BÁO cáo (dược PHÂN TÍCH) xác định hàm lượng asen trong nước giếng khoan bằng phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử không ngọn lửa GF AAS

Trường Đại Học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh
Khoa Chăn Ni – Thú Y


DƯỢC PHÂN TÍCH
Đề tài:

“Xác định hàm lượng Asen trong nước giếng khoan
bằng phương pháp quang phổ hấp thu ngun tử khơng
ngọn lửa GF-AAS”
GVHD:
SVTH:

TP.Hồ Chí Minh

1


I. ĐẶT VẤN ĐỀ...............................................................................................................4
1.

Tình hình nhiễm Asen trên thế giới.......................................................................4

2.

Tình hình nhiễm Asen ở Việt Nam........................................................................5

II.

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:...............................................5
1.

Đối tượng:............................................................................................................. 5

2.

Phương pháp nghiên cứu:.....................................................................................6
2.1.

Tính chất vật lý, hóa học của Asen:................................................................6

2.1.1.) Tính chất vật lý...........................................................................................6
2.1.2.) Tính chất hóa học:......................................................................................6
2.1.3.) Ảnh hưởng của Asen đối với con người......................................................7
2.2.

Dụng cụ, hóa chất và thiết bị:.........................................................................8

2.3.

Điều kiện quy trình và q trình thực hiện.....................................................9

2.3.1.) Chọn bước sóng đo:....................................................................................9
2.3.2.) Cường độ đèn catốt rỗng:............................................................................9
2.3.3.) Khảo sát chọn độ rộng khe đo:..................................................................10
2.3.4.) Khảo sát ảnh hưởng của chất cải biến hóa học:........................................10
2.3.5.) Các điều kiện khác :..................................................................................11
2.4.

Quá trình thực hiện:......................................................................................11

2.4.1.) Lấy mẫu và bảo quản mẫu:.......................................................................11
2.4.2.) Quy trình xử lý mẫu:.................................................................................12
2.4.3.) Sấy khơ mẫu:............................................................................................12
2.4.4.) Tro hóa mẫu:.............................................................................................12
2.4.5.) Ngun tử hóa:.........................................................................................15
2.4.6.) Làm sach và làm nguội cuvet:...................................................................17
2.4.7.) Tiến trình phân tích trên máy :..................................................................17
III. TÍNH TỐN KẾT QUẢ:........................................................................................18
1.

Lập đường chuẩn................................................................................................18
1.1.

Khảo sát xác định khoảng tuyến tính...........................................................18

2


2.

Xây dựng đường chuẩn, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng.......................19
2.1.

Xác định đường chuẩn.................................................................................19

2.2.

Độ chính xác của phép đo:...........................................................................20

3.

Đánh giá hệ số của phương trình hồi quy:..........................................................22

4.

Kết quả phân tích mẫu thực:...............................................................................23

IV. KẾT LUẬN.............................................................................................................24
V.

TÀI LIỆU THAM KHẢO:......................................................................................24

3


I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong đời sống, nước đóng vai trị rất quan trọng.Hiện nay nước sạch trong
sinh hoạt đã trở thành vấn đề bức xúc không chỉ ở Việt Nam mà cả ở trên toàn thế giới.
Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu đã phát hiện ra sự có mặt của kim loại nặng trong nước mà
asen là một trong những nguyên tố gây tác hại lớn nhất.
Theo điều tra của UNICEF, asen có trong tất cả các đất đá, các trầm tích được
hình thành từ nghìn năm trước tại Việt Nam. Asen từ đất đá tan vào các mạch nước gây ơ
nhiễm.
Chính vì vậy, việc đánh giá hàm lượng asen trong nước ngầm trước khi khai
thác là yêu cầu cấp thiết, trên cơ sở đó có phương pháp xử lý asen phù hợp.
1. Tình hình nhiễm Asen trên thế giới
Tình trạng ô nhiễm asen trên thế giới đang có chiều hướng gia tăng rất nhanh.
Nhiều nơi, hàm lượng asen trong đất, nước, khơng khí vượt cao hơn so với giới hạn quy
định của các tổ chức sức khoẻ thế giới.
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, Myanma…
với nồng độ từ vài trăm đến 1000 µg/l.
Bảng 1 Tình hình ơ nhiễm asen tại một số vùng quốc gia trên thế giới
Số dân chịu ảnh hưởng

Khoảng nồng độ As trong

(triệu người)

nước (µg/l)

