ung dung AAS

ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP
THỤ NGUYÊN TỬ (AAS) TRONG PHÂN TÍCH
ĐẤT VÀ CÁC ĐỐI TƯỢNG KHÁC.
Giáo viên hướng dẫn: PGS. TS Nguyễn Thị Hà
Sinh viên thực hiện – Nhóm 6: Đinh Thi Sao Mai
Vũ Thị Mùi
Lương Thị Kim Ngân
Nguyễn Lê Nghĩa
Trần Lĩnh Nghĩa
Lương Thị Bích Việt
Lớp: K51 - KHMT
Hà Nội - 5/2008
A. Nguyên tắc của phương pháp AAS
Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử dựa trên sự hấp thụ chọn lọc các
bức xạ cộng hưởng của nguyên tử ở trạng thái tự do của nguyên tố cần xác định.
Đối với mỗi nguyên tố vạch cộng hưởng thường là vạch quang phổ nhạy nhất của
phổ phát xạ nguyên tử của chính nguyên tử đó.. Như vậy để thu được phổ hấp thụ
nguyên tử của một nguyên tố nào đó cần phải thực hiện các quá trình sau:
− Thực hiện quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu tạo ra các đơn nguyên
tử. Điều này được thực hiện ở nhiệt độ cao nhờ nguồn nhiệt là ngọn lửa đèn khí:
phun dung dịch chứa chất phân tích ở trạng thái aerosol vào ngọn lửa đèn khí. Hoặc
bằng phương pháp không ngọn lửa: nhờ tác dụng nhiệt của lò graphite.
Trong điều kiện nhiệt độ không quá cao (1500
0
C ÷ 3000
0
C) đa số các nguyên
tử tạo thành ở trạng thái cơ bản. Đám hơi đơn nguyên tử này chính là môi trường
hấp thụ bức xạ và sinh ra phổ hấp thụ nguyên tử.
− Chiếu chùm tia bức xạ đặc trưng của của nguyên tố cần phân tích qua đám
hơi nguyên tử vừa được điều chế. Chùm tia bức xạ này được phát ra từ đèn cathode

rỗng (đèn HCL) hay đèn phóng điện không điện cực (EDL) làm chính từ nguyên tố
cần xác định. Do các nguyên tử tự do có thể hấp thụ các bức xạ cộng hưởng nên
cường độ của chùm bức xạ đi qua mẫu giảm. Sự hấp thụ này tuân theo định luật
Lamber − Beer − Bouger:
Nl
I
I
A
l
..lg
0
ε
λ
λ
==
A : Độ hấp thu.
I
0λ
, I
lλ
: Cường độ bức xạ trước và sau khi bị các nguyên tử hấp thụ tại bước
sóng λ
ε: Hệ số hấp thu nguyên tử tùy thuộc vào từng nguyên tố tại bước sóng λ.
l: Độ dày lớp hơi nguyên tử
N: Nồng độ nguyên tử chất phân tích trong lớp hơi
Ứng dụng này áp dụng trong nhiều đối tượng, riêng đối với đất, thực
phẩm… chỉ khác trong công đọan lấy mẫu, bảo quản mẫu… Do thành phần các chất
trong đất khá ôn dịnh nên có thể lưu giữ và bảo quản trong thời gian dài hơn so với
trong nước hay không khí.
B. Ứng dụng của phương pháp AAS

I. Ứng dụng của phương pháp nguyên tử hóa bằng ngọn lửa
I.1 Nguyên tắc của phương pháp
Trong phương pháp này người ta dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn
khí để hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu phân tích. Các loại đèn khí được ứng dụng
nhiều nhất trong phép đo AAS là: ngọn lửa của C
2
H
2
/Không khí, N
2
O/C
2
H
2
hay
C
2
H
2
/O
2
. Phương pháp nguyên tử hóa này có thể định lượng hầu hết các kim loại
(cở 65 nguyên tố) và một số á kim như As, Si, Se, Te. . .
Muốn đo phổ hấp thụ F−AAS, trước hết chuẩn bị mẫu phân tích ở dạng dung
dịch. Sau đó dẩn mẫu vào ngọn lửa đèn khí để hóa hơi và nguyên tử hóa nguyên tố
cần phân tích thành đám hơi nguyên tử. Một đèn HCL phát ra một tia đơn sắc đặc
trưng cho nguyên tố cần đo xuyên qua hơi nguyên tử. Đo độ hấp thu và căn cứ vào
đường chuẩn để xác định hàm lượng nguyên tố trong mẫu.
Để chuẩn bị mẫu dưới dạng dung dịch, đối với đối tượng là đất thì thực hiện
công đoạn phá mẫu

