ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ………….………… BÙI TIẾN TÙNG XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG KẼM, MANGAN TRONG MỘT SỐ LOẠI RAU XANH TẠI HUYỆN ĐẠI TỪ - TỈNH THÁI NGUYÊN BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ NGỌN LỬA (F-AAS) LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC CHUYÊN NGÀNH: HOÁ PHÂN TÍCH MÃ SỐ : 60.44.29 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Đăng Đức Thái Nguyên, năm 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Lời cảm ơn Lời luận văn xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Đăng Đức Thầy tận tình hướng dẫn giúp đỡ trình thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên, thầy cô, anh chị bạn môn Hóa học, trường Đại Học Khoa Học, Đại học Thái Nguyên giúp đỡ tạo điều kiện cho suốt trình làm luận văn Dù có nhiều cố gắng, song lực hạn chế nên luận văn chắn tránh khỏi thiếu sót Tôi mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô bạn để luận văn hoàn chỉnh Thái Nguyên, tháng năm 2010 Học viên Bùi Tiến Tùng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt Abs Absorbance Độ hấp thụ AAS Atomic Absorption Phép đo quang phổ hấp thụ nguyên tử Spectrometry F- AAS Flame - Atomic Absorption Spectrometry Phép đo quang phổ hấp thụ nguyên tử lửa HCL Hollow Cathoe Lamps Đèn catôt rỗng ppm Part per million Một phần triệu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU……………………………………………………………………… CHƢƠNG I: TỔNG QUAN…………………………………………………… 1.1 Giới thiệu chung rau……………………………………………………… 1.1.1 Đặc điểm thành phần………………………………………………… 1.1.2 Công dụng rau xanh………………………………………………… 1.2 Giới thiệu chung nguyên tố kẽm (Zn)…………………………………… 1.2.1 Trạng thái thiên nhiên…………………………………………………… 1.2.2 Tính chất vật lí hoá học………………………………………………… 1.2.2.1 Tính chất vật lí …………………………………………………… 1.2.2.2 Tính chất hoá học kẽm………………………………… 1.2.3 Ứng dụng kẽm……………………………………………………… 1.2.4 Vai trò sinh học kẽm………………………………………………… 1.3 Giới thiệu chung nguyên tố mangan (Mn)…………………………… 10 1.3.1 Trạng thái thiên nhiên…………………………………………………… 10 1.3.2 Tính chất vật lí hoá học………………………………………………… 10 1.3.2.1 Tính chất vật lí …………………………………………………… 10 1.3.2.2 Tính chất hoá học mangan……………………………… 11 1.3.3 Ứng dụng mangan………………………………………………… 12 1.3.4 Vai trò sinh học mangan…………………………………………… 12 1.4 Một số phương pháp xác định kim loại nặng……………………………… 13 1.4.1 Các phương pháp phân tích hoá học…………………………………… 14 1.4.2 Các phương pháp phân tích công cụ…………………………………… 14 1.5 Một số vấn đề phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử - AAS…… 15 1.5.1 Sự xuất phổ hấp thụ nguyên tử……………………………………… 15 1.5.2 Nguyên tắc phương pháp…………………………………………… 16 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.5.3 Kĩ thuật nguyên tử hóa mẫu…………………………………………… 18 Trang 1.5.3.1 Kĩ thuật nguyên tử hóa mẫu dùng lửa………………………… 19 1.5.3.2.Kĩ thuật nguyên tử hóa