ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

Nguyễn Kim Diễm Mai

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH PHÂN TÍCH HỢP PHẦN AS III TRONG

NƢỚC NGẦM BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN

SỬ DỤNG DETECTOR ĐỘ DẪN KHÔNG TIẾP XÚC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2013

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

---------------------

Nguyễn Kim Diễm Mai

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH PHÂN TÍCH HỢP PHẦN AS III TRONG

NƢỚC NGẦM BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN

SỬ DỤNG DETECTOR ĐỘ DẪN KHÔNG TIẾP XÚC

Chuyên ngành: Hóa Môi trƣờng

Mã số: 60440120

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. DƢƠNG HỒNG ANH

Hà Nội - 2013

i

LỜI CẢM ƠN

Với những tình cảm kính trọng nhất, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới

TS. Dương Hồng Anh, người đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình truyền đạt cho em

những kiến thức để hoàn thành luận văn này.

Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới GS. Phạm Hùng Việt – Giám đốc Trung

tâm Nghiên cứu Công nghệ Môi trường và Phát triển Bền vững, Trường Đại học

Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho em

được thực hiện đề tài tại Trung tâm.

Em xin gửi lời cám ơn tới các Thầy, Cô giáo trong khoa Hóa học, Trường

Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình truyền đạt cho

em những kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập tại đây.

Đề tài của em sẽ không thể hoàn thành nếu không có sự giúp đỡ của các Cán

bộ, các Anh, Chị, và bạn bè ở Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Môi trường và

Phát triển Bền vững. Em xin chân thành cám ơn sự quan tâm của mọi người đã

dành cho em trong suốt quá trình nghiên cứu.

Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến các Thầy, Cô và Cán bộ trường Đại học

Sư Phạm Tp.Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho em được chuyên tâm học

tập và nghiên cứu trong suốt thời gian qua.

Để có cơ hội thực hiện nghiên cứu này, em xin chân thành cám ơn đề tài mã

số 104.07-210.21 của Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ quốc gia và đề tài mã

số CS.2013.19.19 của Trường Đại học Sư Phạm Tp.HCM đã cấp hỗ trợ kinh phí

cho em hoàn thành nghiên cứu này.

Cuối cùng, em xin gửi lòng biết ơn sâu sắc đến Bố, Mẹ và các Anh, Chị, Em

trong gia đình vì đã luôn ở bên cạnh động viên, ủng hộ và tạo điều kiện thuận lợi

nhất giúp em hoàn thành giai đoạn học tập và nghiên cứu này.

Học viên

Nguyễn Kim Diễm Mai

ii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 1

DANH MỤC HÌNH .................................................................................................... v

DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................... ix

MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... x

Chƣơng 1. TỔNG QUAN ..................................................................................... 1

1.1. Một số vấn đề về Asen và ô nhiễm asen trong nƣớc ngầm .............................. 1

1.1.1. Khát quát chung về Asen ........................................................................ 1

1.1.2. Tác dụng hóa sinh của As ....................................................................... 2

1.1.3. Ô nhiễm Asen trên thế giới và Việt Nam ............................................... 4

1.1.4. Các phƣơng pháp xác định As ................................................................ 7

1.2. Phƣơng pháp điện di mao quản ....................................................................... 11

1.2.1. Giới thiệu và phân loại các phƣơng pháp điện di mao quản ................ 11

1.2.2. Cơ sở của phƣơng pháp điện di mao quản ............................................ 13

1.2.3. Các phƣơng pháp bơm mẫu trong điện di mao quản ............................ 18

1.2.4. Các yếu tố ảnh hƣởng trong phân tích điện di mao quản ..................... 20

1.2.5. Các loại đetectơ dùng trong kĩ thuật điện di mao quản ........................ 24

1.2.6. Ứng dụng của phƣơng pháp điện di mao quản ..................................... 28

1.3. Kết luận chung phần tổng quan ...................................................................... 30

Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM ............................................................................... 32

2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu ................................................................... 32

2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................. 32

2.1.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ...................................................................... 32

2.1.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 32

2.2. Trang thiết bị, dụng cụ và hóa chất ................................................................. 33

2.2.1. Trang thiết bị, dụng cụ .......................................................................... 33

2.2.2. Hóa chất ................................................................................................ 33

2.2.3. Chuẩn bị các dung dịch chuẩn và hóa chất thí nghiệm ........................ 34

iii

2.2.4. Quy trình xử lý mao quản trƣớc khi sử dụng ........................................ 34

2.3. Tối ƣu hóa các điều kiện phân tích As(III) trong nƣớc bằng phƣơng pháp điện

di mao quản ............................................................................................................... 35

2.3.1. Tối ƣu hóa thành phần pha động điện di .............................................. 35

2.3.2. Khảo sát dung dịch dùng để pha mẫu ................................................... 35

2.3.3. Lựa chọn phƣơng pháp bơm mẫu ......................................................... 35

2.3.4. Nghiên cứu ảnh hƣởng của các ion nền đến việc xác định As(III) ...... 36

2.3.5. Xây dựng khoảng tuyến tính và đánh giá phƣơng pháp ....................... 36

2.3.6. Phƣơng pháp thêm chuẩn (Standard addition method) ........................ 37

2.4. Ứng dụng quy trình tối ƣu để phân tích As(III) trong một số mẫu nƣớc giếng

khoan ......................................................................................................................... 38

2.4.1. Lấy mẫu ................................................................................................ 38

2.4.2. Phân tích mẫu ........................................................................................ 38

Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN........................................................... 40

3.1. Tối ƣu hóa dung dịch đệm điện di .................................................................. 40

3.1.1. Khảo sát lựa chọn dung dịch đệm điện di ............................................. 40

3.1.2. Khảo sát ảnh hƣởng pH của dung dịch đệm dựa trên MES và Arg ..... 44

3.1.3. Khảo sát ảnh hƣởng của độ dẫn dung dịch đệm ở pH 8,9 .................... 46

3.2. Tối ƣu hóa điều kiện pha mẫu ......................................................................... 48

3.2.1. Khảo sát dung dịch pha mẫu ................................................................. 48

3.2.2. Khảo sát nồng độ Arginine pha mẫu .................................................... 49

3.3. Tối ƣu hóa điều kiện bơm mẫu ....................................................................... 51

3.3.1. Khảo sát phƣơng pháp bơm mẫu .......................................................... 51

3.3.2. Khảo sát thời gian bơm mẫu ................................................................. 52

3.4. Khảo sát ảnh hƣởng cuả các ion nền cơ bản ................................................... 54

3.4.1. Ảnh hƣởng của các anion Cl-, NO2

-, SO4

2-, PO4

3- ................................. 54

3.4.2. Ảnh hƣởng của bicacbonat ................................................................... 55

3.4.3. Ảnh hƣởng của Fe(II) ........................................................................... 57

3.5. Khảo sát ảnh hƣởng của điện thế tách ............................................................ 61

iv

3.6. Thẩm định phƣơng pháp ................................................................................. 63

3.6.1. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lƣợng (LOQ) của thiết bị 63

3.6.2. Khảo sát khoảng tuyến tính .................................................................. 64

3.6.3. Đánh giá độ lặp lại và hiệu suất thu hồi của phƣơng pháp thêm chuẩn

trong phân tích As(III) bằng hệ thiết bị điện di mao quản ................................ 66

3.6.4. Phân tích hàm lƣợng As(III) trong mẫu nƣớc ngầm ............................. 67

KẾT LUẬN ............................................................................................................... 74

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐƢỢC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN

VĂN .......................................................................................................................... 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 76

PHỤ LỤC

v

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của As theo pH – Eh ........................ 1

Hình 1.2. Sự xâm nhập của asen và những hợp chất của nó trong cơ thể. ........... 4

Hình 1.3. Cấu tạo hệ thiết bị điện di mao quản. .................................................. 12

Hình 1.4. Lớp điện kép trên thành mao quản Silic ............................................. 15

Hình 1.5. Vận tốc của các ion dƣới tác dụng của dòng EOF .............................. 16

Hình 1.6. Các kiểu dòng chảy trong mao quản và tín hiệu tƣơng ứng ............... 17

Hình 1.7. Các phƣơng pháp bơm mẫu trong điện di mao quản .......................... 20

Hình 1.8. Các gradient nhiệt và sự hình thành dòng chảy hình parabol trong mao

quản ..................................................................................................... 20

Hình 1.9. Biểu đồ sự phụ thuộc vào pH của độ linh động dòng điện thẩm ........ 22

Hình 1.10. Tín hiệu thu đƣợc từ việc tách một ion từ dung dịch bằng màng chọn

lọc ion .................................................................................................. 25

Hình 1.11. Sơ đồ đetectơ không tiếp xúc kiểu tụ điện. ......................................... 28

Hình 3.1. Tín hiệu As(III) 5mg/L khi dùng đệm 12mM CAPS .......................... 42

Hình 3.2. Tín hiệu As(III) 5mg/L khi dùng đệm 12mM CHES .......................... 42

Hình 3.3. Tín hiệu Asen(III) 5mg/L khi dùng đệm 12mM MES ........................ 42

Hình 3.4. Tín hiệu Asen(III) 5mg/L khi dùng đệm 12mM MOPS ..................... 42

Hình 3.5. Tín hiệu As(III) 5mg/L trong các dung dịch pha động điện di ........... 43

Hình 3.6. Ảnh hƣởng của pH dung dịch đệm đến tín hiệu As(III) 5mg/L. ......... 45

Hình 3.7. Ảnh hƣởng của độ dẫn dung dịch đệm đến tín hiệu As(III) 5mg/L. ... 47

Hình 3.8. Ảnh hƣởng của các dung dịch pha mẫu đến tín hiệu As(III) 5mg/L. . 49

Hình 3.9. So sánh chiều cao pic As(III) 1mg/L từ hai phƣơng pháp bơm mẫu. . 52

vi

Hình 3.10. Ảnh hƣởng của thời gian bơm mẫu bằng điện động học đến tín hiệu

As(III) 100g/L. .................................................................................. 53

Hình 3.11. Điện di đồ thể hiện ảnh hƣởng của thời gian bơm mẫu bằng điện động

học đến tín hiệu của As(III) 100µg/L. ................................................. 53

Hình 3.12. Ảnh hƣởng của các anion nền cơ bản đến chiều cao tín hiệu pic

As(III) 100g/L. .................................................................................. 54

Hình 3.13. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của quá trình loại bicacbonat bằng nhựa

trao đổi cation đến tín hiệu của As(III) 100µg/L. ............................... 57

Hình 3.14. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của các chất tạo phức với sắt đến tín hiệu

của As(III) 100µg/L. ........................................................................... 59

Hình 3.15. Chứng minh ảnh hƣởng của Fe(II) đến tín hiệu As(III) 100µg/L. ...... 61

Hình 3.16. Ảnh hƣởng của điện thế tách đến tín hiệu của As(III) 75µg/L. .......... 62

Hình 3.17. Ảnh hƣởng của hiệu điện thế tách đến tín hiệu As(III) 75g/L .......... 63

Hình 3.18. Khoảng tuyến tính phân tích As(III) bằng phƣơng pháp điện di mao

quản. .................................................................................................... 65

Hình 3.19. Quy trình phân tích trực tiếp As(III) bằng phƣơng pháp CE-C4D và so

sánh bằng AAS. ................................................................................... 68

Hình 3.20. So sánh kết quả đo As(III) trong mẫu nƣớc ngầm bằng hai phƣơng

pháp CE-C4D và AAS. ........................................................................ 70

Hình 3.21. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 15 ............................. 71

vii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Ô nhiễm asen trong nƣớc ngầm ở các nƣớc trên thế giới ..................... 5

Bảng 1.2. Tổng hợp kết quả phân tích As do UNICEF hỗ trợ 2001–2004 .......... 6

Bảng 1.3. Một số hệ đệm thông dụng trong kỹ thuật CE .................................... 22

Bảng 3.1. Kết quả khảo sát các dung dịch pha động điện di dùng trong phân tích

As(III) 5mg/L bằng phƣơng pháp điện di mao quản CE-C4D ............ 41

Bảng 3.2. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của pH dung dịch đệm đến tín hiệu của

As(III)5mg/L bằng phƣơng pháp điện di mao quản CE-C4D ............. 44

Bảng 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của độ dẫn dung dịch đệm đến tín hiệu

của As(III)5mg/L bằng phƣơng pháp điện di mao quản CE-C4D....... 46

Bảng 3.4. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của các dung dịch pha mẫu đến tín hiệu

của As(III)5mg/L bằng phƣơng pháp điện di mao quản CE-C4D....... 48

Bảng 3.5. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ dung dịch Arginine dùng để

pha mẫu đến tín hiệu của As(III) 5mg/L ............................................. 50

Bảng 3.6. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của quá trình loại bicacbonat bằng nhựa

trao đổi cation đến tín hiệu của As(III) 100µg/L ................................ 56

Bảng 3.7. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của Fe2+

đến tín hiệu As(III) 100µg/L .. 60

Bảng 3.8. Kết quả khảo sát giá trị LOD của thiết bị điện di mao quản trong phân

tích As(III) ........................................................................................... 64

Bảng 3.9. Khảo sát khoảng tuyến tính phân tích As(III) bằng phƣơng pháp CE 65

Bảng 3.10. Đánh giá độ lặp lại và hiệu suất thu hồi của phƣơng pháp phân tích

As(III) bằng hệ thiết bị điện di mao quản ........................................... 66

Bảng 3.11. Kết quả phân tích As(III) của 15 mẫu nƣớc giếng khoan tại xã Vạn

Phúc, Thanh Trì, Hà Nội ..................................................................... 69

viii

Bảng 3.12. Kết quả phân tích hàm lƣợng các ion nền cơ bản của 15 mẫu nƣớc

ngầm tại xã Vạn Phúc .......................................................................... 72

ix

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

AAS: phổ hấp thụ nguyên tử (Atomic Absorption Spectrophotometric)

AC: Dòng điện xoay chiều (alternating current)

Arg: L-Arginine (2-Amino-5-guanidinopentanoic)

ATP: Adenozin triphotphat

C4D: Đêtectơ đo độ dẫn không tiếp xúc kiểu tụ điện (Capicitively Coupled

Contactless Conductivity Detection)

CAPS: Axit 3-(cyclohexylamin)-1-propansunfonic (C9H19NO3S)

CE: Điện di mao quản (Capillary Electrophoresis)

CHES: Axit 2-(cyclohexylamin)etansunfonic (C8H17NO3S, p.a., Fluka

CTAB: Hexađexyltrimetyl amonibromit

CZE: Điện di mao quản vùng (Capillary Zone Electrophoresis)

DC: Dòng điện một chiều (direct current)

EOF: Dòng điện di thẩm thấu (electroosmotic flow)

HĐBM: Chất hoạt động bề mặt

LOD: Giới hạn xác định (limit of detection)

LOQ: Giới hạn định lƣợng (limit of quantity)

MS: Khối phổ (Mass spectrophotometry)

MES: Axit 2-mopholinetansunfonic (C6H13NO4S)

MOPS: Axit 3-mopholinpropansunfonic (C7H15NO4S)

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

UNICEF: Quỹ Nhi Đồng Liên Hợp Quốc (United Nations International

Children's Emergency Fund)

UV-Vis: Quang phổ hấp thụ phân tử vùng tử ngoại và khả kiến

x

MỞ ĐẦU

Trong vài chục năm trở lại đây, nƣớc ngầm đƣợc sử dụng rất phổ biến cho nhu

cầu ăn uống, sinh hoạt của ngƣời dân Việt Nam, đặc biệt tại các vùng đồng bằng, đô

thị đông dân cƣ. Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu đã cho thấy nƣớc ngầm tại một số khu

vực có hàm lƣợng asen, mangan, amoni,… cao hơn tiêu chuẩn cho phép trong nƣớc

sinh hoạt. Trong số các chất kể trên thì asen là nguyên tố có độc tính cao, sự tích lũy

asen vào cơ thể trong thời gian dài kể cả ở hàm lƣợng thấp cũng gây nên nhiều tác

hại nghiêm trọng cho sức khỏe nhƣ: ung thƣ da, ung thƣ phổi, các bệnh ở gan, bàng

quang,….

Ngày nay, ô nhiễm asen trong nƣớc ngầm đang là vấn đề thu hút sự quan tâm

của các nhà khoa học trên thế giới. Ở Băngladet và Ấn Độ có khoảng 36 triệu ngƣời

đang đối mặt với nguy cơ về sức khỏe có liên quan đến nhiễm độc asen. Đồng thời,

nguồn nƣớc ngầm ở một số địa phƣơng ở nƣớc ta nhƣ: Hà Nam, Hà Tây, Hƣng

Yên,…cũng bị ô ngiễm As nghiêm trọng [14]. Do đó việc định lƣợng asen trong

nƣớc ngầm bằng các phƣơng pháp có độ chính xác cao và dễ áp dụng ở mọi nơi là

vô cùng cần thiết.

Cùng với các nghiên cứu khác, đề tài “Nghiên cứu quy trình phân tích hợp

phần asen III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng

detector độ dẫn không tiếp xúc” mong muốn đóng góp một phần vào việc xây

dựng một bức tranh chung về hiện tƣợng ô nhiễm asen trong nƣớc ngầm ở nƣớc ta

và giúp các nhà quản lí đề ra các biện pháp nhằm ngăn ngừa và giảm thiểu nguy cơ

phơi nhiễm asen của ngƣời dân. Áp dụng kĩ thuật phân tích điện di mao quản là một

hƣớng tiếp cận khá mới về phƣơng pháp phân tích As(III). Sau các thành công đã

đạt đƣợc trong luận văn này, hy vọng rằng có thể phát triển phƣơng pháp vào mục

đích chế tạo thiết bị phân tích As(III) hiện trƣờng, phục vụ cho việc phân tích nhanh

một lƣợng lớn mẫu nƣớc ngầm tại các hộ dân với độ đúng, độ lặp lại, giới hạn phát

hiện và giới hạn định lƣợng thỏa mãn QCVN cho phép đối với nƣớc ngầm là

50g/L.

1

Chƣơng 1. TỔNG QUAN

1.1. Một số vấn đề về Asen và ô nhiễm asen trong nƣớc ngầm

1.1.1. Khát quát chung về Asen

As là nguyên tố hình thành tự nhiên trong vỏ trái đất. Ngƣời ta thƣờng tìm

thấy As tồn tại dƣới dạng hợp chất với một hay một số nguyên tố khác nhƣ oxy, clo

và lƣu huỳnh,... As kết hợp với những nguyên tố trên tạo thành các hợp chất As vô

cơ nhƣ các khoáng vật: đá thiên thạch, Reagal (AsS), Orpiment (As2S3), Arsenolite

(As2O3),… Hợp chất của As với cacbon và hyđro gọi là hợp chất As hữu cơ. Các

hợp chất chứa As, cả vô cơ và hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo. Các

dạng hợp chất hữu cơ của As thƣờng ít độc hại so với các hợp chất As vô cơ [1].

Asen và các hợp chất vô cơ của nó là những chất rất độc, chúng tồn tại phổ

biến trong thiên nhiên và cũng có mặt trong sản xuất công nghiệp. Asen là một á

kim màu xám trắng, mùi tỏi, khối lƣợng riêng d=5,7, nhiệt độ nóng chảy là 810oC

(p=30 atm) [8]. Trong dung dịch, tùy thuộc vào pH và thế oxi hóa khử mà As tồn tại

ở các dạng khác nhau nhƣ: H3AsO3, H2AsO3-, HAsO3

2-, AsO3

3-, H3AsO4, H2AsO4

-,

HAsO42-

, và AsO43-

.

Hình 1.1. Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của As theo pH – Eh [45].

2

Qua giản đồ Hình 1.1 cho thấy: As(III) tồn tại chủ yếu trong điều kiện môi

trƣờng khử, trong khi đó, As(V) cho thấy bền hơn trong điều kiện môi trƣờng có

tính oxi hóa. Axit H3AsO4 có giá trị hằng số phân ly axit pK1= 2,2; pK2=7,1 và

pK3=11,5; còn axit H3AsO3 có pK1=9,2; pK2=12,3 và pK3=13,4.

Asen vô cơ thƣờng tồn tại ở dạng muối asenit, asenat và các oxit asen. Các

dạng As hữu cơ nhƣ metyl-, đimetyl-, trimetyl-asenic,...thƣờng có trong mô của các

loài động thực vật. Trong môi trƣờng tự nhiên, Asen thƣờng tồn tại ở bốn trạng thái

oxi hóa là –3, 0, 3 và 5, đặc biệt trong môi trƣờng thủy quyển, As xuất hiện chủ yếu

ở hai dạng là asenit (III) và asenat (V). Trạng thái oxi hóa, dạng tồn tại của As sẽ

quyết định độc tính, sự linh động và khả năng vận chuyển của nó trong môi trƣờng.

Độc tính của các hợp chất As đối với sinh vật tăng dần theo dãy: asen → hợp chất

As hữu cơ → asenat → asenit → asin. Trong môi trƣờng sinh thái, các dạng hợp

chất As hóa trị III có độc tính cao hơn dạng hóa trị V khoảng 50 lần. Môi trƣờng

khử là điều kiện thuận lợi để cho nhiều hợp chất As hóa trị V chuyển sang As hóa

trị III. Trong những hợp chất As thì H3AsO3 độc hơn H3AsO4. Dƣới tác dụng của

các yếu tố ôxy hóa trong đất thì H3AsO3 có thể chuyển thành dạng H3AsO4. Thế

ôxy hóa – khử, độ pH của môi trƣờng và lƣợng kaloit giàu Fe3+

là những yếu tố

quan trọng tác động đến quá trình ôxy hóa – khử các hợp chất As trong tự nhiên.

