Kỹ Thuật Trích Ly Thường Sử Dụng Khi Xử Lý Mẫu

đến còn muối ẩm, định mức thành 25 mL bằng HCl 2%. Đây là dung dịch mẫu để xác định các kim loại nói trên bằng các phương pháp phổ UVVIS, hay phổ AES, AAS hoặc ICPOES.

1.9.3 Ưu nhược điểm

Các ưu của kỹ thuật này là tận dụng được các ưu điểm của kỹ thuật xử lý ướt và cả xử lý khô, cụ thể là:

 Hạn chế được sự mất của một số chất phân tích dễ bay hơi

 Sự tro hoá triệt để, sau khi hoà tan tro còn lại có dung dịch mẫu trong

 Không phải dùng nhiều axit tinh khiết cao tốn kém

 Thời gian xử lý nhanh hơn tro hoá ướt

 Không phải đuổi axit dư lâu, nên hạn chế được sự nhiễm bẩn

 Phù hợp cho nhiều loại mẫu khác nhau để xác định kim loại, ...

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 176 trang tài liệu này.

Kỹ thuật này được ứng dụng chủ yếu để xử lý mẫu cho phân tích các nguyên tố kim loại và một số anion vô cơ, như Cl. Br, SO4, PO4 ,.. trong các loại mẫu sinh học, mẫu môi trường, mẫu hữu cơ và vô cơ. Không dùng

được cho xử

lý mẫu để

xác định các chất hữu cơ. Trong các phòng thí

nghiệm bình thường, không có trang bị lò vi sóng, thì cách xử lý này vẫn là một phương pháp thích hợp, đơn giản, mà vẫn đảm bảo có được kết quả tốt.

1.10 KỸ THUẬT TRÍCH LY THƯỜNG SỬ DỤNG KHI XỬ LÝ MẪU

1.10.1 Cơ sở, nguyên tắc và điều kiện trích ly

1.10.1.1 Hệ số phân bố của chất

Hệ số phân bố của chất tan (chất phân tích) trong 2 pha không tan vào nhau là một hằng số hoá lý (hằng số nhiệt động) và nó đặc trưng cho sự

phân bố của mỗi chất. Nó cho ta biết sự phân bố (hay sự hoà tan) của chất phân tích vào hai pha (2 dung môi) không trộn lẫn vào nhau theo tỷ lệ nhất

định. Nếu giá trị hằng số này càng lớn, thì sự

phân bố

đó càng khác nhau

nhiều và càng thuận lợi cho quá trình trích lytách chất phân bố từ pha này sang pha kia.

Chất tan S phân bố vào hệ pha gồm 2 dung môi A và B (ví dụ Benzen và nước) không trộn vào nhau theo định luật phân bố Nersnt:

K= CS(A)/ CS(B)

Trong đó:

 CS(A) là nồng độ chất X trong pha A (dung môi A, pha Benzen);

 Còn CS(B) là nồng độ nước)

của chất X trong pha B (dung môi B, pha

Như vậy nếu như hệ số phân bố K> 99/1, thì coi như chất X đã chuyển gần hết vào pha A. Đó là một điều kiện của quá trình trích ly để lấy chất phân tích và tách chúng ra khỏi chất nền (matrix) của mẫu ban đầu, chuyển chất cần phân tích vào dung môi trích ly. Sau đó, tiến hành xác định chúng

trong dung môi này. Thông thường người ta trích ly chất phân tích từ pha

nước vào pha hữu cơ không tan vào nước. Hai pha này tạo thành hệ trích ly (hệ pha), ví dụ hệ pha: (Benzen / H2O), (CCl4 / H2O), (CHCl3 / H2O), (MIBK / H2O), v.v.

1.10.1.2 Nguyên tắc và cơ sở của quá trình trích ly

Bản chất của quá trình trích ly là dựa trên cơ sở sự phân bố (hay hoà tan) khác nhau của chất phân tích vào trong hai pha (2 dung môi) không trộn lẫn vào nhau. Tức là các chất phân tích tan tốt trong dung môi này, nhưng lại không tan tốt trong dung môi kia. Nghĩa là sự phân bố của một chất trong

hai dung môi (2 pha) là rất khác nhau. Nhờ đó mà chúng ta lấy được chất cần phân tích ra khỏi pha mẫu ban đầu, chuyển nó vào pha thứ 2 (dung môi) mà chúng ta mong muốn. Sau đó xác định nó trong dung môi trích ly. Như

thế

yếu tố

quyết định sự

tách và xử

lý mẫu ở

đây là hệ số

phân bố

của

chất trong 2 pha(dung môi), và các điều kiện thực hiện trích ly. Khi hệ số

Klớn sẽ có hiệu suất trích ly cao.

1.10.1.3 Điều kiện của quá trìnhtrích ly

Để có được hiệu quảtrích ly tốt, quá trình trích ly phải có các điều kiện và đảm bảo được các yêu cầu nhất định sau đây:

 Dung môi trích ly phải có độ tinh khiết cao để không làm nhiễm bẩn thêm các chất lạ vào mẫu.

