Luận văn Phân tích xác định hàm lượng Pb, Cd và Zn trong sữa bằng phương pháp pha loãng đồng vị icp - Ms

MỞ ĐẦU . 1

Chương 1. TỔNG QUAN . 3

1.1. Thành phần hóa học chính trong sữa . 3

1.2. Tình hình ô nhiễm kim loại Pb, Cd và Za trong các sản phẩm tiêu dùng (thực phẩm) ở Việt Nam .

5

1.3. Trạng thái tự nhiên và một số tính chất lý, hóa của Pb, Cd và Zn. 6

 1.3.1. Trạng thái tự nhiên của các kim loại Pb, Cd và Zn . 6

 1.3.2. Một số tính chất lý, hóa của Pb, Cd và Zn . 7

 1.3.2.1. Tính chất vật lý của Pb, Cd và Zn . 7

 1.3.2.2. Một số tính chất hóa học của Pb, Cd và Zn . 8

1.4. Vai trò của các nguyên tố Pb, Cd và Zn đối với con người . 9

 1.4.1. Độc tính của Pb . 9

 1.4.2. Độc tính của Cd . 11

 1.4.3. Chức năng sinh học của Zn . 12

 1.4.4. Giới hạn tối đa cho phép các kim loại trong thực phẩm . 13

1.5. Các phương pháp phân tích lượng vết kim loại nặng . 17

 1.5.1. Các phương pháp phân tích quang học . 17

 1.5.1.1. Phương pháp huỳnh quang . 17

 1.5.1.2. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS . 18

 1.5.1.3. Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử AES . 19

 1.5.1.4. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS . 20

 1.5.2. Các phương pháp phân tích điện hoá . 21

 1.5.2.1. Phương pháp cực phổ . 21

 1.5.2.2. phương pháp Von-Ampe hòa tan . 22

 1.5.3. Phương pháp phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS) . 23

 1.5.4. Kỹ thuật pha loãng đồng vị . 28

1.6. Các phương pháp sử lý mẫu thực phẩm để xác định kim loại . 32

 

