Ứng dụng của phương pháp phổ hấp thu nguyên tử trong thực phẩm

8/12/2019 Ứng dụng của phương pháp phổ hấp thu nguyên tử trong thực phẩm

http://slidepdf.com/reader/full/ung-dung-cua-phuong-phap-pho-hap-thu-nguyen-tu-trong-thuc 1/51

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON1

MỤC LỤC 1.Cơ sở của phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử……………………………………….4

1.1. Nguyên tắc…………………………………………………………………………..41.2. Quá trình nguyên tử hóa mẫu:………………………………………………………..51.2.1. Nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa………………………………………………..51.2.2. Nguyên tử hóa không ngọn lửa……………………………………………………71.2.2.1. Đặc điểm và nguyên tắc…………………………………………………………71.2.2.2. Sấy khô mẫu…………………………………………………………………….71.2.2.3. Tro hoá luyện mẫu……………………………………………………………...8

1.2.2.4. Nguyên tử hoá …………………………………………………………………..81.2.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng .………………………………………………………….81.2.2.6. Tối ưu hóa các diều kiện cho phép đo không ngọn lửa mẫu.…………………..91.3. Các yếu tố ảnh hưởng trong phép đo AAS:…………………………………………101.3.1 Khái quát chung………………………………………………………………….101.3.2. Các yếu tố về phổ………………………………………………………………...101.3.2.1. Sự hấp thụ nền………………………………………………………………….10

1.3.2.2. Sự chen lấn của vạch phổ……………………………………………………...111.3.2.3. Sự hấp thụ của các hạt rắn………………………………………………………111.3.3. Các yếu tố vật lí…………………………………………………………………..111.3.3.1 Độ nhớt và sức căng bề mặt của dung dịch mẫu………………………………..111.3.3.2 Hiệu ứng lưu lại…………………………………………………………………121.3.3.3. Sự Ion hóa của chất phân tích…………………………………………………131.3.3.4 Sự phát xạ của nguyên tố phân tích……………………………………………131.3.4. Các yếu tố hóa học………………………………………………………………141.3.4.1 Nồng độ axit và loại axit trong dung dịch mẫu………………………………..151.3.4.2 Về ảnh hưởng của các Cation có trong mẫu:…………………………………..151.3.4.3Ảnh hưởng của các an Ion có trong mẫu……………………………………….171.3.4.4 Thành phần nền của mẫu………………………………………………………..171.3.4.5 Ảnh hưở ng của dung môi hữu cơ ………………………………………………..18 1.4.Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử………………………………………………….18





1.4.1. Phân loại…………………………………………………………………………181.4.1.1.Máy quang phổ hấp thụ một chùm tia…………………….……………………..181.4.1.2. Máy quang phổ hấp thụ hai chùm tia………………………………………...…191.3.2. Cấu tạo máy quang phổ hấp thụ nguyên tử............................................................19 1.4.2.1. Nguồn bức xạ: .....................................................................................................191.4.2.1.1. Đèn catot rỗng (HCL) ………………………………………………………..201.4.2.1.2. Đèn phóng điện không diện cực (EDL)………………………………………221.4.2.1.3. Đèn phổ liên tục có biến điệu:……………………………………………...…241.4.2.1.4. Các loại nguồn đơn sắc khác :………………………………………………...251.4.2.2. Hệ thống nguyên tử hóa mẫu :………………………………………………..251.4.2.3. Hệ thống đơn sắc máy quang phổ hấp thụ nguyên tử ……………………….281.4.2.4. Detector : ……………………………………………………………………..321.5.Phương pháp định lượng bằng phổ AAS:…………………………………………..331.5.1.Phương pháp đồ thị chuẩn:………………………………………………………..331.5.2. Phương pháp thêm chất chuẩn……………………………………………………341.6. Đối tượng và ưu, nhược điểm của phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS:

1.6.1. Đối tượng của phương pháp:……………………………………………………...351.6.2. Những ưu điểm và nhược điểm của phương pháp:……………………………….362.Ứng dụng của phương pháp phổ hấp thu nguyên tử trong thực phẩm :……………..362.1. Xác định hàm lượng thuỷ ngân trong thủy sản…………………………………….362.1.1. Phạm vi áp dụng………………………………………………………………….362.1.2. Nguyên tắc………………………………………………………………………372.1.3. Thiết bị, dụng cụ, hoá chất và chất chuẩn..............................................................37

2.1.3.1. Thiết bị và dụng cụ.............................................................................................372.1.3.2. Hoá chất và chất chuẩn........................................................................................372.1.3. Phương pháp tiến hành......................................................................................................38





2.1.3.1 Vô cơ hoá mẫu......................................................................................................382.1.3.2. Chuẩn bị mẫu trắng.............................................................................................382.1.3.3 Tiến hành phân tích...............................................................................................382.1.3.4 Yêu cầu về độ tin cậy của phép phân tích…………..…………………………..39 2.1.4. Tính k ết quả…………………………………...………………………………….39 2.2.Hàm lượng chì trong thủy sản ………………………………………………..…….402.2.1. Phạm vi áp dụng…………………………………………………………….…….40 2.2.2. Phương pháp tham chiếu………………………………………………………….40 2.2.3 Nguyên tắc ………………………………………………………………………..40

2.2.4 Thiết bị, dụng cụ, hoá chất và chất chuẩn…………………………………………40 2.2.4.1.Thiết bị và dụng cụ ……………………………………………..………………40 2.2.4.2 Hoá Chất và chất chuẩn …………………………………………………………40 2.2.5. Phương pháp tiến hành……………………………………………………………412.2.5.1 Chuẩn bị mẫu trắng…………………………………………………………..….41 2.2.5.2 Chuẩn bị mẫu thử…………………………………………………………..……42 2.2.5.3 Tiến hành phân tích………………………………………………………….…..42

2.2.5.4 Yêu cầu về độ tin cậy của phép phân tích……………………………………….43 2.2.6 Tính k ết quả………………………………………………………………………..43 2.2.6.1 Ðối với dung dịch mẫu thử tr ong, không có cặn lắng…………………………...43 2.2.6.2 Ðối với dung dịch mẫu thử đục phải bổ sung thêm dung dịch đệm…………….43 2. 2.3. Xác định hàm lượng As trong rau má và cải xanh bằng phương pháp quang phổ

hấp thu nguyên tử (AAs) 2.3.1. Hóa chất ………………………………………………………………………….44

2.3.2. Thiết bị :…………………………………………………………………………..442.3.3. Chuẩn bị mẫu phân tích ………………………………………………………….45 2.3.4. Điều kiện phân tích dạng As bằng phương pháp HPLC-UV-HG-AAS………….452.3.5. K ẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……………………………………………..……..452.3.5.1. HPLC-UV-HG-AAS của các dạng tồn tại của asen……………………………452.3.5.2. Dạng As trong rễ cây rau má và cải xanh………………………………………462.3.5.3 Dạng As trong lá rau má và cải xanh……………………………………………47





Phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử là một kỹ thuật phân tích hóa lý đã vàđang được phát triển và phát triển rộng r ãi trong nhiều ngành khoa học kỹ thuật , trongsản xuất nông nghiệp , công nghiệp , y dược , địa chất , hóa học . Nhất là ở các nướcnước phát triển , phương pháp phân tích theo phổ hấp thụ nguyên tử đã là một phương

pháp tiêu chuẩn để phân tích lượng vết kim loại trong nhiều đối tượng mẫu khác nhaunhư : đất , nước , không khí , thực phẩm…

Ở nước ta kỹ thuật phân tích bằng phổ hấp phụ nguyên tử AAS cũng đã được chúý và phát triển trong những năm gần đây đặc biệt là trong các trường đại học viện nghiêncứu hầu như được trang bị khá tốt những thiết bị này để phục vụ cho nghiên cứu giảngdạy và dịch vụ phân tích .

Hiện nay trong thực phẩm , phương pháp này là một trong những công cụ đắc lựcđể xác định hàm lượng các kim loại và những nguyên tố độc hại có trong thực phẩm.

Kiến thức là vô tận , hiện giờ chúng em cũng chưa đủ năng lực tìm hiểu sâu hơnvề đề tài cho nên trong bài tiểu luận này không tránh khỏi những sai sót mong thầy vàcác bạngóp ý hoàn thiện bài hơn . Chúng em chân thành cảm ơn !





NỘI DUNG

1. Cơ sở của phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử:

1.3. Nguyên tắc :Trong điều kiện bình thường nguyên tử không thu và cũng không phát ra năng

lượng dưới dạng các bức xạ.Lúc này nguyên tử tồn tại ở trạng thái cơ bản. Đó là tr ạngthái bền vững và nghèo năng lượng nhất của nguyên tử. Nhưng khi nguyên tử ở trạng tháihơi tự do, nếu ta chiếu một chùm tia sáng có những bước sóng (tầng số) xác định vàođám hơi nguyên tử đó, thì các nguyên tử đó sẽ hấp thu các bức xạ có bước sóng nhất địnhứng đúng với những tia bức xạ mà nó có thể phát ra được trong quá tr ình phát xạ của nó.

Lúc này nguyên tử đã nhận năng lượng của các tia bức xạ chiếu vào nó và nóchuyển lên tr ạng thái kích thích có năng lượng cao hơn trạng thái cơ bản. Đó là tính chấtđặc trưng cuả nguyên tử ở trạng thái hơi. Quá tr ình đó được gọi là quá trình hấp thu nănglượng của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi và tạo ra phổ nguyên tử cuả nguyên tố đó. Phổsinh ra trong quá trình này gọi là phổ hấp thu nguyên tử.

Muốn có phổ hấp thu nguyên tử trước hết phải tạo ra được đám hơi nguyên tử tựdo, và sau đó chiếu vào nó một chùm tia sáng có những bước sóng nhất định ứng đúngvới các tia phát xạ nhạy của nguyên tố cần nguyên cứu. Dự vào mối quan hệ giữa cườngđộ của vạch phổ hấp thu và nồng độ của nguyên tố đó trong đám hơi ta có thể xác địnhđược nồng độ của nguyên tố cần phân tích.

Dựa vào phương tr ình cơ sở của phép đo định lượng các nguyên tố theo phổ hấpthu nguyên tử, để xác định nồng độ chất cần phân tích.

Da= a.Cb

C : Nồng độ của nguyên tố phân tích có trong dung dịch mẫu. b : Hằng số bản chất, phụ thuộc vào từng vạch phổ của từng nguyên tố, 0<b<=1. a : = K.Ka: Hằng số thực nghiệm, phụ thuộc vào tất cả các điều kiện thựcnghiệm

để hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu. D : Cường độ vạch phổ hấp thu nguyên tử.





1.4. Quá trình nguyên tử hóa mẫu: Nguyên tử hóa mẫu phân tích là một công việc hết sức quan trọng của phép đo phổ

hấp thụ nguyên tử, bởi vì chỉ có các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi mới cho phổ hấp thụnguyên tử, nghĩa là số nguyên tử tự do trong trạng thái hơi là yếu tố quyết định cường độvạch phổ hấp thụ và quá trình nguyên tử hóa mẫu thực hiện tốt hay không tốt đều có ảnhhưởng trực tiếp đến kết quả phân tích một nguyên tố. Chính vì thế người ta thường ví quátrình nguyên tử hóa mẫu là hoạt động trái tim của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử.

Mục đích của quá tr ình này là tạo ra được đám hơi các nguyên tử tự do từ mẫu phân tích với hiệu suất cao và ổn định để phép đo đạt kết quả chính xác và có độ lặp lạicao. Đáp ứng mục đích đó, để nguyên tử hóa mẫu phân tích, ngày nay người ta thườngdùng hai k ĩ thuật. Thứ nhất là k ĩ thuật nguyên tử hóa mẫu trong ngọn lửa đèn khí. K ĩthuật này ra đời đầu tiên cùng với sự ra đời của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử. Nhưng kĩthuật này có độ nhạy không cao, thường là trong vùng 0,05 -1 ppm . Sau đó là kỹ thuậtnguyên tử hóa không ngọn lửa.

K ĩ thuật này ra đời sau, nhưng lại có độ nhạy rất cao đạt đến 0,1ng và hiện nay lạiđược ứng dụng nhiều hơn k ĩ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa. Chính vì có hai k ĩ

thuật nguyên tử hóa mẫu khác nhau nên chúng ta cũng có hai phép đo tương ứng. Đó là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử trong ngọn lửa (F-AAS: Flame Atomic Absorpt IonSpectrophotometry) và phép đo phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (Electro-ThermalAtomizat Ion Atomic Absorpt Ion Spectrophotometry: ETA- AAS). 1.4.1. Nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa

Theo k ỹ thuật này người ta dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hóa hơivà nguyên tử hóa mẫu phântích. Vì thế mọi quá tr ình xảy ra trong khi nguyên tử hóa mẫu

là phụ thuộc vào các đặc trưng và tính chất của ngọn lửa đèn khí. Nhưng chủ yếu là nhiệtđộ của ngọn lửa. Nó là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hóa mẫu phân tích.

Ngọn lửa đèn khí muốn dùng vào mục đích hoá hơi và nguyên tử hóa mẫu phântích nó cần phải thỏa mãn một số yêu cầu nhất định sau đây:





Ngọn lửa đèn khí phải bao quát và cấp nhiệt đều được mẫu phân tích. Năng lượng ( nhiệt độ )của ngọn lửa phải đủ lớn và có thể điều chỉnh được

tùy theo từng mục đích phân tích mỗi nguyên tố . Đồng thời lại phải ổn định theothời gian và có thể lập lại được trong các lần phân tích khác nhau để đảm bảo cho phép phân tích đạt kết quả đúng đắn.

Ngọn lửa phải thuần khiết . Nghĩa là không sinh ra các vạch phổ phụ làmkhó khăn cho phép đo hay tạo ra phổ nền quá lớn gây nhiễu cho phép đo.

Quá trình ion hóa và phát xạ phải không đáng kể. Ngọn lửa phải có bề dày đủ lớn làm tăng độ nhạy của phép đo…Trong các

máy hiện nay, bề dày này có thể thay đổi được từ 2cm đến 10cm. Tiêu tốn ít mẫu phân tích.

Để tạo ra ngọn lửa , người ta có thể đốt cháy nhiều hỗn hợp khí khác nhau, bao gồmmột khí oxy hóa và một khí cháy .

Trong hệ thống nguyên tử hóa mẫu có hai bộ phận chính là dầu đốt ( Burnerhead )và buồng phun sươngáp lực aerosol hóa ( nebulizer)

Để tạo các hạt sol khí từ dung dịch mẫu người ta dùng các k ỹ thuật khác nhau như

k ỹ thuật phun khí mao dẫn (pneumatic ) và k ỹ thuật siêu âm ( ultrasonic ). Thường chỉkhoảng 10% dung dịch mẫu được tạo thành bụi khí với kích thướt đạt yêu cầu khoảng từ5 – 7 µm , tối đa là 20µm.

