1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG



PHẠM THỊ A

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
XÁC NHẬN GIÁ TRỊ SỬ DỤNG CỦA PHƯƠNG
PHÁP XÁC ĐỊNH CROM VÀ MANGAN BẰNG
QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ (F – AAS)
TRONG MẪU NƯỚC

Hà Nội, 2015


2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG



PHẠM THỊ A

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
XÁC NHẬN GIÁ TRỊ SỬ DỤNG CỦA PHƯƠNG
PHÁP XÁC ĐỊNH CROM VÀ MANGAN BẰNG
QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ (F – AAS)

truyền đạt những kiến thức kinh nghiệm quý báu giúp em thực hiện đề tài này.
Trong quá trình học tập, cũng như trong quá trình làm báo cáo, khó tránh khỏi
sai sót, rất mong các Thầy, cô bỏ qua. Đồng thời, do trình độ lý luận cũng như kinh
nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên bài báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót,
em rất mong nhận được ý kiên đóng góp của quý Thầy, Cô.
Em xin chân thành cảm ơn !!!
Hà Nội, Ngày tháng năm 2015
Sinh viên

Phạm Thị A

Phạm Thị A

Lớp ĐH1KM


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Môi trường

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH

Phạm Thị A

Lớp ĐH1KM


LOD

Giới hạn phát hiện (Limit Of Detection)

LOQ

Giới hạn định lượng (Limit Of Quantity)

PTN

Phòng thí nghiệm

QA/QC

Kiểm soát chất lượng/Đảm bảo chất lượng

RSD

Độ lệch chuẩn tương đối

SD

Độ lệch chuẩn

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

XNGTSD

Bảng 2.6.Nồng độ mẫu môi trường thêm chuẩn
Bảng 2.7.Độ thu hồi chấp nhận ở các nồng độ khác nhau (theo AOAC)
Bảng 3.1.Giá trị nồng độ và Abs của Crôm
Bảng 3.2. Giá trị nồng độ và Abs của Mangan
Bảng 3.3 Kết quả xác định LOD và LOQ của Crôm và Mangan trong mẫu nước
ngầm
Bảng 3.4.Kết quả độ lặp lại trong mẫu nước ngầm
Bảng 3.5.Kết quả độ tái lặp trong mẫu nước ngầm
Bảng 3.6.Kết quả độ thu hồi của Crôm trong mẫu nước ngầm
Bảng 3.7. Kết quả độ thu hồi của Mangan trong mẫu nước ngầm
Bảng 3.8.Kết quả xác định LOD và LOQ của Crôm và Mangan trong mẫu nước thải
Bảng 3.9.Kết quả độ lặp lại trong mẫu nước thải
Bảng 3.10.Kết quả độ tái lặp trong mẫu nước thải
Bảng 3.11. Kết quả độ thu hồi của Crôm trong mẫu nước thải
Bảng 3.12. Kết quả độ thu hồi của Mangan trong mẫu nước thải
Bảng 3.13. Kết quả độ không đảm bảo đo của Crôm và Mangan.

Phạm Thị A

Lớp ĐH1KM


Đồ án tốt nghiệp

Khoa Môi trường
DANH MỤC HÌNH

Phạm Thị A

Lớp ĐH1KM

Hiện tại Phòng Quan trắc và Phân tích Tài nguyên Môi Trường - Trung tâm
Quan trắc và Phân tích Tài nguyên Môi trường Hà Nội đang tiến hành thực hiện
phân tích Cr tổng và Mn theo tài liệu ”Hướng dẫn xác nhận giá trị sử dụng của
phương pháp phân tích” (Tài liệu nội bộ - CENMA-HD-01.2013) [3] và ISO

Phạm Thị A

Lớp ĐH1KM


Đồ án tốt nghiệp

10

Khoa Môi trường

17025:2005 [4]. Tuy nhiên, để quy trình này áp dụng được trong thực tế, cần có các
nghiên cứu để đánh giá độ tin cậy và xác định phạm vi áp dụng của phương pháp.
Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp là một trong những yêu cầu về mặt
kỹ thuật trong tiêu chuẩn, nhằm hướng dẫn kỹ thuật để xác nhận giá trị sử dụng của
phương pháp thử và cung cấp bằng chứng khách quan rằng các yêu cầu xác định
cho việc lựa chọn và sử dụng phương pháp thử đã được đáp ứng. Do hàm lượng Mn
và Cr trong nước nhỏ nên để kiểm soát hàm lượng Mn và Cr đòi hỏi các phương
pháp phân tích phải có độ chọn lọc và độ chính xác cao, trong đó phương pháp FAAS ( quang phổ hấp thụ nguyên tử hóa ngọn lửa) được sử dụng rộng rãi.
Xuất phát từ những lý do trên, em chọn đề tài “Xác nhận giá trị sử dụng của
phương pháp xác định Crom và Mangan bằng quang phổ hấp thụ nguyên tử
( F-AAS) trong mẫu nước” làm đề tài nghiên cứu cho đồ án tốt nghiệp.

