Nghiên cứu ứng dụng phép đo phổ F-AAS phân tích lượng vết Cu, Pb trong tỏi tươi và các chế phẩm từ tới

% khi phân tích nồng độ cỡ 10-6M [38]. Xác định lượng vết Pb trong mẫu nước bằng phương pháp Von-ampe hoa tan anot sử dụng điện cực màng thuỷ ngân, tác giả Nguyễn Quốc Tuấn và Nguyễn Ngọc Châm đã đo được thế pic của Pb khoảng -0,48V trong điều kiện đo : pH=2 (môi trường axxit HCl) , khoảng quét thế từ - 0,35 đến -0,74 mV. Giới hạn phát hiện của phương pháp là 1ppm với sai số từ 2 đến 5% [39]. Phần II Đối tượng và phương pháp nghiên cứu 2.1. Đối tượng , mục tiêu và phương pháp nghiên cứu Không chỉ là một loại rau gia vị hết sức phổ biến, tỏi còn được biết đến như một vị thuốc dân gian mà tác dụng dược lý của nó cho đến nay đã được khoa học nghiên cứu và chứng minh một cách khá rõ ràng và đầy đủ. Tác dụng đích thực của tỏi là tác dụng tổng thể của hàng trăm hoạt chất, trong đó các khoáng vi lượng và enzym đóng vai trò không kém phần quan trọng . Mặt khác, Việt Nam ta là một trong những nước tiềm tàng một nguồn tài nguyên dược thảo vô cùng phong phú và đa dạng, trong đó tỏi Việt Nam được đánh giá qua cảm quan tương đối khá cao so với tỏi Trung Quốc, Mỹ, Pháp,... Vì thế trong vài năm gần đây, một số công ty sản xuất Việt Nam đã chế biến từ tỏi thành nhiều sản phẩm đặc chế dưới dạng đơn thuần hoặc phối hợp và được bán rộng rãi trên thị trường [13], [11]. Do đó việc xác định hàm lượng các kim loại lượng vết, nhất là các kim loại độc hại ( Cu, Pb) trong củ tỏi cũng như các sản phẩm từ tỏi là vô cùng cần thiết nhằm đánh giá, kiểm định chất lượng của chúng và góp phần bảo vệ sức khoẻ cộng đồng . Với điều kiện trang thiết bị nghiên cứu hiện có , dưới sự hướng dẫn của thầy Phạm Luận ,trong bản khoá luận này chúng tôi nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) để tìm các điều kiện phù hợp xây dựng một quy trình phân tích xác định hàm lượng Cu, Pb trong tỏi và các chế phẩm của nó . Chúng tôi tiến hành nghiên cứu các vấn đề sau : - Khảo sát và chọn các điều kiện đo phổ Cu, Pb . - Khảo sát chọn điều kiện nguyên tử hoá mẫu. - Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến việc xác định Cu, Pb bằng phép đo F-AAS . - Khảo sát, xác định khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn của Cu,Pb. - Xác định giới hạn phát hiện, đánh giá sai số và độ lặp lại của phương pháp. - Nghiên cứu chọn cách xử lý mẫu. - ứng dụng phương pháp đã đề xuất để xác định Cu, Pb trong củ tỏi và các sản phẩm của nó . 2.2.Giới thiệu phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) Phép đo AAS là một kỹ thuật phân tích hoá lý đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành khoa học kỹ thuật, trong sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, y dược , địa chất, hoá học. ở nhiều nước trên thế giới, nhất là các nước phát triển, phương pháp phân tích phổ AAS đã trở thành một phương pháp tiêu chuẩn để phân tích lượng vết các kim loại trong nhiều đối tượng mẫu khác nhau như đất, nước ,không khí, dược phẩm, các mẫu y sinh học,... Với các trang bị và kỹ 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 bằng kỹ thuật F-AAS và đến nồng độ ppb bằng kỹ thuật ETA-AAS với sai số không lớn hơn 15% [1]. 