Xác định Asen trong chè xanh ở Thái Nguyên bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

ĐẶNG QUỐC TRUNG
ĐẶNG QUỐC TRUNG

XÁC ĐỊNH ASEN TRONG CHÈ XANH
XÁC ĐỊNH ASEN TRONG CHÈ XANH

Ở THÁI NGUYÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP

Ở THÁI NGUYÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP

PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60.44.29

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS. TS NGUYỄN ĐĂNG ĐỨC

Thái Nguyên – Năm 2011

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Thái Nguyên – Năm 2011



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Đăng Đức đã

Lời cam đoan

trực tiếp giao cho em đề tài, tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện cho em
hoàn thành luận văn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu
của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn
là trung thực. Những kết luận của luận văn chưa công
bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Xuân Trung, PGS.TS Nguyễn Duy Lương đã tham gia đóng góp giúp đỡ trong
quá trình hoàn thành bản luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Khoa Hoá học, Khoa Sau
đại học – ĐHSPTN, các thầy cô giáo, các cán bộ nhân viên phòng thí nghiệm
Khoa Hoá học – ĐHKH – ĐHTN, Phòng Hóa phân tích – Đại học KHTN –

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Đại học Quốc gia Hà Nội, Ban lãnh đạo, các cô chú anh (chị) khoa Xét
nghiệm Trung tâm y tế dự phòng tỉnh Thái Nguyên đã giúp đỡ tạo điều kiện
cho em hoàn thành bản luận văn này.
Thái Nguyên, ngày 10 tháng 8 năm 2011
Học viên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




1

2

1.6.2. Phương pháp xử lý khô .................................................................. 25

MỤC LỤC

Chƣơng 2 .......................................................................................................................... 26
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................ 1

ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................................... 26

Chƣơng 1 ............................................................................................................................ 2

2.1. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu ....................................................... 26

TỔNG QUAN .................................................................................................................... 2

2.1.1. Đối tượng và mục tiêu .................................................................... 26

1.1. Giới thiệu chung về cây chè ................................................................... 2

2.1.2. Các nội dung nghiên cứu ................................................................ 26

1.1.1. Đặc điểm và thành phần ................................................................... 2

2.2. Giới thiệu về phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử .............................. 27

1.1.2. Công dụng của cây chè..................................................................... 2

2.2.1. Nguyên tắc của phương pháp AAS ................................................ 27

1.2. Giới thiệu về nguyên tố Asen ................................................................. 3

2.2.2. Hệ trang bị của phép đo AAS ........................................................ 28

1.2.1.Vị trí, cấu hình electron và trạng thái tự nhiên ................................. 3

2.3. Giới thiệu về phương pháp xử lý ướt mẫu ........................................... 31

1.2.2.Tính chất vật lí, tính chất hoá học ..................................................... 4

2.3.1. Nguyên tắc và bản chất .................................................................. 31

1.2.3. Hợp chất của asen và tính chất của chúng ....................................... 6

2.3.2. Cơ chế phân huỷ ............................................................................. 32

1.2.4. Các phản ứng đặc trưng của hợp chất asen ...................................... 8

2.4. Hóa chất và dụng cụ ............................................................................. 32

1.3. Sự ô nhiễn Asen và độc tính của nó ....................................................... 9

2.4.1: Hóa chất.......................................................................................... 32

1.3.1. Nguồn gốc sự ô nhiễm Asen ............................................................ 9

2.4.2: Dụng cụ .......................................................................................... 33

1.3.2. Ô nhiễm asen trên thế giới ............................................................. 10

Chƣơng 3 .......................................................................................................................... 34

1.3.3. Ô nhiễm asen ở Việt Nam .............................................................. 12

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................................... 34

1.3.4. Độc tính của asen ........................................................................... 13

3.1. Khảo sát các điều kiện đo phổ GF-AAS của Asen............................... 34

1.4. Phương pháp điện phân ........................................................................ 15

3.1.1. Khảo sát chọn vạch đo ................................................................... 34

1.5. Các phương pháp xác định Asen .......................................................... 15

3.1.2. Khảo sát chọn khe đo của máy phổ hấp thụ nguyên tử.................. 35

1.5.1. Các phương pháp khối lượng ......................................................... 16

3.1.3. Khảo sát cường độ dòng đèn catot rỗng ......................................... 35

1.5.2. Các phương pháp phân tích thể tích ............................................... 18

3.2. Khảo sát các điều kiện nguyên tử hoá mẫu .......................................... 36

1.5.3.Các phương pháp đo quang ............................................................. 19

3.2.1. Nhiệt độ sấy khô mẫu ..................................................................... 37

1.5.4. Các phương pháp điện hoá ............................................................. 20

3.2.2. Khảo sát nhiệt độ tro hoá luyện mẫu .............................................. 37

1.5.5. Phương pháp phân tích quang phổ ................................................. 21

3.2.3. Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu ............................................ 38

1.6. Phương pháp xử lý mẫu phân tích xác định Asen ................................ 24

3.2.4.Các điều kiện khác .......................................................................... 39

1.6.1. Phương pháp xử lí ướt (bằng axit đặc oxi hoá mạnh) .................... 24

3.3.Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo GF - AAS ........................ 39

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




3

4

3.3.1.Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit và loại axit .......................... 39

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT

3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của chất cải biến nền (chất cải biến hóa học) 40
3.3.3. Khảo sát thành phần mẫu ............................................................... 42

AAS

: Atomic Absorption Spectrometry ( Phổ hấp thụ nguyên tử)

3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của các cation và anion ................................. 43

Abs

: Absorbance (Độ hấp thụ)

3.5 Phương pháp đường chuẩn đối với phép đo GF – AAS ........................ 48

AES

: Atomic Emission Spectrometry (Phổ phát xạ nguyên tử)

3.5.1 Khảo sát khoảng tuyến tính ............................................................. 48

ETA-AAS : Electro Thermal Atomization – Atomic Absortion spectrometry

3.7.2. Xây dựng đường chuẩn .................................................................. 49
3.4.2. Đánh giá sai số, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng và độ lặp

(Phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa)
F-AAS

lại của phép đo .......................................................................................... 52
3.4.3. Tóm tắt các điều kiện đo phổ của Asen ......................................... 54

(Phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa)
GC-MS

3.5. Xác định Asen trong chè xanh .............................................................. 54
3.5.1 Địa điểm thời gian lấy mẫu và ký hiệu mẫu ................................... 54

: Flame- Atomic Absorption Spectrometry

: Gas Chromatography Mas Spectroscopy
(Sắc kí khí ghép khối phổ)

GF-AAS

3.5.2. Chuẩn bị mẫu phân tích .................................................................. 56

: Graphite Furnace- Atomic Absorption Spectrometry
(Phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa)

3.5.3. Kết quả phân tích các mẫu chè xanh .............................................. 56

HCL

: Hollow Cathode Lamp (Đèn catot rỗng)

3.5.4: Kiểm tra quá trình sử lý mẫu ......................................................... 57

HG-AAS

: Hyđrie Generation- Atomic Absorption Spectrometry
(Phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật Hidrua hóa)

KẾT LUẬN ..................................................................................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢ0 ........................................................................................... 62

HPLC

: High Performance Liquid Chromatography
(Sắc kí lỏng hiệu năng cao)

PHỤ LỤC......................................................................................................................... 65
ICP-AES

: Inductively Coupled Plasma Mass- Atomic Emission Spectrometry
(Phổ phát xạ nguyên tử dùng năng lượng plasma cao tần cảm ứng)

ICP-MS

: Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry
(Phổ khối lượng dùng năng lượng Plasma cao tần cảm ứng)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



LOD

: Limit of detection (Giới hạn xác định)

LOQ

: Limit of quantitation (Giới hạn định lượng)

UNICEF

: United Nations Children's Fund ( Quỹ nhi đồng Liên hiệp quốc)

WHO

: Wolrd Health Organization (Tổ chức Y tế thế giới)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




5

6

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.20: Tổng kết các điều kiện đo phổ GF-AAS của Asen ...................... 54
Bảng 3.21: Địa điểm, thời gian lấy mẫu và kí hiệu mẫu ................................ 55

Bảng 1.1: Các thông số vật lí của Asen ........................................................... 5

Bảng 3.22: Hàm lượng kim loại As tính theo mg/kg ...................................... 56

Bảng 1.2: Một số thông số vật lí của các hợp chất của Asen ........................... 6

Bảng 3.23: Kết quả phân tích đối với các mẫu lặp ......................................... 58

Bảng 1.3: Tình hình ô nhiễm asen tại một số vùng quốc gia trên thế giới ..... 11

Bảng 3.24: Mẫu thêm chuẩn ........................................................................... 59

Bảng 1.4: Tiêu chuẩn Việt Nam về hàm lượng As trong nước (Tiêu chuẩn

Bảng 3.25: Kết quả phân tích mẫu thêm chuẩn .............................................. 59

Việt Nam 2007) ................................................................................ 15
Bảng 3.1: Khảo sát vạch đo của Asen ............................................................. 34

Bảng 3.26: Kết quả xác định Asen bằng hai phương pháp GF – AAS và ICP
- MS ................................................................................................. 60

Bảng 3.2: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào cường độ dòng đèn.................... 36
Bảng 3.3: Kết quả khảo sát nhiệt độ tro hoá của Asen ................................... 38
Bảng 3.4: Kết quả khảo sát nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu ............................... 39
Bảng 3.5: Ảnh hưởng của nồng độ axit và loại axit ....................................... 40
Bảng 3.6. Khảo sát ảnh hưởng của chất cải biến hóa học............................... 41
Bảng 3.7: Khảo sát nồng độ Mg(NO3)2 .......................................................... 42
Bảng 3.8: Kết quả khảo sát sơ bộ thành phần mẫu ......................................... 43
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của kim loại kiềm đến phổ hấp thụ của Asen ............. 44
Bảng 3.10: Ảnh hưởng kim loại kiềm thổ đến phổ hấp thụ của Asen ............ 44
Bảng 3.11: Ảnh hưởng của kim loại nhóm III, IV đến phổ hấp thụ của Asen .. 44
Bảng 3.12: Ảnh hưởng của nhóm kim loại nặng đến phổ hấp thụ của Asen ..... 45
Bảng 3.13: Ảnh hưởng của nhóm kim loại màu đến phổ hấp thụ của Asen .. 45
Bảng 3.14: Ảnh hưởng của tổng cation ......................................................... 45
Bảng 3.15: Ảnh hưởng của nhóm anion đến phép đo phổ hấp thụ của Asen . 46
Bảng 3.16: Ảnh hưởng của tổng cation và anion đến phép đo phổ hấp thụ
của Asen ........................................................................................... 47
Bảng 3.17: Khảo sát khoảng tuyến tính của Asen .......................................... 48
Bảng 3.18: Xác định đường chuẩn của Asen .................................................. 51
Bảng 3.19: Kết quả sai số và độ lăp lại của phép đo ...................................... 53

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




7

1

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ

MỞ ĐẦU

Hình 1.1: Vòng tuần hoàn của Asen trong môi trường ..................................... 4

Hiện nay môi trường nông nghiệp nói riêng đang chịu ảnh hưởng

Hình 1.2: Các con đường xâm nhập của Asen vào cơ thể người .................... 14

nghiêm trọng bởi sự gia tăng phế thải. Phần lớn nguồn phế thải chưa được xử

Hình 2.1: Đèn catot rỗng ................................................................................. 28

lí đều đổ vào môi trường đất, nước, làm cho môi trường ngày càng bị ô

Hình 2.2: Đèn D2 ............................................................................................ 28

nhiễm. Phế thải công nghiệp, phế thải sinh hoạt, phế thải các mỏ khai thác

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử ........................ 30

khoáng sản, hoá chất nông nghiệp tồn dư đi vào nước, vào không khí rồi tích

Hình 2.4: Cuvet Graphite ................................................................................ 30

tụ trong đất, làm cho đất bị thoái hoá, làm giảm năng suất, chất lượng sản

Hình 2.5: Hệ lò Graphite nguyên tử hoá mẫu ................................................ 31

phẩm, đặc biệt là sản phẩm nông nghiệp sản xuất trên khu vực đất bị ô nhiễm

Hình 2.6: Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA-6300 .................. 31

có thể trở thành độc hại cho người sử dụng.

