Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Phân tích xác định hàm lượng Pb, Cd và Zn trong sữa bằng phương pháp pha loãng đồng ICP-MS

93 129 0
Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Phân tích xác định hàm lượng Pb, Cd và Zn trong sữa bằng phương pháp pha loãng đồng ICP-MS

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Nội dung chính của luận văn gồm những phần sau: Nghiên cứu và lựa chọn các điều kiện tối ưu trong quá trình xử lý mẫu để định lượng các kim loại chì, cadimi và kẽm trong sữa; nghiên cứu và lựa chọn các điều kiện tối ưu trên thiết bị ICP-MS để kết quả phân tích nồng độ chì, cadimi và kẽm đạt độ chính xác cao bằng phương pháp pha loãng đồng vị.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  HÀ TIẾN LƯỢNG PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG Pb, Cd VÀ Zn TRONG  SỮA BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHA LỖNG ĐỒNG VỊ ICP­MS LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  HÀ TIẾN LƯỢNG PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG Pb, Cd VÀ Zn TRONG SỮA  BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHA LỖNG ĐỒNG VỊ ICP­MS Chun ngành: Hóa phân tích Mã số          : 60 44 01 18 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN THỊ HUỆ                                                        Hà Nội ­  Năm 2014 LƠI CAM  ̀ ̉ ƠN            Vơi long bi ́ ̀ ết ơn chân thành và sâu săc, em xin cam  ́ ̉ ơn cô PGS.TS. Nguyên Thi ̃ ̣  Huê, Vi ̣ ện Công nghệ  môi trường – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam   đa giao đê tai va tân tinh h ̃ ̀ ̀ ̀ ̣ ̀ ướng dân, tao điêu kiên cho em trong su ̃ ̣ ̀ ̣ ốt quá trình thực tập   và làm luận văn tốt nghiệp Em xin chân thanh cam  ̀ ̉ ơn PGS.TS. Ta Thi Thao cung cac thây cô trong bô môn ̣ ̣ ̉ ̀ ́ ̀ ̣   Hoa phân tich đa truy ́ ́ ̃ ền thụ những kiến thức quý báo và luôn tao điêu kiên giup đ ̣ ̀ ̣ ́ ỡ em   trong suốt qua trinh hoc tâp va nghiên c ́ ̀ ̣ ̣ ̀ ứu Tôi cung xin g ̃ ửi lơi cam  ̀ ̉ ơn đên ThS. Vu Văn Tu,  ThS. Pham Hai Long cung cac ́ ̃ ́ ̣ ̉ ̀ ́  anh chi em trong phong phân tich chât l ̣ ̀ ́ ́ ượng môi trường – Viên Công nghê môi tr ̣ ̣ ường   – Viên Hàn lâm Khoa h ̣ ọc và   Công nghệ  Việt Nam, đa luôn đông viên, giup đ ̃ ̣ ́ ỡ tôi   trong suôt qua trinh lam th ́ ́ ̀ ̀ ực nghiêm.   ̣           Cuối cùng tơi xin cảm  ơn Ban giám hiệu Trường THPT Nho Quan A, các bạn   đồng nghiệp, gia đình và bạn bè, những người đã quan tâm giúp đỡ,   động viên tơi   trong suốt q trình học tập và hồn thành luận văn Ha Nôi, ngay 6 thang 12 năm 2014 ̀ ̣ ̀ ́ Hoc viên cao h ̣ ọc Hà Tiến Lượng MỤC LỤC MỞ ĐẦU ………………………………………………………………………… Chương 1. TỔNG QUAN  ……………………………………………………… 1.1. Thành phần hóa học chính trong sữa  ………………………………………… 1.2. Tình hình ơ nhiễm kim loại Pb, Cd và Za trong các sản phẩm tiêu dùng (thực  phẩm) ở Việt Nam  ………………………………………………………………… 1.3. Trạng thái tự nhiên và một số tính chất lý, hóa của Pb, Cd và  Zn    1.3.1. Trạng thái tự nhiên của các kim loại Pb, Cd và Zn  ………………………       1.3.2   Một   số   tính   chất   