Xác định đồng thời hàm lượng vết kẽm và cadimi trong lá chè xanh trên địa bàn Thái Nguyên bằng phương pháp Von Ampe hòa tan (Luận văn thạc sĩ)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

VŨ DUY HÙNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI HÀM LƯỢNG VẾT
KẼM VÀ CADIMI TRONG LÁ CHÈ XANH TRÊN ĐỊA BÀN
THÁI NGUYÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP
VON - AMPE HÒA TAN

Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60.44.01.18

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC VẬT CHẤT

Người hướng dẫn khoa học: TS. Dương Thị Tú Anh

Thái Nguyên, năm 2016


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả
nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất cứ công
trình nào khác. Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2016
Tác giả

Vũ Duy Hùng

i

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ, chuyên
ngành Hóa phân tích, Khoa Hóa học – Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái
Nguyên, em đã nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ của các thầy cô giáo, các đồng
nghiệp, bạn bè và gia đình.
Đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến TS. Dương Thị Tú Anh,
cô đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báu để em có thể
hoàn thành luận văn này.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy giáo, cô giáo Khoa Hóa học,
các thầy cô trong Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã
giảng dạy, tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu
tại trường.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn, khả năng nghiên cứu của
bản thân còn hạn chế, nên kết quả nghiên cứu có thể còn nhiều thiếu sót. Em rất
mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo, các bạn đồng nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 04 năm 2016
Tác giả

Vũ Duy Hùng

ii


MỤC LỤC
Trang
Trang bìa phụ

Lời cam đoan ..............................................................................................................i
Lời cảm ơn.................................................................................................................ii
Mục lục.................................................................................................................... iii
Danh mục các kí hiệu và chữ viết tắt.........................................................................iv
Danh mục bảng ..........................................................................................................v
Danh mục các hình....................................................................................................vi
Mở đầu ......................................................................................................................1
Chương 1. TỔNG QUAN.............................................................................................2
1.1. Giới thiệu chung về cây chè ............................................................................2
1.1.1. Đặc điểm và thành phần ...............................................................................2
1.1.2. Công dụng của cây chè.................................................................................2
1.1.3. Phân loại chè................................................................................................3
1.1.4. Nguồn gốc cây chè .......................................................................................3
1.1.5. Vài nét về chè Thái Nguyên .........................................................................4
1.2. Công dụng và đặc tính của Kẽm và Cadimi.....................................................5
1.2.1. Công dụng và đặc tính của Kẽm...................................................................5
1.2.2. Công dụng và độc tính của Cadimi...............................................................8
1.3. Một số phương pháp phân tích xác định vết kim loại nặng .............................9
1.4. Giới thiệu về phương pháp Von-Ampe hòa tan .............................................10
1.4.1. Nguyên tắc của phương pháp Von-Ampe hòa tan.......................................10
1.4.2. Ưu điểm của phương pháp Von-Ampe hòa tan...........................................11
1.4.3. Nhược điểm của phương pháp Von-Ampe hòa tan .....................................11
1.4.4. Một số loại điện cực thường trong phương pháp Von-Ampe hòa tan ..........12
1.5. Tổng quan các nghiên cứu về các loại điện cực biến tính và xác định hàm
lượng các kim loại nặng trong chè xanh ở trong nước và trên thế giới..................13
1.5.1. Điện cực cacbon biến tính ..........................................................................13
1.5.2. Các loại điện cực biến tính khác .................................................................15

iii

1.5.3. Tổng quan các công trình khoa học trong nước và trên thế giới nghiên cứu
về sự ô nhiễm kim loại nặng trong chè xanh ........................................................15
1.6. Tiêu chuẩn của một số kim loại nặng trong chè và sản phẩm chè ..................18
Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................19
2.1. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất.........................................................................19
2.1.1. Thiết bị và dụng cụ.....................................................................................19
2.1.2. Hóa chất.....................................................................................................19
2.2. Nội dung nghiên cứu .....................................................................................20
2.3. Phương pháp nghiên cứu...............................................................................20
2.3.1. Tiến trình thí nghiệm theo phương pháp Von-Ampe hòa tan ......................20
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...................................25
3.1. Điện cực làm việc (WE)................................................................................25
3.2. Nghiên cứu đặc tính điện hóa của điện cực làm việc (BiF/CNTPE)...............25
3.2.1. So sánh điện cực cacbon nanotubes paste với điện cực Glassy cacbon .......25
3.2.2. Lựa chọn chất tạo màng thích hợp trên nền cacbon nanotubes paste...........26
3.2.3. Lựa chọn dung dịch làm thành phần nền ....................................................28
3.2.4. Bản chất sự xuất hiện peak hòa tan của Zn và Cd .......................................29
3.3. Nghiên cứu, lựa chọn các điều kiện tối ưu cho phép ghi đo xác định đồng thời
Zn(II) và Cd(II)....................................................................................................30
3.3.1. Nghiên cứu lựa chọn thời gian sục khí N2 đuổi oxi hòa tan........................30
3.3.2. Nghiên cứu lựa chọn pH tối ưu...................................................................32
3.3.3. Nghiên cứu lựa chọn thời gian điện phân làm giàu .....................................34
3.3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của thế điện phân ...................................................35
3.3.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ quay điện cực........................................37
3.3.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ chất tạo màng.....................................39
3.3.7. Ảnh hưởng của tốc độ quét thế ...................................................................40
3.4. Đánh giá độ đúng, độ lặp của phép đo, giới hạn phát hiện và giới hạn định
lượng của phương pháp........................................................................................43
3.4.1. Đánh giá độ đúng của phép đo ...................................................................43

3.4.2. Đánh giá độ lặp của phép đo ......................................................................44

iv


3.4.3. Giới hạn phát hiện (Limit of Detection - LOD) ..........................................45
3.4.4. Giới hạn định lượng (Limit Of Quantificati0n - LOQ)................................46
3.5. Xác định hàm lượng Zn và Cd trong các mẫu phân tích ................................46
3.5.1. Vị trí lấy mẫu .............................................................................................46
3.5.2. Lấy và bảo quản mẫu trước khi phân tích ...................................................48
3.5.3. Quy trình phân hủy mẫu phân tích..............................................................48
3.5.4. Kết quả phân tích .......................................................................................48
KẾT LUẬN ............................................................................................................56
TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................57