Achentina

2

100-1000

Bangladesh

50

<1-4700

Trung Quốc

0.6

<1-3900

Mỹ

Chưa biết

10-4800

Việt Nam

Hàng triệu

1-3050

Tên nước

4


1. Tình hình nhiễm Asen ở Việt Nam
Do có cấu tạo địa tầng, nhiều vùng nước ta nước ngầm bị ô nhiễm asen,
khoảng 13,5% dân số Việt Nam (10-15 triệu người) đang sử dụng nước ăn từ giếng khoan
rất dễ nhiễm asen. Theo thống kê chưa đầy đủ cả nước có khoảng hơn 1 triệu giếng
khoan, trong đó có nhiều giếng có nồng độ As cao hơn từ 20-50 lần nồng độ cho phép
(0,01mg/l) ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ của cộng đồng.
Tại châu thổ Sông Hồng, những vùng bị nhiễm nghiêm trọng nhất là: Phía nam
Hà Nội, Hà Nam, Hà Tây, Hưng Yên, Ninh Bình, Thái Bình, Hải Dương, đồng bằng Sông
Cửu Long cũng phát hiện nhiều giếng khoan có nồng độ As cao chủ yếu nằm ở Đồng
Tháp và An Giang.
Cục quản lí tài nguyên nước đã điều tra ở một số tỉnh Đồng Tháp, An Giang,
Bạc Liêu, Kiên Giang, Sóc Trăng. Kết quả là trong tổng số 14119 mẫu nước phân tích ở
484 xã được điều tra có 7,1% mẫu có hàm lượng As 0,1 mg/l trở lên, số mẫu có hàm
lượng từ 0,05 mg/l trở lên chiếm 5,7%. Tại An Giang, sau khi lấy 2966 mẫu nước từ các

giếng khoan trên tồn tỉnh đã có 40% số giếng chứa As dưới 50 ppb, 10% trên 50 ppb.
Tại huyện Thanh Bình 855 số mẫu thử có hàm lượng As trên 50ppb. Ngoài ra, nước thải
của các nhà máy, khu cơng nghiệp, việc khai thác bừa bãi khống sản, sử dụng quá nhiều
thuốc trừ sâu,… đã làm cho nguồn nước mặt ở nhiều tỉnh nước ta có hàm lượng asen cao
vượt quá giới hạn cho phép.
II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
1. Đối tượng:
Ngày nay, nguồn nước sử dụng cho sinh hoạt đang ngày càng trở nên khan
hiếm, đặc biệt là ở các nước nghèo kém phát triển: nguồn nước ngầm đã được khai thác
và đem vào sử dụng trong sinh hoạt ở rất nhiều nước trên thế giới, trong đó có Việt Nam.
Tuy nhiên, qua một thời gian sử dụng các nhà nghiên cứu phát hiện ra sự có mặt của các
kim loại nặng trong nước. Sự có mặt của chúng gây ra nhiều rối loạn trong cơ thể, trong

5


đó asen là một trong những nguyên tố độc bảng A nó là nguyên nhân gây ra các bệnh về
ung thư da, phổi… hiện nay đã có những biểu hiện lâm sàng về nhiễm độc asen.
Chính vì vậy, việc phân tích hàm lượng asen trong nước ngầm để kiểm tra và
đánh giá chất lượng nước là một khâu vô cùng quan trọng để cảnh báo và tìm biện pháp
xử lý asen khỏi nguồn nước bị ơ nhiễm.Hiện nay, có rất nhiều phương pháp khác nhau để
xác định lượng vết asen và mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng. Trong đó, phương
pháp phổ hấp thụ ngun tử khơng ngọn lửa là phương pháp xác định lượng vết kim loại
với độ chính xác cao, kết quả phân tích ổn định. Độ nhạy của phương pháp phổ GF-AAS
đối với asen là 0,1µg/l . Khơng những thế, phương pháp GF-AAS có thể tiến hành phân
tích hàng loạt, các thao tác thực hiện nhẹ nhàng và có thể xác định nhiều nguyên tố trong
mẫu trong thời gian ngắn.
2. Phương pháp nghiên cứu:
2.1. Tính chất vật lý, hóa học của Asen:
2.1.1.)

Tính chất vật lý

Asen là một á kim có màu xám kim loại, rất giịn. Kết tinh dạng tinhthể.
 Một số thông số vật lý của asen :

2.1.2.)

Tính chất hóa học:

- Asen là ngun tố vừa có tính kim loại vừa có tính phi kim. Về lý tính
nó có tính chất giống kim loại, cịn hố tính lại giống các phi kim.

6


-Khi đun nóng trong khơng khí nó cháy tạo thành As2O3 màu trắng.
4As + 3O2 = 2As2O3
-Ở dạng bột nhỏ As có thể bốc cháy trong khí Clo tạo thành triclorua
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 (M = Mg, Ca, Cu)
2As + M = MAs2 (M = Zn, Ca, Fe)
As + M = MAs (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 hố điển hình.
As + 3HClđ + HNO3(đ) = AsCl3 + NO+ 2H2O
As + 5HNO3 + 2H2O = 3H3AsO4 + 5 NO
2As + 6NaOH = 2Na3AsO3 + 3H2

-Một số hợp chất quan trọng của Asen: Asin(AsH3), Điasentrioxit
(As2O3), Điasenpentaoxit (As2O5), Asen(III)clorua (AsCl3), Asen(V)florua
(AsF5), Asen(III)iodua (AsI3), Asensulfua (As4S4).
2.1.3.)