 Dung môi trích ly phải hoà tan tốt các chất phân tích, nhưng không được hoà tan tốt với các chất khác có trong mẫu.

 Hệ số phân bố của hệ trích ly phải lớn, để cho quá trình trích ly được triệt để.

 Cân bằng trích ly nhanh đạt được và thuận nghịch, để được tốt.

giải trích ly

 Sự phân lớp khi trích ly phải rõ ràng, nhanh và dễ tách ra riêng biệt các pha.

 Phải thực hiện trong nhiệt độ phù hợp và giữ không đổi trong cả quá trình.

 Phải lắc hay trộn đều mạnh để quá trình trích ly xảy ra được tốt.

1.10.2 Một số kỹ thuậttrích ly thường dùng trong xử lý mẫu phân tích

Dựa theo bản chất của pha:

 Chiết lỏng – lỏng: chất phân bố từ pha lỏng ban đầu được chiết bởi pha dung môi lỏng

 Chiết rắn – lỏng: chất phân bố ban đầu ở pha rắn được chiết bởi pha dung môi lỏng

 Chiết lỏng – rắn (chiết pha rắn): chất phân bố ban đầu ở pha lỏng được chiết bởi pha rắn

Dựa theo kỹ thuật chiết:

 Chiết gián đoạn: lượng dung môi được chia thành làm nhiều phần, để tiến hành chiết nhiều lần nhằm tăng hiệu suất chiết. Trong kỹ thuật này dụng cụ được sử dụng là phễu chiết

 Chiết liên tục: pha dung môi và pha chứa chất tách tiếp xúc liên tục với nhau bằng cách là cho 2 pha di chuyển liên tục ngược chiều nhau hoặc cho một pha chuyển động còn một pha đứng yên.

Dụng cụ

được sử

dụng trong chiết lỏng – lỏng: perforator, còn

trong chiết rắn – lỏng: soxhlet.

1.10.2.1 Kỹ thuật trích ly tĩnh

Kỹ thuật trích ly này khá đơn giản, không cần thiết bị phức tạp, mà chỉ cần một số phễu trích ly (dung tích 100, 250, 500 mL) là có thể tiến hành được ở mọi phòng thí nghiệm. Việc lắc trích ly có thể thực hiện bằng tay, hay bằng máy lắc nhỏ. Hiện nay, người ta đã cung cấp các hệ trích ly đơn giản có 6, 9 hay 12 phễu với máy lắc nhỏ, nên việc thực hiện trích ly cũng dễ dàng và dễ đồng nhất điều kiện.

Kỹ thuật trích ly tĩnh đơn giản, dễ thực hiện nên nó được ứng dụng phổ biến và rất có hiệu quả trong lĩnh vực tách trích ly phân tích hay làm giàu các chất phân tích phục vụ cho việc xác định hàm lượng vết. Nhất là tách

và làm giàu các kim loại, các chất hữu cơ, HCBVTV độc hại trong các mẫu nước, nước thải, nước biển, v.v.

1.10.2.2 Kỹ thuật trích ly dòng chảy liên tục

Trong kỹ thuật này, khi thực hiện trích ly, hai pha lỏng không trộn được vào nhau (hai dung môi, có một dung môi có chứa chất phân tích) được bơm liên tục và đi ngược chiều nhau với tốc độ nhất định trong hệ trích ly, như

phễu trích ly, hay bình trích ly liên hoàn đóng kín để chúng tiếp xúc với

nhau. Hoặc cũng có thể chỉ một dung môi chuyển động, còn một pha đứng

yên trong bình. Khi đó, chất phân tích sẽ

được phân bố

vào hai dung môi

theo tính chất của chúng, để đạt đến trạng thái cân bằng. Trích ly theo kỹ

thuật này hiệu suất cao hơn so với kỹ thuật trích ly tĩnh. Đây là phương

pháp trích ly được ứng dụng trong trích ly sản xuất công nghệ.

Để thực hiện kỹ thuật trích ly này, phải có hệ thống máy trích ly, cột

trích ly hay bình trích ly, bơm để bơm các chất theo dòng chảy ngược chiều

nhau với tốc độ

nhất định thích hợp, hoặc chỉ

một chất, hay cả

2 chất

chuyển động ngược chiều nhau, và phải có bộ tách pha, để tách các chất

ngay trong quá trình trích ly, để thu chất được trích ly ra liên tục, hay theo từng thời điểm (chu kỳ) nhất định, mà cân bằng trích ly đạt được.

1.10.2.3 Kỹ thuật trích ly lỏng lỏng

Nguyên tắc của kỹ thuật trích ly này là dựa trên cơ sở sự phân bố của chất phân tích vào hai pha lỏng (2 dung môi) không trộn lẫn được vào nhau (trong hai dung môi này, có thể một dung môi có chứa chất phân tích) được để trong một dụng cụ trích ly, như phễu trích ly, bình trích ly. Vì thế hệ số phân bố nhiệt động Kcủa cân bằng trích ly là một yếu tố quyết định hiệu

quả

của sự

trích ly. Kếđến là sự ảnh hưởng của nhiệt độ, pH của môi

trường trích ly. Trích ly theo kỹ thuật này có hai loại là trích ly tĩnh và trích ly theo dòng chảy liên tục. Trong phân tích, kỹ thuật trích ly tĩnh được ứng dụng nhiều hơn, vì sự đơn giản của nó.

