Đang tải... (xem toàn văn)
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 1. Tổng quan phương pháp phân tích AAS 1.1. Giới thiệu (1) Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) là một kỹ thuật để đo lượng hóa chất các nguyên tố có trong các mẫu môi trường bằng cách đo bức xạ hấp thụ bởi nguyên tố hóa học quan tâm. Điều này được thực hiện bằng cách đọc quang phổ được tạo ra khi mẫu bị kích thích bởi bức xạ. Các nguyên tử hấp thụ tia cực tím hoặc ánh sáng khả kiến và thực hiện quá trình chuyển đổi thành mức năng lượng cao hơn. Các phương pháp hấp thụ nguyên tử đo lượng năng lượng ở dạng photon ánh sáng được mẫu hấp thụ. Máy dò đo bước sóng của ánh sáng truyền qua mẫu và so sánh chúng với các bước sóng ban đầu đi qua mẫu. Sau đó, một bộ xử lý tín hiệu sẽ tích hợp các thay đổi về bước sóng được hấp thụ, xuất hiện trong phần đọc dưới dạng các đỉnh hấp thụ năng lượng ở mức rời rạc bước sóng. Năng lượng cần thiết để một electron rời khỏi nguyên tử được gọi là sự ion hóa năng lượng và đặc trưng cho từng nguyên tố hóa học. Khi một electron di chuyển từ một năng lượng mức này sang mức khác trong nguyên tử, một phôtôn phát ra có năng lượng E. Nguyên tử của một nguyên tố phát ra vạch quang phổ đặc trưng. Mỗi nguyên tử có kiểu bước sóng riêng biệt ở mà nó sẽ hấp thụ năng lượng, do cấu hình duy nhất của các electron ở lớp vỏ ngoài của nó. Điều này cho phép phân tích định tính của một mẫu. Nồng độ được tính toán dựa trên định luật BeerLambert. Độ hấp thụ tỷ lệ thuận với nồng độ của chất phân tích được hấp thụ đối với tập hợp các điều kiện hiện có. Nồng độ thường được xác định từ một đường cong hiệu chuẩn, thu được bằng cách sử dụng các tiêu chuẩn có nồng độ đã biết. Tuy nhiên, khó áp dụng định luật Beer-Lambert trực tiếp trong AAS do: các biến thể trong quá trình nguyên tử hóa hiệu quả từ ma trận mẫu, sự không đồng đều của nồng độ và độ dài đường dẫn củanguyên tử chất phân tích (trong lò graphit AA). Các phương pháp hóa học được sử dụng dựa trên các tương tác vật chất, tức là các phản ứng hóa học. Cho một trong một thời gian dài, các phương pháp này về cơ bản là theo kinh nghiệm, trong hầu hết các trường hợp, liên quan đến kỹ năng thí nghiệm. Trong hóa học phân tích, AAS là một kỹ thuật được sử dụng chủ yếu để xác định nồng độ của một nguyên tố kim loại cụ thể trong một mẫu. AAS có thể được sử dụng để phân tích nồng độ của hơn 62 kim loại khác nhau trong một dung dịch. Mặc dù AAS có từ thế kỷ 19, hình thức hiện đại của kỹ thuật này là phần lớn được phát triển trong những năm 1950 bởi Alan Walsh và một nhóm các nhà hóa học Úc Làm việc tại CSIRO (Tổ chức Nghiên cứu Khoa học và Công nghiệp Khối thịnh vượng chung)Khoa Vật lý Hóa học tại Melbourne, Australia. Thông thường, kỹ thuật sử dụng ngọn lửa để nguyên tử hóa mẫu, nhưng các thiết bị nguyên tử hóa khác, chẳng hạn như lò than chì, cũng được sử dụng. Ba bước liên quan đến việc biến một mẫu chất lỏng thành khí nguyên tử:
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM
VIỆN KHOA HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN: KỸ THUẬT PHÂN TÍCH MÔI TRƯỜNG
BÀI TIỂU LUẬN CUỐI KỲ
ĐỀ TÀI
Giảng viên : TS Nguyễn Văn Trọng Học viên : Huỳnh Quang Khoa MSHV : 2241810008
Lớp : 22SMT31
TP.HCM, tháng 04 năm 2023
Trang 2BÀI THU HOẠCH CUỐI KỲ 4 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐÃ HỌC YÊU CẦU BÀI CUỐI KỲ
I Chương 1: Tổng quan hoặc giới thiệu về các phương pháp phân tích (4 phương pháp đã học), mỗi 1 phương pháp trình bày theo cách:
1 Nguyên lý 2 Thiết bị 3 Ứng dụng Tìm hình ảnh chèn vào
