G.D. Christian và các cộng sự (CCS) [13] cũng đã có nhiều nghiên cứu cực phổ của Se(IV) trong các môi trường khác nhau. Trong môi trường H2SO4 quan sát được 2 sóng khử: sóng thứ nhất kéo dài là sóng khuếch tán không thuận nghịch, sóng thứ hai rõ nét, là sóng khử thuận nghịch. Khi tăng nồng độ H2SO4, thế bán sóng thứ nhất dịch chuyển về phía âm hơn (-0,268 V -0,318 V); còn sóng thứ hai dịch chuyển về phía dương hơn (-0,92 V -0,79 V). Trong môi trường axit HCl, HNO3, HClO4, kết quả hoàn toàn tương tự như trong nền H2SO4. Tuy nhiên, trong nền HCl sóng thứ nhất trộn lẫn với sóng hòa tan Hg do đó gây khó khăn khi ghi đo.
Khi nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến sóng cực phổ Se(IV) sử dụng đệm ortho-photphat 0,2M thì trong môi trường axit, hai sóng đầu quan sát được là tương tự như các trường hợp trên. Tuy nhiên ở khoảng pH = 3 xuất hiện sóng thứ 3 không thuận nghịch với E1/2 = -1,2 V (so với SCE). Trong khoảng pH = 4,36,5 sóng này thu được là rõ ràng. Dòng khuếch tán của sóng thứ nhất đạt giá trị cực đại trong dung dịch axit có pH < 2,9. Ở các giá trị pH lớn hơn thì dòng khuếch tán giảm tuyến tính với sự tăng của pH, tuy nhiên khi nồng độ Se(IV) lớn thì dòng khuếch tán bắt đầu giảm ở giá trị pH thấp hơn [13].
Tóm lại:
Se(IV) cho ba sóng cực phổ tùy thuộc vào pH của dung dịch. Dòng giới hạn của tất cả các sóng đều là dòng khuếch tán nhưng chỉ có sóng thứ hai là thuận nghịch.
(Hg)
Sóng thứ nhất tương ứng với bước khử trao đổi 4e của Se(IV) để tạo thành Selenua thủy ngân HgSe:
SeO32- + 6H+ + 4e HgSe + 3H2O
Sóng thứ hai là sóng khử 2e của HgSe để tạo H2Se: HgSe + 2e + 2H+ Hg + H2Se
Sóng thứ ba tương ứng với bước khử 6e từ Se+4 về Se-2:
SeO32- + 6H+ + 6e Se2- + 3H2O
Bảng 1.3: Thế bán sóng (E1/2) của Se(IV) trong một số nền
Thế bán sóng thứ nhất | Thế bán sóng thứ hai | Điện cực so sánh | |
HNO3 0,1M | -0,083 | -0,561 | SCE |
HNO3 1M | -0,021 | -0,411 | SCE |
HNO3 2M | -0,34 | -0,850 | Đáy anot Hg |
KNO3 2M | -0,185 | -0,861 | SCE |
HCl 0,1M | -0,011 | -0,541 | SCE |
HCl 1M | -0,101 | -0,511 | SCE |
HClO4 0,1M | -0,098 | -0,541 | SCE |
Có thể bạn quan tâm!
-
Nghiên cứu xác định một số dạng selen trong hải sản bằng phương pháp von-ampe hòa tan - 1 -
Phương Pháp Von-Ampe Hòa Tan Trong Phân Tích Dạng Selen -
Tình Hình Nghiên Cứu Về Dạng Selen Trong Thủy, Hải Sản Trên Thế Giới -
Nghiên Cứu Tính Chất Điện Hóa Của Selen Trên Hmde
Xem toàn bộ 165 trang tài liệu này.
Bên cạnh dạng Se(IV) vô cơ hoạt động điện hóa tốt thì dạng Se(VI) vô cơ không có hoạt tính điện hóa vì tốc độ khử điện cực rất nhỏ.