2.2.1.Nguyên tắc của phép đo Cơ sở lý thuyết của phép đo này là sự hấp thụ năng lượng bức xạ đơn sắc của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi (khí) khi chiếu một chùm tia sáng có bước sóng xác định qua đám hơi của nguyên tố cần phân tích trong môi trường hấp thụ. Vì thế muốn thực hiện phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên tố cần phải thực hiện các quá trình sau: 1. Chế biến mẫu phân tích về dạng dung dịch phù hợp. 2. Hoá hơi và nguyên tử hóa dung dịch mẫu phân tích, nhờ đó chúng ta có được đám hơi các nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích. Đám hơi này chính là môi trường hấp thụ bức xạ. 3. Chiếu chùm tia sáng bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi nguyên tử tự do, các nguyên tử của nguyên tố cần xác định trong đám hơi đó sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và sinh ra phổ hấp thụ của nó. 4.Tiếp đó nhờ một hệ thống máy quang phổ người ta thu toàn bộ chùm sáng, phân ly và chọn một vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần phân tích để đo cường độ của nó. Trong một giới hạn nhất định của nồng độ, giá trị cường độ này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên tố cần phân tích trong mẫu theo phương trình: Al = k.C Trong đó, Al : cường độ của vạch phổ hấp thụ k : hằng số thực nghiệm C : nồng độ nguyên tố xác định trong mẫu đo phổ 2.2.2.Trang bị của phép đo F-AAS Dựa vào nguyên tắc của phép đo, ta có thể mô tả hệ thống trang bị của máy đo phổ hấp thụ nguyên tử bao gồm các phần cơ bản sau : Phần 1. Nguồn phát chùm tia bức xạ đơn sắc của nguyên tố phân tích để chiếu vào môi trường hấp thụ chứa các nguyên tử tự do. Đó là các đèn Catot rỗng (HCL- Hollow Cathode Lamp), hay các đèn phóng điện không điện cực (EDL- Electrodeless Discharge Lamp), đèn phát phổ liên tục đã được biến điệu (D2 -Lamp, W2-Lamp ). Hình 2 : Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo hệ thống máy F-AAS 4 3 C2H2 1 2 Không khí Dung dịch mẫu Thải Phần 2. Hệ thống nguyên tử hóa mẫu phân tích. Hệ thống này được chế tạo theo hai loại kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu : kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa đèn khí (F-AAS) và kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu không ngọn lửa (ETA-AAS). Hệ thống nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa gồm: -Bộ phận dẫn mẫu vào buồng aerosol hóa và thực hiện quá trình aerosol hóa mẫu (tạo thể sol khí). -Đèn nguyên tử hóa mẫu (burner head) để đốt cháy hỗn hợp khí có chứa mẫu ở thể sol khí. Phần 3. Là máy quang phổ, nó là bộ đơn sắc, có nhiệm vụ thu, phân ly, và chọn tia sáng (vạch phổ) cần đo hướng vào nhân quang điện để phát hiện tín hiệu hấp thụ AAS của vạch phổ. Phần 4. Hệ thống chỉ thị cường độ hấp thụ của vạch phổ. Hệ thống này có thể là các trang bị : - Điện kế chỉ năng lượng hấp thụ ( E) của vạch phổ, - Máy tự ghi pic của vạch phổ (Recorder), - Bộ hiện số Digital, - Bộ máy tính và máy in (Printer), - Máy tích phân ( Intergrater). 