v


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
STT

Tiếng Việt

Tiếng Anh

Ký hiệu

1

Dòng đỉnh hòa tan

Peak current

2

Điện cực màng bitmut

Bismuth Film Electrode

BiFE

3

Điện cực giọt thủy ngân treo

Mercury Drop Elactrode

HMDE

4

Điện cực làm việc

Working Electrode

Điện cực paste nền ống nano

Carbon nanotubes paste

cacbon

electrode

5

6

Điện cực Bismust trên nền ống Bismuth film /Carbon nanotubes

Ip

WE
CNTPE
BiF/CNT

nano cacbon

paste electrode

7

Điều kiện thí nghiệm

Experimental conditions

8

Độ lệch chuẩn

Standard Deviation

9

Độ lệch chuẩn tương đối

Relative Standard Deviation

RSD

10

Độ thu hồi

Recovery

Rev

11

Giới hạn định lượng

Limit of quantification

LOQ

12

Giới hạn phát hiện

Limit of detection

LOD

13

Nồng độ phần tỷ

Part per billion

ppb

14

Oxy hòa tan

Dissolve Oxygen

DO

15

Than thủy tinh

Glassy carbon

GC

16

Thế đỉnh

Peak potential

Ep

17

Thế điện phân làm giàu

Deposition potential

Edep

18

Thế làm sạch điện cực

Cleaning potential

EClr

19

Thời gian điện phân làm giàu

Deposition time

tdep

iv

PE
ĐKTN
S


20

Thời gian làm sạch điện cực

Cleaning time

tcls

21

Thời gian nghỉ

Rest time

trest

22

Tốc độ quay điện cực

The rotating speed of electrode

w

23

Tốc độ quét thế

Sweep rate

v

24

Von-ampe hòa tan anot

Anodic Stripping Voltammetry

ASV

25

Von-ampe hòa tan catot

Cathodic Stripping Voltammetry

CSV

26

Xung vi phân

Differential Pulse

DP

27

Ống nano cacbon

Carbon nanotubes

CNT

28

Điện cực màng thủy ngân

Mecury film electrode

MFE

29

Thời gian sục khí

tsk

v


DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Một số phương pháp phân tích xác định lượng vết các kim loại ..... 9

Bảng 1.2. Tiêu chuẩn kim loại nặng cho phép trong chè và sản phẩm chè ... 18
Bảng 3.1. Kết quả so sánh Ip của Zn(II) và Cd(II)

giữa hai điện cực GC và

CNTPE..................................................................................................... 26
Bảng 3.2. Kết quả so sánh Ip của Zn(II) và Cd(II) giữa hai điện cực GC và
CNTPE..................................................................................................... 27
Bảng 3.3. Giá trị thế đỉnh píc E p của Zn(II), Cd(II) trong nền đệm axetat ..... 29
Bảng 3.4. Các giá trị Ip của Zn(II), Cd(II) tương ứng với thời gian sục khí (t sk )
khác nhau ................................................................................................. 31
Bảng 3.5. Các giá trị Ip của Zn(II), Cd(II) tương ứng với pH khác nhau...... 33
Bảng 3.6. Các giá trị Ip của Zn(II), Cd(II) ở các thời gian điện phân làm giàu
khác nhau ................................................................................................. 34
Bảng 3.7. Giá trị Ip của Zn(II), Cd(II) ở các thế điện phân (E đf) khác nhau ... 36
Bảng 3.8. Các giá trị Ip của Zn(II) và Cd(II) ở các Tốc độ quay điện cực (  )
khác nhau ................................................................................................. 38
Bảng 3.9. Các giá trị Ip của Zn(II) và Cd(II) ở các giá trị [Bi

3+

] tạo màng

khác nhau ................................................................................................. 39
Bảng 3.10. Các giá trị Ip của Zn(II) và Cd(II)

ở các giá trị tốc độ quét thế

khác nhau ................................................................................................. 41
Bảng 3.11. Các điều kiện thí nghiệm thích hợp cho phép ghi đo xác định đồng

thời Zn(II) và Cd(II) ................................................................................. 42
Bảng 3.12. Kết quả phân tích Zn 2+ và Cd 2+ trong mẫu dung dịch chuẩn ........ 43
Bảng 3.13. Các giá trị Ip của Zn(II) và Cd(II) trong 10 lần đo lặp lại .......... 44
Bảng 3.14. Địa điểm và thời gian lấy mẫu .................................................. 47
Bảng 3.15. Hàm lượng Zn, Cd trong các mẫu phân tích............................... 49

v


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 3.1. Một số hình ảnh về điện cực đã được chế tạo .................................. 25
Hình 3.2. Các đường DPASV của Zn(II) và Cd(II) khi đo bằng điện cực GC và
điện cực CNTPE............................................................................................. 26
Hình 3.3. Đường DPASV của Zn(II) và Cd(II) trên nền điện cực cacbon
nanotubes paste với các màng khác nhau ........................................................ 27
Hình 3.4. Đường DPASV của Zn(II), Cd(II) trong nền đệm khác nhau .......... 28
Hình 3.5. Đường DPASV khi: 1) không có đệm axatat................................... 30
Hình 3.6. Các đường DPASV của Zn(II), Cd(II) ở các thời gian sục khí khác
nhau................................................................................................................ 31
Hình 3.7. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa IP của Cd(II) và Zn(II) vào thời
gian sục khí..................................................................................................... 32
Hình 3.8. Các đường DPASV của Zn(II), Cd(II) trong dung dịch đệm axetat 32
Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa IP của Cd(II) và Zn(II) vào pH
dung dịch đệm ................................................................................................ 33
Hình 3.10. Đường DPASV của Zn(II), Cd(II) ở các thời gian điện phân làm
giàu khác nhau................................................................................................ 34
Hình 3.11. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa IP của Cd(II) và Zn(II) vào thời
gian điện phân làm giàu .................................................................................. 35
Hình 3.12. Các đường DPASV của Zn(II), Cd(II) ở các thế điện phân làm giàu

khác nhau ....................................................................................................... 36
Hình 3.13. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa IP của Cd(II) và Zn(II) vào thế
điện phân (Eđf) ................................................................................................ 37
Hình 3.14. Các đường DPASV khảo sát ảnh hưởng tốc độ quay điện cực đến
dòng đỉnh hòa tan Ip của Zn(II) và Cd(II)........................................................ 37
Hình 3.15. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa giá trị IP của Cd(II) và Zn(II)
vào tốc độ quay điện cực ............................................................................... 38

vi


Hình 3.16. Các đường DPASV khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung dịch chất
tạo màng đến dòng đỉnh hòa tan Ip của Zn(II) và Cd(II)................................. 39
Hình 3.17. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa giá trị IP của Cd(II) và Zn(II)
vào giá trị nồng độ chất [Bi 3+] tạo màng ........................................................ 40
Hình 3.18. Các đường DPASV khảo sát ảnh hưởng của tốc độ quét thế đến
dòng đỉnh hòa tan Ip của Zn(II) và Cd(II)........................................................ 41
Hình 3.19. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa giá trị IP của Cd(II) và Zn(II)
vào tốc độ quét thế.......................................................................................... 42
Hình 3.20. Các đường DPASV của Zn(II) và Cd(II) trong mẫu dung dịch chuẩn ....43
Hình 3.21. Các đường DPASV của Zn(II) và Cd (II) trong 10 lần đo lặp lại.. 44
Hình 3.22. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Zn (µg/g) trong lá chè xanh Quyết Thắng
ngày 28/11/2015 .............................................................................................. 49
Hình 3.23. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Zn (µg/g) trong lá chè xanh Quyết Thắng
ngày 5/2/2016.................................................................................................. 50
Hình 3.24. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cd (µg/g) trong lá chè xanh Quyết Thắng
ngày 28/11/2015 .............................................................................................. 50
Hình 3.25. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cd (µg/g) trong lá chè xanh Quyết Thắng
ngày 5/2/2016 .................................................................................................. 50
Hình 3.26. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Zn (µg/g) trong lá chè xanh Định Hóa