Ảnh hưởng của Asen đối với con người

Asen được quy định là chất độc hại bảng A, tổ chức nghiên cứu ung thư thế
giới IARC đã xếp As vào nhóm các chất gây ung thư cho người. Nhiễm độc asen gây ung
thư da, làm tổn thương gan, gây bệnh dạ dầy,bệnh ngoài da, bệnh tim mạch,…
Hàm lượng asen 0.01 mg/kg có thể gây chết người. Các hợp chất của As(III) có
độc tính mạnh nhất ( thường gọi là Thạch tín). Khi xâm nhập vào cơ thể As(III) sẽ kết
hợp với các nhóm –SH của Enzim trong người làm mất hoạt tính của chúng.

7


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) cịn
gây đơng 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.
2.2. Dụng cụ, hóa chất và thiết bị:
Để xác định lượng vết asen bằng phép đo phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn
lửa (GF-AAS), chúng tôi sử dụng hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA6300
(hãng SHIMADZU – Nhật bản). Đi kèm có bình khí nén Argon tinh khiết (99,99%).
Nguồn tạo tia đơn sắc là đèn catốt rỗng (HCL).

* Một số thơng số kỹ thuật chính của máy:
- Vùng sóng (Wavelength Range): 250 nm-870 nm
- Độ rộng khe sáng (Slit Width): 0,2 nm; 0,5 nm; 0,8 nm; 1,2 nm
- Đèn catốt rỗng (Hollow Cathode Lamp), cường độ đèn (Lamp Current): 230 mA
- Lò graphit (Graphite Tube Furnace) + Loại mẫu (Type of Sample): lỏng,
rắn. l+ Thể tích mẫu cho vào graphit (Volum): Cực đại 500
* Dụng cụ:
- Bình định mức; 10; 25; 50; 100 (ml)...
- Cốc thuỷ tinh: 25; 50 (ml) … l
- Các loại pipet: 1 ; 2; 5 (ml)…Micro pipet 20-5000
- Lọ đựng mẫu: 50; 100; 150 ml.
* Hoá chất:
- Axit HCl PA
-Merk 36% HNO3 PA

8


-Merk 65%
- Các dung dịch chất cải biến hoá học: Pd(NO3)2 Merk 10.000 ppm
Mg(NO3)2 Merk 1000 ppm Ni(NO3)2 Merk 1000 ppm
- Nước cất hai lần.
- Dung dịch chuẩn As 1000 ppm cho AAS, Merk.
- Dung dịch các ion để nghiên cứu ảnh hưởng.
2.3. Điều kiện quy trình và quá trình thực hiện
Để q trình phân tích đạt kết quả tốt, việc nghiên cứu chọn các thông số đo
phù hợp với phép phân tích định lượng một ngun tố hố học là một công việc hết sức
cần thiết và quan trọng trong kỹ thuật AAS.
Để tiến hành tối ưu các thông số máy, chúng tôi chọn những điều kiện sau:
-Dung dịch As(III): 50ppb trong HNO3 0,1% , nền Pd(NO3)2 100ppm.

-Thể tích mẫu hút mỗi lần: 20µl
-Chế độ đo: độ hấp thụ quang (Abs).
2.3.1.)

Chọn bước sóng đo:

Asen có 2 vạch phổ đặc trưng 193.7nm và 228.8nm. Chọn đo asen ở vạch
quang phổ 193.7nm đảm bảo các tiêu chí:
- Tìm được vạch phổ có độ hấp phụ cao nhất
- Tránh sự chen lấn phổ của các nguyên tố khác (Cadimi) có bước sóng trùng
với bước sóng của As tại bước sóng 228.8nm.
2.3.2.)

Cường độ đèn catốt rỗng:

Độ hấp thụ quang của nguyên tố phân tích phụ thuộc vào cường độ chùm tia đo
đèn HCL phát ra. Ta có thể thay đổi cường độ chùm tia phát xạ thơng qua việc thay đổi
cường độ dịng điện của đèn nhưng vẫn đảm bảo phép phân tích có độ nhạy cao và ổn
định.
Với đèn HCL của Asen có Imax =10mA, tiến hành khảo cường độ dịng đèn có
giá trị từ 60 - 100% giá trị của Imax với dung dịch As 50ppb trong HNO3 0,1%, Pd(NO3)2
100ppm. Kết quả khảo sát cường độ dòng đèn catốt rỗng được đưa ra trong bảng 2:

9


Bảng 2: Khảo sát chọn cường độ dòng đèn catốt rỗng
I (mA)
Abs
RSD

(%)

6
0.2741

7
0.3122

8
0.2497

9
0.2377

10
0.2500

3.432

0.480

0.793

0.807

5.643

Chọn dòng đèn catốt rỗng cho As là I = 7mA (70% Imax) trong phép đo. Với
giá trị I=70% Imax phép đo có độ nhạy cao nhất và cũng rất ổn định.
2.3.3.)

