi hoá
nitrit thành nitrat khi dùng thuốc thử KMnƠ4 - Điểm cuối của quá trình chuẩn
độ được nhận biết khi xuất hiện màu hồng nhạt của KMnƠ4 (có thể áp dụng
phương
pháp
chuẩn
độ
trực
tiếp
hay
chuẩn
độ
ngược).
Phương trình chuẩn độ:
2Mn0‘4 + 5N 02 + 6ỉ t — >2Mn2+ + 5N 03 + 3H20
Tuy nhiên trong môi trường axit ion N 0 2 bị phân huỷ thành NO và
N 02 theo phương trình
N 02 + H+ — ►HN02 — ►NO + N 0 2 + H20
Do đó cần đảo ngược thứ tự phản ứng (nhỏ từ từ dung dịch N 0 2' vào dung
dịch Mn0 4 trong môi trường axit). Phương pháp này có độ nhạy không cao
và tính chọn lọc kém vì trong dung dịch có nhiều ion có khả năng bị Mn0 4
oxihoá.
Ví dụ: Nếu chuẩn độ chậm dung dịch nitrit đã được axit hoá bằng dung
dịch KMn04 thì sẽ thu được kết quả thấp do axit nitrơ không bền dễ bay hơi.
Ngoài ra oxi không khí cũng oxi hoá nitrit thành nitrat. Do đó, nên thêm chính
xác thể tích dung dịch nitrit từ buret vào dung dịch KMn04 đã được axit hoá
cho đến khi mất màu dung dịch. Nhưng ion N 0 2' phản ứng chậm với Mn0 4 ,
do đó có thể xảy ra sự phân huỷ N 0 2' trước khi phản ứng với Mn0 4 - Nguyên
tắc của phương pháp: oxi hoá N 02' thành NO3' bằng KMn0 4 điểm cuối của
quá trình chuẩn độ được nhận biết khi màu tím của KMn0 4 chuyển thành màu
tím rất nhạt (gàn như mất màu).
s ố hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
11
htto:/fyvww.Lrc-tnu.edu.vn
M u ộ n Băn, th ạ a i l
Tùũă. ph â n tíeh —3L15
1.2.3.2. Phương pháp trắc quang.
Cơ sở của phương pháp trắc quang là dựa vào phản ứng tạo chất màu
của chất cần xác định với thuốc thử và dựa vào định luật Lambe - Beer để xác
định hàm lượng chất đó. Phương trình biểu diễn mối liên hệ giữa độ hấp thụ
quang và nồng độ chất phân tích có dạng: A=e.l.c, trong đó: A là độ hấp thụ
quang của phức màu, 1 là chiều dày cuvet và c là nồng độ chất cần phân tích
[3].
NO2’ được xác định dựa trên cơ sở hình thành hợp chất màu azo tại pH
thấp. NO2’ phản ứng với amin bậc I trong môi trường axit tạo thành muối
diazoni ở giai đoạn trung gian. Muối này khi tác dụng với họp chất thơm sẽ
tạo thành phức màu azo tương ứng thích hợp cho phép đo quang. Neu sử
dụng thuốc thử là axit sunfanilic và a - naphtylamin thì NO2’ sẽ phản ứng với
sunfanilic tại họp chất trung gian là muối diazoni tương ứng.
n^ n
nh 2
N 0 2- + I
i| +
2 H ' ------
S 0 3H
j^ j]
+
2 H 20
SO gH
Sau đó muối này kết hợp với a - naphtylamin tạo ra họp chất màu hồng.
Độ hấp thụ quang được đo ở bước sóng 520nm, yếu tố đầu ảnh hưởng
đến phản ứng diazon hoá là pH của môi trường phản ứng, nhiệt độ phản ứng.