ngày 16/12/2015 .............................................................................................. 51
Hình 3.27. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Zn (µg/g) trong lá chè xanh Định Hóa
ngày 20/3/2016 ................................................................................................ 51
Hình 3.28. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cd (µg/g) trong lá chè xanh Định Hóa
ngày 16/12/2015 .............................................................................................. 51
Hình 3.29. Đồ thị biểu diễn hàm lượng Cd (µg/g) trong lá chè xanh Định Hóa
ngày 20/3/2016 ................................................................................................ 52

vii


MỞ ĐẦU
Hiện nay môi trường đất, nước, không khí nói chung và môi trường đất trồng
cây công nghiệp nói riêng đang chịu ảnh hưởng nghiêm trọng bởi sự gia tăng phế
thải. Phần lớn nguồn phế thải chưa được xử lí đều đưa trực tiếp vào môi trường đất,
nước, không khí làm cho môi trường ngày càng bị ô nhiễm. Phế thải công nghiệp, phế
thải sinh hoạt, phế thải các mỏ khai thác khoáng sản, hoá chất nông nghiệp tồn dư đi
vào nước, không khí rồi tích tụ trong đất, làm cho đất bị thoái hoá, dẫn tới năng suất,
chất lượng sản phẩm bị suy giảm, đặc biệt là sản phẩm nông nghiệp, cây công nghiệp
sản xuất trên khu vực đất bị ô nhiễm có thể trở thành độc hại cho người sử dụng.
Theo kết quả của một số khảo sát cho thấy hàm lượng kim loại nặng trong đất gần các
khu công nghiệp đã tăng lên trong những năm gần đây như hàm lượng Cr cao gấp 15
lần so với tiêu chuẩn, Cd cao từ 1,5 đến 5 lần, As cao hơn tiêu chuẩn 1,3 lần.... Thái
Nguyên là một thành phố phát triển, là khu vực có nhiều mỏ khoáng sản đã và đang
được khai thác, các khu công nghiệp, nhà máy đang hoạt động. Mặt khác nơi đây
cũng là vùng sản xuất chè đặc sản không những của địa phương mà còn mang tầm
quốc gia, quốc tế. Không khí, đất, nước sản xuất nông nghiệp, cây công nghiệp ở khu
vực khai thác khoáng sản, khu công nghiệp thường bị ô nhiễm trong đó có kim loại
nặng. Dựa trên đặc điểm thổ nhưỡng, điều kiện tự nhiên, chế độ nuôi trồng chăm bón,
điều kiện canh tác của người dân…, chúng em nhận thấy trong các mẫu chè khu vực

Thái Nguyên có nhiều khả năng sẽ chứa lượng vết các kim loại Zn và Cd. Hơn nữa
bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan có thể xác định đồng thời được Zn và Cd do
thế điện cực của chúng có giá trị khá gần nhau trong khoảng thế khảo sát. Chè có thể
bị nhiễm một số kim loại nặng trong đó có Zn , Cd từ đất, nước, và không khí. bằng
phương pháp Von-Ampe hòa tan có thể xác định đồng thời được Zn và Cd do thế
điện cực của chúng có giá trị khá gần nhau trong khoảng thế khảo sát.
Xuất phát từ những lí do trên, em lựa chọn và thực hiện đề tài: “Xác định
đồng thời hàm lượng vết kẽm và cadimi trong lá chè xanh trên địa bàn Thái
Nguyên bằng phương pháp Von- Ampe hòa tan”. Với mục đích biến tính điện cực
cacbon nano paste bằng tác nhân biến tính thích hợp, trên cơ sở đó dùng điện cực
cacbon nano đã biến tính xác định đồng thời hàm lượng vết Kẽm và Cadimi trong lá
chè xanh trên địa bàn thành phố Thái Nguyên. Dựa trên những kết quả thu được bước
đầu nhận xét đánh giá về sự phân bố khả năng gây độc của Kẽm và Cadimi trong lá
chè xanh, từ đó có thể đề xuất biện pháp làm giảm thiểu ô nhiễm.

1


Chương 1

TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu chung về cây chè
1.1.1. Đặc điểm và thành phần
Cây chè cao 1 – 6m có tên khoa học là Camellia Sinensis. Lá chè có màu xanh,
mọc so le, hình trái xoan, dài 4-10cm, rộng 2-2,5cm, có mũi ở đỉnh, phiến lá lúc non
có lông mịn, khi già thì dày, bóng, mép khía răng cưa rất đều. Hoa chè thường có từ
5-6 cánh, màu trắng, mọc riêng lẻ ở nách lá, có mùi thơm, nhiều nhụy. Quả chè
thường có ba van, chứa một hạt gần tròn, đôi khi nhăn nheo [14].
Cây chè có nguồn gốc từ Bắc Ấn Độ và Nam Trung Quốc. Sau đó diện tích
chè được mở rộng sang các quốc gia khác như Mianma, Thái Lan, Việt Nam… Ở

Việt Nam, chè được coi là cây công nghiệp dài ngày có giá trị kinh tế cao. Vì thế,
chè được trồng ở khắp mọi nơi nhưng tập chung chủ yếu nhất vẫn là vùng trung du
miền núi phía Bắc và Tây Nguyên. So với các vùng lãnh thổ khác trong nước thì
hai vùng trên có nhiều điều kiện tự nhiên thuận lợi, rất thích hợp cho sự phát triển
của cây chè. Thành phần hóa học của cây chè: lá chè có chứa dầu, các dẫn xuất
Poplyphenolic ( Flavonoid, Catechol, Tanin), các Alcaloid Cafein, Theophylin,
Theobromin, Xanthin, Vitamin C, B1, B2 , B3 và các men [14].
Lá chè vừa hái trên cây, dùng để nấu nước uống thì được gọi là chè tươi. Còn chè
được sản xuất bằng cách sấy khô búp và lá non rồi sao thành chè khô để pha với nước
đun sôi thì được gọi là chè xanh. Quá trình làm chè đen hay chè mạn thì phức tạp hơn
nhiều bởi chúng đều phải trải qua quá trình lên men sau đó mới đến công đoạn
phơi và sấy khô.
1.1.2. Công dụng của cây chè
Khoảng 2000 năm trước công nguyên, người ta đã biết đến công dụng của cây
chè bởi trong chè có chứa chất Cafein và Theophyllin. Đây là chất kích thích não,
tim, hô hấp, lợi tiểu, dễ tiêu hoá. Nó giúp chúng ta tăng cường sức lao động trí óc,
tăng hô hấp, điều hòa nhịp đập của tim. Tuy vậy, nếu chúng ta lạm dụng chè quá