Khảo sát chọn độ rộng khe đo:

Khe đo phải được chọn phù hợp sao cho tín hiệu đủ nhạy, đạt độ ổn định cao
và loại bỏ được sự chen lấn vạch phổ của các nguyên tố khác ở hai bên vạch phổ nghiên
cứu.
Bảng 3: Khảo sát chọn độ rộng khe đo
Độ rộng
(nm)
Abs
RSD (%)

0.2

0.5

0.8

1.2

0.2689
0.503

0.3229
0.432

0.3115
1.479

0.2986

1.974

Với độ rộng khe đo là 0.5nm thì độ hấp thụ của vạch Á là lớn nhất và có độ ổn
định cao.
2.3.4.)

Khảo sát ảnh hưởng của chất cải biến hóa học:

Nền mẫu chứa các hợp chất bền nhiệt, khó bay hơi, khó nguyên tử hóa gây cản
trở cho q trình hóa hơi và ngun tử hóa nguyên tố cần phân tích dẫn đến làm giảm độ
ổn định và cường độ vạch phổ. Để làm giảm hoặc loại trừ sự ảnh hưởng của nền mẫu, có
thể tăng nhiệt độ nguyên tử hóa và tro hóa bằng cách thêm vào mẫu chất cải biến hóa
học.

10


Pd(NO3)2, Mg(NO3)2, Ni(NO3)2 là những chất có khả năng kết hợp với nguyên
tố cần phân tích thành các hợp chất khó bay hơi hơn, do đó các q trình tro hố và
ngun tử hố có thể tiến hành ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ hoá hơi của nền mẫu.
2.3.5.)

Các điều kiện khác :

Trước hết là mơi trường khí trơ thực hiện q trình ngun tử hố. Khí thường
được dùng đó là khí Argon (Ar), Nitơ (N2) và Heli (He). Bản chất, thành phần và tốc độ
dẫn khí trơ vào trong cuvet graphit đều ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ và nhiệt độ
trong cuvet graphit. Trong 3 loại trên thì Argon là khí tốt nhất vì vậy chúng tơi dùng khí
này để làm mơi trường ngun tử hố mẫu. Tốc độ khí Argon cho giai đoạn ngun tử
hố thường là 30 ml/phút, còn các giai đoạn khác là 1000 ml/phút.

Thể tích mẫu được đưa vào cuvet để nguyên tử hố đo phổ là 20µl.
2.4. Q trình thực hiện:
2.4.1.)

Lấy mẫu và bảo quản mẫu:

*Lấy mẫu:
Chúng tôi chọn một số loại mẫu đại diện được lấy tại các hộ gia đình để phân
tích. Tại mỗi điểm lấy mẫu, chúng tơi đều lấy 500ml mẫu đựng trong chai nhựa PE, axit
hóa bằng 1ml HNO3 65% PA.
Mẫu nước giếng khoan được lấy định mức 100ml và được bảo quản trong bình
nhựa đã được rửa bằng HCl 2M, được đậy kín tránh để mẫu tiếp xúc với ơxy khơng khí
tạo ra kết tủa FeAsO4 và các hợp chất bay hơi, các ion kim loại ảnh hưởng trong suốt q
trình bảo quản và xử lí mẫu khác ảnh hưởng đến kết quả phân tích.
*Bảo quản mẫu:
Mẫu được bảo quản ngay sau khi lấy mẫu bằng cách axít hóa mẫu phân tích
bằng dung dịch HNO3 đậm đặc đến pH<2 mục đích là để hịa tan các hợp chất khó tan
của mẫu như As2O3 về dạng tan H3AsO3 hay H3AsO4, thuận tiện trong quá trình bảo
quản mẫu. Mẫu được bảo quản trong tủ giữ mẫu. Quy trình lấy mẫu được thực hiện đúng
theo tiêu chuẩn TCVN 55022003.
2.4.2.)

Quy trình xử lý mẫu:

11


Mẫu nước sau khi lấy về, được lọc qua giấy lọc băng xanh để loại bỏ hết tạp
chất, các chất bẩn trước khi đem phân tích rồi cho vào bình định mức tới 100ml được đậy
nắp kín và được bảo quản trong tủ lạnh nhiệt độ từ (00 – 4 0 ); pH phải đảm bảo nhỏ hơn

2.
2.4.3.)