2.3.Thiết bị, hoá chất , dụng cụ cho quá trình nghiên cứu * Thiết bị : Để nghiên cứu xác định Cu, Pb bằng kỹ thuật quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS), chúng tôi sử dụng hệ thống máy quang phổ hấp thụ và phát xạ nguyên tử Model SP-9/800 ( hãng Philips Pye Unicam ). Đi kèm với máy còn có các trang thiết bị như máy nén không khí, bình khí acetylen tinh khiết (> 99,9%), các đèn Catot rỗng (HCL) của các nguyên tố Cu, Pb . * Hoá chất : - Dung dịch chuẩn Cu, Pb 1000 ppm trong HNO3 2%. - Các axit đặc HCl 36% , HNO3 65% loại Specpure (Merck). - Các dung dịch nền: NH4Ac 10%, NH4Cl 10% , NaAc 10% và LaCl3 10% loại pA. - Các dung dịch gốc của các kim loại Na, K, Ca, Mg, Al, Fe, Mn, Cd, Zn, Co, Ni, ... loại pA. - Dung dịch H2O2 30% loại Specpure (Merck). Tất cả các loại hoá chất pA đều được kiểm tra lại bằng phép đo F-AAS, nếu có vết Cu và Pb thì phải chiết để loại bỏ bằng dung môi CCl4 có thuốc thử tạo phức APDC (Amoni Pirolydin Dithio Cacbamat). * Dụng cụ : - Pipet các loại 1, 5, 10 mL ; micropipet 200, 1000 mL . - Bình định mức 25, 50, 100 mL. - Bình Kendan. - Cốc thuỷ tinh chịu nhiệt , ống đong, phễu chiết, chén nung, ... Phần III Kết quả nghiên cứu và bàn luận 3.1.Khảo sát các điều kiện đo phổ của Cu và Pb Để quá trình phân tích đạt kết quả tốt, việc nghiên cứu để phát hiện và chọn các thông số đo phù hợp với mục đích phân tích định lượng các nguyên tố vi lượng trong mỗi đối tượng mẫu là một công việc hết sức cần thiết và quan trọng trong kỹ thuật F-AAS . 3.1.1.Chọn vạch đo Khi nguyên tử của một nguyên tố ở trạng thái tự do, nó có khả năng hấp thụ các bức xạ có bước sóng nhất định ứng đúng với các tia bức xạ mà nó phát ra trong quá trình phát xạ . Nhưng nguyên tử không hấp thụ tất cả các bức xạ đó, quá trình hấp thụ chỉ xảy ra đối với các vạch phổ nhậy, đặc trưng của nguyên tố. Do đó chúng ta phải khảo sát để chọn được những bước sóng (vạch đo) có độ nhạy, độ hấp thụ lớn nhất và tránh được sự chen lấn của vạch phổ các nguyên tố khác. Theo W.J.Price [25], Cu và Pb có các vạch phổ đặc trưng tương ứng với độ nhạy và cường độ hấp thụ như trong bảng 1: Bảng 1. Các vạch phổ đặc trưng của Cu và Pb Cu Pb l (nm) Độ nhạy (ppm) Cường độ Hấp thụ l (nm) Độ nhạy (ppm) Cường độ Hấp thụ 324,8 0,025 0,74 217,0 0,08 0,39 327,4 0,050 0,38 283,3 0,2 0,21 217,9 0,10 0,011 216,4 3,2 - 216,5 0,15 - 368,4 8,0 - 222,6 0,50 0,004 Với yêu cầu xác định vi lượng, chúng tôi chọn vạch phổ của Cu là 324,8 nm và của Pb là 217,0 nm vì các vạch phổ này cho độ nhạy và độ hấp thụ cao nhất . Tuy nhiên, trong mẫu phân tích thường tồn tại các nguyên tố khác có vạch phổ gần với vạch phổ nhạy của nguyên tố cần xác định. Mặc dù các vạch phổ này không nhạy, nhưng do nồng độ lớn nên chúng có thể chen lấn các vạch phân tích làm cho việc đo cường độ vạch phổ phân tích rất khó khăn và thiếu chính xác. Do đó ta phải khảo sát xem có sự ảnh hưởng của các nguyên tố có vạch phổ gần với vạch phổ của nguyên tố phân tích không. Kết quả khảo sát được chỉ ra ở bảng 3 và 4 : Bảng 2. Các nguyên tố có vạch phổ gần với vạch phổ phân tích của Cu và Pb [32] Nguyên tố Đối với Cu (l = 324,8 nm) Đối với Pb(l = 217,0 nm) Fe Mn Co Fe Ni Vạch phổ (nm) 324,739 324,754 324,700 216,995 217,006 Bảng 3. ảnh hưởng của Fe, Mn, Co đối với Cu Mẫu HpicTB (cm) Sai số (%) Cu 1ppm 1,68 0 Cu 1ppm + Fe 5ppm 1,63 2,98 Cu 1ppm + Fe 10ppm 1,67 0,59 Cu 1ppm + Mn 5ppm 1,63 2,98 Cu 1ppm + Mn 10ppm 1,65 1,78 Cu 1ppm + Co 5ppm 1,65 1,78 Cu 1ppm + Co 10ppm 1,65 1,78 Cu 1ppm + Fe, Mn, Co (5ppm) 1,67 0,59 Cu 1ppm + Fe, Mn, Co (10ppm) 1,68 0 Bảng 4. ảnh hưởng của Fe, Ni đối với Pb Mẫu HpicTB (cm) Sai số (%) Pb 2ppm 1,08 0 Pb 2ppm + Fe 5ppm 1,12 3,70 Pb 2ppm + Fe 10ppm 1,13 4,62 Pb 2ppm + Ni 5ppm 1,10 1,85 Pb 2ppm + Ni 10ppm 1,08 0 Pb 2ppm + Fe, Ni (5ppm) 1,10 1,85 Pb 2ppm + Fe, Ni (10ppm) 1,08 0 Kết quả thực nghiệm trong bảng 3 và 4 cho thấy tại các vạch phổ đã chọn của các nguyên tố cần phân tích không bị ảnh hưởng bởi các nguyên tố khác trong mẫu có vạch phổ gần vạch phổ phân tích. 3.1.2. Chọn khe đo của máy quang phổ Chùm tia phát xạ cộng hưởng của nguyên tố cần xác định sau khi đi qua môi trường hấp thụ sẽ hướng vào khe đo của hệ thống đơn sắc và vào hệ chuẩn trực, rồi được phân ly để chọn một tia cần đo. Như vậy chùm sáng đa sắc được chuẩn trực, phân ly và sau đó chỉ một vạch phổ cần đo được hướng vào khe ra của bộ đơn sắc và tác dụng vào nhân quang điện sinh ra tín hiệu đo để xác định cường độ vạch phổ hấp thụ. Do đó khe đo của máy phải được chọn cho từng vạch phổ sao cho tín hiệu đủ nhạy, đạt độ ổn định cao và loại bỏ được những vạch phổ cản trở hai bên cạnh vạch phổ nghiên cứu, làm sao chỉ cho vừa đủ độ rộng vạch phổ cần đo vào khe đo là tốt nhất. Với các nguyên tố Cu, Pb người ta thường chọn khe đo là 0,5 nm vì với khe này 100% diện tích pic của vạch phổsẽ nằm gọn trong khe đo. 3.1.3. Khảo sát chọn cường độ đèn Catot rỗng (HCL) Cường độ dòng làm việc của đèn HCL có liên quan chặt chẽ với cường độ hấp thụ của vạch phổ. Dòng điện qua đèn của mỗi nguyên tố là khác nhau và mỗi đèn có một dòng giới hạn cực đại Imax . Đèn HCL làm việc tại mỗi chế độ dòng nhất định sẽ cho chùm sáng có cường độ nhất định và mỗi sự dao động về cường độ dòng của đèn đều làm ảnh hưởng đến cường độ chùm tia sáng phát xạ của đèn. Do đó trong mỗi phép đo cụ thể phải chọn một giá trị cường độ dòng phù hợp và giữ cố định trong suốt quá trình đo. Theo lý thuyết và thực nghiệm của thực tế phân tích theo kỹ thuật AAS, chỉ nên dùng cường độ dòng trong vùng từ 60-85% Imax ghi trên thân đèn là tốt nhất. Với các đèn HCL của nguyên tố Cu ( Imax = 15mA), Pb ( Imax= 10mA), khảo sát chiều cao pic hấp thụ của Cu 1ppm và Pb 2ppm (trong nền HCl 1%) tại các cường độ dòng đèn khác nhau ta có kết quả như sau (bảng 5 và 6): Bảng 5. Khảo sát ảnh hưởng của cường độ dòng đèn HCL đến chiều cao pic hấp thụ của Cu IHCL (mA) 9 (60% Imax) 10 (67%Imax) 11 (73% Imax) 12 (80% Imax) 13 87% Imax) Hpic (cm) Lần 1 Lần 2 Lần 3 1,75 1,75 1,70 1,65 1,70 1,70 1,65 1,65 1,65 1,65 1,60 1,65 1,60 1,60 1,65 TB 1,73 1,68 1,65 1,63 1,62 Bảng 6. Khảo sát ảnh hưởng của cường độ dòng đèn HCL đến chiều cao pic hấp thụ của Pb IHCL(mA) 6 (60% Imax) 7 (70% Imax) 8 (80% Imax) 9 (90% Imax) H-pic (cm) Lần 1 Lần 2 Lần 3 1,25 1,25 1,30 1,30 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,25 1,20 1,25 TB 1,27 1,27 1,25 1,23 Kết quả cho thấy, tại cường độ dòng I = 11 mA (73%Imax) đối với đèn HCL của Cu và I = 8 mA (80% Imax) đối với đèn HCL của Pb, phép đo có độ nhạy và độ ổn định cao. Do đó chúng tôi chọn các thông số này cho toàn bộ quá trình nghiên cứu. 3.1.4. Chọn các điều kiện ghi phổ Do cường độ vạch phổ hấp thụ được ghi dưới dạng pic, chiều cao của pic tỷ lệ thuận với cường độ hấp thụ hay nồng độ chất phân tích, nên ta phải chọn các thông số máy ghi sao cho pic thu được có độ nhạy và độ ổn định cao. *Thế ghi: Chiều cao pic hấp thụ cuả nguyên tố phân tích phụ thuộc vào thế ghi của máy ghi. Nếu nồng độ chất phân tích nhỏ, ta phải giảm thế ghi để tăng độ nhạy và ngược lại, nếu nồng độ chất phân tích lớn, ta tăng thế ghi. Tuy nhiên độ nhạy càng cao thì độ ổn định lại giảm. Để phù hợp với phép xác định Cu, Pb, chúng tôi chọn thế ghi là 10 mV, vì tại thế ghi này pic hấp thụ cho độ ổn định cao đồng thời có chiều cao vừa đủ cho việc định lượng. *Tốc độ giấy: Độ rộng của pic phụ thuộc vào thời gian đo và tốc độ giấy, do đó để thu được pic cân đối, ổn định, đồng thời tiết kiệm mẫu và tiết kiệm giấy, chúng tôi chọn tốc độ giấy là 30 mm/phút và thời gian đo khoảng 5 giây. 3.2. Khảo sát các điều kiện nguyên tử hóa mẫu Nguyên tử hoá mẫu là công việc quan trọng nhất của phép đo F-AAS, quá trình này thực hiện tốt hay không đều ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả đo. Do đó , muốn đạt được kết quả chính xác, chúng ta cần phải khảo sát, phát hiện và chọn các điều kiện nguyên tử hoá phù hợp nhất cho từng nguyên tố cần phân tích trong mỗi loại mẫu cụ thể [1]. 3.2.1. Khảo sát chiều cao của đèn nguyên tử hoá mẫu Khảo sát, chọn chiều cao ngọn lửa phù hợp của đèn nguyên tử hóa để thu tín hiệu AAS của mỗi nguyên tố là một điều kiện quan trọng giúp loại trừ các yếu tố ảnh hưởng, nhằm thu được các tín hiệu có độ ổn định và độ nhạy cao. Nhiệt độ là một thông số đặc trưng của ngọn lửa đèn khí, nó là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hoá mẫu. Mà nhiệt độ ngọn lửa lại thay đổi theo từng vùng, vùng trung tâm ngọn lửa có nhiệt độ cao, thường không màu hoặc có màu xanh nhạt, tại đó mật độ các nguyên tử cao và ảnh hưởng của các nguyên tố khác là thấp. Do đó trong phép đo F-AAS, ta chọn vùng này để thu chùm sáng hấp thụ của nguyên tố phân tích. Với mỗi phép đo xác định Cu, Pb, ta phải khảo sát chọn một chiều cao thích hợp của đèn. Chúng tôi chuẩn bị các dung dịch Cu, Pb có nồng độ khác nhau trong nền HCl 1% và đo cường độ hấp thụ của chúng ở những độ cao từ 0- 10 mm của đèn nguyên tử hoá mẫu, kết quả khảo sát được chỉ ra trong bảng 7 và 8. Bảng 7. ảnh hưởng của chiều cao đèn NTH mẫu đến pic hấp thụ của Cu CCu (ppm) H-pic (cm) H-burner (mm) 0 2 4 5 6 8 10 0,5 Lần 1 Lần 2 Lần 3 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,65 0,75 0,75 0,75 0,80 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,80 0,85 0,80 0,80 0,80 TB 0,60 0,62 0,75 0,83 0,85 0,82 0,80 1 Lần 1 Lần 2 Lần 3 1,35 