2


mức thì chè sẽ phản tác dụng. Chè có thể gây nhiễm độc mãn tính, mất ngủ, gầy yếu,
mất cảm giác ngon miệng, rối loạn thần kinh…[15].
Tác dụng của cây chè: cây chè có một số tác dụng như thanh nhiệt, giải khát,
lợi tiểu, làm cho đầu óc được thư thái, da mát mẻ, khỏi chóng mặt, bớt mụn nhọt, và
cầm tả lị. Trong một số trường hợp như tinh thần mệt mỏi, ngủ nhiều, đau đầu, mắt
mờ, sốt khát nước, tiểu tiện không lợi, ngộ độc rượu, rửa vết bỏng, vết lở loét…[15]
thì người ta thường dùng đến chè.
1.1.3. Phân loại chè
- Chè Trung Quốc lá nhỏ

- Chè Trung Quốc lá to
- Chè Shan
- Chè Ấn Độ
Cả 4 loại đều đang được trồng tại Việt Nam nhưng nhiều nhất là chè Shan và
chè Trung Quốc lá to.
1.1.4. Nguồn gốc cây chè
Năm 1753, Carl Von Linnaeus, nhà thực vật học Thụy Điển nổi tiếng, lần đầu
tiên trên thế giới đã tiến hành nghiên cứu trên một số loại chè cổ ở Trung Quốc và
định tên khoa học cây chè lá Thea Sinensis rồi phân thành 2 loại: Thea Bohea (chè
đen) và Thea Viridis (chè xanh). Nhiều công trình nghiên cứu và khảo sát trước đây
cho rằng: Nguồn gốc của cây chè là vùng cao nguyên Vân Nam – Trung Quốc, nơi có
khí hậu ẩm ướt và ấm. Theo các tài liệu của Trung Quốc thì cách đây khoảng 4000
năm, người Trung Quốc đã biết dùng chè làm dược liệu và sau đó mới dùng để uống.
Cũng theo các tài liệu này thì vùng biên giới Tây Bắc nước ta cũng nằm trong vùng
nguyên sản của giống cây chè tự nhiên trên thế giới. Năm 1823, Robert Bruce, một
học giả người Anh, lần đầu tiên phát hiện một số cây chè hoang dã trong dãy núi
Sadiya ở vùng Atxam (Ấn Độ) cao tới 17 đến 20m, thuộc loài thân gỗ lớn, khác hẳn
cây chè thân bụi của Linaeus thu thập ở vùng Trung Quốc nói trên. Tiếp sau đó các
nhà học giả Anh như Samuel Bildon (1878), JohnH.Blake (1903), E.A.Brown và
Ibbetson (1912) đưa ra thuyết: Ấn Độ là vùng nguyên sản của cây chè trên thế giới, vì
trong kho tàng cổ thụ Trung Quốc không có ghi nhận gì về các cây chè cổ thụ, trong

3


đất nước Trung Quốc chưa tìm thấy những cây chè cổ thụ lớn như ở Ấn Độ, và giống
chè Trung Quốc cũng như Nhật Bản hiện nay là nhập từ Ấn Độ. Năm 1918, Cohen
Stuart (Java), một nhà phân loại thực vật Hà Lan đã đi thu thập mẫu tiêu bản chè tại
Vân Nam, Bắc Việt Nam và Bắc Mianma. Kết quả đã tìm thấy những cây chè thân gỗ
lớn ở khu vực miền núi phía Nam và phía Tây Vân Nam. Tuy có những quan điểm

khác nhau về nguồn gốc cây chè, nhưngvùng phân bố chè nguyên sản và vùng chè dại
nằm đều nằm ở khu vực núi cao, có điều kiện sinh thái lý tưởng. Thực vậy, vùng Vân
Nam (Trung Quốc) hay vùng Atxam (Ấn Độ) đều có độ cao trên 1500m so với mặt
nước biển. Còn tại Việt Nam cũng đã tìm thấy chè dại tại Suối Giàng (Yên Bái),
Thông Nguyên, Cao Bồ (Hà Giang), Tam Đảo (Vĩnh Phúc). Từ những nghiên cứu
trên có thể đi đến kết luận là cây chè có nguồn gốc từ Châu Á [8].
1.1.5. Vài nét về chè Thái Nguyên
Chè là cây công nghiệp chủ lực có giá trị kinh tế cao ở Thái Nguyên. Người
Thái Nguyên có nhiều kinh nghiệm trồng, chế biến chè và đã biết tận dụng lợi thế về
đất đai, khí hậu tạo nên hương vị đặc trưng cho chè Thái Nguyên. Hiện nay, toàn tỉnh
có khoảng 17000 ha chè, trong đó diện tích cho sản phẩm có 14122 ha, năng suất
bình quân 66,75 tạ/ha, sản lượng chè búp tươi gần 95000 tấn. Xét về diện tích, tỉnh
Thái Nguyên đứng thứ hai trong cả nước sau tỉnh Lâm Đồng. Căn cứ vào điều kiện
đất đai và khí hậu của tỉnh, vùng chè nguyên liệu được chia làm hai vùng. Vùng
nguyên liệu để chiến biến chè xanh bao gồm: thành phố Thái Nguyên, các huyện Đại
từ, Phú Lương, Đồng Hỷ, Phổ Yên, Sông Cầu, Võ Nhai, với diện tích 12400 ha,
chiếm 73% diện tích chè của cả tỉnh. Trong đó, chè xanh đặc sản có gần 4000 ha, với
các địa danh nổi tiếng như Tân Cương, Phúc Xuân, Phúc Trìu (thành phố Thái
Nguyên), La Bằng, Khuôn Gà - Hùng Sơn (Đại Từ), Trại Cài - Minh Lập, Sông Công
(Đồng Hỷ) và Phúc Thuận (Phổ Yên). Vùng chè nguyên liệu để chế biến chè đen bao
gồm phần lớn chè của Định Hóa, Phú lương với diện tích 4000 ha, chiếm 27% diện
tích chè toàn tỉnh.
Sự thành công của liên hoan trà quốc tế lần thứ nhất năm 2011 tại Thái Nguyên
đã giúp cho vùng này có điều kiện để trưng bày, quảng bá các sản phẩm chè của mình
với du khách trong và ngoài nước. Thông qua liên hoan, nhiều người đã biết đến Thái