Những yếu tố này có ý nghĩa làm tăng hay giảm tính độc của các hợp chất As trong

môi trƣờng sống [1].

1.1.2. Tác dụng hóa sinh của As [1, 11]

Về mặt sinh học, Asen(III) thể hiện tính độc bằng việc tấn công lên các nhóm

–SH của các enzym, làm ức chế hoạt động của enzyme Dihydrolipoic acid protein

là enzyme trong chu trình acid citric.

3

Mặt khác do có tính chất hóa học tƣơng tự nhƣ photpho mà As cũng có thể

gây tƣơng tác xấu trong các quá trình sinh hóa có sự tham gia của photpho. Chẳng

hạn trong sự tạo thành ATP (ademosine triphoglyphate) khi có mặt của As sẽ gây

trở ngại trong quá trình tạo 1,3 – Diphotphoglycerate và cho ra sản phẩm 1 – arseno

– 3 – photphoglycerate gây hiệu ứng xấu cho cơ thể.

Quá trình tạo thành ATP bình thƣờng nhƣ sau:

Khi có mặt của AsO43-

:

4

Nhƣ vậy, tác dụng hóa sinh chính của As là: làm đông tụ protein, tạo phức

với coenzyme và phá hủy quá trình photphat hóa tạo ra ATP.

Các biểu hiện đầu tiên của bệnh nhiễm độc As là chứng sạm da (melanosis),

dầy biểu bì (keratosis), từ đó dẫn đến hoại thƣ hay ung thƣ da. Ngoài ra, As còn là

nguyên nhân gây ra các chứng bệnh nhƣ: rối loạn thần kinh, đau các khớp xƣơng,

ung thƣ phổi, bàng quang,…

Sự xâm nhập, phân bố và lƣu trữ của As cũng nhƣ các hợp chất của nó trong

cơ thể ngƣời có thể hình dung theo sơ đồ sau:

Hình 1.2. Sự xâm nhập của asen và những hợp chất của nó trong cơ thể.

1.1.3. Ô nhiễm Asen trên thế giới và Việt Nam

1.1.3.1. Ô nhiễm As trên thế giới

Vấn đề ô nhiễm As trong nƣớc ngầm không còn là một vấn đề mới, nó đã

đƣợc phát hiện ở nhiều nơi trên thế giới nhƣ Achentina, Mêhicô, Chilê, Mỹ,

Canada, Trung Quốc, Đài Loan, Thái Lan, Ấn Độ, Bangladet và Việt Nam,

v.v…với nồng độ lớn hơn 50 g/L [35, 45]. Ƣớc tính có tới hàng chục triệu ngƣời

trên thế giới đang sống trong những vùng môi trƣờng giàu As có nguy cơ đe doạ

sức khỏe và tính mạng.

5

Về mặt dân số bị phơi nhiễm As bởi sử dụng nƣớc ngầm bị ô nhiễm làm

nƣớc ăn uống và sinh hoạt, thì đồng bằng của Bangladet và tây Bengal là vùng bị

ảnh hƣởng lớn nhất và nghiêm trọng nhất. Tại Bănglađet có khoảng 2–4 triệu giếng

khoan khai thác nƣớc. Thử nghiệm 8000 giếng khoan ở 60 trong 64 tỉnh cả nƣớc

cho thấy tới 51% số mẫu nƣớc có hàm lƣợng As vƣợt quá 0,05mg/1 (ngƣỡng quy

định của tổ chức WHO là 0,01 mg/1), ƣớc tính tới 50 triệu dân Bănglađet uống

nƣớc bị ô nhiễm As [6].

Một nghiên cứu đã tìm thấy nồng độ As trong các mẫu nƣớc ngầm từ tây

nam Đài Loan trong khoảng rộng từ 10 đến 1800 µg/L (trung bình 500 µg/L, n =

126) và nhận thấy rằng một nửa số mẫu đƣợc phân tích có nồng độ As từ 400–700

µg/L. Ở đông bắc Đài Loan, đã tìm thấy nồng độ As trong một số nƣớc ngầm lớn

hơn 600 µg/L với giá trị trung bình là 135 g/L (377 mẫu).

Ở Thái Lan, huyện Ron Phibun là một khu vực phát hiện nƣớc ngầm bị ô

nhiễm As liên quan đến hoạt động khai thác mỏ thiếc. Nồng độ As lên đến 5000

µg/L đƣợc tìm thấy trong nƣớc ngầm nông từ trầm tích phù sa Đệ Tứ nơi mà đƣợc

nạo vét trong suốt quá trình hoạt động khai thác mỏ.

Mức độ ô nhiễm As trong nƣớc ngầm ở một số quốc gia và số lƣợng dân chịu

ảnh hƣởng do khai thác nƣớc ngầm sử dụng cho mục đích ăn uống và sinh hoạt

đƣợc thể hiện ở Bảng 1.3.

Bảng 1.1. Ô nhiễm asen trong nƣớc ngầm ở các nƣớc trên thế giới [6]

Địa điểm Số ngƣời bị

phơi nhiễm

As trong nƣớc

ngầm (g/L)

Tiêu chuẩn cho

phép (g/L)

Achentina 2.000.000 100–1000 50

Bangladet 50.000.000 <1–4700 50

Chilê 437.000 900–1040 50

Vùng nội Mông, Trung Quốc 600.000 1–2400 50

Tỉnh Xinjiang, Trung Quốc 100.000 1–8000 50

Hungary 220.000 10–176 10

6

Tây Bengan, Ấn Độ 1.000.000 <10–3900 50

Mêhicô 400.000 10–4100 50

Pêru 250.000 500 50

Đài Loan 200.000 10–1820 10

Ronpibun, Thái Lan 1000 1–5000 50

Việt Nam hàng triệu 1–3050 10

1.1.3.2. Ô nhiễm asen trong nước ngầm ở Việt Nam

Vấn đề ô nhiễm asen trong nƣớc ngầm ở Việt nam những năm gần đây đã

đƣợc nhiều tổ chức và các nhà nghiên cứu trong nƣớc, nƣớc ngoài quan tâm. Theo

đánh giá của UNICEF, Việt Nam có khoảng 20,48% dân số tức là khoảng 17 triệu

dân sử dụng nƣớc giếng khoan. Nhiều nghiên cứu đã cho thấy nƣớc ngầm đƣợc sử

dụng nhiều ở đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long cho các mục đích sinh hoạt

và sản xuất đang đứng trƣớc nguy cơ ô nhiễm asen tự nhiên [3, 7, 12].

Cũng theo kết quả nghiên cứu của tổ chức này cho thấy ở hai khu vực Hà

Nam và Hà Tây có mức độ ô nhiễm asen cao nhất có thể so sánh với mức độ ô

nhiễm ở Bănglađet. Ở Hà Nam có tới 50,2% trong tổng số 7024 mẫu nƣớc giếng

khoan đƣợc khảo sát có nồng độ asen lớn hơn 50 μg/L. Ngoài ra còn một số tỉnh

cũng bị ô nhiễm đáng kể nhƣ Hƣng Yên, Nam Định, Hải Dƣơng. Kết quả tổng hợp

của UNICEF từ 2001–2004 ở một số tỉnh thuộc khu vực đồng bằng sông Hồng

đƣợc thể hiện trong bảng dƣới đây.

Bảng 1.2. Tổng hợp kết quả phân tích As do UNICEF hỗ trợ 2001–2004 [12]

Địa điểm Tổng số

giếng khoan

Tổng số

mẫu

Số mẫu có nồng

độ As > 50 μg/L

% mẫu có nồng

độ As > 50 μg/L

Hà Nam 49000 7042 3534 50,2

Hà Tây 180891 1368 338 24,7

Hƣng Yên 147933 3384 310 9,2

Nam Định 42933 605 104 7,2

Hải Dƣơng 57938 480 3 0,6

7

Một nghiên cứu trên diện rộng ở đồng bằng sông Hồng do Trung tâm Nghiên

cứu Công nghệ Môi trƣờng và Phát triển Bền vững (CETASD), Trƣờng Đại học

Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội kết hợp với các chuyên gia thuộc

Viện Khoa học và Công nghệ Nƣớc (Eawag), Liên bang Thuỵ Sĩ đã tiến hành (từ

năm 2005 đến 2007) khảo sát ngẫu nhiên trên toàn khu vực đồng bằng sông Hồng,

với tổng số 461 mẫu nƣớc giếng khoan với mật độ khoảng 6 km2/mẫu, trong phạm

vi 15 tỉnh, đó là Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Hoà Bình, Hà Tây, Hà Nội, Bắc Ninh, Bắc

Giang, Quảng Ninh, Hải Dƣơng, Hải Phòng, Hƣng Yên, Hà Nam, Nam Định, Thái

Bình, Ninh Bình [37]. Kết quả phân tích cho thấy hàm lƣợng asen có sự thay đổi

trong một khoảng rất rộng, từ mức nhỏ hơn < 0,1 µg/l cho tới hơn 810 µg/l. Trong

đó, 73% số mẫu có hàm lƣợng nhỏ hơn 10µg/l, đạt tiêu chuẩn nƣớc uống về asen

của Bộ Y tế Việt Nam, 16% số mẫu có lƣợng asen nằm trong khoảng 10–50 µg/l,

8% số mẫu có lƣợng asen nằm trong khoảng 50–200 µg/l, và 3% số mẫu có lƣợng

asen rất cao, lớn hơn 200 µg/l.

Một số tài liệu bƣớc đầu cho thấy hàm lƣợng nền của As trong nƣớc dƣới đất

đồng bằng Nam Bộ không cao, thƣờng dƣới QCVN, nhƣng trong đó vẫn có một số

điểm cần lƣu ý nhƣ Trà Vinh, Cần Thơ, Bến Tre, TP Hồ Chí Minh. Kết quả điều tra

nghiên cứu của Trung tâm Địa chất khoáng sản biển và Đại học Khoa học tự nhiên,

ĐHQG Hà Nội cho thấy nƣớc biển ven bờ Việt Nam có biểu hiện ô nhiễm As nhƣ

Đông–Nam cửa Gềnh Hào (Cà Mau), As = 0,36–0,4 mg/L [1].

1.1.4. Các phƣơng pháp xác định As

1.1.4.1. Phương pháp trắc quang

a. Phƣơng pháp đo quang xác định tổng lƣợng As với bạc

dietyldithiocacbamat

Sau khi oxi hóa các chất hữu cơ hoặc sunphít trong nƣớc bằng cách đun nóng

với kali pemanganat và kali perodisunfat, thì tiến hành khử asen hóa trị V sang hóa

trị III. Sau đó khử asen hóa trị III thành AsH3 (asin) bằng NaBH3 trong môi trƣờng

8

axit. Cho asin phản ứng với dung dịch bạc dietyldithiocacbamat trong clorofom

hoặc pyridin và đo quang phổ (phức chất màu đỏ - tím) ở bƣớc sóng 510 nm hoặc

525 nm tƣơng ứng với mỗi dung môi. Theo TCVN 6182: 1996, đây là phƣơng pháp

tiêu chuẩn cho phép xác định Asen trong nƣớc ở nồng độ từ 0,001 đến 0,1 mg/L.

b. Phƣơng pháp xác định As ở dạng xanh Molipdic

Theo phƣơng pháp này, ion asenat phản ứng với ion molipdat tạo thành phức

màu vàng. Sau đó phức này bị khử bởi các chất khử nhƣ: Hidrazin, SnCl2,

hydroquinon, hay axit ascobic thành dung dịch màu xanh có λmax=810 nm. Do chỉ

có As (V) tạo phức màu vàng với ion molipdat, nên trƣớc khi xác định phải chuyển

tất cả các dạng hóa trị của As về As (V).

c. Phƣơng pháp trắc quang sử dụng muối bạc nitrat [9]

Dùng dòng hidro mới sinh từ phản ứng của NaBH4 với axit H2SO4 để khử

hợp chất As(III) thành asin, nếu trong mẫu phân tích có As(V) thì phải khử sơ bộ

As(V) thành As(III) vì quá trình khử As(V) thành asin bằng hidro mới sinh thƣờng

xảy ra với hiệu suất thấp.

NaBH4 + H+ + 3H2O H3BO3 + Na

+ + 8[H]

12[H] + 2As3+

2AsH3 + 3H2

Khí asin sinh ra đƣợc hấp thụ vào dung dịch hỗn hợp HNO3-AgNO3-

C2H5OH–PVA sẽ tạo ra kết tủa Ag3As.3AgNO3 màu vàng. Sau một thời gian dung

dịch hấp thụ sẽ có màu vàng và có λmax=408nm.

AgH3 + 6AgNO3 Ag3As.3.AgNO3vàng + 3HNO3

1.1.4.2. Phương pháp kích hoạt notron

Đây là phƣơng pháp xác định As khá nhạy. Sau khi đƣợc hấp thụ thêm một

electron, đồng vị 75

As bị chuyển hóa thành 76

As. Theo phƣơng pháp này các định

đƣợc tổng hàm lƣợng As. Giới hạn phát hiện của phƣơng pháp là 1ng/L. Phƣơng

pháp này đƣợc sử dụng nhiều trong các mẫu sinh học

9

1.1.4.3. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

Hiện nay, AAS đƣợc coi là phƣơng pháp tiêu chuẩn cho việc xác định tổng

hàm lƣợng As. As cùng với các nguyên tố khó hóa hơi khác nhƣ Se, Bi, Pb,

Hg,Te,… đƣợc xác định theo phƣơng pháp hấp thụ nguyên tử với kỹ thuật hidrua

hóa (AAS-HVG). Hợp chất hidrua sau khi tạo thành bằng cách để khử hợp chất

As(III) đƣợc mang vào buồng nguyên tử hóa của máy hấp thụ nguyên tử bằng dòng

khí trơ Argon. Dùng năng lƣợng ngọn lửa C2H2-không khí làm nguồn duy trì đám

hơi nguyên tử của As. Chiếu chùm tia đơn sắc từ đèn catot của As vào đám hơi

nguyên tử khi đó As sẽ hấp thụ ở bƣớc sóng 193,7nm.

Phƣơng pháp AAS sử dụng kỹ thuật Hidrua hóa có độ nhạy cao, cho kết quả

ổn định, lại loại đƣợc ảnh hƣởng của nền mẫu. Phƣơng pháp này cho phép xác định

As ở hàm lƣợng thấp (cỡ µg/L) mà không cần phải làm giàu. Nhƣợc điểm lớn nhất

của phƣơng pháp này là chỉ cho biết hàm lƣợng As tổng mà không cho biết hàm

lƣợng các dạng As.

1.1.4.4. Phương pháp điện hóa

Các phƣơng pháp điện hóa xác định As gồm có phƣơng pháp cực phổ và

von-ampe hòa tan. Do As(V) hoạt động điện hóa kém nên thƣờng chỉ phát hiện

đƣợc As(III), còn As(V) phải thực hiện thêm bƣớc khử về As(III) trƣớc khi phân

tích [11].

Theo phƣơng pháp cực phổ, sóng cực phổ của As (III) đƣợc xác định trực

tiếp trong nền HCl 1M hoặc HClO4, phƣơng pháp này cho phép xác định asenit

trong khoảng 0,6 – 60mg/L

Theo phƣơng pháp von-ampe hòa tan, có thể sử dụng điện cực giọt thủy ngân

treo hoặc là điện cực glassy-cacbon. Phƣơng pháp này thực chất bao gồm hai giai

đoạn. Giai đoạn đầu, chất phân tích đƣợc làm giàu trên bề mặt điện cực. Sau đó

ngừng điện phân trong một thời gian ngắn để cho chất phân tích phân bố đều trên bề

mặt điện cực. Tiếp theo tiến hành phân cực điện cực theo chiều ngƣợc lại và ghi

10

tính hiệu hòa tan. Phƣơng pháp này cho phép xác định trực tiếp As (III) và cho giới

hạn xác định As khá thấp cỡ µg/L.

1.1.4.5. Phương pháp quang phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS)

Đối với phƣơng pháp ICP-MS, mẫu phân tích lỏng đƣợc bơm vào nguồn

plasma; ở đó do nhiệt độ cao của nguồn, mẫu bị bay hơi, nguyên tử hóa và ion hóa.

Các ion tạo thành đƣợc tách khỏi nguồn plasma bằng hệ bơm chân không, sau đó

đƣợc dẫn qua hệ thống khối phổ tứ cực, ở đó các ion đƣợc phân tách dựa theo tỷ số

khối lƣợng/điện tích của chúng và đƣợc phát hiện nhờ nhân quang điện hoặc

đetectơ Faraday. Đối với phƣơng pháp đo này có thể phân tích asen với giới hạn

phát hiện khoảng 0,1g/L [4].

1.1.4.6. Phương pháp điện di mao quản

Dùng phƣơng pháp điện di mao quản để phân tích hàm lƣợng các dạng của

một nguyên tố có nhiều trạng thái oxy hóa đang là hƣớng tiếp cận mới, thu hút

nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới và As là một trong những đối

tƣợng đƣợc quan tâm nhất. Để đạt đƣợc hiệu quả phân tích cao, các nhà khoa học đã

tích hợp hệ CE với các đetectơ khác nhau nhƣ: đetectơ UV-Vis, đetectơ huỳnh

quang, đetectơ MS...

Nghiên cứu đầu tiên trong phân tích các dạng As bằng phƣơng pháp điện di

mao quản đƣợc thực hiện bởi Wilman [58]. Trong nghiên cứu này, As(III) và As(V)

trong nền mẫu nƣớc tiểu đƣợc phân tích bằng kĩ thuật UV gián tiếp, tuy nhiên, giới

hạn phát hiện còn cao (cỡ vài mg/L). Baohuo Sun và các cộng sự đã phân tích riêng

rẽ các dạng As và Se bằng đetectơ UV-Vis trực tiếp. Giới hạn phát hiện của phƣơng

pháp này cũng còn cao, 1,02mg/L đối với As (III) và 1,50mg/L đối với As (V) [47].

Trong một nghiên cứu khác, Feng Li và các cộng sự đã tích hợp hệ CE với đetectơ

huỳnh quang phân tích đƣợc các dạng As (III) và As (V) với giới hạn phát hiện đạt

76µg/L đối với As (III) và 112µg/L đối với As (V) [31]. Một số kỹ thuật phát hiện

nhằm nâng cao độ nhạy cho phân tích As đã đƣợc phát triển nhƣ kỹ thuật phát hiện

tia X, huỳnh quang laze gián tiếp và độ dẫn cho thấy phù hợp với phân tích từng

11

dạng As nhƣng độ nhạy cũng chỉ đạt tƣơng đƣơng với kỹ thuật UV gián tiếp [2].

Với phƣơng pháp điện di mao quản sử dụng đetectơ khối phổ [17, 25], độ nhạy

phân tích các dạng As hữu cơ khá tốt nhƣng lại không tốt cho các dạng As vô cơ.

Nhƣ vậy, với các đetectơ quang nhƣợc điểm lớn nhất là độ nhạy chƣa đạt đƣợc tiêu

chuẩn để phân tích As trong mẫu thực tế

Để nâng cao độ nhạy của phƣơng pháp, Liu và các cộng sự đã kết hợp hệ CE

với đetectơ ICP-MS, kết quả đạt đƣợc cho thấy có thể phân tích một số dạng As hữu

cơ và vô cơ ở khoảng nồng độ từ ng/L đến µg/L [32]. Sau đó, nhiều nhóm nghiên

cứu khác [16, 40] cũng đã sử dụng và phát triển phƣơng pháp phân tích As bằng hệ

CE với đetectơ ICP-MS, và hiện có thể phân tích As trong mẫu thật với nồng độ

dƣới µg/L. Tuy nhiên việc sử dụng đetectơ ICP-MS đòi hỏi phải có thiết bị cồng

kềnh, phức tạp với chi phí cao.

Hiện nay, việc sử dụng phƣơng pháp điện di mao quả kết hợp với đetectơ đo

độ dẫn không tiếp xúc kiểu tụ điện (C4D) trong phân tích các dạng hợp chất mang

điện là một trong những hƣớng nghiên cứu mới. Đetectơ C4D là một công cụ có độ

nhạy cao trong phƣơng pháp điện di mao quản. Trong nghiên cứu [2], mặc dù giới

hạn phát hiện As(III) còn khá cao (73g/L), Nguyễn Thị Ánh Hƣờng và các cộng sự

đã nghiên cứu thành công quy trình phân tích As(V) với giới hạn phát hiện đối với

chất chuẩn là 2,2g/L và giới hạn định lƣợng là 7,4g/L. Nhƣ vậy, qua nghiên cứu

bƣớc đầu cho thấy đetectơ C4D khá thích hợp trong việc phân tích As(III) và As(V)

trong nƣớc.

1.2. Phƣơng pháp điện di mao quản

1.2.1. Giới thiệu và phân loại các phƣơng pháp điện di mao quản

Điện di là phƣơng pháp tách chất dựa trên sự khác nhau về tốc độ di chuyển

của các phần tử tích điện trong một mao quản hẹp dƣới tác dụng của điện trƣờng.

Vào những năm 1930, kĩ thuật điện di mao quản lần đầu tiên đã đƣợc nghiên cứu

12

bởi nhà hóa học ngƣời Thụy Điển-Arne Tiselius và sau đó công trình này đã đƣợc

trao giải Nobel về hóa học năm 1948.

Phƣơng pháp điện di mao quản có thể phân tích đƣợc hầu hết các chất phân

tích nhƣ các cation và anion vô cơ, các amino axit, các catecholamin, dƣợc phẩm,

vitamin, cacbonhydrat, peptit, protein (enzym, hormon, kháng thể…), axit nucleic

(DNA,RNA), polynucleic,…[30, 44]

Hình 1.3. Cấu tạo hệ thiết bị điện di mao quản.