Hoạt tính điện hóa của một số dạng selen hữu cơ đã được nghiên cứu như DMDSe, Se-Cyst, trong đó Se-Cyst đã có một vài công bố đề cập tới từ những năm 80 [14]. Theo R. A. Grier và CCS [14] quan sát thấy pic của Se-Cyst ở thế đỉnh pic
-0,45V trong nền HClO4 0,1M hoặc H2SO4 0,1M khi quét CSV. Maria Ochsenkühn-Petropoulou và CCS [9] đã quan sát thấy pic của Se-Cyst ở thế đỉnh pic -0,33 ± 0,05 (V) trong nền HCl 0,1M và của DMDSe ở -0,22 ± 0,03 (V) trong nền (CH2Cl2 + LiClO4 0,2M/EtOH + HCl 0,06M) khi ghi DPCSV. Rugayah Mohamed và CCS đã thu được một pic khử rõ nét của DMDSe ở -300 mV trong nền HCl 0,05M khi quét CV [15].
1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH SELEN
1.3.1. Các phương pháp phân tích hàm lượng tổng selen
1.3.1.1. Phương pháp quang phổ phân tử
Nguyên tắc của phương pháp là dựa trên khả năng tạo phức màu của chất phân tích với một thuốc thử nào đó. Ghi đo độ hấp thụ quang của phức màu ta sẽ biết được nồng độ chất phân tích.
Phương pháp thông dụng để xác định Se dựa trên phản ứng tạo mầu của Se(IV) với các o-diamin thơm hoặc với 2,3-diaminonaphtalen ở pH=1.
S. Forbes và CCS đã sử dụng phương pháp ghi đo quang phân tử hợp chất phức màu của selen với 2,3-diaminonaphtalen để xác định hàm lượng Se trong đất và cây trồng. Kết quả thu được để so sánh với phương pháp DPCSV [16]. Tác giả Lâm Ngọc Thụ và CCS [17] đã xác định selen trong cây trinh nữ bằng cách chuyển các dạng selen về Se(VI) sau đó sử dụng thuốc thử triôxyazobenzen để tạo phức với Se(VI) và tiến hành ghi đo mật độ quang của phức tại bước sóng λ = 610nm.
1.3.1.2. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
Phương pháp AAS là phương pháp phổ biến nhất để xác định lượng vết Se trong các mẫu sinh học và môi trường. Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu đầu tiên trong phương pháp AAS là dùng ngọn lửa (FAAS), sau đó là kỹ thuật dùng lò graphit (GFAAS) và các kỹ thuật khác như nhiệt điện (ET-AAS), hidrua hóa (HG-AAS).
Araz Bidari và CCS đã sử dụng phương pháp GFAAS để xác định hàm lượng selen trong mẫu nước đạt được giới hạn phát hiện là 2 µg/l [18].
Bằng phương pháp ET-AAS, Hortensia Méndez và CCS định lượng Se trong hải sản thu được giới hạn phát hiện là 0,16 µg/g [19]. Isela Lavilla và CCS đã sử dụng phương pháp ET-AAS để xác định hàm lượng Se trong cá và loài giáp xác với giới hạn phát hiện là 0,3 µg/g mẫu khô [20]. Suvarna Sounderajan và CCS xác định hàm lượng tổng Se trong máu động vật và trong mô cá bằng phương pháp ET-AAS với giới hạn phát hiện Se(IV) là 0,025µg/g [21]. Cũng bằng phương pháp ET-AAS, các tác giả H. Benemariya và CCS [22] đã xác định hàm lượng Se trong cá, P. Viđas và CCS [23] đã xác định hàm lượng Se trong thức ăn trẻ em.
Phương pháp AAS sử dụng kĩ thuật hidrua hóa cũng được nhiều tác giả áp dụng để xác định hàm lượng selen tổng đạt được giới hạn phát hiện thấp. Denise Bohrer và CCS [24] xác định hàm lượng Se trong thịt gà bằng hai phương pháp GFAAS và HG-AAS với giới hạn phát hiện lần lượt là 1 µg/l và 0,6 µg/l. William R. Mindak và CCS sử dụng phương pháp HG-AAS xác định Se trong thức ăn với giới hạn định lượng 0,02 mg/kg [25]. Norooz Maleki và CCS định lượng Se trong nước và trong đất dùng phương pháp HG-AAS với giới hạn phát hiện là 10,6 ng/ml [26].
1.3.1.3. Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES)
Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES) dựa vào việc ghi đo bước sóng, cường độ và các đặc trưng khác của bức xạ điện từ do các nguyên tử hay ion ở trạng thái hơi phát ra.
Khi sử dụng nguồn năng lượng là ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện hoặc tia lửa điện, độ nhạy của phép xác định chỉ đạt cỡ 10-6-10-7M. Bằng kĩ thuật tạo hợp chất hiđrua thì độ nhạy của phương pháp đã tăng lên đáng kể. Khi sử dụng nguồn cảm ứng cao tần plasma (ICP) thì độ nhạy của phương pháp có thể đạt cỡ µg/l [27].