4


Nguyên “Đệ nhất danh trà”. Chè Thái Nguyên đã được áp dụng quy trình thực hành

sản xuất nông nghiệp tốt GAP (Good Agricultural Practice), từ khâu sản xuất đến
khâu chế biến thành phẩm, 100% sản phẩm chè ở Thái Nguyên trước khi bán ra thị
trường đều đạt tiêu chuẩn chè sạch, chè xanh cao cấp. Vì vậy, chè Thái Nguyên
thường được chứng nhận bởi các tổ chức trong nước và quốc tế như: VietGAP,
GlobalGAP, Uzt Certified…
Hiện tại, thị trường tiêu thụ chè Thái Nguyên rất rộng rãi bao gồm cả thị trường
trong nước và ngoài nước. Trong đó thị trường nội địa chiếm 70% với sản phẩm chủ
yếu là chè xanh [8], [14], [15].
Như vậy, nghề trồng và chế biến chè đã đem lại hiệu quả lớn về kinh tế, xã hội
cho các hộ dân trên địa bàn toàn tỉnh. Chè thực sự là cây xóa đói, giảm nghèo và làm
giàu của nông dân Thái Nguyên.
1.2. Công dụng và đặc tính của Kẽm và Cadimi
1.2.1. Công dụng và đặc tính của Kẽm
1.2.1.1. Công dụng của Kẽm
Kẽm là nguyên tố thiết yếu đối với cơ thể, toàn cơ thể chứa khoảng 2-2,5 gam,
gần bằng lượng Sắt, gấp 20 lần lượng Đồng trong cơ thể. Chính vì vậy Kẽm đóng vai
trò sinh học không thể thiếu đối với sức khoẻ con người.
Kẽm tham gia vào thành phần cấu trúc tế bào và đặc biệt tác động đến hầu hết
các quá trình sinh học trong cơ thể. Kẽm có thành phần của hơn 80 loại Enzym khác
nhau, đặc biệt có trong hệ thống Enzym vận chuyển, thuỷ phân, xúc tác phản ứng gắn
kết các chuỗi trong phân tử ADN, ngoài ra kẽm còn hoạt hoá nhiều Enzym khác nhau
như Amylase, Pencreatinse...
Đặc biệt, Kẽm có vai trò sinh học rất quan trọng là tác động chọn lọc lên quá
trình tổng hợp, phân giải acid Nucleic và Protein - những thành phần quan trọng nhất
của sự sống.
Kẽm vừa có cấu trúc, vừa tham gia duy trì chức năng của hàng loạt cơ quan
quan trọng, có độ tập chung cao trong não, vỏ não, bó sợi rêu. Nếu thiếu Kẽm ở các
cấu trúc thần kinh, có thể dẫn đến nhiều loại rối loạn thần kinh và có thể là yếu tố góp
phần phát sinh bệnh tâm thần phân liệt.

5


Một vai trò hết sức quan trọng nữa của kẽm là tham gia điều hoà chức năng
của hệ thống nội tiết và có trong thành phần của Hormon (tuyến yên, tuyến thượng
thận, tuyến sinh dục..). Hệ thống này có vai trò quan trọng trong việc phối hợp với hệ
thần kinh trung ương, điều hoà hoạt động sống trong và ngoài cơ thể, phản ứng với
các kích thích từ môi trường và xã hội, làm cho con người phát triển và thích nghi với
từng giai đoạn và các tình huống phong phú của cuộc sống. Vì thế thiếu Kẽm có thể
ảnh hưởng tới quá trình thích nghi và phát triển của con người [11].
Ngoài ra các nghiên cứu còn cho thấy kẽm có vai trò làm giảm độc tính của
các kim loại độc như Asen, Cađimi...Góp phần vào quá trình làm giảm lão hoá. Khả
năng miễn dịch của cơ thể được tăng cường nhờ Kẽm. Vì vậy khi thiếu kẽm, nguy cơ
nhiễm khuẩn của bệnh nhân sẽ tăng lên. Kẽm không chỉ quan trọng trong hoạt động
sống với vai trò độc lập, mà còn quan trọng hơn khi sự có mặt của nó sẽ giúp cho quá
trình hấp thu và chuyển hoá các nguyên tố khác cần thiết cho sự sống như Đồng,
Mangan... Do vậy, khi cơ thể thiếu Kẽm sẽ kéo theo sự thiếu hụt hoặc rối loạn chuyển
hoá của nhiều yếu tố, ảnh hưởng rất lớn đến tình trạng sức khoẻ. Người trưởng thành
cần hấp thu 15mg - 20mg kẽm mỗi ngày. Tuy chỉ là lượng rất nhỏ nhưng nếu thiếu sẽ
phát sinh hàng loạt triệu trứng và bệnh lý: Chán ăn, thay đổi vị giác, chậm sinh
trưởng, hư hại do nghèo khoáng ở xương, tăng Keratin hoá (sừng hoá) các tổ
chức....Thiểu năng hoặc mất khả năng sinh dục nam, giảm khả năng sinh sản ở cả hai
giống đực, cái, dị dạng bào thai, hoặc suy giảm miễn dịch, dễ viêm loét và chậm lành
vết thương, tổn thương ở mắt, tiêu chảy, rối loạn chuyển hoá Glucid, Protit, hệ thần
kinh suy nhược...
Ngoài vai trò to lớn đối với cơ thể, Kẽm cũng là một trong số bảy nguyên tố vi
lượng rất cần thiết đối với cơ thể động vật và thực vật. Ở động vật sự thiếu Kẽm sẽ
dẫn đến các dị tật ở mặt, tim, xương, não, hệ thần kinh.....
Vì thiếu Kẽm hay gặp trong chế độ dinh dưỡng nên người ta làm những viên
thuốc bổ sung các vi lượng dạng uống, trong đó có những hợp chất của Zn2+..

Kẽm oxit (ZnO): Dạng thuốc mỡ, hồ bôi, bột rắc điều trị nhiễm khuẩn da, vết
bổng nông, khô da. Hỗ trợ điều trị các bệnh trên da (Eczima, Zona thần kinh).

6


Kẽm Sunphat (ZnSO4.7H2O): dùng làm thuốc nhỏ mắt, sát trùng...
Kẽm Peroxit (ZnO2): Dùng băng bó vết thương nhiễm trùng, vết bỏng. Lượng Kẽm
cao làm giảm lượng Đồng trong cơ thể. Vì vậy, chỉ bổ sung Kẽm khi đã đủ lượng Đồng.
Kẽm ít gây ngộ độc, trừ khi uống phải muối Kẽm vô cơ. Thuốc giải độc
thường dùng là NaHCO3.
Trong thực đơn hàng ngày kẽm có trong thành phần các loại khoáng chất và
vitamin. Kẽm còn được cho rằng có thuộc tính chống oxi hoá, do vậy nó được sử
dụng như là nguyên tố vi lượng để chống sự lão hoá của da và cơ thể [12].
Các nguồn thức ăn tự nhiên giàu Kẽm gồm có: Sò huyết, các loại thịt màu đỏ,
các loại quả có nhân, ngũ cốc nguyên vẹn, hạt bí, hạt hướng dương...
Trong nông nghiệp Kẽm cũng là một trong những vi chất quan trọng. Nó
thường có mặt trong đất với tỷ lệ 25-200 mg Zn/kg trọng lượng khô, trong không khí
với hàm lượng 40 – 100mg Zn/m3, trong nước với hàm lượng 3 – 40 mg Zn/lit. Thiếu
kẽm trong nông nghiệp là sự thiếu hụt vi chất dinh dưỡng phổ biến nhất ở những loài
cây trồng, đặc biệt phổ biến trong đất có pH cao. Nguyên tố Kẽm có vai trò quan
trọng trong sự tổng hợp sinh học axit Indol Acetic; là thành phần thiết yếu của men
Metallo-Enzimes Carbonic, Anhydrase, Anxohol Dehydrogenase. Kẽm còn đóng vai
trò quan trọng trong quá trình tổng hợp axit Nucleic và Protein cho cây. Đặc biệt,
Kẽm còn giúp cho việc tăng cường khả năng sử dụng đạm và lân trong cây.
Đối với cây chè nói riêng, nhu cầu các chất vi lượng, trong đó có Kẽm... có tác
dụng tham gia cấu tạo các men để xúc tác hình thành các hợp chất khoáng, các hợp
chất vitamin, các hợp chất ta nanh trong búp và lá quyết định hương vị và chất lượng
của chè. Thiếu Kẽm, cây dễ bị sâu bệnh và đồng thời làm cho sản lượng thu hoạch
giảm 50% so với bình thường.