Trong k ỹ thuật phun khí dung dịch mẫu được đánh mạnh tạo thành các hạt bụi nhỏli ti bởi một quả bi và cánh quạt rồi trộn đều với hỗn hợp khí đốt và đưa lên buồng đốt đểnguyên tử hóa .

Trong k ỹ thuậtnày tốc độ dẫn mẫu ảnh hưởng nhiều tới cường độ của vạch phổ và

phụ thuộc vào độ nhớt của dung dịch mẫu. Tuy vậy thông thường nếu tăng tốc độ dẫn đến quá giới hạn >6ml/ph thì cường độ

vạch phổ sẽ không tăng tuyến tính nữa có thể dẫn đến hiện tượng nhiễu hóa học.





1.4.2. Nguyên tử hóa không ngọn lử 1.4.2.1. Đặc điểm và nguyên tắc

K ĩ thuật này cung cấp cho phép đo AAS có độ nhạy rất cao (mức nanogam ppb);có khi gấp hàng trăm đến hàng nghìn lần phép đo trong ngọn lửa. Đây là ưu điểm chínhcủa k ỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa. Do đó, khi phân tích lượng vết các kim loạitrong nhiều trường hợp không cần thiết phải làm giàu sơ bộ các nguyên tố cần xác định.Đặc biệt là khi xác định các nguyên tố vi lượng trong các loại mẫu của y học, sinh học,dược phẩm, thực phẩm, nước giải khát, máu,sêrum.

Tuy có độ nhạy cao nhưng trong một số trườnghợp, độ ổn định của phép đo

không ngọn lửa thường kém phép đo trong ngọn lửa, ảnh hưởng của phổ nền thường rấtlớn. Đó là đặc điểm và cũng là nhược điểm của phép đo này. Vì thế các hệ thống máy đo phổ hấp thụ theo kĩ thuật không ngọn lửa của những năm 1980 luôn luôn có k èm theo hệthống bổ chính nền và độ ổn định của nó cũng không kém các hệ thống của phép đo trongngọn lửa và đảm bảo độ nhạy caocỡ ppb đối vớ i nhiều nguyên tố. Đặc điểm nữa của phép đo không ngọn lửa là đòi hỏi một lượng mẫu tương đối nhỏ. Thông thường mỗi lầnđo chỉ cần lượng mẫu từ 20 đến 50 µL. Do đó không cầnnhiều lượng mẫu phân tích.

Về nguyên tắc, kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa là quá trình nguyên tử hóatức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng của dòng điện công suất lớn và trongmôi trường khí trơ. Quá tr ình nguyên tử hóa xảy ra theo ba giai đoạn kế tiếp nhau: sấykhô, tro hóa luyện mẫu, nguyên tử hóa để đo phổ hấp thụvà cuối cùng là làm sạch cuvet.Trong đó hai giai đoạn đầu là chuẩn bị cho giai đoạn nguyên tử hóa để đạt kết quả tốt. Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tố chính quyết định mọi sự diễn biến của quá tr ìnhnguyên tử hóa mẫu.

1.4.2.2. Sấy khô mẫuĐể thực hiện quá tr ình sấy tốt, đối với mỗi một loại mẫu cần phải tiến hành nghiên

cứu, phát hiện và chọn nhiệt độ và thời gian sấy cho phù hợp. Nhiệt độ và thời gian sấykhô của mỗi loại mẫu phụ thuộc vào bản chất của các chất ở trong mẫu và dung môi hoàtan nó. Thực nghiệm cho thấy rằng, da số các mẫu vô cơ trong dung môi nước nằm trongkhoảng từ 100- 150oCtrong thời gian từ 25-40 giây





1.4.2.3. Tro hoá luyện mẫuĐây là giai đoạn thứ hai của quá tr ình nguyên tử hóa mẫu. Mục đích là tro hóa

(đốt cháy) các hợpchất hữu cơ và mùn có trong mẫu sau khi đã sấy khô, đồng thời nungluyện ở một nhiệt độ thuận lợi cho giai đoạn nguyên tử hóa tiếp theo đạt hiệu suất cao vàổn định, tro hóa mẫu từ từ và ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ giới hạn thì phépđo luôn luôncho k ết quả ổn định, và mỗi nguyên tố đều có một nhiệt độ tro hóa luyện mẫu giới hạn(Tr.) trong phép đo ETA- AAS.1.4.2.4. Nguyên tử hoá

Đây là giai đoạn cuối cùng của quá tr ình nguyên tử hóa mẫu, nhưng lại là giai

đoạn quyết định cường độ của vạch phổ. Song nó lại bị ảnh hưởng bởi hai giai đoạn tr ên.Giai đoạn này được thực hiện trong thời gian rất ngắn, thông thường từ 3 đến 6 giây, rấtít khi đến 8-10 giây.

Nhưng tốc độ tăng nhiệt độ lại là r ất lớn để đạt ngay tức khắc đến nhiệt độnguyên tử hóa và thực hiện phép đo cường độ vạch phổ. Tốc độ tăng nhiệt độ thường làtừ 1800- 2500oC/giây, thông thường người ta sử dụng tốc độ tối đa.độ nguyên tử hóacủa một nguyên tố rất khác nhau.

Đồng thời mỗi nguyên tố cũng có một nhiệt độ nguyên tử hóa giới hạn Ta của nó. Nhiệt độ Ta này phụ thuộc vào bản chất của mỗi nguyên tố và cũng phụ thuộc trong mứcđộ nhất định vào tr ạng thái và thành phần của mẫu mà nó tồn tại, nhất là chất nền củamẫu nguyên tử hóa và cường độ vạch phổ của các nguyên tố1.2.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng .

Trước hết là môi trường khí trơ thực hiện quá tr ình nguyên tử hóa. Khí trơ thườngđược dùng làm môi trường cho quá tr ình nguyên tử hóa là argon (Ar), nitơ (N2) và hai

(He), ngh ĩa là quá trình nguyên tử hóa thực hiện trong môi trường không có oxy. Do đókhông xuất hiện hợp chất bền nhiệt loại MeO hay MeOX.

Nhưng bản chất, thành phần và tốc độ dẫn khí trơ vào trong cuvet graphit đềuảnh hưởng đến cường độ của vạch phổ và nhiệt độ trong cuvet graphit

Yếu tố thứ hai là công suất đốt nóngcuvet Nhìn chung, khi tăng công suất đốtnóngcuvet thì cường độ vạch phổ tăng theo Nhưng sự phụ thuộc này cũng chỉ trong mộtgiới hạn nhất định, khi công suất đốt nóng cuvet nhỏ hơn 6 KW.





Còn khiđốt nóng cuvet ở công suất lớn hơn 7 KW thì hầu như cường độ vạch phổkhông tăng nữa.Yếu tố thứ ba là tốc độ đốt nóng cuvet. Tốc độ đốt nóng cuvet và thờigian nguyên tử hóa tỉ lệ nghịch với nhau. Nếu đo diện tích của lực thì yếu tố này hầu nhưkhôngảnh hưởng, nhưng nếu đo chiều cao của lực thì lại rất khác nhau Nói chung chiềucao của lực tỉ lệ với tốc độ đốt nóng cuvet.

các quá trình xảy ra trong cuvet tùy thuộc vào:+ Điều kiện nguyên tử hóa mẫu (chủ yếu là nhiệt độ).+ Tính chất nhiệt hóa của các hợp chất mẫu đó,+ Ảnh hưởng thành phần nền của mẫu, và

+ Môi trường tiến hành nguyên tử hóa mẫu.+ Chất nền của mẫu, chất phụ gia thêm vào.

1.3.2.6. Tối ưu hóa các diều kiện cho phép đo không ngọn lửa mẫu. Cụ thể với phép đo ETA-AAS bao gồm những điều kiện nguyên tử hóa mẫu :+ Thời gian, nhiệt độ nung nóng cuvet của các giai đoạn sấy mẫu, tro hóa luyện

mẫu và nguyên tử hóa để đo cường độ vạch phổ+ Khí môi trường cho quá tr ình nguyên tử hóa mẫu (tốc độ, loại khỏi)

+ Công suất, tốc độ đốt nóng cuvet graphit để nguyên tử hóamẫu;+ Điều kiện làm sạch cuvet graphit;+ Lượng mẫu và cách đưa vào cuvet để nguyên tử hóa cho phép đo.

Chất nền của mẫu phân tích và các mẫu chuẩn cần phải được pha chế và chuẩncho đồng nhất. Môi trường axit và loại axit pha chế mẫu và làm môi trường cho dungdịch mẫu chuẩn và mẫu phân tích.

Các yếu tố ảnh hưởng sau đây cũng cần được xem xét.

Trong một phép đo cụ thể các yếu tố ảnh hưởng cần phải xem xét là:+ Cácảnh hưởng về phổ;+ Cácảnh hưởng về vật lí;+ Cácảnh hưởng hóa học của các Cation và Anion có trong mẫu;+ Về ảnh hưởng của thành phần nền của mẫu.





1.4. Các yếu tố ảnh hưởng trong phép đo AAS: 1.3.2 Khái quát chung

Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả phân tích trong phép do phổ hấp thụ nguyên tửr ất đadạng và phức tạp, có khi xuất hiện và cũng có khi không xuất hiện, có ảnh hưởnghay không là tùy thuộc vào thành phần của mẫu phân tích và matrix của nó. Nhưng đểnghiên cứu một cách toàn diện, chúng ta điểm qua tất cả các yếu tố ảnh hưở ng có thể cótr ong phép đo này.

Các yếu tố đó có thể được chia thành 6 nhóm sau:

Nhóm l : Các thông số của hệ máy ảo phổ. Các thông số này cần được khảo sát và

chọn cho từng trường hợp cụ thể. Thực hiện công việc này chính là quá trình tối ưu hóacác thông số của máy đo cho một đối tượng phân tích.

Nhóm 2: Các điều kiện nguyên tử hóa mẫu. Các yếu tố này thể hiện rất khácnhau tùy thuộc vào k ĩ thuật được chọn để thực hiện quá tr ình nguyên tử hóa mẫu và nóđã được nghiên cứu kĩ trong chương II.

Nhóm 3 : K ĩ thuật và phương pháp được chọn để xử lí mẫu. Trong công việc này nếulàm không cẩn thận sẽ có thể làm mất hay làm nhiễm bẩn thêm nguyên tố phân tích vào

mẫu. Do đó kết quả phân tích thu được không đúng với thực tế của mẫu. Vì thế, với mỗimột loại mẫu ta phải nghiên cứu và phải chọn một quy tr ình xử lí phù hợp nhất, để cóđược đúng thành phần của mẫu và không làm nhiễm bẩn mẫu. Vấn đề này sẽ đượcnghiên cứu trong một chương riêng.

Nhóm 4 . Cácảnh hưởng về phổ. Nhóm 5 . Các yếu tố ảnh hưởng vật lí.

Nhóm 6 . Các yếu tốhóa học.

1.3.2. Các yếu tố về phổ1.3.2.1. Sự hấp thụ nền

Yếu tố này có trường hợp xuất hiện r õ ràng, nhưng trong nhiều trường hợp khôngxuất hiện. Điều này phụ thuộc vào vạch phổ được chọn để đo nằm trong vùng phổ nào.sự hấp thụ nền còn phụ thuộc rất nhiều vào thành phần nền của mẫu phân tích, đặc biệt làmatrix của mẫu, nghĩa là nguyên tố cơ sở của mẫu.. Để loại trừ phổ nền, ngày nay ngườita lắp thêm vào máy quang phổ hấp thụ nguyên tử hệ thống bổ chính nền.





1.3.2.2. Sự chen lấn của vạch phổYếu tố này thường thấy khi các nguyên tố thứ ba ở trong mẫu phân tích có nồng

độ lớn và đó thường là nguyên tố cơ sở của mẫu. Tuy nguyên tố này có các vạch phổkhông nhạy, nhưng do nồng độ lớn, nên các vạch này vẫn xuất hiện với độ rộng lớn, nếunó lại nằm cạnh các vạch phân tích thì các vạch phổ này sẽ chen lấn các vạch phân tích,làm cho việc đo cường độ vạch phổ phân tích rất khó khăn và thiếu chính xác, nhất là đốivới các máy có độ phân giải không cao. Vì thế, trong mỗi mục đích phân tích cụ thể cần phải nghiên cứu và chọn những vạch phân tích phù hợp để loại trừ sự chen lấn của cácvạch phổ của nguyên tố khác.

1.3.2.3. Sự hấp thụ của các hạt rắnTrong môi trường hấp thụ, đặc biệt là trong ngọn lửa đèn khí, nhiều khi còn có

chứa cả các hạt rắn nhỏ li ticủa vật chất mẫu chưa bị hóa hơi và nguyên tử hóa, hay cáchạt muội cacbon của nhiên liệu chưa được đốt cháy hoàn toàn. Các hạt loại này thườngcó thể có ở lớp vỏ của ngọn lửa. Các hạt này hoặc hấp thụ hoặc chắn đường đi của chùmsáng từ đèn HCL chiếu vào môi trường hấp thụ.

Yếu tố này được gọi là sựhấp thụ giả, do đó cũng gây ra những sai số cho kết quả

đo cường độ vạch phổ thực. Yếu tố này thể hiện rất r õ khi chọn không đúng chiều caocủa đèn nguyên tử hóa mẫu và khi hỗn hợp khí cháy không được đốt cháytốt, hay dothành phần của hỗn hợp khí cháy không được chọn phù hợp (thường là quá dư axetylen). 1.3.3. Các yếu tố vật lí1.3.3.1 Độ nhớt và sức căng bề mặt của dung dịch mẫu

Trong phép đo AAS, với kĩ thuật nguyên tử hóa mẫu trong ngọn lửa, yếu tố nàyảnhhưởng nhiều đến tốc độ dẫn mẫu vào buồng aerosol hóa và hiệu suất aerosol hóa của

mẫu và từ đó mà ảnh hưởng đến kết quả phân tích. Nói chung, tốc độ dẫn mẫu tỷ lệnghịch với độ nhớt của dung dịch mẫu.

Chính sự khác nhau về nồng độ axit, loại axit,nồng độ chất nền của mẫu, thành phần của các chất có trong dung dịch mẫu là nguyên nhân gây ra sự khác nhau về độ nhớtcủa dung dịch mẫu. Vì thế, trong mỗi quá tr ình phân tích một nguyên tố, nhất thiết phảiđảm bảo sao cho mẫu phân tích và các mẫu đầu lập đường chuẩn phải có cùng nồng độ





axit, loại axit và thành phần hóa học, vật lí của tất cả các nguyên tố khác, nhất là chất nềncủa mẫu.. Để loại trừ ảnh hưởng này chúng ta có thể dùng các biện pháp sau đây:

+ Đo và xác định theo phương pháp thêm tiêu chuẩn,+ Pha loãng mẫu bằng một dung môi hay một nền phù hợp,+ Thêm vào mẫu một chất đệm có nồng độ đủ lớn, để đồng nhất độ nhớt,+ Dùng bơm để đẩy mẫu với một tốc độ xác định mà chúng ta mong muốn.