Phản ứng thường được tiến hành ở pH khoảng 1,7 - 3 và ở khoảng nhiệt độ
là 0 - 5°c. Nhiệt độ càng cao phản ứng xảy ra càng nhanh nhưng lại dễ dàng
bị phân huỷ thành các hợp chất khác. Phương pháp này có độ chọn lọc cao
khi có một lượng rất lớn (thường gấp 1 0 0 làn) cloramin, clo, thiosunfat, natri
poly photphat và sắt (III) thì sai số của phương pháp này là 10% [25]
1.2.3.3. Phương pháp động học xúc tác - trắc quang.
A. Cơ sở lý thuyết của phương pháp động học xúc tác [9,22]
Cơ sở phương pháp động học xúc tác [22] là dựa trên việc đo tốc độ
phản ứng để xác định nồng độ các chất. Phương pháp tiến hành dựa trên hiệu
s ố hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
12
htto:/fyvww.Lrc-tnu.edu.vn
Jltutn oàn thạc. t ĩ
7ũfíá phân, tíeh —3L15
ứng xúc tác của cấu tử cần định lượng đối với một phản ứng nào đó. Vì vậy,
nó cho phép xác định được lượng vết, đặc biệt là các anion và các hợp chất
hữu cơ một cách đơn giản, nhanh chóng với giới hạn phát hiện thấp. Phép xác
định cần sử dụng thiết bị theo dõi thời gian, máy điều nhiệt và phổ quang kế
có thể đọc tự động, kết họp với máy tính để theo dõi các thí nghiệm và cho
phép đánh giá dữ liệu về độ chính xác, giới hạn phát hiện, sự nhanh chóng và
tự động hóa đã đưa phương pháp động học trở nên phổ biến.
Khi sử dụng phản ứng có xúc tác để nghiên cứu ta có thể xác định được
nồng độ cực kì nhỏ của chất xúc tác thông qua sự tăng tốc độ phản ứng vì một
chất xúc tác tham gia vào nhiều vòng của phản ứng xúc tác. Khi nồng độ của
chất xúc tác tăng sẽ dẫn đến tăng tốc độ phản ứng.
Phương pháp xác định động học xúc tác thường dựa theo hai hướng
sau:
+ Dựa vào kết quả đo tốc độ phản ứng ở thời điểm bắt đầu của phản
ứng (phân tích xúc tác).
+ Dựa vào những biến đổi của tốc độ phản ứng (phân tích các thay đổi
như chất hoạt hóa hoặc chất ức chế).
Cơ sở của phương pháp động học xúc tác dựa trên việc đo tốc độ phản
ứng chỉ thị. Phản ứng chỉ thị là phản ứng được xúc tác bởi chất phân tích.
Chất để theo dõi tốc độ phản ứng chỉ thị được gọi là “chất chỉ thị ”.
Giả thiết có phản ứng như sau:
A+B —
Pi + p 2
(1)
Ở đây, Pi, p 2 là sản phẩm được tạo thành từ các phản ứng không xúc tác của
A và B.
Giả sử trong phản ứng có mặt chất xúc tác c , cơ chế mới như sau :
A+C —
X+B
Pi + X
"*"* > p2+ c
(2)
(3)
Ở đây, X là phức chất trung gian hoạt động. Nếu phản ứng (3) xảy ra nhanh
hơn phản ứng (2 ), nồng độ của chất xúc tác sẽ không đổi suốt quá trình phản
s ố hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
13
htto:/fyvww.Lrc-tnu.edu.vn
M u ộ n n ă n Ịhạt' i ĩ
'3ÔOÓL ph â n tíePiI ~ 3L15
ứng và tốc độ phản ứng (v) sẽ bằng tổng của tốc độ phản ứng không xúc tác
và có xúc tác, tức là:
v = - ^ i l = k a [A][B] + k c [C][A][B]
dt
(4)
Ở đây, A là chất chỉ thị.
Nếu coi như tốc độ của phản ứng không xúc tác không đáng kể, có thể
bỏ qua, ta có:
v = - ^ í l = [C o].^.kc
at
(5)
Ở đây, [Co] là nồng độ của chất xúc tác được xác định.
Jĩ
là tích nồng độ của các chất ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng chỉ thị.
kc là hằng số tốc độ phản ứng.