Kẽm được bổ sung vào đất chủ yếu từ quá trình phong hóa đá, nhưng con người
đã thêm Kẽm qua việc đốt các nhiên liệu hóa thạch, chất thải mỏ, phân Phosphat, thuốc
trừ sâu (Kẽm photphit), đá vôi, phân, bùn thải, và các hạt ở dạng xi mạ.
1.2.1.2. Độc tính của Kẽm
Lượng Kẽm cơ thể tiếp nhận tối đa hằng ngày có thể chịu đựng được là
1mg/kg từ nguồn thức ăn, nước uống, chế độ dinh dưỡng...

7


Nếu trong cơ thể sinh vật và con người mà hấp thụ quá nhiều Kẽm thì sẽ gặp
nhiều nguy hiểm. Độc tính của Kẽm gây ra đối với cơ thể sinh vật (động vật và con
người) đó là sẽ làm ảnh hưởng tới hệ thần kinh, khả năng phát triển, gây ngộ độc (nôn
mửa, tiêu chảy) thậm chí nếu nhiễm Kẽm nặng còn có thể gây tử vong…[11].
1.2.2. Công dụng và độc tính của Cadimi
1.2.2.1. Công dụng của Cadimi [6]
Cadimi là nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn các nguyên tố có ký hiệu
hóa học là Cd. Là một kim loại chuyển tiếp tương đối hiếm, mềm, màu trắng ánh
xanh và có độc tính, Cadimi tồn tại trong các quặng Kẽm và được sử dụng chủ yếu
trong các loại pin
Cadimi là kim loại được sử dụng nhiều trong công nghiệp luyện kim và chế
tạo đò nhựa. Hợp chất cadimi được sử dụng phổ biến để sản xuất pin và chất bán dẫn
Cadimi oxit. Do vậy nó có trong nước thải của các ngành công nghiệp này.
1.2.2.2. Độc tính của Cadimi
Cadimi là một trong rất ít nguyên tố không có ích lợi gì cho cơ thể con người.
Nguyên tố này và các dung dịch các hợp chất của nó là những chất cực độc thậm chí
chỉ với nồng độ thấp, và chúng sẽ tích lũy sinh học trong cơ thể cũng như trong các
hệ sinh thái. Một trong những lý do có khả năng nhất cho độc tính của chúng là chúng
can thiệp vào các phản ứng của các Enzime chứa Kẽm. Kẽm là một nguyên tố quan
trọng trong các hệ sinh học, nhưng Cadimi, mặc dù rất giống với Kẽm về phương

diện hóa học, nói chung dường như không thể thay thể cho Kẽm trong các vai trò sinh
học đó. Cadimi cũng có thể can thiệp vào các quá trình sinh học có chứa Magiê và
Canxi theo cách thức tương tự.
Hít thở phải bụi có chứa Cadimi nhanh chóng dẫn đến các vấn đề đối với hệ hô
hấp và thận, có thể dẫn đến tử vong (thông thường là do hỏng thận). Nuốt phải một
lượng nhỏ Cadimi có thể phát sinh ngộ độc tức thì và tổn thương gan và thận. Các
hợp chất chứa Cadimi cũng là các chất gây ung thư. Ngộ độc Cadimi là nguyên nhân
của bệnh itai-itai, tức "đau đau" trong tiếng Nhật. Ngoài tổn thương thận, người bệnh
còn chịu các chứng loãng xương và nhuyễn xương [6].

8


1.3. Một số phương pháp phân tích xác định vết kim loại nặng
Ngày nay, yêu cầu xác định các hàm lượng các chất với hàm lượng ngày càng
thấp, độ chính xác càng cao. Đặc biệt trong phân tích môi trường thường xuyên đòi
hỏi phân tích lượng vết các chất ô nhiễm trong các đối tượng môi trường với hiệu
suất cao (độ nhạy, độ chọn lọc, tính bền, phạm vi tuyến tính, đúng đắn, chính xác và
thời gian phân tích). Chính vì vậy đã phát triển rất nhiều phương pháp phân tích khác
nhau cho phép định lượng chính xác và nhanh chóng [15].
Bảng 1.1. Một số phương pháp phân tích xác định lượng vết các kim loại
STT

Tên phương pháp

Khoảng nồng độ (ion.g/l)

1

Quang phổ hấp thụ phân tử

10-5 ÷10-6

2

Quang phổ huỳnh quang phân tử

10-6 ÷10-7

3

Quang phổ hấp thụ nguyên tử

10-6 ÷10-7

4

Quang phổ huỳnh quang nguyên tử

10-7 ÷10-8

5

Quang phổ phát xạ nguyên tử

10-5 ÷10-6

6

Phân tích kích hoạt nơtron

10-9 ÷10 -10

7

Phân tích điện thế dùng điện cực chọn lọc ion

10-4 ÷10-5

8

Cực phổ cổ điển

10-4 ÷10-5

9

Cực phổ sóng vuông

10-6 ÷10-7

10

Cực phổ xoay chiều hòa tan bậc hai

10-6 ÷10-8

11

Von–Ampe hòa tan dùng điện cực HMDE

10-6 ÷10-9

12

Von–ampe hòa tan dùng điện cực màng Hg

10-8 ÷10-10

Theo bảng trên phương pháp kích hoạt nơtron có độ nhạy cao nhất, nhưng đòi
hỏi thiết bị đắt tiền, điều kiện tiến hành khó khăn nên ít được sử dụng phổ biến.
Phương pháp Von-Ampe hòa tan anot có độ nhạy, độ chính xác cao có ưu điểm nổi
bật, thiết bị tại trường có sẵn rất thuận lợi cho việc xác định chính xác vết kim loại và
các chất độc hại trong chè xanh cho các kết quả rất ổn định, sai số nhỏ.