1.3.3.2 Hiệu ứng lưu lạiYếu tố này thể hiện r õ ràngđặc biệt trong phép đo phổ hấp thụ không ngọn lửa

và càng lớn khi chất phân tích có nồng độ lớn, đồng thời cũng phụ thuộc vào bản chất

của các nguyên tố, hợp chất nó tồn tại trong mẫu, cũng như loại cuvet graphit đượcdùng để nguyên tử hóa mẫu. Nói chung, các nguyên tố khó bay hơi và dễ sinh ra hợpchất bền nhiệtluôn luôn gây raảnh hưởng này.

Các cuvet được chế tạo từ graphit đã hoạt hóa thường hạn chế được hiệu ứng này.Hơn nữa, bề mặt bên trong của cuvet cũng là một yếu tố đóng góp vào hiệu ứng này,ngh ĩa là bề mặt càng mịn thì ảnh hưởng càng nhỏ, bề mặt càng xốp thì ảnh hưởng cànglớn. Do tính chất này mà khi nguyên tử hóa mẫu để đo cường độ vạch phổ thì một lượng

nhỏ của nguyên tố phân tích không bị nguyên tử hóa, chúng được lưu lại tr ên bề mặtcuvet và cứ thế tích tụ lại qua một số lần nguyên tử hóa mẫu.

Nhưng đến một lần nào đó thì nó lại bị nguyên tử hóa theo và do đó tạo ra sốnguyên tử tự do của nguyên tố phân tích tăng đột ngột không theo nồng độ của nó trongmẫu, nghĩa là làm tăng cường độ của vạch phổ và dẫn đến làm sai lạc kết quả phân tích.Vì thế cần phải loại trừ ảnh hưởng này. Để loại trừ ảnh hưởng này chúng ta có thể theocác cách sau:

+ Làm sạch cuvet sau mỗi lần nguyên tử hóa mẫu, để làm bay hơi hết các chấtcòn lại trong cuvet. Tất nhiên phải thực hiện ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nguyên tử hóanguyên tố phân tích;

+ Dùng các loại cuvet được chế tạo từ các loại graphit đã được hoạt hóa toàn phần, có bề mặt chắc và mịn;

+ Khi phântích nên đo các mẫu có nồng độ nhỏ trước;+ Thêm vào mẫu những chất đệm có nồng độ phù hợp;





+ Tráng bề mặt trong của cuvet graphit bằng một lớp các hợp chất bền nhiệt.Tất nhiên đây chỉ là những nguyên tắc chung. Còn trong thực tế phải tùy từng trườnghợpcụ thể mà chọn các biện pháp phù hợp nhất.1.3.3.3. Sự Ion hóa của chất phân tích

Đây là yếu tố vật lí thử ba ảnh hưởng đến kết quả phân tích, vì quá trình Ion hóathường làm giảm số nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích trong môi trường hấp thụtạo ra phổ, do đó làm giảm cường độ vạch phổ hấp thụ, nếu nguyên tố phân tích bị Ionhóa càng nhiều. Nhưng mức độ bị Ion hóa của mỗi nguyên tố là khác nhau, và còn phụthuộc vào nhiệt độ của môi trường hấp thụ.

Với một nguyên tố, thì khi nhiệt độ của môi trường hấp thụ càng cao, nguyên tốđó cũng bị Ion hóa nhiều hơnThực tế cho thấy rằng, quá tr ình Ion hóa thường chỉ có ýngh ĩa đối với các kim loại kiềm và sau đó là các kim loại kiềm thổ, còn đối với cácnguyên tố khác sự Ion hóa không đáng kể trong môi trường hấp thụ của phép đo phổ hấpthụ nguyên tử (F-AAS hay ETA-AAS). Để loại trừ sự Ion hóa của một nguyên tố phântích chúng ta có thể dùng các biện phát sau đây:

+ Chọn điều kiện nguyên tử hóa có nhiệt độ thấp phù hợp, mà trong điều kiện đó

nguyên tố phân tích hầu như không bị Ion hóa.+ Thêm vào mẫu phân tích một chất đệm cho sự Ion hóa. Đó là các muối halogen

của các kim loại kiềm có thế Ion hóa thấp hơn thế Ion hóa của nguyên tố phân tích vớimột nồng độ lớn phù hợp. Như vậy trong điều kiện đó nguyên tố phân tích sẽ không bịIon hóa nữa.1.3.3.4 Sự phát xạ của nguyên tố phân tích

Yếu tố này xuất hiện thường làm giảm nồng độ của các nguyên tử trung hoà có

khả năng hấp thụ bức xạ trong môi trường hấp thụ, do đó cũng làm giảm cường độ củavạch phổ hấ p thụ. Nói chung các nguyên tố có thế kích thích phổ phát xạ thấp thường bịảnh hưởng nhiều.

Đồng thời môi trường hấp thụ có nhiệt độ càng cao thìảnh hưởng này càng lớn Nhưng trong nhiệt độ của phép đo AAS, thì sự kích thích phổ phát xạ thường chỉ xảy ramạnh chủ yếu đối với các kim loại kiềm và sau đó là các kiềm thổ, vì các nguyên tố nàycó thế kích thích phổ phát xạ tương đối thấp





Để loại trừ ảnh hưởng của sự phát xạ của nguyên tố phân tích chúng ta có thể dùng các biện pháp sau đây:

Chọn nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu thấp phù hợp mà tại nhiệt độ đó sự kích thích phổ phát xạ là không đáng kể hoặc không xẩy ra đối với nguyên tố phân tích.

Thêm vào mẫu các chất đệm để hạn chế sự phát xạ của nguyên tố phân tích. Đóchính là các muối halogen của các kim loại kiềm, có thế kích thích Trên đây là một sốyếu tố vật lí có thể có xuất hiện trong phép đo AAS và có thể ảnh hưởng đến kết quả phân tích. Nhưng mức độ xẩy ra là r ất khác nhau trong mỗi trường hợp cụ thể, có khi có,

có khi không. Mức độ này xuất hiện lớn hay nhỏ là có phụ thuộc vào nhiệt độ của môitrường hấp thụ, tính chất của nguyên tố phân tích, và thành phần của mẫu phân tích. Dođó cần phải xem xét để tìm biện pháp loại trừ khi chúng xuất hiện.1.3.4. Các yếu tố hóa họcTrong phép đo phổ hấp thụnguyên tử các ảnh hưởng hóa học cũng rất đa dạng và phứctạp, nó xuất hiện cũng rất khác nhau trong mỗi trường hợp cụ thể và cũng nhiều trườnghợp không xuất hiện. Các ảnh hưởng hóa học thường có thể dẫn đến kết quả theo bốn

hướng sau đây: Làm giầm cường độ của vạch phổ của nguyên tố phân tích, do sự tạo thành các

hợp chất bền nhiệt, khó hóa hơi và khó nguyên tử hóa, ví dụ như ảnh hưởng của cácIon silicat, sunfat, photphat, florua.

Làm tăng cường độ của vạch phổ, do sự tạo thành các hợp chất dễ hóa hơivà dễnguyên tử hóa, hay do hạn chế được ảnh hưởng của sự Ion hóa và sự kích thích phổ phát xạ của nguyên tố phân tích. Đó chính là tác dụng của một số hợp chất, chủ yếu là

muối halogen của kim loại kiềm và kiềm thổ hay lantanClorua. Sự tăng cường vạch phổ khi nguyên tố phân tích tồn tại trong nền của mẫu là

những hợp chất dễ hóa hơi. Lúc đó các chất nền này có tác dụng như là một chất mangcho sự hóa hơi của nguyên tố phân tích và làm cho nó được hóa hơi hiệu suất cao hơn.

Sự giảm cường độ của vạch phổ khi nguyên tố phân tích tồn tại trong nền củamẫu là những hợp chất bền nhiệt, khó hóa hơi. Lúc này các nguyên tố nền k ìm hãm sựhóa hơi của nguyên tố phân tích. Các chất nền này thường là những hợp chất bền nhiệt





của các nguyên tố, như Al, đất hiếm, v.v...Vì thế việc nghiên cứu các ảnh hưởng hóa học được tr ình bày trong chương này có

tính chất khái quát chung tất cả các loại có thể có để chúng ta lưuý khiứng dụng phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, với mục đích để biết và loại trừ các ảnh hưởng hóa học nếu chúngxuất hiện. Các yếu tố ảnh hưởng về mặt hóa học có thể được sắp xếp theo các loại sauđây, để dễ xem xét và tìm cách loại trừ:1.3.4.1 Nồng độ axit và loại axit trong dung dịch mẫu

Nồng độ axit trong dung dịch mẫu luôn luôn có ảnh hưởng đến cường độ củavạch phổ của nguyên tố phân tích thông qua tốc độ dẫn mẫu, khả năng hóa hơi và

nguyên tử hóa của chất mẫu. ảnh hưởng này thường gắn liền với loại Anion của axit. Nóichung, các axit càng khó bay hơi và bền nhiệt, càng làm giảm nhiều cường độ vạch phổhấp thụ của nguyên tố phân tích. Các axit dễ bay hơi gây ảnh hưởng nhỏ.

Điều này có thể thấy r õ ràng khi xácđịnh Ca lúc đo ở vạch phổ Ca-422,7 nm trongcác môi trường của các axit HClO4, CH3COOH, HCl, HNO3, H2SO4, H3PO4, HF vớicùng một nồng độ là 2% Nói chung, các axit làm giảm cường độ vạch phổ theo thứ tự:HClO4 < HCl: 209HNO3 < H2SO4 < HaPO4 < HF, ngh ĩa là axit HClO4 < HCl và

HNO3 gâyảnh hưởng nhỏ nhất trong vùng nồng nhỏ. Chính vì thế trong thực tế phân tíchcủa phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) người ta thường dùng môi trường là axit HClhay HNO3 1 hay 2%. Vìở nồng độ như thế ảnh hưởng của hai axit này là không đángk ể (nhỏ hơn 5%). 1.3.4.2 Về ảnh hưởng của các Cation có trong mẫu:

Dung dịch mẫu phân tích, ngoài nguyên tố cần xác định, thường còn chứa cácnguyên tố khác. Các nguyên tố này tồn tại dưới dạng các Cation hay Anion tan trong

dung dịch mẫu. Các Ion này có thể làm tăng, cũng có thể làm giảm, hoặc cũng có thểkhông gâyảnh hưởng gì đến cường độ vạch phổ của nguyên tố phân tích. Khi có ảnhhưởng thì mức độ ảnh hưởng của mỗi Ion cũng rất khác nhau

Lo ại l : Khi nồng độ của Ion gây ảnh hưởng lớn hơn C2 thì nó không làm tăngcường độ vạch phổ của nguyên tố phân tích nữa, ảnh hưởng này được sử dụng để tăng độnhạy của phương pháp phân tích một nguyên tố, khi thêm vào mẫu nguyên tố ảnh hưởngcó nồng độ lớn hơn C2.





Lo ại 2 : Tại nồng độ C1 của nguyên tố gây ảnh hưởng, cường độ vạch phổ củanguyên tố phân tích đạt giá trị cực đại. Vì thế ảnh hưởng này cũng được dùng để tăng độnhạy của phương pháp phân tích. Nhưng phải giữ (khống chế) nồng độ của nguyên tố gâyảnh hưởng ở giá trị không đổi C1.

Lo ại 3 : Trong trường hợp này cường độ vạch phổ giảm liên tục theo đường conglồi, khi nồng độ nguyên tố ảnh hưởng tăng dần đều.

Lo ạ i 4 : Các Cation chỉ gây ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ của nguyên tố phântích khi nồng độ của nó lớn hơn giá trị C2. Do vậy, nếu nồng độ của các Cation đó ởtrong mẫu nhỏ hơn giá trị C2 thì không phải quan tnm đến tìm biện pháp loại trừ.

Lo ại 5 : Trongtrường hợp này cường độ vạch phổ của nguyên tố phân tích lại bịgiảm liên tục theo đường cong lõm, khi nồng độ Cation gây ảnh hưởng trong dung dịchmẫu tăng dần và ở đây nhất thiết phải tìm biện pháp loại trừ ảnh hưởng này.

Lo ại 6 : Khi nồng độ của các Cation khác trong mẫu lớn hơn giá trị C2 thì chúngkhông làm thay đổi cường độ vạch phổ của nguyên tố phân tích. Do đó, nếu không tìmđược biện pháp loại trừ phù hợp thì chúng ta thêm vào mẫu Cation gây ảnh hưởng vớinồng độ lớn hơn giá trị C2, để đưa ảnh hưởng giảm thành một giá trị hằng số cho tất cả

các mẫu phân tích và mẫu chuẩn. Như thế cũng loại bỏ được ảnh hưởng này. Nhưng tấtnhiên là ta đã làm giảm độ nhạy của phương pháp phân tích đi một ít.

Lo ại 7 : Ở đây các Cation lạ làm giảm liên tục cường độ vạch phổ của nguyên tố phân tích theo chiều tăng dần nồng độ của nó một cách tuyến tính Do đó cũng cần phảitìm biện pháp phù hợp để loại trừ ảnh hưởng này, hoặc giữ cho các Cation lạ có nồng độnhất định và không đổi trong tất cả các mẫu chuẩn và các mẫu phân tích.

Để loại trừ ảnh hưởng của các Cation đến cường độ vạch phổ của nguyên tố phân

tích chúng ta có thể sử dụng một số biện pháp sau đây hoặc riêng biệt, hoặc tổ hợp củachúng với nhau:

+ Chọn điều kiện xử lí mẫu phù hợp để loại các nguyên tố ảnh hưởng ra khỏidung dịch mẫu phân tích để đo phổ.+ Chọn các thông số của máy đo thích hợp.+ Thay đổi hay chọn vạch phổ khác, có thể kém nhạy một chút.+ Chọn các điều kiện nguyên tử hóa mẫu thích hợp và chọn lọc.





+ Với tất cả các biện pháp tr ên màkhông được, thì biện pháp cuối cùng là bắt buộcchúng ta phải tách để loại bỏ các Cation có ảnh hưởng1.3.4.3

Ảnh hưởng của các an Ion có trong mẫuCùng với các Cation, các Anion cũng ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ củanguyên tố phân tích ảnh hưởngnày về tính chất tương tự như ảnh hưởng của các loại axit. Nói chung, các Anion của các axit dễ bay hơi thường giảm ít cường độ vạch phổ. Chỉriêng có hai Anion ClO−4 và CH3COO− là gây hiệu ứng dương (làm tăng), tức là làmtăng cường độ vạch phổ của nguyên tố phân tích trong một số trường hợp ở một vùngnồng độ nhất định. Các Anion khác thường gây hiệu ứng nm (làm giảm).

Do thực tế đó nên trong mỗi phép đo phải giữ cho nồng độ của các Anion trongmẫu phân tích và mẫu chuẩn là như nhau và ở một giá trị nhất định không đổi. Mặt kháccũng không nên chọn axit H2SO4 làm môi trường của mẫu cho phép đo AAS mà chỉ nêndùng axit HCl hay HNO3 với nồng độ dưới 2%1.3.4.4 Thành phần nền của mẫu

Yếu tố ảnh hưởng này người ta quen gọi là matrix effect. Nhưng không phải lúcnào cũng xuất hiện, mà thường chỉ thấy trong một số trường hợp nhất định. Thông

thường đó là những mẫu có chứa các nguyên tố nền ở dưới dạng các hợp chất bền nhiệt,khó bay hơi và khó nguyên tử hóa.