1.3.1.4. Phương pháp huỳnh quang nguyên tử (AFS)
Phương pháp AFS là một phương pháp rất nhạy để xác định Se. Rosa Sabé và CCS đã xác định Se trong nước tiểu với giới hạn phát hiện đạt được là 57pg/l và giới hạn định lượng là 190pg/l [28]. Ana I. Cabađero và CCS cũng sử dụng phương pháp này để xác định Se và Hg trong các mẫu cá [29].
1.3.1.5. Các phương pháp điện hoá
a. Phương pháp cực phổ
Phương pháp cực phổ là nhóm các phương pháp phân tích dựa vào việc nghiên cứu đường cong phân cực, là đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào điện thế khi tiến hành điện phân dung dịch phân tích.
Phương pháp cực phổ cổ điển sử dụng dòng một chiều (DC) có độ nhạy không cao, thường chỉ xác định được khoảng nồng độ 10-6M. Khi sử dụng kĩ thuật xung vi phân hoặc sóng vuông, độ nhạy của phương pháp cực phổ được cải thiện đáng kể do loại được dòng tụ điện.
Tác giả Trần Chương Huyến và CCS đã áp dụng phương pháp cực phổ xung vi phân để xác định selen trong khoảng nồng độ 2.10-7 - 1.10-5 M và đã áp dụng thành công vào phân tích một số mẫu thuốc [30]. Recai İnam và CCS [31] xác định Se trong máu bằng phương pháp cực phổ xung vi phân sử dụng sóng xúc tác hiđro và tìm thấy hàm lượng Se tổng trong máu là 620±44 µg/l. Lê Thành Phước và CCS
[32] cũng sử dụng phương pháp cực phổ xung vi phân để định lượng selen trong nấm men. Recai İnam và CCS [33] đã sử dụng phương pháp cực phổ xung vi phân để định lượng đồng thời Se và Pb trong máu.
b. Phương pháp Von - Ampe hoà tan
Trong số các phương pháp điện hóa hiện đại thì phương pháp Von-Ampe hòa tan là phương pháp có độ nhạy và độ chính xác rất cao, cho phép xác định hàm lượng vết nhiều nguyên tố ở những nồng độ cỡ 10-9M đến 10-10M, trong đó có Se.
David F. Lambert và cộng sự so sánh các phương pháp phá mẫu khác nhau xác định Se trong mô cá bằng phương pháp CSV [34]. A.M. Higham và cộng sự xác định tổng Se, As trong cá ngừ đóng hộp bằng các kỹ thuật điện hóa [35]. Recai İnam và CCS [36] xác định Se trong sữa bò bằng phương pháp DPCSV trong nền HCl 0,1M và tìm được khoảng nồng độ tuyến tính là 1,2-75 µg/l. Britta Lange và CCS xác định Se bằng CSV xúc tác với sự có mặt của Rh(III), sử dụng nền là: HCl 0.3M + 75 ppb Rh(III) và điện phân ở thế −0.2V, cho giới hạn phát hiện 2,4 pM với thời gian điện phân 50s [37]. Gunnar Mattsson và CCS [38] bằng phương pháp CSV xác định Se trong nước ngọt với sự có mặt của Cu(II) cho giới hạn phát hiện là 2ng/l. Theo Claudete Fernandes Pereira và CCS có thể xác định Se bằng phương pháp DPASV khi sử dụng điện cực vàng, thu được khoảng nồng độ tuyến tính rộng 0.5- 291 ng/m [39].
1.3.1.6. Phương pháp kích hoạt nơtron (NAA)
Đã có rất nhiều tác giả sử dụng phương pháp NAA để xác định Se trong các mẫu sinh học, giới hạn phát hiện cỡ µg/l.
Nguyễn Ngọc Tuấn và CCS nghiên cứu xác định selen bằng phương pháp NAA [40] thu được giới hạn phát hiện thấp, cỡ 0,1 µg. Nguyễn Giằng và CCS bằng phương pháp NAA đã xác định hàm lượng Hg và Se đi vào cơ thể người qua đường ăn uống [41].
1.3.1.7. Phương pháp phổ khối (MS)
Sử dụng phương pháp phổ khối kết hợp plasma cao tần cảm ứng (ICP-MS), các tác giả đã xác định được Se với giới hạn phát hiện cỡ ng/g [42].