 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp xác định Crôm và Mangan bằng


 Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp tổng hợp tài liệu: phương pháp và quy trình xác nhận giá trị sử dụng
của phương pháp phân tích, phương pháp phân tích crom và mangan bằng quang

-

phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa, tra cứu tài liệu về thiết bị AAS...
Phương pháp thực nghiệm: Khảo sát điều kiện đo, xây dựng đường chuẩn cho phép

đo crom và mangan trong nước bằng quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa.
- Phương pháp xử lý số liệu:
+ Phương pháp xử lý số liệu thống kê để đánh giá độ lặp, độ tin cậy của phép đo. Các
đại lượng thống kê sử dụng trong xử lý số liệu là: giá trị trung bình, độ lệch chuẩn,
độ lệch chuẩn tương đối của phép đo.
+ Nghiên cứu sử dụng phương trình hồi quy và phân tích tương quan để xác định mối
liên quan giữa các đại lượng nghiên cứu thông qua hệ số tương quan R 2 bằng cách
sử dụng phần mềm trợ giúp Microsoft Excel, lập bảng để xác định phương trình hồi
quy và hệ số tương quan.

Phạm Thị A

Lớp ĐH1KM


12

Đồ án tốt nghiệp

Khoa Môi trường

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy của kết quả thử nghiệm/hiệu chuẩn bao gồm:

Phạm Thị A

Lớp ĐH1KM


Đồ án tốt nghiệp
-

13

Khoa Môi trường

Yếu tố con người
Điều kiện môi trường
Lấy mẫu
Các phương pháp thử
Quản lý
Các thiết bị
Yêu cầu đặt ra hết sức quan trọng đối với mỗi phòng thử nghiệm là phải xác

định mức độ tin cậy của kết quả phân tích, muốn thực hiện được thì phòng thử
nghiệm phải xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp thử. Xác nhận giá trị sử
dụng của phương pháp là một yêu cầu về kỹ thuật trong tiêu chuẩn ISO/IEC
17025:2005 bắt buộc phòng thử nghiệm phải thực hiện khi xây dựng hệ thống
phòng thử nghiệm đạt chuẩn.
1.2 Tổng quan về xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp
1.2.1 Khái niêm
Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp là sự khẳng định bằng việc kiểm tra


14

Khoa Môi trường

xây dựng, phương pháp theo hướng dẫn của các nhà sản xuất thiết bị, phương pháp
theo các tạp chí, tài liệu chuyên ngành…
1.2.2 Mục đích và yêu cầu
a. Mục đích xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp
- Kết quả của thẩm định phương pháp có thể được sử dụng để đánh giá chất lượng,
-

độ tin cậy của kết quả phân tích.
Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp là một phần không thể thiếu nếu muốn

-

có kết quả phân tích đáng tin cậy.
Đánh giá, cải tiến chất phượng hoạt động PTN vì khi áp dụng một phương pháp
thử, muốn chứng minh phương pháp đó đáp ứng yêu cầu đặt ra tức là phương pháp
đó đã được thẩm định, đồng nghĩa với việc kết quả phân tích đó đáng tin cậy, dựa
vào kết quả đó, cơ quan chức năng sẽ đưa ra được những biện pháp, ứng phó kịp

thời khi có sự cố môi trường xẩy ra.
b. Các yêu cầu của xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp
Theo yêu cầu của ISO 17025, phương pháp phân tích phải được xác nhận giá
-

trị sử dụng khi:
Phương pháp áp dụng không phải là phương pháp tiêu chuẩn (non-standard

Phương
Phương
pháp
pháp bán
định tính
định
lượng

Phương pháp định
lượng
Định
Định lượng
lượng sử
không sử
dụng
dụng
đường
đường

Lớp ĐH1KM


Đồ án tốt nghiệp
1
2
3
4
5
6
7

(Uncertanty)
Các ký hiệu trong bảng được hiểu như sau:

Khoa Môi trường
chuẩn
+
+(1)

chuẩn
+
+(1)

+(1)

+(1)

+

+

+

+

+

-(2)

+


sự phụ thuộc tuyến tính giữa đại lượng đo được và nồng độ chất phân tích.
Khoảng làm việc của phương pháp phân tích là khoảng nồng độ giữa giới hạn
trên và giới hạn dưới của chất phân tích (bao gồm các giới hạn này), tại đó được
chứng minh là có thể xác định được bởi phương pháp nhất định với độ đúng, độ
chính xác và độ tuyến tính [3], [11].