Ví dụ: Khi xác định các tạp chất lượng vết trong các mẫu oxit đất hiếm, oxit kimloại kiềm thổ, oxit nhôm, oxit zircon, các mẫu muối NaCl, thì các nền này sẽ khử cườngđộ của vạch phổ của nguyên tố phân tích, qua đó làm giảm độ nhạy của phương pháp phân tích.

Trong nhiều trường hợp, yếu tố này làm giảm hàng chục lần, thậm chí có trường

hợp hàng trăm lần cường độ của vạch phổ (bảng 10.4). Nguyên nhân chính của ảnhhưởng này là sự tồn tại của các hợp chất bền nhiệt trong môi trường hấp thụ.Các hợpchất này làm khó khăn, cản trở quá tr ình hóa hơi vànguyên tử hóa của các nguyên tố phân tích





1.3.4.5Ảnh hưởng của dung môi hữu cơTrong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, đặc biệt là đối với kĩ thuật nguyên tử hóa

mẫu trong ngọn lửa, sự có mặt của dung môi hữu cơ trộn lẫn với nước trong dung dịchmẫu phân tích, hay mẫu phân tích hòa tan trong dung môi hữu cơ thường làm tăng cườngđộ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử của nhiều nguyên tố lên nhiều lần Đây là một phương pháp để tăng độ nhạy.

Vì thế, khi phân tích các nguyên tố có nồng độ rất nhỏ ở sát giới hạn dưới của phép đo, chúng ta có thể thêm vào mẫu phân tích một dung môi hữu cơ có nồng độ phùhợp thì có thể tăng độ nhạy của phương pháp phân tích lên đến hai hay đôi khi đến ba lần

so với khi chỉ dùng dung môi nước. Song dung môi hữu cơ thêm vào đó phải tr ộn đềuđược với nước và phải có độ tinhkhiết cao.

Nếu dung môi hữu cơ tan trong nước thì người ta thêm vào dung dịch mẫu phântích một nồng độ dung môi hữu cơ thích hợp để tăng độ nhạy của phương pháp phân tích.

Nếu dung môi hữu cơ không tan trong nướcthì người ta chiết chất phân tích ởdạng hợp chất phức của nó với một thuốc thử thích hợp vào dung môi hữu cơ đó. Như thếvừa tăng độ nhạy, vừa loại trừ được các Ion cản trở.

1.5. Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử 1.4.1. Phân loại1.4.1.1.Máy quang phổ hấp thụ một chùm tia

Nguồn sáng (từ đèn Catot r ỗng hoặc đèn EDL) phát bức xạ một phổ đặc trưng cho từng

nguyên tố truyền xuyên qua buồng mẫu đi vào máy đơn sắc





1.4.1.2. Máy quang phổ hấp thụ hai chùm tia

Nguồn ánh sáng từ đèn được chia thành hai chùm, chùm mẫu được hội tụ chuyềnqua buồng mẫu và chùm đối chứng được hội tụ và được chuyền trực tiếp vòng qua buồngmẫu.Trong hệ máy hai chùm, tín hiệu ghi lại tiêu biểu cho tỉ lệ của chùm mẫu và chùmđối chứng. Do đó, sự thay đổi ở cường độ nguồn gây ra sự thay đổi ở thiết bị ghi tín hiệu,và vì vậy làm tăng tính ổn định.

1.5.2. Cấu tạo máy quang phổ hấp thụ nguyên tử :1.4.2.1. Nguồn bứ c xạ:

Muốn thực hiện được phép đo phổ hấp thụ nguyên tử người ta cần phải có mộtnguồn phát tia bức xạ đơn sắc (tia phát xạ cộng hưởng) của nguyên tố cần phân tích đểchiếu qua môi trường hấp thụ. Nguồn phát tia bức xạ đơn sắc trong phép đo phổ hấp thụnguyên tử thường là các đèn canh rỗng (HCL), các đèn phóng điện không điện cực (EDL) và các đèn phổ liên tục có biến điệu (đã được đơn sắc hóa). Nhưng dù là loại nào, nguồn

phát tia bức xạ đơn sắc trong phép đo phổ AAS cũng phải thỏa mãn được những yêu cầutối thiểu sau đây mới có thể chấp nhận được.

Nguồn phát tia bức xạ đơn sắc phải tạo ra đượ c các tia phát xạ nhạy (các vạch phát xạ nhạy, đặc trưng) của nguyên tố cần phân tích. Chùm tia phát xạ đó phải cócường độ ổn định, phải lặ p lại đượ c trong nhiều lần đo khác nhau trong cùng điều kiện, phải điều chỉnh đượ c với cường độ mong muốn cho mỗi phép đo.





Nguồn phát tia bức xạ phải cung cấp đượ c một chùm tia phát xạ thuần khiết chỉ bao gồm một số vạch nhạy đặc trưng của nguyên tố phân tích. Phổ nền của nó phải khôngđáng kể. Có như thế mớ i hạn chế đượ c nhữngảnh hưở ng về vật lí và về phổ cho phép đoAAS.

Chùm tia phát xạ đơn sắc do nguồn đó cung cấ p phải có cường độ cao, nhưng lại phải bền vừng theo thờ i gian và phải không bị các yếu tố vật lí khác nhiễu loạn, ít bị ảnhhưở ng bởi các dao động của điều kiện làm việc.

Nguồn phát tia bức xạ đơn sắc phải bền lâu, không quá đắt tiền và không quá phức tạp cho ngườ i sử dụng.

Xuất phát từ những nhiệm vụ và yêu cầu phải thỏa mãn, hiện nay trong phép đo phổhấp thụ nguyên tử, người ta thường dùng chủ yếu ba loại nguồn phát tia bức xạ đơn sắc.Đó là:

+ Đèn catot rỗng (HCL - Hollow Cathode Lamp),+ Đèn phóng điện không điện cực (EDL- Electrodeless Discharge Lamp),+ Đèn phát phổ liên tục đã đượ c biến điệu (D2-lamp, W-lamp).+ Các loại nguồn đơn sắc khác.

1.4.2.4.1. Đèn catot rỗng (HCL)

Đèn phát tia bức xạ đơn sắc đượcdùng sớm nhất và phổ biến nhấttrong phép đo ∆S là đèn catot rỗng(HCL). Đèn này chỉ phát ra nhữngtia phát xạ nhạy của nguyên tố kim

loại làm catot r ỗng. Các vạch phátxạ nhạy của một nguyên tố thườnglà các vạch cộng hưởng. Vì thế đèn catot r ỗng cũng được gọi là nguồn phát tia bức xạcộng hưởng. Nó là phổ phát xạ của các nguyên tố trong môi trường khí kém.Về cấu tạo, đèn catot r ỗng gồm có ba phần chính:

- Phần 1 là thân đèn và cửa sổ,- Phần 2 là các điện cực catot và anot, và





- Phần 3 là khí chứa trong đèn. Đó là khí trơ He, Ar hay N2. Điện cực. Điện cực của đèn là catot và anot. Anot đượ c chế tạo bằng kim loại trơ

và bền nhiệt như W hay Pt. Catot đượ c chế tạo có dạng hình xylanh hay hìnhống r ỗng cóđườ ng kình từ 3 - 5 mm, dài 5 -6 mm và chính bằng kim loại cần phân tích với độ tinhkhiết cao (ít nhất 99,9 %).

Khí trong đèn. Trong đèn phải hút hết không khí và nạp thay vào đó là một khítrơ vớ i áp suất từ 5 -15 mHg. Khí trơ đó là argon, heli hay nitơ nhưng phải có độ sạchcao hơn 99,99 %. Khí nạp vào đèn không đượ c phát ra phổ làmảnh hưởng đến chùm tia phát xạ của đèn và khi làm việc trong một điều kiện nhất định thì tỉ số giữa các nguyên tử

đã bị Ion hóa và các nguyên tử trung hoà phải là không đổi. Có như thế đèn làm việc mớ iổn định.

Nguồn nuôi đèn. Đèn được đốt nóng đỏ để phát ra chùm tia phát xạ cộng hưở ngnhờ nguồn điện một chiều ổn định. Thế làm việc của đèn HCL thườ ng là từ 250 - 220Vtùy thuộc vào từng loại đèn của từng hãng chế tạo và tùy thuộc vào từng nguyên tố kimloại làm catot r ỗng. Cường độ làm việc của các đèn catot rỗng thườ ng là từ 3- 50 ma vàcũng tùy thuộc vào mỗi loại đèn HCL của mỗi nguyên tố do mỗi hãng chế tạo ra nó. Thế

và cường độ dòngđiện làm việc của đèn HCL có liên quan chặt chẽ với công để tách kimloại ra khỏi bề mặt catot r ỗng để tạo ra hơi kim loại sinh ra chùm tia phát xạ của đènHCL.

Khi đèn làm việc, catot được nung đỏ, giữa catot và anot xảy ra sự phóng điện liêntục. Do sự phóng điện đó mà một số phân tử khí bị Ion hóa. Các Ion vừa được sinh ra sẽtấn công vào catot làm bề mặt catot nóng đỏ và một số nguyên tử kim loại tr ên bề mặt

catot bị hóa hơi và nó trở thành những nguyên tử kim loại tự do.Khi đó dưới tác dụng của nhiệt độ trong đèn HCL đang được đốt nóng đỏ, cácnguyên tử kim loại này bị kích thích và phát ra phổ phát xạ của nó. Đó chính là phổ vạchcủa chính kim loại làm catot r ỗng.

Nhưng vì trongđiều kiện đặc biệt của môi trường khí trơ có áp suất rất thấp, nên phổ phát xạ đó chỉ bao gồm các vạch nhạy của kim loại đó mà thôi. Đó chính là sự phátxạ của kim loại trong môi trường khí kém. Chùm tia phát xạ này là nguồn tia đơn sắc

chiếu qua môi trường hấp thụ để thực hiện phép đo AAS.





Các đèn catot rỗng có cấu tạo như đã mô tả ở tr ên là những đèn HCL đơn nguyêntố, nghĩa là mỗi đèn HCL đó chỉ phục vụ cho phân tích một nguyên tố. Ngày nay ngoàicác đèn HCL đơn, người ta cũng đã chế tạo được một số đèn kép đôi, kép ba hay kép sáunguyên tố. Ví dụ các đèn kép đôi là (Ca+Mg), (Cu+Mn), (Cu+Cr), (Co+Ni), (K+Na),(Cu+Pb); các đèn kép ba như (Cu+Pb+Zn) và đèn kép sáu là (Cu+Mn+Cr+Fe+Co+Ni). 1.4.2.4.2. Đèn phóng điện không diện cự c (EDL)

Nguồn phát tia bức xạđơn sắc thứ hai được dùng trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tửlà đèn phóng điện không điệncực.

Loại đèn này cũng nhưđèn HCL đều có nhiệm vụ cungcấp chùm tia phát xạ đặc trưngcủa nguyên tố phân tích, đặc biệt là các á kim, thìđèn EDL cho độ nhạy cao hơn, ổn địnhhơn đèn HCL.

Về cấu tạo, đèn EDL thực chất cũng là một ống phóng điện trong môi trường khíkém có chứa nguyên tố cần phân tích với một nồng độ nhất định phù hợp để tạo ra đượcchùm tia phát xạ chỉ bao gồm một số vạch phổ nhạy đặc trưng của nguyên tố phân tích.Đèn EDL cũng gồm các bộ phận:

Thân đèn: Một ống thạch anh chịu nhiệt, dài 18 -15 cm, đường kính 6- 5 cm. Mộtđầu của đèn EDL cũng có cửa sổ S. Cửa sổ cho chùm sáng đi qua cũng phải trong suốt

với chùm sáng đó. Ngoàiống thạch anh là cuộn cảm bằng đồng. Cuộn cảm có công suất từ 800- 400

W tùy loại đèn của từng nguyên tố, và được nối với nguồn năng lượng cao tần HF phùhợp để nuôi cho đèn EDL làm việc . Ngoài cùng là vỏ đất chịu nhiệt.

Chất trong đèn là vài miligam kim loại hay muối kim loại dễ bay hơi của nguyêntố phân tích, để làm sao khi toàn bộ chất hóa hơi bảo đảm cho áp suất hơi của kim loại đótrong đèn ở điều kiện nhiệt độ từ 800 – 550o C là khoảng từ 1- 1,5 mmHg.





Chất này thay cho catot trong đèn HCL, nó là nguồn cung cấp chùm tia phát xạ củanguyên tố phân tích, khi chúng bị kích thích, trong quá tr ìnhđèn EDL hoạt động.

Khí trong đèn. Trong đèn EDL cũng phải hút hết không khí và nạp thay vào đó làmột khí trơ Al, He hay Nitơ có áp suất thấp, vài mmHg để khởi đầu cho sự làm việc củađèn EDL.

Nguồn nuôi đèn làm việc. Nguồn năng lượng cao tần để nuôi đèn EDL làm việcđược chế tạo theo hai tần số. Tần số sóng ngắn 450 MHz và tần số sóng rađio 27,12 MHz,có công suất dưới 1 kW.

Do nguồn nuôi là năng lượng cảm ứng điện từ với hai tần số khác nhau nên đènEDL cũng được chia thành hai loại:

Đèn EDL sóng ngắn, nguồn nuôi tần số 450 MHz,

Đèn EDL sóng rađio, nguồn nuôi tần số sóng rađio 27,12 MHz.

Cường độ vạch phổ và vùng tuyến tính của As-193,7 và Se-196,1 đối với hai loạiđèn HCL và EDL. Khi đèn làm việc, dưới tác dụng của năng lượng cao tần cảm ứng đèn

được nung nóng đỏ, kim loại hay muối kim loại trong đèn được hóa hơi và bị nguyên tửhóa. Các nguyên tử tự do được sinh ra đó sẽ bị kích thích và phát ra phổ phát xạ của nótrong điều kiện khí kém dưới tác dụng nhiệt khi đèn làm việc. Đó chính là phổ vạch củakim loại chứa trong đèn EDL.

Ngoài ưu điểm về độ nhạy và giới hạn phát hiện, đèn EDL của các á kim hay bán ákim thường có độ bền cao hơn đèn HCL. Đồng thời vùng tuyến tính của phép đo mộtnguyên tố khi dùng đèn EDL thường rộng hơn so với việc dùng đèn HCL .

Ngày nay các hãng sản xuất máy đo phổ hấp thụ nguyên tử đã sản xuất được đến30 loại đèn EDL cho 30 nguyên tố. Nhưng tốt và được dùng nhiều chỉ có 12 nguyên tố ákim và bán á kim là As, Bi, Cd, Hg, P, Pb, Se, Sn, Te, TI và Zn. Các đèn EDL của cácnguyên tố này đều đã có bán theo các máy của hãng. Những đèn EDL của các nguyên tốkhác còn lại ít được sử dụng, vì nó khôngưu việt hơn đèn HCL, mà giá thành lại đắt hơn.

