XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KIM LOẠI NẶNG

5/17/2018 XÁC ĐI NH HÀM LƯƠ NG KIM LOA I NĂ NG - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/xac-dinh-ham-luong-kim-loai-nang-55ab58ace9819 1/42

Xác định Kim loại nặng GVHD: Th.s. Hoàng Văn Trung

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KIM LOẠI NẶNG

TRONG THỰC PHẨM

TỔNG QUANKim loại nặng là những kim lọai có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm3.

Một số kim loại nặng có thể cần thiết cho sinh vật, chúng được xem là nguyên

tố vi lượng. Một số không cần thiết cho sự sống, khi đi vào cơ thể sinh vật có

thể không gây độc hại gì. Kim loại nặng gây độc hại với môi trường và cơ thể

sinh vật khi hàm lượng của chúng vượt quá tiêu chuẩn cho phép.

Xã hội càng phát triển, vấn đề ô nhiễm môi trường càng đặt lên hàng đầu,

ô nhiễm môi trường từ nhiều nguồn khác nhau đây là mối nguy cơ đe dọa sựsống của muôn loài. Quá trình đô thị hóa nhanh, công nghiệp hóa, hiện đại

hóa ở các nước phát triển là nguy cơ gây ô nhiễm kim loại nặng cho nước, đất

và không khí. Sự nhiễm độc bởi các kim loại nặng như Zn, Cd, Pb, Cu…gây

ra những bệnh âm ỉ và nguy hại đối với con người và động vật.

Các kim loại này được hấp thụ vào cơ thể qua lương thực - thực phẩm,

nước uống cũng có thể qua bát đĩa, đồ chơi. Lương thực thực phẩm bị nhiễm

kim loại nặng thì các kim loại này sẽ thúc đẩy quá trình hư hỏng thực phẩm,

làm giảm giá trị dinh dưỡng cũng như giá trị cảm quan của thực phẩm. Thực

phẩm có thể bị nhiễm các kim loại nặng từ nhiều nguồn khác nhau: Nguyên

liệu dùng chế biến thực phẩm, trong quá trình chế biến, bảo quản thực phẩm,

quá trình chuyên chở thực phẩm..

Trong thời đại ngày nay việc sử dụng hoá chất đưa vào sản xuất khá phổ

biến nên nguy cơ nhiễm các kim loại nặng vào thực phẩm ngày càng tăng do

đó tình trạng ngộ độc do các kim loại nặng đang gia tăng.

Vì vậy việc tìm ra “ Các phương pháp xác định hàm lượng kim loại

nặng ” có trong thực phẩm là vấn đề cần quan tâm hàng đầu để bảo vệ sức

khoẻ và môi trường.

SVTH: Nguyễn Thị Hồng Thúy Lớp 49K- HóaTrần Thị Thủy

1




Phần I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH

MỘT SỐ KIM LOẠI Cu, Zn, Pb, Cd

I. Phương pháp trắc quangPhương pháp phân tích đo quang là phương pháp phân tích công cụ dựa

trên việc đo những tín hiệu bức xạ điện từ và tương tác của bức xạ điện từ với

chất nghiên cứu. Phương pháp này chuyển các chất phân tích thành năng

lượng ánh sáng để suy ra lượng chất cần phân tích.

Nguyên tắc của phương pháp là dựa trên khả năng tạo phức màu của

chất phân tích với một thuốc thử nào đó. Đo độ hấp thụ quang của phức màu

ta sẽ biết được nồng độ chất phân tích.Phương pháp có ưu điểm là tiến hành nhanh, thuận lợi. Có độ nhạy cao,

độ chính xác được tới 10-6mol/l . Tuỳ thuộc vào hàm lượng chất cần xác định

mà có độ chính xác từ 0,2 tới 20%.

1.1. Định luật Lambe-Beer

Khi chiếu một chùm bức xạ đơn sắc (cường độ bức xạ ban đầu là I 0) đi

qua một lớp dung dịch có bề dày l và có nồng độ là C, thì sau khi đi qua dung

dịch cường độ bức xạ bị giảm đi (cường độ của bức đi ra khỏi dung dịch là I)do quá trình hấp thụ, phản xạ, tán xạ... Độ hấp thụ quang của dung dịch tỷ lệ

thuận với C và l.

Aλ = lg I

I 0 = ε.l.C

% truyền qua: T =0 I

I . 100 (%) → A = − lgT

Trong đó: Aλ : Độ hấp thụ

ε: hệ số hấp thụ mol (lit.mol -1.cm-1).

ε đặc trưng cho khả năng hấp thụ ánh sáng của dung dịch. Phụ

thuộc vào bản chất dung dịch và bước sóng λ.

l: bề dày dung dịch (cm)

C: nồng độ dung dịch (mol/l )


2




1.2. Phương pháp trắc quang (phương pháp ditizon)

1.2.1. Bản chất của phương pháp ditizon.

Ditizon ( Diphenyl thiocacbazon) có công thức:

NH – NH – C6H5

S = C

N = N – C6H5

Tan trong cacbon tetra clorua và clorform tạo thành dung dịch có màu

xanh lá cây. Ở dạng phân tử tức là trong môi trường acid hoặc trung tính.

Ditizon rất khó tan trong nước. Dung dịch càng có phản ứng kiềm thì độ tan

của ditizon càng tăng do tạo thành ion Dz -.

HDz Dz

-

+ H

+

Ditizon tạo với ion nhiều kim loại những ditizon có màu, ít tan trong

nước nhưng tan trong cacbon tetra clorua hay cloroform.

Các ditizon có thể tồn tại dưới hai dạng, tuỳ thuộc vào độ acid của môi

trường.

- Trong môi trường acid hay trung tính thì chúng tồn tại dưới dạng

xeton.

- Trong môi trường kiềm chúng tồn tại dưới dạng enol.

NH – N – C6H5 N – N - C6H5

S = C MI MI – S – C MI

N = N - C6H5 N = N - C6H5

Dạng enol thường ít tan trong cacbon tetra clorua và cloroform.

Cân bằng chính xảy ra khi chiết là:

Mn+ + nHDz MDz + nH+

Ngoài ra còn phai kể tới cân bằng:

H+ + Dz- = HDz pK A = 8,7

1.3. Ưu nhược điểm của phân tích trắc quang

a. Ưu điểm

- Cho phép xác định hàm lượng của các nguyên tố có nồng độ

10-2 – 10-6 mol/l với giới hạn phát hiện cỡ 0,1 – 0,01ppm.


3




- Việc thay đổi điều kiện chiết và các thuốc thử, các chất che cho phép

xác định khá chọn lọc ion cần phân tích khi có mặt củ nhiều ion khác.

b. Nhược điểm

- Phương pháp đòi hỏi quá trình tách chiết, che ion cản trở.. phức tạp dođó kết quả phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm và kỹ năng của người phân tích.

1.4. Ứng dụng

Hiện nay phương pháp ditizon được dùng rộng rãi để xác định các độc

tố kim loại trong lương thực thực phẩm. Phương pháp này xác định được

lượng nhỏ kim loại từ 0,1 tới 200 microgam (γ ).

II. Phương pháp định lượng bằng quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)2.1. Nguyên tắc chung của AAS

Phương pháp AAS dựa trên nguyên tắc tất cả các nguyên tố khi ở trạng

thái nguyên tử đều được hấp thụ bởi một bước sóng nhất định, cường độ hấp

thụ thể hiện nồng độ của câc nguyên tố đó có trong mẫu.

Nếu ta chiếu một chùm tia sáng có bước sóng xác định vào đám hơi

nguyên tử thì các nguyên tử tự do sẽ hấp thụ các bức xạ có bước song ứng

đúng với những tia bức xạ mà nó có thể phát ra được trong quá trình phát xạ.Phổ sinh ra trong quá trình này gọi là phổ hấp thụ nguyên tử.

Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử hóa hơi được áp dụng với

một số nguyên tố có khả năng nguyên tử hóa như: Hg, As, Se, Zn…

Nguyên lý của phương pháp này như sau: Nguồn sáng đơn sắc được

phát từ đèn Cathod rỗng ( HCl) hoặc đèn phóng điện phi cực (EDL) hay đèn

phổ liên tục có biến điện qua vùng nguyên tử hoá đến bộ cảm biến ( detector)

để đo cường độ bức xạ hay hấp thụ. Mỗi kim loại có bước sóng hấp thụ đặc

trưng riêng.

Đèn cathod rỗng (HCL) hay đèn phi cực (EDL) được cấu tạo do chính

nguyên tố đó được làm nguồn phát bức xạ đặc trưng. Điều này làm cho

phương pháp ổn định và ít bị nhiễu.

Cường độ bức xạ bị hấp thụ tỷ lệ thuận với nồng độ nguyên tố có trong

mẫu ( trong một giới hạn nồng độ). Đây chính là cơ sở để phân tích định

lượng.


4




Trong phân tích bằng phương pháp phổ hấp thu nguyên tử AAS tùy

thuộc vào kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu dùng ngọn lửa (F-AAS) hay không

ngọn lửa (ETA-AAS) mà độ nhậy của phương pháp sẽ tăng lên rất nhiều. Kỹ

thuật không ngọn lửa tuy ra đời sau nhưng đã được áp dụng rất hiệu quả trong phân tích và độ nhậy của nó cao hơn.

a. Ưu điểm

- Có độ nhạy và độ chọn lọc tương đối cao. Gần 60 nguyên tố hóa học

có thể được xác định bằng phương pháp này với độ nhạy từ 1.10 -4 đến

1.10-5 %.

- Nếu sử dụng kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa thì có thể đạt đến

độ nhạy n.10

-7

% nên phương pháp phân tích này đã được sử dụng rất rộng rãitrong nhiều lĩnh vực để xác định lượng vết các kim loại (phân tích các nguyên

tố vi lượng trong các đối tượng mẫu y học, sinh học, nông nghiệp, kiểm tra

các hóa chất có độ tinh khiết cao).

- Do có độ nhạy cao nên trong nhiều trường hợp không phải làm giàu

nguyên tố cần xác định trước khi phân tích nên tốn ít nguyên liệu mẫu, tốn ít

thời gian, không cần phải dùng nhiều hóa chất tinh khiết cao khi làm giàu

mẫu, tránh được sự nhiễm bẩn mẫu khi xử lí qua các giai đoạn phức tạp.

- Các động tác thực hiện nhẹ nhàng. Các kết quả phân tích lại có thể ghi

lại trên băng giấy hay giản đồ để lưu giữ lại sau này.

- Cùng với các trang thiết bị hiện nay người ta có thể xác định đồng thời

hay liên tiếp nhiều nguyên tố trong một mẫu. Các kết quả phân tích lại rất ổn

định, sai số nhỏ (trong nhiều trường hợp sai số không quá 15% với vùng nồng

độ cỡ 1 - 2 ppm).

- Bằng sự ghép nối với máy tính cá nhân (PC) và các phần mềm đặc hợp

quá trình đo và xử lí kết quả sẽ nhanh và dễ dàng, lưu lại đường chuẩn cho các

lần sau.

b. Nhược điểm

- Hệ thống máy đo AAS tương đối đắt tiền. Do đó nhiều cơ sở nhỏ

không đủ điều kiện để xây dựng phòng thí nghiệm và mua sắm máy móc.