Hình 3.1: Đồ thị khảo sát khoảng tuyến tính của Asen .................................. 49

Thái Nguyên là khu vực có nhiều mỏ khoáng sản đang khai thác, các

Hình 3.2: Phổ hấp thụ của Asen ...................................................................... 50

khu công nghiệp đồng thời cũng là vùng sản xuất chè đặc sản. Đất, nước sản

Hình 3.3: Đồ thị và phương trình đường chuẩn của Asen .............................. 51

xuất nông nghiệp ở khu vực khai thác khoáng sản, công nghiệp thường bị ô

nhiễm trong đó có kim loại nặng. Chè có thể bị nhiễm một số kim loại nặng từ
đất, nước, và không khí. Vì vậy, cần phải quan tâm nghiên cứu và kiểm tra
khống chế các chất có hại, đặc biệt là các kim loại nặng ảnh hưởng trực tiếp
đến sức khoẻ con người. [17]
“Xác định Asen trong chè xanh ở Thái Nguyên bằng phƣơng pháp
phổ hấp thụ nguyên tử ” là một trong các nghiên cứu phục vụ mục tiêu nói trên.
Nhiệm vụ cụ thể là:
1. Tìm các điều kiện tối ưu cho phép đo Asen
2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo xác định Asen. Tìm
khoảng tuyến tính, xây dựng đường chuẩn. Đánh giá sai số và độ lặp lại giới
hạn phát hiện, giới hạn định lượng của phép đo Asen.
3. Vận dụng phương pháp xác định hàm lượng Asen trong một số mẫu
chè khu vực Thái Nguyên, và nêu ra một số kết luận ban đầu về Asen trong
chè xanh ở một số khu vực của tỉnh Thái Nguyên.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




2

3

Chƣơng 1

đập của tim. Nó cũng lợi tiểu, làm dễ tiêu hoá. Sự có mặt của các dẫn xuất

TỔNG QUAN

polyphenolic làm cho tác dụng của chè đỡ hại hơn và kéo dài hơn cafein. Các
flavonol và polyphenol làm cho chè có tính chất của vitamin P. Tuy vậy, nếu

1.1. Giới thiệu chung về cây chè

sử dụng kéo dài với liều cao, chè có thể gây nhiễm độc mãn tính, biểu hiện

1.1.1. Đặc điểm và thành phần

bởi sự mất ngủ, sự gầy yếu, mất cảm giác ngon miệng, có rối loạn thần kinh.

Cây chè có tên khoa học là Camellia Sinensis. Cây thường được trồng

Tác dụng của cây chè: Thanh nhiệt, giải khát, tiêu cơm, lợi tiểu, định

lấy lá tươi sắc nước uống hoặc chế biến theo những quy trình nhất định thành

thần, làm cho đầu não được thư thái, da mát mẻ, khỏi chóng mặt, bớt mụn

trà để pha nước uống. Cây chè có màu xanh, cao 1- 6m, lá mọc so le, hình trái

nhọt, và cầm tả lị. Chè thường được dùng trong các trường hợp: Tâm thần mệt

xoan, dài 4 - 10cm, rộng 2 - 2,5cm, nhọn gốc, nhọn tù có mũi ở đỉnh, phiến lá

mỏi, ngủ nhiều, đau đầu, mắt mờ, sốt khát nước, tiểu tiện không lợi, ngộ độc

lúc non có lông mịn, khi già thì dày, bóng, mép khía răng cưa rất đều. Hoa to

rượu. Hoặc nấu nước rửa vết bỏng, lở loét sẽ nhanh ra da và lên da non.

với 5-6 cánh hoa màu trắng, mọc riêng lẻ ở nách lá, có mùi thơm, nhiều nhị.

1.2. Giới thiệu về nguyên tố Asen

Quả nang thường có ba van, chứa một hạt gần tròn, đôi khi nhăn nheo.

1.2.1. Vị trí, cấu hình electron và trạng thái tự nhiên [5], [6], [8]

Nguồn gốc cây chè ở Bắc Ấn Độ và Nam Trung Quốc, được truyền
sang Mianma, Thái Lan, Việt Nam. Chè được trồng khắp nơi ở nước ta, tập

Asen(As) là nguyên tố thứ 33 trong bảng hệ thống tuần hoàn các
nguyên tố hoá học. Nó thuộc chu kì 4, phân nhóm chính nhóm VA.

trung nhiều ở Phú Thọ, Hà Giang, Thái nguyên, Quảng Nam - Đà Nẵng cho

Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p64s23d104p3 hay [Ar]3d104s24p3 với cấu

tới Đắc Lắc, Lâm Đồng. Cây ưa khí hậu ẩm, đất chua và cần được che bóng ở

hình lớp vỏ electron có sự tham gia của các obitan d nên trong các hợp chất

một mức độ nhất định để đảm bảo hương thơm.

As có thể có số oxi hoá +3, +5, -3. [14], [15]

Thành phần hoá học: Trong lá chè có tinh dầu, các dẫn xuất

Asen chiếm khoảng 10-4% tổng số nguyên tử trong vỏ trái đất là

polyphenolic (flavonoid, catechol, tanin) các alcaloid cafein, theophyllin,

nguyên tố giàu thứ 20 sau các nguyên tố khác. Trong vỏ trái đất, Asen nguyên

theobromin, xanthin. Còn có các vitamin C, B1, B2, B3 và các men.

chất là kim loại màu xám, nhưng dạng này ít tồn tại trong tự nhiên. Người ta

Cây chè được sử dụng cành lá nấu nước uống gọi là chè tươi. Chè hái

tìm thấy As tồn tại ở dạng hợp chất với một hay một số nguyên tố khác như

búp và lá non, vò rồi sao để làm chè hương pha nước uống gọi là trà. Hoặc để

Oxi, Clo, Lưu huỳnh,… Asen kết hợp với các nguyên tố trên tạo thành các

cho chè lên men sau đó phơi sấy khô làm chè mạn hay chế thành chè đen.

hợp chất asen vô cơ như các khoáng vật, đá thiên thạch: Reagal (AsS),

1.1.2. Công dụng của cây chè

orpiment (As2S3), Arsenolite (As2O3), Arsenopyrite (FeAs2, FeAsS,

Chè đã được sử dụng hơn 2000 năm trước Công nguyên. Do có cafein

và theophyllin, chè là một chất kích thích não, tim và hô hấp. Nó tăng cường

AsSb)…Hợp chất của Asen với cacbon và hidro gọi là hợp chất asen hữu cơ.
Thường các dạng hợp chất hữu cơ của asen ít độc hơn hợp chất asen vô cơ.

sức làm việc trí óc và của cơ, làm tăng hô hấp, tăng cường và điều hoà nhịp
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




4

5

Trong thuỷ quyển Asen tồn tại dưới dạng muối asenat hoặc asenic.

Dạng kim loại Asen có màu xám và là dạng bền nhất, dễ nghiền nhỏ

Trong sinh quyển asen tồn tại ở dạng asenmetyl do chuyển hoá sinh học.

thành bột, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, hơi asen có mùi tỏi rất độc. Ở dạng kim

Nồng độ asen trong nước tự nhiên ít khi vượt quá 10  g/l . Trong nước mưa

loại Asen có một số thông số vật lí bảng 1.

Bảng 1.1. Các thông số vật lí của Asen

asen có từ 0,04 - 0,1  g/l.
Asen có trong khí quyển là do quá trình luyện quặng, sản xuất ximăng,

Khối lượng nguyên tử

sản xuất năng lượng. Trên mặt đất asen ở dạng AsO3 hoặc AsO4 là do bụi

Nhiệt độ nóng chảy

công nghiệp lắng đọng.

Nhiệt độ sôi

3-

Khí quyển

3-

(CH3)2As(O)OH

74,92 g
817 0C (36 atm)
6100C (1 atm)
5,727 g/cm3

Tỉ khối
Độ âm điện

2,18

Năng lượng ion hoá (I1)
Thuỷ quyển

(CH3)3As

(CH3)2AsH

947 kj/mol

Số đồng vị

8

Asen là nguyên tố vừa có tính kim loại vừa có tính phi kim. Về lý tính
nó có tính chất giống kim loại, còn hoá tính lại giống các phi kim.
Vỏ trái đất HxAsO4(3-x)  HxAsO3(3-  CH3As(O)(OH)2  (CH3)2As(O)OH

Khi đun nóng trong không khí nó cháy tạo thành As2O3 màu trắng.
4As + 3O2 = 2As2O3

Asenat

Asenic
Vi khuẩn khử

Metylamin

Dimetylamin

Ở dạng bột nhỏ As có thể bốc cháy trong khí Clo tạo thành triclorua

Vi khuẩn metyl hoá

Hình 1.1. Vòng tuần hoàn của Asen trong môi trƣờng
1.2.2.Tính chất vật lí, tính chất hoá học [9], [14],[15]
Asen có một vài dạng thù hình, dạng kim loại và dạng không kim loại.
Ở dạng không kim loại asen được tạo nên khi làm ngưng tụ hơi của nó. Đó là
chất rắn màu vàng gọi là Asen vàng, có mạng lưới phân tử giống Phốt pho
trắng, tại các mắt của mạng lưới là phân tử As4. So với phốt pho trắng, asen
vàng kém bền hơn nhiều, ở nhiệt độ thường dưới tác dụng của ánh sáng nó
chuyển nhanh thành bột.

2As + 3Cl2 = 2AsCl3
Khi đun nóng As tương tác với Br, S, kim loại kiềm, kiềm thổ và một
số kim loại khác tạo nên asenua.
2As + 3M = M3As2
2As + M
As +

=

MAs2

M = MAs

(M = Mg, Ca, Cu)
(M = Zn, Ca, Fe)

(M = Al, Ga, In, La)

Kim loại As không phản ứng với nước, axit loãng nhưng tan trong
HNO3 đặc, cường thuỷ, kiềm, chất oxi hoá điển hình.
As + 3HClđ + HNO3(đ) = AsCl3 + NO  + 2H2O
As + 5HNO3 + 2H2O = 3H3AsO4 + 5 NO 
2As + 6NaOH = 2Na3AsO3 + 3H2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




6

7

AsH3 tác dụng với HgCl2 tẩm trên giấy lọc tạo thành hợp chất có màu

1.2.3. Hợp chất của asen và tính chất của chúng

biến đổi từ vàng đến nâu: AsH2(HgCl), AsH(HgCl)2, As(HgCl)3, As2Hg3.