 Cân bằng khi trích ly chất phân bố S từ pha thứ nhất sang pha thứ hai

Trong quá trình trích ly, chất tan S phân bố giữa 2 pha. Khi đạt trạng thái cân bằng: S1 ↔ S2

Theo định luật phân bố ta có

Gọi: + pha ban đầu và pha trích ly tương ứng là 1 và 2

+ n là số mol chất S có trong pha 1

+ V1, V2 là thể tích pha 1 và pha 2

+ q1 là % số mol chất tan S còn lại ở pha 1 sau lần trích ly thứ nhất Khi đó, ; ;

Do đó, ta được:

Nếu tiếp tục trích ly lần thứ 2, q2 là % số mol chất tan S còn lại ở pha 1

sau lần trích ly thứ hai thì

Tiếp tục như vậy, % số mol chất tan S còn lại ở pha 1 sau lần trích ly

thứ n là

Do qn < qn1 <. ..< q1 < 1, nếu n đủ lớn thì qn ≈ 0. Quá trình trích ly được xem như hoàn toàn.

 Ảnh hưởng của pH đối với chất phân bố là acid hữu cơ

Trong môi trường nước, acid hữu cơ (HA) phân ly theo phương trình: HA ↔ H+ + A

Hay

Khi đó nồng độ axit HA trong pha 1 là Khi đó,

Và

 Ảnh hưởng của pH đối với chất phân bố là bazo hữu cơ

Trong môi trường nước, bazo hữu cơ (HA) phân ly theo phương trình: B + H+↔ BH+

Hay

Khi đó nồng độ axit HA trong pha 1 là Khi đó,

Và

1.10.2.4 Kỹ thuật trích ly rắn lỏng

Vào năm 1879, Franz Soxhlet đã giới thiệu thiết bị

trích ly mà sau này

được đặt tên của ông dùng để

tách chất béo từ

thực phẩm. Kỹ

thuật này

nhận được nhiều sự

quan tâm vì sự

trích ly kéo dài được thực hiện mà

không cần giám sát. Từ đó, việc trích ly các hợp chất hóa học được chú

trọng vào dung môi hữu cơ thích hợp là một trong các phương pháp phổ biến nhất trong phân tích thực phẩm vì không cần quá trình lọc, nhiệt độ trích ly cao hơn nhiệt độ phòng, mẫu sẽ liên tục đi vào dung môi mới và có thể sử dụng cả dung môi phân cực lẫn không phân cực. Bất lợi của kỹ thuật này là

đòi hỏi một lượng lớn dung môi (300 – 500 ml), dung môi cần phải bay hơi để giúp quá trình loại bỏ dung môi được dễ và quá trình thực hiện kéo dài nhiều giờ hay nhiều ngày mới có thể hoàn tất.

Trích ly Soxhlet là một kỹ thuật trích ly bán liên tục với pha mẫu là ở

trạng thái rắn: bột, hạt dạng mảnh, dạng lá. Còn dung môi trích ly (chất

hữu cơ) là ở dạng lỏng. Ví dụ như trích ly lấy dầu melton từ lá cây bạc hà bằng dung môi hữu cơ nhexan, hay benzen. Trích ly các thuốc trừ sâu hay hợp chất bảo vệ thực vật trong mẫu rau quả, mẫu đất bằng nhexan.

Vì thế

đây là kỹ thuật

trích ly của hệ dị

thểmà chất phân tích ở

trong

mẫu rắn, bột, lá, sợi, v.v mà các kỹ thuật trích ly đã nêu ở trên không làm được tốt, đặc biệt là trích ly các chất hữu cơ trong các mẫu không ở dạng lỏng (hệ trích ly dị thể) nên kỹ thuật này có tên gọi là kỹ thuật trích ly rắn – lỏng.

 Thiết bị :

 Thiết bị của kỹ thuật trích ly này có hai loại là:

 Các hệ trích ly Soxhlet thường và đơn giản.

 Các hệ trích ly Soxhlet tự động (AutoSoxhlet).

 Kỹ thuật trích ly theo hệ loại 1 là đơn giản, vận hành bằng tay, còn kỹ thuậttrích ly theo hệ máy loại 2 là vận hành một cách tự động theo chương trình.

 Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng

Kỹ thuật trích ly này có ưu điểm là trích ly triệt để, song các điều kiện

trích ly phải nghiêm ngặt và thời gian trích ly cũng dài, thì mới có kết quả trích ly tốt. Vì thế hệ thống vận hành tự động (autoSoxlet) cho kết quả tốt hơn. Nó thích hợp cho việc trích ly lượng vết các chất hữu cơ, nhất là các