Theo Takafumi Kawano và CCS [43] đã xác định Se trong mẫu sinh học bằng phương pháp MS đạt được giới hạn phát hiện 90 ng/g. C. B’Hymer và CCS đã xác định vết Se bằng phương pháp HG-ICP-MS và so sánh kết quả thu được với
phương pháp PN-ICP-MS. Kết quả cho thấy có sự phù hợp tốt giữa hai phương pháp [44]. Thierry Guérin và CCS cũng sử dụng phương pháp ICP-MS để xác định Se và nhiều kim loại khác trong cá và các hải sản khác [45].
Ngoài các phương pháp nêu trên, trong thực tế còn các phương pháp khác như phương pháp huỳnh quang phân tử, phương pháp huỳnh quang Rơnghen, phương pháp động học xúc tác v.v.. đã được sử dụng để xác định hàm lượng Se trong các đối tượng khác nhau.
1.3.2. Các phương pháp phân tích dạng selen
1.3.2.1. Khái niệm phân tích dạng
* Thuật ngữ phân tích dạng thường được hiểu theo các ý nghĩa sau:
- Theo ý nghĩa thống kê (Species):
Mô tả việc xác định nguyên tố ở lượng vết có mặt trong mẫu mà không tính đến dạng hóa học của chúng. Theo hướng này, người ta có thể xác định hàm lượng nguyên tố theo chiều rộng, ví dụ như phân tích nồng độ nguyên tố theo các vùng khác nhau trên đại dương [46], hoặc dọc theo chiều dọc cột nước sông hồ ở các độ sâu khác nhau, hoặc theo mùa trong năm [47].
- Theo ý nghĩa động học (Kinetic):
Nghiên cứu về hoạt tính và những biến đổi của các nguyên tố ở dạng vết, đặc biệt là sự chuyển hóa từ dạng không hoặc có độc tính thấp của nguyên tố đến dạng có hoặc không có độc tính cao. Khái niệm này thường được sử dụng trong nghiên cứu các quá trình sinh hóa [48].
- Theo ý nghĩa hóa học (Chemical Form):
Nghiên cứu đặc tính hóa học tổng thể cũng như sự khác biệt của các dạng hóa học của nguyên tố hàm lượng vết trong mẫu [49,50].
* Phép phân tích dạng có thể được xét theo các cách khác nhau:
- Theo nguyên tố:
Hầu hết các nguyên tố hóa học từ kim loại đến phi kim đã được nghiên cứu, trong đó dạng tồn tại của các kim loại từ các kim loại phổ biến (Ca, Mg, Fe, Cu, Pb, Al...) đến các kim loại ít phổ biến như (V, Cr, Mo...) đã được nghiên cứu nhiều nhất [46-48].
Các phi kim tuy chưa được nghiên cứu nhiều như kim loại song số tài liệu đã công bố về phân tích dạng các phi kim cũng khá nhiều. Trong số các phi kim thì As là nguyên tố đã được nghiên cứu nhiều nhất. Sau As phải kể đến Se....Nhiều tác giả cũng đã quan tâm đến việc nghiên cứu dạng của C, O, Si trong các đối tượng khác nhau.
- Theo đối tượng phân tích:
Trong các đối tượng phân tích nghiên cứu dạng thì các loại đất [16,26], tiếp đến là các loại nước đã được nghiên cứu nhiều [21,38]. Có thể do ít hoặc không phải xử lý mẫu nên nước biển là đối tượng được nghiên cứu nhiều nhất [46,51,52]. Sau nước biển phải kể đến nước sông, nước hồ là đối tượng chính của phép phân tích dạng [7,47,53]. Ngoài các đối tượng là nước sạch thì nước thải, bùn, trầm tích cũng đã được xét đến trong phép phân tích dạng [9,54]. Có thể do cá là một trong những nguồn tích lũy sinh học quan trọng nên trong thực tế, các nhà nghiên cứu thường chọn cá (nhất là cá biển) làm đối tượng để nghiên cứu phân tích dạng kim loại trong thực phẩm [1].