Ngoài đèn catot rỗng và đèn phóng điện không điện cực, người ta cũng đã chế tạora được nhiều loại đèn phát tia bức xạ đơn sắc của các nguyên tố, như đèn catot rỗng





cường độ cao (tr ình intensity cmiss Ion lamp -HIEL), đèngradient nhiệt độ (controlledtemperature-gradient lamp -CTGL), đèn phóng điện có độ chói sáng cao (glow-dischargelamp - GDL). Các loại kiện này có ưu điểm hơn đèn HCL một chút về độ nhạy, về vùngtuyến tính, về giới hạn phát hiện. Nhưng các đèn loại này lại khó chế tạo và đắt tiền, mặtkhác lại kém bền vững. Vì thế nó ít được dùng và không được bán ngoài thị trường, chủyếu chỉ được đùng trong nghiên cứu lí thuyết về phổ. 1.4.2.4.3. Đèn phổ liên tục có biến điệu:

Trong khoảng vài năm lạiđây, một loại nguồn phátxạ phổ liêntục cũng được dùng làm nguồn phát bức xạ cộng hưởng cho phép đoAAS. Đó là đèn hydrogen nặng (D2-lamp), các đèn xenon áp suất cao(Xe-lamp), các đèn hoạt của kim loạiW. Đó là các loại đèn phát phổ liêntục trong vùng tử ngoại và vùng khả kiến(UV-VIS). Các tác giả Fassel, Ivanop, Gibson,Mc Gê, Winerfordner là những người đầu tiên đã nghiên cứu và sử dụng các loại đèn nàylàm nguồn phát bức xạ cộng hưởng cho phép đo AAS.

Đèn này tuy phát ra phổ liên tục, nhưng nhờ hệ thống biến điệu và hệ lọcgiao thoa,nên chùm sáng phát xạ đó đã bị biến điệu và lượng tử hóa thành chùm sáng không liêntục có phổ dạng răng cưa, mỗi răng cưa cách nhau 0,2 nm, nên mỗi răng cưa đó được coinhư là 1 tia đơn sắc hệ máy đo phổ hấp thụ nguyên tử dùng nguồn sáng bức xạ liên tục.

Trong đó nguồn sáng được đặt trước hệ thống biến điệu và bộ lọc giao thoa. Chùmsáng này khi đi qua hệ thống biến điệu và bộ lọc giao thoa sẽ bị biến điệu theo những độdài sóng nhất định dao động với biên độ như nhau. Sau đó cũng được chiếu vào môitrường hấp thụ là ngọn lửa hay cuvet graphit.

Các nguyên tử tự do trong môi trường hấp thụ sẽ hấp thụ một phần năng lượng củachùm sángứng với một dải biến điệu ∆λ của vùng phổ. Phần còn lại sẽ đi vào bộ đơn sắcvà detector để phát hiện và đo cường độ sau khi qua bộ khuyếch đại băng sóng theo dải

phổ của đèn để nắn lại tần số. Tiếp đó cường độ vạch phổ hấp thụ cũng được đo và chỉ thị





theo các cách đã biết, như hiện số digital, ghi pic tr ên recorder, hay dùng printer in lên băng giấy.

Nguồn phát phổ liên tục có ưu điểm là dễ chế tạo, rẻ tiền và có độ bền tương đốicao, vì chỉ cần một đèn đã có thể thực hiện được phép đo AAS đối với nhiều nguyên tốtrong một vùng phổ UY hay VIS. Do đó nó rất ưu việt đối với các máy phổ hấp thụ nhiềukênh và xácđịnh đồng thời hay liên tiếp nhiều nguyên tố trong cùng một mẫu phân tích,mà không phải thay đèn HCL cho việc đo phổ mỗi nguyên tố.

Với đèn này, vùng tuyến tính rộng, lại không có hiện tượng tự hấp thụ riêng (tựđảo). Song về độ đơn sắc và độ chọn lọc hay độ nhạy, thì nói chung trong nhiều trường

hợp còn kém cácđèn HCL hay đèn EDL nhưng lại ưu việt và dễ dàng đối với quá tr ình phân tích tự động hàng loạt trong các máy đo phổ hấp thụ nhiều k ênh.

Chính vì thế mà trong khoảng năm năm lại đây các loại đèn phổ liên tục đã được phát triển, cải tiến và đã bắt đầu được sử dụng rất nhiều trong phép đo AAS và nhiều hệthống máy đo phổ hấp thụ với nguồn phát phổ liên tục cũng đã được bán tr ên thị trườngthế giới. 1.4.2.4.4. Các loại nguồn đơn sắc khác :

Ngoài ba loại nguồn phát bức xạ đơn sắc chủ yếu đã được tr ình bàyở tr ên, trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, người ta cũng sử dụng một vài loại nguồn phát tia bức xạđơn sắc khác nữa như đèn catot rỗng có độ dọi cao, ống phát xạ đặc biệt, tia laze. Nhưngnhững loại này chỉ chủ yếu dùng trong nghiên cứu lí thuyết vật lí. 1.4.2.5. Hệ thống nguyên tử hóa mẫu :

Để nguyên tử hóa mẫu, trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử người ta thường dùng

hai k ĩ thuật khác nhau. Đó là k ĩ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa của đèn khí và k ĩ thuậtnguyên tử hóa không ngọn lửa. Ứng với hai kĩ thuật nguyên tử hóa đó có hai loại dụng cụđể nguyên tử hóa mẫu.

Hệ thống nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa gồm hai phần chính:

+ Buồng aerosol hóa (Nebulizer system), tạo thể sợi khí mẫu,+ Đèn nguyên tử hóa mẫu (burner head).





Khí để tạo ra ngọn lửa nguyên tử hóa mẫu thường hay được dùng là hỗn hợp của 2chất khí (1 chất oxy hóa và 1 chất cháy), ví dụ như hỗn hợp không khí nén với axetylenhay khí N

2O với khí axetylen. Đôi khi cũng dùng hỗn hợp của khí hydro với axetylen hay

không khí và khí propan. Hệ thống nguyên tử hóa không ngọn lửa. Hệ thống này gồm ba phần chính là:

+ Cuvet graphit hay thuyền Ta để chứa mẫu, để nguyên tử hóa.+ Nguồn năng lượng để nung cuvet hay thuyền Ta.+ Bộ điều khiển để thực hiện việc nguyên tử hóa mẫu theo các giai đoạn củamột chương tr ình phù hợp.

Muốn thực hiện phép đo phổ hấp thụnguyên tử (F-AAS), trước hết phải chuẩn bị mẫu phân tíchở trạng thái dung dịch. Sau đó dẫndung dịch mẫu vào ngọn lửa đèn khí để hóa hơivà nguyên tử hóa mẫu phân tích và thực hiện phép đo. Quá tr ình nguyên tử hóa trong ngọnlửa gồm hai bước kế tiếp nhau. Bước một làchuyển dung dịch mẫu phân tích thành thể cáchạt nhỏ như sương mù trộn đều với khí mang vàkhí cháy. Đó là các hạt sol khí (thể aerosol).Quá trình nàyđược gọi là quá trình aerosol hóahay nebulize hóa. K ĩ thuật thực hiện quá tr ình này và hiệu suất của nó ảnh hưởng trực tiếpđến kết quả của phép đo AAS.

Sau đó dẫn hỗn hợp aerosol cùng hỗn hợp khí đốt vào đèn (burner head) đểnguyên tử hóa. Khí mang là một trong hai khí để đốt cháy tạo ra ngọn lửa. Thông thườngngười ta hay dùng khí oxy hóa (không khí nén hay khí N2O). Hai giai đoạn trên đượcthực hiện bằng một hệ thống trang bị nguyên tử hóa mẫu . Hệ thống này gọi là NebulizerSystem, gồm hai phần chính:





Đèn nguyên tử hóa mẫu (burnerhead). Các đèn này thườ ng có hai dạngkhác nhau, hoặc hình tròn có nhiều lỗ hay hình một khe hẹp có độ r ộng từ 0,5- 1,0 mm và chiều dài 5 cm hay 10 cm.

Loại khe dài 10 cm cho hỗn hợpkhí đốt axetylen và không khí nén; loạikhe dài 5 cm là cho hỗn hợp khí đốtaxetylen và khí N2O Còn loại miệng

tròn chỉ thích hợp cho phép đo phổ phát xạ. Buồng aerosol hóa mẫu.

Đó là buồng để điều chế cáchạt sol khí của mẫu vớ i khímang. Để thực hiện công việcnày ngườ i ta áp dụng hai k ĩthuật theo nguyên lí khác nhau.Đó là kĩ thuật pneumatic-maodẫn (phun khí) và k ĩ thuậtultrasonic (siêu nm). Do đócũng có hai loại hệ trang bị khác nhau để điều chế sol khícủa mẫu.

a. Aerosol hóa mẫu theo kĩthuật pneumatic-mao dẫn. Theo cách này người ta dùng hệ thống nebulize và khí mangđể tạo ra thể sợi khí của mẫu phân tích nhờ hiện tượng mao dẫn .

Trước hết nhờ ống mao dẫn S và dòng khí mang K mà dung dịch mẫu được dẫnvào buồng aerosol hóa. Trong buồng này, dung dịch mẫu được đánh tung thành thể bụi(các hạt rất nhỏ) nhờ quả bi E và cánh quạt Q, rồi được trộn đều với hỗn hợp khí đốt vàđược dẫn lên đèn nguyên tử hóa (burner head).





Khi hỗn hợp khí đốt cháy ở burner head sẽ tạo ra ngọn lửa, dưới tác dụng của nhiệtcủa ngọn lửa các phần tử mẫu ở thể sợi khí sẽ bị hóa hơi và nguyên tử hóa tạo ra cácnguyên tử tự do của các nguyên tố có trong mẫu phân tích.

Đó là những phần tử hấp thụ năng lượng và tạo phổ hấp thụ nguyên tử của nguyêntố cần nghiên cứu.

Nhưng cần chú ý rằng, ngoài ảnh hưởng của thành phần khí đốt và tốc độ dẫn hỗnhợp khí đến cường độ vạch phổ, thì tốc độ dẫn dung dịch mẫu vào buồng aerosol hóacũng ảnh hưởng đáng kể đến cường độ vạch phổ .

Ngh ĩa là tốc độ dẫn mẫu V phụ thuộc vào các tham số r, P, L và η. Nhưng trong

một hệ thống máy thì r và L thường là cố định, P được giữ không đổi, cho nên V chỉ còn phụ thuộc chủ yếu vào độ nhớt η của dung dịch mẫu .

b. Aerosol hóa mẫu bằng siêu nm.Theo k ĩ thuật này, để aerosol hóa mẫu phân tíchngười ta dùng hệ thống siêu nm có tần số từ 1-4,5 MHz. Lực siêu nm có thể được truyềnqua tướng rắn hay qua thể lỏng đến dung dịch mẫu để thực hiện việc aerosol hóa mẫu,ngh ĩa là dưới tác dụng của lực siêu nm, mẫu dung dịch cũng được phân tán (đánh tơi)thành những hạt rất nhỏ và tr ộn đềuvới hỗn hợp khí để dẫn lên đèn (burner head) nguyên

tử hóa. Như vậy, muốn có các hạt aerosol nhỏ thì phải sử dụng tần số siêu nm cao. Tần số

và công suất của máy phát siêu nm đều ảnh hưởng đến kích thước của hạt aerosol. Tronghai k ĩ thuật aerosol hóa, thì k ỹ thuật pneumatic là đơn giản, trang bị rẻ tiền, không phứctạp như kĩ thuật siêu nm.

Nhưng kĩ thuật siêu nm có ưu điểm cho độ nhạy cao hơn. Vì kích thước các hạtsol khí khá nhỏ, hiệu suất tạo sol khí cao và quá trình aerosol ít phụ thuộc vào khí mang

và quá trình dẫn mẫu. Đặc biệt là việc aerosol hóa các dung dịch mẫu có nồng độ muốicao thì nóưu việt hơn kĩ thuật pneumatic. Mặt khác, sự aerosol hóa bằng siêu nm thườngcho độ lặp lại tốt hơn 1.4.2.6. Hệ thống đơ n sắc máy quang phổ hấp thụ nguyên tử

Hệ thống đơn sắc chính là hệ thống để thu, phân li, chọn và phát hiện vạch phổ hấpthụ cần phải đo. Trong phép đo phổ hấp thụ nguyên tử hệ thống đơn sắc này là một máy





quang phổ có độ phân giải tương đối cao có thể là hệ máy một chùm tia hay hệ máy 2chùm tia. Cấu tạo của nó gồm ba phần chính:

- Hệ chuẩn trực, để chuẩn trực chùm tia sáng vào;- Hệ thống tán sắc (phân li) để phân li chùm sáng đa sắc thành đơn sắc;- Hệ buồng tối (buồng ảnh) hội tụ, để hội tụ các tia cùng bước sóng lại.

Đặc trưng cho hệ quang của máy AAS là các thông số.+ Độ tán sắc góc;+ Độ tán sắc dài;+ Độ phân giải (tán sắc);

+ Vùng phổ làm việc của hệ.Bốn thông số này cũng là các yếu tố đểxem xét chất lượng của một máy quang

phổ AAS.Trước hệ chuẩn trực là khe vào của chùm sáng đa sắc và sau hệ buồng ảnh là khe

ra của chùm tia đơn sắc cần đo.sơ đồ quang học, nguyên tắc của hệ thống máy quang phổhấp thụ nguyên tử. Theo sơ đồ này, chùm tia phát xạ cộng hưởng của nguyên tố cầnnghiên cứu được phát ra từ đèn catot r ỗng sau khi qua môi trường hấp thụ, sẽ được hướng

vào khe máy và vào hệ chuẩn trực, rồi vào bộ phận tán sắc, vào hệ hội tụ để chọn 1 tia cầnđo.

Như vậy chùm sáng đa sắc được chuẩn tr ực, được phân li và sau đó chỉ một vạch phổ cần đo được chọn và hướng vào khe đo để tác dụng vào nhân quang điện (detector - photomultiveler) để phát hiện và xác định cường độ của vạch phổ hấp thụ đó.

Muốn hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử cho được kết quả tốt thì hệthống tán sắc phải bảo đảm được một số yêu cầu bắt buộc sau đây:

Nó phải có độ tán sắc đủ lớn để có thể tách và cô lập được tốt các vạch phổ cần đo,tránh sự quấy rối, sự chen lấn của các vạch phổ khác ở bên cạnh. Trong các máy hiện nay, bộ phận này thường là một hệ cách tử có hằng số từ 1200 đến 2400 vạch/mm.

Phải không gây ra bất k ì một hiện tượng sai lệch nào làm mất năng lượng củachùm sángở trong máy, như sự hấp thụ, sự tán xạ, sự khuyếch tán của các bộ phận cấutạo thành máy. Đặc biệt là các hệ thống gương, các thấu kính, khe vào, khe ra của chùm

sáng. Các thấu kính phải trong suốt trong vùng phổ làm việc của máy.