- Do phép đo có độ nhạy cao, cho nên sự nhiễm bẩn rất có ý nghĩa đối

với kết quả phân tích hàm lượng vết. Vì thế môi trường không khí phòng thí


5




nghiệm phải không có bụi. Các dụng cụ, hóa chất dùng trong phép đo phải có

độ tinh khiết cao

- Các trang thiết bị máy móc khá tinh vi và phức tạp. Do đó cần phải có

kĩ sư có trình độ cao để bảo dưỡng và chăm sóc, cần cán bộ làm phân tíchcông cụ thành thạo để vận hành máy. Những yếu tố này có thể khắc phục

được qua công tác chuẩn bị và đào tạo cán bộ.

- Nhược điểm chính: chỉ cho ta biết thành phần nguyên tố của chất ở

trong mẫu phân tích mà không chỉ ra trạng thái liên kết của nguyên tố ở trong

mẫu. Vì thế nó chỉ là phương pháp phân tích thành phần hóa học của nguyên

tố mà thôi.

Đối với một số nguyên tố phương pháp hấp thụ nguyên tử có thể xácđịnh đến 0,1-0,005ppm.

2.2.Ứng dụng

Phương pháp này được dùng để xác định hàm lượng kim loại có trong

các mẫu quặng, đất, đá, nước khoáng, các mẫu của y học, sinh học, các sản

phẩm nông nghiệp, rau quả, thực phẩm, nước uống, các nguyên tố vi lượng

trong phân bón, trong thức ăn gia súc, v.v...

Với các trang bị và kĩ thuật hiện nay, bằng phương pháp phân tích này

người ta có thể định lượng được hầu hết các kim loại (khoảng 65 nguyên tố)

và một số á kim đến giới hạn nồng độ cỡ ppm (micrôgam) bằng kĩ thuật F-

AAS, và đến nồng độ ppb (nanogam) bằng kĩ thuật ETA-AAS với sai số

không lớn hơn 15%.

III. Phương pháp cực phổ.

Phương pháp Von – Ampe là nhóm các phương pháp phân tích điện

hóa dựa vào việc đo dòng tại điện cực chỉ thị theo thế áp vào, qua đó xác định

nồng độ chất cần phân tích. Một trong hai điện cực có diện tích bề mặt khá

nhỏ (bé hơn diện tích bề mặt điện cực kia khá nhiều ) nên rất dễ bị phân cực

và quá trình khử hay oxi hóa của ion kim loại khảo sát xảy ra trên chính điện

cực này. Đo cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân ứng với các giá trị

điện thế khác nhau đặt vào hai điện cực, vẽ I = f(E) ta sẽ nhận được một


6




đường cong gọi là đường cong phân cực. Qua đó xác định nồng độ chất cần

phân tích.

Phương pháp Von – Ampe có hai nhóm chính là phương pháp cực phổ

và phương pháp Von – Ampe hòa tan. Đây là những phương pháp sử dụngrộng rãi nhất trong phân tích điện hóa.

3.1. Khái niệm về phương pháp cực phổ.

Phương pháp cực phổ cũng là phương pháp điện phân, nhưng ở đây việc

xác định nồng độ thông qua việc nghiên cứu quan hệ giữa điện áp đặt vào hai

điện cực (E) với dòng điện (I) hình thành trong quá trình phân cực.

Phương pháp cực phổ có thể định tính và định lượng nhiều chất bằng

cách điện phân dung dịch phân tích trên điện cực giọt thuỷ ngân, rồi sau đó vẽđường biểu diễn Dòng - Thế ghi sự biến đổi cường độ dòng theo sự biến đổi

cường độ thế điện cực của sự thuỷ phân.

Trong phương pháp này, người ta phân cực điện cực giọt thủy ngân

bằng một điện áp một chiều biến thiên tuyến tính với thời gian để nghiên cứu

các quá trình khử cực của chất phân tích trên điện cực đó. Vì vậy, thiết bị cực

phổ gồm hai phần chính là máy cực phổ và hệ điện cực bao gồm điện cực giọt

thuỷ ngân và điện cực so sánh. Đường cực phổ biểu diễn sự phụ thuộc của

chiều cao cường độ dung với nồng độ chất phân tích.

• Về nguyên tắc của phương pháp cực phổ

Phương pháp cực phổ bao gồm các giai đoạn:

- Đặt các thế khác nhau vào điện cực để khử các ion khác nhau vì mỗi

ion có một thế khử tương ứng xác định, do đó qua thế khử của ion có thể định

tính được ion đó.

- Nếu tăng dần thế của điện cực nhúng vào dung dịch chất cần xác định

thì cường độ dòng sẽ tăng lên đồng thời cho tới khi đạt được thế khử của ion

trong dung dịch. Trong điều kiện nhất định, cường độ dòng tăng tỷ lệ thuận

với nồng độ ion khử.

Do sự phụ thuộc giữa cường độ dòng và nồng độ mà định lượng được ion

đó.

Sơ đồ nguyên tắc của phương pháp cực phổ


7




• Tiến hành phân tích:Dung dịch phân tích được nạp vào bình định phân có điện cực thuỷ ngân.

Anot là lớp thuỷ ngân ở đáy bình. Catôt là giọt thuỷ ngân rơi liên tục từ giọt

mô quản.

Đặt vào điện cực thế tăng dần sẽ tạo được dòng có điện cực tăng dần,

cường độ này được điều chỉnh bằng một điện kế. Sau đó sẽ thu được một

đường phụ thuộc Dòng - Thế (đường cong vôn – ampe)

Dòng khuyếch tán là dòng được tạo do sự khử ion trên điện cực giọt thuỷngân.

Dòng khuyếch tán được tính theo công thức Incovit:

id = 605.Z.D1/2 .m2/3 . t1/6

Trong đó : id : cường độ dòng khuyếch tán

Z : hoá trị ion bị khử


8




D : hệ số khuyếch tán hoặc số phân tử gam ion khử khuyếch

tán qua bề mặt 1 cm2 trong 1 đơn vị thời gian để cho gadian

nồng độ bằng đơn vị.

C : nồng độ ion khử miliion g/ lit.M : khối lượng thuỷ phân rời khỏi mao quản trong đơn vị thời

gian, tính ra mg/giây.

T : thời gian giọt thuỷ phân rơi khỏi mao quản, s.

Trong thực tế khó xác định được hệ số khuyếch tán D, nên người ta đo

song song dung dịch chất tiêu chuẩn và chất phân tích, rồi thiết lập đường

cong vôn – ampe của cả hai dung dịch và tính nồng độ (X) chất cần phân tíchtheo công thức:

x =tc

x

h

ha.

Trong đó : a: khối lượng chất trong dung dịch tiêu chuẩn.

hx và htc : chiều cao sóng của dung dịc phân tích và dung dịch

tiêu chuẩn.

Phương pháp cực phổ không chỉ xác định các cation, nó còn có thể xác

định được các anion và phân tử có khả năng khử trên điện cực giọt thuỷ ngân.

• Ưu điểm của phương pháp:

- Độ nhạy cao có thể xác định các chất có nồng độ 10 -5 - 10-6 gam/lit.

- Có thể đồng thời xác định nhiều chất không cần tách biệt chúng.

- Nhanh: chỉ tốn vài phút để xác định nồng độ chất trong dung dịch.

3.2. Ứng dụng:

Trong phân tích thực phẩm phương pháp cực phổ dùng để xác định các

ion kim loại nặng, muối ăn, đường fructoza, saccaroza, các vitamin C, B1, xác

định đặc tính nấm men và vài độc tố chất hữu cơ.

3.3. Phương pháp Von – Ampe hòa tan xung vi phân ( DDP)

Quá trình xác định bằng phương pháp Von – ampe hòa tan xung vi

phân gồm hai giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Điện phân làm giàu kim loại trên bề mặt vi điện cực

màng thủy ngân (catot):


9




M2+ + 2e = M (Pb, Cu, Zn, Cd)

- Giai đoạn 2: Hòa tan kim loại kết tủ trên bề mặt điện cực và ghi dòng

hòa tan bằng phương pháp Von – ampe kết hợp xung vi phân (DPP)

dưới dạng pic.Là phương pháp tối ưu nhất để xác định kim loại nặng. Trong những

điều kiện thích hợp cường độ dòng hòa tan tỷ lệ thuận với lượng kim loại đã

kết tủa trên bề mặt điện cực tức là nồng độ chất cần xác định trong dung dịch.

Phương pháp này có độ nhạy, độ chọn lọc và độ lặp lại cao, thực hiện

nhanh và khá đơn giản .

Trong phương pháp cực phổ xung vi phân, điện cực giọt thuỷ ngân

được phân cực bằng một điện áp một chiều biến thiên tuyến tính với tốcđộ chậm ( 1 – 2 mV/s ) nhưng vào cuối mỗi chu kỳ giọt ( giọt rơi cưỡng

bức nhờ bộ gõ ), trên khung điện áp biến đổi một chiều người ta đặt thêm

một xung vuông góc với biên độ thay đổi trong khoảng 10 – 100 mV và

độ dài xung cỡ 400 – 100 ms. Cường độ dòng là hiệu của giá trị dòng ghi

ở 17ms trước khi nạp xung và 17ms sau khi ngắt xung.

a. Ưu điểm

Phương pháp này là cho phép xác định hàm lượng vết các ion kim loại

nặng, độc, có nồng độ rất thấp. Đặc biệt việc sử dụng DDP kết hợp với Von –

ampe hòa tan (ASV) có thể xác định nồng độ các ion trong khoảng 0,1 μg/L.

Phương pháp cực phổ xung và von – ampe hòa tan có độ lặp lại cao, độ chính

xác và độ chọn lọc cao.

Trong việc xác định các kim loại thì phương pháp cực phổ xung và von

– ampe hòa tan với AAS có tính năng tương tư nhau, nhưng nó có ưu việt hơn

là giá thành rẻ hơn nhiều.

b. Nhược điểm

- Sử dụng thủy ngân độc.

- Nếu dung dịch phân tích chứa các tạp chất hữu cơ sẽ gây nhiễu mà

nguyên nhân là do các tạp chất tham gia phản ứng điện hóa trên các điện cực.

- Không thích hợp khi xác định các ion có thế điện cực rất âm như Na+,

Ca2+, K +, Mg2+…


10




Hình 1. : Dạng điện áp phân cực trong phương pháp DPP

∆Fei : Biên độ xung

∆Estep : Bước thế một xung điện

tstep : Thời gian nạp xung điện

Hình 2 : Dạng tín hiệu đầu ra của phương pháp DPP


11

i p = i1 – i2

E

i

∆Fei

∆Estep

Chu kỳ giọttstep

E

t




IV. Các phương pháp xử lý mẫu thực phẩm để phân tích kim loại trong

thực phẩm

Có ba phương pháp xử lý chính:

• Phương pháp vô cơ hóa khô

• Phương pháp vô cơ hóa ướt

• Phương pháp vô cơ hóa khô ướt kết hợp

4.1. Phương pháp vô cơ hóa khô ướt kết hợp

a. Nguyên tắc chung

Nguyên tắc của kỹ thuật này là mẫu được phân hủy trong chén hay cốcnung mẫu. Trước tiên, người ta thực hiện xử lý ướt sơ bộ trong cốc, hay chén

nung bằng một lượng nhỏ axit, và chất phụ gia để phá vỡ sơ bộ cấu trúc ban

đầu của các hợp chất mẫu, và tạo điều kiện giữ một số nguyên tố có thể bay

hơi khi nung. Sau đó đem nung ở nhiệt độ thích hợp. Vì thế lương axit dùng

để xử lý thường chỉ bằng 1/4 hay 1/3 lượng cần dùng cho xử lý ướt.Như thế sẽ

tốn ít axit tinh khiết cao. Sau đó đem nung sẽ nhanh hơn và quá trình xử lý sẽ

triệt để hơn xử lý ướt và hạn chế bớt được sự mất của một số kim loại khinung. Do đó đã tận dụng được ưu điểm của hai kỷ thuật xử lý ướt và khô, nhất

là giảm bớt được các hóa chất tinh khiết cao khi tro hóa ướt, dung dịch thu

được là trong và sạch hơn tr hóa ướt.

b. Các phương pháp và ví dụ

Vì là xử lý khô ướt kết hợp là kế tiếp nhau, trước tiên xử lý sơ bộ, sau đó

mới nung nên tính chất và sự diễn biến cũng tương tự như kỷ thuật khô, kỷ

thuật ướt. Chỉ có khác là sau khi xử lý mẫu không phải đuổi lượng axit dư quá

nhiều trong kỷ thuật ướt.