Sấy khô mẫu:

Đây là giai đoạn đầu tiên của quá trình nguyên tử hố mẫu. Nó rất cần thiết để
đảm bảo cho dung mơi hồ tan mẫu bay hơi nhẹ nhàng và an tồn, khơng làm mất mẫu.
Vì vậy, nếu khơng sấy mẫu tốt, mẫu sẽ bị bắn ở các giai đoạn sau của q trình ngun tử
hố dẫn tới làm sai lệch kết quả phân tích. Để thực hiện q trình sấy tốt, đối với một loại
mẫu cần phải tiến hành nghiên cứu, phát hiện, chọn nhiệt độ và thời gian sấy phù hợp.
Thực nghiệm cho thấy, không nên sấy mẫu ở nhiệt độ cao và sấy khô nhanh. Đối với đa
số các mẫu vô cơ trong dung môi nước, nhiệt độ sấy khô phù hợp thường nằm trong
khoảng 100-250oC với thời gian từ 20-40s. Việc tăng nhiệt độ sấy cần được thực hiện từ
từ với tốc độ tăng nhiệt độ từ 5-80C/s là phù hợp.
Qua khảo sát, chúng tôi chọn sấy mẫu ở nhiệt độ 1150C qua 3 bước:
+ Bước 1: tăng từ từ nhiệt độ thường của cuvet (30-400C) lên 900C (tốc độ
gia nhiệt 30C/s). Giữ ở nhiệt độ này 20s.
+ Bước 2: tăng từ 900C-1050C (tốc độ gia nhiệt 20C/s). Giữ trong 20s.
+ Bước 3: tăng từ 1050C- 1150C (tốc độ gia nhiệt).
2.4.4.)

Tro hóa mẫu:

Mục đích của giai đoạn này là để tro hoá (đốt cháy) các hợp chất hữu cơ và
mùn có trong mẫu khi đã sấy khơ, đồng thời nung luyện mẫu ở một nhiệt độ thuận lợi,
tăng hiệu suất và ổn định cho giai đoạn nguyên tử hoá. Nếu nhiệt độ tro hoá quá cao, chất
phân tích có thể bị phân huỷ mất trong giai đoạn này.
Mỗi ngun tố đều có một nhiệt độ tro hố giới hạn, nếu tro hoá mẫu ở nhiệt
độ tro hoá cao hơn thì cường độ vạch phổ bị giảm và khơng ổn định. Tuy nhiên, cũng
khơng nên tro hố ở nhiệt độ thấp quá so với nhiệt độ giới hạn, vì như thế có thể vẫn cịn

các chất khác (như sản phẩm hữu cơ) chưa bị phân huỷ hết, quá trình tro hố chưa hồn

12


tồn, sẽ khơng tốt cho giai đoạn ngun tử hố. Thực nghiệm chỉ ra rằng, chỉ nên tro hoá
mẫu ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ giới hạn từ 30- 500c hoặc cao nhất là đúng bằng nhiệt
độ giới hạn.
Kết quả khảo sát nhiệt độ tro hoá với mẫu As 50ppb trong HNO3 0,1% với
Ni(NO3)2 ở các nồng độ khác nhau được đưa ra trong bảng 4:
Bảng 4:Ảnh hưởng nhiệt độ tro hoá mẫu với chất cải biến hoá học Ni(NO3)2 đến độ
hấp thụ quang
Nhiệt độ

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

0.2537

0.2853

0.2895

0.2911

0.2877

0.2781

0.2349

200ppm

0.2787

0.2867

0.3020

0.2921

0.2712

0.2612

0.2319

500ppm

0.2293

0.2289

0.2772

0.2709

0.2266

0.2100

0.1902

100ppm

Abs

Kết quả khảo sát nhiệt độ tro hoá với mẫu As(III) 50ppb trong HNO3 0,1% với
Mg(NO3)2 ở các nồng độ khác nhau được đưa ra trong bảng 5:

13


Bảng 5: Khảo sát chọn nhiệt độ tro hoá mẫu với chất cải biến là Mg(NO3)2
Nhiệt độ

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

0.1959

0.2140

0.2497

0.2561

0.2566

0.2507

0.2513

200pp
m

0.2243

0.2371

0.2471

0.2626

0.2644

0.2643

0.2602

500pp
m

0.2156

0.2169

0.2231

0.2310

0.2530

0.2521

0.2530

100pp

m

Abs

Kết quả khảo sát nhiệt độ tro hoá với mẫu As 50ppb trong HNO3 0,1% với
Pd(NO3)2 ở các nồng độ khác nhau được đưa ra trong bảng 6:
Bảng 6: Khảo sát chọn nhiệt độ tro hoá mẫu với chất cải biến là Pd(NO3)2
Nhiệt độ

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

0.2745

0.2912

0.3012

0.3210

0.2914

0.2423

0.2745

200ppm

0.2655

0.2814

0.2911

0.3014

0.2812

0.2514

0.2655

500ppm

0.2634

0.2982

0.2939

0.2997

0.2751

0.2423

0.2634

100ppm

Abs

14


Kết quả chỉ ra trên các hình cho thấy: với chất cải biến nền là Pd(NO3)2 thì độ
hấp thụ quang là cao nhất trong 3 loại cải biến nên mà chúng tơi đã khảo sát. Điều đó
chứng tỏ rằng với chất cải biến nền là Pd(NO3)2 thì độ nhạy của phép phân tích GF-AAS
đối với asen là tốt nhất.
Từ đó, chúng tơi chọn nhiệt độ tro hố của asen là: 13000C với chất cải biến
nền là Ni(NO3)2 200ppm; 11000C với chất cải biến nền là Mg(NO3)2 200ppm và
14000C với chất cải biến nền là Pd(NO3)2 100ppm để khảo sát nhiệt ngun tử hố cho
phép phân tích asen bằng phương pháp GF-AAS.
2.4.5.)

Ngun tử hóa:

Ngun tử hố là giai đoạn cuối cùng của q trình ngun tử hố mẫu nhưng
lại là giai đoạn quyết định tới cường độ vạch phổ. Giai đoạn này được thực hiện trong

thời gian rất ngắn (2-6 giây) nhưng tốc độ tăng nhiệt lại rất lớn (1500-3000 0 C/s) để đạt
được ngay tức khắc đến nhiệt độ nguyên tử hoá và thực hiện phép đo cường độ vạch phổ.
Khi nguyên tử hoá mẫu ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ giới hạn thường độ hấp
thụ của vạch phổ không tăng thêm mà kết quả đo thường không ổn định và làm cuvet
nhanh hỏng. Ngoài việc chọn nhiệt độ, trong giai đoạn này còn cần phải chọn thời gian
nguyên tử hoá phù hợp.
Kết quả khảo sát nhiệt độ nguyên tử hoá với mẫu As(III) 50ppb trong HNO3
0,1%, với Ni(NO3)2 200ppm, Mg(NO3)2 200ppm, Pd(NO3)2 100ppm được đưa ra trong
bảng 7.

15


Bảng 7. Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hoá với chất cải biến hoá học khác nhau
Nhiệt độ

1900

2000

2100

2200

2300

2400

2500

Ni
200ppm

0.1387

0.2273

0.2522

0.3012

0.2956

0.2945

0.2898

Mg
200ppm

0.1252

0.1911

0.2665

0.2831

0.2913

0.2834

0.2820

Pb
100ppm

0.1859

0.2589

0.2902

0.3014

0.3134

0.3134

0.3129

Từ kết quả ở trên chúng tơi có kết quả tối ưu sau:
Bảng 8: Nhiệt độ tro hóa và nguyên tử hóa tối ưu với chất cải biến khác nhau
Chất cải biến hóa
học

Nhiệt độ tro hóa

Nhiệt độ nguyên tử
hóa

Abs

Ni (NO3)2 200ppm

1100

2200

0.3012

Mg(NO3) 200ppm

1200

2300

0.2913

Pd (NO3) 100ppm

1400

2300

0.3134

16

*Nhận xét: khi nguyên tử hoá với chất cải biến Pd(NO3)2 thì độ hấp thụ
quang là lớn nhất và ổn định trong khoảng từ 23000C đến 25000C, với chất cải biến là
Ni(NO3)2, Mg(NO3)2 thì độ hấp thụ quang nhỏ hơn. Khi nhiệt độ ngun tử hố cao thì
cuvet sẽ nhanh hỏng. Chính vì vậy, chúng tơi chọn Pd(NO3)2 làm chất cải biến hoá học,
nhiệt độ nguyên tử hoá là 23000C trong thời gian 4 giây tốc độ tăng nhiệt là 2500C/s
2.4.6.)

Làm sach và làm nguội cuvet:

Đây là giai đoạn phụ của chu trình ngun tử hố nhưng rất cần cho việc đo mẫu tiếp
theo để đảm bảo cho phép phân tích sau đó khơng bị ảnh hưởng của các chất bẩn cịn lưu
lại trong q trình phân tích trước đó. Các nhà nghiên cứu cho thấy, nhiệt độ làm sạch
cuvet cao hơn nhiệt độ nguyên tử hoá từ 50- 1000C. Chúng tôi chọn nhiệt độ làm sạch
cuvet với As là 2400 C trong thời gian là 10 giây với tốc độ tăng nhiệt là 5000C/s.
2.4.7.)

