Thạc Sĩ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH VI LƯỢNG Pb, Cd TRONG MUỐI ĂN BẰNG PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ NGỌN LỬA. THỬ ĐÁNH GIÁ

MỞ ĐẦU
ĐẶT VẤN ĐỀ
Sự ô nhiễm chì (Pb) và cadmi (Cd) trong muối ăn.
“Muối ăn” là tên thông dụng của “muối” NaCl, là một hóa chất quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp. Riêng ngành chế bíến thực phẩm, muối ăn được đánh giá là một trong các thành phần dinh dưỡng thiết yếu cho cơ thể người. Ở nước ta, muối ăn nội địa được sản xuất trực tiếp từ nguồn nước biển tự nhiên bằng phương pháp phơi nắng kết tinh phân đoạn. Bằng cách này có thể thu được sản phẩm “khá sạch và an toàn” chừng nào nước biển chưa bị ô nhiễm. Tuy nhiên, do quá trình phát triển công nghiệp chưa quan tâm thích đáng các biện pháp bảo vệ môi trường nên gây ra nguy cơ ô nhiễm nước biển tại một số vùng sản xuất muối ăn nội địa, đặc biệt là ô nhiễm một số kim loại độc hại như chì (Pb) và cadmi (Cd). Tình hình sẽ càng tồi tệ hơn mỗi khi xảy ra sự cố thất thu muối ăn nội địa do biến đổi khí hậu và phải thay bằng muối ăn ngoại nhập được sản xuất từ nguồn “muối mỏ” thường có mức Pb và Cd cao hơn.
Nay đã đến lúc cần phải kiểm soát hàm lượng Pb và Cd trong tất cả các lọai muối ăn dù là nội địa hay ngoại nhập. Để thực thi sự kiểm soát này thì phải nghiên cứu quy trình xác định vi lượng Pb và Cd trong muối ăn. Đó chính là nội dung nghiên cứu mà bản luận án này đã lựa chọn. Được biết hiện nay chưa có quy trình tiêu chuẩn TCVN cho đối tượng Pb và Cd trong muối ăn.

Lựa chọn kỹ thuật phân tích Pb và Cd trong muối ăn. Những kết quả khảo sát thực nghiệm ban đầu cho thấy hàm lượng Pb và Cd trong muối ăn có thể thay đổi trong khoảng rộng kể từ mức ppb trở lên. Ta nên chọn một kỹ thuật phân tích phổ nguyên tử để đồng thời định danh đúng và định lượng chính xác Pb và Cd trong muối ăn.

Có thể có ba phương án lựa chọn :
- Thứ nhất, có thể chọn kỹ thuật phổ phát xạ nguyên tử ghép cặp cảm ứng plasma (ICP-AES). Nhận xét: cho phép xác định trực tiếp, nhanh, đúng và chính xác hàm lượng Pb và Cd trong muối ăn mà không cần một biện pháp tách nào. Tuy nhiên thiết bị ICP-AES khá đắt, điều kiện bảo trì khắt khe, ít phổ cập trong nước.

- Thứ hai, có thể chọn kỹ thuật phổ hấp thu nguyên tử lò graphite (GF-AAS).

Nhận xét: cho phép xác định đúng và chính xác hàm lượng Pb và Cd với điều kiện phải dùng biện pháp tách trước các kim loại này ra khỏi nền clorur của muối ăn vì nền này làm giảm đảng kể tuổi thọ của lò graphite.

- Thứ ba, có thể chọn kỹ thuật phổ hấp thu nguyên tử ngọn lửa (Flame-AAS).

Nhận xét: Cho phép xác định nhanh, đúng và chính xác hàm lượng Pb và Cd với điều kiện phải dùng biện pháp tách chiết Pb và Cd để làm giầu. Như vậy phương án thứ hai và thứ ba đều phải dùng biện pháp tách nhưng mục
đích tách là khác nhau.

Luận án này chọn phương án thứ ba vì thiết bị Flame-AAS rất phổ biến ở nước ta , cung ứng vật tư khá sẵn sàng. Hơn nữa, biện pháp tách chiết làm giầu Pb và Cd cũng dễ kiếm thuốc thử.

Ngoài ra, nhân việc áp dụng quy họach yếu tố để đánh giá ảnh hưởng các yếu tố thực nghiệm đến hiệu quả của biện pháp tách chíết làm giầu ta có cơ hôi đánh giá “sức khỏe” (robustness) của quy trình phân tích Pb và Cd trong muối ăn.