Ví dụ 1: Xử lý mẫu rau quả để xác định các kim loại ( Na, K, Ca, Mg, Cd,

Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn.). Lấy 5g mẫu và chén nung, thêm 10ml HNO3

65% và 5ml Mg(NO3)2, trộn đều rồi sấy khô hay đun trên bếp điện cho mẫu

sôi nhẹ và đến khô thành than đen. Sau đó đem nung ở nhiệt độ, lúc đầu 400 –

4500

C trong 3 giờ, sau đó ở 500 – 5300

C, đến khi hết than đen được tro trắng.


12




Sau đó hòa tan tro tthu được trong 20ml dung dịch HCl 1/1 đun nóng cho tan,

làm bay hết axit dư, đến còn muối ẩm, định mức bằng dung dịch HCl 2 %

thành 25ml. Đây là dung dịch xác định các nguyên tố nói trên bằng các

phương phổ UV – VIS, hay phổ nguyên tử ( AES, AAS).Quy trình như sau:


13




Ví dụ 2: Xử lý mẫu tôm, cua, cá… để xác định kim loại ( Na, K, Ca, Mg, Cd,

Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn). Lấy 5g mẫu vào chén thạch anh, thêm 15ml H2SO4

75% và 3ml Mg(NO3)2 5% trộn đều, để xử lý ướt sơ bộ, sau sấy hay đun trên

bếp điện cho mau sôi nhẹ và đun từ từ cho đến khô và thành than đen. Sau đó


Than đen

Muối ẩm

Tro trắng

Dung dịch phân tích

+ 10ml HNO3

56%

+ 5ml Mg(NO3)2 5%

400 - 4500C trong 3 giờ Sau đó nung 500 - 5300C

+ 20ml dung dịch HCl 1/1, đun nóng

Định mức bằng dung dịch HCl 2% thành 25ml

Đo bằng AAS, AES, UV-VIS

5g mẫu

14




đem nung 3 giờ đầu ở nhiệt độ 400 – 4500C, sau đó nung ở nhiệt độ 5300C ch

mẫu tro hóa đến được bã không cặn đen. Sau đó hòa tan tro thu được trong

15ml HCl 1/1, đun cho mẫu tan hết, làm bay hơi hết axit dư đến còn muối ẩm

định mức thành 25ml bằng HCl 2%. Đây là dung dịch mẫu để xác các kimloại nói trên bằng phương UV-VIS hay phổ nguyên tử AES, AAS.

Quy trình như sau:

c. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng:

Các ưu điểm của kỷ thuật này là tận dụng được các ưu điểm của kỷ thuật

xử lý ướt và cả xử lý khô, cụ thể là:

- Hạn chế sự mất mát của một số chất phân tích


Dung dịch phân tích

Muối ẩm

Đo trên phổ UV-VIS hay phổ (AAS,AES)

Than đen

Tro trắng

+ 15ml H2SO

475% và 3ml Mg(NO

3)

2

+ Đung hoặc sấy trên bếp điện

Nung 3 giờ đầu ở 400 -4500CSau đó nung ở 5300C

Hòa tan trong 15ml HCl 1/1. Đunnong cho mẫu tan và đuổi hết axit dư

Định mức thành 25ml HCl 2%

15

5g mẫu




- sự tro hóa là triệt để, sau khi hòa tan tro sẽ có dung dịch mẫu trong .

- Không phải dùng nhiều axit tinh khiết cao

- Thời gian xử lý nhanh hơn tro hóa ướt

- Không phải đuổi axit dư lâu, nên han chế sự nhiễm bản do môi trường.

- Phù hợp cho nhiều loại mẫu khác nhau để xác định kim loại

- Không cần trang bị phức tạp nư hệ lò vi sóng đắt tiền

Cách này được sử dụng chủ yếu để xử lý mẫu cho phân tích các nguyên tố

kim loại và một số anion vô cơ như: Cl - , Br - ,SO42-,… Trong các loại mẫu

sinh học, mẫu môi trường, mẫu hữu cơ, mẫu vô cơ. Không dùng được cho xử

lý mẫu để xác định các chất hữu cơ. Trong phòng thí nghiệm bình thường,

không trang bị lò vi sóng thì cách xử lý này vẫn là một phương pháp thích

hợp, đơn giản mà vẫn đảm bảo được kết quả tốt.

2. Phương pháp khô

- Dụng cụ, hoá chất

Capxun dung tích 250 ml Bếp cách cát

Pipet 100 ml Giấy lọc

Bình định mức dung tích 250 ml Magie dioxyt (MgO2)

Cân kỹ thuật Canxi acetat Ca(CH3COO)2

Phễu Acid nitric đặc (d=1.4)

Bếp điện, lò nung điều chỉnh được nhiệt độ ( 600- 7000 C)

- Tiến hành

Dùng pipet lấy chính xác 100 ml thực phẩm ( nếu là sản phẩm lỏng) hoặc

lấy cân 100 g thực phẩm ( nếu là sản phẩm khô) cho vào capxun. Thêm vào

capxun 0,5g MgO2 và 0,5g Ca(CH3COO)2 để tăng tốc độ vô cơ hoá và chống

việc tạo thành các hợp chất bay hơi chủa kim loại nặng khi đốt ( vô cơ hoá).

Các chất này nhất thiết không được chứa thiếc, đồng và chì. Đặt capxun trên

bếp cách cát, đốt cho thực phẩm cháy hoàn toàn thành than. Đặt capxun vào lò

nung, nung ở nhiệt độ 600- 7000C, đến khi sản phẩm biến hoàn toàn thành tro

xám, khoảng 3 giờ. Lấy capxun ra khỏi lò nung, để nguội, cho vào capxun 20


16




ml acid nitric đặc ( tuyệt đối không chứa đồng và chì) và 50 ml nước cất hai

lần, nước tráng cũng chuyển vào bình định mức. Thêm nước cất đến vạch

mức, lắc kỹ.

3. Phương pháp ướt- Dụng cụ, hoá chất

Capxun dung tích 250 ml Bếp cách cát

Pipet 100 ml Giấy lọc

Bình định mức dung tích 250 ml Phễu

Cân kỹ thuật

Bếp điện, lò nung điều chỉnh được nhiệt độ ( 600- 7000 C)

- Hoá chất: Acid nitric đặc ( d = 1,4)Acid sunfuric đặc (d = 1,84)

Amon axetat NH4(CH3COO)2

- Tiến hành

Lấy lượng mẫu như trên cho vào capxun. Thêm vào capxun 3 ml acid

nitric đặc và 50 ml acid sunfuric đặc. Đặt capxun lên bếp điện, đun sôi dung

dịch trong capxun. Tiếp tục đun và cứ mỗi phút lại nhỏ thêm 5- 20 giọt acid

nitric đặc. Khí NO2 màu nâu sẽ thoát ra (làm trong tủ hút hơi).

Nếu thấy dung dịch trong capxun thẫm màu lại thì tăng tốc nhỏ acid nitric

đặc. Khi dung dịch trở nên nhạt màu thì giảm tốc độ nhỏ acid nitric đặc, đến

khi dung dịch không màu thì thôi. Tiếp tục đun cho khói trắng bốc đi hết, rồi

lại tiếp tục đun sôi 10 phút nữa. Nếu sau đó dung dịch vẫn không màu thì việc

vô cơ hoá đã hoàn toàn xong. Nếu dung dịch đen trở lại thì nhỏ acid nitric.

Lấy capxun ra khỏi bếp điện. Cho vào capxun 0,20g amonaxetat, khuấy cho

tan hết. Chuyển toàn bộ dung dịch từ capxun vào bình định mức dung tích 250

ml. Thêm nước cất hai lần đến vạch mức, lắc kỹ. Nếu dung dịch capxun bị

đục thì phải lọc trước khi chuyển vào bình định mức.

• Ghi chú: Phương pháp đốt khô nói trên để xác định đồng và chì cũng

được thừa nhận để xác định thiếc. MgO2 để tách ra oxy hoạt động giúp oxy

hoá nhanh các chất hữu cơ. Ca(CH3COO)2 đóng vai trò phá vỡ MgO2 làm tăng

oxy hoạt động phóng vào chất hữu cơ, do đó làm tăng tốc độ đốt. Cũng có thể


17




dùng Mg(CH3COO)2 và NaCl: Mg(CH3COO)2 và Ca(CH3COO)2; NH4Cl và

NaCl, (NH4)2CO3…

Song hỗn hợp MgO2 và Ca(CH3COO)2 tỷ lệ 1/1 làm cho tốc độ đốt chất

hữu cơ nhanh nhất. Nếu đốt khô không dùng hỗn hợp MgO2 và canxi axetat, thì các muối

thiếc dễ bay hơi và một phần Sn nằm dưới dạng không tan là acid β-

metastanic. Sự mất thiếc trong đốt khô như vậy có thể từ 2,7 đến 77%.


18




Phần III: Các phương pháp xác định một số kim loại nặng

(Cu, Pb, Cd, Zn)

I.Các phương pháp xác định Chì (Pb)Theo khuyến cáo của tổ choc FAO/WHO thì hàm lượng chì cơ thể tiếp

nhận qua đường thức ăn tối đa hàng ngày là 3.4 - 4µg/kg cơ thể. Tiêu chuẩn

tối đa cho phép của WHO nồng độ chì trong nước uống không vượt quá 0.05

mg/l.

Để xác định Pb trong nước bề mặt, nước sinh hoạt thường dùng phương

pháp chiết trắc quang với thuốc thử Dithizon là phương pháp cho phép xác

định từ 0,1÷1,0 mg Pb/l.Pb là kim loại dễ xác định bằng phương pháp cực phổ, phương pháp này

cho phép xác định Pb trong nước từ 0,05mg đến vài mg trong 1 lít nước. Để

xác định Pb trong những loại nước sạch có hàm lượng nhỏ hơn 0,02 mg/l nên

dùng phương pháp phân tích điện hoá hoà tan.

1.1. Phương pháp cực phổ

Ion Pb (II) là một trong những ion có hoạt tính cực phổ bị khử trên catot

thuỷ ngân thành kim loại.

Trong nền NaOH 1 M phức Pb(OH)3− bị khử thuận nghịch và cho

sóng cực phổ với thế bán sóng -0,76 V so với cực calomen bão hoà.

Nếu trong dung dịch có chứa Fe (III) với hàm lượng không lớn lắm, sắt

sẽ bị kết tủa hidroxit trong nền NaOH và không gây trở ngại đến sự xác định

Pb. Nếu hàm lượng sắt lớn kết tủa Fe(OH)3 sẽ hấp phụ Pb, trong trường hợp

này nên xác định Pb bằng phương pháp thêm chuẩn.