Tiến trình phân tích trên máy :

Mẫu sau khi được lấy về, xử lý, sấy khô, tro hóa thì được chuyển sang giai
đoạn hóa hơi mẫu, chuyển mẫu từ trạng thái rắn sang trạng thái hơi
Giai đoạn 2 ,nguyên tử hóa trong ống cuvet graphit. Đây là giai đoạn quan
trọng và quyết định đến kết quả của phép đo AAS. Kỹ thuật ngun tử hóa khơng ngọn
lửa GF- AAS cho phép ta nguyên tử hóa mẫu trong thời gian rất ngắn, nhờ năng lượng
của dòng điện cơng suất lớn (có cường độ rất cao 50-500A, và thế thấp dưới 12V), trong
mơi trường khí trơ .Trong đó nhiệt độ cuvet graphit là yếu tố chính quyết định mọi diễn
biến của q trình ngun tử hóa mẫu
Cho nguồn bức xạ đơn sắc HCL có bước song bằng bước song của As chiếu
vào đám hơi nguyên tử
Hơi nguyên tử sẽ hấp thụ năng lượng từ nguồn bức xạ đơn sắc, chuyển lên
trạng thái kích thích và bắt đầu phát xạ. Nhờ hệ thống máy quang phổ , người ta thu được

tồn bộ chum sang sau khi đi qua mơ trường hấp thụ, phân li chúng thành phổ rồi chọn
một vạch phổ cần đo của nguyên tố phân tích hướng vào khe đo để đo cường độ của nó.
Phương trình liên hệ giữa cường độ vạch hấp thụ và nồng độ của As là
A = kCl
Trong đó:
A cường độ vạch phổ hấp thụ
K hằng số thực nghiệm
L: chiều dài môi trường thực nghiệm

17


C: nồng độ As trong mẫu phân tích
III.

TÍNH TỐN KẾT QUẢ:

1. Lập đường chuẩn
1.1. Khảo sát xác định khoảng tuyến tính
Để xác định khoảng tuyến tính của phép đo GF-AAS, chúng tôi tiến hành khảo
sát đối với dung dịch As 5; 10; 25; 50; 75; 90; 100; 110; 125; 140 ppb trong HNO3 0,1%
nền Pd(NO3)2 100ppm. Sau khi đã trừ đi tín hiệu mẫu trắng. Các kết quả được chỉ ra ở
bảng 14
Bảng 9: khảo sát khoảng tuyến tính:

2. Xây dựng đường chuẩn, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng
2.1. Xác định đường chuẩn
Để xác định đường chuẩn với phương trình đầy đủ dựa trên kết quả khảo sát
xác định khoảng tuyến tính của asen theo bảng 14 và hình 10, tiến hành dựng đường
chuẩn đối với dung dịch asen ở các nồng độ 5; 10; 25; 50; 75ppb. Kết quả được tính tốn

trên phần mềm Origin 7.5.
Hình 11. Đường chuẩn xác định As
Từ đồ thị biểu diễn trên ta có thể kết luận giới hạn tuyến tính (LOL) của phép
đo GF-AAS của asen là 75ppb.

18


Phương trình đường hồi quy: Y= (A±t.SA) + (B±t.SB).X
Với f = 3, độ tin cậy 95% thì t = 3,18.
A = 0,00022, DeltaA = t.SA = 0,0093
B = 0,0050, DeltaB = t.SB = 0,00005
Phương trình hồi quy tìm được theo đường chuẩn là:
Y = (0,00022 ± 0,00930) ± (0,00501 ± 0,00050)X
*Giới hạn phát hiện LOD
Giới hạn phát hiện được định nghĩa là nồng độ chất phân tích nhỏ nhấttạo
thành tín hiệu phân tích có chiều cao gấp 3 lần tín hiệu đường nền.
Để xác định giới hạn phát hiện thông thường tiến hành theo các cách:
- Phương pháp xác định trực tiếp: dùng chính chất phân tích tiến hành pha
lỗng cho tới khi tín hiệu đo vẫn cao hơn tín hiệu đường nền 3 lần và lấy nồng độ đó làm
giới hạn phát hiện (LOD).
- Phương pháp tính tốn: chúng tơi dựa vào đường hồi quy để tính giá trị LOD:
LOD = = 1,19ppb
*Giới hạn định lượng LOQ của đường chuẩn
Giới hạn định lượng của phương pháp được định nghĩa là nồng độ chấp phân
tích nhỏ nhất mà phép phân tích vẫn định lượng được được chính xác với độ tin cậy