Các kĩ thuật tách chất trong điện di mao quản bao gồm [42]: điện di mao

quản vùng (Capillary Zone Electrophoresis – CZE), sắc kí mao quản gel (Capillary

Gel Electrophoresis – CGE ), sắc kí mao quản điện động học micelle (Micellar

Electrokinetic Capillary Chromatography – MEKC), sắc kí điện di mao quản (

Capillary Electrochromatography – CEC ), điện di mao quản điểm đẳng điện (

Capillary Isoelectric Focusing – CIEF), điện di mao quản đẳng tốc độ ( Capillary

Isotachorphoresis – CITP ).

Trong các kỹ thuật tách điện di, điện di mao quản vùng đang là công cụ phổ

biến trong việc phân tích môi trƣờng vì cơ chế tách đơn giản và phù hợp với các

chất là ion. Phƣơng pháp này đƣợc tiến hành bằng cách bơm một đoạn mẫu nhỏ vào

một mao quản hẹp chứa đầy dung dịch đệm điện di. Sau đó, áp một điện thế cao

xuyên qua toàn bộ chiều dài của mao quản thông qua hai điện cực platin đƣợc đặt

13

vào hai đầu của mao quản. Các ion trong mẫu chất phân tích sẽ di chuyển về một

điện cực. Vận tốc của các ion sẽ phụ thuộc vào kích thƣớc và điện tích của ion đó.

Quá trình tách sau đó sẽ dựa vào tỉ lệ giữa điện tích/kích thƣớc của các ion phân

tích trong mẫu. Tỉ lệ này càng lớn thì ion di chuyển càng nhanh dƣới tác dụng của

điện trƣờng và ngƣợc lại các ion có tỉ lệ này càng bé thì di chuyển càng chậm. Do

vậy các ion sẽ tách khỏi nhau sau khi đi qua mao quản.

1.2.2. Cơ sở của phƣơng pháp điện di mao quản

1.2.2.1. Tốc độ điện di, thời gian điện di và độ linh động điện di [53]

Tốc độ của một ion dƣới tác dụng của điện trƣờng đƣợc tính theo công thức

sau :

Trong đó:

v: tốc độ của ion (cm.s-1

) E: cƣờng độ điện trƣờng (V.cm-1

)

µe: độ linh động điện di (cm2.V

-1.s

-1) V: điện thế (V)

L: chiều dài mao quản (cm)

Cƣờng độ dòng điện E là hàm số của thế áp vào mao quản và độ dài mao

quản. Thời gian điện di (tm) của các chất tan trong dung dịch là thời gian mà các

chất này di chuyển từ điểm đầu của mao quản đến đetectơ, độ dài này đƣợc kí hiệu

là l

Độ linh động điện di tỉ lệ thuận với điện tích ion và tỉ lệ nghịch với lực ma

sát xuất hiện trong dung dịch đệm. Do đó với các ion có điện tích hay lực ma sát

khác nhau thì trong quá trình di chuyển trong dung dịch đệm chúng sẽ tách ra khỏi

14

nhau. Lực ma sát của ion chất phân tích đƣợc xác định dựa vào hình dạng, kích

thƣớc của ion, và độ nhớt của dung dịch:

Fms= -6..r.v

Trong đó:

Fms: lực ma sát của ion chất phân tích

r: bán kính ion : độ nhớt của dung dịch

Trong quá trình điện di, khi lực ma sát cân bằng với lực tĩnh điện ta có:

Fe = Fms q.E = 6..r.v

Khi đó, độ linh động điện di đƣợc xác định nhƣ sau:

Độ linh động điện di là một thông số phụ thuộc vào điện tích và kích thƣớc

ion phân tích, thành phần, nồng độ và pH của dung dịch đệm, hằng số điện li của

các chất tan.

1.2.2.2. Dòng điện di thẩm thấu ( dòng EOF)

Ở pH đủ lớn (pH>3), Khi áp một điện thế cao vào một mao quản silic chứa

đầy dung dịch đệm sẽ xuất hiện một dòng đƣợc gọi là dòng điện di thẩm thấu

(EOF). Đây là dòng chất lỏng chuyển dời từ cực dƣơng về phía cực âm. Nguyên

nhân gây xuất hiện dòng EOF là do sự hình thành lớp điện kép trên bề mặt của mao

quản.

Trên bề mặt của mao quản silic luôn tồn tại các nhóm silanol Si-OH. Các

nhóm silanol là những nhóm axit yếu với pK=6,8 0,5, do đó khi tiếp xúc với các

dung dịch có pH > 3 thì sẽ xảy ra quá trình đề proton theo phƣơng trình sau:

Si-OH Si-O- + H

+ pK= 6,8 0,5

(q là điện tích ion)

15

Sau khi xảy ra quá trình đề proton thì lúc này trên bề mặt mao quản sẽ mang

một lớp ion cửa có điện tích âm. Theo lực hút tĩnh điện, các cation trong dung dịch

sẽ tập trung tại bề mặt mang điện tích âm trên thành mao quản và do đó sẽ hình

thành lớp điện kép.

Lớp cation đầu tiên liên kết rất chặt chẽ với các nhóm silanoat (Si-O-) nên

đƣợc gọi là lớp tĩnh (hay lớp cố định). Lớp cation ở phía ngoài cách xa bề mặt

silanoat đƣợc gọi là lớp khuếch tán. Dƣới tác dụng của lực điện trƣờng, các cation

trong lớp khuếch tán sẽ di chuyển về phía cực âm. Tuy nhiên, do các cation này bị

solvat hóa nên khi chúng di chuyển cùng với lớp vỏ solvat hóa này sẽ kéo theo dòng

dung dịch ở trong mao quản. Dòng này đƣợc gọi là dòng điện di thẩm thấu (dòng

EOF). Nhƣ vậy, khi dùng mao quản silic thì dòng EOF sẽ có hƣớng từ cực dƣơng

sang cực âm, nhƣng nếu thay đổi điện tích của ion ở lớp cửa thành lớp điện tích

dƣơng thì dòng EOF sẽ đổi chiều. Ở pH<3, dòng EOF rất bé và khi pH7 các nhóm

silanol gần nhƣ bị đề proton hoàn toàn nên dòng EOF sẽ rất lớn.

Hình 1.4. Lớp điện kép trên thành mao quản Silic [33].

Thông thƣờng tốc độ của dòng EOF sẽ lớn hơn tốc độ điện di của các ion và

nó đƣợc coi là pha động trong CE. Mặc dù tốc độ di chuyển của chất phân tích phụ

thuộc vào điện tích và kích thƣớc của chúng nhƣng sự di chuyển của dòng EOF

16

cũng kéo theo các ion dƣơng, nguyên tử trung hòa và thậm chí là các ion âm về phía

cực âm. Hiện tƣợng đó có thể đƣợc mô tả nhƣ sau:

Hình 1.5. Vận tốc của các ion dƣới tác dụng của dòng EOF [44].

Khi đó tốc độ của các ion phải đƣợc xác định lại nhƣ sau:

vtotal= v + vEOF = (µe+ µEOF).E

Cƣờng độ dòng EOF đƣợc xác định nhƣ sau:

Trong đó:

: hằng số điện môi : là thế phụ thuộc vào điện tích trên thành mao quản.

Nhƣ vậy, dòng EOF phụ thuộc vào các yếu tố sau:cƣờng độ điện trƣờng, bản

chất của pha động điện di ( thành phần, pH, độ nhớt,…)

Ý nghĩa của dòng điện di thẩm thấu

Nhƣ đã phân tích ở phần 1.2.2.2, sự di chuyển của các ion trong mao quản

chịu tác dụng của lực điện trƣờng và dòng EOF. Dƣới tác dụng của lực tĩnh điện,

các cation di chuyển cùng chiều với dòng EOF nên vận tốc của chúng tăng lên, còn

đối với các anion do chúng có hƣớng di chuyển ngƣợc chiều với dòng EOF nên

xuất hiện sự cạnh tranh giữa lực điện trƣờng và lực đẩy của dòng EOF. Nếu điều

chỉnh đƣợc cƣờng độ dòng EOF thích hợp sẽ điều khiển đƣợc quá trình, thứ tự tách

17

chất, thậm chí có thể tăng đƣợc độ chọn lọc của phƣơng pháp (có thể loại bỏ anion

hoặc cation trong quá trình phân tích).

Để có hiệu quả tách chất tốt thì cần phải tối ƣu hóa cƣờng độ dòng EOF

trong quá trình phân tích. Khi dòng EOF quá lớn thì quá trình tách chất xảy ra quá

nhanh và độ phân giải của các pic sẽ rất kém, trong khi, nếu dòng EOF quá nhỏ sẽ

không đủ lực để đẩy các chất tan về phía đetectơ tạo điều kiện cho quá trình phân

tách xảy ra.

Ngoài ra, do khi dòng EOF di chuyển sẽ kéo theo cả khối dung dịch trong

mao quản di chuyển đồng thời nên mặt cắt của dòng chảy có dạng phẳng. Trong khi

đó, khi dùng áp suất cao để bơm mẫu trong sắc kí sẽ gây ra dòng chảy hình

p.a.rabol. Vì vậy, hình dạng pic khi dùng phƣơng pháp điện di thƣờng sắc nét, cân

đối và có chân pic hẹp hơn so với các phƣơng pháp dùng áp suất cao.

Hình 1.6. Các kiểu dòng chảy trong mao quản và tín hiệu tƣơng ứng

a: Kiểu dòng chảy trong phƣơng pháp điện di mao quản

b: Kiểu dòng chảy trong các phƣơng pháp sử dụng áp suất cao

18

1.2.3. Các phƣơng pháp bơm mẫu trong điện di mao quản

1.2.3.1. Phương pháp bơm mẫu điện động học

Phƣơng pháp này đƣợc tiến hành bằng cách áp một thế có giá trị tuyệt đối

khoảng 3÷6 kV vào hai điện cực trơ, một điện cực nhúng trong dung dịch mẫu và

một điện cực nhúng trong dung dịch đệm điện di. Khi áp thế, các chất phân tích

trong dung dịch mẫu sẽ chuyển vào trong mao quản dƣới tác dụng của điện trƣờng

[33].

Trong đó:

V: lƣợng mẫu bơm vào C= nồng độ mẫu t= thời gian bơm mẫu

Ƣu điểm: Dƣới tác dụng của lực điện trƣờng, lƣợng mẫu bơm vào mao quản

lớn nên phƣơng pháp bơm mẫu bằng điện động học còn đƣợc coi là một phƣơng

pháp làm giàu mẫu. Ngoài ra, do lƣợng mẫu bơm vào lớn nên cƣờng độ pic thu

đƣợc lớn.

Nhƣợc điểm: Do lực điện trƣờng tác dụng lên các ion có điện tích khác nhau

sẽ khác nhau nên khi tiến hành bơm mẫu bằng điện các ion có điện tích lớn, kích

thƣớc nhỏ sẽ di chuyển nhanh hơn các ion khác. Vì vậy, các ion khác nhau sẽ có

lƣợng thể tích kéo vào mao quản khác nhau, làm cho nồng độ của mẫu xác định

đƣợc sẽ sai khác so với nồng độ trong mẫu thực tế. Thêm vào đó, cƣờng độ tín hiệu

thu đƣợc có độ lặp lại kém.

1.2.3.2. Phương pháp bơm mẫu thủy động học

Phƣơng pháp này dùng một áp suất khoảng 50÷300mBar để đẩy hoặc hút

một lƣợng mẫu chất phân tích vào mao quản. Lƣợng mẫu đƣợc bơm vào mao quản

phụ thuộc vào áp suất, thời gian bơm mẫu, độ nhớt của mẫu, đƣờng kính và chiều

dài mao quản. Thể tích mẫu bơm vào mao quản đƣợc tính theo công thức sau [24]:

19

Trong đó:

∆p: độ chênh lệch áp xuất giữa hai đầu mao quản η: độ nhớt của dung dịch

t: thời gian nạp mẫu L: chiều dài mao quản

Ƣu điểm: Các ion trong mẫu đều chịu cùng một áp suất giống nhau nên

thành phần, tỉ lệ các chất bơm vào mao quản sẽ không khác biệt so với trong mẫu

thực.

Nhƣợc điểm: Sử dụng áp suất để bơm mẫu vào mao quản có khả năng dẫn

đến kiểu dòng chảy hình p.a.rabol gây ra hiện tƣỡng giãn rộng pic.

1.2.3.3. Phương pháp bơm mẫu xiphong

Khi đặt hai đầu mao quản chênh nhau về độ cao một khoảng h, sự chênh

lệch về áp suất và trọng lực của khối chất lỏng trong mẫu sẽ kéo dung dịch mẫu vào

trong mao quản.

Thể tích mẫu đƣợc nạp vào theo công thức này đƣợc xác định theo công thức

[18]:

Trong đó: ρ: tỉ khối của dung dịch mẫu g: gia tốc trọng trƣờng

∆h: chênh lệch chiều cao của dung dịch ở hai đầu mao quản

Ƣu điểm: Cách tiến hành đơn giản không cần các thiết bị phức tạp, độ lặp

lại của các tín hiệu tốt.

Nhƣợc điểm: Lƣợng mẫu bơm vào mao quản nhỏ nên sẽ làm giảm độ nhạy

của phƣơng pháp.

20

Hình 1.7. Các phƣơng pháp bơm mẫu trong điện di mao quản [24].

1.2.4. Các yếu tố ảnh hƣởng trong phân tích điện di mao quản

1.2.4.1. Hiệu ứng nhiệt Jun

Khi một dòng điện đi qua một chất rắn hoặc chất lỏng có độ dẫn điện nhất

định, điện năng đƣợc chuyển thành nhiệt năng và làm cho chất rắn hoặc chất lỏng

đó nóng lên.

Trong kĩ thuật CE, do sử dụng lực điện trƣờng lớn nên việc sản sinh ra nhiệt

lƣợng là một kết quả không thể tránh đƣợc. Các hiệu ứng nhiệt sẽ gây ra hai vấn đề

là: sinh ra các gradient nhiệt độ di chuyển trong mao quản, và sự thay đổi nhiệt độ

theo thời gian. Lƣợng nhiệt sinh ra này tỉ lệ thuận với lực điện trƣờng [36, 49].

Hình 1.8. Các gradient nhiệt và sự hình thành dòng chảy hình parabol trong

mao quản.

21

Các gradient nhiệt trong mao quản là kết quả của quá trình phân tán nhiệt.

Khi nhiệt lƣợng đƣợc phân tán dựa trên hiện tƣợng khuếch tán sẽ làm cho nhiệt độ

ở vùng trung tâm mao quản cao hơn ở thành mao quản. Khi dung dịch có độ nhớt

nhỏ ở vùng có nhiệt độ cao sẽ làm cho dòng EOF và độ linh động điện di tăng lên.

Kết quả là sinh ra dòng chảy hình parabol và làm giãn rộng pic (giảm độ phân giải).

Khi ta dùng một mao quản có đƣờng kính hẹp sẽ làm hạn chế hiện tƣợng này do

cƣờng độ dòng điện xuyên qua mao quản sẽ giảm đi và nhiệt lƣợng đƣợc phát tán ra

môi trƣờng ngoài nhanh hơn khi giảm đƣờng kính mao quản.

Để làm giảm hiệu ứng nhiệt Jun có thể áp dụng các phƣơng pháp sau: giảm

cƣờng độ điện trƣờng, giảm đƣờng kính mao quản, giảm lực ion của dung dịch

đệm, hoặc dùng hệ thống làm mát hay điều nhiệt.

1.2.4.2. Ảnh hưởng của pH pha động

pH là giá trị có ý nghĩa rất quan trọng và thƣờng đƣợc quan tâm nghiên cứu

trong các phƣơng pháp phân tích nói chung và phƣơng pháp điện di mao quản nói

riêng.

Đầu tiên, pH là yếu tố quyết định sự hình thành lớp điện kép và cƣờng độ

dòng EOF. Ở pH<3, dòng EOF không đáng kể, nhƣng đến pH=9 các nhóm silanol

bị ion hóa gần nhƣ hoàn toàn và dòng EOF trở nên rất mạnh. Tại pH cao, cƣờng độ

dòng EOF lớn, thứ tự sắp xếp của các chất nhƣ sau: đi đầu là các cation, kế tiếp là

các phân tử trung hòa và cuối cùng là các anion. Trong trƣờng hợp này không thể

phân tách các phân tử trung hòa với nhau vì chúng không mang điện. Các anion

cũng bị kéo về cực âm do cƣờng độ dòng EOF lớn hơn độ linh động điện di của

chúng. Do đó khi tại pH thấp, rất khó để phân tích đồng thời cả anion và cation

trong một phép đo do sự giảm cƣờng độ dòng EOF. Để có thể xác định anion thì

anot phải đặt gần hƣớng đetectơ, còn để xác định cation phải đặt catot gần đetectơ

bằng cách đảo chiều phân cực.

22

Hình 1.9. Biểu đồ sự phụ thuộc vào pH của độ linh động dòng điện thẩm [24].

Ngoài ra, pH của dung dịch đệm điện di còn quyết định dạng tồn tại của các

chất phân tích đặc biệt là các axit yếu, bazơ yếu hay các chất lƣỡng tính nhƣ peptit.

Dạng tồn tại của các chất này phụ thuộc vào giá trị pH và do đó tính chọn lọc trong

quá trình tách cũng sẽ lệ thuộc vào pH. Theo kinh nghiệm, thƣờng chọn dung dịch

đệm điện di có pH trong khoảng 1 hoặc 2 đơn vị so với giá trị pKa của chất phân

tích. Điều cần phải lƣu ý là khi pH cao, dòng EOF di chuyển nhanh do đó hiệu quả

tách sẽ kém đi.

pH của dung dịch đệm điện di đƣợc duy trì bởi các hệ đệm vô cơ hay hữu cơ

khác nhau. Tuy nhiên, các hệ đệm hữu cơ của các chất lƣỡng tính thƣờng đƣợc sử

dụng nhiều hơn. Ƣu điểm của các chất này là có độ dẫn thấp khi đƣợc điều chỉnh ở

giá trị pH của gần với giá trị pI của chúng. Và do đó chúng sẽ làm giảm cƣờng độ

dòng điện và hiệu ứng nhiệt Jun. Ngoài ra, các chất lƣỡng tính nhƣ CAPS, MES,…

có kích thƣớc lớn, cồng kềnh, di chuyển chậm nên sẽ làm tăng hiệu quả tách và

cƣờng độ tín hiệu.

Bảng 1.3. Một số hệ đệm thông dụng trong kỹ thuật CE

Tên chất pK Tên chất pK

Histidin 1,78; 5,97;8,97 TES 7,50

23

Photphat 2,12; 2,21; 12,36 HEPS 7,55

Arginine 2,18; 9,09;13,20 CAPS 10,4

Xitric/xitrat 3,06 HESPP 8,00

Sucinic/Sucinat 4,19;5,57 Glyxin/HCl 8,20

Xitric/Xitrat 4,47 Glycyl/Glycine 8,25

Fomic/fomat 3,75 Trixin 8,15

Axetic/axetat 4,76 Tris 8,30

MES 6,15 Bixin 8,35

ADA 6,15 Morpholine 8,49

Bis-tris-prop.a.n 6,80 Borat 9,24

Mopso 6,90 CHES 9,5

Imidazole 7,0 MOPS 7,2

1.2.4.3. Ảnh hưởng của điện thế và nhiệt độ

Cả dòng EOF và vận tốc điện di đều tỉ lệ thuận với lực điện trƣờng, do đó

việc sử dụng điện thế cao sẽ làm giảm thời gian tách chất. Ngoài ra, nếu thời gian

tách chất ngắn sẽ làm giảm hiệu ứng nhiệt nên sẽ hạn chế đƣợc sự giãn rộng pic và

nâng cao hiệu quả phân tích.

Độ linh động điện di và dòng EOF đều phụ thuộc vào độ nhớt của dung dịch.

Tuy nhiên, độ nhớt lại là một hàm phụ thuộc vào nhiệt độ do đó việc kiểm soát và

khống chế nhiệt độ trong quá trình phân tích là vô cùng quan trọng. Khi tăng nhiệt

độ thì độ nhớt giảm và do đó độ linh động điện di sẽ tăng lên. Tuy nhiên, nếu nhiệt

độ tăng lên thì hiệu ứng nhiệt Jun cũng sẽ tăng lên nên phải khống chế nhiệt độ ở

một giá trị tối ƣu để vừa nâng cao hiệu suất tách chất vừa không làm tăng các hiệu

ứng nhiệt. Thông thƣờng, nhiệt độ đƣợc lựa chọn là 25oC.

24

1.2.5. Các loại đetectơ dùng trong kĩ thuật điện di mao quản

1.2.5.1. Đetectơ quang

Hiện nay, các đetectơ quang vẫn đang đƣợc sử dụng rộng rãi trong các thiết

bị điện di do nó có độ chọn lọc cao. Các đetectơ quang học đƣợc dùng phổ biến

nhất là đetectơ đo độ hấp thụ quang phân tử vùng UV-Vis hay đetectơ đo huỳnh

quang phân tử. Tuy nhiên để phát hiện trực tiếp chất phân tích bằng các đetectơ này

thì bản thân chất phân tích phải có tính chất hấp thụ hay phát xạ quang. Thông

thƣờng, nhƣợc điểm lớn nhất của các đetectơ quang là giới hạn phát hiện còn rất cao

(khoảng 10-6

mol/L) do đó không phù hợp trong phân tích lƣợng vết [44].