Nếu trong nước có lượng tương đối lớn Cu (II) trong môi trường kiềm

dư, nó cũng bị tan một phần dưới dạng CuO22- và sóng của đồng cũng ảnh

hưởng đến sự xác định Pb. Trong trường hợp này sau khi đã thêm NaOH vào

dung dịch phân tích để lắng kết tủa rồi dùng pipet lấy ra 10 ml dung dịch trên

thêm vào 0,5ml KCN 1M để che đồng. Lượng xianua không được dư nhiều vì

sự dư nhiều sẽ làm giảm bước sóng của Pb. Tuỳ thuộc vào hàm lượng Pb mà

ta tiến hành như sau:


19




+ Lấy 25ml mẫu nước cho vào bình định mức dung tích 50ml nếu cần

pha loãng mẫu nước để trong 25ml đó chứa khoảng 0,1÷3 mg Pb. Nếu

hàm lượng Pb trong mẫu chỉ nằm trong khoảng 0,5÷5 mg Pb/l thì cần

lấy 250ml mẫu thêm vào đó 1ml HNO3 đặc.+ Làm bay hơi trong bếp cách thuỷ đến cạn khô, hoà tan bã khô trong

nước cất và chuyển toàn bộ dung dịch thu được vào bình định mức 50

ml.

+ Tiếp theo thêm vào 5 ml NaOH, 1ml gielatin định mức bằng nước cất

và lắc đều dung dịch. Nếu có kết tủa hydroxit thì cần để lắng và tiến

hành lấy phần dung dịch trong và tiến hành ghi cực phổ ở độ nhạy thích

hợp từ -0,4 ÷ -1,0 V so với anot đáy thuỷ ngân.+ Đo chiều cao sóng và dựa vào đường chuẩn để xác định hàm lượng

Pb.

Nếu hàm lượng mẫu có chứa 0,05÷1mg Pb/l thì: Lấy 250ml mẫu nước

cho vào cốc chịu nhiệt thêm vào 1ml HNO3 đặc và làm bay hơi dung dịch đến

khô. Thêm vào bã khô để nguội 0,5ml HNO3 đặc và cô lại lần nữa. Cho vào

bã khô để nguội 5ml dung dịch NaOH 10M +1ml gielatin + 44ml nước cất

trộn đều (dung dịch nền). Sau khi bã khô hoà tan hết tiến hành đo ghi cực phổ

từ -0,4 ÷ -1,0 V so với đáy anot thuỷ ngân. Dựa vào đường chuẩn để xác định

hàm lượng Pb.

Nếu mẫu chứa lượng lớn chất hữu cơ cần phá huỷ chúng như trong

phương pháp dithizon ở trên. Để loại oxi không dùng Na2SO3 vì ion Pb (II) sẽ

kết tủa dưới dạng PbSO4, đặc biệt với trường hợp nồng độ Pb lớn. Cần dùng

không khí trơ như N2 hoặc H2 tinh khiết cho chạy qua dung dịch trước khi ghi

cực phổ để loại oxi. Dùng gielatin để loại trừ cực đại cực phổ của Pb.

Phương pháp Vôn-Ampe hoà tan hấp thụ (AdSV) với thuốc thử 8-

hydroquinolin (pH= 7,8÷8,5) Pb cho pic tại -0,54 V với giới hạn phát hiện là

3.10-10M. Bằng phương pháp Von-Ampe hoà tan anot (ASV) trong nền đệm

axetat (pH= 4,6) Pb cho pic tại -0,4 V với giới hạn phát hiện tới 1.10-10M .


20




1.2. Phương pháp định lượng bằng quang phổ hấp thụ nguyên tử.

Với phương pháp F-AAS sử dụng ngọn lửa là hỗn hợp khí (không khí-

axetilen) với tỉ lệ 5,2/1,25 L/ph (V/V) đo chì ở bước sóng λ = 217nm. Với kỹ

thuật này đạt độ nhạy 0,1µg/ml, giới hạn phát hiện 0,02µg/ml. Có thể dùngthuốc thử APDC (amoni pyrolydin dithiocacbamat) trong MIBK (metyl

isobutyl ketone) (mẫu được axit hoá bằng axit HCl đến pH = 4÷5).

Với phương pháp AAS không dùng ngọn lửa thì nguyên tắc của

phương pháp là: mẫu được đưa vào lò, tại đây nó được sấy khô, tiếp đến là

tro hoá và cuối cùng muối của chì được phân ly dưới dạng chì nguyên tử,

trong môi trường khí trơ Argon. Điều kiện nguyên tử hoá là: sấy ở nhiệt độ

120o

C ÷ 200o

C, trong thời gian là 30 giây; tro hoá ở nhiệt độ 450o

C, trong thờigian 20 giây; nguyên tử hoá ở nhiệt độ 1900oC, trong thời gian 3 giây. Vùng

tuyến tính là: 2 ÷ 50 mg/ml. Với kỹ thuật này đạt độ nhạy 0,05µg/ml, giới hạn

phát hiện 0,01µg/ml.

a. Thiết bị, dụng cụ:

- Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử có trang bị đèn catốt chì rỗng bước

sóng cài đặt là 283,3 nm, sử dụng ngọn lửa axetilen không khí với chiều rộng

của đầu đốt là 4 inch.- Chén sứ dung tích 50ml, độ sâu 5cm hoặc cốc thuỷ tinh có mỏ bằng

thạch anh dung tích 100ml.

- Tủ sấy ở nhiệt độ 1500C

- Lò nung kiểm soát được nhiệt độ từ 2500C – 6000C với sai lệch không

quá 100C.

- Dụng cụ thuỷ tinh đã được rửa sạch bằng acid nitric nồng độ 8N và

tráng lại bằng nước cất trước khi sử dụng.- Cân phân tích có độ chính xác loại đến 0,01g và loại đến 0,001g.

b. Hoá chất và chất chuẩn:

- Dung dịch HCl 1N : pha loãng 82ml dung dịch HCl đậm đặc bằng nước cất

1000ml.

- Dung dịch acid nitric 1N

- Acid Percloric HClO4 đậm đặc 70,5%

- Oxyt Lantan La2O3


21




- Etylen dinitritetraaxetac EDTA

- Dung dịch đệm : Pha dung dịch đệm như sau:

+ Cho 163g EDTA vào trong bình định mức 2000ml, sau đó thêm

200ml nước cất và một lượng vừa đủ NH4OH để hoà tan hết EDTA.Thêm 8 giọt chỉ thị methyl da cam vào dung dịch EDTA.

+ Cho 500ml nước cất vào một cốc thuỷ tinh rồi từ từ cho thêm 60ml

dung dịch acid percloric đậm đặc, khuấy đều rồi để nguội. Sau đó, cho

50g acid lantan vào cốc rồi khuấy đều để hoà tan hết lượng acid lantan

này.

+ Rót từ từ dung dịch oxyt lantan vào dung dịch EDTA pha ở trên, vừa

rót vừa khuấy mạnh. Nếu cần thiết, thêm NH4OH vào dung dịch trên đểgiữ cho dung dịch có tính kiềm với methyl da cam (dung dịch có màu

vàng).

- Dung dịch chì chuẩn:

+ Dung dịch chuẩn gốc 1mg /l: hoà tan 1,5985g nitrat chì chuẩn trong

khoảng 500ml dung dịch acid nitric 1N. Sau đó định mức thành 1000ml

bằng dung dịch HNO3 1N trong bình định mức.

+ Dung dịch chuẩn trung gian 10mg/ml: lấy chính xác 10ml dung dịch

chuẩn gốc cho vào bình định mức 1000ml, thêm 82ml dung dịch HCl 1N

vào bình. Sau đó 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 lượng chì lần lượt là 0,1; 0,2; 0,6; 1; 3; 5 và 10mg Pb/ml bằng

dung dịch HCl 1N trong các bình định mức dung tích 50ml.

c. Phương pháp tiến hành

- Chuẩn bị mẩu trắng

Làm bay hơi 4ml dung dịch HNO3 đậm đặc trong chén sứ đên khô trên

bếp cách thuỷ. Hoà tan cặn bằng 20ml dung dịch HCl 1N và chuyển dung dịch

vào bình định mức 25ml. để nguội bình và định mức tới vạch bằng HCl 1N.

Yêu cầu hàm lượng chì trong mẫu trắng không được lớn hơn 10mg.

- Chuẩn bị mẫu thử


22




+ Cân khoảng 25g mẫu cho vào chén sứ rồi sấy khô trong tủ sấy trong

thời gian 2h ở nhiệt độ từ 1350C – 1500C. chuyển chén sứ vào lò nung và

tăng dần nhiệt độ đến 5000C. giữ nhiệt độ lò ở 5000C trong 16h để tro hoá

mẫu.+ Lấy chén sứ ra để nguội đến nhiệt độ trong phòng. Cho 2ml HNO3 đậm

đặc vào chén rồi bay hơi dung dịch trong chén cho đến khô trên bếp cách

thuỷ. đặt ché sứ trở lại vào lò nung ở nhiệt độ thường, sau đó tăng dần

nhiệt độ đến 5000C và giữ nhiệt độ này trong vòng 1giờ.

+ Lấy chén ra để nguội và lặp lại thao tác như trên cho đến khi tro có màu

trắng hoàn toàn.

+ Cho 10ml dung dịch acid clohydric nồng độ 1N vào chén có tro rồi hoàtan tro bằng cách nung nóng. Chuyển gọn dung dịch vào bình định mức

25ml.

+ Đun nóng phần tro còn lại trong chén 2 lần, mỗi lần với 5ml dung dịch

clohydric nồng độ 1Mrồi rót dung dịch vào bình định mức 25ml nói trên.

để nguội và định mức tới vạch bằng acid clohydric nồng độ 1N rồi lắc đều.

- 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 283,3nm và đạt tốc độ dòng của hổn hợp

acetylen không khí theo hướng dẫn của nhà sản xuất và điều kiện làm việc

chuẩn với chì.

+ Xây dựng đường chuẩn với các hàm lượng của chì lần lượt là 0,0; 0,2;

0,4; 1,0; 3,0; 5,0; và 10,0mg/ml dựa trên độ hấp thụ của chúng. Trong

trường hợp tín hiệu nhận được yếu, phải điều chỉnh độ khuyếch đại để

được độ hấp thụ A của dung dịch chuẩn (0,2mg/ml) không nhỏ hơn 1%.

+ Khi đường chuẩn có độ tuyến tính tốt, tiến hành đo độ hấp thụ của dung

dịch mẫu thử và mẫu trắng đã được chuẩn bị như sau:

•Đối với dung dịch mẫu thử trong, không có cặn lắng: Tiến hành xác

định độ hấp thụ 3 lần theo các bước sau: bơm lần lượt dung dịch chuẩn sau đó

là dung dịch mẫu thử. nếu số lượng dung dịch nhiều thì thì bơm lần lượt một

dung dịch chuẩn và 3 dung dịch mẫu thử cho đến khi bơm hết lượng dung

dịch chuẩn và mẫu thử, mẫu trắng.


23




•Đối với dung dịch mẫu thử đục: thêm 1ml dung dịch đệm vào các dung

dịch mẫu thử, mẫu trắng đã chuẩn bị ở trên và các dung dịch chuẩn. Sau đó

tiến hành xác định độ hấp thụ của các dung dịch như đối với dung dịch mẫu

thử trong.+ Tính hàm lượng chì trong mẫu thông qua đường chuẩn sau khi đã trừ đi

mẫu trắng.