lý,   hóa     Pb,   Cd     Zn…………………………       1.3.2.1. Tính chất vật lý của Pb, Cd và  Zn……………………………………       1.3.2.2. Một số tính chất hóa học của Pb, Cd và Zn  …………………………       1.4. Vai trò của các ngun tố Pb, Cd và Zn đối với con người  …………………    1.4.1. Độc tính của Pb …………………………………………………………    1.4.2. Độc tính của Cd ………………………………………………………… 11    1.4.3. Chức năng sinh học của Zn …………………………………………………… 12 13    1.4.4. Giới hạn tối đa cho phép các kim loại trong thực phẩm  ………………… 1.5. Các phương pháp phân tích lượng vết kim loại nặng  17 …………………       1.5.1   Các   phương   pháp   phân   tích   quang   học   17 ……………………………       1.5.1.1. Phương pháp huỳnh quang …………………………………… 17       1.5.1.2. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV­VIS  18 …………………       1.5.1.3. Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử AES  19 ……………………       1.5.1.4. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS  20 ……………………    1.5.2. Các phương pháp phân tích điện hố  21 ……………………………………       1.5.2.1. Phương pháp cực phổ  21 …………………………………………       1.5.2.2. phương pháp Von­Ampe hòa tan  22 ……………………………………    1.5.3. Phương pháp phổ khối plasma cảm ứng (ICP­MS) ………………    1.5.4. Kỹ thuật pha loãng đồng vị  23 28 ……………………………………………… 1.6. Các phương pháp sử lý mẫu thực phẩm để xác định kim loại  32 ………………    1.6.1. Nguyên tắc sử lý mẫu  32 ……………………………………………………    1.6.2. Phương pháp tách chiết, làm giàu bằng dung  33 môi     1.6.3. Một số phương pháp sử lý mẫu sữa xác định hàm lượng kim loại nặng  34 … Chương 2: THỰC NGHIỆM  2.1. Mục tiêu nghiên cứu  36 36 …………………………………………………… 2.2. Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu  36 ……………………………    2.2.1. Đối tượng nghiên cứu  36 ………………………………………………    2.2.2. Nội dung nghiên cứu  36 37    2.2.3. Phương pháp nghiên cứu  ………………………………………………… 2.3. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị  38 ………………………………………………… 2.4. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu  42 ……………………………… Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN  3.1. Khảo xát và lựa chọn các điều kiện tối ưu trên thiết bị ICP­MS  43 43 ……………    3.1.1. Chuẩn hóa số khối – Tunning  43 ……………………………………………    3.1.2. Tối ưu tốc độ khí mang tạo sol khí  44 ………………………………………    3.1.3. Khảo sát nguồn năng lượng (ICP)  45 ………………………………………    3.1.4. Khảo sát thế điều khiển thấu kính điện tử ­ ion  46 …………………………    3.1.5. Khảo sát thời gian phân tích mẫu  46 …………………………………    3.1.6. Khảo sát thời gian rửa sạch mẫu  48 ………………………………………… 49 3.2. Nghiên cứu phân huy mâu …………………………………………………… ̉ ̃ 49    3.2.1. Nghiên cứu hôn h ̃ ợp chât phân huy mâu s ́ ̉ ̃ ữa  ……………………………    3.2.2. Nghiên cứu lượng hôn h ̃ ợp chât phân huy mâu s ́ ̉ ̃ ữa  53 ………………    3.2.3. Nghiên cứu nhiêt đô phân huy mâu s ̣ ̣ ̉ ̃ ữa ………………………………… 54 55 3.3. Khảo sát lượng đồng vị thêm vào phù hợp cho phân tích mẫu sữa  ………… 3.4. Đánh giá sự ảnh hưởng của các ion kim loại khác trong nền mẫu đến q  trình xác định Pb, Cd và Zn 58 3.5. Đánh giá phương pháp phân tích …………………………………………… 61 61    3.5.1. Khoảng tuyến tính và đường chuẩn  ………………………………………    3.5.2. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng  62 ………………………………    3.5.3. Đánh giá hiệu suất thu hồi và độ lập lại của phương pháp  63 ……………… 3.6. So sánh các kết quả phân tích mẫu chuẩn và mẫu thực giữa ba kỹ thuật  65 …… 3.7. Phân tích mẫu chuẩn được cơng nhận  66 ……………………………………… 3.8. Quy trình phân tích mẫu thực tế  66 ……………………………………… 3.9. Kết quả phân tích mẫu thực tế  67 ……………………………………………… Chương 4: KẾT LUẬN  TÀI LIỆU THAM KHẢO  71 72 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Một số tính chất vật lý của các ngun tố chì,  cadimi và kẽm  ………… Bảng 1.2. Mức giới hạn tối đa cho phép các kim loại trong thực phẩm  14 …………… Bảng 1.3. Giới hạn cho phép của một số kim loại nặng trong sữa  16 ………………… Bảng 1.4. Giới hạn rủi ro đối với một số kim loại  17 nặng  Bảng 1.5. So sánh khả năng phát hiện của các kỹ thuật phân tích  28 ………………… Bảng 1.6. Ngun tố, số khối, tỷ lệ đồng vị và các yếu tố ảnh hưởng do trùng  30 số khối  Bảng 3.1. Kết quả khảo sát tốc độ khí sol hóa mẫu  44 ……………………………… Bảng 3.2. Kết quả khảo sát cơng suất máy phát cao tần  45 …………………………… Bảng 3.3. Kết quả khảo sát thời gian phân tích  47 …………………………………… Bảng 3.4. Kết quả khảo sát thời gian rửa sạch mẫu  48 ……………………………… Bang 3.5. Cac điêu kiên phân tich tơi  ̉ ́ ̀ ̣ ́ ́ ưu trên thiêt bi ICP­MS …………………… ́ ̣ Bảng 3.6. Kết quả khảo sát các loại axit cho q trình xử lí mẫu hệ hở  49 50 …………… Bảng 3.7. Kết quả khảo sát các loại axit cho q trình xử lí mẫu hệ kín  52 ………… Bảng 3.8. Kết quả khảo sát anh h ̉ ưởng cua l ̉ ượng hơn h ̃ ợp phân huy  ̉ 54 ……………… Bảng 3.9. Kết quả khảo sát anh h ̉ ưởng cua nhiêt đô phân huy  ̉ ̣ ̣ ̉ 55 …………………… Bảng 3.10. Kết quả phân tich môt sô mâu s ́ ̣ ́ ̃ ữa trên ICP­MS  55 ……………………… Bảng 3.11. Kết quả khao sat l ̉ ́ ượng đông vi ……………………………………… ̀ ̣ Bảng 3.12. Kết quả phân tich  ́ các thành phần ảnh hưởng của nền mẫu  57 58 …………… Bảng 3.13. Nồng độ các ion ảnh hưởng  59 …………………………………………… Bảng 3.14. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của các ion kim loại trong nền mẫu  60 … Bảng 3.15.  Kết quả xác định LOD và LOQ của Pb, Cd và Zn  63 …………………… Bảng 3.16. Kết quả đánh giá hiệu suất thu hồi của phương pháp  64 ………………… Bảng 3.17. Kết quả đánh giá độ lập lại của phương pháp  64 ………………………… Bảng 3.18. Kết quả phân tích mâu chuân so sánh gi ̃ ̉ ữa 3 kỹ thuật  65 ………………… Bảng 3.19. Kết quả phân tich m ́ ẫu thực giữa 3 kỹ thuật  66 …………………………… Bảng 3.20. Kết quả phân tích mẫu chuẩn được cơng nhận  66 ………………………… Bảng 3.21. Kết quả phân tích hàm lượng các kim loại nặng trong mẫu sữa  68 bột  Bảng 3.22. Kết quả phân tích hàm lượng các kim loại nặng trong mẫu sữa nước  69 Bảng 3.23. Danh sách các mẫu có hàm lượng Pb vượt quy  69 định.  DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT QCVN Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Việt Nam ICP­MS Phương   pháp   cảm   ứng   cao   tần   ghép   nối   khối   phổ   (Inductively   Coupled Plasma emission Mass Spectrometry) ID­ICP­MS Phương pháp pha lỗng đồng vị trên thiết bị cảm ứng cao tần ghép  nối khối phổ (Isotope Dilution Inductively Coupled Plasma emission  Mass Spectrometry) (cps). Tính số đếm trung bình rồi thay số liệu vào các cơng thức (1), (2), (3) ta tính  được các giá trị LOD và LOQ. Kết quả được chỉ ra ở bảng 3.9:                   Bảng 3.9. Kết quả xác định LOD và LOQ của  Pb, Cd và Zn   Tín hiệu  Nồng độ  Tín hiệu  chuẩn  mẫu trắng  (ppb) Iblank (cps) Pb 0,2 64,43 2011,71 Cd 0,1 11,71 Zn 5,0 97,71 Nguyên  tố mẫu  Độ lệch LOD  LOQ (ppt) (ppt) 2,44 0,75 2,5 285,71 1,80 1,97 6,6 11418,28 14,50 19,0 64,0  chuẩn (S)  chuẩn Istand (cps) STDEV Kết quả tính tốn cho thấy giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ)   của phép đo ICP­MS đối các ngun tố rất nhỏ (cỡ 10­12g/ml). Như  vậy phương pháp  này hồn tồn phù hợp cho việc phân tích lượng vết và siêu vết.  3.5.3. Đánh giá hiệu suất thu hồi và độ lập lại của phương pháp           Nhằm đánh giá độ đúng và độ chính xác của quy trình phân tích, chúng tơi tiến   hành khảo sát hiệu suất thu hồi và độ lặp lại của phương pháp.             Hiệu suất thu hồi và độ  lập lại của phương pháp được thực hiện bằng cách  thêm 25 L dung dịch chuẩn hỗn hợp Pb 5,0 ppm, Cd 0,5 ppm và Zn 100 ppm vào nền  mẫu sữa  Physiolac (Sd16) rồi tiến hành sử  lý mẫu bằng hỗn hợp axit HNO3 đặc và  H2O2 trong lò vi sóng, thể tích định mức cuối cùng là 25 mL, sau đó đo lập 07 lần bằng   phương pháp pha lỗng đồng vị trên ICP­MS           ­ Hiệu suất thu hồi được tính theo cơng thức sau:                      H(%)= 100%(Ccó thêm chuẩn ­ Cnền)/Cchuẩn được thêm vào [20]            ­ Độ lập lại được đánh giá thông qua độ  lệch chuẩn tương đối theo công thức   sau:                        RSD= S x100%;    S=  C (Ci ­ C) n­1           Với: S: độ lệch chuẩn  68 ;    C= n n i=1 Ci          [20]                   Ci: hàm lượng chất phân tích quan sát được của lần phân tích thứ i                     C : hàm lượng trung bình chất phân tích quan sát sau n lần lặp lại             Nếu RSD càng nhỏ thì phương pháp có độ lặp lại càng tốt.             Kết quả khảo sát được tóm tắt trong bảng 3.16 và bảng 3.17 như sau: Bảng 3.16. Kết quả đánh giá hiệu suất thu hồi của phương pháp Mẫu  Số lần  Nguyên  Nồng  Nồng độ  Nồng độ  thử lập lại tố độ thêm  trong mẫu  xác định  vào  thực (ppb) được (ppb) (ppb) Sd16 07 Hiệu suất  thu hồi H (%) Pb 5,0 4,90 9,21 86,2 Cd 0,5 0,4 0,92 104 Zn 100 901,43 996,14 94,7 Bảng 3.17. Kết quả đánh giá độ lập lại của phương pháp Nồng độ (ppb) Nguyên  tố Độ lệch chuẩn (S) Độ  lệch  chuẩn  tương  đối C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C Pb 4,9 4.8 4,9 5,0 5,0 4,8 4,9 4,9 0,082 1,67 Cd 0,41 0,41 0,40 0,39 0,40 0,41 0,40 0,40 0,0075 1,87 Zn 881,00 923,58 915,8 887,31 886,21 908,71 907,77 901,43 6,852 0,76 RSD  (%)            Như vậy, bảng 3.16 và 3.17 cho thấy hiệu suất thu hồi của phương pháp là cao  (86­104%)  ứng với mức nồng độ  từ  0,5 đến 100μg/L,  độ  lặp lại tốt (RSD 

Ngày đăng: 16/01/2020, 08:37

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan