Ổn Định Và Duy Trì Những Dạng Ban Đầu Của Mẫu.

1.4.3. Ổn định và duy trì những dạng ban đầu của mẫu.

Một yêu cầu thiết yếu để thu được thông tin dạng đáng tin cậy là việc bảo quản hàm lượng những dạng nguyên bản hóa học ban đầu trong mẫu trước khi phân tích. Nhiều phương pháp đã được sử dụng để bảo toàn những dạng Asen phân bố trong mẫu tự nhiên. Những mẫu chứa hàm lượng AsIII và AsV có nồng độ 0,5 g/l hoặc 1 g/l được bảo quản tại 40C ổn định được 21 ngày và cho thấy không có sự biến đổi nào sau 21 ngày cất giữ. Tại 250C nhận xét thấy có những dung dịch có hàm lượng Asen cao nhất ( 20 g/l) vẫn có thể bảo quản mà không có sự mất mát đáng kể của các dạng Asen [36]. Tuy nhiên, ở tại nồng độ thấp hơn, ta quan sát thấy sự biến đổi của các dạng vào cuối tuần đầu tiên.

Một số nghiên cứu cho thấy rằng bảo quản mẫu tại -200C là tốt nhất để

giữ các dạng [13]. Những phương pháp bảo quản trên cho các dạng ban đầu của AsIII và AsV phải thực hiện ngay lập tức sau khi thu thập mẫu thì mới có hiệu quả, nhất là khi mẫu được sử dụng để phân tích hải sản- một trong những loại mẫu rất dễ bị phân hủy dẫn đến làm sai lệch kết quả phân tích.

1.5. Các phương pháp phân tích Asen

Trong phân tích Asen tùy theo điều kiện hiện trường mà lựa chọn phương pháp phân tích phù hợp.

1.5.1. Phương pháp đo hiện trường với chất nhuộm thủy ngân Bromua

+Nguyên tắc: Asen(III) và Asen(V) được chuyển thành khí AsH3 nhờ hỗn hợp khử mạnh : NH2SO3H- axit sunfamic và NaBH4 - (Natri bohiđrua). Khí Asin tạo thành sẽ tạo phức với thủy ngân bromua được tẩm trên giấy và chuyển thành màu vàng. Việc định lượng dựa vào màu trên giấy thử hoặc độ đậm nhạt của màu.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 92 trang tài liệu này.

+ Giới hạn phát hiện:10ppb.Tuy nhiên, độ hấp thụ quang có thể bị ảnh hưởng bởi khí H2S, Cần dùng bông lọc chứa chì axetat để hấp thụ khí này.

+ Ứng dụng:Đo hiện trường với số lượng mẫu lớn, chủ yếu cho mục đích sàng lọc trên diện rộng.[13]

1.5.2. Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử cảm ứng cộng hưởng plasma (ICP- ASE)

+ Nguyên tắc:Dung dịch mẫu được phun ở dạng sol tới vùng plasma agon có nhiệt độ từ 60000K đến 80000K, tại đó , Asen được nguyên tử hóa và phát xạ bước sóng đặc trưng. Nồng độ Asen trong mẫu được xác định dựa trên cường độ của các vạch phát xạ.

+ Giới hạn phát hiện: 35 -50 ppb.

+ Ứng dụng:Phương pháp này có thể xác định nhiều nguyên tố cùng một lúc và được áp dụng đối với tất cả các loại nền màu khác nhau, tuy nhiên, các mẫu rắn và mẫu lỏng chứa nhiều kết tủa phải xử lý trước khi phân tích.

1.5.3. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử kết hợp thiết bị sinh khí Hiđrua ( HVG - ASS) .

Quang phổ hấp thụ nguyên tử (ASS) là một kỹ thuật phân tích lượng vết các nguyên tố phổ biến, được sử dụng nhiều trong các phòng thí nghiệm với độ chọn lọc độ lặp lại cao, có thể phân tích hàng loạt mẫu trong thời gian ngắn, giá thành thiết bị không quá đắt. Phương pháp này được áp dụng rộng rãi trong phân tích định lượng Asen kết hợp với thiết bị tạo khí Hiđrua.

+ Nguyên tắc:Asen vô cơ hòa tan trong nước có thể ở dạng As(III) hay As(V), hiệu suất tạo khí Hiđrua của hai dạng này khác nhau nên tất cả các Asen trong mẫu phải được khử về As(III) nhờ tác nhân khử của KI hoặc NaI. Sau đó As(III) phản ứng với hiđro mới sinh (tạo thành khi tác nhân khử Zn hoặc NaBH4 gặp môi trường axit) tạo ra hợp chất Asin - AsH3. Khí Asin sẽ

được dẫn vào bộ phận nguyên tử hóa mẫu nhờ khí Argon tạo ra các đám hơi nguyên tử tự do. Các nguyên tử này sẽ hấp thụ các tia sáng có bước sóng đặc trưng và cho kết quả độ hấp thụ.[13]

+ Giới hạn phát hiện:Phương pháp này có thể xác định hàm lượng Asen trong mẫu cỡ 0,5ppb.