- Yêu cầu độ tin cậy của phép phân tích.

+ Độ hấp thụ lại của bơm 2 lần.

+ Độ lệch chuẩn (CVs) tính theo độ hấp thụ của hai lần bơm liên tiếp của

cùng một dung dịch chuẩn phải nhỏ hơn 0,5%.

+ Độ thu hồi được xác đình bằng cách sử dụng 5 mẫu đã cho vào mộtlượng dung dịch chì chuẩn biết chính xác nồng độ. Độ thu hồi tính được phải

nằm trong khoảng từ 85% - 115%, độ thu hồi trung bình lớn hơn 90%.

d. Tính kết quả

Hàm lượng chì trong mẫu thuỷ sản được tính theo công thức sau:

+ Đối với dung dịch mẫu thử trong, không có cặn lắng.

CPb = M

m Pb . 25

+ Đối với mẫu thử đục phải bổ xung thêm dung dịch đệm.

CPb = mPb .1−d

d

V

V .

M

25

Trong đó:

CPb: hàm lượng chì có trong mẫu thử (mg/g)

mPb: hàm lượng chì có trong dung dịch mẫu tính được theo đường

chuẩn mg/mol.25: thể tích dung dịch acid clohydric nồng độ 1M dùng để hoà tan mẫu

(ml)

Vd: thể tích dung dịch mẫu thử đã bổ sung 1ml dung dịch đệm để phân

tích (ml)

M: khối lượng mẫu thử (g)


24




1.3. Phương pháp trắc quang

Pb (II) là cation kim loại có khả năng tạo phức với nhiều thuốc thử hữu

cơ khác nhau. Vì vậy có thể áp dụng phương pháp trắc quang để xác định Pb.

Việc xác định Pb bằng phương pháp trắc quang với dithizon là phương pháp phổ biến nhất bởi tính ưu việt của nó.

Dithizon – Diphenylthiocacbazon là thuốc thử hữu cơ có khả năng tạo

phức càng cua với hàng loạt ion kim loại, trong đó có chì. Phức chì đithizonat

khó tan trong nước nhưng dễ tan và tan nhiều trong các dung môi hữu cơ như

CHCl3 hoặc CCl4. Vì vậy, người ta thường dùng phương pháp chiết trắc quang

để xác định chì.

Trong CCl4 thì dithizonat có màu đỏ, cực đại hấp phụ ở λ = 520nm. Chìdithizonat được chiết chọn lọc và định lượng từ dung dịch nươc có pH = 8 – 9

chứa lượng dư xianua là chất dùng để che nhiều kim loại khác có thể cùng bị

chiết với chì.

Trong môi trường kể trên, cùng bị chiết với chì có cả tali, bitmut và

thiếc (II). Tali không cản trở việc xác định chì nhưng thiếc và bitmut ngăn cản

nên cần được tách trước bằng cách chiết chúng từ môi trường axit.

+Trong môi trường axit chì không bị chiết, còn lại trong pha nước.

Thiếc và bitmut được tách trước như sau: thêm hidrazin vào dung dịch

mẫu nước, đun nóng để khử Sn4+ xuống Sn2+ và khử các chất khác.

+ Sau khi để nguội, thêm dung dịch natritactrat vào, đưa pH của dung

dịch đến 2,3 – 3 ( bằng dung dịch axit tactric).

+ Tiến hành chiết nhiều lần, mỗi lần bằng 5ml dung dịch dithizon 0,1 %

trong CHCl3.

+ Tiến hành chiết cho đến khi pha hữu cơ vãn giữ nguyên màu xanh của

dithizon cho đến khi pha hữu cơ vẫn giữ nguyên màu xanh của

dithizon.

+ Cuối cùng, lắc pha nước vài lần với CHCl3 ( mỗi lần dùng 5ml ) đến

khi pha đó không còn màu xanh. Tiến hành chiết như vậy không những

tách được thiếc mà còn tách được cả thủy ngân, bạc và đồng.

Nếu như trong mẫu nước chứa lượng đáng kể các chất hữu cơ cần phải

vô cơ hóa chúng bằng cách chho vào vài ml HNO3 đặc và HClO4 đặc rồi cô


25




mẫu đến khô, sau đó tẩm ướt bã khô bằng axit nitric và hòa tan bằng nước cất.

các chất oxi hóa cần được khử trước bằng hidrazin.

Phương pháp này cho phép xác định hàm lượng Pb đến cỡ 0,001mg/l.

1.4. Phương pháp Von – Ampe hòa tan xung vi phân

Hiện nay người ta sử dụng phương pháp Von – Ampe hòa tan kết hợp

xung vi phân (DPP) có thể xác định cỡ 10-9M Pb2+ với thời gian không quá 3

phút. Có thể nói hiện nay DDP là phương pháp cực phổ hoàn chỉnh nhất để

xác định hàm lượng kim loại nặng vì phương pháp này có độ nhạy, độ chọn

lọc cao và có tính vạn năng đối với hầu hết các đối tượng phân tích.

II. Các phương pháp xác định Cadimium ( Cd )

Cađimi và dung dịch các hợp chất của nó là những chất cực độc, thậm

chí với nồng độ rất thấp chúng sẽ tích luỹ sinh học trong cơ thể cũng như

trong các hệ sinh thái. Các hợp chất chứa cađimi cũng là các hợp chất gây ung

thư. Ngoài ra nhiễm độc cađimi còn gây ảnh hưởng đến nội tiết, máu, tim

mạch…Theo tiêu chuẩn WHO quy định, nồng độ cađimi cho nước uống

0,003 mg/l .

Tuỳ theo hàm lượng Cadimi trong mẫu và yêu cầu của phép phân tích

mà chúng ta có các phương pháp xác định Cd phù hợp khác nhau. Sau đây là

một số phương pháp xác định Cadimi.

2.1. Phương pháp trắc quang

Để xác định Cd bằng phương pháp trắc quang dùng dithizon, người ta

chiết bằng CCl4 từ môi trường kiềm mạnh chứa tactrat. Dung dịch dithizonat

của dung dịch Cd trong dung môi hữu cơ có màu đỏ hấp phụ cực đại ở bước

sóng λ= 515 nm. Các chất cản trở được che bằng CN - , NH2OH, tacrtrate.

Nồng độ phát hiện nhỏ nhất 0,5 μg trong thể tích 1ml ở bề dày cuvet 2cm.

Phức dithizonate cadimi cho khoảng tuân theo định luật Beer đến nồng độ 0,4

μg Cd/ml. Bằng phương pháp này có thể xác định hàm lượng từ phần trăm mg

đến miligam Cd.


26




Trong môi trường kiềm có một số kim loại cũng bị chiết cùng cadimi

như bạc, niken, coban, đồng, để loại trừ các nguyên tố này người ta chiết

chúng trong môi trường axit trước khi xác định cadimi.

Hàm lượng Cadimi khoảng 0,01÷ 0,5mg Cd/l có thể dùng phương pháp xác định như sau:

+ Nếu như mẫu phân tích có chứa lượng lớn chất hữu cơ thì cần vô cơ

hoá chúng bằng cách thêm vào thể tích nước lấy phân tích 1÷2ml H2SO4 đặc,

3÷5 ml HNO3 đặc và làm bay hơi dung dịch trong tủ hút.

+ Nếu dung dịch còn có màu thì lại thêm 5ml HNO3 đặc và lại làm bay

hơi lần nữa, động tác này lặp đi lặp lại cho đến khi thu được dung dịch không

màu. Sau đó làm bay hơi dung dịch đến khô thêm tiếp vào bã 1ml HCl đặc vàlàm bay hơi lần nữa. Phần bã sau khi để nguội được hoà tan bằng nước cất 2

lần, đun nóng để hoà tan hết muối tan, lọc qua phễu lọc khô bằng giấy lọc và

giữ lấy dung dịch để xác định Cd.

Trong môi trường kiềm mạnh các kim loại khác như Ag, Cu, Ni,Co

cũng bị chiết cùng với Cd. Các nguyên tố ngăn cản cần được chiết

trước khi xác định Cd bằng dithizon từ môi trường axit.

+ Nếu trong mẫu có CN-

thì cần phá huỷ xianua bằng cách thêm 0,5 mlH2SO4 đặc vào 100ml mẫu nước đun sôi 10 phút trong tủ hút. Sau đó thêm 0,2

ml HCl đặc khuấy đều và để yên (để kết tủa AgCl lắng xuống) trong 2 giờ.

Lọc dung dịch rửa phễu bằng vài ml nước cất, trong nước lọc còn có thể chứa

một lượng nhỏ Ag, Cu, Hg và một lượng nhỏ Ag còn trong nước lọc được

được chiết để loại bỏ bằng dithizon từ môi trường có pH= 2. Thêm vào nước

lọc 5ml dung dịch muối xaynhet 20% điều chỉnh pH đến 2 bằng cách khuấy

và thêm từ từ dung dịch NH3 hoặc HCl. Cho mẫu vào phễu chiết và chiết mỗi

lần bằng 5ml dithizon 0,1% trong CHCl3, chiết cho đến khi lượng dithizon sau

khi chiết vẫn giữ nguyên màu xanh ban đầu của nó. Sau đó rửa mẫu bằng 10

ml CHCl3 cho đến khi dung môi rửa không màu. Cuối cùng rửa thêm 2 lần

mỗi lần 5 ml CCl4.

+ Nếu trong mẫu có chứa Ni thì tách bằng dimetylglioxim như sau:

Lấy 50 ml dung dịch mẫu đầu hoặc dung dịch mẫu sau khi vô cơ hoá,

cho vào 10 ml dung dịch kalinatritactrat 20% (nếu lấy mẫu sau khi đã tách Ag,


27




Cu, Hg thì chỉ cần thêm 5 ml dung dịch tactrat là đủ). Thêm NH 3 vào cho đến

khi pH= 8,5÷9, thêm vào tiếp 5 ml dung dịch dimetylglioxim 1% trong rượu

etylic 96%. Cho toàn bộ hỗn hợp vào phễu chiết lắc đều trong 30 giây. Chiết

phức niken dimetylglixionat vài lần, mỗi lần bằng 10 ml CHCl3. Cuối cùngrửa tướng nước bằng 5 ml CCl4.

Nếu hàm lượng Zn gấp 50 lần Cd thì việc chiết Cd không hoàn toàn và

phạm sai số âm. Các chất oxi hoá cần được phân huỷ bằng cách thêm H2O2

vào và đun sôi kỹ. Các chất hữu cơ cần được chiết tách bằng 5 ml CCl 4 ở mỗi

lần chiết.

2.2. Phương pháp AASVới phương pháp AAS sử dụng lò nhiệt điện, nguyên tắc của phương

pháp là: Mẫu được đưa vào lò, tại đây nó được sấy khô, tiếp đến là tro hoá và

cuối cùng muối của cadimi được phân ly dưới dạng cadimi nguyên tử.

Sử dụng thuốc thử là APDC (amoni pyrolidin thiocacbonat) ở pH=9,

mẫu được axit hoá bằng axit HNO3 (axit hoá bằng 100ml mẫu bằng 1ml axit

HNO3). Sau đó tiêm vào lò 10µg mẫu, loại dung môi ở 100oC trong 25 giây,

tro hoá ở 450oC trong 80 giây và nguyên tử hoá ở 1950oC trong 4 giây. Đo độ

hấp thụ tại bước sóng λ = 228,8 nm. Dựa vào đường chuẩn để tính kết quả.