9


1.4. Giới thiệu về phương pháp Von-Ampe hòa tan
1.4.1. Nguyên tắc của phương pháp Von-Ampe hòa tan
Phương pháp Von-Ampe hòa tan được tiến hành theo ba giai đoạn :
* Giai đoạn làm giàu:
Chất phân tích được làm giàu lên bề mặt điện cực. Trong quá trình làm giàu
trước đây chỉ tách một phần chất xác định, do vậy để nhận được các kết quả phân tích
có độ chính xác cao, không chỉ kiểm tra thế điện cực mà còn phải lặp lại cẩn thận
kích thước của điện cực, thời gian điện phân và tốc độ khuấy trộn cả dung dịch phân
tích và dung dịch chuẩn dùng để chuẩn hóa.
Khi điện phân làm giàu, người ta chọn thế điện phân thích hợp và giữ
không đổi trong suốt quá trình điện phân. Dung dịch được khuấy trộn trong suốt
quá trình điện phân.

+ Nếu dùng điện cực rắn đĩa quay thì cho cực quay với tốc độ không đổi.
+ Nếu dùng điện cực rắn tĩnh điện hoặc điện cực thủy ngân tĩnh thì dùng máy
khuấy từ và cũng giữ tốc độ không đổi trong suốt quá trình điện phân.
Thời gian điện phân được chọn tùy thuộc vào nồng độ chất cần xác định trong
dung dịch phân tích và kích thước của điện cực làm việc.
Sau khi điện phân thường ngừng khuấy dung dịch (hoặc ngừng quay điện cực).
Nếu dùng điện cực giọt thủy ngân tĩnh hoặc điện cực màng thủy ngân điều chế
tại chỗ trên bề mặt điện cực đĩa thì cần có “thời gian nghỉ” tức là để yên hệ thống
trong một khoảng thời gian ngắn để lượng kim loại phân bố đều trong hỗn hợp trên
toàn điện cực.
* Giai đoạn dừng:
Giai đoạn này ngắn thường từ 10s tới 60s. Dung dịch được ngừng khuấy hoặc
nếu dùng điện cực quay thì ngừng quay. Thế điện phân vẫn được giữ nguyên, giai
đoạn này cần thiết để kết tủa phân bố đều trên bề mặt điện cực.
* Giai đoạn hòa tan:
Sau khi điện phân làm giàu ta tiến hành hòa tan kết tủa làm giàu trên điện cực
bằng cách phân cực ngược và ghi đường Von-Ampe hòa tan.

10


Nếu điện phân là quá trình khử chất phân tích ở thế điện phân (Eđp) không đổi
thì khi hòa tan cho thế quét với tốc độ không đổi và đủ lớn từ gíá trị Eđp về phía các
giá trị dương hơn. Khi đó, quá trình hòa tan là quá trình anot và phương pháp phân
tích được gọi là Von-Ampe hòa tan anot (Anodic Stripping Voltammetry-ASV).
Trường hợp ngược lại, nếu điện phân là quá trình oxi hóa chất phân tích để kết tủa nó
lên bề mặt điện cực, thì quá trình phân cực hòa tan là quá trình catot (Cathodic
Stripping Voltammetry-CSV).
1.4.2. Ưu điểm của phương pháp Von-Ampe hòa tan
- Có khả năng xác định đồng thời nhiều kim loại ở nồng độ cỡ vết và siêu vết.

- Thiết bị rẻ, dễ thiết kế để phân tích tự động, phân tích tại hiện trường và ghép
nối làm detector cho các phương pháp phân tích khác.
- Phương pháp này có quy trình phân tích đơn giản: không có giai đoạn tách,
chiết hoặc trao đổi ion tránh được sự nhiễm bẩn mẫu hoặc mất chất phân tích do vậy
giảm thiểu được sai số. Mặt khác, có thể giảm thiểu được ảnh hưởng của các nguyên
tố cản trở bằng cách chọn điều kiện thích hợp như: thế điện phân làm giàu, thời gian
làm giàu, thành phần nền, pH…
Khi phân tích theo phương pháp Von-Ampe hòa tan không cần đốt mẫu nên
phương pháp này thường được dùng để kiểm tra chéo các phương pháp khác như
AAS và ICP-AES khi có những đòi hỏi cao về tính pháp lý của kết quả phân tích.
Trong những nghiên cứu động học và môi trường, phương pháp Von-Ampe
hòa tan có thể xác định các dạng tồn tại của các chất trong môi trường, trong khi đó
các phương pháp khác như AAS và ICP-AES…không làm được [1].
1.4.3. Nhược điểm của phương pháp Von-Ampe hòa tan
Tuy phương pháp Von-Ampe hòa tan có độ nhạy cao, kỹ thuật phân tích tương
đối đơn giản, độ chính xác và độ lặp lại tốt, nhưng để đạt được điều đó thì độ sạch
của hóa chất và dụng cụ phân tích cũng như môi trường không khí nơi làm việc là hết
sức quan trọng và phải được ưu tiên hàng đầu.
Để đảm bảo tránh nhiễm bẩn khi phân tích bằng phương pháp Von-Ampe hòa
tan, nhất thiết phải dùng nước cất hai lần, dụng cụ thạch anh và các hóa chất loại tinh

11


khiết hóa học và siêu tinh khiết. Các dung dịch gốc phải đựng trong các chai có chất
lượng tốt, có nắp đậy kín, khi sử dụng phải tuân theo tất cả các thao tác của phân tích
lượng vết [1].
1.4.4. Một số loại điện cực thường trong phương pháp Von-Ampe hòa tan
1.4.4.1. Điện cực giọt thuỷ ngân
Điện cực giọt thuỷ ngân bao gồm 3 loại: điện cực giọt thuỷ ngân treo (Hanging

Mercury Drop Electrode- HMDE), điện cực giọt thuỷ ngân rơi cưỡng bức (SMDE),
và điện cực giọt rơi (DME).
Điện cực HMDE là một điện cực được sử dụng phổ biến nhất trong phương
pháp Von-Ampe hòa tan. Điện cực HMDE là một giọt thủy ngân (Hg) hình cầu có
kích thước nhất định được treo trên đầu dưới của một mao quản thủy tinh có đường
kính trong khoảng 0,15 ÷ 0,5mm. Sau mỗi phép ghi đo, giọt Hg bị cưỡng bức rơi ra
khỏi mao quản, để được thay thế bằng một giọt mới tương tự. Ưu điểm của điện cực
HMDE là có quá thế hidro cao khoảng -1,5V trong môi trường kiềm và trung tính, và
-1,2V trong môi trường axit nên có khoảng thế phân cực rộng có thể sử dụng để xác
định nhiều kim loại, phi kim cũng như các hợp chất hữu cơ khác. Mặt khác, điện cực
HMDE cho các kết quả phân tích có độ lặp lại cao.
Điểm hạn chế của điện cực HMDE là khó chế tạo, vì rất khó tạo ra các giọt Hg
có kích thước lặp lại và không cho phép xác định các kim loại có thế hòa tan dương
hơn Hg như Ag, Au...
1.4.4.2. Điện cực màng thuỷ ngân Mecury film electrode (MFE)
Loại cực này rất thuận lợi cho việc xác định lượng vết các kim loại dễ tạo hỗn
hỗng với thuỷ ngân. Chỉ cần thêm vào dung dịch phân tích một lượng Hg2+ với nồng
độ 10-5 ÷ 10-4M, khi điện phân làm giàu kim loại phân tích thì ion Hg2+ cũng bị khử
đồng thời hoặc khử trước tạo thành một màng mỏng và đều thuỷ ngân trên bề mặt cực
rắn. Kim loại cần xác định được hoà tan đều trong màng đó, dùng điện cực MFE hạn
chế được sự hình thành hợp chất gian kim loại hoặc dung dịch rắn khi xác định lượng
vết của một số ion kim loại có mặt trong dung dịch.