1.5.4. Phương pháp dùng vi khuẩn phát sáng.

Nhóm nghiên cứu thuộc Viện khoa học và Công nghệ môi trường Thụy Sĩ đã lợi đụng khả năng nhạy cảm với Asen của vi khuẩn Escherichia coli để biến đổi gen sao cho chúng phát sáng khi dò thấy Asen trong nước.

E. Coli hiện đang được thử nghiệm tại Việt Nam, có ưu điểm vượt trội so với các phương pháp khác là chi phí thấp mà không giải phóng các hóa chất độc hại vào môi trường.

1.5.5. Phương pháp phân tích thể tích

Dùng dung dịch chuẩn I2 + KI chuẩn dung dịch Asenic (AsO33-) trong môi trường kiềm có thêm vài giọt hồ tinh bột. Tại điểm cuối của phép chuẩn độ dung dịch có mau xanh hồ tinh bột + iôt. Để đảm bảo độ chính xác của phép chuẩn độ cần đưa mọi dạng tồn tai của Asen về As(III).

I2 + AsO33- + 2OH-  AsO43- + 2I- + H2O

1.5.6. Phương pháp cực phổ Von- Ampe hòa tan

Cơ sở của phương pháp Von- Ampe hòa tan là xây dựng đường cong phụ thuộc giữa cường độ dòng điện và hiệu điện thế giữa hai điện cực được đặt trong bình điện phân chứa chất cần nghiên cứu. Phương pháp Von- Ampe hòa tan gồm có các giai đoạn chính như sau:

Khi điện phân làm giàu cần chọn thế thích hợp và giữ không đổi trong suốt quá trình điện phân. Thông thường người ta chọn thế ứng với dòng khuyếch tán giới hạn của chất cần phân tích và tại thế đó chỉ có một số tối thiểu các chất bị oxi hóa hoặc khử trên điện cực.

Các loại phản ứng có thể dùng để kết tủa lên bề mặt điện cực có thể là:

- Khử ion kim loại trên điện cực thủy ngân Men+ + ne + Hg  Me(Hg) 

- Khử ion kim loại trên điện cực rắn trơ

Men+ + ne  Me

- Phản ứng làm giàu chất điện cực dưới dạng hợp chất khó tan hoặc với ion kim loại dùng làm điện cực hoặc với một ion nào đó trong dung dịch.

- Hấp thụ điện hóa các chất lên bề mặt điện cực làm việc bằng cách thêm vào dung dịch một thuốc thử có khả năng bị hấp phụ lên bề mặt điện cực, sau khi bị hấp phụ nó sẽ tạo phức với ion cần xác định để tập trung ion đó lên bề mặt điện cực.

Phương pháp Von- Ampe hòa tan được phân chia thành dạng Von- Ampe hòa tan anot và Von- Ampe hòa tan catot.

Nếu điện phân là quá trình khử catot ở thế không đổi ETL thì khi hòa tan cho quét thế với tốc độ không đổi, đủ lớn từ giá trị ETL về phía dương hơn. Quá trình hòa tan là quá trình anot và phương pháp gọi là "Von- Ampe hòa tan anot" hay viết tắt là ASV (Anodic Stripping Vontammestry).

Nếu điện phân là quá trình oxi hóa anot ở thế không đổi ETL thì khi hòa tan cho quét thế với tốc độ không đổi, đủ lớn từ giá trị ETL về phía thế âm hơn. Quá trình hòa tan là quá trình catot và phương pháp gọi là "Von- Ampe hòa tan catot" hay viết tắt là CSV (Catotdic Stripping Vontammestry).

1.5.8. Phương pháp trắc quang [4,5,10]

Nguyên tắc :Để quan sát được phổ hấp thụ trong vùng UV - VIS ta phải có chất nghiên cứu ở dạng có màu. Các chất xác định cần chuyển vào dung dịch dưới dạng hợp chất màu với một thuốc thử thích hợp có độ nhạy lớn trong vùng phổ UV - VIS trong các điều kiện tối ưu ( pH, nhiệt độ, thời gian, tỉ lệ thuốc thử...).

Chụp phổ hấp thụ electron của hợp chất màu ở dải sóng 200 - 1000 nm. Tại điểm độ hấp thụ quang đạt giá trị cực đại ta tìm được bước sóng mà chất màu hấp thụ ánh sáng cực đại.

Khả năng hấp thụ ánh sáng của dung dịch màu được xác định bởi biểu thức định lượng của định luật Buger - Lambe - Beer:

A = .l.C

Trong đó:

A: Mật độ quang - Khả năng hấp thụ ánh sáng của dung dịch màu.

: Hệ số hấp thụ phân tử mol. l: Bề dày cuvet có đơn vị cm. C: Nồng độ của dung dịch màu.

Trong thực hành phân tích trắc quang, người ta thường xây dựng đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ chất màu trong dung dịch:

A = f(C).