Trong trường hợp này hàm lượng Cadimi quá nhỏ có thể nâng cao nồng độ

bằng cách chiết MIBK (metyl isobutyl ketone) với thuốc thử APDC.

+ Với phương pháp F-AAS sử dụng ngọn lửa là hỗn hợp không khí-

axetylen với tỷ lệ 5,2/1,2 L/ph (V/V), cũng dùngthuốc thử APDC để chiết

mẫu, mẫu cũng được axit hoá bằng axit HNO3, thêm vào đó dung dịch axetat

40% để pH= 3÷4, thêm 5ml thuốc thử APDC, để yên trong 2 phút . Thêm

10ml MIBK vào bình lắc mạnh trong 30 giây, thêm nước cất vào cho đến khi

dung môi hữu cơ lên đến vạch của bình định mức. Sau đó đưa mẫu vào ngọn

lửa của máy và phân tích mẫu. Đo độ hấp thụ ở bước sóng λ = 228,8 nm. Và

dựa vào đường chuẩn để tính kết quả (mẫu chuẩn đã được chuẩn bị trong

MIBK).

Phương pháp AAS được ứng dụng để xác định cadimi trong nhiều đối

tượng khác nhau. Ở bước sóng 228,8nm thì đạt độ nhạy 0,01μg/ml, giới hạn


28




phát hiện 0,004μg/ml đối với kỹ thuật ngọn lửa. Đối với kỹ thuật không ngọn

lưa thì đạt độ nhạy 0,008μg/ml , giới hạn phát hiện 0,002μg/ml.

2.3. Phương pháp cực phổNếu trong mẫu phân tích mà hàm lượng Cd cao khoảng trên 1 mg/l thì

có thể dùng phương pháp cực phổ để xác định. Vì Cd trong nền hỗn hợp đệm

ammoniac và nhiều nền khác cho các sóng cực phổ thuận nghịch và định

lượng.

Để xác định Cd bằng phương pháp cực phổ, người ta thường dùng nền

đệm ammoniac - amoniclorua (NH3 1M + NH4Cl 1M ).

+ Nếu trong mẫu phân tích hàm lượng Cu không lớn hơn hàm lượngCd có thể xác định đồng thời cả 2 nguyên tố và nên dùng phương pháp thêm

chuẩn.

+ Trong trường hợp hàm lượng Cu quá lớn so với hàm lượng Cd thì

cần che Cu bằng xianua. Các kim loại khác như Fe (III), Bi, Sn, Sb, sẽ kết tủa

dưới dạng hydroxit trong dung dịch đệm. Để xác định Cd ta lấy phần dung

dịch trong ở trên. Nếu hàm lượng kết tủa quá lớn cần xác định theo phương

pháp thêm.

Zn, Co, Ni, Mn là những kim loại trong nền này cho sóng cực phổ ở

những thế âm hơn sóng của Cd nên không ảnh hưởng đến việc xác định nó.

Nếu trong nước có lượng lớn Pb thì cần tách trước bằng cách kết tủa nó bằng

axit Sunfuric loãng và lọc bỏ kết tủa Chì sunfat.

Tuỳ theo hàm lượng của Cd trong mẫu mà chúng ta thực hiện pha

loãng hay cô cạn bớt sao cho trong 25 ml mẫu chứa từ 0,05÷1,25 mg Cd.

Thêm một giọt Metyl da cam và trung hoà bằng HCl hoặc NH3 đến khi chất

chỉ thị vừa đổi màu. Tiếp theo thêm 10 ml dung dịch nền, 1 ml gielatin, 1 ml

đệm Natri sunfit và định mức bằng nước cất, lắc đều dung dịch, cho dung dịch

vào bình điện phân và ghi cực phổ từ -0,4 V ÷ -0,8 V so với anot đáy thuỷ

ngân. Có thể định lượng bằng phương pháp thêm chuẩn hoặc phương pháp

đường chuẩn.

Nếu mẫu chứa 0,02 ÷ 0,5 mg Cd/l thì cần làm giàu bằng cách cô như

sau:


29




+ Lấy 250 ml mẫu, cho vào bát sứ hoặc cốc chịu nhiệt, thêm vào đó

1ml HCl đặc, làm bay hơi đến cạn khô.

+ Thêm vào phần bã khô 5 ml dung dịch được điều chế như sau: Trộn

10 ml dung dịch nền + 1 ml gielatin + 1 ml Natrisunfit + 38 ml nước cất 2 lần.Cho toàn bộ vào bình điện phân và ghi cực phổ từ - 0,4 V ÷ -0,8 V. Nên xác

định bằng phương pháp thêm chuẩn.

Ngày nay với kỹ thuật tiên tiến nhiều phương pháp cực phổ hiện đại có

thể xác định Cd cỡ nồng độ 10-9 M trong các nền khác nhau. Đặc biệt có thể

xác định được đồng thời tới 5 nguyên tố cho độ chính xác cao ( ví dụ: Zn, Cd,

Pb, Cu, Bi).

Bằng phương pháp Vôn-Ampe hoà tan hấp phụ (AdSV) sử dụngthuốc thử 5-hydroxy quinolin (8-HQ) trong nền đệm HEPES (pH= 7,8) Cd

cho pic tại -0,69 V với giới hạn phát hiện tới 1.10 -10 M bằng phương pháp

Vôn-Ampe hoà tan anot (ASV), Cd trong nền đệm axetat pH= 4,6 V cho pic

tại -0,59 V với giới hạn phát hiện tới 1.10-10M.

2.4. Các phương pháp điện hóa

Cadimi có thể xác định bằng phương pháp cực phổ. Nguyên tắc của

phương pháp này dựa trên sự khử ion Cd2+ trong môi trường axit, trung tính

hoặc kiềm. Trong một khoảng nồng độ nhất định của Cd2+ thì cường độ dòng

khuếch tán (hay chiều cao song cực phổ) tỷ lệ với nồng độ Cd2+ theo phương

trình Incovich: I= k.C

Phương pháp điện hóa được sử dụng phổ biến hiện nay là phương pháp

von – ampe hòa tan anot, là một phương pháp xác định cadimi có độ nhạy

cao. Đây là phương pháp vừa xác định vừa làm giàu chất phân tích. Trước tiên

cadimi được điện phân làm giàu lên điện cực làm việc ơ thế không đổi. Sau đó

hòa tan Cd bằng cách phân cực ngược anot rồi ghi lại đường cong von – ampe

hòa tan của cadimi.

Khi xác định cadimi theo phương pháp cực phổ nếu trong mẫu nước

hàm lượng Cu lớn thì cần che bằng xianua.


30




III. Các phương pháp xác định Đồng (Cu).

Đồng là nguyên tố hóa học trong bảng hệ thống tuần hoàn có ký hiệu

Cu và số nguyên tử bằng 29, thuộc nhóm IB.

Lượng đồng trong nước uống thường thấp chỉ vài μg/l nhưng ống nướcvà vật dụng chứa nước có mối hàn bằng đồng có thể làm tăng nồng độ đồng.

Nồng độ đồng trong nước uống có thể tăng lên đến nhiều món sau một thời

gian nước đọng ở trong ống.

Đồng là nguyên tố cơ bản, lượng đồng đưa vào cơ thể từ thực phẩm vào

khoảng 1-3 mg/ngày. Các hợp chất của đồng có đôc tính không cao so với các

kim loại năng khác, các muối đồng gây tổn thương đường tiêu hóa, gan, thận

và niêm mạc. Độc nhất là muối đồng xuanua.Khi hàm lượng đồng trong cơ thể người là 10g/kg thể trọng gây tử

vong, liều lượng 60 – 100 mg/kg gây nôn mửa. Đồng ảnh hưởng nghiêm trọng

đến sức khoẻ do thiếu hụt cũng như dư thừa. Đồng thiết yếu cho việc sử dụng

sắt (Fe), bệnh thiếu máu do thiếu hụt sắt ở trẻ em đôi khi cũng được kết hợp

với sự thiếu hụt đồng.

Với cá, khi hàm lượng đồng là 0,002 mg/l đã có 50% cá thí nghiệm bị

chết.

Với khuẩn lam khi hàm lượng đồng là 0,01 mg/l làm chúng chết.

Với thực vật khi hàm lượng đồng là 0,1 mg/l đã gây độc, khi hàm lượng

đồng là 0,17 – 0,20 mg/l gây độc cho củ cải đường, cà chua, đại mạch. Việc

thừa đồng cũng gây ra những biểu hiện ngộ độc mà chúng có thể dẫn tới tình

trạng cây chết. Lý do của việc này là do dùng thuốc diệt nấm, thuốc trừ sâu,

đã khiến cho chất liệu đồng bị cặn lại trong đất từ năm này qua năm khác,

ngay cả bón phân Sulfat Cu cũng gây tác hại tương tự.

Nồng độ giới hạn cho phép :

Với nước uống và nước măt: 0,02 – 1,5 mg/l tuỳ theo tiêu chuẩn từng

nước.

Nước tới cây nông nghiệp: 0,2 mg/l riêng với đất rất thiếu đồng có thể

dùng nước chứa tới 5 mg/l để tới trong thời gian ngắn.


31




3.1. Phương pháp trắc quang sử dụng thuốc thử DDC.

Ion Cu (II) tạo được phức vòng càng với DDC (đietyl dithiocacbamat),

phức có màu đỏ nâu, khó tan trong nước nhưng tan nhiều trong một số dung

môi hữu cơ như clorofom. Trong dung môi này phức có màu đỏ nâu ánh vàng.Do đó để định lượng đồng bằng thuốc thử này người ta thường tiến hành chiết

trắc quang. Để tăng tính chọn lọc của phương pháp thường chiết phức bằng

clorofom từ môi trường chứa ammoniac, amoni xitrat và complexon III là

những chất dùng để che các ion cản trở việc xác định đồng.

Nếu đồng tồn tại trong nước dưới dạng phức bền xianua thì trước khi

phân tích cần phải phá huỷ phức đó bằng cách làm bay hơi mẫu nước sau khi

thêm vào đó 0,5 ml H2SO4 đặc và 5ml HNO3 đặc. Sau khi làm bay hơi mẫuđến khô, thêm vào bã 1 ml HCl đặc và làm bay hơi lần nữa.Tiếp theo thêm

nước cất hai lần vào, lọc và giữ lấy phần nước lọc để phân tích.

Trong môi trường có chứa ammoniac, xitrat, và complexon III đa số các

kim loại khác không gây cản trở cho phép xác định Cu bằng phương pháp

này, chỉ có Bimut (Bi), bạc (Ag), Hg vẫn phản ứng với DDC và có thể bị chiết

cùng với phức của Cu. Tuy vậy chỉ có phức của Bi có màu vàng là có ảnh

hưởng còn phức của Hg và Ag không màu hấp thụ ánh sáng trong miền tử

ngoại, nên thực tế không ảnh hưởng đến việc xác định đồng.

Để xác định Cu dưới dạng phức CuDDC có thể dùng NaDDC làm thuốc

thử hoặc có thể dùng phức PbDDC và có thể tiến hành chiết trao đổi để xác

định Cu. Phức đồng bền hơn phức chì nên đẩy chì ra khỏi phức của nó và Cu

được chiết hoàn toàn từ tướng nước sang tướng hữu cơ.