Đetectơ UV-Vis

Trong kĩ thuật CE, thƣờng phải đo các đơn vị thể tích mẫu rất bé khoảng vài

nanolit hay thậm chí là nhỏ hơn, do đó đetectơ phải đƣợc lắp ngay trên cột. Trong

trƣờng hợp này, một phần nhỏ của lớp bảo vệ phủ ngoài mao quản sẽ bị bỏ đi bằng

cách đốt nóng hay ăn mòn; và bộ phận này của mao quản sau đó sẽ đóng vai trò nhƣ

cửa sổ quang học của đetectơ. Vì độ dài của đoạn này chỉ khoảng 50-100µm nên nó

chỉ có thể chứa đƣợc một lƣợng mẫu đo rất nhỏ và do đó sẽ làm hạn chế giới hạn

phát hiện của phƣơng pháp. Nguồn sáng của đetectơ là đèn Xenon hoặc Đơteri phát

ánh sáng vùng UV.

Đối với chất có sự hấp thụ quang kém nhƣ các aminoaxit, axit cacboxylic,

hay các cacbonhidrat sẽ rất khó để phát hiện bằng phƣơng pháp đo độ hấp thụ

quang trực tiếp hay phƣơng pháp đo huỳnh quang phân tử nếu không sử dụng các

chất dẫn xuất. Trong trƣờng hợp này có thể dùng phƣơng pháp đo độ hấp thụ quang

gián tiếp. Phƣơng pháp này đƣợc thực hiện bằng cách thêm một ion chất mang màu

vào dung dịch đệm điện di. Sau đó đetectơ sẽ nhận đƣợc một tín hiệu không đổi từ

sự có mặt của chất mang màu này. Tƣơng tự nhƣ trong sắc kí trao đổi ion, các ion

chất phân tích sẽ thay thế một số các ion này, do đó tín hiệu của đetectơ sẽ tăng dần

trong khi đoạn chất phân tích đi qua đetectơ. Việc xác định chất phân tích sẽ đƣợc

tiến hành thông qua sự tăng hay giảm giá trị độ hấp thụ [44].

25

Đetectơ huỳnh quang

Khi sử dụng đetectơ huỳnh quang thì các chất phân tích phải đƣợc dẫn xuất

hóa bằng các thuốc thử nhƣ dansylclorua, phenylthihydantoin, fluorescein, …hoặc

bị biến đổi thành các chất có hoạt tính huỳnh quang [29].

1.2.5.2. Đetectơ điện hóa

Đetectơ đo thế

Đetectơ đo thế là dạng đơn giản nhất của các đetectơ điện hóa. Khi dùng

đetectơ này thì không cần phải cung cấp điện thế cho thiết bị mà chỉ cần một điện

cực để đo thế. Theo phƣơng pháp đo thế, cần phải sử dụng một điện cực chọn lọc

ion hay màng chọn lọc ion cho tiếp xúc với dung dịch chất cần đo. Các màng này có

vai trò bán thấm chỉ cho một ion đƣợc chọn lọc đi qua. Với mỗi chất phân tích khác

nhau sẽ cần các màng chọn lọc khác nhau và độ nhạy của phƣơng pháp phụ thuộc

vào loại màng sử dụng [22].

Hình 1.10. Tín hiệu thu đƣợc từ việc tách một ion từ dung dịch bằng màng

chọn lọc ion [27].

Ƣu điểm: Đetectơ đo thế có độ nhạy và độ chọn lọc rất tốt. Do đó có thể

dùng để phân tích các chất trong một nền mẫu phức tạp; dễ thu nhỏ dùng trong các

thiết bị điện di khác nhau; không cần nguồn cung cấp điện thế cao.

26

Nhƣợc điểm: Đetectơ này chỉ có thể áp dụng để phân tích một số đối tƣợng

nhƣ các kim loại kiềm, kiềm thổ, các amin, các amino axit, các axit hữu cơ,…

nhƣng không thể dùng cho các ion có nhiều điện tích nhƣ asen, crom, mangan,…Độ

nhạy của phƣơng pháp phụ thuộc vào loại màng sử dụng.

Đetectơ đo dòng

Cơ chế hoạt động của đetectơ đo dòng là dựa trên tính oxi hóa hay tính khử

của chất phân tích. Tuy nhiên phƣơng pháp này chỉ áp dụng cho các chất có hoạt

tính điện hóa nên nó không phải là một đetectơ vạn năng. Thông thƣờng đetectơ đo

dòng đƣợc sử dụng để xác định các hợp chất hữu cơ có hoạt tính điện hóa nhƣ :

cacbonhydrat, các amino axit, các loại dƣợc phẩm,…Trên cơ sở kĩ thuật đo dòng

[22, 23, 27], tín hiệu phân tích thu đƣợc là do sự theo dõi dòng điện sinh ra do các

phản ứng oxy hóa hay phản ứng khử chất phân tích trên bề mặt điện cực. Cƣờng độ

dòng điện tỉ lệ với số electron trao đổi trong các phản ứng oxy hóa-khử, và do đó nó

tỉ lệ với nồng độ chất phân tích.

I = n. F. J(CX)

Trong đó:

J(CX): là hàm phụ thuộc vào nồng độ của chất phân tích X

n: số electron trao đổi trong phản ứng F: hằng số Faraday

Ƣu điểm: Phƣơng pháp có độ nhạy khá tốt. Có thể dùng để phân tích các

chất không thể xác định bằng đetectơ quang.

Nhƣợc điểm: Cấu tạo các thiết bị phức tạp và khó sử dụng. Do thƣờng

xuyên làm việc với các chất có hoạt tính oxi hóa hay khử mạnh nên phải thƣờng

xuyên vệ sinh, bảo trì và thay thế các điện cực.

27

Đetectơ đo độ dẫn

Trong các đetectơ điện hóa đáng chú ý nhất là đetectơ đo độ dẫn. Bằng

đetectơ đo độ dẫn, ta có thể xác định đƣợc tất cả các cation hoặc anion mang điện

tích. Các đetectơ đo độ dẫn sẽ đo dòng điện giữa hai điện cực trơ khi đƣợc áp một

thế nhất định. Trong suốt quá trình phân tách, các chất điện li sẽ đƣợc thay thế bằng

các ion phân tích. Kết quả là tín hiệu thu đƣợc sẽ phụ thuộc vào sự khác biệt về độ

dẫn giữa ion phân tích và chất điện li. Độ chênh lệch độ dẫn càng lớn thì tín hiệu

chất phân tích càng lớn và ngƣợc lại

Đetectơ đo độ dẫn thƣờng đƣợc chia làm hai loại là đetectơ đo độ dẫn tiếp

xúc và đetectơ đo độ dẫn không tiếp xúc kiểu tụ điện (C4D). Trong đó đáng chú ý

hơn cả là đetectơ đo độ dẫn không tiếp xúc. Đetectơ này đã đƣợc giới thiệu lần đầu

tiên vào năm 1998 bởi Zemann và các cộng sự [55]. Khác với đetectơ đo độ dẫn

tiếp xúc, các đetectơ đo độ dẫn không tiếp xúc, trong suốt quá trình làm việc, không

tiếp xúc với dung dịch đo.

Đetectơ C4D gồm hai điện cực hình ống dài 230mm đƣợc đặt cách nhau

khoảng 1-5mm, và đƣợc đặt vòng quanh mao quản. Giữa hai điện cực đƣợc đặt một

lá đồng mỏng đƣợc nối đất đóng vai trò là lá chắn Faraday để tránh sự kết nối điện

dung trực tiếp của hai điện cực (hình.1.7.A)[26].

Trong đetectơ C4D, hai điện cực hình ống tạo với dung dịch bên trong mao

quản hai tụ điện C nhƣ mô tả ở hình.1.7.B. Khoảng dung dịch nằm giữa hai điện

cực đóng vai trò nhƣ là điện trở R. Khi áp nguồn điện xoay chiều lên điện cực thứ

nhất với một tần số nhất định, dòng điện sẽ đi qua khối dung dịch chất điện li nằm

giữa hai điện cực và đi đến điện cực thứ hai. Tín hiệu phân tích thu đƣợc là do đo sự

thay đổi độ dẫn của khối dung dịch nằm trong mao quản ở khoảng giữa hai điện

cực.

28

Hình 1.11. Sơ đồ đetectơ không tiếp xúc kiểu tụ điện [26].

Ưu điểm: Là đetectơ vạn năng với đối tƣợng phân tích rộng, có độ nhạy

cao. Do các điện cực không tiếp xúc trực tiếp với dung dịch chất phân nên tránh gây

nhiễm bẩn mẫu và hạn chế sự nhiễu nền mẫu. Đơn giản, nhỏ gọn, dễ kết nối, lắp ráp

với các thiết bị, và có thể phát triển thành thiết bị cầm tay.

Nhược điểm: Khi dùng các đetectơ đo độ dẫn do có thể xác định rất nhiều

chất dƣới cùng một điều kiện đo nên độ chọn lọc của phƣơng pháp khá kém. Phải

có nguồn cung cấp điện thế cao.

1.2.6. Ứng dụng của phƣơng pháp điện di mao quản

Trong những năm gần đây, điện di mao quản đã không ngừng đƣợc phát triển

cả về thiết bị lẫn phạm vi ứng dụng. Mặc dù thời kỳ phát triển nhanh chóng của

điện di mao quản là ở những năm 1990, tuy nhiên những cải tiến hệ thống để mở ra

những ứng dụng mới vẫn tiếp tục đƣợc công bố. CE ngày nay đƣợc coi là phƣơng

pháp phân tích thay thế đáng tin cậy cho các phƣơng pháp phân tích truyền thống.

1.2.6.1. Ion vô cơ

Với đặc tính phân tách các chất tan dựa trên điện tích, ngay từ rất sớm, điện di đã

đƣợc nghiên cứu để ứng dụng trong phân tích các ion vô cơ. Ban đầu detector đƣợc

sử dụng chủ yếu là detector quang [13]. Đến cuối những năm 1990, detector đo độ

29

dẫn không tiếp xúc ra đời đã mở rộng khả năng áp dụng CE vào phân tích các anion

và cation vô cơ trong môi trƣờng nƣớc.

Những nghiên cứu của Zemann [55] và Fracassi da Silva [54] đã thành công trong

việc phân tách các cation kim loại kiềm, kiềm thổ và amoni. Giới hạn phân tích đạt

của các nghiên cứu này nhỏ hơn một đến hai bậc so với kỹ thuật đo gián tiếp phổ

hấp thụ quang. Một ứng dụng khác của hệ điện di mao quản sử dụng detector đo độ

dẫn không tiếp xúc đã đƣợc công bố là phân tích Cr(III) và Cr(IV) trong mẫu nƣớc

dung dịch mạ điện [28]. Nhóm nghiên cứu của Fracassi da Silva đã thêm methanol

10% vào dung dịch điện li giúp phân tách hoàn toàn các ion Na+, Ca

2+ và Mg

2+

trong mẫu huyết thanh [43]. Giới hạn phát hiện đạt đƣợc nằm trong khoảng từ 0,5

đến 1 μmol/L và tỉ lệ số mol của Na+/Ca

2+ có thể lên tới 1000.

Các anion vô cơ cũng là đối tƣợng nhận đƣợc nhiều sự quan tâm của các nhà

phân tích hóa học khi nghiên cứu về phƣơng pháp điện di. Từ những năm 1990, các

nghiên cứu đã đƣợc tiến hành nhằm phân tách các anion vô cơ trong mẫu sữa, nƣớc

uống, nƣớc mƣa hay mẫu tách chiết từ đất [21].

Một ƣu điểm khác của detector đo độ dẫn đối với hệ thiết bị điện di là kỹ

thuật này cho phép xác định đồng thời các anion và cation. Unterholzner và nhóm

cộng sự của mình [50] đã thành công trong việc tách đồng thời các anion và cation

vô cơ trong mẫu nƣớc khoáng sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc.

1.2.6.2. Chất ô nhiễm hữu cơ

Rất nhiều phƣơng pháp điện di khác nhau đã đƣợc ứng dụng phổ biến trong

phân tích các hợp chất hữu cơ, thuốc, hóa chất trong các ngành sinh y và dƣợc

học.Tuy nhiên ứng dụng của phƣơng pháp này đối với các mẫu thực phẩm và môi

trƣờng thì mới nhận đƣợc sự quan tâm trong thời gian gần đây. Đối tƣợng đƣợc

quan tâm chủ yếu có thể kể đến nhƣ dƣ lƣợng thuốc kháng sinh trong các mẫu thực

phẩm và nƣớc; dƣ lƣợng thuốc trừ sâu và thuốc bảo vệ thực vật; các loại thuốc

nhuộm dùng trong các ngành công nghiệp …[41, 46, 48, 51, 52, 56].

30

1.3. Kết luận chung phần tổng quan

Hiện nay, ô nhiễm asen trong nƣớc ngầm đang là vấn đề mang tính toàn cầu

và trở thành một thách thức lớn cho các nhà khoa học trong và ngoài nƣớc. Nhiều

nơi trên thế giới trong đó có cả Việt Nam đang phải đối đầu với hiện tƣợng ô nhiễm

As trong nƣớc ngầm. Tuy nhiên, ngƣời dân ở các khu vực này vẫn đang sử dụng

nƣớc ngầm nhƣ là nguồn nƣớc chính phục vụ cho các mục đích sinh hoạt và sản

xuất. Do đó, hiện trạng ô nhiễm As đã và đang là vấn nạn đe dọa đến sức khỏe của

cả cộng đồng.

Tùy theo nguồn ô nhiễm và điều kiện phát tán, As đi vào môi trƣờng theo

nhiều con đƣờng và tồn tại ở nhiều dạng khác nhau. Mức độ độc hại của asen phụ

thuộc vào dạng tồn tại của chúng, các asen vô cơ độc hơn dạng hữu cơ và trong các

hợp chất As vô cơ thì As(III) là độc nhất. Vì vậy, việc xây dụng quy trình phân tích

As(III) trong nƣớc ngầm đang là vấn đề cấp bách để đánh giá rủi ro sức khỏe.

Trong phân tích xác định lƣợng vết các dạng As, đặc biệt là As(III) ngƣời ta

thƣờng sử dụng phƣơng pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao kết hợp với bộ phận phát

hiện nhƣ AAS, AES, MS,…Tuy nhiên phƣơng pháp này đòi hỏi chi phí đầu tƣ cho

thiết bị và chi phí vận hành rất lớn nên không phải phòng thí nghiệm nào cũng có

thể trang bị đƣợc. Hiện nay trên thế giới, một số nhà khoa học đã bắt đầu chú ý đến

việc phân tích các dạng As bằng phƣơng pháp điện di mao quản.

Phƣơng pháp điện di mao quản là một phƣơng pháp mới và vẫn cón ít đƣợc

sử dụng ờ Việt Nam. Việc ghép nối hệ thiết bị điện di mao quản với đetectơ đo độ

dẫn không tiếp xúc cho phép xác định các hợp phần mang điện với độ nhạy cao,

lƣợng mẫu sử dụng ít và chi phí vận hành thấp do đó rất thích hợp để phân tích các

dạng asen khác nhau. Theo nghiên cứu của hai tác giả Nguyễn Thị Ánh Hƣờng [2]

và Phạm Thị Thanh Thủy [11] cho thấy phƣơng pháp điện di mao quản sử dụng

đetectơ đo độ dẫn không tiếp xúc có thể áp dụng để phân tích As(III) và As(V)

trong nƣớc ngầm. Tuy nhiên, trong các công trình này chỉ xây dựng đƣợc quy trình

phân tích trực tiếp As(V) với giới hạn phát hiện là 2,2g/L, còn đối với As(III) thì

phải tiến hành phân tích gián tiếp bằng cách oxi hóa As(III) thành As(V) bằng

31

K2Cr2O7. Sau khi oxi hóa As(III) thành As(V) thì sẽ xác định đƣợc hàm lƣợng As

tổng dƣới ở dạng As(V). Hàm lƣợng As(III) thu đƣợc là hiệu của giá trị hàm lƣợng

As tổng và hàm lƣợng As(V) trong mẫu. Tuy nhiên, khi sử dụng K2Cr2O7 để oxi hóa

mẫu nƣớc ngầm thì không chỉ các hợp chất As(III) vô cơ mà cả những dạng As hữu

cơ đều bị chuyền về As(V) và do đó, việc xác định hàm lƣợng As(III) trong trƣờng

hợp này không còn chính xác nữa. Mặc khác, việc xác định gián tiếp As(III) qua

nhiều bƣớc làm cho giới hạn phát hiện của phƣơng pháp trong phân tích As(III) còn

cao (73g/L) và không thỏa mãn đƣợc yêu cầu của QCVN về hàm lƣợng của As

trong nƣớc ngầm là 50g/L. Nhƣ vậy, cho đến nay việc sử dụng phƣơng pháp điện

di mao quản sử dụng đetectơ đo độ dẫn không tiếp xúc để xác định đƣợc trực tiếp

As(III) trong mẫu nƣớc ngầm vẫn còn gặp những hạn chế về độ nhạy của phƣơng

pháp. Tiếp nối dựa trên những thành tựu hiện có, tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên

cứu quy trình phân tích hợp phần asen III trong nước ngầm bằng phương pháp

điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc” với mong muốn phân

tích đƣợc trực tiếp hợp phần As(III) trong nƣớc ngầm với giới hạn định lƣợng thỏa

mãn QCVN 09: 2008/BTNMT về hàm lƣợng As trong nƣớc ngầm (50µg/L) đồng

thời góp phần tích cực vào việc đánh giá hiện trạng ô nhiễm As trong nƣớc ngầm tại

Việt Nam.

32

Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM

2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Tối ƣu hóa các điều kiện xác định As (III) trong nƣớc ngầm trên thiết bị điện

di mao quản tích hợp với đêtectơ C4D bao gồm pha động điện di, phƣơng pháp xử

lý mẫu, điều kiện bơm mẫu, điện thế tách. Trên cơ sở đó phát triển phƣơng pháp

thành công cụ phân tích As(III) với độ nhạy cao, phục vụ cho nhu cầu phân tích một

lƣợng lớn các mẫu As trong nƣớc nhầm tại các khu vực dân cƣ đang sử dụng nƣớc

giếng khoan làm nguồn nƣớc chính phục vụ cho sinh hoạt với giới hạn định lƣợng

thỏa mãn QCVN 09: 2008/BTNMT về hàm lƣợng As trong nƣớc ngầm (50µg/L).

2.1.2. Phƣơng pháp nghiên cứu

Tổng quan tài liệu các vấn đề liên quan đến As và ô nhiễm As trong nƣớc

ngầm và lý thuyết cơ bản về phƣơng pháp điện di mao quản

Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình phân tích As(III) bằng CE-C4D.

Tối ƣu hóa các điều kiện phân tích As (III) trên thiết bị CE-C4D, đánh giá

phƣơng pháp xác định As (III) trên thiết bị CE-C4D và áp dụng phƣơng pháp nghiên

cứu phân tích As (III) trong một số mẫu nƣớc giếng khoan.

So sánh phƣơng pháp nghiên cứu với phƣơng pháp AAS.

2.1.3. Nội dung nghiên cứu

Xây dựng quy trình phân tích tiểu phân As(III) trong nƣớc ngầm .

Tối ƣu hóa các điều kiện phân tích As(III) trong nƣớc ngầm bao gồm: pha

động điện di, thời gian bơm mẫu, hiệu điện thế tách, quy trình xử lý mẫu,…

33

Khảo sát ảnh hƣởng của các ion nền cơ bản nhƣ: Cl-, SO4

2-, PO4

3-, NO2

-,

HCO3-, Fe

2+ và đề xuất hƣớng giải quyết trong trƣớng hợp ảnh hƣởng đến kết quả

đo.

Áp dụng phƣơng pháp nghiên cứu để xác định hàm lƣợng As(III) trong một số

mẫu nƣớc giếng khoan và so sánh kết quả thu đƣợc với phƣơng pháp quang phổ hấp

thụ nguyên tử kết hợp với thiết bị hidrua hóa (HVG-AAS).

2.2. Trang thiết bị, dụng cụ và hóa chất

2.2.1. Trang thiết bị, dụng cụ

Máy điện di mao quản tích hợp với đetectơ đo độ dẫn không tiếp xúc kiểu tụ

điện

Mao quản silica đƣờng kính trong 50µm, Polymicro Technologies company

Máy phân tích quang phổ AAS-6800 Shimazu

Máy đo pH Hach 40d (2 chữ số sau dấu phẩy)

Máy nƣớc cất Halminton WSC/4D

Máy deion nƣớc Millipore

Cân phân tích Shimadzu AW220 (cân 4 số)

2.2.2. Hóa chất

Các hóa chất sử dụng trong quá trình phân tích đều là loại tinh khiết phân tích.

Các hóa chất dùng để pha dung dịch chuẩn và đệm đƣợc mua từ hãng Fluka, Thụy

Sĩ bao gồm: natri meta, 2-(N- morpholin)etansunphonic axit (MES), L-arginine,

hexadexyltrimetyl amonibromua (CTAB). Ngoài ra, trong quá trình xử lí mẫu còn

sử dụng một số hóa chất: 1,10-Phenathrolin (Trung Quốc), axit nitric (Merck, Đức).

Tất cả các dung dịch chuẩn và đệm đều đƣợc chuẩn bị trong nƣớc deion.

34

Để loại bicacbonat trong nƣớc cần xử dụng nhựa trao đổi cation loại axit mạnh

Wolfatit KPS với ion trao đổi là H+. Kích thƣớc hât nhựa từ 16-50 mesh, dung

lƣợng sử dụng 10g/L. Trƣớc khi sử dụng cần rửa qua bằng nƣớc deion để rửa lớp

dầu bên ngoài hạt nhựa.