doc84 trang | Chia sẻ: mimhthuy20 | Lượt xem: 959 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Phân tích xác định hàm lượng Pb, Cd và Zn trong sữa bằng phương pháp pha loãng đồng vị icp - Ms, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ặc bậc 2 sẽ cho các số khối khác nhau trùng với số khối của nguyên tố cần phân tích. - Ảnh hưởng của mẫu phân tích trước. Một số công trình nghiên cứu xác định kim loại nặng bằng phương pháp ICP-MS. Các tác giả Trần Tứ Hiếu, Lê Hồng Minh, Nguyễn Viết Thức đã xác định được lượng vết của 6 kim loại nặng: Cu, Zn, As, Ag, Cd, Pb bằng phương pháp ICP-MS trong các loài trai, ốc ở Hồ Tây-Hà Nội với mẫu đông khô và mẫu tươi. Căn cứ theo cách phân loại chất lượng môi trường nước dựa trên hàm lượng các kim loại vết trong trai, ốc các tác giả kết luận nước Hồ Tây bị ô nhiễm nhẹ bởi đồng, bạc, asen, cacdimi, bị ô nhiễm ở mức bình thường bởi các nguyên tố như kẽm, chì [5]. Tác giả Nguyễn Thị Nga đã xác định 11 kim loại nặng: Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Cd, Hg, Pb trong các mẫu rau, củ, quả và mẫu thịt bằng phương pháp ICP-MS. Kết quả phân tích cho thấy Pb và Hg là 2 kim loại nhiễm ở nhiều mẫu nhất so với các kim loại khác. Cu và Zn không bị quá ở bất cứ mẫu nào. Các kim loại khác bị nhiễm ở một số mẫu [15]. Peter Heiland và Helmut D. Koster [48] ứng dụng phương pháp ICP-MS để xác định lượng vết 30 nguyên tố Cu, Pb, Zn, Cd, As, Cr, trong mẫu nước tiểu của trẻ em và người trưởng thành. Marcos Pérez-López và cộng sự [42] phân tích Pb, Cd, Zn và As có trong thịt một số loài chim hoang dã ở vùng Galicia (Tây Bắc Tây Ban Nha) bằng phương pháp ICP-MS. Kết quả cho thấy hàm lượng Zn trong khoảng 1,47 -2,98ppm, hàm lượng As trong khoảng 1,21 đến 6,88ppm. Hàm lượng Pb và Cd trong đó tương đối cao, có mẫu lên tới trên 18ppm Pb, và hàm lượng Cd cao nhất thu được lên tới 39ppm. Mohamed Maanan [44], trường đại học Nates, Pháp đã sử dụng phương pháp ICP-MS để phân tích Hg và Pd trong các động vật thân mềm ở vùng biển. Kết quả cho thấy hàm lượng Pb là 9,6 mg.kg−1 và hàm lượng Hg là 0,6 mg.kg−1. Simone Griesel và cộng sự [50] đã sử dụng phương pháp ICP-MS để xác định hàm lượng của 23 kim loại (Be, Al, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Rb, Sr, Mo, Pd, Cd, Sn, Pt, Pb) trong máu của hải cẩu ở vùng biển Wadden, Đức và đảo Danish. Kết quả chỉ ra rằng hàm lượng một số nguyên tố như As, Cr, Mn, Mo, Se, V trong máu hải cẩu cao hơn so với trong máu người. Một số nguyên tố như Al, Mn, Cu, và Pt khác nhau đáng kể trong máu hải cẩu ở hai vùng địa lí khác nhau. Sự khác biệt này có thể do ảnh hưởng của nguồn thức ăn. A.T.Townsend và I.Snape [27] đã tiến hành xác định hàm lượng Pb trong các mẫu trầm tích ở cửa sông thuộc nam Australia bằng phương pháp ICP-MS. Các mẫu trầm tích ở Brown Bay hàm lượng Pb trong khoảng 18–215 mg.kg− 1, còn ở vùng Broken Hill và Mt Isa Australian hàm lượng Pb lần lượt từ 35,5 đến 36 và từ 16,0 đến 16,1 mg.kg-1. Còn ở khu vực Wilkes Station hàm lượng Pb được xác định trong khoảng 13–40 mg.kg− 1. Wenling Hu, Fei Zheng và Bin Hu [52] tách và xác định hàm lượng của As(III), As(V), Cr(III), Cr(VI) trong nước tự nhiên sử dụng kỹ thuật sol-gel và ICP-MS. Giới hạn phát hiện của phương pháp là 0,7 và 18 ng/L với As(V) và Cr(VI); 3,4 và 74 ng/L với As(III) và Cr(III). Độ lệch chuẩn là 3,1; 4,0; 2,8 và 3,9% (C= 1 ng.mL-1) tương ứng với As(V), As(III), Cr(VI) và Cr(III). Với nước máy và nước hồ hiệu suất thu hồi đạt được từ 94 đến 105%. Bảng dưới đây cho thấy khả năng