CTCT của NaDDC:

3.2 Phương pháp cực phổ

Cu (II) có hoạt tính cực phổ, trong nhiều nền khác nhau cho sóng cực phổ

định lượng. Trong đa số các nền cực phổ, sóng của đồng nằm trong khoảng

thế khá dương so với kim loại khác, từ 0 ÷ 0,6 V. Vì vậy xác định Cu bằng


32




phương pháp này rất thuận lợi và khá chọn lọc. Nền hỗn hợp đệm ammoniac

là một trong những nền tốt để xác định Cu.

Trong nền này các ion kim loại bị khử ở thế âm hơn như Cd(II), Co(II),

Ni(II), Zn(II), Mn(II)…không gây ảnh hưởng đến việc xác định Cu. Oxi hoàtan trong nước được khử bằng cách thêm vào lượng dư Natri sunfit Na2SO3.

Cromat, Co(III), Tl(III) cũng cho sóng cực phổ trong khoảng thế có sóng

đồng nên gây cản trở nếu hàm lượng của chúng đáng kể.

+ Nếu trong nước có hàm lượng lớn Fe(III), Al(III), Bi, Mn là những

kim loại kết tủa hidroxit trong môi trường ammoniac, thì kết tủa đó có thể hấp

phụ một phần đồng, trong trường hợp này để tránh sai số nên tiến hành định

lượng đồng bằng phương pháp thêm chuẩn, không nên dùng phương phápđường chuẩn.

+ Nếu trong nước có chứa lượng đáng kể là chất hữu cơ thì cần phải vô

cơ hoá mẫu như sau: thêm vào thể tích nước lấy để phân tích 1 ÷ 2 ml axit

H2SO4 đặc, 3 ÷ 5 ml HNO3 đặc và làm bay hơi dung dịch trong tủ hút cho đến

khi xuất hiện khói trắng SO3. Nếu dung dịch thu được còn có màu thì thêm

5ml HNO3 đặc và làm bay hơi lần nữa, động tác này được lặp lại cho đến khi

thu được dung dịch không màu. Sau đó làm bay hơi dung dịch đến cạn khô.

Phần bã sau khi để nguội được hoà tan trong nước cất hai lần, đun nóng để

hoà tan hết các muối tan, lọc qua phễu khô bằng thuỷ tinh xốp và giữ lấy để

xác định đồng. Để loại trừ cực đại cực phổ dùng dung dịch gielatin.

+ Nếu mẫu chứa từ 2 ÷ 50 mg Cu/l, thì lấy 25 ml dung dịch mẫu cho

vào bình định mức dung tích 50 ml. nếu mẫu nước chỉ chứa khoảng 0,2 ÷ 3 ml

Cu/l thì lấy 250 ml cho vào cốc chịu nhiệt sạch, thêm vào 1 ml HCl đặc và

làm bay hơi trên nồi cách thuỷ. Sau khi để nguội tẩm ướt bằng 1 ml HCl đặc,

hoà tan muối bằng nước cất và chuyển toàn bộ dung dịch vào bình định mức

50 ml. Trung hoà mẫu bằng NH3 đến khi đổi màu metyl da cam, thêm vào 10

ml dung dịch nền, 1 ml gielatin, 1ml Na2SO3 định mức bằng nước cất hai lần

và lắc đều. tráng bình điện phân bằng vài ml dung dịch đó, đổ một phần dung

dịch trong bình định mức vào bình điện phân. Ghi cực phổ từ -0,2V đến

- 0,8V ở độ nhạy thích hợp. Sau đó dựa vào đường chuẩn để xác định hàm

lượng đồng.


33




+ Nếu mẫu có hàm lượng Cu trong khoảng 0,02 ÷ 5ml Cu/ lit nước thì

lấy 250 ml mẫu nước thêm vào 1 ml axit HCl đặc, làm bay hơi đến khô, sau

đó để nguội thêm vào 5ml HCl đặc nữa và lại làm bay hơi lần nữa đến khô.

Sau khi để nguội thêm vào 5 ml dung dịch được chế như sau: 10 ml dung dịchnền được trộn đều với 1 ml gielatin + 1 ml Na2SO3 + 38 ml nước cất, dùng

đũa thuỷ tinh nhỏ khuấy đều cho muối trong cốc tan hết. Chuyển toàn bộ dung

dịch vào bình điện phân khô đã chứa thuỷ ngân khô và sạch dùng làm anot

đáy. Ghi cực phổ từ -0,2 V đến – 0,8 V. Rồi dựa vào đường chuẩn tính hàm

lượng của đồng.

Dụng cụ, hoá chất:

- Máy cực phổ LP.55.A- Dung dịch nền (hoà tan amon clorua vào 10ml dung dịch amoniac đặc).

- Gelatin dung dịch 1%.

- Dung dịch đồng tiêu chuẩn: (hoà tan 3,9283g đồng sunfit tinh thể

(CuSO4.5H2O) trong 1lít nước cất, 1ml dung dịch này chứa 1mg đồng, khi

dùng pha loãng 10 lần để có 0,1mg đồng trong 1ml.

Tiến hành :

Dùng pipet hút 20ml nước lọc loại I, thêm 5ml dung dịch nền vào mộtcốc, thêm một lượng natri sunfit (Na2SO3)và 10 giọt gelatin dung dịch 1%

khuấy kỷ. Chuyển toàn bộ vào bình điện phân, làm cực phổ với thế 200 và đặt

độ nhạy điện thế 1/100 – 1/400

Sau đó, lấy 20ml nước lọc loại I, thêm 10ml dung dịch đồng tiêu chuẩn,

4ml dung dịch nền, một lượng natri sunfit và 10 giọt gelatin, làm cực phổ như

trên.

Tính kết quả:Hàm lượng đồng tính thành mg trên 1kg sản phẩm, tính theo công thức

sau:

x =GV V H V H

V V H V C vc

.)..(

1000.....

11122

011

−

Trong đó:

Cc: Nồng độ dung dịch tiêu chuẩn (0,1 mg/ml)


34




Vc: Thể tích dung dịch tiêu chuẩn thêm vào, ml

H1: Chiều cao sóng cực phổ dung dịch mẫu thử, mm

V1: Thể tích dung dịch lấy mẫu làm cực phổ, ml

V0: Thể tích toàn bộ nước lọc I, mlH2: Chiều cao sóng cực phổ dung dịch mẫu và đồng tiêu chuẩn,

mm

V2: Thể tích dung dịch mẫu và tiêu chuẩn.

G : Lượng mẫu cần

Hiện nay có nhiều phương pháp cực phổ hiện đại có thể xác định Cu cỡ

nồng độ 10

-9

M và có thể xác định trong nhiều nền khác nhau.Bằng phương pháp Vôn-Ampe hoà tan hấp phụ, sử dụng thuốc thử

catechol (pH = 7,8) Cu cho píc tại -0,2 V với giới hạn phát hiện tới 1.10-11 M.

Với thuốc thử 6-hydroxi quinolin (pH = 6÷ 9) Cu cho píc tại -0,45 V với giới

hạn phát hiện là 2,4.10-10 M.

Bằng phương pháp Vôn-Ampe hoà tan trong nền đệm axetat (pH = 4,6)

Cu cho píc tại - 0,0038V với giới hạn phát hiện là 1.10-10 M.

3.3. Phương pháp Von – ampe hoà tan xung vi phân:

Quá trình xác định bằng phương pháp Von – ampe hòa tan xung vi

phân gồm hai giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Điện phân làm giàu kim loại trên bề mặt vi điện cực

màng thủy ngân (catot):

Cu2+ + 2e = Cu

- Giai đoạn 2: Hòa tan kim loại kết tủ trên bề mặt điện cực và ghi dòng

hòa tan bằng phương pháp Von – ampe kết hợp xung vi phân (DPP)

dưới dạng pic.

Là phương pháp tối ưu nhất để xác định kim loại nặng. Trong những

điều kiện thích hợp cường độ dòng hòa tan tỷ lệ thuận với lượng kim loại đã

kết tủa trên bề mặt điện cực tức là nồng độ chất cần xác định trong dung dịch.

Phương pháp này có độ nhạy, độ chọn lọc và độ lặp lại cao, thực hiện

nhanh và khá đơn giản .


35




3.4. Phương pháp AAS

Với phương pháp F-AAS thì sử dụng ngọn lửa là hỗn hợp không khí-

axetilen với tỷ lệ 5,2/1,2 L/ph (V/V), đo Cu ở bước sóng λ = 324,76 nm. Đối

với kỹ thuật này đạt độ nhạy 0,03μg/ml , giới hạn phát hiện 0,02μg/ml.Với phương pháp AAS không dùng ngọn lửa, thì mẫu được sấy ở 120oC

÷ 200OC trong thời gian là 30 giây, tro hoá ở nhiệt độ 450oC ÷ 600oC trong

thời gian là 20 giây, nguyên tử hoá ở nhiệt độ 2400oC trong thời gian là 3

giây. Đối với kỹ thuật không ngọn lửa thì đạt độ nhạy 0,0008μg/ml , giới hạn

phát hiện 0,015μg/ml.

Xác định đồng trong các hợp chất trên nền của Fe người ta dùng việc

chiết dạng xalixialdocximat đồng ở pH = 3, ở đây người ta che Fe bằng xitrat.Sự phun bụi dịch chiết trong ngọn lửa axetylen- oxi, xác định ở bước sóng λ =

324,7 nm và cho phép xác định đến 0,5 µg/ml Cu, cường độ phát xạ của đồng

trong dung dịch chiết so với sự phát xạ trong dung dịch nước tăng lên 10 lần.

Để làm dung môi người ta dùng clorofom, hay amiaxetat. Xalixialdocximat

đồng hoà tan tốt trong clorofom nhưng amiaxetat ở mức độ cao hơn clorofom

cho khả năng tăng phát xạ quang phổ.

Đồng cũng được chiết dưới dạng 8-oxiquinolat đồng với dung môi là

MIBK ở pH của dung dịch chiết là 3 ÷ 5, ở λ = 324,8 nm có độ nhạy tăng 6 ÷

8 lần so với trắc quang trong dung dịch nước, dùng ngọn lửa Hidro-Oxi.

IV. Các phương pháp xác định Kẽm (Zn)

Kẽm là nguyên tố vi lượng được tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm và

nước uống dưới hình thức các phức chất hữu cơ. Các muối kẽm hòa tan đều

độc. Khi ngộ độc kẽm sẽ cảm thấy miệng có vị kim loại, đau bụng, mạch

chậm, co giật... Chế độ ăn thường là nguồn cung cấp kẽm chính cho cơ thể.

Mặc dù lượng kẽm trong nước ngầm thường không vượt quá 0,01 - 0,05

mg/l, nhưng riêng nước máy có nồng độ kẽm cao hơn nhiều đo sự hoà tan

kẽm từ ống dẫn nước. Đôc tính của chúng phụ thuôc vào pH, nhiêt đô và đô

cứng của nước.

- Đối với cây trồng : Sự dư thừa Zn gây độc đối với cây trồng khi Zn

tích tụ trong đất quá cao. Dư thừa Zn cũng gây ra bệnh mất diệp lục. Sự tích


36




tụ Zn trong cây quá nhiều gây một số mối liên hệ đến mức dư lượng Zn trong

cơ thể người và góp phần phát triển thêm sự tích tụ Zn trong môi trường mà

đặc biệt là môi trường đất.