II Chương 2: Hiện trạng quản lý Môi Trường Việt Nam
1 Giới thiệu các quy định về quản lý Môi Trường, các quy chuẩn hiện hành (search các QCVN, giới thiệu nước thải, nước mặt, nước ngầm, nước biển, đất, bùn thải, môi trường xung quanh, khí thải)
Nêu rõ các chỉ tiêu kiểm soát
2 Phân loại các chỉ tiêu phân tích theo 4 phương pháp phân tích đã học III Chương 3: Ứng dụng
Tự đặt tên 1 tài liệu đã phân tích nghiên cứu phương pháp phân tích trong lĩnh vực phân tích môi trường nhưng có sử dụng 4 phương pháp phân tích
AAS: Quang phổ hấp thụ nguyên tử
UV -VIS: Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS (Ultra violet - Visible)
Trang 3HPLC: phương pháp chia tách với pha động là chất lỏng GC: phương pháp chia tách với pha động là chất khí
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1 Quang phổ nguyên tử và bước song ánh sáng được xác định
Hình 2 Dụng cụ quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa
Hình 3 Một quang kế ngọn lửa trong phòng thí nghiệm sử dụng bộ phun lửa hoạt động bằng propan
Trang 4CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 1 Tổng quan phương pháp phân tích AAS
1.1 Giới thiệu
(1) Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) là một kỹ thuật để đo lượng hóa chất các nguyên tố có trong các mẫu môi trường bằng cách đo bức xạ hấp thụ bởi nguyên tố hóa học quan tâm Điều này được thực hiện bằng cách đọc quang phổ được tạo ra khi mẫu bị kích thích bởi bức xạ Các nguyên tử hấp thụ tia cực tím hoặc ánh sáng khả kiến và thực hiện quá trình chuyển đổi thành mức năng lượng cao hơn Các phương pháp hấp thụ nguyên tử đo lượng năng lượng ở dạng photon ánh sáng được mẫu hấp thụ Máy dò đo bước sóng của ánh sáng truyền qua mẫu và so sánh chúng với các bước sóng ban đầu đi qua mẫu Sau đó, một bộ xử lý tín hiệu sẽ tích hợp các thay đổi về bước sóng được hấp thụ, xuất hiện trong phần đọc dưới dạng các đỉnh hấp thụ năng lượng ở mức rời rạc bước sóng Năng lượng cần thiết để một electron rời khỏi nguyên tử được gọi là sự ion hóa năng lượng và đặc trưng cho từng nguyên tố hóa học Khi một electron di chuyển từ một năng lượng mức này sang mức khác trong nguyên tử, một phôtôn phát ra có năng lượng E Nguyên tử của một nguyên tố phát ra vạch quang phổ đặc trưng Mỗi nguyên tử có kiểu bước sóng riêng biệt ở mà nó sẽ hấp thụ năng lượng, do cấu hình duy nhất của các electron ở lớp vỏ ngoài của nó Điều này cho phép phân tích định tính của một mẫu Nồng độ được tính toán dựa trên định luật Beer-Lambert Độ hấp thụ tỷ lệ thuận với nồng độ của chất phân tích được hấp thụ đối với tập hợp các điều kiện hiện có Nồng độ thường được xác định từ một đường cong hiệu chuẩn, thu được bằng cách sử dụng các tiêu chuẩn có nồng độ đã biết Tuy nhiên,
khó áp dụng định luật Beer-Lambert trực tiếp trong AAS do: các biến thể trong quá trình nguyên tử hóa hiệu quả từ ma trận mẫu, sự không đồng đều của nồng độ và độ dài đường dẫn củanguyên tử chất phân tích (trong lò graphit AA) Các phương pháp hóa học được sử dụng dựa trên các tương tác vật chất, tức là các phản ứng hóa học Cho một trong một thời gian dài, các phương pháp này về cơ bản là theo kinh nghiệm, trong hầu hết các trường hợp, liên quan đến kỹ năng thí nghiệm Trong hóa học phân tích, AAS là một kỹ thuật được sử dụng chủ yếu để xác định nồng độ của một nguyên tố kim loại cụ thể trong một mẫu AAS có thể được sử dụng để phân tích nồng độ của hơn 62 kim loại khác nhau trong một dung dịch