1,35 1,40 1,60 1,60 1,55 1,65 1,65 1,65 1,75 1,75 1,75 1,70 1,70 1,75 1,70 1,65 1,70 1,65 1,65 1,70 TB 1,37 1,58 1,65 1,75 1,72 1,68 1,67 2,5 Lần 1 Lần 2 Lần 3 3,35 3,35 3,40 3,55 3,55 3,50 3,85 3,85 3,80 4,20 4,20 4,20 4,20 4,25 4,25 4,20 4,20 4,15 4,15 4,10 4,10 TB 3,37 3,53 3,83 4,20 4,23 4,18 4,12 5 Lần 1 Lần 2 Lần 3 6,75 6,65 6,70 7,90 7,80 7,85 8,35 8,25 8,30 8,20 8,20 8,15 8,25 8,15 8,30 7,90 7,80 7,85 8,05 8,00 8,05 TB 6,70 7,85 8,30 8,18 8,23 7,85 8,03 Bảng 8. ảnh hưởng của chiều cao đèn NTH mẫu đến pic hấp thụ của Pb CPb (ppm) H-pic (cm) H-burner (mm) 0 2 4 5 6 8 10 1 Lần 1 Lần 2 Lần 3 0,35 0,35 0,35 0,40 0,45 0,40 0,65 0,60 0,60 0,65 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,75 0,80 0,70 0,80 0,80 0,70 TB 0,35 0,42 0,62 0,68 0,70 0,75 0,77 2 Lần 1 Lần 2 Lần 3 0,80 0,80 0,85 1,15 1,10 1,10 1,30 1,30 1,25 1,40 1,40 1,40 1,40 1,55 1,50 1,45 1,40 1,40 1,40 1,45 1,45 TB 0,82 1,12 1,28 1,40 1,48 1,42 1,43 5 Lần 1 Lần 2 Lần 3 2,05 2,05 2,00 2,25 2,25 2,20 2,80 2,80 2,80 3,15 3,15 3,15 3,30 3,40 3,40 3,30 3,40 3,45 3,25 3,25 3,30 TB 2,03 2,23 2,80 3,15 3,37 3,38 3,27 10 Lần 1 Lần 2 Lần 3 3,80 3,80 3,85 4,95 5,00 4,90 6,10 6,10 5,95 6,35 6,35 6,30 6,60 6,60 6,50 6,90 6,90 6,70 6,50 6,50 6,40 TB 3,82 4,95 5,98 6,33 6,57 6,83 6,47 Kết quả thực nghiệm cho thấy: ứng với chiều cao ngọn lửa là 5 mm, pic hấp thụ của cả Cu và Pb đều có độ nhạy tương đối cao. Mặt khác, so sánh pic của hai dãy thí nghiệm Cu và Pb tại chiều cao này thì có sự tuyến tính và ổn định hơn so với các chiều cao khác của đèn. Do đó chúng tôi chọn H-burner = 5 mm cho phép đo Cu và Pb. 3.2.2. Khảo sát thành phần khí cháy Trong phép đo F-AAS, quá trình hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu được quyết định bởi nhiệt độ ngọn lửa đèn khí. Nhiệt độ ngọn lửa lại phụ thuộc rất nhiều vào bản chất và thành phần của chất khí được đốt cháy để tạo ra ngọn lửa, nghĩa là ứng với mỗi hỗn hợp khí cháy, ngọn lửa sẽ có một nhiệt độ xác định và khi thành phần khí cháy thay đổi thì nhiệt độ ngọn lửa cũng thay đổi. Ngoài ra, tốc độ dẫn của hỗn hợp khí vào đèn để đốt cháy cũng ảnh hưởng đến nhiệt độ ngọn lửa và qua đó ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ. Cu, Pb được nguyên tử hoá ở nhiệt độ 2200-24000C [1], do đó dùng ngọn lửa của hỗn hợp không khí nén (trong đó có O2 là chất oxy hoá) và acetylen (khí cháy) là phù hợp. Vì vậy phải khảo sát, lựa chọn tốc độ tối ưu của khí cháy để quá trình nguyên tử hoá đạt hiệu suất cao nhất. Với thiết bị quang phổ SP9, cột đo tốc độ khí được biểu thị bằng chiều cao flowmeter theo đơn vị mm, và bằng một đồ thị qui đổi từ đơn vị chiều cao này sang đơn vị lít/phút ta sẽ tính được tốc độ cung cấp khí cháy. Để khảo sát lưu lượng khí, chúng tôi cố định chiều cao của cột không khí nén ở 35 mm (tương đương 4,75 lít/phút) và thay đổi chiều cao cột khí C2H2 từ 16-25 mm. Kết quả thu được ở bảng 9. Kết quả khảo sát cho thấy, lưu lượng khí C2H2 ứng với chiều cao flowmeter là 22 mm (tương đương 1,15 lít/phút) đảm bảo độ nhạy và độ ổn định cho phép xác định cả Cu và Pb. Do đó, trong quá trình phân tích chúng