- Đối với con người: Zn là dinh dưỡng thiết yếu và nó sẽ gây ra cácchứng bệnh nếu thiếu hụt cũng như dư thừa. Trong cơ thể con người, Zn

thường tích tụ chủ yếu ở trong gan, là bộ phận tích tụ chính của các nguyên tố

vi lượng trong cơ thể, khoảng 2 g Zn được thận lọc mỗi ngày. Zn còn có khả

năng gây ung thư đột biến, gây ngộ độc thần kinh, sự nhạy cảm, sự sinh sản,

gây độc đến hệ miễn nhiễm. Sự thiếu hụt Zn trong cơ thể gây ra các triệu

chứng như bệnh liệt dương, teo tinh hoàn, mù màu, viêm da, bệnh về gan và

một số triệu chứng khác.4.1. Phương pháp trắc quang

Trong lương thực thực phẩm lượng kẽm thường rất nhỏ nên có thể xác

định được bằng ditizon.

Trong dung dịch trung hòa hoặc kiềm yếu (thích hợp nhất là pH= 8,3)

và trong dung dịch chứa đệm xitrat Zn2+ tác dụng với ditizon tạo phức chất

màu đỏ:

Zn2++ 2H2O= Zn(HDz)2+ 2H+

Chú ý: phải loại bỏ các Ion đồng, chì có trong dung dịch trước khi xác định

kẽm.

Dụng cụ, hóa chất:

Dụng cụ: - Cân phân tích

- Cốc dung tích 250ml

- Bình đựng mức dung tích 1000ml

- Phễu chiết dung tích 100ml

- Giấy thử PH

- Buret 100ml

Hóa chất: - Amoniac dung dịch 2N

- Kali natri lactrat(KNaC4H4O6.4H2O) dung dịch 20%

- Hòa tan 20g KNaC4H4O6.4H2O trong nước cất đến thành

100ml

- Dung dịch ditizon trong Cloroform 50


37




- Natrisunfua (Na2S)trong dung dịch bão hòa.

- Dung dịch kẽm tiêu chuẩn: cân lấy 43,97mg kẽm sunfua

(ZnSO4.7H2O) tinh khiết loại I

Cho vào bình định mức dung tích 100ml, thêm vào 10ml acid sunfuric dungdịch 2N rồi thêm nước cất đến vạch mức, lấy kỹ 1ml dung dịch này chứa 10 γ

kẽm.

Tiến hành

Lấy 25ml dung dịch đã vô cơ hóa( bằng phương pháp khô hoặc ướt).

Cho vào phễu chiết . Trung hòa bằng amoniac dung dịch 2N đến PH= 7 với

giấy trung hòa ử PH. Cho vào phễu chiết 5ml dung dịch ditizon, lắc mạnh

phễu 1-2 phút để yên cho phân lớp. Tách bỏ lớp dưới có phức đồng –ditizonatmàu đỏ tím. Lại thêm ditizon, lắc mạnh cho tới khi không còn màu đỏ tím ở

phần ditizon.

Trút phần ditizon vào một cốc, cho 3ml kali dung dịch 20% để chống

kết tủa hydro kim loại. Trung hòa bằng amoniac dung dịch 2N.

Chuyển toàn bộ dung dịch từ cốc vào phễu chiết, lắc kỹ dung dịch sẽ có

lớp màu đỏ của kẽm- ditizonat. Cho vào phễu 10ml natrisunfua dung dịch bão

hòa (để loại bỏ chì và ditizon dư), lắc kỹ , để yên cho tách lớp. Tách bỏ lớp

dưới. Tiếp tục rửa với Na2S cho đến khi lưới duới không còn màu thì thôi.

Chuyển dung dịch kẽm-ditizonat màu đỏ vào bình định mức dung tích

25ml, thêm clorofom lòi vạch mức, lắc kỹ. Đem dung dịch dịch màu đỏ này ,

đo màu trên máy.

Tính kết quả:

Ví dụ: trị số mật độ quang đọc được đối với 10ml dung dịch kẽm tiêu

chuần là:

753,0

751,0

752,0

trung bình 0,752

Trị số mật độ quang đọc được đối với 25ml dung dịch mẫu là:

505,0

504,0

502,0

trung bình 0,504


38




Ta biết trong 10ml dung dịch kẽm tiêu chuẩn chứa 10γ .10 = 100(γ ). vậy

lượng kẽm có trong 25ml là:

752.0

504.0.100= 66,94γ

4.2. Phương pháp AAS

Thực hiện phép đo AAS đối với kẽm ở bước sóng 213,9 nm, nếu dùng

kỹ thuật ngọn lửa thì đạt độ nhạy 0,08μg/ml, giới hạn phát hiện 0,04μg/ml.

Nếu dùng kỹ thuật không ngọn lửa thì đạt độ nhạy 0,07μg/ml, giới hạn phát

hiện 0,003 μg/ml.

4.3. Phương pháp cực phổ

Để xác định kẽm bằng phương pháp cực phổ, người ta dùng nền NH 3

1M + NH4Cl 1M . Trong nền này thế nửa sóng của kẽm ứng với sự trao đổi

2 electron là -1,35 V so với cực Calomen bão hoà. Phương pháp cực phổ cho

khả năng xác định được kẽm với hàm lượng nhỏ nhất là 0,01 mg/l. Sai số lớn

nhất khoảng 5 %.

Nếu trong mẫu nước còn chứa đồng thời đồng, Cadimi và Niken với

hàm lượng xấp xỉ hàm lượng Kẽm thì dùng nền này ta có thể xác định được

các nguyên tố đó, vì sóng của chúng trong trường hợp này hoàn toàn tách khỏi

nhau. Nếu ghi cực phổ từ -0,2 V thì các sóng thu được trên cực phổ đồ lần

lượt là Cu, Cd, Ni, Zn.

Oxi hoà tan trong dung dịch được khử bằng Natrisunfit. Nếu các nguyên

tố đồng, Cadimi, Niken và Coban có trong nước với hàm lượng lớn hơn hàm

lượng của Kẽm nhiều thì chúng sẽ cản trở việc xác định Kẽm vì sóng cực phổ

của chúng ở thế dương hơn sóng Kẽm.

+ Nếu trong máy cực phổ có bộ phận chỉnh dòng khuếch tán ta sử dụngnó để bổ chính dòng cực phổ của các kim loại cản trở đó. Khi hàm

lượng của chúng không quá cao thì có thể bổ chính được và thu được

sóng của Kẽm khi ghi cực phổ từ -0,8 V.

+ Nếu việc bổ chính không thực hiện được, thì cần tách Kẽm ra khỏi

mẫu bằng phương pháp chiết, giải chiết Kẽm lại tướng nước và xác

định nó bằng phương pháp cực phổ.


39




Trong trường hợp không cần phải tách Kẽm thì nên xác định nó bằng

phương pháp thêm. Sau khi ghi cực phổ dung dịch cần phân tích, thêm lượng

nhỏ dung dịch chuẩn có nồng độ thích hợp vào dung dịch phân tích và ghi cực

phổ lần nữa. lượng Kẽm được thêm vào như thế nào để sóng thứ hai có chiềucao gấp rưỡi hoặc gấp đôi của chiều cao sóng thứ nhất.

Cách tiến hành như sau:

Trong bình định mức dung tích 50 ml, thêm vào 25ml mẫu nước để hàm

lượng của kẽm trong đó là 1 ÷ 25 mg.

+ Nếu trong mẫu có hàm lượng Kẽm nhỏ hơn 0,15mg/l, thì lấy 250ml

nước thêm vào 1 ml HCl đặc và làm bay hơi đến cạn khô hai lần như nhau và

hoà tan bã khô trong 25ml nước cất. Sau đó thêm tiếp vào 5ml dung dịch nền,1ml gielatin, 1ml Na2SO3 và định mức bằng nước cất, lắc đều dung dịch trong

bình, chuyển 25ml dung dịch vào bình điện phân và ghi cực phổ từ -0,8 V đến

-1,5 V, để độ nhạy của máy sao cho sóng thu được có chiều cao ít nhất 20

mm. Thêm vào bình điện phân 0,2ml dung dịch chuẩn (loại nào tuỳ thuộc vào

nồng độ Kẽm trong dung dịch mẫu) và ghi cực phổ dung dịch này ở độ nhạy

cũ. Chọn nồng độ dung dịch chuẩn thêm vào sao cho sóng thứ hai có chiều

cao gấp rưỡi hoặc gấp hai lần sóng thứ nhất.+ Nếu trong nước có Đồng, Cadimi, Niken với hàm lượng hàm lượng

cho phép xác định cùng với Kẽm, thì cũng tiến hành như trên và ghi cực phổ

từ -0,2V đến -1,5V. Việc xác định cũng được tiến hành theo phương pháp

thêm chuẩn.

+ Nếu hàm lượng của các nguyên tố ngăn cản quá lớn thì cần tách Kẽm

trước như sau: lấy một thể tích nước sao cho hàm lượng kẽm trong đó từ 0,01-

0,5mg trong 50ml. Lấy 50ml đó thêm vào 2 giọt metyl đỏ và trung hoà cẩn

thận bằng HCl loãng hoặc bằng NH3 loãng cho đến khi chất chỉ thị vừa đổi

màu. Thêm tiếp vào 20ml dung dịch che. Chiết kẽm một vài lần, mỗi lần bằng

20ml dithizon, chiết đến khi lần chiết cuối màu xanh của dithizon không thay

đổi. Gộp tất cả các phần chiết khác, thêm vào đó 25ml HCl 1:5 và lắc phễu để

giải chiết kẽm trở lại tướng nước. Giữ tướng nước và lặp lại sự giải chiết hai

lần nữa, mỗi lần 25ml HCl. Gộp toàn bộ dung dịch nước thu được, làm bay

hơi trên bếp cách thuỷ đến cạn khô và hoà tan bã khô trong nước cất.


40




Tiến hành xác định kẽm như trên.

4.4. Phương pháp Von – ampe hòa tan xung vi phân

Thường người ta điện phân làm giàu dung dịch chứa Zn

2+

ở điện thế-1,4V, sản phẩm điện phân là kẽm kim loại. Sau đó hòa tan kẽm trên bề mặt

của điện cực làm việc, tín hiệu phân tích thu được dưới dạng pic. Điện thế ứng

với đỉnh pic là cơ sở của phép phân tích định tính còn chiều cao (cường độ

dòng hòa tan ) hay diện tích pic là cơ sở của phép phân tích định lượng.


41




KẾT LUẬN

Trên đây là một số kỹ thuật và phương pháp xác định một số kim loại

nặng trong lương thực thực phẩm, trong đất, nước…Tuy chưa thực sự đầy đủnhưng qua đó giúp chúng ta có một kiến thức khá tổng quát về các phương

pháp xác định kim loại nặng thường dùng.

Việc kiểm tra chính xác hàm lượng kim loại nặng có trong lương thực -

thực phẩm giúp cán bộ làm công tác thu mua có cơ sở để loại bỏ những

nguyên liệu không đạt yêu cầu, cán bộ Y Tế có thể xác định một số nguyên

nhân gây ngộ độc thực phẩm đối với con người, các cán bộ kỹ thuật có thể

kiểm tra chất lượng thực phẩm của mình trước khi đưa ra trị trường.Hiện nay đã có thêm nhiều phương pháp mới để xác định kim loại nặng,

cần tìm hiểu cơ sở của các phương pháp đó cũng như việc áp dụng các loại

máy móc hiện đại phục vụ cho công tác kiểm tra và phân tích chất lượng.

Đồng thời cần tìm các biện pháp để tối ưu hóa các hóa chất và thiết bị sử dụng

để có kết quả kiểm tra nhanh và chính xác nhất.


42

Documents

XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG KIM LOẠI NẶNG