Bảng1.2. Một số thông số vật lí của các hợp chất của Asen

Hợp chất

Asin(AsH3)
Điasentrioxit
(As2O3)
Điasenpentaoxit
(As2O5)
Asen(III)clorua
(AsCl3)
Asen(III)florua
(AsF3)
Asen(V)florua
(AsF5)
Asen(III)bromua
(AsBr3)
Asen(III)iodua
(AsI3)
Asen(III)sulfua
(As2S3)
Asen(V)sulfua
(As2S5)
Asensulfua
(As4S4)

Khối
lượng
nguyên
tử(g/mol)
77,95
197,84
229,84

Trạng
thái

Nhiệt độ
Nhiệt độ
đông
0
sôi ( C)
đặc(0C)

khí
Tinh thể
rắn

-62,47
461

-116,92

Khối
lượng
riêng
(g/cm3)
3,52

314

3,74

315

4,32

Lỏng

131,4

-16,2

2,16

131.92

Lỏng

57,8

-5,94

2,73

169,91

Khí

-52,8

-79,8

7,71

321

31

3,4

41

31

4,3

723

310

3,43

455,63

Rắn

310,17

Rắn

427,92

Tinh thể

rắn

1.2.3.2. Asen(III) oxit
Ở trạng thái rắn As2O3 có màu trắng, rất độc, liều lượng gây chết người
là 0,1g. As2O3 tan ít trong nước (khoảng 2% ở 250C) cho dung dịch có tính

As2O3 + 3H2O 

2H3AsO3 

2H3AsO3
+

6H + 2AsO3-

Asen(III)oxit dễ tan trong dung dịch kiềm, tạo thành muối asenit và
hiđroasenit.
As2O3 + 6NaOH = 2Na3AsO3 + 3H2O
As2O3 thể hiện tính khử khi tác dụng với O3, H2O2, FeCl3, K2Cr2O7,

Tinh thể
rắn
Tinh thể
rắn

246,04

bình kết tủa đen lấp lánh như gương.

axit yếu gọi là axit Asenơ.

Rắn

181,28

314,63

Asin tương đối bền phân huỷ ở nhiệt độ cao (15000C) tạo nên trên thành

HNO3 và nó bị oxi hoá đến AsO433As2O3 + 4HNO3 + 7H2O = 6H3AsO4 + 4NO 
Trong dung dịch nước axit asenơ luôn có cân bằng.
AsO-2 + H 2O  AsO33- + 2 H +

Cho nên trong dung dịch kiềm AsO33- chiếm ưu thế, còn trong dung dịch
534

321

3,5

axit AsO2- chiếm ưu thế.
1.2.3.3. Asen(V)oxit
Asen(V)oxit là chất rắn ở dạng khối vô định hình giống như thuỷ tinh,

1.2.3.1. Asin
AsH3 là chất khí không màu, có mùi tỏi rất độc, liều lượng chết người
là 250 ppm, AsH3 là chất khử mạnh, nó có thể bốc cháy trong không khí và
2+

+

khử được muối của các kim loại như Cu , Ag đến kim loại.
AsH3 + 6AgNO3 + 3H2O = 6Ag + 6HNO3 + H3AsO3

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



cấu trúc của nó chưa được biết rõ và người ta gắn cho nó công thức kinh
nghiệm là As2O5. As2O5 dễ tan trong nước tạo thành axit asenic.
As2O5 + 3H2O = 2H3AsO4
As(V)oxit có tính oxi hoá mạnh nó giải phóng khí clo khi tương tác với HCl.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




8

9

H3AsO3 + 3AgNO3 = Ag3AsO3  + 3HNO3

1.2.3.4. Asen halogenua(AsX3)
AsX3 là những hợp chất cộng hoá trị, dễ tan trong các dung môi hữu cơ,

Trong môi trường pH= 8, As(III) tác dụng với lượng I2, phản ứng này
được dùng để xác định AsO33-.

trong nước và thuỷ phân mạnh.

AsO33- + I2 + H2O = AsO43- +2I- + 2H+

AsCl3 + 3H2O = As(OH)3 + 3 HCl
AsX3 dễ dàng kết hợp với halogenua kim loại (MX) tạo nên các phức có

• Hợp chất của As(V)
Muối của As(V) tác dụng với H2S trong môi trường H+ khi đun nóng sẽ

công thức chung là M(AsX4), M2(AsX5).

tạo kết tủa As(V)sunfua.

1.2.3.5. Asensunfua
Asensunfua có hai dạng As4S4 và As2S3 đều ở dạng bột màu vàng, tan
trong dung dịch kiềm.

2AsCl5 + 5H2S = 10HCl + As2S5
Tương tự photphat, As(V) tác dụng với hỗn hợp dung dịch MgCl2, NH3

As4S6 + 12NaOH = 2Na3AsO3 + 2Na3AsS3 + 6 H2O
Tan trong sunfua kim loại hay amoni tạo thành muối tio
As4S6 + 6(NH4)2S = 4(NH4)3AsS3 ( amonitioasenit)
Tất cả các muối asensunfua đều tan trong axit HNO3 đặc, không tan
trong HCl đặc.

cho kết tủa NH4MgAsO4 màu trắng.
H3AsO4 + MgCl2 + 3NH4OH = NH4MgAsO4  + 2NH4Cl + 3 H2O
Khi tác dụng với amoniphotphat trong môi trường HNO3, As (V) tạo kết

tủa tinh thể màu vàng tương tự PO43-.
H3AsO4 + 21HNO3 + 12(NH4)2MoO4 = (NH4)3[AsMo12O40]  +

3As2S3 + 28HNO3 + 4H2O = 6H3AsO4 + 9 H2SO4 + 28NO

21NH4NO3+12H2O
Còn khi tác dụng với AgNO3, As(V) tạo kết tủa màu đỏ nâu Ag3AsO4,

1.2.4. Các phản ứng đặc trƣng của hợp chất asen [8]
• Hợp chất asen(III) [9]

trong môi trường axit dựa trên phản ứng tạo với I- ra I2 chuẩn độ theo phương

Phản ứng của AsH3 với bạc dietyldithiocacbamat rất đặc trưng và được

pháp Iot – Thiosunfat có thể định lượng As(V).
AsO33- + I2 + H2O = AsO43- +2I- + 2H+

dùng để định lượng Asen theo phương pháp trắc quang.
6(C2H5)2NCSSAg + AsH3= 6Ag + 3(C2H5)2NCSSH + [(C2H5)2NCSS]3As
AsCl3 tác dụng với H2S trong môi trường axit cho ta kết tủa vàng tươi.

1.3. Sự ô nhiễn Asen và độc tính của nó
1.3.1. Nguồn gốc sự ô nhiễm Asen
Asen là một kim loại có thể tồn tại ở nhiều dạng hợp chất vô cơ và hữu

2H3AsO3 + 6HCl = 2AsCl3 + 6H2O

cơ. Nguồn ô nhiễm asen chủ yếu là do các quá trình tự nhiên ( phun trào núi

2AsCl3 + 3H2S = As2S3  + 6HCl
As2S3 tan trong HNO3 đặc nóng, tan trong dung dịch kiềm mạnh hoặc
sunfua của kim loại kiềm.

lửa, hoạt động maga, nhiệt dịch, phong hoá…). Vấn đề asen bắt nguồn từ địa
chất trong các trầm tích cách đây khoảng 20-80 nghìn năm đã ảnh hưởng tới
50% lãnh thổ Bangladesh.

As2S3 + 3(NH4)2S = 2(NH4)3AsS3
As(III) tác dụng với AgNO3 cho kết tủa vàng tươi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




10

11

Theo điều tra của UNICEF, asen có trong tất cả các đất đá, các trầm tích

Myanma… với nồng độ từ vài trăm đến 1000  g/l. ở một số bang phía Tây

được hình thành từ nghìn năm trước tại Việt Nam. Asen từ đất đá tan vào các

của nước Mỹ như New Mexico, Arizona, Nevada, Nam Califonia, người dân

mạch nước gây ô nhiễm.

phải sử dụng nước có nồng độ > 50  g/l. Một số nghiên cứu tại Thái Lan gần

Một phần nước bị ô nhiễm bởi Asen là do tác động của con người ( đốt

đây cho thấy 21% trong số 83563 giếng khoan có hàm lượng asen vượt quá

nhiên liệu, đốt rác, nấu chảy quặng, luyện kim, khai thác và chế biến các loại

50  g/l và 5,2% vượt quá 350  g/l , với ngưỡng cao nhất là 2500  g/l . Báo

quặng sunfua, asenua, sản xuất và sử dụng thuốc trừ sâu diệt cỏ, phân hoá

cáo tổng kết tình hình nhiễm độc do asen tại Trung Quốc năm 2004 cho thấy,

học, thuốc bảo vệ thực vật, vũ khí hoá học…) gây ra.

8 tỉnh thuộc Trung Quốc lục địa với hơn 2 triệu người đã bị thâm nhiễm Asen

Là một nước nông nghiệp Việt Nam sử dụng một lượng lớn thuốc trừ
sâu diệt cỏ, phân hoá học, thuốc bảo vệ thực vật có chứa asen làm tăng sự
phân tán As vào môi trường nước và trầm tích. Hơn nữa trong chiến tranh kẻ
thù cũng sử dụng một lượng lớn chất độc hại chứa Asen làm tăng cường độ

từ nước giếng khoan với hàm lượng Asen nằm trong khoảng từ 50-2000  g/l.
Trong đó 10 nghìn người được chuẩn đoán là mắc các bệnh có liên quan tới asen.
Số lượng các điểm được coi là nguồn nước bị ô nhiễm Asen hiện nay

vẫn gia tăng.

trầm tích bởi nguyên tố này.
Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và nền công nghiệp hoá làm cho
môi trường ô nhiễm chủ yếu là do nguồn phế thải chưa được xử lý hoặc xử lý
chưa đạt yêu cầu. Phế thải công nghiệp, phế thải sinh hoạt, hoá chất nông
nghiệp tồn dư đi vào trong nước, vào không khí rồi tích tụ trong đất, làm cho
đất bị thoái hoá, làm giảm chất lượng sản phẩm. Đặc biệt là các loại cây trồng
trên khu vực đất bị ô nhiễm có thể trở thành độc hại cho người sử dụng.
1.3.2. Ô nhiễm asen trên thế giới [16]
Tình trạng ô nhiễm asen trên thế giới đang có chiều hướng gia tăng rất
nhanh. Nhiều nơi, hàm lượng Asen trong đất, nước, không khí vượt cao hơn
so với giới hạn quy định của các tổ chức sức khoẻ thế giới. Bình thường hàm
lượng asen trong không khí chỉ khoảng 1 đến vài mg/m3, trong môi trường
nước khoảng một vài  g/l và trong đất khoảng 0,2 - 40 mg/kg. Nhưng ở một
số vùng trên thế giới mức asen trong môi trường tự nhiên tăng đáng kể. [8]
Ô nhiễm asen được phát hiện trong nước ở nhiều nơi trên thế giới như
Achentina, Mỹ, Trung Quốc, Ấn Độ, Bangladesh, Chile, Việt Nam, Rumani,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Bảng 1.3. Tình hình ô nhiễm asen tại một số vùng quốc gia trên thế giới
Tên Nước
Achentina
Bangladesh
Tây Bengan,Ấn Độ
Trung Quốc
Đài Loan

Chile
Vùng nội Mông, Trung Quốc
tỉnh Xinjiang, Trung Quốc
Hungary
Mêxico
Peru
Ponpinbun, Thái Lan
Mỹ
Việt Nam

Số dân chịu ảnh hưởng Khoảng nồng độ As
trong nước (  g/l)
(triệu người)
2
50
1
0.6
0,2
0,437
0,6
0,1
0,22
0,4
0,25
0,001
Chưa biết
Hàng triệu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

100-1000
<1-4700
<1-3900
<1-2400
10-1820
900-1040
1-2400
1-8000
10-176
10-4100
500
1-500
10-4800
1-3050




12

13

Trong tổng số các báo cáo ô nhiễm asen trong nước thì Bangladesh và

Ở lưu vực Sông Mê Kông, các mẫu nước giếng khoan ở tỉnh An Giang

Ấn Độ là ô nhiễm nghiêm trọng hơn cả. Theo kết quả nghiên cứu của

có dấu hiệu bị ô nhiễm, tỉnh Đồng Tháp bị ô nhiễm ở mức độ trầm trọng.