Phạm Thị A

Lớp ĐH1KM


Đồ án tốt nghiệp

16

Khoa Môi trường

Sau khi xác định khoảng tuyến tính cần xây dựng đường chuẩn và xác định hệ
số hồi quy tương quan. Trong phân tích thực tế, có thể xây dựng các đường chuẩn
ngắn, trùm lên vùng nồng độ trong mẫu, không nhất thiết phải lập đường chuẩn toàn
bộ khoảng tuyến tính. Nồng độ trong mẫu không được vượt ra ngoài giới hạn cao
nhất và thấp nhất của đường chuẩn và tốt nhất phải nằm ở vùng giữa đường chuẩn.

b) Giới hạn phát hiện (LOD)
Giới hạn phát hiện là nồng độ mà tại đó giá trị xác định được lớn hơn độ
không đảm bảo đo của phương pháp [11]. Là nồng độ thấp nhất của chất phân tích
trong mẫu có thể phát hiện được nhưng không nhất thiết xác định hàm lượng trong
điều kiện thí nghiệm. Có giới hạn phát hiện của thiết bị (IDL) và giới hạn phát hiện
của phương pháp (MDL). Là thông số đặc trưng cho độ nhạy của phương pháp
phân tích [3], [11].

Đồ án tốt nghiệp

Khoa Môi trường

Đối với đa số mẫu phân tích, giá trị thực không thể biết một cách chính xác,
tuy nhiên nó có thể có một giá trị quy chiếu được chấp nhận là đúng. Giống như độ
chụm, độ đúng là một khái niệm định tính và được lượng hóa bằng độ thu hồi khi
phân tích mẫu thêm chuẩn [3], [11].

g) Độ lặp lại
Cho cùng một nhân viên thực hiện việc phân tích một chỉ tiêu, xác định trên
cùng một mẫu thử đồng nhất, trên cùng một thiết bị, cùng phương pháp trong một
khoảng thời gian tương đối ngắn và đánh giá mức độ lặp lại các kết quả kiểm tra
[3], [11].

h) Độ tái lặp
Cho thực hiện trên các thiết bị khác nhau hoặc cho các nhân viên khác nhau
thực hiện cùng một phép thử nghiệm và đánh giá mức độ tái lặp các kết quả kiểm
tra [11].

i) Độ không đảm bảo đo
Độ không đảm bảo đo của phép đo là thông số gắn với kết quả của phép đo,
thông số này đặc trưng cho mức độ phân tán của các giá trị có thể chấp nhận được
quy cho đại lượng đo của phép đo [11].
Quy trình thực hiện xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp
Bước 1: Lựa chọn phương pháp áp dụng

 Phương pháp tiêu chuẩn hay phương pháp nội bộ.

Bước 2: Xác định các thông số của phương pháp cần xác nhận

chíCrôm
yêu cầu đều đạt, các thông số cần xác định đều xác định
Tổng
quantấtvềcảMangan
được thì kết luận phương pháp phù hợp áp dụng và trình lãnh đạo phê duyệt.

1.2.4 Giới thiệu chung về nguyên tố Mangan

Hình 1.1. Quy trình thực hiện xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp
1.3

Tổng quan về Mangan và Crôm

1.3.1 Giới thiệu chung về nguyên tố Mangan
Trong tự nhiêm Mangan là nguyên tố khá phổ biến, chiếm 0,1% trong lượng
vỏ trái đất, Mangan có trong nước suối, nước hổ, nước biển và có trong cơ thể sống
của động thực vật và con người. Các khoáng vật chủ yếu của Mangan là quặng
piroluzit (MnO2), các quặng hosmanit (Mn3O4) và bonit (Mn2O3) cũng có giá trị lớn.
Lượng chứa Mangan tính theo thành phần phần trăm trong thạch quyển là
0,09%, trong đất là 0,085%, trong cơ thể sống là 0,01%.
Các hợp chất của Mangan được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế
quốc dân, 90% Mangan được sử dụng để sản xuất thép và hợp kim.
Trong các đối tượng sinh học, Mangan đóng vai trò đặc biệt quan trọng ở thực
vật. Mangan tham gia vào nhiều quá trình như hô hấp, quang hợp, tổng hợp
Clorophylhidrocacbon và vitamin C. Vì tham gia vào phản ứng men, nên Mangan
ảnh hưởng đến nhiều quá trình sinh lý, như tạo huyết, khả năng sinh trưởng của các
động vật.
Sự thiếu hụt của Mangan sẽ gây dị dạng, xương kém phát triển. Mangan đặc
biệt cần cho gia súc non đang lớn để chống suy dinh dưỡng. Gia cầm rất nhạy cảm