tôi chọn hỗn hợp khí cháy với tỷ lệ KK/C2H2 = 4,75/1,15 (lít/phút). Bảng 9. Sự phụ thuộc của chiều cao pic hấp thụ vào lưu lượng khí C2H2 Nguyên tố H-pic(cm) H-flowmeter (mm) 16 18 20 22 23 24 25 Cu (1 ppm) Lần 1 Lần 2 Lần 3 2,20 2,20 2,25 2,15 2,20 2,15 2,20 2,15 2,15 2,15 2,15 2,15 2,10 2,10 2,10 2,00 2,05 2,05 2,00 2,00 2,05 TB 2,22 2,17 2,17 2,15 2,10 2,03 2,02 Pb (2ppm) Lần 1 Lần 2 Lần 3 1,30 1,35 1,25 1,40 1,40 1,45 1,55 1,50 1,50 1,60 1,60 1,60 1,60 1,60 1,65 1,45 1,55 1.50 1,50 1,50 1,55 TB 1,30 1,42 1,52 1,60 1,62 1,50 1,52 3.2.3. Tốc độ dẫn mẫu Tốc độ dẫn mẫu cũng ảnh hưởng đến chiều cao pic hấp thụ. Đối với một hệ thống máy nhất định, tốc độ dẫn mẫu chỉ phụ thuộc vào độ nhớt của dung dịch. Với hầu hết các dung dịch, tốc độ dẫn mẫu phù hợp là 4-5 ml/phút [1]. *Từ các kết quả khảo sát trên, ta chọn được các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử của Cu, Pb như sau (bảng 10): Bảng 10. Các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử của Cu, Pb Nguyên tố Cu Pb Vạch đo l (nm) 324,8 217,0 Khe đo (nm) 0,5 0,5 Cường độ dòng đèn HCL (mA) 11 (73% Imax) 8 (80% Imax) Chiều cao burner (mm) 5 5 Thế ghi (mV) 10 10 Tốc độ giấy (mm/phút) 30 30 Thời gian ghi phổ (giây) 5 5 Thành phần khí -Không khí (L/phút) 4,75 4,75 -C2H2(L/phút) 1,15 1,15 Tốc độ dẫn mẫu (mL/phút) 5 5 3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo Cu, Pb 3.3.1. ảnh hưởng của các loại và nồng độ axit Trong phép đo F-AAS, mẫu đo ở dạng dung dịch trong môi trường axit. Nồng độ và các loại axit có trong dung dịch mẫu cũng có thể ảnh hưởng đến cường độ vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần phân tích. Các loại axit càng khó bay hơi càng làm giảm cường độ vạch phổ và ngược lại. Trong quá trình xử lý mẫu ta sử dụng dung dịch axit HNO3 và HCl làm môi trường cho mẫu, do vậy chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của loại và nồng độ axit đến cường độ vạch phổ hấp thụ của Cu, Pb. Việc khảo sát được thực hiện trong các điều kiện đã chọn (bảng 10) với các mẫu chuẩn trong đó nồng độ Cu, Pb là 1 ppm và 2 ppm, thay đổi nồng độ các axit từ 0-5% . Kết quả khảo sát (bảng 11, 12) chỉ ra rằng sự có mặt của axit HCl hay HNO3 trong dung dịch mẫu ở các nồng độ đã khảo sát có ảnh hưởng không đáng kể. Vì vậy, ta chọn HCl 1% làm môi trường cho mẫu trong tất cả các phép đo, đảm bảo cho các ion kim loại không bị thuỷ phân và đồng nhất độ nhớt. Bảng 11. ảnh hưởng của axit HCl Nguyên tố H-pic (cm) Nồng độ HCl (%) 0 1 2 3 4 5 Cu (1 ppm) Lần 1 Lần 2 Lần 3 2,05 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 2,15 2,00 2,00 2,00 2,00 2,05 2,00 TB 2,08 2,10 2,10 2,12 2,00 2,02 Pb (2 ppm) Lần 1 Lần 2 Lần 3 1,55 1,55 1,50 1,55 1,55 1,55 1,50 1,50 1,55 1,45 1,45 1,40 1,45 1,50 1,50 1,50 1,50 1,45 TB 1,53 1,55 1,52 1,43 1,48 1,48 Bảng 12. ảnh hưởng của axit HNO3 Nguyên tố H-pic (cm) Nồng độ HNO3 0 1 2 3 4 5 Cu (1 ppm) Lần 1 Lần 2 Lần 3 2,10 2,10 2,10 2,10 2,15 2,10 2,15 2,15 2,15 2,15 2,15 2,10 2,15 2,10 2,10 2,10 2,05 2,10 TB 2,10 2,12 2,15 2,13 2,12 2,08 Pb (2 ppm) Lần 1 Lần 2 Lần 3 1,50 1,55 1,55 1,50 1,50 1,55 1,55 1,50 