phát hiện của ICP-MS hơn so với các kỹ thuật khác: Bảng 1.5. So sánh khả năng phát hiện của các kỹ thuật phân tích STT Nguyên tố ICP-MS (ppb) ICP-AES (ppb) F-AAS (ppb) GFA-AAS (ppb) 1 As < 0,050 < 20 < 500 < 1 2 Al < 0,010 < 3,0 < 50 < 0,5 3 Ba < 0,005 < 0,2 < 50 < 1,5 4 Be < 0,050 < 0,5 < 5 < 0,05 5 Bi < 0,005 < 20 < 100 < 1 6 Cd < 0.010 < 3,0 < 5 < 0,03 7 Ce < 0.005 < 15 < 200000 KPH 8 Co < 0,005 < 10 < 10 < 0,5 9 Cr < 0,005 < 10 < 10 < 0,15 10 Cu < 0,010 < 5,0 < 5 < 0,5 11 Gd < 0,005 < 5,0 < 4000 KPH 12 Ho < 0,005 < 1,0 < 80 KPH 13 In < 0,010 < 30 < 80 < 0,5 14 La < 0,005 < 0,05 < 4000 KPH 15 Li < 0,020 < 1 < 5 < 0,5 16 Mn < 0,005 < 0,5 < 5 < 0,06 17 Ni < 0,005 < 10 < 20 < 0,5 18 Pb < 0,005 < 20 < 20 < 0,5 19 Se < 0,10 < 50 < 1000 < 1 20 Tl < 0,010 < 30 < 40 < 1,5 21 U < 0,010 < 30 < 100000 KPH 22 Y < 0,005 < 0,5 < 500 KPH 23 Zn < 0,02 < 1,0 < 2 < 0,01 (KPH : không phát hiện được) So sánh giới hạn phát hiện của các phương pháp thì người ta có thấy rõ ưu điểm của ICP-MS với khả năng phân tích được hầu hết các nguyên tố với giới hạn phát hiện tốt nhất. Tuy nhiên, do ICP-MS cũng có một ố ảnh hưởng nhất định như ảnh hưởng của tốc đọ bơm mẫu không đồng đều dẫn tới kết quả phân tích cũng có lệch tương đối CV khoảng 5% đối với mẫu có hàm lượng thấp thì CV có thể lên tới 10-20%, một ảnh hưởng nữa của ICP-MS là sự trùng số khối của một số đồng vị (bảng 5), với mẫu nền phức tạp thì sự trùng số khối có thể xỷ ra. Để khắc phục điều này, một kỹ thuật pha loãng đồng vị được phát triển. 1.5.4. Kỹ thuật pha loãng đồng vị Kỹ thuật pha loãng đồng vị là một kỹ thuật mới dựa vào các tỉ số của các đồng vị để xác định một nguyên tố trong mẫu bằng cách thêm một hàm lượng đồng vị đã biết trước nồng độ vào mẫu cần phân tích. Sau khi thêm, tỉ lệ giữa các đồng vị sẽ không còn là hằng số. Giả sử trong tự nhiên nguyên tố X có hai đồng vị: A1X là x1% và A2X là x2%. Trong một mẫu bất kỳ, tỷ lệ đồng vị A2X/A1X được xác định trên ICP-MS là a, khi ta thêm một lượng đồng vị A2X là b vào mẫu này thì tỷ lệ A2X/A1X được xác định trên ICP-MS là c. Từ đó ta có thể xác định được hàm lượng nguên tố X theo công thức sau: A2X/A1X = a (1) (A2X + b)/A1X = c (2) Từ (1) và (2) ta có: A2X/A1X + b/A1X = c (3) Từ (1) và (3) ta có: a + b/A1X = c (4) Trong phương trình (4) thì: a, b, c là các giá trị đã biết từ đó xác định được hàm lượng đồng vị A1X và tính được hàm lượng X trong mẫu là: . Phương pháp ID-ICP-MS được chứng minh là có độ chính xác cao trong việc xác định nồng độ tổng số một số kim loại trong các nền mẫu khác nhau. Phương pháp này có ưu điểm hơn một số phương pháp đường chuẩn truyền thống khác. Việc mất nguyên tố sau khi thêm đồng vị là không ảnh hưởng tới độ chính xác. Một số cản trở vật lý và các cản trở hóa học là giống nhau đối với các đồng vị của cùng một nguyên tố. Tỷ lệ của đồng vị có thể đo được bằng thiết bị ICP-MS với độ chính xác cao, RSD <0,25%. Định lượng trực tiếp bằng phương trình toán học từ tỷ lệ đồng vị đo được và lượng đồng vị thêm vào, không phụ thuộc đường chuẩn và độ thu hồi của mẫu. Tuy nhiên, phương pháp ID-ICP-MS yêu cầu sự đồng nhất giữa đồng vị thêm vào và đồng vị tự nhiên. Đồng vị thêm vào và mẫu có thể ở dạng khác nhau và chỉ có dạng tổng số được xác định. Vì vậy, ID-ICP-MS yêu cầu mẫu phải được phân hủy về dạng đồng nhất, tất cả các đồng vị đều ở cùng trạng thái oxi hóa. Các mẫu lỏng như nước sạch có thể thêm đồng vị trực tiếp vào và phân tích. Các mẫu nước thải, mẫu rắn, mẫu thức ăn cần phân hủy về trạng thái đồng nhất trước khi