2.2.3. Chuẩn bị các dung dịch chuẩn và hóa chất thí nghiệm

Dung dịch chuẩn gốc As(III) 1000 mg/L đƣợc pha từ muối NaAsO2: pha

0,087g NaAsO2 trong 50mL nƣớc deion. Các dung dịch As(III) dùng trong các thí

nghiệm khảo sát đƣợc pha loãng từ dung dịch gốc này.

Dung dịch gốc của CTAB có nồng độ 10mM: pha 0,364g CTAB trong 10mL

nƣớc deion.

Các dung dịch đệm điện di trên cơ sở các chất MES, MOPS, CHES, CAPS

với các hợp phần bazơ nhƣ: L-arginin, đietylamin, trietylamin, tertbutylamin đƣợc

pha mới mỗi ngày trong các bình định mức thủy tinh.

Pha các dung dịch gốc của các anion Cl-, SO4

2-, PO4

3-, NO2

- ở nồng độ 1000

mg/L. Pha dung dịch gốc HCO3- ở nồng độ 5000 mg/L.

2.2.4. Quy trình xử lý mao quản trƣớc khi sử dụng

Cột mao quản dùng trong quá trình phân tích là cột silica với đƣờng kính

trong 50µm và đƣờng kính ngoài là 375µm có tổng chiều dài 60cm và chiều dài

hiệu dụng là 52cm. Đối với mao quản mới, đầu tiên đƣợc rửa bằng dung dịch NaOH

1M trong 20 phút, sau đó rửa lại bằng nƣớc deion trong 15 phút, và cuối cùng là

bơm dung dịch đệm qua mao quản trong khoảng 60 phút trƣớc khi sử dụng để đảm

bảo chất hoạt động bề mặt CTAB đƣợc phủ đều trên bề mặt mao quản. Sau mỗi lần

phân tích, mao quản đƣợc rửa lại bằng dung dịch đệm trong 5 phút.

35

2.3. Tối ƣu hóa các điều kiện phân tích As(III) trong nƣớc bằng phƣơng pháp

điện di mao quản

2.3.1. Tối ƣu hóa thành phần pha động điện di

Nồng độ As(III) trong quá trình nghiên cứu các điều kiện tối ƣu của pha

động điện di là 100µg/L, sử dụng phƣơng pháp bơm mẫu kiểu xiphong với thời gian

bơm mẫu 45s và hiệu điện thế tách -15kV.

Nghiên cứu quy trình phân tích As(III) dựa trên các hệ đệm sinh học có

thành phần gồm một hơp phần axit (các chất MES, MOPS, CHES, CAPS) và một

hợp phần bazơ (L-arginine, đietylamin, trietylamin, tertbutylamin). Các hệ đệm tạo

thành có môi trƣờng kiềm và có cùng giá trị pH=8,9.

Đánh giá ảnh hƣởng của pH dung dịch đệm bằng cách khảo sát dung dịch

đệm ở các giá trị pH khác nhau thay đổi trong khoảng từ 8,30 đến 9,15.

Khảo sát vai trò của độ dẫn của pha động điện di đối với tín hiệu pic As(III)

và độ ổn định của đƣờng nền.

2.3.2. Khảo sát dung dịch dùng để pha mẫu

Đối với mẫu phân tích, để làm tăng độ nhạy của phƣơng pháp thì phải

chuyển các hợp chất As(III) trong mẫu về dạng H2AsO3- càng nhiều càng tốt. Do

đó, để có thể làm tăng lƣợng anion H2AsO3- trong mẫu, giải pháp đƣợc đề xuất là

phải làm tăng giá trị pH của mẫu nƣớc phân tích. Trong trƣờng hợp này, mỗi mẫu

As(III) 100µg/L sẽ đƣợc pha trong các dung dịch bazơ khác nhau nhƣ: L-arginine,

đietylamin, trietylamin, tertbutylamin, NaOH ở pH=9,60.

2.3.3. Lựa chọn phƣơng pháp bơm mẫu

Nhƣ đã trình bày trong phần tổng quan tài liệu, có ba cách để đƣa mẫu phân

tích vào mao quản. Mỗi phƣơng pháp có ƣu nhƣợc điểm riêng. Trong nội dung luận

văn chúng tôi lựa chọn phƣơng pháp bơm mẫu theo kiểu điện động học, do phƣơng

pháp này phƣơng thức đơn giản để làm giàu mẫu, tăng độ nhạy cho phƣơng pháp.

36

Thời gian bơm mẫu tối ƣu đƣợc nghiên cứu bằng cách tăng thời gian bơm

mẫu từ 3070s trong khi giữ nguyên nồng độ As(III) ở 100µg/L và các điều kiện

phân tích khác. Thời gian bơm mẫu tối ƣu là thời gian mà tại đó tỷ lệ chiều cao pic

As(III)/chiều cao nhiều nền đạt cực đại.

2.3.4. Nghiên cứu ảnh hƣởng của các ion nền đến việc xác định As(III)

Ảnh hƣởng của các anion Cl-, SO4

2-, PO4

3-, NO2

- đƣợc nghiên cứu bằng cách

giữ nguyên nồng độ As(III) là 100µg/L trong khi thay đổi nồng độ các ion này từ

120mg/L ( đối với Cl- và NO2

- ) 0,410mg/L (đối với SO4

2-, PO4

3- ).

Ảnh hƣởng của các anion HCO3- đƣợc nghiên cứu bằng cách giữ nguyên

nồng độ As(III) là 100µg/L trong khi thay đổi nồng độ ion này từ 501000mg/L

(sau khi tiến hành loại bỏ thành phần bicacbonat trong mẫu bằng nhựa trao đổi

cation).

Ảnh hƣởng của các Fe2+

đƣợc nghiên cứu bằng cách giữ nguyên nồng độ

As(III) là 100µg/L trong khi thay đổi nồng độ ion này từ 501000mg/L (sau khi

tiến hành loại bỏ ảnh hƣởng của ion sắt bằng cách tạo phức với 1,10-phenanthrolin).

2.3.5. Xây dựng khoảng tuyến tính xác định As(III) và đánh giá phƣơng pháp

Pha các dung dịch chuẩn As(III) ở các nồng độ 20, 50, 75, 100 và 150 µg/L

trong dung dịch Arg 2mM. Mỗi điểm đƣợc phân tích ít nhất 3 lần.

Xác định giá trị LOD và LOQ của phƣơng pháp.

Đánh giá độ lặp lại và hiệu suất thu hồi của phƣơng pháphêm chuẩn trong

phân tích As(III) bằng hệ thiết bị điện di mao quản bằng cách đo lặp lại 6 lần để xac

định nồng độ As(III) trong hai mẫu X và Y. Với mẫu X và Y tƣơng ứng là mẫu gồm

nền mẫu nƣớc ngầm VPNN14 (đã đƣợc xác định là không có As(III) bằng phƣơng

pháp HVG-AAS) đƣợc thêm vào 20 và 70µg/L As(III).

37

2.3.6. Phƣơng pháp thêm chuẩn (Standard addition method)[10]

Phƣơng pháp thêm chuẩn là phƣơng pháp thƣờng đƣợc áp dụng để loại bỏ

ảnh hƣởng của nền mẫu trong trƣờng hợp ảnh hƣởng của nền mẫu không quá lớn.

Theo phƣơng pháp này, nồng độ chất phân tích có thể xác định theo công thức hay

tìm phƣơng trình hồi quy dạng y=ax+b theo phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu.

Giả sử lấy Vx(mL) mẫu phân tích có nồng độ Cx vào các bình có thể tích

V(mL). Thêm lần lƣợt 0, V1(mL), V2(mL), V3(mL),…Vn(mL) dung dịch chuẩn có

nồng độ Cs vào các bình định mức này và định mức tới vạch bằng nƣớc deion (cần

chú ý các mức nồng độ cho vào phải đảm bảo nằm trong khoảng tuyến tính của

phép đo). Đo tín hiệu phân tích của các dung dịch này đƣợc các đại lƣợng yx, yx1,

yx2,…yxn. Khi đó nồng độ Cx đƣợc tính nhƣ sau:

Cách 1: tính theo công thức

Vì trong khoảng nồng độ đã khảo sát có mối tƣơng quan tuyến tính giữa tín

hiệu phân tích và nồng độ nên có thể thiết lập các mối tƣơng quan sau:

yx VxCx /V

yx1 (VxCx+V1Cs)/V

yx2 ( VxCx +2V1Cs)/V

….

Nhƣ vậy có thể lập các tỷ số:

sxx

xx

x

x

CVCV

CV

y

y

11 Do đó

x

s

xx

xx

V

CV

yy

yC 1

1

.

Tƣơng tự nhƣ thế sẽ có x

s

xx

xx

V

CV

yy

yC 1

2

2.

…x

s

xxn

xx

V

CnV

yy

yC 1.

Lấy giá trị trung bình các nồng độ Cxi này ta sẽ đƣợc nồng độ Cx cần tìm.

38

Cách 2: Sử dụng phƣơng trình hồi qui

Giả thiết phƣơng trình đƣờng thêm chuẩn có dạng y=a+bx. Theo công thức tính :

tg=b=a/CxVx ta sẽ có x

xVb

aC

.

2.4. Ứng dụng quy trình tối ƣu để phân tích As(III) trong một số mẫu nƣớc

giếng khoan

2.4.1. Lấy mẫu

Mẫu nƣớc ngầm đƣợc lấy tại xã Vạn Phúc, Thanh Trì, Hà Nội. Các mẫu

nƣớc ngầm đƣợc lấy lên trong điều kiện không có oxi và đƣợc lọc nhanh qua màng

xenlulo acetat có kích thƣớc 0,45 µm.

Đối với các mẫu phân tích As (III) bằng phƣơng pháp AAS; để tách riêng

As(III) và As(V), mẫu nƣớc ngầm sẽ đƣợc rửa qua cột nhôm silicat (tốc độ bơm là

5-6mL/phút). Khi đó, As(V) sẽ bị giữ lại trên cột tách và As(III) đi ra khỏi cột. Cuối

cùng, các mẫu nƣớc chỉ chứa As(III) đƣợc axit hóa tới pH < 2, bảo quản ở nhiệt độ

4oC cho đến khi phân tích.

Với phƣơng pháp điện di mao quản, mẫu nƣớc ngầm sau khi đƣợc lọc sẽ

đƣợc tiến hành tạo phức với 1,10-Phenanthrolin để tránh hiện tƣợng As bị hấp phụ

lên bề mặt của kết tủa sắt. Sau đó, mẫu nƣớc sẽ đƣợc rửa qua cột chứa nhựa trao đổi

cation loại axit mạnh-Wolfatit KPS để loại bỏ thành phần bicacbonat trong nƣớc.

Để tránh hiện tƣợng As(III) bị oxi hóa thành As(V) phải tiến hành sục khí nitơ trong

quá trình xử lí mẫu. Cuối cùng, các mẫu này đƣợc cho vào các lọ kín, chứa đầy mẫu

và đƣợc bảo quản ở nhiệt độ 4oC cho đến khi phân tích.

2.4.2. Phân tích mẫu

Phân tích bằng thiết bị CE-C4D: mẫu As(III) sau khi mang về phòng thí

nghiệm đƣợc phân tích bằng phƣơng pháp thêm chuẩn. Các nồng độ As(III) đƣợc

thêm vào mỗi mẫu là 30µg/L và 50µg/L. Mỗi mẫu nƣớc đƣợc đo lặp lại 2 lần.

39

Phân tích bằng thiết bị AAS: mẫu nƣớc sau khi mang về đƣợc khử về

As(III) bằng tác nhân khử NaI và axit ascobic, sau đó tiến hành tạo hợp chất AsH3

và phân tích trên thiết bị HVG-AAS ở bƣớc sóng 193,7nm

40

Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Tối ƣu hóa dung dịch đệm điện di

3.1.1. Khảo sát lựa chọn dung dịch đệm điện di

Phân tích giản đồ tồn tại của As theo pH của môi trƣờng (mục 1.2.1) có thể

nhận thấy As(III) tồn tại ở dạng mang điện H2AsO3-

tồn tại chủ yếu trong khoảng

pH từ 9-12 và cụ thể là axit asenơ giá trị pKa1=9,2. Do vậy, để có thể phân tích

As(III) dƣới dạng các anion mang điện theo phƣơng pháp CE kết nối với đetectơr

đo độ dẫn C4D, dung dịch đệm đƣợc sử dụng làm pha động trong quá trình tách

điện di phải tạo đƣợc môi trƣờng có pH trong khoảng từ 9-12.

Thông thƣờng, khi sử dụng đetectơ đo độ dẫn C4D thì không thể sử dụng các

hệ đệm vô cơ nhƣ photphat, borat,…vì các đệm này có độ dẫn rất cao nên thƣờng

gây ra tín hiệu nhiễu nền lớn và ảnh hƣởng đến việc xác định tín hiệu Asen(III). Do

đó, ngƣời ta thƣờng dùng các hệ đệm hữu cơ của các chất lƣỡng tính. Ƣu điểm của

các đệm này là có độ dẫn thấp do chúng có kích thƣớc lớn, cấu trúc cồng kềnh, di

chuyển chậm nên sẽ làm tăng hiệu quả tách các pic hơn so với các đệm vô cơ. Qua

quá trình khảo sát và chọn lọc cho thấy các chất hữu cơ thƣờng dùng cho thấy các

đệm CAPS, CHES, MES, MOPS có thể tạo hệ đệm tốt trong khoảng pH=8-11.

Để khảo sát thành phần đệm tối ƣu trong việc phân tích As(III), chúng tôi cố

định nồng độ của các dung dịch đệm là 12mM MES, MOPS, CHES hay CAPS,

trong khi thay đổi tác nhân điều chỉnh pH để đạt giá trị pH=9,10. Các tác nhân điều

chỉnh pH đƣợc nghiên cứu bao gồm các bazơ: L-Arginine, Dietylamin, Trietylamin

và Tertbutylamin. Ngoài ra mỗi dung dịch pha động điện di sẽ dƣợc cho thêm

35µM CTAB, trong trƣờng hợp này CTAB đóng vai trò là chất hoạt động bề mặt để

điều chỉnh dòng điện di thẩm thấu làm tăng hiệu quả phân tách As(III) ở môi trƣờng

pH cao.

Các điều kiện phân tích bao gồm: bơm thủy động lực học kiểu xiphong ở độ

cao 20cm trong 45s; mao quản silica có đƣờng kính trong 50µm, chiều dài tổng

60cm (chiều dài hiệu dụng 48cm); điện thế tách -15kV.

41

Bảng 3.1. Kết quả khảo sát các dung dịch pha động điện di dùng trong phân

tích As(III) 5mg/L bằng phƣơng pháp điện di mao quản CE-C4D

Đệm Bazơ

Diện tích

pic As(III)

(mV.s)

Chiều cao

pic

As(III) (S)

(mV)

Tín hiệu

nhiễu đƣờng

nền (N)(mV)

Tỉ lệ

S/N

12 mM

CAPS

L-Arginine(a)

Dietylamin(b)

Trietylamin(c)

Tertbutylamin(d)

12,950,49

6,420,04

6,440,03

7,990,08

3,010,01

1,340,18

1,980,26

1,600,04

0,29

0,26

0,15

0,32

10,38

5,15

13,20

5,00

12 mM

CHES

L-Arginine(a)

Dietylamin(b)

Trietylamin(c)

Tertbutylamin(d)

11,670,09

-

-

-

2,450,23

-

-

-

0,28

-

-

-

8,75

12 mM

MES

L-Arginine(a)

Dietylamin(b)

Trietylamin(c)

Tertbutylamin(d)

14,620,17

-

-

-

2,700,04

-

-

-

0,20

-

-

-

13,50

12 mM

MOPS

L-Arginine(a)

Dietylamin(b)

Trietylamin(c)

Tertbutylamin(d)

8,930,11

-

-

-

2,190,09

-

-

-

0,99

-

-

-

2.21

(“-”: không phát hiện tín hiệu của As(III)).

42

Hình 3.1. Tín hiệu As(III) 5mg/L khi

dùng đệm 12mM CAPS

Hình 3.2. Tín hiệu As(III) 5mg/L khi

dùng đệm 12mM CHES

Hình 3.3. Tín hiệu Asen(III) 5mg/L khi

dùng đệm 12mM MES

Hình 3.4. Tín hiệu Asen(III) 5mg/L

khi dùng đệm 12mM MOPS

(a) L-Arginine (b) Dietylamin (c) Trietylamin (d) Tertbutylamin

43

Dựa vào các kết quả nêu trên, tín hiệu As(III) cho thấy xuất hiện trong

khoảng thời gian lƣu từ 350-460s. Trong số các đệm đã sử dụng, chỉ có đệm CAPS

cho tín hiệu As(III) khi kết hợp với tất cả các bazơ Arginine, dietylamin, trietylamin

và tertbutylamin. Còn lại các đệm khác chỉ cho tín hiệu As(III) khi kết hợp với Arg.

Điều đó cho thấy, trong tất cả các bazơ đƣợc lựa chọn để điều chỉnh pH thì Arginine

là hợp phần tốt nhất. Điều này có thể giải thích là do cấu tạo của Arginine gồm 4

nhóm amino và 1 nhóm cacboxylic nên dù Arginine mang tính bazơ nhƣng về cơ

bản cũng có thể xem Arginine có bản chất đệm. Và chính điều này làm cho khi các

đệm lƣỡng tính CAPS, MES, CHES hay MOPS khi kết hợp với Arg sẽ tạo thành

một hệ đệm khá ổn định và tốt hơn so với khi kết hợp với các bazơ hữu cơ khác.

Hình 3.5. Tín hiệu As(III) 5mg/L trong các dung dịch pha động điện di

Đệm-Arg.

Khi cho các đệm CAPS, MES, CHES hay MOPS kết hợp với Arginine đều

có xuất hiện pic As(III) nhƣng dựa theo tỉ lệ tín hiệu/nhiễu (S/N) (đã trình bày trong

Bảng 3.1) cho thấy đệm MES và CAPS là tốt nhất. Tuy nhiên, đệm MES cho tín

hiệu As(III) phân tách với tín hiệu của cacbonat (ở khoảng 300s) và EOF tốt hơn

đệm CAPS. Mặc khác, khi dùng đệm MES thì tín hiệu As(III) trong trƣờng hợp này

44

là pic âm, điều này thƣờng có lợi trong việc phân tích các mẫu nƣớc ngầm có chứa

nhiều anion vì các anion cơ bản thƣờng cho pic dƣơng trong khoảng từ 200-300s

(đƣợc trình bày ở mục 3.4). Do đó, thành phần đệm tối ƣu trong trƣờng hợp phân

tích As(III) bằng phƣơng pháp CE-C4D là hệ đệm MES-Arg.

3.1.2. Khảo sát ảnh hƣởng pH của dung dịch đệm dựa trên MES và Arg

Nhƣ đã trình bày ở mục 3.1, dựa theo lí thuyết thì việc phân tích As(III) nên

đƣợc tiến hành ở pH trong khoảng 8-10. Dạng tồn tại của As(III) trong nƣớc phụ

thuộc phần lớn vào pH của môi trƣờng, pH càng lớn thì lƣợng anion H2AsO3- trong

mẫu càng nhiều. Thêm vào đó, giá trị pH của dung dịch đệm điện ly cũng có ảnh

hƣởng đến cƣờng độ dòng EOF do đó ảnh hƣởng đến thời gian lƣu của pic As(III).

Việc khảo sát ảnh hƣởng của pH dung dịch đệm đến tín hiệu của Asen(III) đƣợc

tiến hành bằng cách giữ cố định nồng độ của MES là 12mM và thay đổi nồng độ

Arginine từ 15-27mM. Nồng độ CTAB trong từng đệm là 35µM.

Bảng 3.2. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của pH dung dịch đệm đến tín hiệu của

As(III)5mg/L bằng phƣơng pháp điện di mao quản CE-C4D

Nồng

độ

MES

Nồng độ

Arginine

Độ dẫn

(µS/cm) pH

Diện tích

pic As(III)

(mV.s)

Chiều cao

pic As(III)

(S) (mV)

Tín hiệu

nhiễu

đƣờng

nền

(N)(mV)

Tỉ lệ

S/N

12 mM 15 mM 508 8,32 15,460,61 3,040,19 0,32 9,50

12 mM 18 mM 498 8,78 16,700,09 3,340,02 0,27 12,37

12 mM 21 mM 510 8,90 16,790,78 3,620,13 0,20 18,10

12 mM 24 mM 484 9,07 16,730,59 3,300,11 0,37 8,92

12 mM 27 mM 497 9,15 16,610,16 3,020,17 0,38 7,95

45

Các tín hiệu As(III) thu đƣợc trong từng trƣờng hợp sẽ đƣợc quan sát rõ hơn

trong hình dƣới đây:

Hình 3.6. Ảnh hƣởng của pH dung dịch đệm đến tín hiệu As(III) 5mg/L.

Thời gian bơm mẫu 45s, bơm mẫu kiểu xiphong h=20cm, thế tách -15kV.

Dựa theo Bảng 3.2 và Hình 3.6 có thể thấy khi thay đổi nồng độ Arginine từ

15mM đến 27mM thì diện tích và chiều cao tín hiệu As(III) tăng dần và đạt cực đại

khi dung dịch đệm có thành phần 12mM MES-21mM Arg, tƣơng ứng với pH là 8,9.