19

thống kê là 95%. Theo lý thuyết thống kê giới hạn định lượng là nồng độ chất phân tích
gấp 10 lần tín hiệu đường nền.
LOQ = = 4,5ppb
2.2. Độ chính xác của phép đo:
Để xác định sai số và độ lặp lại của phép đo, chúng tôi đo 6 lần dung dịch
chuẩn C0 = 25ppb (nồng độ ở khoảng giữa đường chuẩn).
Sai số của phép đo:
Phương sai:

%X= x100

S 2=

Độ lệch chuẩn: Sf=
Hệ số biến động: RSD (%) = x100
n: Số lần đo
Ci: Nồng độ tính từ đường chuẩn ứng với lần đo i
Ctb: Nồng độ mẫu chuẩn trung bình của n mẫu

20


Bảng 10: Bảng khảo sát độ lặp của phép đo

3. Đánh giá hệ số của phương trình hồi quy:
Một phương pháp phân tích tốt phải có độ lặp lại và hệ số thu hồi lớn, hệ số
biến động nhỏ. Để đánh giá ba đại lượng: độ lặp lại, hệ số biến động và hệ số thu hồi của
phương pháp phân tích chúng tơi chuẩn bị ba dãy mẫu chuẩn của asen có nồng độ tương
ứng nằm ở đầu, giữa và cuối của đường chuẩn khảo sát trên nền mẫu thực là mẫu nước
ngầm và mẫu nước máy.

Chuẩn asen l00ppb và 200ppb.
Độ lặp lại hệ số biến động và hệ số thu hồi của phương pháp được tính theo
các cơng thức sau:
Ci = Cmaupt+i – Cmaupt
Phương sai:
Độ lệch chuẩn:
Hệ số biến động:
Hiệu xuất thu hồi:
Trong đó:
X: phần trăm sai số tương đối
Ct: nồng độ mẫu chuẩn đưa vào mẫu phân tích
Ci: nồng độ mẫu chuẩn tìm từ đường chuẩn ứng với lần đo

21


Ctb: nồng độ mẫu chuẩn trung bình của n mẫu
n: số lần mẫu có cùng nồng độ
Sf: độ lệch chuẩn
RSD: hệ số biến thiên (hay độ lệch chuẩn tương đối)
H: hiệu suất thu hồi của phương pháp

4. Kết quả phân tích mẫu thực:
Sau khi xây dựng được quy trình phân tích As trong mẫu nước ngầm. Chúng
tơi tiến hành phân tích mẫu. Kết quả phân tích mẫu thực dựa vào phương pháp đường
chuẩn. Chúng tôi đã đã thu được số liệu như sau:

Xác định hàm lượng As bằng phương pháp thêm chuẩn: - Lấy 200 µ l mẫu 1,
thêm vào 40 µ l Pd2+ 100ppm. - Thêm lần lượt lượng As có nồng độ xác định, cuối cùng
thêm vào nước cất 2 lần để thể tích tổng là 400 µ l . - Lấy 20 µ l mang đo phổ. Kết quả

xác định As trong mẫu 1 bằng phương pháp thêm chuẩn

22


Từ đường ngoại suy đồ thị ta có Cx = 8,5ppb mà ở trên ta pha loãng 2 lần vậy
C mẫu = 17ppb.
IV. KẾT LUẬN
Với mục đích xác định hàm lượng asen trong nước ngầm bằng phương pháp
quang phổ hấp thụ không ngọn lửa đã đạt được một số kết quả sau:
Khoảng tuyến tính xác định Asen từ 4,5 đến 75,0 ppb: Đánh giá thống kê qui
trình phân tích asen
+ Sai số phép đo: 2,1%
+ Độ lặp lại là: 0,4%

23


+ Hệ số biến động là: 0,8%
+ Hiệu suất thu hồi từ: 82,0-93,7%
Áp dụng qui trình phân tích để phân tích mẫu
Từ bảng phân tích cho thấy hàm lượng As ở khu vực này không cao nhưng đã
vượt quá chỉ tiêu mới của WHO và TCVN cho phép (10 ppb) với tỉ lệ 7/8 tức chiếm
87,5%. Nếu sử dụng sẽ gây tác hại cho con người.
V. TÀI LIỆU THAM KHẢO:
-Hoàng Mạnh Hùng- Luận văn Thạc sĩ hóa học “ XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ
ASEN TRONG NƯỚC GIẾNG KHOAN TẠI KHU VỰC TP.THÁI NGUYÊN BẰNG
PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ KHƠNG NGỌN LỬU GF-AAS
VÀ SƠ BỘ SỬ LÍ ASEN”
-Đặng Quốc Trung- Luận văn thạc sĩ hóa hoc: “XÁC ĐỊNH ASEN TRONG

CHÈ XANH Ở THÁI NGUYÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUN
TỬ”
-Hồng Nhâm (2003), Hóa học vơ cơ (tập hai), NXB Giáo dục.

24