Định luật tốc độ tổng của phản ứng xúc tác chỉ có thể được áp dụng sau
khi xét hết ảnh hưởng của các yếu tố động học. Do ta không thể biết trước
nồng độ của một chất xúc tác trực tiếp trong mỗi trường hợp, cho nên để xác
định nồng độ chưa biết của chất xúc tác cần phải dựng đường chuẩn. Hai
phương pháp chính được sử dụng để phân tích xúc tác là phương pháp vi
phân và phương pháp tích phân, kết hợp với ba cách xây dựng đường chuẩn:
phương pháp thời gian ấn định, phương pháp nồng độ ấn định và phương
pháp t g a .
¥ Phương pháp vỉ phân
Đánh giá tốc độ phản ứng trực tiếp qua d/dt:
+ Đo nồng độ ban đầu, từ đó xác định được tốc độ ban đầu và dùng để
đánh giá nồng độ.
+ Đo độ dốc của đường cong thực nghiệm tại một điểm bất kì, từ đó có
thể tính được nồng độ.
* Phương pháp tích phân
Phương pháp tích phân chủ yếu dựa vào việc đánh giá tốc độ tương ứng vượt
quá một giới hạn, thường là khoảng nhỏ At.
s ố hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
14
htto:/fyvww.Lrc-tnu.edu.vn
M u ộ n n ă n Ịhạt' i ĩ
'3ÔOÓL p h â n tíe h — 3 L1 5
+ Đo thời gian ấn định và đo sự thay đổi của một biến số có liên quan
tới nồng độ của chất phản ứng hoặc sản phẩm vượt qua một khoảng thời gian
xác định.
+ Phương pháp nồng độ ấn định hoặc biến thiên thời gian (chu kì thời
gian) được áp dụng để đo sự thay đổi tương tự trong nồng độ chất phản ứng
hoặc sản phẩm.
* Phương pháp khác
+ Phương pháp dựa hên việc đo độ dài của chu kì cảm ứng.
+ Phương pháp đặc biệt như đo dao động của phản ứng .
Cần chú ý là độ chính xác của phương pháp phân tích động học phụ
thuộc vào độ tin cậy của kỹ năng phân tích khi đo những thay đổi nồng độ của
một cấu tử.
Độ nhạy và giới hạn phát hiện của phương pháp: Ưu điểm chính của phương
pháp là giới hạn phát hiện (nồng độ thấp nhất mà chất xúc tác đo được) thấp
và độ nhạy cao. Nồng độ các chất xúc tác ở trong khoảng 10'6-10'n g/ml có
thể xác định được dựa trên khả năng xúc tác của chúng và nồng độ phù hợp
để có thể đo được tín hiệu phân tích nhỏ nhất.
B. Độ chọn lọc của phương pháp
Theo IUPAC, độ chọn lọc biểu thị cho khả năng xác định một chất khi
có mặt các chất cản trở đi kèm trong mẫu. Các đặc tính riêng không gây ảnh
hưởng cản trở trong trường họp này.
Đặc tính xúc tác của một ion vô cơ phụ thuộc vào kích thước ion, điện
tích và liên kết của nó. Các chất có đặc tính tương tự như chất phân tích sẽ
ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng, và do đó phương pháp phân tích động học
thường không có tính chọn lọc cao khi có mặt các chất hoá học có liên quan
đến các nguyên tố.
Độ chọn lọc của phương pháp xúc tác có thể được cải thiện bằng các
cách sau: Thay đổi điều kiện phản ứng (pH, nồng độ chất phản ứng, nhiệt
độ...), sử dụng các kỹ thuật tách (trao đổi ion, phương pháp phổ, khuyếch tán
s ố hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
15
htto:/fyvww.Lrc-tnu.edu.vn
M u ộ n Băn, th ạ a i l
Tùũă. ph â n tíeh. —3L15
phổ, kết tủa đồng thời, chưng cất, điện di...), sử dụng các tác nhân che để hạn
chế ảnh hưởng của các ion cản.
Giới hạn phát hiện là một ưu điểm thường được nhấn mạnh ữong
phương pháp phân tích động học xúc tác. Tuy nhiên, độ chọn lọc thấp có thể
là nguyên nhân hạn chế một phần các ứng dụng của phương pháp này.
c. Một sổ phương pháp động học xúc tác trắc quang xác định hàm lượng
nitrit.