Khi pH của dung dịch đệm tăng dần từ 8,32 đến 8,9 thì, tín hiệu As(III) tăng lên do

lƣợng As(III) tồn tại ở dạng anion H2AsO3- tăng lên. Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng giá

trị pH>9 thì tín hiệu của As(III) trong trƣờng hợp này lại không có sự thay đổi đáng

kể. Điều này có thể giải thích do hệ đệm MES+Arg hoạt động tốt nhất trong khoảng

pH từ 8-9 vì giá trị pK của MES là 6,15 và pK2 của Arg là 9,09. Do đó khi đạt

pH=9 thì sau khi thêm một lƣợng lớn Arg vào pH của dung dịch cũng không có sự

thay đổi đáng kể (số lƣợng tiểu phân tồn tại dƣới dạng anion H2AsO3-

không thay

đổi đáng kể khi tăng pH lên 0,1 hay 0,2 đơn vị) trong khi đó do hàm lƣợng các chất

trong dung dịch đệm quá lớn nên làm tăng hiệu ứng nhiệt Jun trong lòng mao quản

và làm cho pic As(III) bị giảm độ sắc nét và giảm chiều cao. Mặc khác khi giá trị

pH>9 sẽ xảy ra sự hấp thụ CO2 lớn làm cho đƣờng nền trở nên không ổn định và bị

46

biến dạng lớn sau từng lần bơm. Thêm vào đó, khi tăng giá trị pH thì cƣờng độ

dòng EOF sẽ tăng lên theo nên làm giảm sự phân tách tín hiệu giữa As(III) và các

tín hiệu hệ thống. Do đó, khi sử dụng hệ đệm là MES-Arg, để có thể thu đƣợc tín

hiệu As(III) với độ sắc nét, ổn định và có độ lặp cao thì phải phân tích tại giá trị

pH=8,9 ứng với thành phần đệm là 12mM MES – 21mM Arg.

3.1.3. Khảo sát ảnh hƣởng của độ dẫn dung dịch đệm ở pH 8,9

Độ dẫn dung dịch đệm có ảnh hƣởng rất lớn đến chiều cao của tín hiệu

As(III) vì chiều cao pic As(III) đƣợc xác định dựa trên sự chệnh lệch về độ dẫn của

asen và nền. Do đó trong phần này, chúng tôi đã khảo sát ảnh hƣởng của độ dẫn

dung dịch đệm đến tín hiệu As(III)

Qua việc quan sát và đánh giá các tín hiệu thu đƣợc trong mục 3.2 có thể

thấy rằng sự phân tách giữa tín hiệu hệ thống và tín hiệu As(III) chƣa thực sự tốt do

đó trong phần này sẽ thay đổi nồng độ CTAB thành 30µM và do đó làm thay đổi

thời gian lƣu của tín hiệu As(III) nên sẽ làm cho sự tách tín hiệu đƣợc tốt hơn.

Bảng 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của độ dẫn dung dịch đệm đến tín hiệu

của As(III)5mg/L bằng phƣơng pháp điện di mao quản CE-C4D

Nồng độ

MES

Nồng độ

Arginine

Độ dẫn

(µS/cm)

Diện tích

pic As(III)

(mV.s)

Chiều cao

pic As(III)

(S) (mV)

Tín hiệu

nhiễu đƣờng

nền (N)(mV)

Tỉ lệ

S/N

4 mM 7 mM 182 20,670,23 2,880,12 0,85 3,37

7 mM 12 mM 303 21,490,15 3,070,09 0,21 14,56

12 mM 21 mM 506 17,030,27 3,640,11 0,19 19,07

15 mM 26 mM 628 14,910,39 3,260,15 0,18 18,43

18 mM 31,5 mM 750 12,490,41 2,960,13 0,16 18,63

20 mM 35 mM 820 12,080,32 2,970,09 0,16 18,58

47

Hình 3.7. Ảnh hƣởng của độ dẫn dung dịch đệm đến tín hiệu As(III) 5mg/L.

Thời gian bơm mẫu 45s, bơm mẫu kiểu xiphong h=20cm, thế tách -15kV.

Do khi sử dụng đệm MES – Arg, tín hiệu As(III) thu đƣợc là pic âm nên khi

độ dẫn của dung dịch nền càng cao thì độ chênh lệch về độ dẫn của nền và mẫu

càng lớn và do đó chiều cao của pic As(III) tăng lên khi tăng độ dẫn của đệm. Tín

hiệu pic của As(III) đạt cực đại khi sử dụng dung dịch đệm 12mM MES – 21mM

Arg với độ dẫn tƣơng ứng là 506 µS/cm. Tuy nhiên, nếu để tăng chiều cao pic mà

liên tục tăng độ dẫn của đệm là không hoàn toàn hợp lý vì khi tăng độ dẫn của đệm

thì cũng sẽ làm tăng hiệu ứng nhiệt Jun. Và nhƣ đã trình bày ở những phần trên nếu

hiệu ứng nhiệt Jun tăng thì sẽ làm đƣờng nền kém ổn định và pic trở nên tù. Mặc

khác, khi dung dịch càng đậm đặc thì sự hấp thụ CO2 cũng tăng lên dẫn đến hiện

tƣợng đƣờng nền bị thay đổi sau từng lần bơm nên làm giảm độ lặp của phép đo. Do

đó, dựa trên việc đánh giá tỉ lệ tín hiệu/nhiễu (S/N) cùng với những tác động thể

hiện trên đƣờng nền thì đệm 12mM MES – 21mM Arg và CTAB 30µM đƣợc lựa

chọn là thành phần đệm tối ƣu trong phân tích As(III) bằng phƣơng pháp CE-C4D.

48

3.2. Tối ƣu hóa điều kiện pha mẫu

3.2.1. Khảo sát dung dịch pha mẫu

Nhƣ đã trình bày ở mục 3.1,vì axit asenơ là axit yếu có giá trị pKa1 = 9,2 nên

để làm tăng độ nhạy của phƣơng pháp thì phải chuyển các hợp chất As(III) trong

mẫu về dạng H2AsO3- càng nhiều càng tốt. Do đó, để có thể làm tăng lƣợng anion

H2AsO3- đƣợc bơm vào mao quản, giải pháp đƣợc đề xuất là phải pha mẫu As(III)

trong một dung dịch có pH>9. Chúng tôi tiến hành khảo sát pic As(III) trong các

trƣờng hợp mẫu đƣợc pha trong các dung dịch khác nhau có pH=9,6. Các dung dịch

đƣợc chọn để khảo sát là dung dịch Arginine, dung dịch NaOH, dung dịch

dietylamin, dung dịch trietylamin, và dung dịch tertbutyl amin.

Các điều kiện phân tích nhƣ sau: bơm mẫu kiểu xiphong ở độ cao 20cm

trong 45s; mao quản silica có đƣờng kính trong 50µm, chiều dài tổng 60cm (chiều

dài hiệu dụng 48cm); điện thế tách -15kV.

Bảng 3.4. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của các dung dịch pha mẫu đến tín hiệu

của As(III)5mg/L bằng phƣơng pháp điện di mao quản CE-C4D

Dung dịch

pha mẫu pH

Diện tích pic

As(III)(mV.s)

Chiều cao pic

As(III)(S)(mV)

Tín hiệu nhiễu

nền (N)(mV) Tỉ lệ S/N

Nƣớc deion 6,89 16,630,34 3,590,07 0,21 17,51

NaOH 9.52 17,010,43 3,570,11 0,19 18,79

Dietylamin 9.56 17,900,32 3,760,14 0,25 15,03

Trietylamin 9.58 18,100,26 3,960,15 0,23 17,22

Tertbutylamin 9.51 17,600,19 3,760,09 0,28 13,38

L-Arginine 9.60 17,400,33 4,030,10 0,20 20,15

49

Hình 3.8. Ảnh hƣởng của các dung dịch pha mẫu đến tín hiệu As(III) 5mg/L.

Đệm 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB.

Dựa vào Bảng 3.4 có thể thấy rẳng khi sử dụng các dung dịch có pH=9,6 để

pha mẫu thì lƣợng anion asen sẽ tăng lên so với khi pha trong nƣớc deion (diện tích

và chiều cao pic asen tăng lên). Nhƣng do sử dụng phƣơng pháp bơm xiphong nên

không quan sát đƣợc sự thay đổi rõ rệt. Điều này là do khi sử dụng phƣơng pháp

bơm xiphong thì thể tích mẫu bơm vào mao quản là rất bé.

Trong tất cả các dung dịch bazơ đƣợc lựa chọn để pha mẫu thì dùng dung

dịch Arginine sẽ cho thu đƣợc pic As(III) cao và sắc nét nhất. Điều này là do dung

dịch Arginine có tính đệm nên pH của dung dịch ổn định hơn so với các dung dịch

khác. Do đó, nên dung dịch Arginine đƣợc lựa chọn để pha mẫu As(III).

3.2.2. Khảo sát nồng độ Arginine pha mẫu

Nhƣ đã trình bày ở mục 3.2.1, vì pKa1 của axit asenơ là 9,2 nên khi tăng pH

của dung dịch đệm hay dung dịch pha mẫu thì lƣợng anion H2AsO3- trong mẫu sẽ

tăng lên và kéo theo diện tích cũng nhƣ chiều cao pic As(III) cũng tăng lên. Vì vậy,

50

chúng tôi đã tiến hành khảo sát nồng độ Arginine tối ƣu dùng để pha mẫu. Thí

nghiệm này đƣợc tiến hành bằng cách tăng dần nồng độ của Arginine trong mẫu

As(III) có nồng độ 5mg/L, các điều kiện đo vẫn đƣợc giữ nhƣ điều kiện đo mục 3.4.

Bảng 3.5. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ dung dịch Arginine dùng

để pha mẫu đến tín hiệu của As(III) 5mg/L

Nồng độ

Arginine

Độ dẫn

(µS/cm) pH

Diện tích

pic As(III)

(mV.s)

Chiều cao

pic As(III)

(S) (mV)

Tín hiệu

nhiễu đƣờng

nền (N)(mV)

Tỉ lệ

S/N

0,5 mM 12,72 9,44 15,980,16 3,460,11 0,24 14,49

1 mM 18,36 9,52 16,410,13 3,630,13 0,29 12,61

1,5 mM 22,70 9,58 16,740,31 3,660,10 0,29 12,77

2 mM 26,30 9,62 17,310,23 4,040,15 0,25 16,16

2,5 mM 29,50 9,63 18,080,26 3,670,09 0,27 13,59

3 mM 32,40 9,63 18,210,28 3,530,12 0,28 12,64

3,5 mM 35,00 9,64 18,250,22 3,500,17 0,32 11,08

Phân tích các kết quả thu đƣợc trong Bảng 3.5. cho thấy rằng nồng độ

Arginine tối ƣu để pha mẫu là 2mM, ứng với pH của dung dịch là 9,62 và độ dẫn là

26,30 µS/cm. Phù hợp với lý thuyết, khi tăng pH của dung dịch thì lƣợng anion

As(III) trong mẫu sẽ tăng lên, điều này đƣợc thể hiện qua sự tăng diện tích pic

As(III). Tuy nhiên, nếu xét theo chiều cao pic thì tín hiệu As(III) đạt chiều cao và tỷ

lệ S/N tốt nhất khi mẫu đƣợc pha trong dung dịch Arginine 2mM. Ban đầu, khi tăng

dần nồng độ Arginine từ 0,5mM đến 2mM thì pH của dung dịch có sự thay đổi lớn

nên diện tích và chiều cao pic As tăng dần. Nhƣng, khi nồng độ Arginine tăng từ

2mM lên 3,5mM thì pH của dung dịch gần nhƣ không thay đổi trong khi độ dẫn lại

tăng nhanh; và do đó làm tăng hiệu ứng nhiệt Jun trong lòng mao quản dẫn đến tình

trạng pic As(III) bị giãn rộng làm giảm chiều cao pic, nhiễu nền tăng lên và đƣờng

51

nền không ổn định. Vì vậy, dung dịch Arginine 2mM là dung dịch tối ƣu dùng để

pha mẫu trong phép đo As(III) bằng phƣơng pháp điện di mao quản.

3.3. Tối ƣu hóa điều kiện bơm mẫu

3.3.1. Khảo sát phƣơng pháp bơm mẫu

Dựa vào các kết quả đã trình bày ở những phần trên, có thể dễ dàng nhận ra

rằng nếu dùng phƣơng pháp bơm mẫu thủy động học kiểu xiphong thì giới hạn phát

hiện của phƣơng pháp sẽ rất cao (khoảng vài trăm µg/L) trong khi yêu cầu đặt ra

cho phép đo asen là phải có giới hạn định lƣợng nhỏ hơn giới hạn cho phép về hàm

lƣợng asen trong nƣớc ngầm theo QCVN 09:2008//BTNMT - 50µg/L. Do đó, trong

trƣờng hợp này chúng tôi đã áp dụng một phƣơng pháp làm giàu trực tiếp trên cột,

đơn giản, và dễ thực hiện là tiến hành bơm mẫu bằng điện. Để chứng minh hiệu quả

của phƣơng pháp bơm này, chúng tôi đã tiến hành việc so sánh kết quả phân tích

một mẫu As(III) 1mg/L thu đƣợc từ 2 phƣơng pháp bơm. Đối với phƣơng pháp bơm

xiphong, mẫu sẽ đƣợc bơm vào mao quản trong 60s từ độ cao 20cm, và phƣơng

pháp bơm điện sẽ đƣợc tiến hành trong 10s với thế bơm là -6kV. Kết quả về chiều

cao tín hiệu As(III) của bơm xiphong và bơm điện tƣơng ứng là 0,93mV và

3,37mV; kết quả này đã chứng minh là phƣơng pháp bơm điện có hiệu quả làm giàu

cao trong phép đo As(III).

Do vậy, phƣơng pháp bơm mẫu bằng điện động học đƣợc lựa chọn để phân

tích As(III) trong nƣớc. Bƣớc tiếp theo chúng tôi sẽ khảo sát thời gian bơm mẫu tối

ƣu. Trong kỹ thuật bơm mẫu bằng điện đƣợc sử dụng: điện thế bơm mẫu đƣợc giữ

cố định ở -6kV và thời gian bơm mẫu đƣợc thay đổi từ 30s đến 70s. Các điều kiện

về quá trình tách chất đƣợc giữ không đổi nhƣ trong các thí nghiệm trên

52

Hình 3.9. So sánh chiều cao pic As(III) 1mg/L từ hai phƣơng pháp bơm mẫu.

Đệm 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB.

3.3.2. Khảo sát thời gian bơm mẫu

Phân tích các tín hiệu thu đƣợc từ Hình 3.10 cho thấy chiều cao tín hiệu

As(III) tăng theo thời gian bơm, đặc biệt, khi tăng thời gian bơm từ 30s đến 60s thì

chiều cao tín hiệu tăng nhanh. Tuy nhiên, từ 60s trở đi thì chiều cao tín hiệu gần

nhƣ không thay đổi nhiều, điều này có thể giải thích là do sau 60s thì lƣợng anion

asen(III) trong mẫu đã gần nhƣ bị hút hết vào mao quản. Mặt khác, khi thời gian

bơm điện quá lớn thì sẽ làm tăng nhiễu nền dẫn đến hiện tƣợng đƣờng nền không ổn

định. Cuối cùng, khi tăng thời gian bơm mẫu, tín hiệu của các anion nền cơ bản

cũng sẽ tăng theo thời gian bơm và do đó sẽ ảnh hƣởng lớn đến tín hiệu của As(III)

(điều này sẽ đƣợc trình bày rõ hơn ở phần khảo sát ảnh hƣởng của các anion nền cơ

bản). Do đó, cân nhắc dựa trên các yếu tố: chiều cao tín hiệu, nhiễu nền và ảnh

hƣởng của các anion khác, chúng tôi lựa chọn 60s là thời gian bơm mẫu tối ƣu trong

quá trình phân tích As(III).

53

Hình 3.10. Ảnh hƣởng của thời gian bơm mẫu bằng điện động học đến tín hiệu

As(III) 100g/L.

Hình 3.11. Điện di đồ thể hiện ảnh hƣởng của thời gian bơm mẫu bằng điện

động học đến tín hiệu của As(III) 100µg/L.

Đệm 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB.

54

3.4. Khảo sát ảnh hƣởng cuả các ion nền cơ bản

3.4.1. Ảnh hƣởng của các anion Cl-, NO2

-, SO4

2-, PO4

3-

Các anion nền cơ bản bao gồm: Cl-, NO2

-, SO4

2-, PO4

3- và HCO3

-. Bicacbonat

sẽ đƣợc khảo sát riêng trong mục 3.4.2. Thông thƣờng, do nƣớc ngầm là môi trƣờng

yếm khí nên anion Cl- và NO2

- chiếm hàm lƣợng chủ yếu, còn PO4

3- và SO4

2- có

hàm lƣợng rất nhỏ. Nguyên nhân là do trong môi trƣờng hiếm khí các vi sinh vật và

mùn hữu cơ sẽ chuyển hóa nitrat và sunphat thành nitrit và S2-

. Trong luận văn này,

chúng tôi sẽ khảo sát ảnh hƣởng của các anion nền này đến tín hiệu của As(III)

100µg/L, khoảng ảnh hƣởng của các anion đƣợc khảo sát dựa trên các kết quả thu

đƣợc từ các kết quả nghiên cứu khác [15, 20, 38, 39].

Các điều kiện đo đƣợc giữ nguyên nhƣ sau: Đệm 12mM MES – 21mM Arg -

30µM CTAB, mẫu As(III) 100µg/L đƣợc pha trong dung dịch Arginine 2mM (có

pha thêm vào anion ở các nồng độ khác nhau), bơm mẫu bằng điện 60s với thế bơm

-6kV và thế tách là -15kV.

Hình 3.12. Ảnh hƣởng của các anion nền cơ bản đến chiều cao tín hiệu pic

As(III) 100g/L.

55

Tín hiệu của các anion nền thƣờng xuất hiện trong khoảng từ 150 đến 250s

và là pic dƣơng, trong khi, As(III) cho pic âm ở 460s; do đó, về cơ bản, các anion

nền này không ảnh hƣởng đến sự xuất hiện của pic As(III) trên điện di đồ. Tuy

nhiên, do các anion này có kích thƣớc bé và điện tích lớn nên khi áp dụng phƣơng

pháp bơm mẫu bằng điện động học, chúng sẽ cạnh tranh vào mao quản trƣớc, làm

hạn chế lƣợng anion H2AsO3-

bơm vào mao quản và do đó làm cho tín hiệu pic

As(III) bị giảm chiều cao pic so với khi không có anion trong mẫu. Nhƣ vậy, đối

với các mẫu có cùng hàm lƣợng As(III) nhƣng có lƣợng anion khác nhau sẽ cho tín

hiệu As(III) có chiều cao và diện tích khác nhau.

Đối với mỗi ion Cl-, NO3

-, SO4

2-, PO4

3-, khi hàm lƣợng của chúng trong mẫu

lớn hơn 5mg/L thì diện tích và chiều cao pic As(III) bị sai khác 30% so với khi

trong mẫu không có các anion nền. Để khắc phục ảnh hƣởng của các anion nền đến

việc xác định nồng độ của As(III) trong mẫu thật, chúng tôi đề nghị hai giải pháp

sau:

Áp dụng phƣơng pháp thêm chuẩn [10] để loại ảnh hƣởng của nền mẫu.

Đối với những mẫu không phát hiện đƣợc As(III) nhƣng hàm lƣợng anion

trong mẫu rất cao hoặc mẫu As(III) có nồng độ vƣợt quá khoảng tuyến tính thì phải

pha loãng mẫu.

3.4.2. Ảnh hƣởng của bicacbonat

Thông thƣờng, trong nƣớc ngầm, nồng độ bicacbonat rất cao do sự phong

hóa đá xảy ra qua hàng triệu năm. Nồng độ thông thƣờng của bicacbonat trong nƣớc

ngầm khoảng vài trăm mg/L, tuy nhiên, đối với một số nơi nồng độ bicacbonat có

thể lên đến 1000mg/L [38]. Cũng nhƣ các anion khác, sự xuất hiện của bicacbonat

trong mẫu với nồng độ lớn sẽ làm giảm tín hiệu pic As(III); hơn thế nữa, khi nồng

độ vƣợt quá 50mg/L, pic As(III) 100µg/L gần nhƣ không thể quan sát đƣợc nữa.

Điều này chứng tỏ, nếu không tìm đƣợc phƣơng pháp loại trừ bicacbonat trong mẫu

thì chúng ta sẽ không thể xác định đƣợc hàm lƣợng As(III) trong mẫu thật.

56

Thông thƣờng, để loại trừ bicacbonat trong nƣớc ngƣời ta thƣờng điều chỉnh

pH của mẫu nhỏ hơn 4 bằng cách cho một lƣợng nhỏ axit vô cơ vào mẫu nƣớc, khi

đó bicacbonat trong nƣớc sẽ bị loại bỏ dƣới dạng khí CO2. Tuy nhiên, nhƣ đã trình

bày ở mục 3.4.1, các gốc anion khác nhƣ Cl-,SO4

2-,… đều ảnh hƣởng lớn đến tín

hiệu As(III), do đó ta không thể áp dụng phƣơng pháp axit hóa mẫu để loại trừ

bicacbonat. Trong trƣờng hợp này, chúng tôi sử dụng nhựa trao đổi cation gốc axit

mạnh với ion trao đổi là H+ nhƣ một tác nhân làm giảm pH của mẫu và loại

bicacbonat nhƣng không làm xuất hiện thêm bất cứ gốc anion nào khác vào mẫu:

[Resin] – H + M+ [Resin] – M + H

+

H+ + HCO3

- H2CO3 (H2O + CO2)

Để nghiên cứu hiệu quả của phƣơng pháp này, chúng tôi tiến hành phân tích

các mẫu As(III) 100µg/L có pha thêm vào một lƣợng HCO3- với nồng độ từ 100 đến

1000mg/L; sau đó tiến hành rửa mẫu qua cột nhựa trao đổi cation gốc axit mạnh;

cuối cùng, cho khí N2 sục qua mẫu để quá trình loại CO2 đƣợc xảy ra hoàn toàn.