Chowdhury và cộng sự năm 2000, 9 tỉnh thuộc vùng Tây Bengan, Ấn Độ và

Thậm chí, có mẫu nước giếng ở Cao Lãnh, Thanh Bình có nồng độ asen cao

42 tỉnh của Bangladesh có hàm lượng Asen trong nước ngầm trên 50  g/l,

hơn 1000 ppb.

59% trong số gần 11000 giếng kiểm tra của Bangladesh, 34% trong số 58000

Cục quản lí tài nguyên nước đã điều tra ở một số tỉnh Đồng Tháp, An

giếng tại Ấn Độ chứa As trên 50  g/l.

Giang, Bạc Liêu, Kiên Giang, Sóc Trăng. Kết quả là trong tổng số 14119 mẫu

1.3.3. Ô nhiễm asen ở Việt Nam[1]

nước phân tích ở 484 xã được điều tra có 7,1% mẫu có hàm lượng As 0,1

Do cấu tạo địa tầng, nhiều vùng nước ta nước ngầm bị ô nhiễm asen,

mg/l trở lên, số mẫu có hàm lượng từ 0,05 mg/l trở lên chiếm 5,7%.

khoảng 13,5% dân số Việt Nam (10-15 triệu người) đang sử dụng nước ăn từ

Tại An Giang, sau khi lấy 2966 mẫu nước từ các giếng khoan trên toàn

giếng khoan rất dễ nhiễm asen. Theo thống kê chưa đầy đủ cả nước có khoảng

tỉnh đã có 40% số giếng chứa As dưới 50 ppb, 10% trên 50 ppb. Tại huyện

hơn 1 triệu giếng khoan, trong đó có nhiều giếng có nồng độ As cao hơn từ 20-50

Thanh Bình 855 số mẫu thử có hàm lượng As trên 50ppb.

lần nồng độ cho phép (0,01mg/l) ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ của cộng đồng.

Ngoài ra, nước thải của các nhà máy, khu công nghiệp, việc khai thác

Tại châu thổ Sông Hồng, những vùng bị nhiễm nghiêm trọng nhất là:

bừa bãi khoáng sản, sử dụng quá nhiều thuốc trừ sâu,… đã làm cho nguồn

Phía nam Hà Nội, Hà Nam, Hà Tây, Hưng Yên, Ninh Bình, Thái Bình, Hải

nước mặt ở nhiều tỉnh nước ta có hàm lượng asen cao vượt quá giới hạn cho phép.

Dương, đồng bằng Sông Cửu Long cũng phát hiện nhiều giếng khoan có nồng

1.3.4. Độc tính của asen
Asen được quy định là chất độc hại bảng A, tổ chức nghiên cứu ung thư

độ As cao chủ yếu nằm ở Đồng Tháp và An Giang.
Theo Đỗ Trọng Sự (1997) hàm lượng Asen trong nước ngầm ở một số

thế giới IARC đã xếp As vào nhóm các chất gây ung thư cho người. Nhiễm

vùng miền Bắc khoảng 0,001-0,32 mg/l. Nước ngầm ở một số nơi thuộc Việt

độc asen gây ung thư da, làm tổn thương gan, gây bệnh dạ dầy,bệnh ngoài da,

Trì, Hà Nội, Hải Phòng có Asen (trung bình 0,014-0.034 mg/l) cao hơn nước

bệnh tim mạch,…[3], [18]

ngầm ở Bắc Giang và Nam Định (trung bình 0,0038-0,0068 mg/l).

Asen xâm nhập vào cơ thể người qua 2 con đường:

Hàm lượng asen ở tầng chứa nước Pleitocene (0,0003-0,0937 mg/l) thấp

• Đường tiêu hoá: Nhận được chủ yếu thông qua thực phẩm mà nhiều

hơn tầng chứa nước Holocene (0,002-0,132 mg/l). Ở Hà Nội hàm lượng asen

nhất là lượng Asen tích luỹ cao trong đồ ăn biển, đặc biệt là các động vật có

trong nước ngầm ở những vùng có trầm tích Đệ Tứ với các túi bùn giàu vật

vỏ (thường < 0,2 mg/ngày, trong đó asen vô cơ khoảng 50  g). Hoặc do tiếp

liệu Hữu cơ thường cao hơn các vùng khác ( theo Nguyễn Thị Chung-2000).

xúc với thuốc bảo vệ thực vật, hoá chất , thuốc, nước uống có hàm lượng

Theo đánh giá của UNICEF, khu vực phía Nam Hà Nội ô nhiễm As nặng

Asen cao….

nhất, thậm chí đứng đầu danh sách các địa chỉ ô nhiễm asen trong toàn quốc
và Việt Nam đã được đánh dấu trên bản đồ ô nhiễm asen của thế giới.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




14

15

• Đường hô hấp: Asen lắng đọng trong không khí gây tác hại trực tiếp

Bảng 1.4. Tiêu chuẩn Việt Nam về hàm lƣợng As trong chè xanh

cho con người qua đường hô hấp. Theo các nghiên cứu thấy rằng sự hấp thụ

(Tiêu chuẩn Việt Nam 2007)

asen qua đường phổi mạnh hơn nhiều qua đường ruột.
Ngoài ra, Asen còn có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua tiếp xúc

Đối tượng

Đơn vị

với da. Asen ở các trạng thái tồn tại khác nhau thì cũng khác nhau về độc tính

Chè xanh

mg/l

Giới hạn tối đa
1

đối với sức khoẻ của con người.
Hàm lượng asen 0.01 mg/kg có thể gây chết người. Các hợp chất của

1.4. Phƣơng pháp điện phân

As(III) có độc tính mạnh nhất ( thường gọi là Thạch tín). Khi xâm nhập vào

Kết tủa asen trên điện cực lưới kim loại Au, Cu,…hay điện phân trên

cơ thể As(III) sẽ kết hợp với các nhóm –SH của Enzim trong người làm mất

điện cực giọt Thuỷ ngân cũng là một phương pháp loại bỏ ảnh hưởng chất cản

hoạt tính của chúng.

nhiễu đồng thời làm giàu Asen. Đây là cơ sở của phương pháp Vom-Ampe
hoà tan.
1.5. Các phƣơng pháp xác định Asen [5], [6], [8], [11], [18]

AsO33- có tính chất tưong tự với PO43- sẽ thay thế PO43- trong enzim, gây
ức chế enzim, ngăn cản quá trình tạo ra ATP là chất sản sinh ra năng lượng.

As(III) còn gây đông tụ protein.
Ảnh hưởng độc hại đáng lo ngại nhất của As là nó gây đột biến gen, ung
thư, thiếu máu, các bệnh tim mạch,… sau 15 - 20 năm kể từ khi phát hiện
người nhiễm độc thạch tín sẽ chuyển sang ung thư và chết.
Theo điều tra của tổ chức Y tế thế giới WHO cứ 10000 người thì có 6
người bị ung thư do sử dụng nước ăn và thức ăn có nồng độ As > 0,01 mg/l.

Từ trước đến nay có nhiều phương pháp xác định Asen được tìm ra và sử
dụng trong phân tích định lượng asen. Tuỳ theo hàm lượng asen có trong mẫu
mà người ta sử dụng phương pháp định lượng thích hợp. Các phương pháp
định lượng asen thường phân thành nhóm:
• Nhóm các phƣơng pháp khối lƣợng
Mẫu được chuyển hoá vào dung dịch, dùng thuốc thử thích hợp làm kết
tủa hoàn toàn asen dưới dạng chất khó tan, lọc, rửa, sấy, nung, cân và tính ra
kết quả % khối lượng của Asen. Phương pháp này chỉ áp dụng cho những
mẫu vật có hàm lượng asen lớn. Dạng thông thường là sunfuaasen, asennat
của một số kim loại: Cd(AsO4)2, Ni(AsO4),…
• Nhóm các phƣơng pháp thể tích
Mẫu có chứa asen được chuyển vào dung dịch định mức, lấy chính xác
một thể tích dung dịch định mức đem chuẩn độ bằng phương pháp thích hợp,
bằng dung dịch tiêu chuẩn thích hợp có nồng độ biết trước, từ đó tính được

Hình 1.2. Các con đƣờng xâm nhập của Asen vào cơ thể ngƣời
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

16

17

hàm lượng asen. Phương pháp này có ưu điểm nhanh nhưng nhược điểm là nó
cũng chỉ xác định được mẫu vật có hàm lượng asen đủ lớn.
• Nhóm phƣơng pháp phân tích công cụ

1.5.1.2. Phƣơng pháp kết tủa Magiepyroasenat
Mẫu xác định được hoà tan chuyển vào dung dịch dưới dạng axit asenic
hoặc muối của nó hàm lượng Asen khoảng 1 mg/ml. Làm kết tủa hoàn toàn

Các phương pháp phân tích công cụ có tính chất quang học, tính chất

AsO43- bằng hỗn hợp thuốc thử magie, lọc, rửa, sấy, nung kết tủa ở 9000C.

điện hoá,…của các chất xác định có trong mẫu vật để làm cơ sở định lượng.