phân tích. Trong số các nguyên tố Pb, Cd và Zn thì Pb có 4 đồng vị, trong đó 3 đồng vị là 206Pb, 207Pb và 208Pb không bị ảnh hưởng và chiếm tỷ lệ lớn nên đều có thể sử dụng cho nghiên cứu. Trong đề tài này tỷ lệ 207Pb/208Pb được nghiên cứu, trong đó 207Pb là đồng vị thêm vào mẫu; đối với Zn thì 64Zn tuy chiếm tỷ lệ lớn (48,63%) nhưng lại bị ảnh hưởng của CaO, ArMg (Ca, Mg thường có mặt trong sữa) nên không được lựa chọn. Hai đồng vị 67Zn và 69Zn có tỷ lệ thấp (4,1% và 0,62%) và bị ảnh hưởng của ClO2 nên không được chọn. Hai đồng vị 66Zn và 68Zn có tỷ lệ tương đối trong tự nhiên (27,9% và 18,75%) và ít bị ảnh hưởng của nền mẫu được lựa chọn trong đó đồng vị 68Zn (chiếm 18,75%) làm đồng vị thêm vào mẫu; Đối với Cd, có 6 đồng vị 110Cd, 111Cd, 112Cd, 113Cd, 114Cd và 116Cd đều có thể khảo sát. Tuy nhiên, tỷ lệ 110Cd/114Cd hoặc 111Cd/114Cd hay được lựa chọn. Trong đề tài này, tỷ lệ 110Cd/114Cd được sử dụng. Như vậy, phương pháp pha loãng đồng vị có ưu điểm là không phải xây dựng đường chuẩn (khoảng 5 đến 7 điểm chuẩn) mà thêm vào mẫu cần phân tích một hàm lượng chất đồng vị của nguyên tố đó đã được biết trước, sau đó xác định hai mẫu không cho thêm và cho thêm chất đồng vị. Kết quả sẽ được tính toán theo công thức toán học. Ưu điểm của phương pháp là không cần phải xây dựng đường chuẩn, mẫu phân tích trên cùng một nền mẫu nên kết quả đo có độ lặp lại và chính xác rất cao. Nhược điểm của phương pháp này là chỉ những nguyên tố nào có từ 2 đồng vị trở lên mới có thể áp dụng được [32]. Bảng 1.4 dưới đây cho biết nguyên tố, số khối, tỷ lệ đồng vị và các yếu tố ảnh hưởng do trùng số khối : Bảng 1.6. Nguyên tố, số khối, tỷ lệ đồng vị và các yếu tố ảnh hưởng do trùng số khối Nguyên tố Đồng vị Tỷ lệ đồng vị Yếu tố ảnh hưởng do trúng số khối Zn 63.9291 65.926 66.9271 67.9249 69.9253 48.63 27.9 4.1 18.75 0.62 Ni,SO2, TiO, PO2,CaO, ArMg, ArCO TiO, VO, SO2, Ba++, ArMg, ArP, ClO2,VO, TiO, Ba++ ArS, TiO, SO2, VO, ClO2, Ba++ Ce++,Ge, ArS, ClO2, Pr++, Ce++ Cd 105.907 107.904 109.903 110.904 111.903 112.905 113.904 115.905 1.25 0.89 12.49 12.8 24.13 12.22 28.73 7.49 Pd, SrO, ZrO, YO Pd, SrO, MoO Pd, MoO, ZrO MoO Sn, ZrO, MoO In, MoO Sn, MoO Sn, MoO, Th++ Pb 203.937 205.975 206.976 2077.98 1.4 24.1 22.1 52.4 Hg, WO Một số công trình nghiên cứu xác định hàm lượng kim loại nặng ở trong nước và Quốc tế bằng phương pháp pha loãng đồng vị trong phép đo ICP-MS. Trên thế giới, George de Hevesy là chuyên gia hàng đầu về phóng xạ. Năm 1918 tại WIEN (Áo), ông đề xuất phương pháp dùng nguyên tử đánh dấu trong nghiên cứu y học, sinh học, là người phát minh ra nguyên tố photpho 32. Năm 1932, ông tìm ra phương pháp pha loãng đồng vị và dùng để xác định hàm lượng chì trong quặng. Với sự phát hiện ra photpho 32, ông dùng nó để xác định sự trao đổi chất trong xương, máu, khối u ác tính. Nhờ những phát minh của ông mà kỹ thuật pha loãng đồng vị ngày càng được ứng dụng rộng rãi cho phân tích lượng vết với độ chính xác cao. Năm 1991, Kristine Y và các công sự [41] đã xác định hàm lượng kẽm trong các mẫu sinh học bằng phương pháp pha loãng đồng vị với giới hạn phát hiện 0,06 µg Zn/ mẫu với độ lệch chuẩn tương đối RSD đạt 0,3-0,8 %. Năm 1996, Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (EPA) đã xuất bản phương pháp EPA 6800:1996 hướng dẫn qui trình phân tích một số nguyên tố và đồng vị bằng phương pháp pha loãng đồng vị cho mẫu nước và nước thải [32]. Năm 1997, Jingfeng Wu và Edward A. Boyle [37] đã sử dụng kĩ thuật pha loãng đồng vị xác định hàm lượng Pb, Cu và