Khe vào và khe ra của máy phải có độ mở chính xác và phải điều chỉnh được cho phù hợp với từng vạch phổ và có độ lặp lại cao trong mỗi phép đo.

Detector để phát hiện cường độ vạch phổ phải có độ nhạy cao. Có như thế mới cóthể phát hiện được sự thay đổi nhỏ trong quá tr ình hấp thụ của vạch phổ của mỗi nguyêntố.Đó là các điều kiện tối thiểu của hệ quang học trongmáy phổ hấp thụ nguyên tử. Vớisự phát triển của khoa học và k ĩ thuật, ngày nay người ta có thể thỏa mãn được tất cả cácyêu cầu đó. Chính vì thế hiện nay đã có r ất nhiều máy đo phổ hấp thụ nguyên tử có chấtlượng cao đã được bán tr ên thị trường quốc tế. Đó là các máy đo phổ hấp thụ nguyên tửcủa hãng Perkin Elmer, Varian, Becman, Philips Pye Unicam, Wet Zeiss, Shimadu, Instr,Lad, Alpha,...

Hệ tán sắc. Đó là một hệ thống lăng kính hay một tấm cách tử. Hệ này có nhiệm vụ phân li (tán sắc) chùm sáng đa sắc thành các tia đơn sắc, tức là phân li một nguồn sáng phức tạp nhiều bước sóng khác nhau thành một dải phổ của chúng theo từng sóng riêng biệt lệch đi những góc khác nhau.

Nếu hệ tán sắc được chế tạo bằng lăng kính thì chúng ta có máy quang phổ lăng

kính. Và ngược lại, nếu hệ tán sắc là cách tử ta có máy quang phổ cách tử. Trong máylăng kính, tia sóng ngắn sẽ bị lệch nhiều, sóng dài lệch ít, còn trong máy cách tử thì ngượclại.

Lăng kính là một bộ phận quan trọng của máy quang phổ lăng kính. Nó quyết địnhkhả năng, tính chất phân li ánh sáng của máy quang phổ. Lăng kính là một môi trườngtrong suốt, đồng nhất và đẳng hướng trong một vùng phổ nhất định.

Vật liệu để làm lăng kính cũng phải trong suốt, đồng nhất và đẳng hướng trong

một vùng phổ nhất định. Nó phải bền với nhiệt độ và ánh sáng. Chiết suất phải hầu nhưkhông phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm.

Trong vùng khả kiến, để chế tạo lăng kính người ta thường dùng một vài loại thủytinh, như thủy tinh flin nặng, flin nhẹ, thủy tinh krau. Trong vùng tử ngoại người tathường dùng thạch anh. Nếu cả vùng phổ (UY + VIS) phải dùng thủy tinh đặc biệt.





Để đánh giá chất lượng, hiệu quả và khả năng sử dụng của một máy quang phổ,người ta thường dùng ba thông số đặc trưng cơ bản là độ tán sắc góc, độ tắn sắc dài vàđộ phân giải.

a. Độ tán sắc góc. Trong mỗi máy quang phổ, sự biến thiên của góc lệch D theo độdài sóng của tia sáng là một đặc trưng quan trọng. Nó nói lên khả năng tán sắc góc củamột máy quang phổ và được gọi là độ tán sắc góc của máy quang phổ đó.

Trong các máy quang phổ lăng kính, lăng kính thường được đặt ở vị trí cực tiểuđối với tia sáng trung tnm của một vùng phổ của máy. Vì thế độ tán sắc góc sẽ được tínhtheo công thức:

Nếu máy quang phổ có m lăng kínhnhư nhau trong hệ tán sắc, thì độ tán sắc của máy đó sẽ bằng m lần của máy 1 lăng kính.Còn nếu các lăng kính có góc đỉnh A khác nhau, thì độ tán sắc chung sẽ là tổng của độ tánsắc từng lăng kính theo cách bố trí. Nghĩa là độ tán sắc góc chung bằng tổng độ tán sắcgóc của từng lăng kính có trong hệ tán sắc của máy quang phổ.

Như vậy, theo các biểu thức tr ên, chúng ta thấy độ tán sắc góc của một máy quang phổ lăng kính phụ thuộc vào các yếu tố sau:

Số lăng kính có trong hệ tán sắc. Góc đỉnh A của lăng kính. Chiết suất của vật liệu làm lăng kính. Biến thiên theo bướ c sóng (sóng ngắn lệch nhiều, sóng dài lệch ít).

Vì thế, muốn tăng độ tán sắc góc của một máy quang phổ lăng kính người ta phải chếtạo hệ tán sắc có nhiều lăng kính ghép lại với nhau. Trong thực tế người ta thường ghéphai hoặc ba lăng kính. Biện pháp thứ hai là chọn những vật liệu có chiết suất lớn để chếtạo lăng kính và chế tạo các lăng kính có góc đỉnh A lớn.

Nhưng biện pháp chế tạo góc A lớn cũng chỉ thực hiện được trong một mức độ nhấtđịnh, thông thường đến 90 là lớn nhất. Vì khi tăng góc đỉnh A của lăng kính thì hiệntượng phản xạ toàn phần ở mặt bên của lăng kính sẽ nhanh chóng xuất hiện, làm một

phần chùm sáng sẽ không ra khỏi lăng kính, và ta bị mất chùm tia đó.





b. Độ tán sắc dài. Độ tán sắc góc chỉ cho biết sự khácnhau về góc lệch của 2 tia sáng,ngh ĩa là tia sáng đó bị lệch đi nội góc lớn bao nhiêu độ sau khi phân li, mà chưa chỉ rađược hai vạch phổ gần nhau sẽ cách nhau là bao nhiêu trên mặt phẳng tiêu (hay kínhảnh).

Do đó, trong thực tế, để đánh giá khả năng tán sắc của một máy quang phổ người tacòn phải sử dụng thêm cả độ tán sắc dài. Nhưng độ tán sắc dài phụ thuộc vào độ tán sắcgóc và tiêu cự của thấu kính buồng ảnh f2, và nó được tính theo công thức:

c. Năng suất phân li.

Năng suất phân li (khả năng phân giải) của một máy quang phổ trong một vùng nào đóđược biểu thị bằng tỉ số:

Nếu máy quang phổ có hệ tán sắc gồm m lăng kínhnhư nhau thì Rt= mRiCông thức này cho ta thấy năng suất phân li của một máy quang phổ lăng kính phụ thuộcvào nhiều yếu tố, như:

Số lăng kính trong hệ tán sắc (m); Chiết suất của vật liệu làm lăng kính (n); Sin của 1/2 góc đỉnh của lăng kính (A/2) Đườ ng kính của thấu kính buồngảnh (d2); Sự biến thiên của chiết suất theo bướ c sóng (dn/dλ)

1.4.2.7. Detector :

Detector là một loại dụng cụ quang học dùng để thu nhận và phát hiện tín hiệuquang học theo hiệu ứng quang điện của nó. Trước đây để thu nhận cường độ củachùm sáng người ta thường dùng kínhảnh hay phim ảnh sau đó là tế bào quang điện. Đólà các dụng cụ cổ điển có độ nhạy kém, nhất là kính ảnh, vì kính ảnh có nhiều nhượcđiểm, như khó bảo quản, dễ bị ảnh hưởng bởi độ ẩm, nhiệt độ, thời tiết.

Mặt khác, nó lại là một dụng cụ trung gian để thu nhận chùm sáng và sau đó phảixử lí tiếp mới có được cường độ vạch phổ. Tức là đo độ đen của kính ảnh đã bị chùm

sáng tác dụng vào. Với sự phát triển của khoa học và k ĩ thuật, ngày nay người ta đã chế





tạo ra được nhiều loại detector quang học kiểu ống có thể khuyếch đại tín hiệu đo lênđược đến cỡ triệu lần. Đó là cácống nhân quang điện (photomultivler tube).

Nhân quang điện kiểu ống là một loại dụng cụ để thu nhận tín hiệu quang học cótính chất vạn năng, nó có độ nhạy và độ chọn lọc cao. Nhiều hãngđã chế tạo được cácdetector loại này. Vùng phổ hoạt động của các detector kiểu ống loại này thường là từ 190- 900 nm, có khi đến 1100 nm. Tất nhiên là thông số này phụ thuộc vào bản chất củanguyên liệu để chế tạo bản catot của nó. Nguyên tắc cấu tạo của nhân quangđiện kiểu ống Hệ số khuếch đại của

loại detector này thường đến 106, đôikhi có loại đến 107. Nguyên liệu chếtạo bản catot của các detector kiểuông là các hợp kim của các kim loạikiềm với Sb, Ga hay As, ví dụhợpkim Cs-Sb; Ga-As; Na-K-Cs-S

1.5.Phương pháp định lượng bằng phổ AAS: 1.5.1.Phương pháp đồ thị chuẩn:

Trước hết người ta phải chuẩn bị một dãy mẫu đầu, dãy mẫu chuẩn (thông thườnglà 5 mẫu đầu) và các mẫu phân tích trong cùng một điều kiện. Ví dụ các mẫu đầu có nồngđộ của nguyên tố X cần xác định là C1, C2, C3, C4, C5, và mẫu phân tích là C1X,C2X,…Sau đó chọn các điều kiện phù hợp và đo cường độ của một vạch phổ hấp thụ củanguyên tố phân tích trong tất cả các mẫu đầu và mẫu phân tích đã chuẩn bị ở tr ên.





Phương pháp này đơn giản, dễ thực hiện và thích hợp với mục đích phân tích hàng

loạt mẫu của cùng một nguyên tố, như trong kiểm tra chất lượng thành phần, kiểm tranguyên liệu sản xuất. Vì mỗi khi dựng một đườngchuẩn chúng ta có thể xác định đượcnồng độ của một nguyên tố trong hàng trăm mẫu phân tích. 1.5.2. Phương pháp thêm chất chuẩn

Trong thực tế phân tích, đặc biệt là xác định lượng chất kim loại, khi gặp phải cácđối tượng phân tích có thành phần phức tạpvà không thể chuẩn bị được một dãy mẫu đầu(mẫu chuẩn) phù hợp về thành phần với mẫu phân tích, thì tốt nhất dùng phương phápthêm chất chuẩn. Chỉ như thế mới loại trừ được yếu tố ảnh hưởng về thành phần của mẫu.

Nguyên tắc của phương pháp này là người tadùng ngay mẫu phân tích làm nền đểchuẩn bị một dãy mẫu đầu, bằng cách lấy một lượng mẫu phân tích nhất định và cho

thêm vào đó những lượng xác định của nguyên tố cần xác định theo từng bậc nồng độ Ví dụ: Lượng thêm vào làΔC1 , ΔC2 , ΔC3,….như thế chúngta sẽ có một dãy mẫu

chuẩn là: C0 = CX C1 = ( CX + ΔC1)C2 = ( CX + ΔC2 )C3 = ( CX + ΔC3 )

Độhấp thụ N ồng độ xác định

Độ hấp thụ mẫu xácđịnh

N ồng độ chất chuẩn O





Trong đó Cx là nồng độ của nguyên tố cần xác định trong mẫu phân tích. Tiếp đóchọn các điều kiện thí nghiệm phù hợp và một vạch phổ của nguyên tố phân tích, tiến

hành ghi cường độ hấp thụ của vạch phổ đó theo tất cả dãy mẫu đầu, chúng ta thu đượccác giá tr ị tương ứng là D0 ,D1 ,D2 , D3.

Phương pháp này có ưu điểm là quá trình chuẩn bị mẫu dễ dàng, không cần nhiều

hóa chất tinh khiết cao để chuẩn bị mẫu đầu nhân tạo. Mặc khác loại trừ được hoàn toànảnh hưởng về thành phần của mẫu cũng như cấu trúcvật lý của các chất tạo thành mẫu.Hạn chế được nhiều sai số phân tích gây ra bởi những yếu tố gây nhiễu do sự khác nhauvề thành phần vật lý và hóa học của mẫu và chất chuẩn. 1.6. Đối tượng và ưu, nhược điểm của phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tửAAS:1.6.1. Đối tượng của phương pháp:

Đối tượng chính của phương pháp là phân tích lượng nhỏ các kim loại trong nhiềuđối tượng mẫu khác nhau của các chất vô cơ và hữu cơ và đặc biệt là hàm lượng các kimloại có trong dầu mỏ và các phân đoạn dầu mỏ

Với cáctrang thiết bị hiện nay, bằng phương pháp phân tích này người ta có thểđịnh lượng được hầu hết các kim loại và một số á kim đến giới hạn nồng độ cỡ ppm bằngk ỹ thuật F-AAS và đến nồng độ ppb bằng kỹ thuật ETA-AAS với sai số phân tích daođộng trong khoảng 3 – 10%

N ồng độ của ch ất chuẩn thêm vào N ồng độ của mẫu xác định

Độ hấpthụ





Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử được sử dụng khá phổ biến để xác định cáckim loại trong các mẫu quặng, đất, đá, nước khoáng, dầu mỏ, các mẫu y học, sinh học,các sản phẩm nông nghiệp, rau quả, thực phẩm, nước uống, các nguyên tố vi lượng trong phân bón, thức ăn gia súc….

Phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử đang được phát triển rất nhanh, khôngnhững để phân tích các kim loại, mà phương hướng đang phát triển nhất hiện nay lànghiên cứu xác định các chất hữu cơ, như các hợp chất halogen, lưu huỳnh, photpho. Nócũng đã vàđang được sử dụng như một công cụ phân tích cho nhiều ngành khoa học vàkinh tế.

1.6.2. Những ưu điểm và nhược điểm của phương pháp: Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử có độ nhạy và độ chọn lọc tương đối cao. Gần 60

nguyên tố đã được xác định bằng phương pháp này với độ nhạy từ 10^-4 – 10^-5 . Đặc biệtnếu sử dụng kỹ thuật nguyên tử hóa không ngon lửa thì có thể đạt đến độ nhạy 10^-7 . Docó độ nhạy cao nên trong nhiều trường hợp không phải làm giàu mẫu nguyên tố cần xácđịnh trước khi phân tích, do đó tốn ít nguyên liệu, tốn ít thời gian không cần phải dùngnhiều hóa chất tinh khiết cao khi làm giàu mẫu .

Mặt khác cũng tránh được sự nhiễm bẩn mẫu khi xử lý qua các giai đoạn phức tạp.Trong phương pháp này các động tác thực hiện nhẹ nhàng. Các k ết quả phân tích có thểđược lưu lại trên máy tính . Đồng thời có thể xác định đồng thời hoặc liên tiếp nhiềunguyên tố trong một mẫu, các kết quả phân tích rất ổn định, sai số nhỏ

Nhược điểm chính của phương pháp này là chỉ cho ta biết thành phần nguyên tố củachất ở trong mẫu phân tích mà không chỉ ra trạng thái liên k ết của nguyên tố ở trong mẫu.Vì thế, nó chỉ là phương pháp phân tích thành phần hóa học của nguyên tố mà thôi.