Na3AsO4 + MgCl2 + NH4Cl= Mg(NH4)AsO4 + 3NaCl

Các phương pháp này được sử dụng vì độ chính xác cao, độ nhạy cao và đặc

2Mg(NH4)AsO4 = Mg2As2O7 + 2NH3 + H2O

biệt có thể định lượng thành phần có hàm lượng thấp trong mẫu mà các

%As 

phương pháp khác không xác định được. Thường asen có hàm lượng nhỏ nên
để định lượng nó người ta sử dụng phương pháp trắc quang đo màu, phương

với:

pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), phương pháp điện hoá hoàn toàn,…

f 

M As
M Mg2As2O7

1.5.1. Các phƣơng pháp khối lƣợng

a: khối lượng của Mg2As2O7

1.5.1.1. Phƣơng pháp kết tủa Bạc asen (Ag3AsO4)

G: khối lượng mẫu

Mẫu được hoà tan chuyển vào dung dịch dưới dạng asenit rồi oxi hoá
thành asenat, dùng AgNO3 kết tủa hoàn toàn dưới dạng kết tủa Ag3AsO4.
Na3AsO3 + H2O = Na3AsO4 + H2
Na3AsO4 + 3AgNO3 = Ag3AsO4 + 3NaNO3
0

Lọc, rửa, sấy rồi nung kết tủa ở 500 C rồi cân kết tủa sau khi nung ở

f .a
.100

G

1.5.1.3.Phƣơng pháp kết tủa asen (III) sunfua
Mẫu được chuyển vào dung dịch, được axit hoá bằng HCl ở điều kiện
dung dịch nóng (800C) sục khí H2S đi qua dung dịch làm kết tủa hoàn toàn asenit.
2Na3AsO3 + 3H2S + 6HCl = As2S3 + 6NaCl + 6H2O
Lọc, rửa sạch kết tủa bằng nước, bằng rượu, sấy ở 100 - 1100C rồi đem cân.

dạng Ag3AsO4.

%As=
%As 

Kết quả được tính:
Với:

f 

f .a
.100
G

Với:

M As
 0,16195
M Ag3AsO4

f 

f.a
.100
G

M As
M As2 S3

Phương pháp này cũng được dùng để xác định As(V) dưới dạng kết tủa As2S5.
1.5.1.4. Phƣơng pháp kết tủa bạc taliuaasenat

f: là hệ số chuyển đổi

Mẫu được chuyển vào dung dịch dưới dạng AsO43-, dùng CH3COOH 4%

a: là khối lượng Ag3AsO4 sau nung

trung hoà dung dịch, cho thật chậm (có khuấy) dung dịch AgNO3 0,1N để làm

G: là khối lượng của mẫu

kết tủa hoàn toàn asenat dưới dạng kết tủa của Ag2AsO4 màu trắng
Na3AsO4 + 2AgNO3 + CH3COOH = Ag2AsO4 + 2NaNO3 + CH3COONa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

18

19

Lọc, rửa kết tủa bằng nước, bằng rượu, cuối cùng rửa bằng ete làm khô
kết tủa trong bình hút ẩm chân không rồi đem cân.

% As 

1.5.3. Các phƣơng pháp đo quang
1.5.3.1. Phƣơng pháp đo màu với Bạc-Dietyl dithio cacbamiad (Ag-DDC)
Asenic vô cơ khử thành Asin(AsH3) bằng kẽm trong môi trường axit

0,1340.a
.100
G

trong máy phát Gutzeit. Dẫn asin qua ống có bông thuỷ tinh tẩm axetat rồi cho

1.5.2. Các phƣơng pháp phân tích thể tích

vào ống hấp thụ chứa (Ag-DDC) trong piridin hay clorofom. Trong ống hấp

1.5.2.1. Phƣơng pháp chuẩn độ iot

thụ cực đại ở bước sóng khả kiến 540 nm.

Hoà tan 0,1g mẫu có thêm 1g K2CO3 trong một ít nước và thêm vài giọt

H2SO4 loãng, thêm nước cất định mức thành 100ml. Lấy 10 ml dung dịch trên
thêm nước cất, định mức 150 ml, thêm 2g NaHCO3 chuẩn độ bằng dung dịch
I2 tiêu chuẩn 0,1N với chỉ thị hồ tinh bột tới khi dung dịch xuất hiện màu xanh.
AsO33- + I2 + H2O = AsO43- +2I- + 2H+
Với chỉ thị hồ tinh bột, phương pháp xác định hàm lượng Asen trong
khoảng từ 0.1% đến vài chục %.

6(C2H5)2NCSSAg + AsH3 = 6Ag + 3(C2H5)2NCSSH + [(C2H5)2NCSS]3As
Kết quả đo mật độ quang D được đem so sánh trên đường chuẩn D Hàm lượng Asen, để tìm ra lượng asen có trong mẫu.
1.5.3.2. Xác định asen ở dạng xanh molipdic
Dùng thuốc thử Amonimolipdat tạo phức màu vàng As(V) ở dạng
asenamonimolipdic,

rồi

dùng

chất

khử

hydrazin,

axit

ascobic,

hydroxylamin…. để khử dạng vàng thành phức dạng xanh bền hơn, đo mật độ
quang ở max = 810 nm.

1.5.2.2.Xác định bằng chuẩn độ Bicromat
Sau khi khử As(III) về As(0) bằng natrihydrophotphit với xúc tác Cu2+,
hoà tan kim loại bằng một lượng dư dung dịch chuẩn độ Bicromat.
2

As(V) tạo phức với ion molipdat thành dạng vàng nên phải chuyển tất cả
các dạng Asen về As(V). Nếu phải phá mẫu thì dùng H2O2 và H2SO4 0,25N.
Để phức xanh bền với thời gian người ta thường chiết nó bằng rượu isoamilic.

Cu
 AsO3-3 + 2Cr 3+ + 4H2O
As + Cr2O72- + 8H+ 

Bằng phương pháp này người ta có thể xác định Asen khi có mặt các nguyên

Lượng Bicromat dư được chuẩn bằng dung dịch muối Mo với chỉ thị là

tố Ge, S, V hoặc trong silicat. Trường hợp dung dịch có lẫn Photpho thì chiết

Natri Diphenylamin Sulfonat. Sau đó thêm lượng chính xác muối Mo

tách Photpho dưới dạng Dietyldithio cacbamat, sau đó đo màu asenmolipdic

([MoFeSO4(NH4)SO4].6H2O), chuẩn lượng muối Mo dư bằng dung dịch

dạng xanh.

Bicromat.

1.5.3.3. Xác định Asen bằng thuốc thử HgCl2, so màu trên bảng

Khử asen thành asin, sau đó cho phản ứng với HgCl2 tạo ra hợp chất

1.5.2.3. Phƣơng pháp chuẩn độ Brom
Hoà tan mẫu asenic trong 10ml NaOH 1N, thêm 15 ml HCl 1N để axit

màu.Tuỳ theo hàm lượng asen mà phức tạo thành có màu thay đổi từ vàng

hoá dung dịch, thêm nước cất tới thể tích 150ml chuẩn độ bằng dung dịch

nhạt đến nâu sẫm. Có thể so màu bằng mắt với tiêu bản chuẩn hoặc bằng máy

brom 0,1N tương đương 3,7455mg Asen hoặc 4,9455 mg As2O3.

đo màu.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




20

21

Giới hạn phát hiện của phương pháp phụ thuộc vào ảnh hưởng của nền,

1.5.4. Các phƣơng pháp điện hoá

nhưng thường nằm trong khoảng mg Asen. Phương pháp này đòi hỏi một

1.5.4.1. Phƣơng pháp Von-Ampe hoà tan xác định As(III)
Nguyên tắc của phương này dựa trên sự điện phân kết tủa làm giàu chất
cần phân tích trên bề mặt điện cực, sau đó ghi tín hiệu (hay đường) hoà tan
của chất cần phân tích. Việc kết tủa làm giàu chất cần phân tích lên bề mặt

nguồn phát nơtron, phổ biến hay được dùng là lò phản ứng hạt nhân.
(Detector sử dụng là Ge (Li)).
1.5.4.3. Phƣơng pháp phân tích cực phổ

điện cực bằng cách điện phân có khuấy trong 1 thời gian nhất định ở một thế

Người ta dùng phương pháp cực phổ xung vi phân để xác định hàm

âm hơn thế khử của chất cần xác định. Do đó, kết hợp với việc làm giàu nên

lượng tổng asen vô cơ As(III) được xác định trực tiếp còn As(V) kém hoạt

phương pháp cho độ nhạy khá cao. Phương pháp này có giới hạn phát hiện

động điện hoá được khử về As(III) trước khi đo bằng NaHSO3.

dưới 0,73 ppb.

Dùng chất khử này khá phù hợp vì NaHSO3 dễ dàng loại bỏ được bằng

Phương pháp von-ampe hoà tan xác định As(III) trên điện cực vàng trong

cách đun nóng. Trên nền HClO4 - H2SO3 giới hạn phát hiện là 20ppb, nền

nền dung dịch HCl 1M . Phương pháp Von-ampe hoà tan catot xung vi phân

HCl- H2SO4 giới hạn phát hiện là 7ppb. Sai số tương đối của phương pháp này

vuông trên điện cực giọt thuỷ ngân treo được sử dụng để xác định As(III)

là 0-19,2 %.

trong nước tự nhiên. Giới hạn phát hiện của phương pháp này vào khoảng nm

Theo tác giả [20] đã áp dụng phương pháp xung vi phân hoà tan catot để

khi điện phân 10 phút. Sai số tương đối là 8% khi tiến hành đo 11 lần với

xác định lượng vết As(III) trong các mẫu nước cho biết phương pháp xung vi

-9

dung dịch As(III) nồng độ 10 M.

phân hoà tan catot có khả năng xác định lượng vết As(III) trực tiếp không qua

Theo các tác giả Nguyễn Quốc Tuấn, Nguyễn Ngọc Châm đã áp dụng

chưng cất hoặc tách chiết.

phương pháp von-ampe hoà tan để xác định asen tổng trong nước (nước mưa,

1.5.5. Phƣơng pháp phân tích quang phổ[13], [17], [20], [21], [22]

nước ngầm và nước mặt) ở Lào Cai, các tác giả đã kết luận: “ phương pháp

1.5.5.1. Phƣơng pháp phổ phát xạ nguyên tử

von-ampe hoà tan định lượng asen trong nước đạt độ nhạy cao cho phép phân

Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES)[11]dựa trên sự xuất hiện phổ

tích trực tiếp, thời gian phân tích ngắn và rất hiệu quả kinh tế do giá thành thấp”.

phát xạ của nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích ở trạng thái khí khi có sự

1.5.4.2. Phƣơng pháp kích hoạt Nơtron

tương tác với nguồn năng lượng phù hợp. Phương pháp AES có độ nhạy cao,

Phương pháp này ứng dụng tính chất đồng vị
thành đồng vị

76

75

As hấp thụ một notron tạo

As . Đồng vị này không bền chuyển thành đồng vị bền

76

Se và

phát ra bức xạ  .

tốn ít mẫu, thời gian xác định nhanh nên được ứng dụng rất phổ biến để xác
định hàm lượng asen trong các mẫu khác nhau. Cũng như các phương pháp
phổ hấp thụ nguyên tử, ngoài việc cho biết hàm lượng và thành phần nguyên

75

1
As + 0 n 

76

As 

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

76

tố phân tích, trong mẫu, phương pháp AES không cho biết thêm về trạng thái

Se + 10 e  

liên kết giữa các nguyên tố đó như các phương pháp GC hay HPLC.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




22

23

George (1973) thông báo những kết quả nghiên cứu thực nghiện xác định
đo màu phức tạo bởi As và Bạc diethy dithiocarbamate (AgDDC) ở bước sóng
520nm, độ nhạy 0,1 mg/kg.

hóa mẫu phân tích, và mọi yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ của ngọn lửa đèn
khí đều ảnh hưởng đến kết quả của phương pháp phân tích.
Ứng dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F – AAS)
Phạm Luận và các cộng sự đã phân tích và xác định một số kim loại nặng

1.5.5.2.Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử[12]
Các nguyên tử ở trạng thái tự do và ở mức năng lượng cơ bản không thu

trong máu, huyết thanh và tóc của công nhân khu gang thép Thái Nguyên và

cũng không phát năng lượng. Chiếu một chùm tia sáng đơn sắc có bước sóng

công nhân nhà máy in.

thích hợp vào đám hơi nguyên tử tự do này sẽ xảy ra hiện tượng hấp thụ các

1.5.2.2.1: Kỹ thuật GF – AAS

bước sóng có vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố phân tích, sinh ra phổ

Kĩ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa ra đời sau kĩ thuật nguyên tử hoá

hấp thụ nguyên tử. Với hai kỹ thuật nguyên tử hoá, chúng ta có hai phép đo

trong ngọn lửa. Nhưng kĩ thuật này được phát triển rất nhanh và hiện nay

tương ứng . Đó là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa và (F-AAS, có độ

đang được ứng dụng rất phổ biến vì kĩ thuật này có độ nhạy rất cao (mức

nhạy cỡ 0,1ppm) và phép đo phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-

ppb). Do đó, khi phân tích lượng vết kim loại trong trường hợp không cần

AAS, có độ nhạy cao hơn kỹ thuật ngọn lửa 50 - 1000 lần, cỡ 0,1 - 1ppb).

thiết phải làm giàu sơ bộ các nguyên tố cần phân tích.