Các kết quả thu đƣợc đƣợc trình bày qua Bảng 3.6 và Hình 3.13.

Bảng 3.6. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của quá trình loại bicacbonat bằng

nhựa trao đổi cation đến tín hiệu của As(III) 100µg/L

Nồng độ

HCO3- (mg/L)

Chiều cao pic

HCO3- (mV)

Chiều cao pic

As(III) (mV)

Tín hiệu nhiễu

đƣờng nền

(N)(mV)

0 40,330,21 2,940,07 0,13

100 39,750,31 2,910,06 0,10

200 40,040,36 2,960,11 0,14

500 40,020,26 2,930,10 0,15

1000 39,710,30 2,930,04 0,15

57

Hình 3.13. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của quá trình loại bicacbonat bằng

nhựa trao đổi cation đến tín hiệu của As(III) 100µg/L.

Dựa theo các kết quả thu đƣợc đã chứng minh hiệu quả của phƣơng pháp loại

bicacbonat trong nƣớc bằng nhựa trao đổi cation gốc axit mạnh với ion trao đổi là

H+. Do đó, trong khuôn khổ của luận văn, chúng tôi đã sử dụng phƣơng pháp này

trong quá trình phân tích mẫu thật.

3.4.3. Ảnh hƣởng của Fe(II)

Vì các cation sắt tồn tại trong mẫu sẽ không thể đi vào mao quản nên sắt sẽ

không gây ảnh hƣởng đến quá trình phân tích As(III) nhƣ các anion nền. Tuy nhiên,

do việc phân tích As(III) đƣợc tiến hành ở pH>9 nên sắt trong mẫu sẽ bị kết tủa và

có thể gây tắc mao quản. Thêm vào đó, theo các nghiên cứu khoa học [45, 57] cho

thấy, các quặng hay kết tủa sắt là những chất hấp phụ Asen mạnh, do đó sự hiện

diện của các kết tủa sắt sẽ làm giảm lƣợng anion H2AsO3- tự do trong mẫu và ảnh

hƣởng đến độ chính xác của kết quả đo. Nhƣ vậy, để không làm ảnh hƣởng đến kết

quả phân tích trƣớc hết phải loại trừ ảnh hƣởng của sắt.

58

Thông thƣờng, để khắc phục ảnh hƣởng của sắt có thể sử dụng phƣơng pháp

loại bỏ sắt dƣới dạng kết tủa hay dùng các thuốc thử để tạo phức với sắt. Nhƣ đã

trình bày ở trên, việc tạo kết tủa là không phù hợp với yêu cầu phân tích, do đó,

chúng tôi đã tiến hành khảo sát và lựa chọn thuốc thử để tạo phức với sắt(II). Yêu

cầu để lựa chọn các chất tạo phức là các phức chất tạo thành phải bền trong khoảng

điều kiện pH từ 6 – 10. Dựa vào tài liệu tham khảo [5] các thuốc thử sau: 4-

(pyridyl-Z-azo)-rezoexin (P.A.R), 1– (2–pyridylazo) –2–naphthol (P.A.N), ferroin

và 1,10 – phenantrolin cho thấy là phù hợp với yêu cầu đặt ra.

Tuy nhiên, qua quá trình khảo sát và phân tích chỉ có 1,10-phenantrolin cho

thấy sự xuất hiện của pic As(III) trên sắc đồ, còn các chất khác lại có sự xuất hiện

của nhiều pic lạ nên không thể xác định đƣợc tín hiệu của asen. Do đó, 1,10 –

phenantrolin đƣợc lựa chọn làm chất tạo phức để loại ảnh hƣởng của sắt trong quá

trình phân tích As(III).

59

Hình 3.14. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của các chất tạo phức với sắt đến tín

hiệu của As(III) 100µg/L.

Trong nƣớc ngầm, hàm lƣợng của sắt thƣờng dao động trong khoảng từ 0

đến 20mg/L [15, 39]. Các mẫu khảo sát là hỗn hợp của As(III) 100µg/L, muối

Fe(CH3COO)2 ở các nồng độ khác nhau đƣợc pha trong dung dịch Arginine 2mM

(pH=9,6) .Tuy nhiên, do có kèm theo gốc anion acetat ở nồng độ vài mg/L (lớn hơn

rất nhiều so với nồng độ của As(III)) nên vẫn gây ảnh hƣởng đến tín hiệu của

60

As(III) (tƣơng tự nhƣ các anion nền). Trong trƣờng hợp này sẽ làm thêm mẫu so

sánh là mẫu gồm As(III) 100µg/L cùng với lƣợng CH3COO- (CH3COONa) tƣơng

đƣơng với lƣợng CH3COO- ((CH3COO)2Fe) nhƣ trong mẫu khảo sát.

Bảng 3.7. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của Fe2+

đến tín hiệu As(III) 100µg/L

Nồng độ Fe2+

(mg/L) Chiều cao pic

As(III) (mV)

Tín hiệu nhiễu

nền (mV)

0 2,950,03 0,16

1 2,750,01 0,15

2 2,430,03 0,15

5 2,200,01 0,13

Mẫu so sánh (10mg/L CH3COO- ) 2,180,05 0,16

10 1,6450,04 0,14

Mẫu so sánh (20mg/L CH3COO- ) 1,6230,02 0,17

Dựa theo các kết quả đã trình bày trong Bảng 3.7. cho thấy rằng dù tín hiệu

của As(III) trong các mẫu có sắt có giảm nhƣng nguyên nhân gây ra không phải do

ảnh hƣởng của sắt mà là do hàm lƣợng các gốc anion trong mẫu (gốc acetat) quá

lớn. Điều này cũng đã chứng minh rằng việc sử dụng 1,10-phenantrolin đã loại bỏ

đƣợc ảnh hƣởng của Fe(II) trong quá trình phân tích As(III).

61

Hình 3.15. Chứng minh ảnh hƣởng của Fe(II) đến tín hiệu As(III) 100µg/L.

3.5. Khảo sát ảnh hƣởng của điện thế tách

Điện thế tách đƣợc sử dụng trong quá trình phân tích mẫu có ảnh hƣởng rất

lớn đến các tín hiệu thu đƣợc trên sắc đồ. Khi tăng điện thế thì thời gian phân tích

mẫu sẽ giảm, pic trở nên sắc nét hơn. Ảnh hƣởng của điện thế tách sẽ đƣợc khảo sát

bằng cách thay đổi điện thế tách từ -10kV đến -25kV; các điều kiện khác vẫn đƣợc

giữ nguyên không đổi sau mỗi lần đo: mẫu As(III) 100µg/L vẫn đƣợc pha trong

dung dịch Arg 2mM, bơm mẫu 60s bằng phƣơng pháp bơm điện với thế bơm -6kV.

Kết quả thu đƣợc qua quá trình khảo sát cho thấy rất phù hợp với lý thuyết,

khi tăng điện thế tách thì thời gian phân tích giảm, chiều cao pic tăng và do đó pic

trở nên sắc nhọn hơn. Việc tăng chiều cao pic sẽ rất có lợi vì nhƣ vậy sẽ làm giảm

đƣợc giới hạn phát hiện của phƣơng pháp (đây là nhƣợc điểm chính của phƣơng

pháp điện di mao quản trong phân tích môi trƣờng). Tuy nhiên, khi sử dụng điện thế

quá cao, độ phân giải của pic giảm vì các tín hiệu trên điện di đồ bị dồn lại gần

nhau, và do đó đối với các mẫu nƣớc ngầm có nền mẫu phức tạp có thể xuất hiện

hiện tƣợng các pic bị chồng lên nhau. Vì vậy, chúng tôi lựa chọn điện thế tách tối

ƣu để phân tích As(III) là -20kV.

62

Hình 3.16. Ảnh hƣởng của điện thế tách đến tín hiệu của As(III) 75µg/L.

Đệm 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB.

63

Hình 3.17. Ảnh hƣởng của hiệu điện thế tách đến tín hiệu As(III) 75g/L

3.6. Thẩm định phƣơng pháp

3.6.1. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lƣợng (LOQ) của thiết bị

Giới hạn phát hiện đƣợc xác định dựa trên giá trị S/N [10, 34] với:

Từ giá trị LOD, chúng ta sẽ tìm đƣợc giá trị LOQ với:

Qua quá trình phân tích, đánh giá dựa vào giá trị tín hiệu /nhiễu (S/N) cho

thấy giới hạn phát hiện As(III) của thiết bị là 5µg/L. Các kết quả đo đƣợc sẽ đƣợc

trình bày trong Bảng 3.8.

64

Bảng 3.8. Kết quả khảo sát giá trị LOD của thiết bị điện di mao quản trong

phân tích As(III)

Nồng độ

As(III)

(g/L)

Lần

Chiều cao

pic As(III)

(S) (mV)

Chiều cao

nhiễu nền

(N) (mV)

Tỷ lệ S/N SD % RSD

5

1 0,63 0,18 3,50

0,04

6,06

2 0,67 0,17 3,94

3 0,74 0,21 3,52

4 0,73 0,19 3,85

5 0,69 0,19 3,63

6 0,65 0,21 3,08

7 0,74 0,16 4,60

8 0,68 0,15 4,53

Giá trị TB 0,69 0,18 3,84

Nhƣ vậy, giá trị LOD của thiết bị là 5µg/L (5µg/L). Từ đó,giá trị LOQ của

thiết bị là 16,67 µg/L (17 µg/L).

3.6.2. Khảo sát khoảng tuyến tính

Khoảng tuyến tính của quy trình phân tích As(III) bằng phƣơng pháp điện di

mao quản đƣợc khảo sát với các mẫu As(III) có nồng độ từ 20 đến 200µgL. Các

mẫu As(III) đều đƣợc pha thêm 2mM Arg và đƣợc tiến hành dựa trên các điều kiện

tối ƣu đã khảo sát. Mỗi điểm trong khoảng tuyến tính đều đƣợc lặp lại ít nhất 3 lần

và cho giá trị độ lệch chuẩn tƣơng đối dao động trong khoảng từ 1% đến 7%. Kết

quả cho thấy trong khoảng từ 20 đến 150µgL, diện tích tín hiệu As(III) có quan hệ

65

tuyến tính tốt với nồng độ (hệ số tƣơng quan R2=0,998). Khi tới nồng độ 200µg/L,

diện tích tín hiệu chệch ra khỏi vùng tuyến tính do khi hàm lƣợng As(III) trong mẫu

cao, tỉ lệ va chạm giữa các ion tăng lên và làm xuất hiện hiệu ứng nhiệt Jun làm cho

pic As(III) bị giãn rộng và diện tích pic tăng bất thƣờng.

Bảng 3.9. Khảo sát khoảng tuyến tính phân tích As(III) bằng phƣơng pháp CE

Nồng độ As(III)

(µg/L)

Số thí

nghiệm

Diện tích pic trung

bình (mV.s) SD % RSD

20 7 3,22 0,21 6,52

50 3 9,18 0,13 1,42

75 3 14,45 0,40 2,77

100 7 18,86 0,47 2,49

150 7 29,53 0,82 2,78

200 3 47,11 1,05 2,22

Hình 3.18. Khoảng tuyến tính phân tích As(III) bằng phƣơng pháp điện di

mao quản.

66

3.6.3. Đánh giá độ lặp lại và hiệu suất thu hồi của phƣơng pháp thêm chuẩn

trong phân tích As(III) bằng hệ thiết bị điện di mao quản

Nhƣ đã trình bày ở mục 3.4.1, do các anion nền trong nƣớc ngầm có ảnh hƣởng

rất lớn đến phép đo As(III) nên khi phân tích As(III) phải áp dụng phƣơng pháp

thêm chuẩn để loại ảnh hƣởng của nền mẫu.

Độ lặp lại đƣợc đánh giá bằng cách đo lặp lại 6 lần để xác định nồng độ As(III)

trong hai mẫu X và Y. Mẫu X là mẫu đƣợc tạo thành bằng cách pha thêm 20µg/L

As(III) vào nền mẫu nƣớc ngầm VPNN14 (đã đƣợc xác định bằng phƣơng pháp

HVG-AAS là không bị ô nhiềm asen) và mẫu Y là mẫu gồm 70µg/L As(III) đƣợc

pha thêm vào nền mẫu nƣớc ngầm VPNN14.

Để xác định nồng độ As(III) trong mẫu X, chúng tôi áp dụng phƣơng pháp thêm

chuẩn và đo ở 3 mức nồng độ khác nhau gồm: X, X+30µg/L As(III) và X+60µg/L

As(III). Tƣơng tự đối với mẫu Y cũng đƣợc đo ở 3 điểm: Y, Y+30µg/L As(III) và

Y+60µg/L As(III).

Kết quả cho thấy độ lặp lại và hiệu suất thu hồi đạt đƣợc rất tốt khi RSD=6%

(H%=101,5) và RSD=3,2% (H%=99,1%) ở hai mức nồng độ 20 và 70 µg/L. Các

kết quả đƣợc thể hiện trong Bảng 3.10.

Bảng 3.10. Đánh giá độ lặp lại và hiệu suất thu hồi của phƣơng pháp phân

tích As(III) bằng hệ thiết bị điện di mao quản

Lần Mẫu

Hàm lƣợng

As(III) phân tích

đƣợc (g/L)

RSD

(%)

Nồng độ

trung bình

SD (g/L)

Hệ số thu

hồi (%)

1 X

(VPNN 14 +

20µg/L

As(III))

19,6

6,0 20,3 1,2 101,5 2 21,5

3 18,9

4 21,1

67

5 21,6

6 19,1

1

Y

(VPNN 14 +

70µg/L

As(III))

68,2

3,2 69,4 2,3 99,1

2 72,4

3 72,0

4 67,8

5 67,2

6 68,6

3.6.4. Phân tích hàm lƣợng As(III) trong mẫu nƣớc ngầm

Địa điểm lấy mẫu đƣợc lựa chọn là 15 giếng khoan tại xã Vạn Phúc, Thanh

Trì, Hà Nội, đây là nơi điển hình có hiện tƣợng As dao động tƣơng đối mạnh giữa

các địa điểm khác nhau [15]. Hàm lƣợng As (III) trong các mẫu này đều đƣợc phân

tích bằng phƣơng pháp CE-C4D theo các điều kiện tối ƣu đã khảo sát và so sánh

bằng phƣơng pháp AAS với kết quả cụ thể đƣợc trình bày trong Bảng 3.11.

Quy trình xử lý mẫu trƣớc khi phân tích đƣợc bao gồm các bƣớc sau:

Bƣớc 1: Các mẫu nƣớc ngầm đƣợc lấy lên trong điều kiện không có oxi và

đƣợc lọc nhanh qua màng xenlulo acetat có kích thƣớc 0,45 µm.

Bƣớc 2: Đối với các mẫu phân tích As (III) bằng phƣơng pháp AAS; để tách

riêng As(III) và As(V), mẫu nƣớc ngầm sẽ đƣợc rửa qua cột nhôm silicat [19]. Khi

đó, As(V) sẽ bị giữ lại trên cột tách và As(III) đi ra khỏi cột. Cuối cùng, các mẫu

nƣớc chỉ chứa As(III) đƣợc axit hóa tới pH < 2, bảo quản ở nhiệt độ 4oC cho đến

khi phân tích.

Bƣớc 3: Với phƣơng pháp điện di mao quản, mẫu nƣớc ngầm sau khi lọc sẽ

đƣợc thêm 1,10-Phenanthroline để tạo phức với sắt(II) nhằm tránh hiện tƣợng As bị

hấp phụ lên bề mặt của kết tủa sắt. Sau đó, mẫu nƣớc sẽ đƣợc rửa qua cột chứa nhựa

68

trao đổi cation loại axit mạnh-Wolfatit KPS để loại bỏ thành phần bicacbonat trong

nƣớc. Để tránh sự oxi hóa As(III) thành As(V) phải tiến hành sục khí nitơ trong suốt

quá trình xử lí mẫu. Cuối cùng, các mẫu này đƣợc cho vào lọ kín, chứa đầy mẫu và

đƣợc bảo quản ở nhiệt độ 4oC cho đến khi phân tích.

Tất cả 15 mẫu nƣớc giếng khoan đều đƣợc phân tích bằng phƣơng pháp điện

di mao quản dựa trên các điều kiện tối ƣu đã khảo sát: Mao quản silica có đƣờng

kính trong 50µm, chiều dài tổng 60cm (chiều dài hiệu dụng 52cm); đệm: 12mM

MES - 21mM Arg - 30µM CTAB (pH=8,90); mẫu đƣợc pha thêm 2mM Arginin;

việc bơm mẫu đƣợc thực hiện bằng phƣơng pháp điện động học trong 60s với thế

bơm -6kV; hiệu điện thế tách tối ƣu là -20kV.

Hình 3.19. Quy trình phân tích trực tiếp As(III) bằng phƣơng pháp CE-C4D

và so sánh bằng AAS.

69

Bảng 3.11. Kết quả phân tích As(III) của 15 mẫu nƣớc giếng khoan tại xã Vạn

Phúc, Thanh Trì, Hà Nội

STT Tên mẫu Nồng độ As(III) (µg/L)

% Sai số CE AAS

1 VPNN 1 373 ± 17 367 1,6

2 VPNN 2 394± 4 408 3,5

3 VPNN 3 198±16 201 1,5

4 VPNN 4 343± 11 356 3,7

5 VPNN 5 ND <5 -

6 VPNN 6 185 ±11 183 1,1

7 VPNN 7 394± 5 404 2,5

8 VPNN8 321± 5 323 0,6

9 VPNN 9 ND 7,6 -

10 VPNN 10 ND <5 -

11 VPNN 11 ND <5 -

12 VPNN 12 231± 2 222 3,9

13 VPNN 13 324± 8 326 0,6

14 VPNN 14 ND <5 -

15 VPNN 15 57,4 ± 2 53,5 7,0

“ND”: không phát hiện đƣợc (<5 µg/L)

“ – ”: không xác định

70

Hình 3.20. So sánh kết quả đo As(III) trong mẫu nƣớc ngầm bằng hai phƣơng

pháp CE-C4D và AAS.

Hàm lƣợng As(III) tìm thấy trong các mẫu nƣớc giếng khoan dao động trong

khoảng nhỏ hơn 5µg/L đến 400 µg/L. Sử dụng phần mềm Minitab 14.0 để phân

tích mức độ tƣơng quan của kết quả đo bằng hai phƣơng pháp CE-C4D và AAS cho

thấy phƣơng pháp nghiên cứu có tƣơng quan rất tốt với phƣơng pháp AAS với hệ số

tƣơng quan R2 = 0,9967, các hệ số của phƣơng trình hồi quy: a=-8,914 và b=1,039.

Các đại lƣợng thống kê tƣơng ứng là Sy/x=6,989; SEa=6,344; SEb=0,02108.

Riêng với hệ số a= -8,914, để so sánh a với giá trị 0 chúng tôi đã dùng chuẩn

thống kê Fisher [10]. Nếu xem a0 thì phƣơng trình y=a+bx đƣợc viết thành y=b’x.

Thay các giá trị yi và xi vào phƣơng trình y=b’x sẽ đƣợc các giá trị bi’ và tính đƣợc

giá trị btb. Giá trị phƣơng sai của hai phƣơng trình tƣơng ứng là:

Khi P=0,95 và f1=8, f2=9 thì Ftính= S’2

y/ S2

y=1,71<F(P,f1,f2)=3,23. Do đó, sự sai

khác giữa giá trị a và 0 không có ý nghĩa thống kê và phƣơng pháp không mắc sai

71

số hệ thống. Nhƣ vậy, với độ tin cậy 95%, hệ số a và b không khác nhau có nghĩa so

với giá trị 0 và 1. Điều đó chứng minh không có bằng chứng về sự khác nhau có

nghĩa giữa hai tập số liệu. Nhƣ vậy, áp dụng phƣơng pháp CE-C4D trong phân tích

As(III) cho các kết quả có độ tin cậy cao.

Hình 3.21. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 15

Đệm 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB.

Thời gian bơm mẫu 60s, bơm mẫu kiểu điện động học - thế bơm -6kV, thế tách -20kV.

a)Mẫu VPNN15 b) Mẫu VPNN15 + 30µg/L As(III) c) Mẫu VPNN15 + 50µg/L As(III)

Ngoài việc xác định hàm lƣợng As(III) trong các mẫu nƣớc ngầm, chúng

tôi còn phân tích hàm lƣợng của các ion nền cơ bản trong nƣớc nhƣ F-, Cl

-, NO2

-,

SO42-

,…để đánh giá toàn diện hiệu quả của phƣơng pháp nghiên cứu. Các kết quả

đƣợc trình bày trong Bảng 3.12. Nhờ việc sử dụng các phƣơng pháp loại trừ ảnh

hƣởng của nền mẫu nhƣ phƣơng pháp thêm chuẩn, tạo phức và loại bicacbonat mà

phƣơng pháp nghiên cứu cho kết quả phân tích As(III) có độ chính xác cao ngay cả

trong trƣờng hợp hàm lƣợng các anion, cation dao động trong khoảng rộng từ vài

trăm µg/L đến 140mg/L.