Mặc dù AAS có từ thế kỷ 19, hình thức hiện đại của kỹ thuật này là phần lớn được phát triển trong những năm 1950 bởi Alan Walsh và một nhóm các nhà hóa học Úc Làm việc tại CSIRO (Tổ chức Nghiên cứu Khoa học và Công nghiệp Khối thịnh vượng chung)Khoa Vật lý Hóa học tại Melbourne, Australia Thông thường, kỹ thuật sử dụng ngọn lửa để nguyên tử hóa mẫu, nhưng các thiết bị nguyên tử hóa khác, chẳng hạn như lò than chì, cũng được sử dụng Ba bước liên quan đến việc biến một mẫu chất lỏng thành khí nguyên tử:
Trang 51 Desolvation - dung môi lỏng bị bay hơi và mẫu khô vẫn còn; 2 Hóa hơi – mẫu rắn bốc hơi thành khí; Và
3 Sự bay hơi – các hợp chất tạo thành mẫu bị phá vỡ thành các nguyên tử tự do Để đo lượng của một nguyên tố nhất định có mặt trong một mẫu, trước tiên người ta phải thiết lập một cơ sở để so sánh bằng cách sử dụng các đại lượng đã biết của nguyên tố đó để tạo đường chuẩn Để tạo đường cong này, một bước sóng cụ thể được chọn và bộ dò được đặt để đo chỉ năng lượng được truyền đi ở bước sóng đó Là nồng độ của nguyên tử mục tiêu trong mẫu tăng lên, độ hấp thụ cũng sẽ tăng theo tỷ lệ thuận Một loạt các mẫu chứa nồng độ đã biết của hợp chất quan tâm được phân tích, và độ hấp thụ tương ứng, là tỷ lệ nghịch đảo của ánh sáng truyền qua, được ghi lại Độ hấp thụ đo được ở mỗi nồng độ sau đó được vẽ, sao cho có thể vẽ một đường thẳng sau đó được vẽ giữa các điểm kết quả Từ vạch này, nồng độ của chất đang được điều tra được ngoại suy từ độ hấp thụ của chất đó Việc sử dụngcác nguồn sáng đặc biệt và việc lựa chọn các bước sóng cụ thể cho phép định lượng xác định các thành phần riêng lẻ trong hỗn hợp nhiều nguyên tố (1)
Hình 1: Quang phổ nguyên tử và bước song ánh sáng được xác định 1.2 Nguyên lý
Tính chọn lọc trong AAS là rất quan trọng, vì mỗi phần tử có một bộ năng lượng khác nhau và tạo ra các vạch hấp thụ rất hẹp Do đó, việc lựa chọn các đơn sắc là rất quan trọng để thu được đường chuẩn tuyến tính (Định luật Beers), băng
Trang 6thông của loài hấp thụ phải rộng hơn nguồn sáng; đó là khó khăn để đạt được với các máy đơn sắc thông thường Bộ đơn sắc là một phần rất quan trọng của một Máy quang phổ AA vì nó được sử dụng để phân tách hàng nghìn vạch được tạo bởi tất cả các các phần tử trong một mẫu
Nếu không có bộ đơn sắc tốt, giới hạn phát hiện sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng Một bộ đơn sắc được sử dụng để chọn bước sóng cụ thể của ánh sáng được hấp thụ bởi mẫu và để loại trừ các bước sóng khác Lựa chọn bước sóng cụ thể của ánh sáng cho phép xác định yếu tố quan tâm cụ thể khi nó có mặt của các phần tử khác Ánh sáng được chọn bởi bộ đơn sắc được hướng vào máy dò, điển hình là ống nhân quang, có chức năng chuyển đổi tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu tín hiệu điện tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng Thách thức về yêu cầu băng thông của các loài hấp thụ rộng hơn so với nguồn sáng được giải quyết bằng bức xạ nguồn có đường rất hẹp
Việc nghiên cứu các kim loại vi lượng trong kết tủa khô và ướt đã tăng lên trong những thập kỷ gần đây bởi vì các kim loại vi lượng có ảnh hưởng xấu đến môi trường và sức khỏe con người Một số kim loại, chẳng hạn như Pb, Cd và Hg, tích tụ trong sinh quyển và có thể gây độc cho các hệ thống sống Các hoạt động của con người đã làm tăng đáng kể nồng độ kim loại vết trongbầu không khí Ngoài ra, kết tủa axit thúc đẩy sự hòa tan của nhiều kim loại vi lượng, giúp tăng cường sinh khả dụng của chúng Trong những thập kỷ gần đây, nồng độ kim loại nặng đã tăng lên không chỉ trong khí quyển mà còn trong lượng mưa phù sa Các kim loại như Pb, Cd, As và Hg được biết là tích tụ trong sinh quyển và gây nguy hiểm cho cuộc sống sinh vật, thậm chí ở mức rất thấp Nhiều hoạt động của con người đóng một vai trò quan trọng trong toàn cầu và ngân sách nguyên tố vi lượng khu vực Ngoài ra, khi có mặt trên nồng độ nhất định mức độ, kim loại vi lượng có khả năng gây độc cho sinh vật biển và trên cạn Như vậy, địa sinh học nhiễu loạn là một vấn đề quan tâm quan trọng trong khoa học
Đầu vào khí quyển của kim loại thể hiện sự biến đổi không gian và thời gian mạnh mẽ do thời gian ngắn thời gian cư trú trong khí quyển và các yếu tố khí tượng Như trong hóa học đại dương, tác động của (1)
Kỹ thuật này sử dụng phổ hấp thụ nguyên tử của mẫu để đánh giá nồng độ của các chất phân tích cụ thể trong đó Nó đòi hỏi các tiêu chuẩn có hàm lượng chất phân tích đã biết để thiết lập mối quan hệ giữa độ hấp thụ đo được và nồng độ chất phân tích và do đó dựa vào [định luật Bia-Lambert]
1.3 Thiết Bị
Để phân tích một mẫu cho các thành phần nguyên tử của nó, nó phải được nguyên tử hóa Các bộ phun được sử dụng phổ biến nhất hiện nay là ngọn lửa và bộ phun điện nhiệt (ống than chì) Các nguyên tử sau đó sẽ được chiếu xạ bởi bức xạ quang học, và nguồn bức xạ có thể là nguồn bức xạ dòng cụ thể của nguyên tố hoặc nguồn bức xạ liên tục Bức xạ sau đó đi qua một máy đơn sắc để tách bức
Trang 7xạ cụ thể của nguyên tố khỏi bất kỳ bức xạ nào khác phát ra từ nguồn bức xạ, cuối cùng được đo bằng máy dò(1)
Hình 1 Dụng cụ quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa 1.4 Ứng dụng
Bộ phu
Ngày nay được sử dụng là ngọn lửa quang phổ và bộ phun điện nhiệt Các bộ phun khác, chẳng hạn như nguyên tử hóa phóng điện phát sáng, nguyên tử hóa hydride hoặc nguyên tử hóa hơi lạnh, có thể được sử dụng cho các mục đích đặc biệt
Hình 3 Một quang kế ngọn lửa trong phòng thí nghiệm sử dụng bộ phun lửa hoạt động bằng propan
Trang 8Máy phun lửa
Các chất phun lâu đời nhất và được sử dụng phổ biến nhất trong AAS là ngọn lửa, chủ yếu là ngọn lửa axetylen không khí với nhiệt độ khoảng 2300 ° C và ngọn lửa hệ thống oxit nitơ [4] (N2O) -axetylen với nhiệt độ khoảng 2700 ° C Ngoài ra, ngọn lửa thứ hai cung cấp một môi trường khử hơn, lý tưởng cho các chất phân tích có ái lực cao với oxy
Các mẫu lỏng hoặc hòa tan thường được sử dụng với các bộ phun lửa Dung dịch mẫu được hút bằng máy phun sương phân tích khí nén, biến thành bình xịt, được đưa vào buồng phun, nơi nó được trộn với khí lửa và được điều hòa theo cách chỉ những giọt aerosol tốt nhất (< 10 μm) đi vào ngọn lửa Quá trình điều hòa này làm giảm nhiễu, nhưng chỉ có khoảng 5% dung dịch aerosol đến ngọn lửa vì nó
Trên đỉnh buồng phun là một đầu đốt tạo ra ngọn lửa dài ngang (thường là 5–10 cm) và chỉ sâu vài mm Chùm bức xạ đi qua ngọn lửa này ở trục dài nhất của nó và tốc độ dòng khí ngọn lửa có thể được điều chỉnh để tạo ra nồng độ nguyên tử tự do cao nhất Chiều cao đầu đốt cũng có thể được điều chỉnh, để chùm bức xạ đi qua vùng mật độ đám mây nguyên tử cao nhất trong ngọn lửa, dẫn đến độ nhạy cao nhất
Các quá trình trong ngọn lửa bao gồm các giai đoạn hòa tan (sấy khô) trong đó dung môi bị bay hơi và các hạt nano mẫu khô vẫn còn, hóa hơi (chuyển sang pha khí) trong đó các hạt rắn được chuyển thành phân tử khí, nguyên tử hóa trong đó các phân tử được phân ly thành các nguyên tử tự do và ion hóa trong đó (tùy thuộc vào tiềm năng ion hóa của các nguyên tử phân tích và năng lượng có sẵn trong một ngọn lửa cụ thể) các nguyên tử có thể được chuyển đổi một phần thành các ion khí
Mỗi giai đoạn này bao gồm nguy cơ nhiễu trong trường hợp mức độ truyền pha khác nhau đối với chất phân tích trong chất chuẩn chuẩn và trong mẫu Ion hóa nói chung là không mong muốn, vì nó làm giảm số lượng nguyên tử có sẵn để đo, tức là độ nhạy