Thực tế cho thấy phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử có nhiều ưu việt

Về nguyên tắc, kĩ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa là quá trình

hơn các phương pháp khác như: Độ nhạy, độ chính xác cao, lượng mẫu tiêu

nguyên tử hoá tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng nhiệt của

thụ ít, tốc độ phân tích nhanh. Với ưu điểm này, AAS được thế giới dùng làm

dòng điện có công suất lớn và trong môi trường khí trơ. Quá trình nguyên tử

phương pháp tiêu chuẩn để xác định lượng nhỏ và lượng vết các kim loại

hoá xảy ra theo ba giai đoạn kế tiếp nhau: sấy khô, tro hoá luyện mẫu, nguyên

trong nhiều đối tượng khác nhau. Để xác định Asen trong chè xanh người ta

tử hoá để đo phổ hấp thụ và cuối cùng làm sạch cuvet. Nhiệt độ trong cuvet

thường dùng hai phương pháp: Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử với kỹ

graphit là yếu tố chính quyết định mọi sự diễn biến của quá trình nguyên tử

thuật Hydrua hoá (HG-AAS) và phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không

hoá mẫu.

ngọn lửa (GF- AAS, dùng lò nhiệt điện ). Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

GS. Phạm Luận và các cộng sự thuộc trường Đại học KHTN – Đại học

dùng kỹ thuật hydrua hoá là phương pháp đặc trưng. Mặc dù vậy phương pháp

Quốc gia Hà Nội đã nghiên cứu xác định kim loại trong lá cây và cây thuốc

AAS dùng lò nhiệt điện đơn giản và không bị nhiễu cũng thường được sử dụng.

Đông Y ở Việt Nam, trong thực phẩm tươi sống bằng phổ hấp thụ nguyên tử

1.5.2.2.1: Kỹ thuật F – AAS

[12], [13].

Đây là kỹ thuật dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hóa hơi

GS. Nakashima và các cộng sự thuộc trường DDHTH Okayama (Nhật

và nguyên tử hóa mẫu phân tích. Vì thế mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên

Bản) đã phân tích xác định hàm lượng kim loại nặng trong nước bằng phổ hấp

tử hóa mẫu phụ thuộc vào các đặc trưng và tính chất của ngọn lửa đèn, nhưng

thụ nguyên tử không ngọn lửa phát hiện đạt cỡ vài ng/ml.

chủ yếu là nhiệt độ của ngọn lửa. Đó là yếu tố quyết định hiệu xuất nguyên tử

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




24

25

Tác giả Nguyễn Ngọc Sơn, trong khoá luận tốt nghiệp của mình cũng đã

+ Thời gian phân hủy mẫu rất dài, tốn nhiều axit đặc tinh khiết cao, dễ

sử dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa GF – AAS để

bị nhiễm bẩn do môi trường hay axit và phải đuổi axit dư nên dễ bị nhiễm bụi

xác định lượng vết một số kim loại trong đất hiếm tinh khiết (99,5%) có so

bẩn vào mẫu.

sánh với kĩ thuật ICP – MS và có đưa ra nhận xét: phương pháp GF – AAS có

1.6.2. Phƣơng pháp xử lý khô

thể xác định tạp chất trong đất hiếm tinh khiết với độ nhạy và độ chính xác

Nguyên tắc: Đối với các mẫu hữu cơ trước hết phải được xay hay nghiền

cao. Sự sai khác giữa hai phương pháp GF – AAS và ICP – MS là rất nhỏ.

thành bột, vữa hay thể huyền phù. Sau đó, dùng nhiệt để tro hóa mẫu, đốt

1.6. Phƣơng pháp xử lý mẫu phân tích xác định Asen [10]

cháy chất hữu cơ và đưa các kim loại về dạng oxit hay muối của chúng. Cụ

Để xác định hàm lượng Asen trong chè xanh, trước hết ta phải tiến hành

thể là: Cân lấy một lượng mẫu nhất định (5 - 10 gam) vào chén nung. Nung

xử lý mẫu nhằm chuyển các nguyên tố cần xác định có trong mẫu từ trạng

mẫu ở một nhiệt độ thích hợp, để đốt cháy hết các chất hữu cơ, và lấy mẫu vô

thái ban đầu (dạng rắn) về dạng dung dịch. Đây là công việc rất quan trọng vì

cơ còn lại của mẫu là các oxit, các muối… Sau đó hoà tan bã thu được trong

nó có thể dẫn đến những sai lệch trong kết quả phân tích do sự nhiễm bẩn

axit vô cơ, như HCl (1/1), HNO3 (1/2)… để chuyển các kim loại về dạng các

mẫu hay làm mất chất phân tích nếu thực hiện không tốt. Hiện nay có nhiều kĩ

ion trong dung dịch. Quyết định việc tro hóa ở đây là nhiệt độ nung và thời

thuật xử lí mẫu phân tích, với đối tượng chè xanh thì hai kĩ thuật chính dung

gian nung (nhiệt độ tro hóa và thời gian tro hóa) và các chất phụ gia thêm vào

để phá mẫu gồm kĩ thuật tro hoá ướt bằng axit đặc oxi hoá mạnh (phương

mẫu khi nung. Nhiệt độ tro hóa các chất hữu cơ thường được chọn thích hợp

pháp xử lí ướt) và kĩ thuật tro hoá khô (phương pháp tro hoá khô).

trong vùng từ 400 – 450oC, tuỳ theo mỗi loại mẫu và chất cần phân tích.

1.6.1. Phƣơng pháp xử lí ƣớt (bằng axit đặc oxi hoá mạnh)

Ƣu - nhƣợc điểm của kỹ thuật

Nguyên tắc chung: Dùng axit đặc có tính oxi hoá mạnh (HNO3,

+ Tro hóa triệt để được mẫu, hết các chất hữu cơ.

HClO4…), hay hỗn hợp các axit đặc có tính oxi hoá mạnh (HNO3 + HClO4)

+ Đơn giản, dễ thực hiện, quá trình xử lý nhanh.

hoặc hỗn hợp một axit mạnh và một chất oxi hoá (HNO3 + H2O2)… để phân

+ Không tốn nhiều axit tinh khiết cao và không có axit dư.

huỷ hết chất hữu cơ và chuyển các kim loại ở dạng hữu cơ về dạng ion trong

+ Hạn chế được sự nhiễm bẩn do dùng ít hóa chất.

dung dịch muối vô cơ. Lượng axit thường phải dùng gấp từ 10 - 15 lần lượng

+ Mẫu dung dịch thu được sẽ sạch và trong.

mẫu, tuỳ thuộc mỗi loại mẫu và cấu trúc vật lý hoá học của nó. Thời gian

+ Nhưng hay bị mất một số nguyên tố dễ bay hơi: As, Cd, Pb, Zn…

phân huỷ mẫu trong bình Kendan, ống nghiệm, cốc… thường từ vài giờ đến

nếu không dùng chất bảo vệ và chất cháy.

hàng chục giờ, cũng tuỳ loại mẫu, bản chất của các chất. Khi phân huỷ xong
phải đuổi hết axit dư trước khi định mức và tiến hành đo phổ.
Ƣu - nhƣợc điểm của kĩ thuật này là
+ Không bị mất các chất phân tích.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




26

27

2.2. Giới thiệu về phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử [17], [21], [22]

Chƣơng 2
ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1. Nguyên tắc của phƣơng pháp AAS[11], [13] , [14]
Trong điều kiện thường, nguyên tử không thu cũng không phát ra năng

lượng dưới dạng các bức xạ, lúc này nguyên tử ở trạng thái cơ bản. Nhưng khi

2.1. Đối tƣợng và mục tiêu nghiên cứu

nguyên tử ở trạng thái hơi tự do, nếu chúng ta kích thích nó bằng một chùm

2.1.1. Đối tƣợng và mục tiêu
Hiện nay, cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ thì vấn đề ô
nhiễm đất, nước và không khí cũng ngày càng nghiêm trọng, đặc biệt là ô
nhiễm các kim loại nặng. Chè xanh có thể bị nhiễm các chất độc hại từ môi
trường trong đó có ô nhiễm kim loại nặng. Do đó, ngoài việc nghiên cứu
những hoạt tính sinh học của chè đồng thời cũng cần phải kiểm tra hàm lượng
của các chất có hại, ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Đặc biệt phải kiểm
tra hàm lượng các kim loại nặng, vì một lượng rất nhỏ của chúng cũng có thể
gây độc hại đối với con người.
Đối tượng và mục tiêu của luận văn này là nghiên cứu xác định hàm lượng
Asen trong chè xanh bằng phép đo phổ hấp thụ nguyên tử GF - AAS.
2.1.2. Các nội dung nghiên cứu
- Khảo sát chọn các điều kiện phù hợp để đo phổ GF – AAS của Asen.
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến phép xác định Asen trong chè xanh.
- Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn phép đo.
- Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phép đo.
- Đánh giá sai số và độ lặp lại của phương pháp.
- Ứng dụng phương pháp xác định Asen trong các mẫu chè xanh, và nêu
ra một số kết luận cụ thể.

tia sáng đơn sắc có năng lượng phù hợp, có độ dài sóng trùng với các vạch
phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố đó thì chúng sẽ hấp thụ các tia sáng đó
và sinh ra phổ hấp thụ nguyên tử.
Như vậy, phổ hấp thụ nguyên tử chỉ được sinh ra khi nguyên tử tồn tại ở

trạng thái khí tự do và ở mức năng lượng cơ bản. Vì vậy, muốn thực hiện
được phép đo phổ AAS cần phải thực hiện các công việc sau:
- Chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn, dung dịch) thành
trạng thái hơi. Đó là quá trình hóa hơi mẫu.
- Nguyên tử hóa đám hơi đó, phân li các phân tử, tạo ra đám hơi nguyên
tử tự do của các nguyên tố cần phân tích trong mẫu để chúng có khả năng hấp
thụ bức xạ đơn sắc. Đây là giai đoạn quan trọng nhất và quyết định đến kết
quả của phép đo AAS.
- Chọn nguồn phát tia sáng có bước sóng phù hợp với nguyên tố phân
tích và chiếu vào đám hơi nguyên tử đó. Phổ hấp thụ sẽ xuất hiện.
- Nhờ một hệ thống máy quang phổ, người ta thu toàn bộ chùm sáng sau
khi đi qua môi trường hấp thụ, phân li chúng thành phổ và chọn một vạch phổ
cần đo của nguyên tố phân tích hướng vào khe đo để đo cường độ của nó.
Trong một giới hạn nhất định của nồng độ, giá trị cường độ này phụ thuộc
tuyến tính vào nồng độ của nguyên tố cần phân tích theo phương trình:
Aλ = k.C.L
Trong đó

Aλ: Cường độ vạch phổ hấp thụ
k: Hằng số thực nghiệm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

28

29

L: Chiều dài môi trường hấp thụ

mẫu, nguyên tử hóa để đo phổ hấp thụ và cuối cùng là làm sạch cuvet. Trong

C: Nồng độ nguyên tố cần xác định trong mẫu đo phổ.