Thực nghiệm cho thấy, mật độ quang chỉ phụ thuộc tuyến tính theo nồng độ ở một giới hạn C0 nhất định. Do đó, ta thường xác định nồng độ chất nghiên cứu trong mẫu ở khoảng nồng độ tuyến tính OA (hình 1.1), nếu nồng độ lớn hơn C0thì ta phải pha loãng mẫu, kết quả nhân với hệ số pha loãng.

LOL

C0 C(mg/l)

Hình 1.1. Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ chất hấp thụ.

Phương pháp đường chuẩn trong phân tích trắc quang:

Trong thực tế người ta chỉ sử dụng vùng tuyến tính (Đoạn OA hay còn gọi là đường chuẩn), khoảng tuyến tính này rộng hay hẹp tùy thuộc vào độ nhạy của hợp chất màu. Các chất càng nhạy trong vùng phổ UV - VIS thì vùng tuyến tính càng hẹp và lùi về phía nồng độ thấp, thuận lợi cho việc định lượng vết chất.

Các bước xây dụng đường chuẩn:

Phương pháp này dựa trên cơ sở xây dựng đường chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc tuyến tính của mật độ quang vào nồng độ, sau đó đo mẫu trong cùng điều kiện, từ đó xác định được hàm lượng chất cần phân tích dựa vào đường chuẩn.

Phương pháp này bao gồm các bước như sau:

Bước 1: Chụp phổ hấp thụ phân tử của thuốc thử và hợp chất màu.

Bước 2: Khảo sát, chọn các điều kiệ tối ưu cho sự tạo hợp chất màu như: thời gian, độ pH, tỉ lệ thuốc thử...

Bước 3: Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn chứa chất cần phân tích với hàm lương tăng dần, cho vào mỗi dung dịch một lượng thuốc thử như nhau, các điều kiện để tạo phức như: pH, thời gian, nhiệt độ và các điều kiện khác như nhau. Sau đó, xác định mật độ quang của hợp chất màu trong khoảng nồng độ tuyến tính.

Bước 4: Từ giá trị mật độ quang và nồng độ, ta thiết lập được đường chuẩn trong hệ tọa độ xy, xác định được hàm lượng chất cần nghiên cứu trong mẫu thực(Cx) bằng đường chuẩn khi biết giá trị mật độ quang của mẫu(Ax).

Phương pháp trắc quang với phép phân tích Asen

Trong phép phân tích Asen bằng phương pháp trắc quang, nhiều công trình nghiên cứu đã sử dụng nhiều loại thuốc thử, trong phạm vi của luận văn này chúng tôi sử dụng thuốc thử là Bạc đietylđithiocacbamat để tạo phức với

khí Asin - AsH3, đây là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để phân tích Asen bằng phương pháp trắc quang. Qui trình của phương pháp có thể tóm tắt như sau:

Nguyên tắc:Các hợp chất của Asen trong mẫu được oxi hóa bằng KMnO4 hoặc K2S2O8, tiếp theo As(v) được khử về As(III) bằng KI. Sau đó Asen được khử tiếp thành khí Asin - AsH3 bằng hiđro mới sinh trong môi trường axit. Asin tác dụng với dung dịch Bạc đietylđithiocacbamat trong piriđin hoặc clorofom tạo phức màu đỏ tím. Sau đó, đo độ hấp thụ quang của phức màu được tạo thành ở bước sóng 520nm.

CHƯƠNG II

THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP

2.1. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất

2.1.1. Thiết bị và dụng cụ

- Máy đo quang: GBC Cintra 40 UV - Visible spectrometer.

- Máy đo pH: TOA pH METTER MODEL HM 5BS của Nhật.

- Máy đông khô.

- Máy cất nước hai lần: MILL_ Q của Thụy Sĩ.

- Cân phân tích chính xác 0,01mg: Srtocius - Thụy Sĩ.

- Tủ sấy, lò nung, tủ hút, bếp khuấy từ.

- Máy li tâm, bể rung siêu âm.

- Bình định mức: 500ml, 250ml, 100ml, 50ml,25ml.

- Cốc thủy tinh: 500ml, 250ml, 100ml, 50ml.

- Pipet các loại: 1ml, 2ml, 5ml, 10ml, 20ml.

- Đũa thủy tinh, giấy lọc, bình tia.

- Phễu lọc, giấy siêu lọc, các bình PVE, chai thủy tinh tối màu....

- Dụng cụ thí nghiệm bằng teflon, thạch anh....

- Hệ tạo phức của Asen với thuốc thử Bạc đietylđithiocacbamat.

- Bình đựng mẫu...

Tất cả các dụng cụ dùng để phân tích đều được ngâm bằng HNO3 10% trong 24 giờ, sau đó được rửa sạch và tráng bằng nước cất hai lần.

2.1.2. Hóa chất

- Axit HNO3.

- Axit H2SO4

- Axit HCl.

- Zn hạt hoặc Zn bột sạch.