Cd trong mẫu nước biển với giới hạn phát hiện của Pb là 1.3 pM, Cu là 39 pM, và Cd là 5.0pM và blanks của Pb là 0.62pM, Cu là 27pM, và Cd là 6.0pM. Năm 1999, Hsien-Chung Liao,  Shiuh-Jen Jiang [35] sử dụng kỹ thuật bay hơi bằng nhiệt và pha loãng đồng vị xác định Cd, Hg, và Pb trong tro than bùn và xác định được giới hạn phát hiện nằm trong khoảng 24-58; 6-28 và 108-110 ng/g cho Cd, Hg và Pb, tương ứng. Năm 1999, Hung- Wei Liu và các cộng sự [34] sử dụng kỹ thuật bay hơi bằng nhiệt và pha loãng đồng vị xác định Cd, Hg, và Pb trong nước biển và xác định được giới hạn phát hiện nằm trong khoảng 0.002, 0.005 và 0.001 ng/ml đối với Cd, Hg và Pb trong nước biển. Năm 2002, Paulo C. F. C. Gardolinski và cộng sự [47] sử dụng kĩ thuật ID-ICP-MS xác định hàm lượng các kim loại Cd, Pb, Zn và Cu trong mẫu trầm tích cho hiệu suất thu hồi đối với Cd là 96,3%, Pb là 94%, Zn là 102.1% và Cu là 99%. Năm 2003, Ana Paula Packer và cộng sự [25] sử dụng kỹ thuật điện giải và pha loãng đồng vị để xác định Pb trong đồng có độ tinh khiết cao. Độ chính xác của phép đo cho một mẫu có chứa 7-70mg Pb/g với độ lệch chuẩn tương đối RSD đạt 0,5-4%. Năm 2009, Jens Heilmann và cộng sự [36] sử dụng kỹ thật tách Laser kết hợp với phương pháp ID-ICP-MS xác định các kim loại vi lượng trong mẫu dầu. Giới hạn phát hiện của phương pháp trong khoảng 0.02 mg/g (V) đến 0,2 mg/g (Fe). Năm 2012, các tác giả Phạm Hải Long, Vũ Văn tú, Nguyễn Thị Huệ [9] ở Viện Công nghệ môi trường cũng đã tiến hành nghiên cứu cấp cơ sở đề tài “Xây dựng quy trình phân tích Chì trong nước tinh khiết bằng phương pháp pha loãng đồng vị trên thiết bị ICP-MS ”. Kết quả nghiên cứu đã xây dựng được quy trình phân tích Pb bằng kỹ thuật pha loãng đồng vị ICP-MS cho mẫu nước tinh khiết với giới hạn định lượng 0,08 µg/L, độ thu hồi đạt 89 đến 103% độ lệch chuẩn tương đối nhỏ hơn 2%. Đây là những kiến thức rát bổ ích và sẽ được đề tài tiếp tục sử dụng cho nghiên cứu đối với mẫu sữa. 1.6. Các phương pháp sử lý mẫu thực phẩm để xác định kim loại 1.6.1. Nguyên tắc sử lý mẫu [12] Xử lý mẫu là quá trình hoà tan (dissolution) và phân huỷ (digestion), phá huỷ cấu trúc mẫu ban đầu lấy từ đối tượng cần phân tích, để giải phóng và chuyển các chất cần xác định về một dạng đồng thể phù hợp (ví dụ dạng dung dịch) cho một phép đo đã chọn để xác định hàm lượng của chất mà chúng ta mong muốn. Để xác định kim loại trong mẫu thực phẩm phải vô cơ hóa mẫu, chuyển chất phân tích về dạng phù hợp, có ba phương pháp phổ biến hiện nay là sử lý ướt, sử lý khô và sử lý khô-ướt kết hợp. * Kỹ thuật sử lý ướt: Dùng axit mạnh đặc và nóng (ví dụ HCl, H2SO4), hay axit mạnh, đặc và nóng có tính ôxy hoá mạnh (HNO3, HClO4), hoặc hỗn hợp 2 axit (HNO3 + H2SO4), hay 3 axit (HNO3 + H2SO4 + HClO4), hoặc là 1 axit đặc và một chất ôxy hoá mạnh (H2SO4 + KMnO4), v.v. hoặc dùng các dung dịch kiềm mạnh, đặc nóng (NaOH, KOH 15-20%), hay hỗn hợp của kiềm mạnh và muối kim loại kiềm (NaOH +NaHCO3), hay một kiềm mạnh và peroxit (KOH + Na2O2), nồng độ (10 -20%) để phân huỷ mẫu trong điều kiện đun nóng trong bình Kendan, trong ống nghiệm, trong cốc hay trong lò vi sóng. *Kỹ thuật sử lý khô: Nung mẫu trong lò nung ở một nhiệt độ thích hợp (450-750oC), mẫu bã còn lại được hoà tan bằng dung dịch muối hay dung dịch axit phù hợp. Khi nung các chất hữu cơ của mẫu sẽ bị đốt cháy thành CO2 và nước. *Kỹ thuật sử lý khô-ướt kết hợp: Bằng cách kết hợp hai phương pháp trên chúng ta có phương pháp khô- ướt kết hợp. Phá mẫu hệ hở Phương pháp này đơn giản, không cần dụng