TÊN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN

Những điều trình bày kể trên là cơ sở cho đề tài nghiên cứu của luận án :
“Nghiên cứu xác định vi lượng Pb, Cd trong muối ăn bằng phổ hấp thu nguyên tử ngọn lửa Thử đánh giá “sức khỏe” quy trình theo quy hoạch yếu tố”

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

 Đề ra được một quy trình khả thi cho nhiều phòng kiểm nghiệm trong nước phục vụ việc kiểm soát hàm lượng Pb và Cd trong các lọai muối ăn
 Thử đưa ra cách đánh giá “sức khỏe” quy trình phân tích dựa theo quy họach yếu tố *)

*) Trước đây, sự đánh giá chất lượng của một quy trình phân tích dựa vào ba chỉ tiêu cơ bản là “độ nhạy”, “độ chính xác”, “độ đúng” . Vài năm gần đây có xu thế bổ sung thêm một chỉ tiêu mới là “sức khỏe”.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

-Nghiên cứu tối ưu các thông số ảnh hưởng đến qui trình chiết.
-Tối ưu một số thông số máy SpectrAA240FS.
-Ứng dụng các thông số đã tối ưu vào thực nghiệm và xác định Pb và cd trên máy Spetral AA240FS, Varian.
-Đánh giá sức khoẻ của qui trình
-Xác định LOD, hiệu suất thu hồi
-Ứng dụng qui trình để xác định Pb và Cd bán trên thị trường

GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU

Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu qui trình xác định Pb và Cd trong muối ăn bằng phương pháp phổ hấp thu nguyên tử ngọn lửa. Một số phương pháp khác và một số nền muối khác như bột nêm, bột canh, nước biển do không đủ thời gian nên đề tài không đề cập tới.

MỤC LỤC
DANH MỤC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT .iv
DANH MỤC BẢNG v
DANH MỤC HÌNH vi
MỞ ĐẦU 1
Chương 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ Pb VÀ Cd 4
1.1. Sơ lược về Pb và Cd .4
1.2. Cấu trúc vạch phổ của Pb và Cd. 6
Chương 2. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH Pb VÀ Cd TRONG NỀN
MUỐI .7
2.1. Phương pháp điện hóa 7
2.2.Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử lò graphite. .7
2.3. Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử ngọn lửa 8
2.4. Phương pháp ICP-MS .8
Chương 3. SƠ LƯỢC PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ
NGỌN LỬA .9
3.1. Cường độ của vạch phổ hấp thu nguyên tử .9
3.2. Thiết bị đo phổ hấp thu nguyên tử .9
3.2.1. Nguồn phát bức xạ .10
3.2.2. Các cấu hình máy quang phổ 10
3.2.3. Bộ phân tách phổ .11
3.2.4. Thiết bị nguyên tử hóa -Đầu đốt “trộn trước” .12
3.3. Các loại cản nhiễu trong kỹ thuật phổ hấp thu nguyên tử ngọn lửa 13
3.3.1. Cản nhiễu không quang phổ .13
3.3.2. Cản nhiễu quang phổ 13
3.3.3. Hiệu chỉnh nền .14
3.3.3.1. Hiệu chỉnh nền dùng nguồn liên tục .14
ii
3.3.3.2. Hiệu chỉnh nền bằng hiệu ứng Zeeman 15
3.4. Giới thiệu máy quang phổ hấp thu ngọn lửa SpectrAA 240FS 16
Chương 4. VỀ “SỨC KHỎE” CỦA MỘT QUI TRÌNH PHÂN TÍCH .17
4.1. Định nghĩa “sức khỏe” của qui trình phân tích .17
4.2. Sơ lược về ma trận yếu tố 18
4.2.1. Mã hóa các bíến thực nghiệm .18
4.2.2 Ma trận yếu tố toàn phần 18
4.2.3. Ma trận yếu tố phần .21
4.3. Tính toán các hệ số hồi qui và kiểm tra sự phù hợp của phương trình hồi quy
với thực nghiệm .23
Chương 5. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT 25
5.1. Thiết bị, dụng cụ .25
5.1.1. Thiết bị .25
5.1.2. Dụng cụ 25
5.2. Hóa chất .25
Chương 6. KHẢO SÁT CÁC THÔNG SỐ MÁY ĐỂ XÁC ĐINH Pb VÀ Cd
TRONG DUNG DỊCH CHUẨN .26
6.1. Khảo sát vận tốc khí acetylen 26
6.1. Khảo sát bề rộng khe .28
6.2. Khảo sát khoảng tuyến tính, giới hạn phát hiện của kỹ thuật F-AAS dựa theo
đồ thị chuẩn .30
Chương 7. ĐÁNH GIÁ ”SỨC KHỎE” CỦA QUI TRÌNH TÁCH CHIẾT ĐỂ
LÀM GIÀU Pb VÀ Cd 33
7.1. Qui trình tách chiết .33
7.2. Đánh giá ”sức khỏe” của qui trình chiết 34
Chương 8. XÁC ĐỊNH Pb VÀ Cd TRÊN MẪU MUỐI ĂN 40
8.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ muối. 40
8.2. Qui trình đề nghị để xác định Pb v à Cd trong muối ăn .42
iii
8.3. Khảo sát LOD, hiệu suất thu hồi trên nền mẫu muối theo phương pháp đường
chuẩn .43
8.3.1. Khoảng tuyến tính của Pb và Cd .43
8.3.2. Hiệu suất thu hồi qui trình xác định Pb và Cd có tách chiết để làm giàu .45
8.3.3. Kết quả xác định Pb và Cd trên một vài mẫu muối có bán trên thị trường46
KẾT LUẬN .48
TÀI LIỆU THAM KHẢO .50
PHẦN PHỤ LỤC . I