Trong ngọn lửa AAS, tín hiệu trạng thái ổn định được tạo ra trong khoảng thời gian khi mẫu được hút ra Kỹ thuật này thường được sử dụng để xác định trong phạm vi mg L-1, và có thể được mở rộng xuống đến vài μg L−1 đối với một số nguyên tố
Trang 92 Tổng quan phương pháp UV-VIS 2.1 Giới thiệu
Quang phổ đo quang là phương pháp phân tích định lượng dựa vào hiệu ứng hấp thụ xảy ra khi phân tử vật chất tương tác với bức xạ điện từ Vùng bức xạ được sử dụng trong phương pháp này là vùng tử ngoại gần hay khả kiến ứng với bước sóng khoảng từ 200 đến 800nm Hiện tượng hấp thụ bức xạ điện từ tuân theo định luật Bouger – Lam bert – Beer Ứng dụng phương pháp phổ đo quang, người ta có thể xác định nhiều hợp chất trong phạm vi nồng độ khá rộng nhờ các cải tiến quan trọng trong thủ tục phân tích Đây là phương pháp phân tích được ứng dụng rộng rãi trong phân tích thực phẩm và hoá học
2.2 Nguyên lý
- Bản chất của phổ hấp thụ phân tử UV-VIS:Khi chiếu một chùm sáng có bước sóng phù hợp đi qua một dung dịch chất màu, các phân tử hấp thụ sẽ hấp thụ một phần năng lượng chùm sáng, một phần ánh sáng truyền qua dung dịch Xác định cường độ chùm ánh sáng truyền qua đó ta có thể xác định được nồng độ của dung dịch Sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch tuân theo định luật Bouguer – Lambert
A = - lgT = lg (Io/It) = εlC với T = It/Io
Hình 5 Sơ đồ đo mật độ quang A - Các bước tiến hành phép đo UV-VIS:
Bước 1 Chọn bước sóng
Nghiên cứu sự phụ thuộc mật độ quang của dung dịch A (hoặc hệ số tắt phân tử ε) theo bước sóng λ, tức là đo A (hoặc ε) của dung dịch nghiên cứu với các tia bức xạ điện từ có λ khác nhau, sau đó lập đồ thị hệ toạ độ A – λ (hoặc ε – χ) Đồ thị này có dạng đường cong Gauss (dạng hình chuông úp) Cực đại Amax ứng với giá trị λmax gọi là cực đại hấp thụ Khi tiến hành phân tích theo quang phổ đo quang chọn đo mật độ quang A của dung dịch nghiên cứu tại λmax Bởi vì với việc đo A ở λmax cho kết quả phân tích có độ nhạy và độ chính xác tốt nhất
Bước 2 Chuẩn bị mẫu phân tích
Trang 10Theo nguyên tắc, mẫu phân tích có thể ở dạng rắn, lỏng nhưng thông thường người ta hay chuẩn bị mẫu phân tích là những chất lỏng, hoặc ở dạng dung dịch Nếu chất nghiên cứu là những chất rắn không tan, người ta có thể tìm cách hoà tan chúng bằng các dung môi và các biện pháp thích hợp Sau đó nếu chất nghiên cứu là hợp chất không có hiệu ứng phổ hấp thụ, thì phải chế hoá dung dịch bằng các biện pháp như phản ứng oxy hoá khử, phản ứng tạo phức chất sau đó đem nghiên cứu Nếu chất nghiên cứu là những chất khí thì sẽ được nghiên cứu trong các cuvet đặc biệt
Bước 3 Ghi phổ
Sau khi đã chế hoá mẫu, mẫu được chuyển vào cuvet ghi phổ hấp thụ, chọn λmax và đo mật độ quang dung dịch ở λmax hoặc tiến hành theo các thủ tục cần thiết
Bước 4 Xử lý số liệu
Các số liệu thu được có thể ở dạng các đường ghi phổ hệ toạ độ A – λ hoặc ε – λ, bảng số liệu về thành phần chất nghiên cứu, đồ thị cần thiết tuỳ thủ tục thực nghiệm đã chọn
- Trang thiết bị phương pháp UV-VIS
Theo những nguyên lý cơ bản đã xét trên trong thực tế ta phải đo độ hấp thụ quang bằng cách đo cường độ bức xạ truyền đi từ nguồn sóng qua mẫu trắng tới đetectơ và cường độ bức xạ từ nguồn qua chất nghiên cứu đến đetectơ Như vậy ta có thể hình dung một cách khái quát thiết bị đo độ hấp thụ quang
Trang 11Hình 3 Thiết bị ngắt nguồn bức xạ 2 Các phương pháp phân tích UV-VIS
a Phương pháp đường chuẩn