cụ phức tạp và cho kết quả khá chính xác. Các axit được sử dụng trong phá mẫu hệ hở như: HF, HCl, H2SO4, HClO4, tùy theo loại mẫu và nguyên tố cần phân tích mà ta có quy trình phân tích phù hợp. Ví dụ như để xác định các nguyên tố dễ bay hơi như Hg thì cần khống chế nhiệt độ < 1200C, để phá các mẫu chứa nhiều SiO2 cần cho thêm HF. Phá mẫu hệ kín Hiện nay phổ biến nhất là kỹ thuật xử lý mẫu ướt với axit đặc trong lò vi sóng hệ kín do có nhiều ưu điểm như: thời gian xử lý mẫu ngắn, phá huỷ mẫu triệt để và không mất chất phân tích, hiệu suất xử lý mẫu cao. Dưới tác dụng phá hủy và hoà tan các hạt (phần tử) mẫu của axit, năng lượng nhiệt cùng axit làm tan rã các hạt mẫu đồng thời do khuếch tán, đối lưu, chuyển động nhiệt và va chạm của các hạt mẫu với nhau làm chúng bị bào mòn dần, các tác nhân này tấn công và bào mòn dần các hạt mẫu từ bên ngoài vào, làm cho các hạt mẫu bị mòn dần và tan hết. Ngoài ra, trong lò vi sóng còn có sự phá vỡ từ trong lòng hạt mẫu do các phân tử nước hấp thụ (> 90%) năng lượng vi sóng và do có động năng lớn nên chúng chuyển động nhiệt rất mạnh, làm căng và xé các hạt mẫu từ trong ra. Hơn nữa, do xử lý mẫu trong hệ kín nên áp suất cao sẽ làm nhiệt độ sôi cao hơn, đây là tác nhân phân huỷ mạnh nhất do vậy thúc đẩy quá trình phân huỷ mẫu từ bên trong ra và từ ngoài vào. Do đó, xử lý mẫu trong lò vi sóng chỉ cần thời gian rất ngắn 50 đến 90 phút và rất triệt để. 1.6.2. Phương pháp tách chiết, làm giàu bằng dung môi *) Phương pháp chiết lỏng - lỏng Nguyên tắc: Dựa vào sự phân bố của chất phân tích vào hai pha lỏng (dung môi) không trộn lẫn vào nhau, trong hai dung môi này có dung môi chứa chất phân tích. Do vậy, hệ số phân bố nhiệt động Kb của cân bằng chiết là yếu tố quyết định hiệu suất của sự chiết. Có hai kiểu chiết: chiết tĩnh và chiết theo dòng chảy. - Phương pháp chiết tĩnh: Đơn giản, không cần máy móc phức tạp, chỉ cần một số phễu chiết. Việc lắc chiết thao tác bằng tay hay bằng máy. Chiết các ion kim loại nặng (Cd, Cu, Pb, Zn, Fe, Cr, Ni, Co, Mn) người ta phải dùng dung môi MIBK và tạo phức với thuốc thử APDC trong môI trường pH=3-4. sau đó xác định các nguyên tố này bằng phương pháp AAS. Cách này thường dùng để tách chiết làm giàu lượng vết các kim loại trong mẫu nước thải, nước biển. - Phương pháp chiết dòng chảy liên tục: Khi hai pha lỏng không trộn lẫn vào nhau được bơm liên tục với tốc độ nhất định qua hệ chiết. Một pha chuyển động. Chất phân tích sẽ được phân bố vào hai dung môi theo tính chất của chúng để đạt trạng thái cân bằng. Phương pháp này cho hiệu quả cao, được ứng dụng trong chiết sản xuất công nghệ. *) Phương pháp chiết pha rắn Chất mẫu ở dạng lỏng, chất chiết ở dạng rắn, hạt nhỏ và xốp ( đường kính cỡ 5-10um). Chất chiết là các hạt silicagel gọi là pha tĩnh được nhồi vào cột sắc ký nhỏ. Dung dịch mẫu được dội qua cột. Dựa vào tương tác giữa pha tĩnh và pha động, thu được nhóm chất phân tích. Sau đó dùng dung môi thích hợp để rửa giải chúng ra khỏi pha tĩnh. Chất chiết pha rắn thường là các chất hấp phụ pha thường (silicagel trung tính), hấp phụ pha ngược (silica được alkyl hoá), trao đổi ion (cation, anion), hấp phụ pha khí-rắn,.v.v. 1.6.3. Một số phương pháp sử lý mẫu sữa xác định hàm lượng kim loại nặng Tro hoá mẫu sữa để xác định các kim loại (Na, K, Ca, Mg, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn). Lấy 5,0 gam mẫu vào chén thạch anh, thêm chất phụ gia (8 mL H2SO4 45% và 2 gam. KNO3 (hay 2 gam. LiBO3), trộn đều, sấy khô cẩn thận cho mẫu khô (mẫu dễ sùi bọt và