mẫu không dùng lửa………………… 21 1.5.4 Sơ lược trang bị phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)………… 21 1.5.5 Các kĩ thuật phân tích cụ thể phép đo phổ hấp thụ nguyên tử…… 22 1.5.5.1 Phương pháp đồ thị chuẩn (đường chuẩn)…………………………… 22 1.5.5.2 Phương pháp thêm tiêu chuẩn……………………………………… 23 1.5.6 Phương pháp xử lí mẫu phân tích xác định Mn Zn………………… 24 1.5.6.1 Phương pháp xử lí ướt…………………………………………… 25 1.5.6.2 Phương pháp xử lí khô……………………………………………… 25 1.5.6.3 Phương pháp xử lí khô-ướt kết hợp………………………………… 26 CHƢƠNG II: THỰC NGHIỆM……………………………………………… 27 2.1 Thiết bị hoá chất………………………………………………………… 27 2.1.1 Thiết bị………………………………………………………………… 27 2.1.2 Hoá chất………………………………………………………………… 27 2.2 Khảo sát điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử dùng lửa trực tiếp kẽm mangan……………………………………………………………… 27 2.2.1 Khảo sát thông số máy đo……………………………………… 27 2.2.1.1 Khảo sát vạch phổ hấp thụ.………………………………………… 27 2.2.1.2 Khảo sát cường độ dòng đèn catot rỗng…………………………… 28 2.2.1.3 Khảo sát độ rộng khe đo…………………………………………… 29 2.2.1.4 Khảo sát chiều cao đèn nguyên tử hoá mẫu…………………… 30 2.2.1.5 Khảo sát lưu lượng khí axetilen……………………………………… 31 2.2.1.6 Khảo sát tốc độ dẫn mẫu…………………………………………… 33 2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng loại axit nồng độ axit………………… 33 2.2.2.1 Ảnh hưởng loại axit nồng độ axit tới phép đo Mn……… 33 2.2.2.2 Ảnh hưởng loại axit nồng độ axit tới phép đo Zn……… 35 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.2.3 Khảo sát thành phần mẫu……………………………………… 37 2.2.4 Khảo sát ảnh hưởng cation……………………………………… 38 Trang 2.2.4.1 Khảo sát ảnh hưởng cation………………………………… 39 2.2.4.2 Khảo sát ảnh hưởng anion………………………………… 42 2.3 Phương pháp đường chuẩn với phép đo F-AAS…………………………… 42 2.3.1 Khảo sát xác định khoảng nồng độ tuyến tính………………………… 42 2.3.2 Xây dựng đường chuẩn, xác định giới hạn phát giới hạn định lượng…………………………………………………………………………… 2.3.2.1 Đường chuẩn mangan………………………………………… 45 45 2.3.2.2 Đường chuẩn kẽm……………………………………………… 46 2.4 Đánh giá sai số độ lặp lại phép đo………………………………… 48 2.4.1 Đánh giá sai số độ lặp lại phép đo Mn………………………… 49 2.4.2 Đánh giá sai số độ lặp lại phép đo Zn…………………………… 49 2.5 Định lượng kẽm, mangan mẫu giả……………………………… 50 2.6 Tổng kết điều kiện đo phổ F-AAS mangan kẽm……………… 52 2.7 Phân tích mẫu thực………………………………………………………… 52 2.7.1 Lấy mẫu………………………………………………………………… 52 2.7.2 Khảo sát trình xử lí mẫu…………………………………………… 53 2.8 Thực nghiệm đo phổ kết tính toán………………………………… 55 2.8.1 Phương pháp xử lí kết phân tích theo phương pháp đường chuẩn… 55 2.8.2 Kết xác định hàm lượng mangan, kẽm mẫu rau………… 56 2.8.2.1 Kết xác định hàm lượng kẽm mẫu rau……………… 56 2.8.2.2 Kết xác định hàm lượng mangan mẫu rau 64 2.9 Kiểm tra trình xử lí mẫu……………………………………………… 74 KẾT LUẬN …………………………………………………………………… 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………… 79 PHỤ LỤC……………………………………………………………………… 82 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1 Thành phần hoá học số loại rau xanh…………………… Bảng 1.2 Một số đặc điểm nguyên tử nguyên tố Mn Mg………… 11 Bảng 2.1: Kết khảo sát vạch phổ hấp thụ kẽm…………………… 28 Bảng 2.2: Kết khảo sát vạch phổ hấp thụ mangan……………… 28 Bảng 2.3: Kết khảo cường độ dòng đèn với nguyên tố Mn……………… 29 Bảng 2.4 : Kết khảo cường độ dòng đèn với nguyên tố Zn……………… 29 Bảng 2.5 : Kết khảo sát khe đo với nguyên tố Mn……………………… 30 Bảng 2.6 : Kết khảo sát khe đo với nguyên tố Zn………………………… 30 Bảng 2.7: Khảo sát ảnh hưởng chiều cao đèn nguyên tử hoá mẫu……… 31 Bảng 2.8: Kết khảo sát tốc độ dẫn khí axetilen Mn……………… 32 Bảng 2.9 : Kết khảo sát tốc độ dẫn khí axetilen Zn……………… 32 Bảng 2.10: Ảnh hưởng loại axit nồng độ axit tới phép đo Mn…… 34 Bảng 2.11: Độ hấp thụ Mn axit tối ưu………………………… 34 Bảng 2.12: Ảnh hưởng loại axit nồng độ axit tới phép đo Mn…… 35 Bảng 2.13: Độ hấp thụ Zn axit tối ưu………………………… 36 Bảng 2.14: Khảo sát ảnh hưởng thành phần nền………………………… 37 Bảng 2.15: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ LaCl3………………………… 38 Bảng 2.16: Ảnh hưởng nhóm cation kim loại kiềm……………………… 39 Bảng 2.17: Ảnh hưởng nhóm cation kim loại kiềm thổ………………… 40 Bảng 2.18: Ảnh hưởng nhóm cation kim loại nặng hoá trị II……………… 40 Bảng 2.19: Ảnh hưởng nhóm cation kim loại hoá trị III………………… 41 Bảng 2.20: Khảo sát ảnh hưởng ion SO2-4 ; Cl- ; NO3- ……………………… 42 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Trang Bảng 2.21: Kết khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính Mn…………… 43 Bảng 2.22: Kết khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính Zn…………… 44 Bảng 2.23: Kết xác định sai số phương pháp với phép đo Mn……… 49 Bảng 2.24: Kết xác định sai số phương pháp với phép đo Zn………… 50 Bảng 2.25: Kết xác định hàm lượng Mn mẫu giả phương pháp đường chuẩn…………………………………………………………… 51 Bảng 2.26: Kết xác định hàm lượng Zn mẫu giả phương pháp đường chuẩn………………………………………………………………… 51 Bảng 2.27: Tổng kết điều kiện đo phổ F-AAS mangan kẽm……… 52 Bảng 2.28: Tỉ lệ khối lượng số loại rau trước sau sấy khô…… 53 Bảng 2.29: Kết khảo sát lượng HNO3 ứng với gam mẫu rau khô……… 54 Bảng 2.30:Tổng hợp kết xác đinh hàm lượng Zn mẫu rau mùa xuân…………………………………………………………………………… 63 Bảng 2.31: Tổng hợp kết xác đinh hàm lượng Zn mẫu rau mùa hè 63 Bảng 2.32: Tổng hợp kết xác đinh hàm lượng Mn mẫu rau mùa xuân 72 Bảng 2.33: Tổng hợp kết xác đinh hàm lượng Mn mẫu rau mùa hè… 72 Bảng 2.34: Thành phần mẫu thêm chuẩn………………………………………… 75 Bảng 2.35 : Kết phân tích kẽm mẫu thêm chuẩn………………… 75 Bảng 2.36 : Kết phân tích mangan mẫu thêm chuẩn……………… 76 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1: Mối quan hệ cường độ vạch phổ A  nồng độ chất Cx………… 18 Hình 2.1: Sự phụ thuộc phép đo Mn vào axit HCl 2% HNO3 2% 35 Hình 2.2: Sự phụ thuộc phép đo Zn vào axit HCl 2% HNO3 2% 36 Hình 