72

Bảng 3.12. Kết quả phân tích hàm lƣợng các ion nền cơ bản của 15 mẫu nƣớc ngầm tại xã Vạn Phúc

STT Tên mẫu

Các cation* (mg/L) Các anion** (mg/L)

Fe tổng K Na Mg Ca Cl- F

- NO2

- SO4

2-

1 VPNN 1 9 7,3 11,7 41,6 98,5 9,3 0,1 <0,2 0,2

2 VPNN 2 11,6 5 13,3 36 86,1 4,5 0,2 <0,2 <0,2

3 VPNN 3 5,4 5,2 14,4 33,2 79,3 10,1 0,2 <0,2 0,2

4 VPNN 4 11,7 5,5 15,5 30,1 99,7 3,4 0,3 <0,2 0,3

5 VPNN 5 <5 4,8 14,7 34 114,2 14,7 0,5 18 0,2

6 VPNN 6 14 2,6 6,4 34,4 131,7 2,4 0,1 <0,2 1,4

7 VPNN 7 13 5,6 10,2 28,8 64,6 7,2 0,1 <0,2 0,3

8 VPNN8 13,3 5 12,2 27 139,1 1,8 0,4 5,7 0,2

9 VPNN 9 16,2 4,4 31,2 33,6 30,4 5,2 0,4 <0,2 4,1

10 VPNN 10 <5 2 30,1 8,5 2,3 5,1 0,2 <0,2 11,2

11 VPNN 11 <5 2,5 26,8 25,7 16,4 6,3 0,3 <0,2 5,2

12 VPNN 12 26,6 2,3 11,5 28 115,4 9,2 0,1 <0,2 <0,2

13 VPNN 13 14,7 3 12,4 34,5 114,4 13,7 0,1 <0,2 <0,2

14 VPNN 14 <5 2,9 24,3 13,8 8 2,3 0,4 <0,2 2,6

15 VPNN 15 16,3 0,9 13,3 27,8 109,7 12,7 0,1 <0,2 0,2

Ghi chú: * Đo bằng phƣơng pháp AAS, ** Đo bằng phƣơng pháp sắc ký ion (IC)

ND: không phát hiện đƣợc (<5 µg/L)

-: không xác định

73

Các kết quả thu đƣợc từ Bảng 3.11 cho thấy tại khu vực khảo sát (xã Vạn Phúc,

huyện Thanh Trì, Hà Nội) xuất hiện hiện tƣợng ô nhiễm asen rất nghiêm trọng và gây nguy

hại lớn đến sức khỏe của ngƣời dân nơi đây. Trong số 15 mẫu khảo sát, có 10 mẫu

(66,67%) là có hàm lƣợng asen vƣợt quá QCVN 09: 2008/BTNMT về hàm lƣợng As

trong nƣớc ngầm (50µg/L). Mặt khác, trong 10 mẫu có hàm lƣợng As lớn hơn

50µg/L thì chỉ có mẫu VPNN15 là có hàm lƣợng As(III) là 57,4µg/L, còn các mẫu

khác đều có hàm lƣợng As(III) rất cao (trên 185µg/L) thậm chí có mẫu lên tới

400µg/L (VPNN2, VPNN7).

Ngoài ra, dựa theo QCVN 09: 2008/BTNMT thì giá trị giới hạn cho phép của

các chỉ tiêu khác là: sắt (5mg/L), Cl- (250mg/L), F

- (1mg/L), NO2

- (1mg/L), SO4

2-

(400mg/L). Nhƣ vậy, theo Bảng 3.12 cho thấy ngoài 11/15 mẫu phân tích Fe (73,33% )

và 2/15 mẫu phân tích nitrit (1,33%) cho thấy có hàm lƣợng vƣợt quá giới hạn, các mẫu

phân tích các chỉ tiêu khác đều có hàm lƣợng thấp hơn giới hạn cho phép.

Đặc biệt, tổng hợp hai bảng 3.11 và 3.12 cho thấy mẫu VPNN8 là có cả 3 chỉ

tiêu (asen, sắt và nitrit) vƣợt quá giới hạn cho phép của QCVN 09: 2008/BTNMT.

74

KẾT LUẬN

Sau quá trình thực hiện các nội dung nghiên cứu, chúng tôi đã thu đƣợc một số

kết quả sau:

Nghiên cứu thành công quy trình phân tích As (III) với giới hạn phát hiện

5µg/L và giới hạn định lƣợng là 17 µg/L (trong nền mẫu giả). Các điều kiện tối ƣu

phân tích As (III) bao gồm: Mao quản silica có đƣờng kính trong 50µm, chiều dài

tổng 60cm (chiều dài hiệu dụng 52cm); đệm: 12mM MES - 21mM Arg - 30µM

CTAB (pH=8,90); mẫu đƣợc pha thêm 2mM Arginin; việc bơm mẫu đƣợc thực

hiện bằng phƣơng pháp điện động học trong 60s với thế bơm -6kV; hiệu điện thế

tách tối ƣu là -20kV.

Đã nghiên cứu ảnh hƣởng của các ion nền cơ bản đối với phép phân tích bao

gồm Cl-, SO4

2-, NO3

-, H2PO4

-, HCO3

- và Fe

2+. Đồng thời, chúng tôi cũng nghiên cứu

và đƣa ra biện pháp khắc phục ảnh hƣởng của các anion (dùng phƣơng pháp thêm

chuẩn hay pha loãng mẫu), bicacbonat (bằng nhựa trao đổi cation loại axit mạnh) và

Fe2+

(bằng cách tạo phức với 1,10-phenanthrolin).

Áp dụng phƣơng pháp nghiên cứu vào phân tích 15 mẫu nƣớc ngầm và phân

tích đƣợc As (III) trong 10 mẫu nƣớc đƣợc lấy tại xã Vạn Phúc, huyện Thanh Trì,

Hà Nội. Hàm lƣợng As(III) tìm thấy trong các mẫu nƣớc giếng khoan dao động

trong khoảng nhỏ hơn 5µg/L đến 400 µg/L. Các kết quả cho thấy đây là khi vực có

hiện tƣợng ô nhiễm asen đáng báo động (66,67% các mẫu khảo sát có hàm lƣợng

asen vƣợt qúa giới hạn cho phép của asen trong nƣớc ngầm (50µg/L)).

Đã tiến hành phân tích các mẫu song song và so sánh phƣơng pháp nghiên cứu

với phƣơng pháp AAS là phƣơng pháp tiêu chuẩn cho việc xác định asen cho thấy

quy trình phân tích áp dụng cho As (III) là hoàn toàn đáng tin cậy và ở mức độ tin

cậy 95% không hề có sự khác nhau có ý nghĩa thống kê giữa các kết quả cho bởi cả

hai phƣơng pháp.

75

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐƢỢC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN

LUẬN VĂN

Nguyễn Kim Diễm Mai, Phạm Thị Thanh Thủy, Dương Hồng Anh, “Xác định hàm

lƣợng As(III) trong nƣớc ngầm tại xã Vạn Phúc, Thah Trì, Hà Nội bằng phƣơng pháp điện

di mao quản sử dụng đetectơ đo độ dẫn không tiếp xúc”, đang gửi đăng tại Tạp chí Khoa

học – Công nghệ Đại học quốc gia Hà Nội.

76

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Lê Huy Bá (2006), Độc học môi trường tập 2, Nhà xuất bản Đại học Quốc

gia, Tp.HCM.

2. Nguyễn Thị Ánh Hƣờng (2010), Nghiên cứu xác định các dạng asen vô cơ

trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng

đetectơ độ dẫn không tiếp xúc, Trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên -

Đại học Quốc gia Hà Nội, Luận án Tiến sĩ Hóa học.

3. Nguyễn Việt Kỳ (2009), "Tình hình ô nhiễm arsen ở đồng bằng sông Cƣu

Long", Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, 12(5), pp. 101-

112.

4. Hoàng Thái Long (2011), Nghiên cứu xác định lượng vết Asen trong môi

trường nước bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan, Trƣờng Đại học

Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội, Luận án Tiến Sĩ Hóa

học.

5. Từ Văn Mặc, Nguyễn Trọng Biểu (2002), Thuốc thử hữu cơ, Nhà xuất bản

Khoa học-Kỹ thuật, Hà Nội.

6. Nguyễn Ngọc Mai (2011), Nghiên cứu sự phân bố không đồng nhất về hàm

lượng As trong nước ngầm trên một phạm vi hẹp. Minh họa tại xã Vạn

Phúc, Thanh Trì, Hà Nội, Trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên - Đại

học Quốc gia Hà Nội, Luận văn Thạc sĩ Khoa học.

7. Bùi Thị Nga, Lê Văn Mƣời, Phạm Việt Nữ. (2011), "Ô nhiễm Arsen trong

nƣớc mặt ở đồng bằng sông Cửu Long", Tạp chí Khoa học trường Đại

học Cần Thơ, 18, pp. 183-192.

8. Hoàng Nhâm (1999), Hóa học Vô cơ tập 2 - Các nguyên tố hóa học điển

hình, Nhà xuất bản giáo dục, Hà Nội.

9. Tạ Thị Thảo, Chu Xuân Anh, Đỗ Quang Trung, Trần Văn Cƣờng. (2005),

"Nghiên cứu các phƣơng pháp trắc quang xác định lƣợng vết asen",

Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học, 10(4), pp. 46-52.

77

10. Tạ Thị Thảo (2010), Giáo trình thống kê trong Hóa phân tích, Trƣờng Đại

học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia, Hà Nội.

11. Phạm Thị Thanh Thủy (2009), Phân tích riêng rẽ các tiểu phần asen vô cơ -

As(III) và As(V) trong nước ngầm sử dụng phương pháp điện đ mao

quản, Trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên - Đại học Quốc Gia Hà

Nội, Luận văn Thạc sĩ Khoa học.

12. UNICEF (2004), Ô nhiễm thạch tín trong nguồn nước sinh hoạt ở Việt Nam -

Khái quát tình hình & các biện pháp giảm thiểu cần thiết, UNICEF

Việt Nam, Hà Nội.

Tiếng Anh

13. Beck, W. and H. Engelhardt. (1992), "Capillary electrophoresis of organic

and inorganic cations with indirect UV detection", Chromatographia,

33(7-8), pp. 313-316.

14. Berg, M., et al. (2001), "Arsenic Contamination of Groundwater and

Drinking Water in Vietnam:  A Human Health Threat", Environmental

Science & Technology, 35(13), pp. 2621-2626.

15. Berg, M., et al. (2008), "Hydrological and sedimentary controls leading to

arsenic contamination of groundwater in the Hanoi area, Vietnam: The

impact of iron-arsenic ratios, peat, river bank deposits, and excessive

groundwater abstraction", Chemical Geology, 249(1), pp. 91-112.

16. Creed, J. (1997), "Speciation of Arsenic Compounds in Drinking Water by

Capillary Electrophoresis with Hydrodynamically Modified

Electroosmotic Flow Detected Through Hydride Generation

Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry With a Membrane

Gas–Liquid Separator", Journal of Analytical Atomic Spectrometry,

12(7), pp. 689-695.

78

17. Debusschere, L., C. Demesmay, and J. Rocca. (2000), "Arsenic speciation by

coupling capillary zone electrophoresis with mass spectrometry",

Chromatographia, 51(5-6), pp. 262-268.

18. DeFrancesco, L. (2001), "Product Review: Capillary Electrophoresis:

Finding a Niche", Analytical chemistry, 73(17), pp. 497 A-499 A.

19. Doušová, B., et al. (2006), "Sorption of AsV on aluminosilicates treated with

FeII nanoparticles", Journal of Colloid and Interface Science, 302(2),

pp. 424-431.

20. Hanh, P.T.M., et al. (2010), "Anthropogenic influence on surface water

quality of the Nhue and Day sub-river systems in Vietnam",

Environmental geochemistry and health, 32(3), pp. 227-236.

21. Kaniansky, D., et al. (1999), "Capillary electrophoresis of inorganic anions",

Journal of Chromatography A, 834(1), pp. 133-178.

22. Kappes, T., et al. (2001), "Portable capillary electrophoresis instrument with

amperometric, potentiometric and conductometric detection", TrAC

Trends in Analytical Chemistry, 20(3), pp. 133-139.

23. Kappes, T. and P.C. Hauser. (1999), "Electrochemical detection methods in

capillary electrophoresis and applications to inorganic species",

Journal of Chromatography A, 834(1), pp. 89-101.

24. Kevin D.Altria. (1996), Capillary electrophoresis guidebook: Principle,

Operation and Applications, Humania press publishers.

25. Kitagawa, F., K. Shiomi, and K. Otsuka. (2006), "Analysis of arsenic

compounds by capillary electrophoresis using indirect UV and mass

spectrometric detections", Electrophoresis, 27(11), pp. 2233-2239.

26. Kubáň, P. and P.C. Hauser. (2004), "Contactless conductivity detection in

capillary electrophoresis: a review", Electroanalysis, 16(24), pp.

2009-2021.

79

27. Kubáň, P. and P.C. Hauser. (2009), "Fundamentals of electrochemical

detection techniques for CE and MCE", Electrophoresis, 30(19), pp.

3305-3314.

28. Kubáň, P., P. Kubáň, and V. Kubáň. (2003), "Speciation of chromium (III)

and chromium (VI) by capillary electrophoresis with contactless

conductometric detection and dual opposite end injection",

Electrophoresis, 24(9), pp. 1397-1403.

29. Kuhr, W.G. and E.S. Yeung. (1988), "Optimization of sensitivity and

separation in capillary zone electrophoresis with indirect fluorescence

detection", Analytical Chemistry, 60(23), pp. 2642-2646.

30. Lemos, N.P., et al. (2001), "Capillary electrophoresis: a new tool in forensic

medicine and science", Science & Justice, 41(3), pp. 203-210.

31. Li, F., et al. (2005), "Speciation analysis of inorganic arsenic by microchip

capillary electrophoresis coupled with hydride generation atomic

fluorescence spectrometry", Journal of chromatography A, 1081(2),

pp. 232-237.

32. Liu, Y., et al. (1995), "Capillary electrophoresis coupled online with

inductively coupled plasma mass spectrometry for elemental

speciation", Analytical Chemistry, 67(13), pp. 2020-2025.

33. Lodén, H. (2008), Separation of Pharmaceuticals by Capillary

Electrophoresis using Partial Filling and Multiple-injections, Uppsala

University,

34. Mai, T.D., et al. (2013), "Portable Capillary Electrophoresis Instrument with

Automated Injector and Contactless Conductivity Detection",

Analytical Chemistry, 85(4), pp. 2333-2339.

35. Mukherjee, A., et al. (2006), "Arsenic contamination in groundwater: a

global perspective with emphasis on the Asian scenario", Journal of

Health, Population and Nutrition, 24(2), pp. 142-163.

80

36. Paul D.Grossman, J.C.C. (1992), Capillary electrophoresis: Theory and

practice, Academic Press publishers, United Kingdom.

37. Pham, T.K.T., et al. (2012), "Arsenic pollution in groundwater in Red river

delta, Vietnam: situation and human exposure", pp.

38. Phuong, N.M., et al. (2012), "Arsenic contamination in groundwater and its

possible sources in Hanam, Vietnam", Environmental monitoring and

assessment, 184(7), pp. 4501-4515.

39. Postma, D., et al. (2007), "Arsenic in groundwater of the Red River

floodplain, Vietnam: controlling geochemical processes and reactive

transport modeling", Geochimica et Cosmochimica Acta, 71(21), pp.

5054-5071.

40. Richardson, D.D., et al. (2004), "Hydride Generation Interface for Speciation

Analysis Coupling Capillary Electrophoresis to Inductively Coupled

Plasma Mass Spectrometry", Analytical chemistry, 76(23), pp. 7137-

7142.

41. Robledo, V.R. and W.F. Smyth. (2009), "The application of CE‐MS in the

trace analysis of environmental pollutants and food contaminants",

Electrophoresis, 30(10), pp. 1647-1660.

42. S.F.Y.Li. (1992), Capillary electrophoresis: principles, practice and

applicatons, Elsevier.

43. Silva, J.A., et al. (2003), "Improved separation of IA and IIA metal cations in

matrices with high sodium concentration by capillary electrophoresis

with contactless conductometric detection", Journal of the Brazilian

Chemical Society, 14(2), pp. 265-268.

44. Skoog, D.A., F.J. Holler, and T.A. Nieman. (1998), Principles of

instrumental analysis, Thomson Brooks/Cole.

45. Smedley, P. and D. Kinniburgh. (2002), "A review of the source, behaviour

and distribution of arsenic in natural waters", Applied geochemistry,

17(5), pp. 517-568.

81

46. Soto‐Chinchilla, J.J., et al. (2006), "Application of capillary zone

electrophoresis with large‐volume sample stacking to the sensitive

determination of sulfonamides in meat and ground water",

Electrophoresis, 27(20), pp. 4060-4068.

47. Sun, B., M. Macka, and P.R. Haddad. (2004), "Speciation of arsenic and

selenium by capillary electrophoresis", Journal of Chromatography A,

1039(1), pp. 201-208.

48. Sun, H., W. Zhao, and P. He. (2008), "Effective separation and simultaneous

determination of four fluoroquinolones in milk by CE with SPE",

Chromatographia, 68(5-6), pp. 425-429.

49. Tagliaro, F., et al. (1998), "A brief introduction to capillary electrophoresis",

Forensic Science International, 92(2–3), pp. 75-88.

50. Unterholzner, V., et al. (2002), "Simultaneous separation of inorganic anions

and cations using capillary electrophoresis with a movable contactless

conductivity detector", Analyst, 127(6), pp. 715-718.

51. Wang, L., X. Wu, and Z. Xie. (2005), "Determination of enrofloxacin and its

metabolite ciprofloxacin by high performance capillary

electrophoresis with end‐column amperometric detection", Journal of

separation science, 28(11), pp. 1143-1148.

52. Wang, S., P. Yang, and Y. Cheng. (2007), "Analysis of tetracycline residues

in bovine milk by CE‐MS with field‐amplified sample stacking",

Electrophoresis, 28(22), pp. 4173-4179.

53. Weinberger, R. (1993), Practical capillary electrophoresis, Academic Press

publishers, San Diego.

54. Weston, A., et al. (1992), "Factors affecting the separation of inorganic metal

cations by capillary electrophoresis", Journal of Chromatography A,

593(1), pp. 289-295.

55. Zemann, A.J., et al. (1998), "Contactless Conductivity Detection for

Capillary Electrophoresis", Analytical Chemistry, 70(3), pp. 563-567.

82

56. Zhao, X., Y. Lu, and I. Hardin. (2005), "Determination of biodegradation

products from sulfonated dyes by Pleurotus ostreatususing capillary

electrophoresis coupled with mass spectrometry", Biotechnology

letters, 27(1), pp. 69-72.

57. Sahuquillo, A., A. Rigol, and G. Rauret. (2003), "Overview of the use of

leaching/extraction tests for risk assessment of trace metals in

contaminated soils and sediments", TrAC Trends in Analytical

Chemistry, 22(3), pp. 152-159.

58. Wildman, B.J., et al. (1991), "Analysis of anion constituents of urine by

inorganic capillary electrophoresis", Journal of Chromatography A,

546(0), pp. 459-466.

PHỤ LỤC

Hình 1. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 1

Đệm 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB.

Thời gian bơm mẫu 60s, bơm mẫu kiểu điện động học - thế bơm -6kV, thế tách -20kV.

b)Mẫu VPNN 1 b) Mẫu VPNN 1 + 30µg/L As(III) c) Mẫu VPNN 1 + 50µg/L As(III)

Hình 2. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 2

a)Mẫu VPNN 2 b) Mẫu VPNN 2 + 30µg/L As(III) c) Mẫu VPNN 2 + 50µg/L As(III)

Hình 3. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 3

Đệm 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB.

Thời gian bơm mẫu 60s, bơm mẫu kiểu điện động học - thế bơm -6kV, thế tách -20kV.

a) Mẫu VPNN 3 b) Mẫu VPNN 3 + 30µg/L As(III) c) Mẫu VPNN 3 + 50µg/L As(III)

Hình 4. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 4

a) Mẫu VPNN 4 b) Mẫu VPNN 4 + 30µg/L As(III) c) Mẫu VPNN 4 + 50µg/L As(III)

Hình 5. Điện di đồ As(III) của mẫu nước ngầm VPNN 5

Đệm 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB.

Thời gian bơm mẫu 60s, bơm mẫu kiểu điện động học - thế bơm -6kV, thế tách -20kV.

Hình 6. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 6

a)Mẫu VPNN 6 b) Mẫu VPNN 6+ 30µg/L As(III) c) Mẫu VPNN 6 + 50µg/L As(III)

Hình 7. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 7

Đệm 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB.

Thời gian bơm mẫu 60s, bơm mẫu kiểu điện động học - thế bơm -6kV, thế tách -20kV.

a) Mẫu VPNN 7 b) Mẫu VPNN 7 + 30µg/L As(III) c) Mẫu VPNN 7 + 50µg/L As(III)

Hình 8. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 8

a)Mẫu VPNN 8 b) Mẫu VPNN 8 + 30µg/L As(III) c) Mẫu VPNN 8 + 50µg/L As(III)

Hình 9. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 9

Đệm 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB.

Thời gian bơm mẫu 60s, bơm mẫu kiểu điện động học - thế bơm -6kV, thế tách -20kV.

Hình 10. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 10

Hình 11. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 11

Đệm 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB.

Thời gian bơm mẫu 60s, bơm mẫu kiểu điện động học - thế bơm -6kV, thế tách -20kV.

Hình 12. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 12

a) Mẫu VPNN 12 b) Mẫu VPNN 12 + 30µg/L As(III) c) Mẫu VPNN 12 + 50µg/L As(III)

Hình 13. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 13

Đệm 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB.

Thời gian bơm mẫu 60s, bơm mẫu kiểu điện động học - thế bơm -6kV, thế tách -20kV.

b)Mẫu VPNN13 b) Mẫu VPNN 13 + 30µg/L As(III) c) Mẫu VPNN 13 + 50µg/L As(III)

Hình 14. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 14