Nguyên tắc chung của phương pháp này là chuẩn độ, như chuẩn độ phức chất,
chuẩn độ đo thế, chuẩn độ ampe, chuẩn độ oxy hoá khử... với các chỉ thị khác nhau.
Phương pháp này có độ chính xác cao nhưng không cho phép xác định lượng vết
các nguyên tố, thường dùng để xác định hàm lượng Mn(II) ≤ 0,1%. Sự xác định
Manganat(II) bằng phương pháp thể tích dựa vào sự oxy hoá Mn 2+ thành Mn7+
(peManganat MnO4) với cấc chất oxy hoá mạnh và chuẩn độ (MnO 4 ) bằng chất
khử.
Điểm tương đương trong phép chuẩn độ, là điểm chuyển từ màu đỏ tím của
peManganat (MnO4) sang không màu của Mn2+.
Dùng phương pháp chuẩn độ ngược lượng dư EDTA bằng dung dịch Mg(II)
với chỉ thị là của ETOO để xác định Mangan hoặc sử dụng dung dịch Zn(II). Phép
do chuẩn độ được tiến hành ở PH = 10 và thêm chất khử để ngăn cản Mn(n) bị oxy
hoá lên Mn(III), thực tế thường dùng axit ascoobic và hydrazinsunphat. Tuy nhiên
ở pH này khi lượng Mangan lớn sẽ tạo thành kết tủa Manganat(OH) 2, do đó phải
thêm ion tactrat vào làm chất tạo phức phụ để ngăn cản kết tủa.
Ngoài ra còn có thể xác định Mangan bằng cách chuẩn độ lượng dư EDTA

Phạm Thị A

Lớp ĐH1KM


Đồ án tốt nghiệp

20

Khoa Môi trường

bằng dung dịch muối côban hổn hợp 50% - axeton . Tại điểm tương đương sẽ có sự

Đây là phương pháp cổ điển nhất đưọc dùng để xác định Crôm ở nồng độ cao

cỡ 10-2M. Trước hết Crôm cần được oxy hoá lên Crôm(VI) bằng persunlat trong
môi trường axit. Sau khi đuối hết chất oxy hoá dư. Crôm(VI) được chuẩn độ bằng
dung dịch Fe(II) vói chỉ thị là diphcnylamin trong sự có mặt của H3PO4. Thể thay

Phạm Thị A

Lớp ĐH1KM


Đồ án tốt nghiệp

21

Khoa Môi trường

đổi màu của chất chỉ thị la E° =+76V.
Phản ứng chuấn độ là: Cr2O72-+ 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O
Nếu Crôm ở trạng thái Cr3+ thì chuyển thành Cr(VI) bằng chất oxy hoá mạnh
trong môi trường axit hay môi trường kiềm. Sau đó tiển hành chuẩn độ bằng chất
khử trong môi trường axit:
Cr3+ + S2O8 + H+ = Cr(VI) SO42Cr3+ + H2O2 + OH = CrO42- + H2O
b.

Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử [12]
Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử dùng xác định lượng vết Cr trong

mẫu sinh học, nước tự nhiên. Giới hạn xác định của phương pháp này là 0,08ppm,
độ lệch chuẩn tương đối là 0,1 ÷ 0,15 phụ thuộc hàm lượng Cr trong mẫu. Với mẫu

nếu không có hệ thống như vậy, tiến hành xác định sau khi đã điều chỉnh độ hấp thu
không đặc trưng. Các bước sóng lần lượt của các kim loại Mn là 279.48 nm [1].

d) Lấy mẫu và bảo quản mẫu [5], [8]
Phương pháp lấy mẫu: mẫu được lấy theo TCVN 5999:1995, Chất lượng nước
– Lấy mẫu. Hướng dẫn lấy mẫu nước thải.
Phương pháp bảo quản mẫu: TCVN 6663-3:2008 Chất lượng nước – Lấy mẫu
– Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu.