2.Ứng dụng của phương pháp phổ hấp thu nguyên tử trong thựcphẩm: 2.1.Xác định hàm lượng thuỷ ngân trong thủy sản2.1.1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này qui định phương pháp xác định hàm lượng thuỷ ngân trong thuỷsản và sản phẩm thuỷ sản bằng quang phổ hấp thụ nguyên tử.





2.1.2. Nguyên tắca. Mẫu thuỷ sản được vô cơ hoá bằng axit nitric (HNO3) đậm đặc trong bình phá

mẫu bằng nhựa teflon có nắp vặn kín.Thuỷ ngân (Hg) trong dung dịch mẫu bị hyđrit hoá bằng dòng khí hyđro. Hyđrit thuỷ ngân dễ bay hơi bị cuốn theo dòng khi hyđro và được bơm vào hệ thống quang phổhấp thụ nguyên tử. Tại đây, hyđrit thuỷ ngân bị phân huỷthành hơi thuỷ ngân và được xác định theo phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tửkhông dùng ngọn lửa.

b. Các phản ứng xảy ra trong hệ thống bay hơi nguyên tử Hyđrit: NaBH4 + HCl = NaCl + BH2 + 2H

4H + HgCl2 = HgH2 + 2 HClHgH2 = Hg + H2

2.1.3. Thiết bị, dụng cụ, hoá chất và chất chuẩn 2.1.3.1. Thiết bị và dụng cụ

a. Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng đèn catốt thuỷ ngân rỗng với hệthống bay hơi nguyên tử hyđrit.

b. Bình phá mẫu bằng nhựa tef lon có nắp vặn kín dung tích 50ml.

c. Tủ sấy nhiệt độ 1500C.d. Dụng cụ thuỷ tinh đã được rửa sạch bằng axit nitric nồng độ 8N và tráng lại

bằng nớc cất trước khi sử dụng. e. Cân phân tích có độ chính xác loại đến 0,01g và loại đến 0,0001g.

2.1.3.2. Hoá chất và chất chuẩn a. Axit nitric đậm đặc b. Axit sulfuric (H2SO4) đậm đặc.

c. Axit clohyđric (HCl) nồng độ 1 N.d. Dung dịch hoà tan: Cho khoảng 300- 500ml nước cất vào bìnhđịnh mức 1000

ml, cho thêm 58 ml axit nitric và 67ml axit sulfuric, sau đó định mức đến vạch bằng nướccất.

e. Dung dịch hyđroxit natri (NaOH) nồng độ 0,25M: Hoà tan 10,0 g hyđroxit natritrong 1000 ml nước cất.





f. Dung dịch tetrahyđrua boric natri (NaBH4), nồng độ 3 %: Hoà tan 1,50 gtetrahyđrua boric natri trong 10,0ml dung dịch hyđroxit natri.

g. Dung dịch thuỷ ngân chuẩn - Dung dịch chuẩn gốc 1,0mg/ml: Hoà tan 1,000g thuỷ ngân trong 1000ml axit

sulfuric nồng độ 1N. - Dung dịch chuẩn trung gian 1mg/ml: Pha loãng 1ml dung dịch chuẩn gốc thành

1000 ml bằng dung dịch axit sulfuric nồng độ 1N.- Dung dịch chuẩn làm việc: Pha loãng dung dịch chuẩn trung gian thành các dung

dịch chuẩn làm việc có hàm lượng thuỷ ngân lần lượt là 0,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 và 10,0

mg/l bằng dung dịch axit nitric nồng độ 1N.2.1.4.Phương pháp tiến hành2.1.4.1 Vô cơ hoá mẫu

a. Cân khoảng 1,00g mẫu sao cho khối lượng khô không nhiều hơn 300mg.Ðốivới mẫu có hàm lượng chất béo cao, lượng mẫu dùng sao cho khối lượng khô khônglớnhơn 200mg. Cho mẫu vào bình phá mẫu. Thêm 5,0ml axit nitric đậm đặc rồi vặn chặt nắpđậy kín bình lại.

b. Ðể bình vào tủ sấy đã đặt ở nhiệt độ 1500 C trong vòng 30 - 60 phút hoặc chođến khi dung dịch trở nên trong.

c. Lấy bình ra khỏi tủ sấy, để nguội đến nhiệt độ trong phòng r ồi mở nắp vàchuyển dung dịch mẫu vào bìnhđịnh mức 250 ml. Tráng rửa bình phá mẫu bằng khoảng95ml dung dịch hoà tan (IV.3.2.d), rót nước rửa vào bìnhđịnh mức và định mức bằngnước cất cho tới vạch rồi lắc đều. 2.1.4.2. Chuẩn bị mẫu trắng

Mẫu trắng được chuẩn bị bằng cách thay 1g mẫu bằng 1ml nước cất rồi tiến hànhtheo các bước như quá tr ình vô cơ hoá mẫu. 2.1.4.3 Tiến hành phân tích

a. Tối ưu hoá các điều kiện làm việc của máy quang phổ hấp thụ nguyên tử và hệthống bay hơinguyên tử hyđrit.





b. Nối hệ thống, nhưng chưa nối đầu khí vào của bình đun chứa mẫu.Ðiều chỉnhlưu lượng không khí đầu ra của bơm để đạt được lưu lượng khoảng 2lít/phút bằng cáchđiều chỉnh tốc độ của bơm thông qua điện áp kế.

c. Nối hoàn chỉnh hệ thống thiết bị theo sơ đồ lắp đặt hệ thống quang phổ hấp thụnguyên tử.

d. Xây dựng đường chuẩn bằng cách bơm các mẫu chuẩn với hàm lượng thuỷngân lần lượt là 0,0; 2,0; 4,0; 6,0; 8,0 và 10,0ppb r ồi xác định độ hấp thụ của chúng thôngqua diện tích pic.

e. Khiđường chuẩn có độ tuyến tính tốt, tiến hành bơm các dung dịch mẫu thử và

mẫu trắng rồi xác định độ hấp thụ của chuẩn thông qua diện tích pic. Tính hàm lượngthuỷ ngân trong mẫu thông qua đường chuẩn sau khi đã tr ừ đi mẫu trắng. 2.1.3.4 Yêu cầu về độ tin cậy của phép phân tích

a. Ðộ lặp lại của 2 lần bơm Ðộ lệch chuẩn (CVs) tính theo độ hấp thụ của 2 lần bơm liên tiếp của cùng một dịchchuẩn phải nhỏ hơn 0,5%.

b. Ðộ thu hồi (R)Ðộ thu hồi được xác định bằng cách sử dụng 5 mẫu đã cho vào

một lượng dung dịch thuỷ ngân chuẩn biết chính xác nồng độ.Ðộ thu hồi tính được phảinằm trong khoảng từ 85% đến 115%, độ thu hồi trung bình phải lớn hơn 90%. 2.1.5. Tính kết quả Hàm lượng thuỷ ngân trong mẫu thử thuỷ sản được tính theo công thức sau:

M

xm xC Hg

Hg

25010 3

Trong đó: - CHg là hàm lượng thuỷ ngân có trong mẫu thử(mg/g);- mHg là hàm lượng thuỷ ngân có trong dung dịch mẫu tính được theo đường chuẩn

(m g/l);- V là thể tích dung dịch dùng để hoà tan mẫu thử (ml); - M là khối lượng của mẫu thử (g).





2.2. Hàmlượng ch ì trong thủy sản 2.2.1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này qui định phương pháp xác định hàm lượng chì trong thuỷ sản và sản phẩm thuỷ sản bằng quang phổ hấp thụ nguyên tử.2.2.2.Phương pháp tham chiếu Tiêu chuẩn này được xây dựng dựa theo phương pháp chuẩn số 972.23 của Hiệp hội cácnhà hoá học phân tích (AOAC) công bố năm 1995. 2.2.3 Nguyên tắcMẫu thuỷ sản sau khi được tro hoá trong lò nung sẽ được hoà tan hoàn toàn bằng dung

dịch axit clohyđric loãng. Chì trong dung dịch mẫu được xác định tr ên máy quang phổhấp thụ nguyên tử. 2.2.4 Thiết bị, dụng cụ, hoá chất và chất chuẩn 2.2.4.1.Thiết bị và dụng cụ- Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử có trang bị đèn catốt chì r ỗng bước sóng cài đặt là283,3 nm, sử dụng ngọn lửa axêtylen-không khí với chiều rộngcủa đầu đốt là 4 inch.- Chén sứ dung tích 50 ml, độ sâu 5 cm hoặc cốc thuỷ tinh có mỏ bằng thạch anh, dung

tích 100 ml.- Tủ sấy nhiệt độ 1500 C.- Lò nung kiểm soát được nhiệt độ trong khoảng từ 250 đến 6000 C với sai lệch khôngquá 100 C.- Dụng cụ thuỷ tinh đã được rửa sạch bằng axit nitric nồng độ 8N và tráng lại bằng nướccất trước khi sử dụng. - Cân phân tích có độ chính xác loại đến 0,01g và loại đến 0,0001 g.

2.2.4.2 Hoá Chất và chất chuẩn- Dung dịch axit clohyđric (HCl), nồng độ 1N: Pha loãng 82 ml axit clohyđric đậm đặc bằng nước cất đến 1000 ml. - Dung dịch axit nitric (HNO3) nồng độ 1N. - Axit percloric (HClO4) đậm đặc, nồng độ 70,5 %. - Ôxit lantan (La2O3).- Ethylendinitrilotetraaxetat(sau đây viết tắt là EDTA)





- Dung dịch đệm + Cho 163 g EDTA vào trong bìnhđịnh mức 2000 ml, sau đó thêm 200 ml nước cất vàmột lượng vừa đủ hyđroxit amon (NH

4OH) để hoà tan hết EDTA. Thêm 8 giọt chỉ thị

methyl da cam vào dung dịch ETDA. + Cho 500 ml nước cất vào một cốc thuỷ tinh rồi từ từ cho thêm 60 ml dung dịch axit percloric đậm đặc, khuấy đều rồi để nguội. Sau đó, cho 50 g ôxit lantan vào cốc rồi khuấyđều để hoà tan hết lượng ôxit lantan này.+ Rót từ từ dung dịch ôxit lantan vào dung dịch ETDA pha ở tr ên, vừa rót vừa khuấymạnh. Nếu cần thiết, thêm hyđroxit amon vào dung dịch trên để giữ cho dung dịch có

tính kiềm đối với methyl da cam (dung dịch có màu vàng). Ðịnh mức đến vạch bằngnước cất. - Dung dịch chì chuẩn+ Dung dịch chuẩngốc, 1,0 mg/ml Hoà tan 1,5985 g nitrat chì chuẩn trong khoảng 500 ml dung dịch axit nitric nồng độ 1N.Sau đó, định mức thành 1000 ml bằng dung dịch axit nitric nồng độ 1N trong bình địnhmức.

+ Dung dịch chuẩn trung gian, 10m g/ml Lấy chính xác 10 ml dung dịch chuẩn gốc cho vào bìnhđịnh mức 1000 ml, thêm 82 mldung dịch axit clohyđric nồng độ 1N vào bình. Sauđó, định mức lên bằng nước cất. + Dung dịch chuẩn làm việc Pha loãng dung dịch chuẩn trung gian thành các dung dịch chuẩn làm việc có hàm lượngchì lần lượt là 0,0; 0,2; 0,6; 1,0; 3,0; 5,0 và 10,0 m g Pb/ml bằng dung dịch axit clohyđricnồng độ 1N trong các bìnhđịnh mức dung tích 50 ml.

2.2.5.Phương pháp tiến hành 2.2.5.1 Chuẩn bị mẫu trắng Làm bay hơi 4 ml dung dịch axit nitric đậm đặc trong chénsứ đến khô tr ên bếp cáchthuỷ. Hoà tan cặn bằng 20 ml dung dịch axit clohyđric nồng độ 1N và chuyển dung dịchvào bìnhđịnh mức 25 ml.Ðể nguội bình vàđịnh mức tới vạch bằng axit clohyđric nồngđộ 1N. Chú thích: Yêu cầu tổng hàm lượng chì trong mẫu trắng không được lớn hơn 10 m g.





2.2.5.2 Chuẩn bị mẫu thử - Cân khoảng 25,0 g mẫu cho vào chén sứ rồi sấy khô trong tủ sấy trong thời gian 2 giờ ởnhiệt độ từ 1350 C đến 1500 C. Chuyển chén sứ vào lò nung và tăng dần nhiệt độ đến5000C. Giữ nhiệt độ lò ở 5000 C trong thời gian 16 giờ để tro hoá mẫu.- Lấy chén sứ ra để nguội đến nhiệt độ trong phòng. Cho 2 ml axit nitricđậm đặc vàochén r ồi làm bay hơi dung dịch trong chén vừa đến khô tr ên bếp cách thuỷ.Ðặt chén sứtr ở lại vào lò nungở nhiệt độ thường, sau đó tăng dần nhiệt độ đến 5000 C và giữ ở nhiệtđộ này trong khoảng 1 giờ.- Lấy chén ra, để nguội và lặp lạithao tác trêncho đến khi tro có màu tr ắng hoàn toàn.

- Cho 10 ml dung dịch axit clohyđric nồng độ 1N vào chén có tro r ồi hoà tan tro bằngcách đun nóng. Chuyển gạn dung dịch vào bìnhđịnh mức dung tích 25 ml.- Ðun nóng phần tro còn lại trong chén 2 lần, mỗi lần với 5 ml dung dịch axit clohyđricnồng độ 1N rồi rót dung dịch vào bìnhđịnh mức 25 ml nói tr ên. Ðể nguội và định mứctới vạch bằng axit clohyđric nồng độ 1N rồi lắc đều. 2.2.5.3 Tiến hành phân tích- Tối ưu hoá các điều kiện làm việc của máy quang phổ hấp thụ nguyên tử tại bước sóng

cộng hưởng 283,3 nm và đặt tốc độ dòng của hỗn hợp axêtylen-không khí theo hướngdẫn của nhà sản xuất về điều kiện làm việc chuẩn đối với chì.- Xây dựng đường chuẩn với các hàm lượng của chì lần lượt là 0,0; 0,2; 0,6; 1,0; 3,0; 5,0và 10,0 m g/ml (4.2.7, c) dựa trên độ hấp thụ của chúng. Trong trường hợp tín hiệu nhậnđược yếu, phải điều chỉnh độ khuyếch đại để có được độ hấp thụ A của dung dịch chuẩn(hàm lượng 0,2 m g/ml) không nhỏ hơn 1 %. - Khi đường chuẩn có độ tuyến tính tốt, tiến hành đo độ hấp thụ của dung dịch mẫu thửvà mẫu trắng đã chuẩn bị như sau: + Ðối với dung dịch mẫu thử trong, không có cặn lắng Tiến hành xác định độ hấp thụ 3 lần theo các bước sau đây: Bơm lần lượt một dung dịchchuẩn sau đó là dung dịch mẫu thử. Nếu số lượng mẫu nhiều thì bơm lần lượt một dungdịch chuẩn và 3 dung dịch mẫu thử cho đến khi bơm hết dung dịch chuẩn, mẫu thử vàmẫu tr ắng. + Ðối với các dung dịch mẫu thử đục





Thêm 1 ml dung dịch đệm vào các dung dịch mẫuthử đã và mẫu tr ắng đã chuẩn bị và cácdung dịch chuẩn. Sau đó, tiến hành xác định độ hấp thụ của các dung dịch- Tính hàm lượng chì trong mẫu thông qua đường chuẩn sau khi đã tr ừ đi mẫu trắng. 2.2.5.4 Yêu cầu về độ tin cậy của phép phân tích - Ðộ lặp lại của 2 lần bơm Ðộ lệch chuẩn (CVs) tính theo độ hấp thụ của 2 lần bơm liên tiếp của cùng một dịchchuẩn phải nhỏ hơn 0,5 %. - Ðộ thu hồi (R) Ðộ thu hồi được xác định bằng cách sử dụng 5 mẫu đã cho vào một lượng dung dịch chì

chuẩn biết chính xác nồng độ.Ðộ thu hồi tính được phải nằm trong khoảng từ 85 % đến115 %, độ thu hồi trung bình phải lớn hơn 90 %. 2.2.6 Tính kết quả Hàm lượng chì trong mẫu thử thuỷ sản đượctính theo công thức sau: 2.2.6.1 Ðối với dung dịch mẫu thử trong, không có cặn lắng

mPb CPb = -------- x 25

M 2.2.6.2 Ðối với dung dịch mẫu thử đục phải bổ sung thêm dung dịch đệm

Vđ 25 CPb = mPb x --------------- x -------------

Vđ - 1 M Trong đó: - CPb là hàm lượng chì có trong mẫu thử (m g/g);

- mPb là hàm lượng chì có trong dung dịch mẫu tính được theo đường chuẩn (m g/ml); - 25 là thể tích dung dịch axit clohyđric nồng độ 1N dùng để hoà tan mẫu (ml); - Vđ là thể tích dung dịch mẫu thử đã bổ sung 1 ml dung dịch đệm để phân tích (ml); - M là khối lượng mẫu thử (g).