1,60 1,50 1,60 1,55 1,50 1,45 1,55 1,50 1,50 1,45 TB 1,53 1,52 1,55 1,55 1,50 1,48 3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của thành phần nền trong phép đo Cu, Pb Quá trình nguyên tử hoá mẫu phân tích thường chịu ảnh hưởng của thành phần nền trong mẫu đo phổ. - Nền của mẫu có thể làm giảm cường độ vạch phổ khi nó là những hợp chất bền nhiệt, khó hoá hơi, do vậy nó kìm hãm sự hoá hơi của nguyên tố phân tích và qua đó làm giảm độ nhạy của phương pháp phân tích. - Nếu nền của mẫu là những hợp chất dễ hoá hơi thì chúng sẽ làm tăng cường độ vạch phổ, vì lúc đó các chất nền này có tác dụng như là một chất mang cho sự hoá hơi của nguyên tố phân tích và làm nó được hoá hơi với hiệu suất cao hơn. Do đó , trong phép đo F-AAS, người ta thường đưa vào mẫu các chất nền với nồng độ phù hợp có khả năng loại trừ được các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo và ổn định độ nhớt của dung dịch, nếu có thể làm tăng cường độ vạch phổ thì càng tốt. Trên cơ sở đó chúng tôi chọn và tiến hành khảo sát với các chất nền NH4CH3COO (NH4Ac), NaCH3COO (NaAc), NH4Cl vì đây là những hợp chất dễ hoá hơi, có tác dụng loại bỏ sự hình thành các hợp chất bền nhiệt. Các nền này được khảo với nồng độ từ 0-3%, mẫu nghiên cứu là Cu 1ppm, Pb 2ppm trong HCl 1% (Bảng 13, 14, 15). Bảng 13. Khảo sát ảnh hưởng của NaAc Nguyên tố H- pic (cm) Nồng độ NaAc (%) 0 0,5 1 2 3 Cu (1 ppm) Lần 1 Lần 2 Lần 3 2,15 2,20 2,15 2,20 2,15 2,20 2,15 2,20 2,15 2,15 2,15 2,20 2,25 2,15 2,15 Trung bình 2,17 2,18 2,17 2,17 2,18 Pb (2 ppm) Lần 1 Lần 2 Lần 3 1,55 1,55 1,50 1,55 1,65 1,60 1,60 1,60 1,55 1,60 1,65 1,65 1,60 1,65 1,65 Trung bình 1,53 1,60 1,58 1,63 1,63 Bảng 14. Khảo sát ảnh hưởng của NH4Ac Nguyên tố H-pic (cm) Nồng độ NH4Ac (%) 0 0,5 1 2 3 Cu (1 ppm) Lần 1 Lần 2 Lần 3 2,20 2,15 2,20 2,15 2,20 2,20 2,20 2,20 2,20 2,20 2,20 2,15 2,15 2,15 2,20 Trung bình 2,18 2,18 2,20 2,18 2,17 Pb (2 ppm) Lần 1 Lần 2 Lần 3 1,60 1,60 1,65 1,60 1,65 1,60 1,65 1,65 1,65 1,65 1,60 1,60 1,60 1,65 1,55 Trung bình 1,62 1,62 1,65 1,62 1,60 Bảng 15. Khảo sát ảnh hưởng của NH4Cl Nguyên tố H-pic (cm) Nồng độ NH4Cl (%) 0 0,5 1 2 3 Cu (1 ppm) Lần 1 Lần 2 Lần 3 2,10 2,10 2,15 2,15 2,15 2,20 2,15 2,15 2,15 2,10 2,10 2,15 2,15 2,15 2,10 Trung bình 2,12 2,17 2,15 2,12 2,13 Pb (2 ppm) Lần 1 Lần 2 Lần 3 1,50 1,55 1,55 1,55 1,60 1,55 1,60 1,60 1,60 1,60 1,65 1,60 1,50 1,60 1,60 Trung bình 1,53 1,58 1,60 1,62 1,58 Kết quả khảo sát cho thấy với nền NH4Ac 1% , pic hấp thụ của Cu và Pb có độ ổn định cao, do đó chúng tôi chọn dung dịch này làm nền cho mẫu. Tuy nhiên, ngoài nguyên tố cần phân tích, trong mẫu thật còn chứa các cation và các anion lạ làm tăng hoặc giảm cường độ vạch phổ. Với phép đo F-AAS sử dụng ngọn lửa đèn khí nguyên tử hoá mẫu bao gồm không khí và acetylen thì muối LaCl3 là một chất phụ gia được dùng để loại trừ ảnh hưởng của các cation và anion tốt nhất [1]. Vì vậy để chọn được một hỗn hợp nền có thành phần thích hợp nhất cho phép đo chúng tôi tiến hành khảo sát hỗn hợp NH4Ac 1% và LaCl3 với nồng độ từ 0-3%. Bảng 16. Khảo sát hỗn hợp nền NH4Ac 1% + LaCl3 Nguyên tố H-