I.2 Các ứng dụng
I.2.1 Xác định Pb
Nếu nguồn nguyên tử hóa là ngọn lửa sử dụng hổn hợp khí: Không
khí/Acetylene, tốc độ dòng đo ở bước sóng 283,3 nm, thì phương pháp cho phép
xác định trực tiếp Pb đến nồng độ 0,04 mg/L với giới hạn phát hiện là 0,01 mg/L.
Các chất gây nhiễu chủ yếu ở nồng độ cao là Al, Si, Sr, Mg và Ca. Bước sóng 283,3
nm thường được sử dụng để đo phổ hấp thụ của chì. Các bước sóng 217 nm và
261,4 nm ít được đo.
I.2.2 Xác định Cd
Dùng ngọn lửa Không khí/acetylene, tốc độ dòng nhiên liệu 1,0 ÷ 1,3 L/min,
đo độ hấp thu của Cd ở bước sóng 228,8 nm. Giới hạn phát hiện cỡ 0,0005 mg/L.
Mức độ cao của các chất rắn không hòa tan có thể là nguyên nhân của tín hiệu nền,
và nếu trong dung dịch chứa một lượng lớn silicate thì làm suy giảm sự đáp ứng của
Cd.
I.2.3 Xác định As
Đối với As nó có các vạch hấp thu ở vùng tử ngoại chân không, vùng này bị
hấp thu rất mạnh bởi không khí và sản phẩm cháy của các chât hữu cơ nên phép
định lượng có độ nhạy thấp. Nguồn nguyên tử hóa là Nitrous-oxide/acetylene và đo
ở bước sóng 193,7 nm. Giới hạn phát hiện của phương pháp bằng 0,3 mg/L. Ở bước
sóng 193,7 nm thì các hiệu ứng phân tán rất rõ, vì vậy nên sử dụng hiệu chỉnh nền
để loại bỏ.
I.2.4 Xác định thủy ngân
Nếu nguồn nguyên tử hóa là ngọn lửa Không khí/Acetylene, đo ở bước sóng
253,7 nm, phương pháp cho phép xác định trực tiếp Hg với giới hạn phát hiện là 0,2
mg/L. Coban gây nhiễu khi xác định thủy ngân. Nồng độ lớn của Co sẽ hấp thu ở
vạch cộng hưởng 253,7 nm của thủy ngân. Dung dịch Co 1000 mg/L cho độ hấp thụ
xấp xỉ 10 %.
II. Ứng dụng của phương pháp nguyên tử hóa bằng lò graphite
II. 1 Nguyên tắc
Nguyên tắc của kỹ thuật nguyên hóa không ngọn lửa là dùng năng lượng của

dòng điện công suất lớn hay năng lượng của của dòng cao tần cảm ứng để nguyên
tử hóa gần như tức khắc mẫu chứa chất phân tích trong cuvet graphite và trong môi
trường khí trơ để tạo ra các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi có khả năng hấp thụ
bức xạ đơn sắc tạo ra phổ hấp thụ nguyên tử của nó.
Mẫu chứa nguyên tố cần xác định được đưa vào lò graphite bằng bộ hút mẫu
tự động hoặc bằng tay với thể tích rất nhỏ từ 20 μL − 50 μL. Quá trình phân tích
nguyên tố trong lò graphite bằng phương pháp này xảy ra theo 4 giai đoạn kế tiếp
nhau trong thời gian tổng số từ 60 − 80 giây. Các giai đoạn đó là :
1 Sấy khô mẫu : Làm cho dung môi hòa tan mẫu bay hơi nhẹ nhàng và hoàn
toàn, nhưng không làm bắn mẫu, mất mẫu.
2 Tro hóa mẫu : Nhằm mục đích đốt cháy các hợp chất hữu cơ và mùn có
trong mẫu sau khi sấy khô. Mỗi nguyên tố đều có một nhiệt độ tro hóa mẫu giới hạn
cho nó trong phép đo GF−AAS. Nhiệt độ tro hóa giới hạn của mỗi nguyên tố là
khác nhau, nó phụ thuộc vào bản chất của mỗi nguyên tố và phụ thuộc vào dạng
hợp chất mà nguyên tố đó tồn tại cũng như nền mẫu.
3 Nguyên tử hóa : Thực hiện nguyên tử hóa trong thời gian rất ngắn thông
thường từ 3 đến 6 giây, nhưng tốc độ tăng nhiệt độ lại rất lớn thường cở 1800
0
C
/giây ÷ 2500
0
C /giây. Mỗi nguyên tố đều có nhiệt độ nguyên tử hóa tới hạn cho nó
trong phép đo GF−AAS. Nhiệt độ này phụ thuộc vào bản chất của của mỗi nguyên
tố và cũng phụ thuộc vào dạng hợp chất mà nguyên tố đó tồn tại và thành phần nền
của mẫu. Nên tiến hành nguyên tử hóa ở nhiệt độ không được lớn hơn nhiệt độ tới
hạn và chọn thời gian nguyên tử hóa sao cho peak cường độ vạch phổ nhọn.
Làm sạch cuvet : Thực hiện ở nhiệt độ trên 2700
0
C để bốc hơi tất cả các
chất còn lại trong lò, chuẩn bị cho lần phân tích mẫu tiếp theo.

Khí Argon tinh khiết 99,999% được dùng làm môi trường cho quá trình
nguyên tử hóa.
Các nguyên tố Hg, Cd, Pb, As đều có nhiệt độ hóa hơi thấp. Vì vậy, nếu tro
hóa cũng như nguyên tử hóa ở nhiệt độ cao thì xảy ra sự mất mát đáng kể các
nguyên tố phân tích. Để khắc phục, người ta sử dụng các chất modifier trong phân
tích các nguyên tố trên bằng phương pháp GF−AAS.
Các chất modifier tạo với nguyên tố phân tích hợp chất bền nhiệt nên cho
phép tro hóa và nguyên tử hóa ở nhiệt độ cao hơn, làm tăng độ nhạy của phương
pháp.