2.3. X¸c ®Þnh hµm l-îng As trong rau m¸ vµ c¶i xanh b»ng ph- ¬ng ph p quang phæhÊp thu nguyªn tö (AAs)

ë ViÖt Nam, vÊn ®Ò « nhiÔm asen (As) ®ang ®e däa søc kháe hµng triÖu ng-êi trongnh÷ng n¨m qua. KÕt qu¶ ph©n tÝch mÉu n-íc giÕng khoan khu vùc phÝa B¾c (Hµ Néi, Hµ

T©y, Hµ Nam..) cho thÊy h¬n 90% mÉu n-íc giÕng khoan « nhiÔm asen (As). T¹i ®ångb»ng s«ng Cöu Long, còng ph¸t hiÖn n-íc ngÇm cña c¸c tØnh nh-: An Giang, §ång Th¸p,Sãc Tr ng.. cã møc ®é « nhiÔm As rÊt cao .

§ éc tÝnh vµ tÝnh linh ®éng cña As phô thuéc rÊt nhiÒu vµo d¹ng hãa häc cña As. Trong khi As v« c¬lµ chÊt g©y ung th - th×As h÷u c¬: monometyl asen (MMA) vµ dimetylasen (DMA) lµ chÊt kÝch thÝch ung th - , vµ ®éc tÝnh cña d¹ng As(III) v« c¬th×cao h¬nnhiÒu lÇn so ví i As(V) cï ng lo¹i ë cï ng nång ®é . V×vËy, viÖc x c ®Þnh tõng d¹ng riªngbiÖt cña As trong mÉu thùc phÈm rau lµ rÊt quan träng, gãp phÇn ®nh gi mét c ch khoahäc ®éc tÝnh vµ nguy c¬g©y h¹i cña As cho søc kháe con ng - êi qua nguån thùc phÈm.

T ch x¸c ®Þnh trùc tiÕp d¹ng As b»ng quang phæhÊp thi nguyªn tö (AAS) liªn hî ps¾c ký láng cao p (HPLC) kÕt hî p xö lý b»ng tia UV lµ ph - ¬ng ph p ph©n tÝch hiÖn ®¹icã ®é chÝnh x¸c cao vµ tin cËy cao ® -îc sö dông trong nghiªn cøu nµy.2.3.5. Hóa chất

Chất chuẩn As: NaAsO2 (As3+),Na2HAsO4.7H2O (As5+), DMA(C2H6AsO2 Na)Fluka;MMA(CH3 NaHAsO3) Sigma. Hóa chất khác : metanol, NH4H2PO4 và(NH4)2HPO4,K 2S2O8, HCl, NaOH Merck.

2.3.6. Thiết bị :

Hình : Sơ đồ phân tích liên tục trực tiếp cácdạng As bằng kỹ thuật ghép HPLC-UV-HG-AAS





2.3.7. ChuÈn bÞmÉu ph©n tÝch

Rau m vµ rau c¶i xanh trång trªn ®Êt « nhiÔm As (35 mg/kg), thu ho¹ch sau 45ngµy,mÉu ®-îc röa s¹ch b»ng n-íc cÊt ®Ó lo¹i bá ®Êt vµ bôi bÈn. Dïng dao nhùa t¸chriªng phÇn rÔvµ phÇn l , sÊy kh« 60 oC trong 72 giê. T-¬ng tù Nh- vËy hai lo¹i rau m¸ vµ

c¶i xanh còng ®-îc trång trªn ®Êt nÒn kh«ng « nhiÔm As ®Ó ®èi chøng.

Quy tr×nh xö lý mÉu: (1) V« c¬hãa mÉu b»ng hçn hî p axit HNO 3:HCl (10:3), ë165oC trong 5 phót trªn thiÕt bÞ vi sãng (MarsX 5 plus, CEM, Mü). §Þnh l-îng hµm l-îngAs tæng trªn thiÕt bÞAAS kü thuËt hydrua hãa. (2) T¸ch chiÕt d¹ng As dÔtan trong ®Êt vµrau [3]:

ChiÕt d¹ng As dÔtan trong ®Êt b»ng dung dÞch H 3PO4 0,5 M.

ChiÕt d¹ng As dÔ tan trong mÉu rau b»ng hçn hîp dung m«i metanol: n-íc (1:1), ënhiÖt ®é 75 oC, trªn thiÕt bÞvi sãng (MarsX 5 plus, CEM, Mü).

X¸c ®Þnh d¹ng As dÔtan b»ng kü thuËt ghÐp HPLC-UV-HG-AAS.

2.3.8. Điều kiện phân tích dạng As bằng phương pháp HPLC-UV-HG-AASHPLC: Cột tách sắc ký: Hamilton PRP- X100(250mm.4,1 mm i.d.10 m). Pha động A : 12mmol/l KH2PO4- K 2HPO4; pH =6,5.B:2,4 mmol/l KH2PO4-K 2HPO4; pH =6. Tốc đô dòng pha động : 1ml/min. Hóa hơi hidrit HG : Tốc độ HCl 4M : 1,6 ml/min ; Tốc độ K 2S2O8: 1ml/min; Tốc độ khí mang Argon :50 ml/min. AAS :Bước sóng 193,7 nm; khe sáng : 5nm;Cường độ dòngđen catot rỗng :12mA

2.3.5. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

2.3.5.1. HPLC-UV-HG-AAS của các dạng tồn tại của asen

Sau khi phân tích xác định thời gian lưu của từng chất chuẩn riêng biệt , tiến hànhtách phân tích hỗn hợp 4 chất chuẩn As (III), As (V), DMA và MMA . Thứ tự giải hấpkhỏi cột tách sắc ký tùy thuộc vào giá tr ị pK a và được kiểm soát bởi pH của pha động .





Với các điều kiện sắc ký như trêncác dạng của As sẽ bị rửa giải rakhỏi cột theo thứ tự As3+, DMA,MMA và As5+.

2.3.5.2. Dạng As trong rễ câyrau má và cải xanh

Để trả lời cho câu hỏi As(V) từ đất bị hấp thụ bởi cây trồng sẽ chuyển đổi dạng như thế nào? Tiến hành xác định

dạng As trong r ễ, lá rau má và cải xanh. Kết quả phân tích tr ình bày trong bảng

Bảng : dạng asen dễ tan trong rễ rau má và cải xanh

Mẫu Dạng As(mg/kg)

As3+ DMA MMA As5+

R ễ rau má 1,70 KPH KPH 0,06

R ễ cải xanh 37,00 KPH KPH 6,64

KPH :Không phát hiện Các thể hiệntrên sắc ký đồ ở hình đã khẳng địnhchỉ có As dạng vô cơ trong rễ cây vàđã có sự khử As(V) về As (III) trong rễcây rau. K ết quả cho thấy hàm lượngAs(III)cao hơn As(V). Điều này có thểgiải thích như sau: trong đất, As là mộtoxyanion AsO3-

4 đóng giả vai tr ò củaPO3-

4, cạnh tranh với photphat để đi vào trong r ễ , nó được vận chuyển ngang qua mànghuyết tương theo hệ thống vận chuyển photphat . Tại rễ, đã xảy ra quá tr ình khử As trongr ễ của hai loại rau này r ất đáng kể, có đến 92% As trong rễ rau má và 82% As trong r ễ





rau cải xanh ở dạng As(III) so với tổng lượng As được chiết bằng hỗn hợp dung môimethanol/ nước.

Những kết quả thuđược còn cho thấy trongkhi trong r ễ rau má hàmlượng As (III) cao gấp 28lần As (V) , thì trong r ễcải xanh chỉ cao hơn 5 đế6 lần, cho dù, cải xanh

hấp thụ và tích lũy Asnhiều hơn rau má . Điềuđó chứng tỏ mức độ khửAs (V) của rau cải thấphơn so với rau má . Tuycó sự khác nhau như vậy

nhưng quy luật trong rễcủa hai loại rau này chủyếu là As (III) vô cơ.

2.3.5.3 Dạng As trong lá rau má và cải xanh

K ết quả xác định dạng As trong lá rau má và cải xanh tr ình bàyở bảng:

Bảng : dạng asen dễ tan trong lá rau má và cải xanh

Mẫu Dạng As(mg/kg)

As3+ DMA MMA As5+

Lá rau má Ô nhiễm 1,12 KPH KPH KPH

Đối chứng 0,16 KPH KPH KPH





Lá cải xanh Ô nhiễm 21,66 KPH KPH KPH

Đối chứng KPH KPH KPH KPH

KPH: không phát hiện

Từ kết quả phân tích cho thấy không phát hiện có quá tr ình metyl hóa As trong lá raumá và cải xanh nhằm làm giảm độc tính của As. Dựa vào k ết quả phân tích có thể dự đoán: hoặc đã có sự khử hoàn toàn As(V) thành As(III) trong quá trình As di chuyển từ rễ lênlá . Hoặc chỉ có As (III) di chuyển lên lá

Để làm sáng tỏ dự đoán trên đã tiến hành xác định và so sánh lượng As dễ tan và tổngAs có trong cây . K ết quả phân tích lượng As tr ình bàyở bảng :

Mẫu As dễ tan Dạng khác Tổng As (HNO3/HCl)

ppm % ppm % ppm

Rau má Lá 1,12 62 0,69 38 1,81

R ễ 1,76 80 0,35 20 2,19

Cải xanh Lá 21,66 79 1,35 21 27,37

R ễ 43,64 88 1,63 12 49,48

Dạng khác = tổng As(HNO3/HCl)-As dễ tan.Từ kết quả tr ên cho thấy , lượng As dễ tan

trong rau má thấp hơn với rau cải xanh,có khoảng 79 đến 88% As trong rau cải xanh làdạng dễ tan . Trong khi đó , rau má chỉ có từ 62 đến 80 %.Lượng As còn lại ở những dạngkhông dễ tan chiếm từ 12 đến 38 % tùy từng loại.





2.3.5.4. kết luận

1. Asen tan trong dung dÞch ®Êt ë d¹ng v« c¬lµ As(V), chóng lan truyÒn tõ m«i tr - êng ®Êtlªn rau m vµ c¶i xanh trong qu tr×nh sinh tr - ëng.

2. § · kh«ng ph t hiÖn qu tr×nh metyl ho As trong ®Êt vµ trong c©y rau. As tÝch lòy trongrÔvµ trong l chñ yÕu ë d¹ng As(III).

3. § · cã sù khö As(V) thµnh As(III) trong rÔrau m vµ c¶i xanh vµ tï y tõng lo¹i rau l - î ngAs(V) chØcßn l¹i trong rÔtõ 10 ®Õn 22%.

4. HÊp thu vµ tÝch lòy As cña rau m thÊp h¬n so ví i rau c¶i nãi lªn ®Æc ®iÓm sinh häc vµsù nh¹y c¶m cña mçi lo¹i thùc vËt rÊt kh c nhau ®èi ví i ®éc tè kim lo¹i. Tuy vËy, kh¶n ng vËn chuyÓn As tõ rÔlªn l ë c©y rau m l¹i cao h¬n so ví i rau c¶i.




Phân tích thực phẩm là một l ĩnh vực quan trọng trong chế biến thực phẩm, ngàynay công nghệ tăng cao, nhu cầu đời sống của con người cũng đòi hỏi các nhà sản xuấtchế biến thực phẩm phải đáp ứng được nhu cầu về chất lượng thực phẩm mà không gâyhại cho sức khỏe người tiêu dùng và giá cả hợp lý. Vì vậy vấn đề sử dụng những phương pháp phân tích thực phẩm là vấn đề hết sức quan trọng.

Hiện nay phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử đáng được quan tâm, trongđó có phổ hấp thụ nguyên tử AAS và là phương pháp được ứng dụng trong thực tế, trongnhiều ngành công nghiệp đặc biệt là ngành công nghiệp thực phẩm. Phương pháp phổhấp thụ nguyên tử này sẽ giúp chúng ta phát hiện được những kim loại nặng có trongthực phẩm như rau , củ , quả , thủy sản, ….và kim loai nặng có trong nước , đất…. Đề tài phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS là đề tài mang tính thực tiễn , có ứng dụngtrong dời sống và sản xuất . Sư dụng phương pháp AAS sẽ biết được hàm lựơng và độctính của kim loại , không những thế sẽ biết được khả năng tan của kim loại trong nhữngthực phẩm khác nhau .

Nhưng ở nước ta hiện nay phương pháp phổ nguyên tử AAS chỉ phát triển trongnhững năm gần đây, đặc biệt là trong các trường đại học viện nhiên cứu phụ vụ cho côngviệc giảng day , dich vụ phân tích .

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Hồ Viết Qúy – Phân tích hóa lý – Nhà xuất bản giáo dục – Năm 2000 2. Nguyễn Thị Dung (biên soạn) – Giáo trình phân tích bằng quang phổ- Dự án giáo dục kỹ

thuật và dạy nghề (VTEP) Hà Nội – 20083. Phạm Luận – Phương pháp phân tích phổ nguyên tử - Nhà xuất bản đại học quốcgia Hà

Nội – 20034 l

Documents

Ứng dụng của phương pháp phổ hấp thu nguyên tử trong thực phẩm