2.3: Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính Mn……………………… 44 Hình 2.4: Đồ thị khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính Zn 45 Hình 2.5: Đường chuẩn mangan………………………………………………… 45 Hình 2.6: Đường chuẩn kẽm…………………………………………………… 47 Hình 2.7: Đồ thị hàm lượng Zn (mg/kg) mẫu rau tươi mùa xuân………… 64 Hình 2.8: Đồ thị hàm lượng Zn (mg/kg) mẫu rau tươi mùa hè…………… 64 Hình 2.9: Đồ thị hàm lượng Mn (mg/kg) mẫu rau tươi mùa xuân………… 73 Hình 2.10: Đồ thị hàm lượng Mn (mg/kg) mẫu rau tươi mùa hè……………………………………………………………………………………… 73 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Vấn đề môi trường sức khoẻ cộng đồng trở nên cấp bách Xã hội phiết triển, dân số giới tăng ảnh hưởng môi trường tới sức khoẻ người mạnh mẽ bất thường Những ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ người vừa thiên nhiên tác động (bản chất thành tạo địa chất, vấn đề liên quan đến vũ trụ, ), vừa thân người tạo (các chất thải, khai thác mức, ) Cùng với phát triển nhu cầu xã hội tốc độ đô thị hoá, công nghiệp hoá nhanh nhanh chóng tạo sức ép to lớn với môi trường sống Việt Nam Chúng ta biết rau xanh nguồn thực phẩm cần thiết vô quan trọng bữa ăn hàng ngày, nguồn cung cấp vitamin, khoáng chất, vi lượng, chất xơ cho thể thay Ngoài vai trò nguồn thực phẩm rau xanh dùng nguồn thuốc chữa bệnh Tuy nhiên, dù mô hình trồng rau có đại đến đâu, hay đất nước có phát triển có mô hình trồng rau mà không sử dụng đến thuốc bảo vệ thực vật Do khái niệm “rau sạch” thay khái niệm “rau an toàn” Theo rau gọi an toàn dư lượng thuốc trừ sâu bệnh, hoá chất khác đến mức gây nguy hiểm cho người; hàm lượng kim loại nặng mức cho phép; hàm lượng nitrat mức cho phép cuối vi khuẩn gây bệnh tiêu chảy, trứng giun sán… Hiện nhiều khu vực trồng rau bị đe dọa ô nhiễm chất thải công nghiệp, nguồn nước tưới vùng có nhiều khoáng sản có cách sử dụng phân bón thiếu khoa học dẫn đến số loại rau bị nhiễm kim loại nặng có ảnh hưởng đến sức khoẻ người Các nguyên tố kim loại nặng như: Cr; Ni; Pb; Cd gây độc hại thể người tuỳ vào hàm lượng chúng Một số kim loại nặng khác Cu; Fe; Zn nguyên tố vi lượng cần thiết cho thể sống Tuy nhiên hàm lượng chúng vượt qúa ngưỡng cho phép chúng bắt đầu gây hại Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ... Bảng 2.23: Kết xác định sai số phương pháp với phép đo Mn……… 49 Bảng 2.24: Kết xác định sai số phương pháp với phép đo Zn………… 50 Bảng 2.25: Kết xác định hàm lượng Mn mẫu giả phương pháp đường chuẩn……………………………………………………………... Các nguyên tố kim loại nặng như: Cr; Ni; Pb; Cd gây độc hại thể người tuỳ vào hàm lượng chúng Một số kim loại nặng khác Cu; Fe; Zn nguyên tố vi lượng cần thiết cho thể sống Tuy nhiên hàm lượng. .. đo phổ kết tính toán………………………………… 55 2.8.1 Phương pháp xử lí kết phân tích theo phương pháp đường chuẩn… 55 2.8.2 Kết xác định hàm lượng mangan, kẽm mẫu rau ……… 56 2.8.2.1 Kết xác định hàm lượng