e) Phân tích
-

Thiết bị cài đặt: theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Kết nối bộ phản ứng trong với bộ
phụ trợ khí làm sạch được điều chỉnh bằng đồng hồ lưu lượng. Dung dịch pha loãng

-

Mn trực tiếp được đưa vào ngọn lửa để nhận tín hiệu nguyên tử hóa mẫu dễ dàng.
Lập đường chuẩn:
Mẫu trắng (HCl 2%)
Dải đường chuẩn Mn nồng độ 0,05; 0,1; 0,5; ;1; 2; 5 mg /l. Sau đó đem đo quang ở

-

bước sóng bằng 279.48 nm.
Xử lý mẫu: hút 40 ml mẫu cho vào bình đựng phá mẫu, sau đó thêm 4 ml HNO 3

-

đặc. Phá mẫu bằng lò vi sóng theo phương pháp US EPA 3015 [13].

Đồ án tốt nghiệp

Khoa Môi trường

vào mối tương quan giữa độ hấp thu thu được qua thiết bị quang phổ hấp thu
nguyên tử với nồng độ của Cr – Định luật Lambert Beer) [1].
Xác định trực tiếp nồng độ của mỗi nguyên tố, hoặc là từ độ hấp thu đặc trưng
của mỗi nguyên tố dùng phổ kế được gắn với hệ thống điều chỉnh nền liên tục, hoặc
nếu không có hệ thống như vậy, tiến hành xác định sau khi đã điều chỉnh độ hấp thu
không đặc trưng. Bước sóng của Cr là 357,87nm.

c) Các yếu tố ảnh hưởng
-

Natri, Kali, Sulfat, Clorua > 9000 mg/L, Canxi và Magie, sắt > 4000 mg/L, Nitrat >

2000 mg/L sẽ gây nhiễu cho phương pháp.
d) Lấy mẫu và bảo quản mẫu
Phương pháp lấy mẫu: mẫu được lấy theo TCVN 5999:1995, Chất lượng nước
– Lấy mẫu. Hướng dẫn lấy mẫu nước thải.
Phương pháp bảo quản mẫu: TCVN 6663-3:2008 Chất lượng nước – Lấy mẫu
– Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu.

e) Phân tích
-

Thiết bị cài đặt: theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Kết nối bộ phản ứng trong với bộ
phụ trợ khí làm sạch được điều chỉnh bằng đồng hồ lưu lượng. Dung dịch pha loãng

-



24

Đồ án tốt nghiệp

Khoa Môi trường

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM
2.1

Đánh giá điều kiện cơ bản của phòng thí nghiệm

Tên phương pháp: Xác định Crôm tổng, Mangan trong mẫu nước bằng phương
pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F – AAS).
Phương pháp tiêu chuẩn

 Số hiệu phương pháp:- TCVN 6222:1996

- SMEWW 3111.B:2012.
Phương pháp không tiêu chuẩn 
Tiêu chuẩn tham chiếu:

- TCVN 6222:1996 - Xác định Crôm tổng trong nước bằng phương pháp quang phổ
-

hấp thụ nguyên tử.
SMEWW 3111.B:2012 - Standard methods for the examination of water and
wastewater, 22nd Edition.
Bảng 2.1. Đánh giá điều kiện cơ bản của phương pháp phân tích Crôm tổng và


Phạm Thị A

Kiểm soát môi trường thử
nghiệm không bị nhiễm
bẩn
Kiếm soát độ ẩm, nhiệt

Phù
hợp/
sẵn có

Chưa phù
hợp/cần bổ
sung

Chi
phí

Ghi
chú

x

x

(Merk)

x


cách thích hợp
Tủ lạnh bảo quản mẫu
Máy cất nước hai lần
Thiết bị,
Máy phá mẫu
Dụng cụ
Máy quang phổ hấp thụ
nguyên tử AAS

Khoa Môi trường

x

x
x
x
x
x

2.2 Dụng cụ, thiết bị
2.2.1 Dụng cụ
- Pipet loại thẳng loại: 1ml, 2ml
- Giá để dụng cụ
- Bình định mức 25ml, 50ml, 100ml và 1000ml
- Cốc thủy tinh 250ml có mỏ
- Auto pipet loại: (5-50µl) và (100-1000µl)
- Đầu côn: 50µl và 1ml
- Bình tam giác, bình tia nước cất
- Quả bóp
- Giấy lọc và phễu lọc