Đồ thị theo hệ toạ độ A – C (mật độ quang - nồng độ) phải là đường thẳng đi qua gốc toạ độ Để lập đồ thị A – C ta chọn hệ các dung dịch chất nghiên cứu có nồng độ chính xác C1, C2, C3, Cn, xác lập các điều kiện để tạo các hợp chất có hiệu ứng hấp thụ bức xạ điện từ ở λmax chọn trước Đo mật độ quang tương ứng A1, A2, A3,…
Xây dựng đồ thị hệ toạ độ A – C Vì đồ thị được thiết lập dựa trên các số liệu lặp đi lặp lại nhiều lần nên có thể sử dụng trong thời gian dài (đồ thị chuẩn có thể lưu dữ trong máy), khi làm việc có thể sử dụng và trong các máy thường có thủ tục của phương pháp đường chuẩn được thực hiện theo chương trình
Hoặc tính toán thông qua hằng số K (được xác định song song bằng một phép đo với dung dịch có nồng độ biết trước): Cnc =
b Phương pháp thêm chuẩn
Trang 12Trong các thủ tục thực nghiệm phương pháp đường chuẩn, có thể mắc một số nhược điểm có thể gây sai số lớn Để khắc phục điều đó người ta có thể thực hiện thực nghiệm theo một thủ tục khác: thủ tục phương pháp thêm chuẩn
Nội dung của phương pháp là tiến hành đo mật độ quang Anc của dung dịch chuẩn Sau đó ta thêm một lượng dung dịch chuẩn vào dung dịch nghiên cứu cho đến nồng độ Cch chọn trước và thu được dung dịch có nồng độ Ccn + Cch và được mật độ quang Anc+ch : Cnc = Cch
Quá trình thực nghiệm có thể thực hiện theo chương trình với mức độ tự động khá cao
c Phương pháp đo quang vi sai
Việc đo mật độ quang ở các giá trị A lớn có thể mắc phải sai số lớn trong việc xác định nồng độ Trong trường hợp các dung dịch có mật độ quang quá lớn người ta thường dùng một kiểu đo khác gọi là phương pháp đo vi sai Dung dịch so sánh là dung dịch có nồng độ biết trước Css:
3 Ứng dụng của phép đo phổ hấp thụ phân tử
Phương pháp phân tích quang phổ đo quang là một phương pháp phân tích định lượng được sủ dụng rộng rãi vào nhiều mục đích thực tiẽn khác nhau Phương pháp có thể áp dụng để xác định các chất có nồng độ lớn hoặc bé, đặc biệt có thể xác định nồng độ các tạp chất đến nồng độ giới hạn 10-5÷10-6% Phương pháp phân tích đo quang thường có sai số tương đối 3 ÷ 5% được ứng dụng để xác định hơn 50 nguyên tố trong các đối tượng khác nhau trong các lĩnh vực thực phẩm, hoá học, luyện kim, địa chất, nông nghiệp
a Ứng dụng trong công nghệ thực phẩm
Phương pháp phân tích đo quang UV - VIS được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ thực phẩm để xác định trong các mẫu bột mì (hàm lượng Fe), mẫu thịt (phân tích hàm lượng nitrat, nitrit)
Đối tượng nghiên cứu Chất cần phân tích Thuốc thử Chất kháng sinh Clotetraxyclin Thuốc thử Th Chất kháng sinh Streptomyxin Axit picric
Chất kháng sinh Penixilin Hydrocylamin, Fe Các hocmon Cortison Phenylhidrazin, H2SO4
Trang 13Bột mỳ Fe o-phenantrolin
b Ứng dụng trong hoá học
Trong công nghệ hoá học: mẫu phân bón (hàm lượng P tổng), mẫu sơn (hàm lượng Ti), trong mẫu thuỷ tinh (Nd), thép (V, Mn, Ti )
4 Kết luận
Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS (Ultra violet - Visible) là phương pháp phân tích hiện đại được áp dụng rộng rãi trong lĩnh vực thực phẩm và hoá học Phương pháp cho kết quả phân tích nhanh với độ chính xác cao Phổ hấp thụ phân tử UV-VIS tuân theo định luật Bouguer – Lambert – Beer:
A = - lgT = lg (Io/It) = εlC với T = It/Io 3.Tổng quan phương pháp sắc ký khí
Sắc ký khí là một phương pháp tách dựa trên sự phân bố khác nhau của các chất giữa hai pha không trộn lẫn vào nhau, trong đủ pha động là chất khí (khí mang) đi qua pha tĩnh chứa trong cột Sắc ký khí được áp dụng để tách những chất hoặc dẫn xuất của chúng mà có thể hóa hơi ở nhiệt độ phân tích Phương pháp sắc ký khí dựa trên cơ chế hấp phụ, phân bổ hoặc loại theo kích thước (dùng rây phân từ).
Thiết bị Thiết bị gồm nguồn cung cấp khí, bộ phận tiêm mẫu, cột sắc ký chứa trong buồng ổn nhiệt, hệ thống phát hiện và ghi sắc đồ Khí mang đi qua cột với tốc độ và áp suất có kíểm soát và đi qua detector Nhiệt độ của cột hoặc được giữ ở một giá trị không đổi hoặc thay đổi theo một chương trình quy định trong chuyên luận riêng Sự đặc thù về thiết kế của máy sẳc ký khí có thể yêu cầu phải thay đổi điều kiện sắc ký đã ghi trong chuyên luận riêng Trong những trường hợp có thay đổi như thế, phải cho những kết quả tương tự Nếu cần, điều chỉnh tốc độ dòng khí mang để cải thiện chất lượng sắc ký đồ hoặc để thay đổi thờí gian lưu của các pic quan tâm Bộ phận tiêm mẫu Tiêm mẫu trực tiếp: Là kiểu tiêm mẫu thường dùng trừ khi có chỉ dẫn khác Có thể tiêm mẫu trực tiếp vào đầu cột bằng bơm tiêm (syringe) hoặc dùng van tiêm mẫu hoặc đưa vào buồng hóa hơi có thể có gan thêm bộ chia dòng Tiêm pha hơi: Có thể thực hiện bằng hệ thống tiêm mẫu head-space tĩnh hay động Hệ thống tiêm mẫu head-space động (kỹ thuật bẫy và làm sạch): Bao gồm thiết bị nhúng chìm vào dung dịch cho các chất bay hơi bám vào cột hấp phụ ở nhiệt độ thấp Các chất lưu giữ được giải hấp phụ vào pha động bằng cách làm nóng nhanh cột hấp phụ Hệ thống tiêm mẫu
Trang 14head-space, tĩnh: Bao gồm buồng ổn nhiệt mẫu có kiểm soát nhiệt độ trong đó đặt lọ đựng mẫu chứa mẫu rắn hoặc lỏng trong thời gian cố định để cho các thành phần bay hơi đạt được trạng thái cân bằng giữa pha hơi và pha lỏng hoặc rắn Sau khi đạt được trạng thái cân bằng, một lượng mẫu khí xác định trước được đưa vào máy sắc ký kín Pha tĩnh Pha tĩnh chứa trong cột có thể là: Cột mao quản làm bằng silica nung chảy, pha tĩnh phủ trên thành cột Cột nhồi chứa hạt chất mang, trơ tấm pha tĩnh lỏng Cột nhồi chứa pha tĩnh rắn Cột mao quản có đường kính trong từ 0,1 mm đến 0,53 mm và dải từ 5 m đến 60 m Pha tĩnh là một lớp phim bề dày từ 0,1 μm đến 5,0 μm có thể gắn kết về hóa học vào bề mặt bên trong Cột nhồi làm bằng thủy tinh hay kim loại, thông thường dài từ 1 m đến 3 m, đường kính trong từ 2 mm đến 4 mm Pha tĩnh thường là chất polymer xốp hoặc chất mang rắn phủ pha tĩnh lỏng Trong phân tích các hợp chất phân cực ở cột nhồi với pha tĩnh có dung lượng thấp, tính phân cực thấp, chất mang phải trơ để tránh làm cho pic không đối xứng Hoạt tính chất mang có thể được giảm đi bằng cách silan hóa trước khi phủ pha tĩnh lên Thường dùng diatomit nung, rửa với acid Các chất mang thường có các kích thước hạt khác nhau, thường sử dụng nhất các hạt từ 150 μm đến 180 μm và 125 μm đến 150 μm Pha động Thời gian làm và hiệu lực cột phụ thuộc vào tốc độ dòng khí mang: Thời gian lưu tỉ lệ thuận với chiều dài cột và độ phân giải tỉ lệ thuận với căn bậc hai chiều dài cột Đối với cột nhồi, lưu lượng khí mang tính bằng ml/min ở áp suất khí quyển và nhiệt độ phòng Lưu lượng đo ờ đầu ra của detector bằng dụng cụ đo cơ học có chia độ hoặc ống đo tốc độ dòng dùng bọt xà phòng ở nhiệt độ cột đang phân tích Tốc độ dài của dòng khí mang đi qua cột nhồi tỉ lệ nghịch với căn bậc hai đường kính trong của cột ở một thể tích dòng, xác định Lưu lượng 60 ml/min trong cột đường kính trong 4 mm và lưu lượng 15 ml/min trong cột đường kính trong 2 mm cùng cho tốc độ dòng như nhau, do đó thời gian lưu tương đương nhau Thường dùng heli và nitrogen làm khí mang cho cột nhồi và nitrogen, heli và hydrogen cho cột mao quản Detector Thường dùng detector ion hóa ngọn lửa, ngoài ra còn dùng detector dẫn nhiệt, nitrogen-phosphor (electron nhiệt hay nhiệt điện từ), cộng kết điện tử, phổ khối, phổ hồng ngoại FTIR và các loại detector khác tùy theo mục đích phân tích Các đại lượng đặc trưng cho quá trình sắc ký Xem Phụ lục 5 Các kỹ thuật tách sắc ký Phương pháp tiến hành Ổn định cột, buồng tiêm và detector ở nhiệt độ và tốc độ dòng khí mang quy định trong chuyên luận cho đến khi đường nền ổn định Chuẩn bị các dung dịch thử và đối chiếu theo quy định của chuyên luận Các dung dịch phải không được có các tiểu phân rắn Dùng dung dịch chuẩn để xác định các điều kiện đo phù hợp đặt trên thiết bị và thể tích
Trang 15dung dịch mẫu tiêm cần dùng để tạo ra một đáp ứng phù hợp Tiến hành các lần tiêm lặp lại đề kiểm tra độ lặp lại của đáp ứng và kiểm tra số đĩa lý thuyết, nếu có yêu cầu Tiêm các dung dịch thử và ghi lại sắc ký đồ thu được Tiến hành tiêm lại nhiều lần để kiểm tra độ lặp lại của đáp ứng Xác định diện tích pic của các thành phần cần quan tâm khi không có chỉ dẫn khác Cũng có thể xác định chiều cao của pic tương ứng với các thành phần chất cần quan tâm khi hệ số đối xứng từ 0,80 đến 1,20 Từ những giá trị thu được tính ra hàm lượng của một thành phần hay nhiều thành phần có trong mẫu đem thử Khi dùng một chất làm chuẩn nội, pic của chất này không được che phủ pic của mẫu thử Nếu có pic bị ảnh hưởng cần phải có sự bồ chính thích hợp Trong những áp dụng có VCU cầu chương trình nhiệt độ, phải tính kết quả theo diện tích pic Trừ những chỉ dẫn khác quy định trong chuyên luận riêng, dùng nitrogen làm khí mang và detector ion hóa ngọn lửa Thỉnh thoảng cần tiến hành xác định bằng kỹ thuật tiêm on-column, trong đó mẫu được tiêm trực tiếp vào chất nhồi cột không sử dụng bộ phận nạp mẫu gia nhiệt Khi mẫu thử là chất không bay hơi được tiêm vào cột, nén dùng tiền cột phù hợp, loại có thể thay đổi được của nó, bản chất và bậc của chất mang rắn theo đúng quy đinh của chuyên luận riêng Cột phải luyện theo chỉ dẫn của nhà sản xuất Trong đa số các trường hợp, tên thương mại của cột ghi trong chuyên luận là phù hợp cho mục đích phân tích nhưng có thể dùng cột có tên thương mại khác tương đương
3.3 Ứng dụng của phương pháp HPLC
Phương pháp này được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau giúp phân tích các hợp chất, hỗ trợ việc tách hóa chất và tinh chế,… Một số ứng dụng cụ thể như:
Trong lĩnh vực dược phẩm:
‒ Dùng để kiểm soát sự ổn định của thuốc;
‒ Thực hiện nghiên cứu dược động học của những dạng bào chế dược phẩm; ‒ Kiểm soát chất lược của dược phẩm
Ứng dụng môi trường:
‒ Phát hiện ra các hợp chất phenolic trong nước uống; ‒ Theo dõi sinh học những chất ô nhiễm
Trong pháp y:
‒ Định lượng thuốc trong các mẫu sinh học;
‒ Xác định steroid, cocaine trong nước tiểu, máu,…;