bắn, cẩn thận và đun nhẹ) và thành than đen, sau đó đem nung 3 giờ đầu ở nhiệt độ 400-450oC, rồi sau đó ở 550oC, đến khi hết than đen, được tro mẫu trắng. Sau đó hoà tan tro thu được trong 15 mL dung dịch HCl 18% và 1 mL HNO3 65%, đun nhẹ cho mẫu tan hết, đun nhẹ làm bay hơi axit đến còn muối ẩm, định mức thành 25 mL bằng dung dịch axit HCl 2%. Đó là dung dịch để xác định các nguyên tố kim loại nói trên [15]. Michalis Leotsinidisa, Athanasios Alexopoulos, Evangelia Kostopoulou-Farri [43] đã xác định hàm lượng các nguyên tố vi lương độc hại và cần thiết (Zn, Fe, Cu, Mn, Cd và Pb) trong sữa mẹ từ phụ nữ cho con bú bằng phương pháp AAS. Mẫu được phân hủy bằng axit HNO3 đặc, trong nồi hấp, ở 1500C, trong 3 giờ. A.Ataro, R.I. McCrindle, B.M.Botha, C.M.E.McCrindle, P.P.Ndibewu [23] đã phá mẫu sữa bò nguyên liệu bằng axit HNO3 đặc (65%) trong lo vi sóng để xác định các nguyên tố vi lượng (V, Cr, Mn, Sr, Cd và Pb) bằng phương pháp ICP-MS. Chương 2: THỰC NGHIỆM 2.1. Mục tiêu nghiên cứu Ứng dụng phương pháp pha loãng đồng vị nhằm nâng cao độ chính xác, ổn định trong đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại độc hại trong sữa. Thu thập các thông tin về hiện trạng tình trạng an toàn thực phẩm cũng như các phương pháp phân tích, đánh giá hàm lượng kim loại độc hại trong các mẫu thực phẩm. Xây dựng và hoàn thiện phương pháp pha loãng đồng vị trong phân tích các kim loại độc hại trong đối tượng mẫu thực phẩm. Áp dụng phương pháp đã hoàn thiện vào phân tích các mẫu sữa, để khảo sát hiện trạng ô nhiễm kim loại Pb, Cd, Zn trong sữa trên địa bàn TP. Hà Nội. 2.2. Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các mẫu sữa bột và sữa nước có trên địa bàn của Thành phố Hà Nội. Trong khuôn khổ đề tài, đề tài tập trung nghiên cứu xác định hàm lượng của kim loại Chì, Cadimi và Kẽm trong sữa. 2.2.2. Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu các điều kiện tối ưu trong quá trình phân tích mẫu trên thiết bị ICP- MS (điều kiện chuẩn hóa máy, tốc độ khí mang cho bộ tạo sol khí, nguồn năng lượng, thế điều khiển thấu kính điện tử, thời gian phân tích mẫu, thời gian rửa sạch mẫu). - Chuẩn hóa số khối được tiến hành bằng cách sử dụng dung dịch chứa các nguyên tố với số khối bao toàn bộ khoảng số khối của các nguyên tố phân tích. Tiến hành chuẩn hóa số khối với dung dịch có nồng độ 10 ppb của Mg, Rh, Ce, Pb và U. Số khối được chuẩn hóa sao cho tất cả các nguyên tố trong dải đều thu được với độ chính xác ±0,05 đơn vị. - Tối ưu tốc độ khí mang tạo sol khí, sử dụng dung dịch Ce có nồng độ 10 ppb cho việc khống chế tốc độ khí mang dựa vào tỉ số CeO/Ce, tốc độ khí mang hợp lí nhất sẽ cho tín hiệu Ce cao nhất nhưng tỉ số CeO/Ce nhỏ hơn 0,03 để đảm bảo lượng oxit trong quá trình phân tích không quá lớn. - Tối ưu nguồn năng lượng ICP, để khảo sát nguồn năng lượng của ICP-MS, ta phân tích dung dịch Rh có nồng độ 10 ppb và thay đổi công suất của máy phát cao tần RF từ 700 đến 1200 W với thay biên độ thay đổi 25W một lần. Công suất của máy phát cao tần RF tối ưu đạt được khi tín hiệu của Rh cao nhất. - Tối ưu thế điều khiển thấu kính điện tử - ion. Bằng cách phân tích dung dịch Rh 10 ppb và thay đổi thế điều khiển đặt vào hệ thấu kính với các bước 0,2 vôn/lần ta thu được tín hiệu của Rh. Thế điều khiển thấu kính là tối ưu khi cường độ tín hiệu của Rh là cao nhất. - Thời gian phân tích mẫu được khảo sát với dung dịch mẫu của U với nồng độ 10 ppb, khi tín hiệu thu được lớn nhất và ổn định thì kết quả mới có giá trị và thời gian từ khi bắt đầu phân tích cho tới khi thu được tín hiệu lớn nhất và ổn định gọi là thời gian phân tích. - Thời gian rửa sạch mẫu được khảo sát với dung dịch mẫu của U với nồng độ cao 100ppm. Thời gian mẫu được rửa bằng nước cất để tín hiệu của chất phân tích trở về trạng thái trước khi phân tích mẫu là thời gian rửa mẫu. Nghiên cứu các điều kiện tối ưu trong quá trình xử lý mẫu. Khảo sát lượng đồng vị thêm vào phù hợp Nghiên cứu các ảnh hưởng do trùng số khối của các thành phần chính trong mẫu sữa. Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát hiện và định lượng của các nguyên tố trên thiết bị ICP-MS dựa trên các điều kiện tối ưu đã khảo sát. Đánh giá độ lập lại, độ lệch chuẩn và độ thu hồi của phương pháp. Nghiên cứu, đánh giá phương pháp. So sánh kết quả với các phương pháp khác. Xây dựng quy trình phân tích xác định Pb, Cd và Zn trong mẫu sữa. Áp dụng các điều kiện tối ưu trong phân tích mẫu thực tế trên địa phận Thành phố Hà Nội.. 2.2.3. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu tài liệu Thu thập, nghiên cứu và phân tích, kế thừa các tài liệu đã có trên thế giới và Việt Nam về phương pháp phân hủy xác định chì, cadimi và kẽm trong mẫu sữa. Phương pháp nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích chì, cadimi và kẽm trong sữa trên thiết bị ICP-MS Phương pháp nghiên cứu xây dựng quy trình xác định đồng thời chì, cadimi và kẽm trong sữa bằng phương pháp ICP-MS bao gồm 2 phần chính sau: quy trình phân hủy mẫu sữa và quy trình phân tích mẫu trên thiết bị ICP-MS. Phương pháp xử lý số liệu Sử dụng các thuật toán để tính toán kết quả phân tích. 2.3. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị Hóa chất: * Dung dịch chuẩn gốc Pb 1000 ppm Perkin Elmer, Mỹ. * Dung dịch chuẩn gốc Zn 1000 ppm Perkin Elmer, Mỹ. * Dung dịch chuẩn gốc Cd 1000 ppm Perkin Elmer, Mỹ. * Đồng vị 68Zn 99,4 %. Trace Sciences International Corp.; Canada. * Đồng vị 110Cd 94,39 %. Trace Sciences International Corp.; Canada. * Dung dịch chuẩn 207Pb10 ppm, SPEX CertiPrep, Mỹ. * Dung dịch chuẩn máy: Mg, Rh, Ce, Pb, U, In, Be, Co 10ppb Perkin Elmer-Mỹ. * Axit HNO3 đặc, H2SO4 đặc, H3PO4 đặc, HCl đặc, HF đặc, NH3 đặc, H2O2 30%: siêu sạch (ultra – high – purity grade) Merck, Đức hay Aldrich-Sigma, Mỹ. * Axit HNO3 đặc: siêu sạch (ultra – high – purity grade ) Cica, Nhật Bản. * Nước cất siêu sạch có điện trở 18,2 MW, Millipore. * Khí Ar >99.9995% (>5.5) Messer, Singapo. * ERM-BD 151, Châu Âu. Dung dịch chuẩn hỗn hợp Pb 2 ppm, Cd 1 ppm, Zn 100 ppm được pha từ dung dịch gốc. Lấy 100mL dung dịch chuẩn gốc của Pb, 50mL dung dịch chuản gốc của Cd, 5000mL dung dịch chẩn gốc của Zn cho vào bình định mức 50mL và định mức đến vạch định mức bằng dung dịch axit HNO3 1%. Dung dịch này được bảo quản lạnh và sử dụng trong tuần. Dung dịch chuẩn hỗn hợp của các đồng vị 207Pb 2 ppm, 110Cd 1ppm, 68Zn 100ppm được pha từ dung dịch gốc: dung dịch chuẩn 207Pb 10 ppm, đồng vị 110Cd 94,39 %, đồng vị 68Zn 99,4 % bằng dung dịch HNO3 1%. Dung dịch này được bảo quản lạnh và sử dụng trong tuần. Dung dịch ảnh hưởng chứa: Na 10000ppm, Ca 3000ppm, Mg 200ppm, Sr 2ppm, Ba và Zr 1ppm; Sn 0,5ppm, Mo 0,3ppm, Ni và Ti 0,2ppm; Ce 0,1ppm; Pd, Th và W 0,05ppm được pha từ dung dich Na 50000ppm, Ca 15000ppm và dung dịch gốc của các kim loại Mg, Ni, Sn, Sr, Pd, Ti, Ba, Mo, Zr, W, Th và Ce đều có nồng độ 1000ppm. Lấy 20mL dung dich Na, Ca và Mg, 200µL dung dich gốc của Sr, 1

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docluanvanthacsi_dinhdangword_148_1001_1869830.doc
Tài liệu liên quan