+ Có thể xác định nitrit sử dụng thuốc thử molybdoxylicic acid xanh
(MSAB). Phương pháp này nhanh, đơn giản, có độ nhạy và độ chọn lọc cao
cho việc xác định hàm lượng Nitrit. Đo quang tại Ă= 810 nm. Giới hạn phát
hiện là 0.004 ppm.[17]
+ Có thể xác định hàm lượng nitiit dựa trên tác dụng xúc tác của nó cho
phản ứng giữa methylthymol xanh và kalibromat trong môi trường axit H2SO4
. Đo quang tại Ả= 437nm cho phạm vi nồng độ nitrit từ 2-100ng/ml và 100 500ng/ml theo phương pháp thời gian ấn định thời gian tại 4 phút ở 30°c.
Giới hạn định lượng nitrit là 0.6 ng/ml.[21]
+ Có thể xác định hàm lượng Nitrit dựa trên tác dụng xúc tác của nó
cho phản ứng oxi hóa cresy brilliant xanh bằng bromat. Đo quang ở 595nm và
ở 30°c. Giới hạn định lượng niữit là 0.1ng/ml.[18]
+ Có thể xác định nitrit trong môi trường axit dựa vào sự khử Cresyl
violet thành màu vàng. Đo biến thiên độ hấp thụ quang của dung dịch ỞÃ 555nm nếu hàm lượng nitrit trong khoảng 0.0188 - 2.3 ụ g/ml và tại Ẳ =
405nm khi xác định 2.4 - 2.6 ụ g/ml [16]
+ Có thể xác định hàm lượng nitrit dựa trên tác dụng xúc tác của nó cho
phản ứng oxi hóa methylene xanh bằng bromat. Tốc độ phản ứng được theo
dõi màu bằng đo quang ở 664nm và ở 25 °c theo phương pháp thời gian ấn
định tại 3 phút. Giới hạn định lượng của phương pháp này là 3.6 ụ g/ml. [24].
I.2.3.4. Một số phương pháp khác.
A. Phương pháp cực phồ.
Nitrit là anion có hoạt tính cực phổ, khi xác định nitrit bằng phương
pháp cực phổ, điện cực giọt thuỷ ngân, dung dịch nền LaCỈ3 2% và BaCỈ2 2%
thì nitrit xuất hiện sóng cực phổ ở thế 1,2 V
s ố hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
16
htto:/fyvww.Lrc-tnu.edu.vn
M u ộ n Băn, th ạ a i l
Tùũă. ph â n tíeh. —3L15
Nếu dùng nền là hỗn hợp đệm xitrat 2M có pH = 2,5 thì giới hạn phát
hiện là 0 . 2 ppm NO2’
Nếu dùng nền là hỗn hợp KCl 0,2M + SCN 0,04M + Co2+ 2. 104 M ở
pH = 1 - 2 thì sẽ cho một pic cực phổ xung vi phân rất rõ khi có mặt của ion
NO2-. Pic xuất hiện ở thế - 0,5 V ( so với điện cực calomen bão hoà) và
chiều cao của pic tỉ lệ với nồng độ NO2 .
Có thể xác định nitrit bằng cách chuyển nó thành diphenyl nitrosamine
phản ứng được tiến hành trong môi trường axit.
Khi xác định NO2’ trong mẫu người ta thêm 5 ml dung dịch nền (gồm
4,86 KSCN và 17,2 ml HCIO4 70% trong 11 nước cất). 1,25 ml phenylamin
(hoà tan 0,44g diphenylamin trong 400ml rượu metylic định mức thành 11) và
20ml mẫu. Điều chỉnh pH từ 1 - 2 bằng axit HCIO4 nếu cần. Sục khí nitơ để
loại oxi không khí sau đó ghi phổ xung vi phân từ - 0,2 đến - 0,8V. Thế đỉnh
pic xuất hiện ở - 0,52V.[28]
B. Phương pháp sắc ký.
Ion nitrit phân tích bằng phương pháp sắc kí lỏng cao áp với pha động
là axit p-hyđrobenroic 8 mM và Bis - Tris 3,2mM. Hàm lượng nitrit có thể xác
định được đếnl0.e'8M. Ion niừit cũng có thể xác định được cùng với các ion
khác bằng phương pháp sắc kí ion. Tuy nhiên giới hạn phương pháp này chỉ
xác định được 0,1 mg/lit NO2". Mẩu được bơm vào cột tách bằng van bơm
mẫu, nhờ pha động thích hợp để qua cột tách. Tại đây các cấu tử trong hỗn
hợp được tách ra khỏi nhau và xác định nhờ bộ Detector thích hợp. [27,20]
c . Phương pháp phân tích khối lượng [15].
Nitrit có thể tạo thành muối khó tan với 2,4- điamino 6 -oxypyriđin là
2,4 điamino 5 nitrozo
6
-oxypyriđin. sấy khô muối ở nhiệt độ 120-140°c rồi
xác định trọng lượng của muối. Phương pháp phân tích này hầu như ít được
nghiên cứu vì thời gian phân tích quá dài, không thích họp khi càn phân tích
nhanh.
Ngoài ra, người ta còn xác định nitrit bằng phương pháp gián tiếp dựa
trên phản ứng:
3 HNƠ2 +
AgBrƠ3 -» AgBr + 3 HNO3
s ố hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
17
htto:/fyvww.Lrc-tnu.edu.vn
M u ộ n n ă n Ịhạt' i ĩ
Tùũá. ph â n tíePiI ~ 3L15
Lọc lấy kết tủa AgBr, đem rửa bằng dung dịch H2SO4 (1:4) và sấy ở
nhiệt độ 85-90°C rồi đem cân. Từ lượng AgBr kết tủa ta tính được NO2" có
trong dung dịch. Phương pháp này chỉ áp dụng với những mẫu có chứa lượng
lớn N 02.
s ố hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
18
htto:/fyvww.Lrc-tnu.edu.vn
M u ộ n Băn, th ạ a i l
Tùũă. ph â n tíeh —7K.15
CHƯƠNG II. THỰC NGHIỆM
2.1. Hóa chất và thiết bị thí nghiệm.
2.1.1. Hóa chất.
Các hóa chất được sử dụng là loại tinh khiết phân tích (P.A.) và các
dung dịch đều được pha chế bằng nước cất 2 lần.
* Pha chế dung dịch chuẩn.
Dung dịch chuẩn gốc nitrit (1000 mg/1) được pha từ NaNƠ2 tinh thể.
Cân 0,750g NaNƠ2 tinh khiết hoá học đã sấy khô ở 105°c vào cốc cân sau đó
chuyển vào bình định mức 500 ml tráng cốc cân 3 làn và định mức bằng nước
cất đến vạch định mức. Nồng độ chính xác của dung dịch này được xác định
lại bằng KMnƠ4 như sau:
Dùng pipet lấy chính xác Vml MnƠ4 có nồng độ xác định vào bình nón
dung tích 250 ml. Thêm 2ml dung dịch H2 SO4 2M + 4ml H20 cất đun nóng
nhẹ tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch NO2’ càn xác định nồng độ cho đến
khi dung dịch ữong bình nón mất màu hồng thi dùng lại. Ghi số ml N 02' đã
dùng chuẩn độ - Vo ml. Phương trình chuẩn độ:
2MnO 4 + 5 NƠ2 + 6ỉ t — >2 Mn2+ + 5 NƠ3 + 3H2Ơ
Làm 3 lần lấy kết quả trung bình.
Do KMnƠ4 không phải là chất gốc nên ta phải chuẩn độ lại nồng độ
bằng dung dịch chuẩn axit oxalic.
Dung dịch chuẩn làm việc có các nồng độ nhỏ hơn được chuẩn bị bằng
cách pha loãng dung dịch chuẩn gốc bằng nước cất và sử dụng trong vòng
1
tuần ( bảo quản trong tủ lạnh 4°C).
* Pha chế dung dịch thuốc thử methyl đỏ (MR) 1,375. 10~4M
Dung dịch MR L375X10-4 M được chuẩn bị bằng cách pha 0,004g MR
tinh thể bằng cồn và nước cất trong bình định mức
100
ml.
* Pha chế dung dịch thuốc thử metyỉen xanh (MB) 1,5. 10~4M:
s ổ hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
19
htto:/fyvww.Lrc-tnu.edu.vn