đó hai giai đoạn đầu là chuẩn bị cho giai đoạn nguyên tử hóa đạt kết quả tốt.

- Thu và ghi lại kết quả đo cường độ vạch phổ hấp thụ.

Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tố chính quyết định mọi diễn biến của quá
trình nguyên tử hóa mẫu. Kĩ thuật này có độ nhạy rất cao, gấp hàng trăm có

2.2.2. Hệ trang bị của phép đo AAS
Dựa vào nguyên tắc của phép đo, ta có thể mô tả hệ thống trang thiết bị
của máy phổ hấp thụ nguyên tử gồm các phần:

khi đến hàng nghìn lần phép đo trong ngọn lửa mà lượng mẫu tiêu tốn ít (mỗi
lần 20-50μL). Do đó, không cần nhiều mẫu phân tích, việc chuẩn bị mẫu cũng

+ Nguồn phát trùm bức xạ đơn sắc của các nguyên tố cần phân tích
- Đèn catot rỗng (Hollow Cathode Lamp - HCL).

dễ dàng, không tốn nhiều hóa chất cũng như các dung môi tinh khiết cao.
+ Hệ quang học và detector dùng để thu, phân ly toàn bộ phổ của mẫu

- Đèn phóng điện không điện cực (Electrodeless Discharge Lamp - EDL).

và chọn vạch phổ hấp thụ cần đo hƣớng vào nhân quang điện để phát tín

- Đèn phát phổ liên tục đã biến điệu (Deuterium Hollow Cathode Lamp – D2).

hiệu hấp thụ của vạch phổ.
+ Hệ thống hiển thị kết quả đo có nhiều cách khác nhau, từ đơn giản
đến phức tạp.
- Trang bị đơn giản gồm: các điện kế chỉ năng lượng hấp thụ của vạch phổ,
các máy tự ghi để ghi lại cường độ vạch phổ dưới dạng các píc trên băng giấy.
- Trang bị hiện đại gồm: hệ thống bơm mẫu tự động (Auto Sampler),
máy tính và phần mềm chuyên dụng điều khiển mọi quá trình làm việc của
phép đo và xử lý, hiển thị kết quả đo ra màn hình. Tuy nhiên, loại trang bị này
đắt tiền.
Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử đã và đang được sử dụng như một

Hình 2.1. Đèn catot rỗng

Hình 2.2. Đèn D2

+ Hệ thống nguyên tử hóa mẫu phân tích theo kĩ thuật GF - AAS
Trong kĩ thuật này, người ta dùng một lò nung bằng graphit (cuvet

công cụ phân tích đắc lực cho nhiều ngành khoa học và kinh tế do nó có nhiều
tính năng ưu việt:
- Độ nhạy và độ chọn lọc cao

graphuit) hay thuyền Tantan để nguyên tử hóa mẫu. Kĩ thuật nguyên tử hóa

- Không cần làm giàu nguyên tố cần xác định

mẫu không ngọn lửa là quá trình nguyên tử hóa mẫu tức khắc trong thời gian

- Thao tác thực hiện đơn giản, dễ làm và có thể xác định đồng thời hay

rất ngắn nhờ năng lượng của dòng điện công suất lớn có thế thấp (nhỏ hơn
12V) nhưng dòng cao (50 – 800A) trong môi trường khí trơ. Quá trình

liên tiếp nhiều nguyên tố trong một mẫu.
- Các kết quả phân tích ổn định, sai số nhỏ (< 15%).

nguyên tử hóa xảy ra theo các giai đoạn kế tiếp nhau: Sấy khô, tro hóa luyện

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




30

31

Để xác định lượng vết Asen bằng phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, chúng
tôi sử dụng hệ thống máy quang phổ hấp thụ Model AA - 6300 (hãng
Shimadzu, Nhật). Đi kèm còn có bình khí nén Argon tinh khiết (99,999%).

Nguồn tạo tia đơn sắc là đèn catot rỗng (HCL).

Hình 2.5. Hệ lò Graphite nguyên tử hoá mẫu

Hình 2.3. Sơ đồ hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử
Hình 2.6. Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA-6300
2.3. Giới thiệu về phƣơng pháp xử lý ƣớt mẫu [10]
2.3.1. Nguyên tắc và bản chất
Dùng một axit đặc có tính oxi hóa mạnh, hay hỗn hợp các axit có tính oxi
hóa mạnh để phân huỷ hết chất hữu cơ trong bình kín, để chuyển các kim loại
về dạng các ion trong dung dịch muối vô cơ dễ tan.
Sự phân huỷ mẫu ở đây là do các tác nhân xẩy ra đồng thời
+ Năng lượng nhiệt (nhiệt độ)
+ Axit đặc

Hình 2.4. Cuvet Graphite

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




32

33

- Nước cất hai lần, các dung dịch nền và các muối: NH4Ac, NaAc,

2.3.2. Cơ chế phân huỷ
Dưới tác dụng của axit các hạt (phân tử) mẫu bị phá huỷ và hòa tan,

LaCl3, Mg(NO3)2, Pb(NO3)2, NH4H2PO4 tinh khiết loại PA và không phát

đồng thời tác nhân năng lượng nhiệt làm tan rã các hạt mẫu. Sự khuyếch tán

hiện As bằng phương pháp AAS ( Merck).

đối lưu, chuyển động nhiệt, va chạm của các hạt mẫu với nhau cũng làm

2.4.2. Dụng cụ

chúng hao mòn dần. Các tác nhân này tấn công và bào mòn dần các hạt mẫu
từ ngoài vào, làm cho các hạt mẫu bị mòn dần dần, bé dần và rồi tan hết.
Các quá trình xảy ra khi phân huỷ mẫu: Dưới tác dụng của axit đặc và
năng lượng nhiệt (nhiệt độ), các quá trình vật lý và hóa học sau đây sẽ xảy ra:
+ Sự phá vỡ màng lưới cấu trúc của hạt mẫu để giải phóng các chất
phân tích và chuyển chúng vào dung dịch dưới dạng các muối tan.

- Máy xay, tủ xấy, máy quang phổ hấp thụ nguyên tử SHIMADZU –
6300 Nhật Bản của Trung tâm Y tế dự phòng Thái Nguyên.
- Cốc thủy tinh loại 50, 100, 150, 500 ml.
- Bình định mức 10, 25, 50, 100, 250, 500, 1000 ml.
- Pipetman: 0.5, 2, 5, 10 ml.
- Bình kendal, lọ đựng mẫu 25ml.

+ Quá trình oxi hóa khử làm thay đổi hóa trị, chuyển đổi dạng, làm tan

vỡ các hạt vật chất mẫu để giải phóng chất phân tích về dạng muối tan.
+ Tạo ra hợp chất dễ bay hơi, làm mất đi các anion trong phân tử chất
mẫu…làm mẫu bị phân huỷ tạo ra các hợp chất tan trong dung dịch.
+ Sự tạo thành các hợp chất hay muối phức tan trong dung dịch.
Như vậy, trong quá trình xử lý mẫu có thể có các phản ứng hóa học xảy
ra như phản ứng oxi hóa khử, phản ứng thuỷ phân, phản ứng tạo phức, phản
ứng hòa tan, phản ứng kết tủa… của các phân tử chất mẫu với các axit dùng
để phân hủy mẫu và các chất có trong mẫu với nhau. Trong đó, quá trình nào
là chính hay phụ được quyết định bởi thành phần, chất nền, bản chất của chất
mẫu và các loại axit dùng để phân hủy và hòa tan mẫu.
2.4. Hóa chất và dụng cụ
2.4.1. Hóa chất
- Dung dịch chuẩn As3+, K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Ba2+, Al3+, Sn2+, Fe3+,
Co2+, Ni2+, Cr3+, Mn2+, Cu2+, Pb2+, Zn2+…dùng cho AAS (1000ppb, Merrck )
- Axit đặc HCl 36%, HNO3 65%, H2O2 30% Merrck.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




34

35

Như vậy, qua kết quả khảo sát bảng 3.1 ta thấy tại vạch đo 193,7 nm độ

Chƣơng 3

hấp thụ của Asen lớn nhất và sai số nhỏ nhất. Do vậy chúng tôi chọn vạch đo

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

của Asen là 193,7 nm.
3.1.2. Khảo sát chọn khe đo của máy phổ hấp thụ nguyên tử

3.1. Khảo sát các điều kiện đo phổ GF-AAS của Asen

Theo nguyên tắc hoạt động của hệ thống đơn sắc trong máy phổ hấp thụ

3.1.1. Khảo sát chọn vạch đo
Ở trạng thái hơi, mỗi loại nguyên tử của một nguyên tố hoá học chỉ có

nguyên tử, chùm tia phát xạ cộng hưởng của nguyên tố cần nghiên cứu được

thể hấp thụ những bức xạ có bước sóng mà chính nó phát ra trong quá trình

phát ra từ đèn catot rỗng đi qua môi trường hấp thụ hướng vào khe đo của

phát xạ. Nhưng thực tế không phải mỗi loại nguyên tử có thể hấp thụ được tất

máy, được chuẩn trực, phân ly cuối cùng chỉ một vạch phổ cần đo được chọn

cả các bức xạ mà nó phát ra, quá trình hấp thụ chỉ tốt và nhạy chủ yếu đối với

và hướng vào khe đo tác dụng vào nhân quang điện để phát hiện và xác định

các vạch nhạy (vạch đặc trưng). Đối với một nguyên tố vạch phổ nào có khả

cường độ vạch phổ. Do vậy, khe đo của máy phải được chọn chính xác, phù

năng hấp thụ càng mạnh thì phép đo vạch đó có độ nhạy càng cao. Như vậy,

hợp với từng vạch phổ, có độ lặp lại cao trong mỗi phép đo và lấy được hết độ

đối với một nguyên tố các vạch phổ khác nhau sẽ có độ nhạy khác nhau, đồng

rộng của vạch phổ.

thời với mỗi vạch này có thể có rất nhiều các nguyên tố khác trong mẫu có

Đối với vạch phổ hấp thụ của Asen, khe đo phù hợp là 0,5 nm. Ở khe

những vạch phổ gần với vạch phổ này, có thể chen lẫn hay nhiễu tới vạch phổ

này diện tích píc của vạch phổ nằm hoàn toàn trong khe đo.

của nguyên tố phân tích làm cho việc đo cường độ vạch phân tích là thiếu

3.1.3. Khảo sát cƣờng độ dòng đèn catot rỗng

chính xác. Vì mục đích xác định hàm lượng As trong chè xanh có nồng độ rất

Đèn catot rỗng (HCL) là nguồn phát bức xạ cộng hưởng, nó chỉ phát ra

nhỏ nên chúng tôi tiến hành khảo sát để tìm ra vạch phổ có độ nhạy cao và

những tia phát xạ nhậy của nguyên tố kim loại được dùng làm catot rỗng. Đèn

hạn chế được ảnh hưởng của các nguyên tố có vạch phổ lân cận.