12


Thông thường người ta dùng điện cực màng thuỷ ngân trên nền than thuỷ tinh .
Có 3 loại than thường dùng:
+ Grafit ngâm tẩm: Loại này ít sử dụng vì có lỗ xốp hấp thụ khí
+ Grafit Cacbon (than thuỷ tinh): Được dùng nhiều nhất

+ Grafit nhão: Đôi khi cũng được dùng tuy nhiên hình dạng của nó có thể bị
biến đổi trong một số truờng hợp.
- Màng mỏng thuỷ ngân được tạo ra bằng hai cách:
+ Tạo màng mỏng trước (Ex situ)
+ Tạo màng đồng thời (In situ)
Mỗi cách tạo màng có một ưu việt riêng được áp dụng cho từng đối tượng
khác nhau tuỳ vị trí của ion kim loại tạo màng. Nồng độ thuỷ ngân thường được dùng
gấp 100 ÷ 1000 lần so với nồng độ của ion phân tích.
1.5. Tổng quan các nghiên cứu về các loại điện cực biến tính và xác định hàm
lượng các kim loại nặng trong chè xanh ở trong nước và trên thế giới
1.5.1. Điện cực cacbon biến tính
Một trong những điện cực được phát triển là điện cựu Paste Cacbon biến tính
bởi HgO, tuy là một loại điện cực mới được nghiên cứu, nhưng nó đã được ứng dụng
nhiều trong việc xác định các kim loại trong các loại mẫu khác nhau như trong phân
tích nước, trong phân tích thực phẩm... vì nó có độc tính thấp, bền, khoảng hoạt động rộng.
Ở nước ta hiện nay đã có nhiều tác giả nghiên cứu về các loại điện cực biến
tính trong đó có tác giả sử dụng Paste ống nano Cacbon biến tính bằng Bi2O3 và ứng
dụng xác định được hàm lượng siêu vết của Cadimi trong môi trường nước bằng
phương pháp Von-Ampe hòa tan và xác định được đồng thời lượng vết Chì và
Cadimi bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan anot xung vi phân.
Công trình nghiên cứu của các tác giả Cao Văn Hoàng, Dương Thị Tú Anh,
Trịnh Xuân Giản, Trịnh Anh Đức, Từ Vọng Nghi, Cao Thế Hà, Nguyễn Văn Hợp,
Nguyễn Thị Liễu [3] đã khảo sát được các điều kiện tối ưu xây dựng qui trình thực
nghiệm xác định đồng thời hàm lượng vết In, Cd, và Pb bằng phương pháp VonAmpe hòa tan anôt với lớp màng Bitmut trên điện cực Paste nano Cacbon với thế
điện phân Edep = -1,2V, thời gian điện phân làm giàu tdep = 120s, tốc độ quay điện cực

13


2000rpm, thành phần nền đệm axetat pH = 4,5 + KBr 0,1M, khoảng quét thế -1,2V ÷

-0,3V. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng điện cực BiF/NCPE để xác định
đồng thời Cd, In và Pb với GHPH rất thấp 0,09ppb và 0,2ppb, 0,1ppb độ lặp lại khá
tốt R = 0,994.
Trong tài liệu [6] các tác giả Nguyễn Văn Hợp, Bùi Thị Ngọc Bích, Nguyễn
Hải Phong, Võ Thị Bích Vân nghiên cứu xác định cadmi, chì và đồng bằng phương
pháp Von-Ampe hòa tan anot sử dụng điện cực màng thủy ngân trên nền paste
carbon. Phương pháp này đạt được độ nhạy cao (tương ứng đối với Cd, Pb và Cu là
1,7 ± 0,1; 1,4 ± 0,3 và 1,0 ± 0,1 µA/ppb), độ lặp lại tốt (RSD của Ip ≤ 3%, n = 8 đối
với cả Cd, Pb và Cu), giới hạn phát hiện (LOD) thấp (0,3 – 1,1 ppb đối với cả 3 kim
loại) giữa Ip và nồng độ Cd(II), Pb(II), Cu(II) có tương quan tuyến tính tốt trong
khoảng 2ppb – 60ppb với R > 0,98.
Các tác giả Từ Vọng Nghi, Hoàng Thọ Tín, Nguyễn Văn Hợp, Trần Công
Dũng, Nguyễn Hải Phong đã nghiên cứu xác định đồng thời Zn, Cd, Cu và Pb trên
điện cực màng Bistmut trên điện cực rắn đĩa than thủy tinh. Trong điều kiện tối ưu là:
Thế điện phân làm giàu là –1,3V, thời gian điện phân 120s, tốc độ quay của điện cực
là 1600vòng/phút. Trong nền đệm Axetat pH = 4,5 nồng độ 0,1M quét sóng hòa tan
theo kĩ thuật xung vi phân [12].
Trong tài liệu [13] của Nguyễn Thị Thu Phương, Trịnh Xuân Giản nghiên cứu
điện cực biến tính bằng bitmut oxit xác định vết kim loại bằng phương pháp vonampe hòa tan anot. Kết quả nghiên cứu cho thấy đã nghiên cứu chế tạo thành công
điện cực Paste ống nano Cacbon biến tính bằng Bi2O3 (Bi2O3 -CNTPE) với khối
lượng Bitmut là 7%; xây dựng các điều kiện thích hợp cho quá trình phân tích hàm
lượng In3+ và Cd2+ bằng phương pháp DP-ASV. Các điều kiện thích hợp bao gồm:
điện phân ở thế -1,2V trong thời gian 180s, biên độ xung 30mV, tốc độ quét thế
0,015V/s, tốc độ quay điện cực 2000 vòng/phút, thời gian sục khí nitơ là 350s, thế
làm sạch điện cực là 0,3V trong 30s, thời gian nghỉ là 10s. Kết quả nghiên cứu thu
được cho thấy khoảng tuyến tính giữa I và nồng độ tương đối rộng, độ lặp lại tốt, giới
hạn phát hạn và giới hạn định lượng đều thấp. Điện cực chế tạo đã được ứng dụng để
phân tích Cd2+và Zn2+ trong mẫu nước Hồ Tây và nước thải cho kết quả tốt.

14