Chúng ta cũng cần phân biệt sự khác biệt giữa phân tích dạng và phân tích phân đoạn. Trong phân tích khi mà việc phân lập, tách chiết...các chất có kèm theo sự biến đổi dạng tồn tại của chất trong mẫu nghiên cứu thì đấy là phép phân tích phân đoạn. Yêu cầu quan trọng và nghiêm ngặt nhất của phép phân tích dạng hóa học là phải giữ sao cho không hoặc làm biến đổi ít nhất dạng tồn tại của nguyên tố trong mẫu, tức là giữ các cân bằng hóa lí trong mẫu vẫn ở trạng thái tự nhiên.
1.3.2.2. Ý nghĩa của phân tích dạng
Phân tích dạng liên kết vết nguyên tố là để đánh giá đặc trưng liên kết và dung lượng liên kết của vết nguyên tố hóa học trong mẫu, những thông số rất cần trong nghiên cứu sinh học, độc học, địa hóa, môi trường [49,51,52].
Trong sinh học, để hiểu được cơ chế của các quá trình tích lũy sinh học, vận chuyển và trao đổi, chuyển hóa sinh học của các nguyên tố dạng vết, thì việc nghiên cứu về phân tích dạng là hết sức cần thiết. Trên cơ sở nghiên cứu dạng của các nguyên tố vết cho phép nghiên cứu sự tích lũy sinh học của các độc chất. Ví dụ trong nước biển nồng độ As chỉ khoảng 2 ng/kg nhưng trong cá lượng As đã lên tới 100 mg/kg [55]. Điều này có nghĩa là từ những nồng độ rất nhỏ của một nguyên tố
dạng vết trong môi trường nào đó có thể dẫn đến những vấn đề độc hại nghiêm trọng nếu sự tích lũy sinh học được kết hợp với sự chuyển hóa sinh học thành các chất độc hại. Nghiên cứu về dạng tồn tại của các nguyên tố còn cho phép nghiên cứu sự chuyển hóa sinh học, sự tiến triển độc tính cũng như về bản chất sinh học của các chất độc.
Trong nghiên cứu địa chất, phân tích dạng giúp giải thích sự vận chuyển và trao đổi chất, quá trình hình thành và phân bố các nguyên tố, đặc biệt các nguyên tố hàm lượng nhỏ, tồn tại đa dạng trong mẫu. Trên cở sở phân tích dạng của nguyên tố, nhà địa chất dễ dàng đánh giá trữ lượng cũng như sự phân chia, phân bố của các nguyên tố.
Nghiên cứu phân tích dạng là những nghiên cứu lý thuyết cũng như thực nghiệm .
Nhờ những ưu điểm vượt trội nói trên mà trong vài thập niên gần đây, cùng với sự phát triển ngày càng cao của khoa học và kỹ thuật phân tích, phép phân tích dạng đã được nghiên cứu và phát triển mạnh và đã trở thành một lĩnh vực khoa học quan trọng của phân tích học hiện đại.
1.3.2.3. Các phương pháp phân tích dạng vết selen
a. Sắc ký lỏng hiệu năng cao-plasma cao tần cảm ứng- phổ khối (HPLC-ICP-MS)
Phương pháp HPLC-ICP-MS được ứng dụng rộng rãi trong phân tích dạng selen [56-59] và nhiều nguyên tố khác, cho độ nhạy rất cao.
Fangshi Li và CCS [60] xác định các dạng Se: TMSe, SeMet, H2SeO3, H2SeO4 bằng HPLC-FAAS cho giới hạn phát hiện khoảng 1mg Se/l đối với tất cả các hợp chất, trong khi đó dùng HPLC-ICP-MS cho giới hạn phát hiện thấp hơn nhiều, lần lượt là 0,08; 0,34; 0,18 và 0,07 µg Se/l. Cũng bằng phương pháp này, Maїté Bueno và CCS đã xác định các dạng selen vô cơ (Se(IV), Se(VI)) và hữu cơ (Se-Cyst) trong nước tự nhiên ở hàm lượng cỡ 10ng Se/l [53]. Gottfried Kölbl [61] so sánh các phương pháp HPLC-FAAS, HPLC-GFAAS với HPLC-ICP-MS khi xác định các hợp chất Se trong môi trường nước và kết quả cho thấy phương pháp HPLC-ICP-MS cho giới hạn phát hiện thấp nhất (0,1 ng/l) so với HPLC-FAAS và HPLC-GFAAS lần lượt là 10 ng/l và 1 ng/l, đồng thời phương pháp HPLC-ICP-MS còn cho khoảng nồng độ tuyến tính rộng nhất (10 µg đến 10 mg Se/l). L. Orero