HCL làm việc tại mỗi chế độ dòng nhất định sẽ cho chùm phát xạ có cường

Asen có 3 bước sóng hấp thụ cộng hưởng là 189,0 nm; 193,7 nm; 197,2 nm.

độ nhất định. Cường độ làm việc của đèn catot rỗng HCL có liên quan chặt
chẽ tới cường độ hấp thụ của vạch phổ. Dòng điện làm việc đèn của mỗi

Bảng 3.1. Khảo sát vạch đo của Asen

nguyên tố là khác nhau.

Abs

Abs

Abs

Abs

Lần 1

Lần 2

Lần 3

Trung bình

189,0 nm

0,1118

0,1120

0,1117

193,7 nm

0,1120

0,1119

197,2 nm.

0,1121

0,1119

Vạch đo

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Mỗi đèn HCL đều có dòng giới hạn cực đại (Imax) được ghi trên vỏ đèn.
%RSD

Theo lý thuyết và thực nghiệm phân tích phổ hấp thụ nguyên tử chỉ nên dùng

0,1118

0,137

cường độ trong vùng giới hạn từ 60 – 80% Imax. Vì ở điều kiện dòng cực đại

0,1120

0,1120

0,052

thì đèn làm việc không ổn định và nhanh hỏng đèn, đồng thời phép đo có độ

0,1118

0,1119

0,136

nhạy và độ lặp lại kém.



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

36

37

Khảo sát cường độ dòng đèn HCL của Asen để xem xét mối quan hệ
giữa cường độ vạch phổ với cường độ dòng đèn, đồng thời chọn ra cường độ
dòng đèn thích hợp nhất cho nguyên tố Asen.

3.2.1. Nhiệt độ sấy khô mẫu
Đây là giai đoạn đầu tiên và rất cần thiết để đảm bảo cho dung môi hoà
tan bay hơi nhẹ hoàn toàn, nhưng không bị bắn ra ngoài làm mất mẫu. Nhiệt
độ và thời gian sấy khô của mỗi loại mẫu phụ thuộc vào bản chất của các chất

Bảng 3.2. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào cƣờng độ dòng đèn
Cường độ dòng (mA)

9

10

11

Lần 1

0,1122

0,1121

0,1118

Độ hấp thụ

Lần 2

0,1119

0,1121

0,1115

của As

Lần 3

0,1120

0,1119

0,1108

Trung bình

0,1120

0,1120

0,1114

0,1163

0,1030

0,1866

Sai số (%RSD)

Kết quả nghiên cứu bảng 3.2 cho thấy ở cường độ dòng 10 mA sai số
nhỏ mà vẫn đảm bảo độ hấp thụ tốt. Vì vậy chúng tôi chọn cường độ dòng
đèn cho phép đo là 10 mA.

ở trong mẫu và dung môi hoà tan nó. Nói chung nhiệt độ sấy khô phù hợp với
đa số các mẫu vô cơ trong dung môi nước nằm trong khoảng từ 100 - 2500C
trong thời gian từ 20-40 giây với lượng mẫu được bơm vào cuvet nhỏ hơn
100µl. Việc tăng nhiệt độ sấy từ nhiệt độ phòng đến nhiệt độ sấy mong muốn
cần phải được thực hiện từ từ, với tốc độ tăng nhiệt độ từ 5 - 8 oC /giây là phù
hợp. Vì vậy, chúng tôi thực hiện sấy khô mẫu làm hai giai đoạn:
- Giai đoạn 1: ở 1200C với thời gian là 20 giây.
- Giai đoạn 2: ở 1500C với thời gian là 10 giây.
3.2.2. Khảo sát nhiệt độ tro hoá luyện mẫu
Đây là giai đoạn thứ hai của quá trình nguyên tử hoá mẫu, mục đích là
để tro hoá đốt cháy các hợp chất hữu cơ và mùn có trong mẫu sau khi đã sấy
khô. Đồng thời cũng là để nung luyện mẫu ở một nhiệt độ thuận lợi cho giai

3.2. Khảo sát các điều kiện nguyên tử hoá mẫu
Kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa là quá trình nguyên tử hoá tức
khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng của dòng điện có công suất lớn
và trong môi trường khí trơ. Quá trình nguyên tử hoá mẫu xảy ra theo bốn
giai đoạn kế tiếp nhau:

đoạn nguyên tử hoá tiếp theo đạt hiệu suất cao ổn định. Giai đoạn này có ảnh

hưởng rất nhiều đến kết quả phân tích, nếu chọn nhiệt độ tro hoá không phù
hợp thì một số hợp chất có thể bị phân huỷ và mất trong giai đoạn này. Lý
thuyết và các kết quả thực nghiệm cho thấy tro hoá mẫu từ từ và ở nhiệt độ
thấp hơn nhiệt độ giới hạn thì phép đo luôn cho kết quả ổn định. Mỗi nguyên

- Giai đoạn sấy khô

tố đều có một nhiệt độ tro hoá luyện mẫu giới hạn (nhỏ hơn 650 oC). Thực

- Giai đoạn tro hoá luyện mẫu
- Giai đoạn nguyên tử hoá mẫu để đo phổ hấp thụ nguyên tử và cuối
cùng là giai đoạn làm sạch cuvet. Trong đó hai giai đoạn đầu là chuẩn bị cho giai
đoạn nguyên tử hoá để đạt được kết quả tốt. Nhiệt độ trong cuvet graphit quyết
định mọi sự diễn biến của quá trình nguyên tử hoá mẫu. Thường quá trình

nghiệm cũng cho ta thấy tro hoá luyện mẫu ở nhiệt độ quá thấp so với nhiệt
độ tro hoá tới hạn, thì mẫu chuẩn bị cho giai đoạn nguyên tử hoá sẽ không tốt,
nếu tro hoá mẫu ở nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ đó thì cường độ vạch phổ giảm
và không ổn định.

nguyên tử hoá xảy ra theo bốn giai đoạn kế tiếp, tổng thời gian là 60 – 80s.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

38

39

Ngoài yếu tố nhiệt độ thì tốc độ tăng nhiệt độ trong quá trình tro hoá

tốc độ tăng nhiệt độ từ 1500- 2500 0C là phù hợp. Kết quả thực nghiệm tính

cũng ảnh hưởng đến độ ổn định của cường độ vạch phổ. Tốc độ tăng nhiệt độ

trung bình ba lần đo lặp lại được dẫn ra bảng 3.4

quá lớn làm cho bắn mẫu, tăng chậm nhiệt độ cho kết quả tốt hơn. Từ thực

.

nghiệm cho thấy thời gian tro hoá luyện mẫu 20 – 25 giây với lượng mẫu đưa
vào cuvet nhỏ hơn 100µl. Ở đây chúng tôi chọn tổng thời gian tro hoá luyện
mẫu là 20 giây. Trong đó 10 giây dùng cho việc tăng nhiệt độ từ sấy đến nhiệt
độ tro hoá, 10 giây giữ nhiệt độ không đổi để luyện mẫu.
Để chọn được nhiệt độ tro hoá phù hợp chúng tôi tiến hành khảo sát đối

Bảng 3.4. Kết quả khảo sát nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu
Nhiệt độ
nguyên tử

1800

1900

2000

2100

2200

2300

2400

2500

hoá (T0C)
Abs-As

0,1117 0,1117 0,1118 0,1120 0,1121 0,1120 0,1119 0,1119

với dung dịch chuẩn As 8 ppb trong HNO3 2% có nền Mg(NO3)2 0.01%.

Từ kết quả thu được bảng 3.4 ta thấy tại nhiệt độ 22000C thì độ hấp thụ

Chọn tổng thời gian tro hoá luyện mẫu là 20 giây, tốc độ tăng nhiệt độ (Ram

lớn nhất, vì vậy chúng tôi chọn nhiệt độ 22000C để nguyên tử hoá mẫu cho

time) là 60- 100 độ/giây, kết quả lấy trung bình của ba lần đo được dẫn ra

phép đo Asen trong chè xanh.

bảng 3.3.

3.2.4.Các điều kiện khác

Bảng 3.3. Kết quả khảo sát nhiệt độ tro hoá của Asen

3.2.4.1. Khí môi trƣờng cho quá trình nguyên tử hoá
Quá trình nguyên tử hoá được thực hiện trong môi trựờng khí trơ Argon

Nhiệt độ (t0C)

400

500

600

650

700

(Ar), Nitơ (N2), hay Heli (He). Bản chất, thành phần và tốc độ dẫn khí trơ vào

Abs-As

0,1118

0,1118

0,1118

0,1117

0,1116

cuvet graphite đều ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ và nhiệt độ trong cuvet
graphite. Trong ba loại khí trên thì khí Argon là tốt nhất và trên máy AA-6300

Từ lý thuyết và thực nghiệm trên chúng tôi chọn nhiệt độ 6000C để tro
hoá đo mẫu chè xanh đối với nguyên tố Asen.

ml/phút, giai đoạn tro hoá luyện mẫu là 400 ml/phút và giai đoạn nguyên tử

3.2.3. Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu

hoá là 30 ml/phút

Đây là giai đoạn cuối cùng của quá trình nguyên tử hoá mẫu nhưng lại là
giai đoạn quyết định cường độ của vạch phổ. Giai đoạn này thường thực hiện
trong thời gian rất ngắn 3-5 giây. Nhưng tốc độ tăng nhiệt độ lại rất lớn để đạt
ngay tức khắc đến nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu và thực hiện phép đo cường độ
vạch phổ. Nhiệt độ nguyên tử hoá của mỗi nguyên tố khác nhau là khác nhau.
Để chọn được nhiệt độ nguyên tử hoá thích hợp chúng tôi tiến hành khảo sát
với dung dịch chuẩn As 8 ppb trong HNO3 2% có nền Mg(NO3)2 0.01%, với

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

khí Argon được chọn sử dụng. Tốc độ dẫn khí cho giai đoạn sấy mẫu là 600

3.2.4.2. Thể tích mẫu
Thể tích mẫu được đưa vào cuvet để nguyên tử hoá đo phổ là 20 L .
3.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến phép đo GF - AAS
3.3.1. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ axit và loại axit
Nồng độ axit và loại axit trong dung dịch mẫu có ảnh hưởng đến tín
hiệu hấp thụ của Asen. Ảnh hưởng này gắn liền với ảnh hưởng các loại anion
của axit. Thông thường các axit dễ bay hơi ít ảnh hưởng, các axit càng khó
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên