ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

ĐẶNG QUỐC TRUNG
ĐẶNG QUỐC TRUNG

XÁC ĐỊNH ASEN TRONG CHÈ XANH
XÁC ĐỊNH ASEN TRONG CHÈ XANH

Ở THÁI NGUYÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP

Ở THÁI NGUYÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP

PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ
Chuyên ngành: Hóa phân tích
Mã số: 60.44.29

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS. TS NGUYỄN ĐĂNG ĐỨC

Thái Nguyên – Năm 2011



Đại học Quốc gia Hà Nội, Ban lãnh đạo, các cô chú anh (chị) khoa Xét
nghiệm Trung tâm y tế dự phòng tỉnh Thái Nguyên đã giúp đỡ tạo điều kiện
cho em hoàn thành bản luận văn này.
Thái Nguyên, ngày 10 tháng 8 năm 2011
Học viên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




1

2

1.6.2. Phương pháp xử lý khô .................................................................. 25

MỤC LỤC

Chƣơng 2 .......................................................................................................................... 26
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................ 1

ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................................... 26

Chƣơng 1 ............................................................................................................................ 2


1.2.3. Hợp chất của asen và tính chất của chúng ....................................... 6

2.3.2. Cơ chế phân huỷ ............................................................................. 32

1.2.4. Các phản ứng đặc trưng của hợp chất asen ...................................... 8

2.4. Hóa chất và dụng cụ ............................................................................. 32

1.3. Sự ô nhiễn Asen và độc tính của nó ....................................................... 9

2.4.1: Hóa chất.......................................................................................... 32

1.3.1. Nguồn gốc sự ô nhiễm Asen ............................................................ 9

2.4.2: Dụng cụ .......................................................................................... 33

1.3.2. Ô nhiễm asen trên thế giới ............................................................. 10

Chƣơng 3 .......................................................................................................................... 34

1.3.3. Ô nhiễm asen ở Việt Nam .............................................................. 12

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................................... 34

1.3.4. Độc tính của asen ........................................................................... 13

3.1. Khảo sát các điều kiện đo phổ GF-AAS của Asen............................... 34

1.4. Phương pháp điện phân ........................................................................ 15


1.6.1. Phương pháp xử lí ướt (bằng axit đặc oxi hoá mạnh) .................... 24

3.3.Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo GF - AAS ........................ 39

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




3

4

3.3.1.Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit và loại axit .......................... 39

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT

3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của chất cải biến nền (chất cải biến hóa học) 40
3.3.3. Khảo sát thành phần mẫu ............................................................... 42

AAS

: Atomic Absorption Spectrometry ( Phổ hấp thụ nguyên tử)

3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của các cation và anion ................................. 43

: Flame- Atomic Absorption Spectrometry

: Gas Chromatography Mas Spectroscopy
(Sắc kí khí ghép khối phổ)

GF-AAS

3.5.2. Chuẩn bị mẫu phân tích .................................................................. 56

: Graphite Furnace- Atomic Absorption Spectrometry
(Phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa)

3.5.3. Kết quả phân tích các mẫu chè xanh .............................................. 56

HCL

: Hollow Cathode Lamp (Đèn catot rỗng)

3.5.4: Kiểm tra quá trình sử lý mẫu ......................................................... 57

HG-AAS

: Hyđrie Generation- Atomic Absorption Spectrometry
(Phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật Hidrua hóa)

KẾT LUẬN ..................................................................................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢ0 ........................................................................................... 62

HPLC


WHO

: Wolrd Health Organization (Tổ chức Y tế thế giới)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




5

6

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.20: Tổng kết các điều kiện đo phổ GF-AAS của Asen ...................... 54
Bảng 3.21: Địa điểm, thời gian lấy mẫu và kí hiệu mẫu ................................ 55

Bảng 1.1: Các thông số vật lí của Asen ........................................................... 5

Bảng 3.22: Hàm lượng kim loại As tính theo mg/kg ...................................... 56

Bảng 1.2: Một số thông số vật lí của các hợp chất của Asen ........................... 6

Bảng 3.23: Kết quả phân tích đối với các mẫu lặp ......................................... 58

Bảng 1.3: Tình hình ô nhiễm asen tại một số vùng quốc gia trên thế giới ..... 11

Bảng 3.24: Mẫu thêm chuẩn ........................................................................... 59


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




7

1

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ

MỞ ĐẦU

Hình 1.1: Vòng tuần hoàn của Asen trong môi trường ..................................... 4

Hiện nay môi trường nông nghiệp nói riêng đang chịu ảnh hưởng

Hình 1.2: Các con đường xâm nhập của Asen vào cơ thể người .................... 14

nghiêm trọng bởi sự gia tăng phế thải. Phần lớn nguồn phế thải chưa được xử

Hình 2.1: Đèn catot rỗng ................................................................................. 28

lí đều đổ vào môi trường đất, nước, làm cho môi trường ngày càng bị ô

Hình 2.2: Đèn D2 ............................................................................................ 28

nhiễm trong đó có kim loại nặng. Chè có thể bị nhiễm một số kim loại nặng từ
đất, nước, và không khí. Vì vậy, cần phải quan tâm nghiên cứu và kiểm tra
khống chế các chất có hại, đặc biệt là các kim loại nặng ảnh hưởng trực tiếp
đến sức khoẻ con người. [17]
“Xác định Asen trong chè xanh ở Thái Nguyên bằng phƣơng pháp
phổ hấp thụ nguyên tử ” là một trong các nghiên cứu phục vụ mục tiêu nói trên.
Nhiệm vụ cụ thể là:
1. Tìm các điều kiện tối ưu cho phép đo Asen
2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo xác định Asen. Tìm
khoảng tuyến tính, xây dựng đường chuẩn. Đánh giá sai số và độ lặp lại giới
hạn phát hiện, giới hạn định lượng của phép đo Asen.
3. Vận dụng phương pháp xác định hàm lượng Asen trong một số mẫu
chè khu vực Thái Nguyên, và nêu ra một số kết luận ban đầu về Asen trong
chè xanh ở một số khu vực của tỉnh Thái Nguyên.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




2

3

Chƣơng 1



lúc non có lông mịn, khi già thì dày, bóng, mép khía răng cưa rất đều. Hoa to

rượu. Hoặc nấu nước rửa vết bỏng, lở loét sẽ nhanh ra da và lên da non.

với 5-6 cánh hoa màu trắng, mọc riêng lẻ ở nách lá, có mùi thơm, nhiều nhị.

1.2. Giới thiệu về nguyên tố Asen

Quả nang thường có ba van, chứa một hạt gần tròn, đôi khi nhăn nheo.

1.2.1. Vị trí, cấu hình electron và trạng thái tự nhiên [5], [6], [8]

Nguồn gốc cây chè ở Bắc Ấn Độ và Nam Trung Quốc, được truyền
sang Mianma, Thái Lan, Việt Nam. Chè được trồng khắp nơi ở nước ta, tập

Asen(As) là nguyên tố thứ 33 trong bảng hệ thống tuần hoàn các
nguyên tố hoá học. Nó thuộc chu kì 4, phân nhóm chính nhóm VA.

trung nhiều ở Phú Thọ, Hà Giang, Thái nguyên, Quảng Nam - Đà Nẵng cho

Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p64s23d104p3 hay [Ar]3d104s24p3 với cấu

tới Đắc Lắc, Lâm Đồng. Cây ưa khí hậu ẩm, đất chua và cần được che bóng ở

hình lớp vỏ electron có sự tham gia của các obitan d nên trong các hợp chất

một mức độ nhất định để đảm bảo hương thơm.

As có thể có số oxi hoá +3, +5, -3. [14], [15]

và theophyllin, chè là một chất kích thích não, tim và hô hấp. Nó tăng cường

AsSb)…Hợp chất của Asen với cacbon và hidro gọi là hợp chất asen hữu cơ.
Thường các dạng hợp chất hữu cơ của asen ít độc hơn hợp chất asen vô cơ.

sức làm việc trí óc và của cơ, làm tăng hô hấp, tăng cường và điều hoà nhịp
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




4

5

Trong thuỷ quyển Asen tồn tại dưới dạng muối asenat hoặc asenic.

Dạng kim loại Asen có màu xám và là dạng bền nhất, dễ nghiền nhỏ

Trong sinh quyển asen tồn tại ở dạng asenmetyl do chuyển hoá sinh học.

thành bột, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt, hơi asen có mùi tỏi rất độc. Ở dạng kim

Nồng độ asen trong nước tự nhiên ít khi vượt quá 10  g/l . Trong nước mưa

loại Asen có một số thông số vật lí bảng 1.


2,18

Năng lượng ion hoá (I1)
Thuỷ quyển

(CH3)3As

(CH3)2AsH

947 kj/mol

Số đồng vị

8

Asen là nguyên tố vừa có tính kim loại vừa có tính phi kim. Về lý tính
nó có tính chất giống kim loại, còn hoá tính lại giống các phi kim.
Vỏ trái đất HxAsO4(3-x)  HxAsO3(3-  CH3As(O)(OH)2  (CH3)2As(O)OH

Khi đun nóng trong không khí nó cháy tạo thành As2O3 màu trắng.
4As + 3O2 = 2As2O3

Asenat

Asenic
Vi khuẩn khử

Metylamin


(M = Al, Ga, In, La)

Kim loại As không phản ứng với nước, axit loãng nhưng tan trong
HNO3 đặc, cường thuỷ, kiềm, chất oxi hoá điển hình.
As + 3HClđ + HNO3(đ) = AsCl3 + NO  + 2H2O
As + 5HNO3 + 2H2O = 3H3AsO4 + 5 NO 
2As + 6NaOH = 2Na3AsO3 + 3H2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




6

7

AsH3 tác dụng với HgCl2 tẩm trên giấy lọc tạo thành hợp chất có màu

1.2.3. Hợp chất của asen và tính chất của chúng

biến đổi từ vàng đến nâu: AsH2(HgCl), AsH(HgCl)2, As(HgCl)3, As2Hg3.

Bảng1.2. Một số thông số vật lí của các hợp chất của Asen

Hợp chất

Trạng
thái

Nhiệt độ
Nhiệt độ
đông
0
sôi ( C)
đặc(0C)

khí
Tinh thể
rắn

-62,47
461

-116,92

Khối
lượng
riêng
(g/cm3)
3,52

314

3,74

315


321

31

3,4

41

31

4,3

723

310

3,43

455,63

Rắn

310,17

Rắn

427,92

Tinh thể


Rắn

181,28

314,63

Asin tương đối bền phân huỷ ở nhiệt độ cao (15000C) tạo nên trên thành

HNO3 và nó bị oxi hoá đến AsO433As2O3 + 4HNO3 + 7H2O = 6H3AsO4 + 4NO 
Trong dung dịch nước axit asenơ luôn có cân bằng.
AsO-2 + H 2O  AsO33- + 2 H +

Cho nên trong dung dịch kiềm AsO33- chiếm ưu thế, còn trong dung dịch
534

321

3,5

axit AsO2- chiếm ưu thế.
1.2.3.3. Asen(V)oxit
Asen(V)oxit là chất rắn ở dạng khối vô định hình giống như thuỷ tinh,

1.2.3.1. Asin
AsH3 là chất khí không màu, có mùi tỏi rất độc, liều lượng chết người
là 250 ppm, AsH3 là chất khử mạnh, nó có thể bốc cháy trong không khí và
2+

+

trong nước và thuỷ phân mạnh.

AsO33- + I2 + H2O = AsO43- +2I- + 2H+

AsCl3 + 3H2O = As(OH)3 + 3 HCl
AsX3 dễ dàng kết hợp với halogenua kim loại (MX) tạo nên các phức có

• Hợp chất của As(V)
Muối của As(V) tác dụng với H2S trong môi trường H+ khi đun nóng sẽ

công thức chung là M(AsX4), M2(AsX5).

tạo kết tủa As(V)sunfua.

1.2.3.5. Asensunfua
Asensunfua có hai dạng As4S4 và As2S3 đều ở dạng bột màu vàng, tan
trong dung dịch kiềm.

2AsCl5 + 5H2S = 10HCl + As2S5
Tương tự photphat, As(V) tác dụng với hỗn hợp dung dịch MgCl2, NH3

As4S6 + 12NaOH = 2Na3AsO3 + 2Na3AsS3 + 6 H2O
Tan trong sunfua kim loại hay amoni tạo thành muối tio
As4S6 + 6(NH4)2S = 4(NH4)3AsS3 ( amonitioasenit)
Tất cả các muối asensunfua đều tan trong axit HNO3 đặc, không tan
trong HCl đặc.

cho kết tủa NH4MgAsO4 màu trắng.
H3AsO4 + MgCl2 + 3NH4OH = NH4MgAsO4  + 2NH4Cl + 3 H2O
Khi tác dụng với amoniphotphat trong môi trường HNO3, As (V) tạo kết

2AsCl3 + 3H2S = As2S3  + 6HCl
As2S3 tan trong HNO3 đặc nóng, tan trong dung dịch kiềm mạnh hoặc
sunfua của kim loại kiềm.

lửa, hoạt động maga, nhiệt dịch, phong hoá…). Vấn đề asen bắt nguồn từ địa
chất trong các trầm tích cách đây khoảng 20-80 nghìn năm đã ảnh hưởng tới
50% lãnh thổ Bangladesh.

As2S3 + 3(NH4)2S = 2(NH4)3AsS3
As(III) tác dụng với AgNO3 cho kết tủa vàng tươi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




10

11

Theo điều tra của UNICEF, asen có trong tất cả các đất đá, các trầm tích

Myanma… với nồng độ từ vài trăm đến 1000  g/l. ở một số bang phía Tây

được hình thành từ nghìn năm trước tại Việt Nam. Asen từ đất đá tan vào các


vẫn gia tăng.

trầm tích bởi nguyên tố này.
Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và nền công nghiệp hoá làm cho
môi trường ô nhiễm chủ yếu là do nguồn phế thải chưa được xử lý hoặc xử lý
chưa đạt yêu cầu. Phế thải công nghiệp, phế thải sinh hoạt, hoá chất nông
nghiệp tồn dư đi vào trong nước, vào không khí rồi tích tụ trong đất, làm cho
đất bị thoái hoá, làm giảm chất lượng sản phẩm. Đặc biệt là các loại cây trồng
trên khu vực đất bị ô nhiễm có thể trở thành độc hại cho người sử dụng.
1.3.2. Ô nhiễm asen trên thế giới [16]
Tình trạng ô nhiễm asen trên thế giới đang có chiều hướng gia tăng rất
nhanh. Nhiều nơi, hàm lượng Asen trong đất, nước, không khí vượt cao hơn
so với giới hạn quy định của các tổ chức sức khoẻ thế giới. Bình thường hàm
lượng asen trong không khí chỉ khoảng 1 đến vài mg/m3, trong môi trường
nước khoảng một vài  g/l và trong đất khoảng 0,2 - 40 mg/kg. Nhưng ở một
số vùng trên thế giới mức asen trong môi trường tự nhiên tăng đáng kể. [8]
Ô nhiễm asen được phát hiện trong nước ở nhiều nơi trên thế giới như
Achentina, Mỹ, Trung Quốc, Ấn Độ, Bangladesh, Chile, Việt Nam, Rumani,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Bảng 1.3. Tình hình ô nhiễm asen tại một số vùng quốc gia trên thế giới
Tên Nước
Achentina
Bangladesh
Tây Bengan,Ấn Độ
Trung Quốc
Đài Loan

100-1000

tỉnh đã có 40% số giếng chứa As dưới 50 ppb, 10% trên 50 ppb. Tại huyện

hơn 1 triệu giếng khoan, trong đó có nhiều giếng có nồng độ As cao hơn từ 20-50

Thanh Bình 855 số mẫu thử có hàm lượng As trên 50ppb.

lần nồng độ cho phép (0,01mg/l) ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ của cộng đồng.

Ngoài ra, nước thải của các nhà máy, khu công nghiệp, việc khai thác

Tại châu thổ Sông Hồng, những vùng bị nhiễm nghiêm trọng nhất là:

bừa bãi khoáng sản, sử dụng quá nhiều thuốc trừ sâu,… đã làm cho nguồn

Phía nam Hà Nội, Hà Nam, Hà Tây, Hưng Yên, Ninh Bình, Thái Bình, Hải

nước mặt ở nhiều tỉnh nước ta có hàm lượng asen cao vượt quá giới hạn cho phép.

Dương, đồng bằng Sông Cửu Long cũng phát hiện nhiều giếng khoan có nồng

1.3.4. Độc tính của asen
Asen được quy định là chất độc hại bảng A, tổ chức nghiên cứu ung thư

độ As cao chủ yếu nằm ở Đồng Tháp và An Giang.
Theo Đỗ Trọng Sự (1997) hàm lượng Asen trong nước ngầm ở một số

thế giới IARC đã xếp As vào nhóm các chất gây ung thư cho người. Nhiễm

vùng miền Bắc khoảng 0,001-0,32 mg/l. Nước ngầm ở một số nơi thuộc Việt


nhất, thậm chí đứng đầu danh sách các địa chỉ ô nhiễm asen trong toàn quốc
và Việt Nam đã được đánh dấu trên bản đồ ô nhiễm asen của thế giới.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




14

15

• Đường hô hấp: Asen lắng đọng trong không khí gây tác hại trực tiếp

Bảng 1.4. Tiêu chuẩn Việt Nam về hàm lƣợng As trong chè xanh

cho con người qua đường hô hấp. Theo các nghiên cứu thấy rằng sự hấp thụ

(Tiêu chuẩn Việt Nam 2007)

asen qua đường phổi mạnh hơn nhiều qua đường ruột.
Ngoài ra, Asen còn có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua tiếp xúc

Đối tượng

Đơn vị


As(III) còn gây đông tụ protein.
Ảnh hưởng độc hại đáng lo ngại nhất của As là nó gây đột biến gen, ung
thư, thiếu máu, các bệnh tim mạch,… sau 15 - 20 năm kể từ khi phát hiện
người nhiễm độc thạch tín sẽ chuyển sang ung thư và chết.
Theo điều tra của tổ chức Y tế thế giới WHO cứ 10000 người thì có 6
người bị ung thư do sử dụng nước ăn và thức ăn có nồng độ As > 0,01 mg/l.

Từ trước đến nay có nhiều phương pháp xác định Asen được tìm ra và sử
dụng trong phân tích định lượng asen. Tuỳ theo hàm lượng asen có trong mẫu
mà người ta sử dụng phương pháp định lượng thích hợp. Các phương pháp
định lượng asen thường phân thành nhóm:
• Nhóm các phƣơng pháp khối lƣợng
Mẫu được chuyển hoá vào dung dịch, dùng thuốc thử thích hợp làm kết
tủa hoàn toàn asen dưới dạng chất khó tan, lọc, rửa, sấy, nung, cân và tính ra
kết quả % khối lượng của Asen. Phương pháp này chỉ áp dụng cho những
mẫu vật có hàm lượng asen lớn. Dạng thông thường là sunfuaasen, asennat
của một số kim loại: Cd(AsO4)2, Ni(AsO4),…
• Nhóm các phƣơng pháp thể tích
Mẫu có chứa asen được chuyển vào dung dịch định mức, lấy chính xác
một thể tích dung dịch định mức đem chuẩn độ bằng phương pháp thích hợp,
bằng dung dịch tiêu chuẩn thích hợp có nồng độ biết trước, từ đó tính được

Hình 1.2. Các con đƣờng xâm nhập của Asen vào cơ thể ngƣời
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



phương pháp khác không xác định được. Thường asen có hàm lượng nhỏ nên
để định lượng nó người ta sử dụng phương pháp trắc quang đo màu, phương

với:

pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), phương pháp điện hoá hoàn toàn,…

f 

M As
M Mg2As2O7

1.5.1. Các phƣơng pháp khối lƣợng

a: khối lượng của Mg2As2O7

1.5.1.1. Phƣơng pháp kết tủa Bạc asen (Ag3AsO4)

G: khối lượng mẫu

Mẫu được hoà tan chuyển vào dung dịch dưới dạng asenit rồi oxi hoá
thành asenat, dùng AgNO3 kết tủa hoàn toàn dưới dạng kết tủa Ag3AsO4.
Na3AsO3 + H2O = Na3AsO4 + H2
Na3AsO4 + 3AgNO3 = Ag3AsO4 + 3NaNO3
0

Lọc, rửa, sấy rồi nung kết tủa ở 500 C rồi cân kết tủa sau khi nung ở

f .a
.100

f.a
.100
G

M As
M As2 S3

Phương pháp này cũng được dùng để xác định As(V) dưới dạng kết tủa As2S5.
1.5.1.4. Phƣơng pháp kết tủa bạc taliuaasenat

f: là hệ số chuyển đổi

Mẫu được chuyển vào dung dịch dưới dạng AsO43-, dùng CH3COOH 4%

a: là khối lượng Ag3AsO4 sau nung

trung hoà dung dịch, cho thật chậm (có khuấy) dung dịch AgNO3 0,1N để làm

G: là khối lượng của mẫu

kết tủa hoàn toàn asenat dưới dạng kết tủa của Ag2AsO4 màu trắng
Na3AsO4 + 2AgNO3 + CH3COOH = Ag2AsO4 + 2NaNO3 + CH3COONa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



H2SO4 loãng, thêm nước cất định mức thành 100ml. Lấy 10 ml dung dịch trên
thêm nước cất, định mức 150 ml, thêm 2g NaHCO3 chuẩn độ bằng dung dịch
I2 tiêu chuẩn 0,1N với chỉ thị hồ tinh bột tới khi dung dịch xuất hiện màu xanh.
AsO33- + I2 + H2O = AsO43- +2I- + 2H+
Với chỉ thị hồ tinh bột, phương pháp xác định hàm lượng Asen trong
khoảng từ 0.1% đến vài chục %.

6(C2H5)2NCSSAg + AsH3 = 6Ag + 3(C2H5)2NCSSH + [(C2H5)2NCSS]3As
Kết quả đo mật độ quang D được đem so sánh trên đường chuẩn D Hàm lượng Asen, để tìm ra lượng asen có trong mẫu.
1.5.3.2. Xác định asen ở dạng xanh molipdic
Dùng thuốc thử Amonimolipdat tạo phức màu vàng As(V) ở dạng
asenamonimolipdic,

rồi

dùng

chất

khử

hydrazin,

axit

ascobic,

hydroxylamin…. để khử dạng vàng thành phức dạng xanh bền hơn, đo mật độ
quang ở max = 810 nm.


Khử asen thành asin, sau đó cho phản ứng với HgCl2 tạo ra hợp chất

1.5.2.3. Phƣơng pháp chuẩn độ Brom
Hoà tan mẫu asenic trong 10ml NaOH 1N, thêm 15 ml HCl 1N để axit

màu.Tuỳ theo hàm lượng asen mà phức tạo thành có màu thay đổi từ vàng

hoá dung dịch, thêm nước cất tới thể tích 150ml chuẩn độ bằng dung dịch

nhạt đến nâu sẫm. Có thể so màu bằng mắt với tiêu bản chuẩn hoặc bằng máy

brom 0,1N tương đương 3,7455mg Asen hoặc 4,9455 mg As2O3.

đo màu.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




20

21

Giới hạn phát hiện của phương pháp phụ thuộc vào ảnh hưởng của nền,



cách đun nóng. Trên nền HClO4 - H2SO3 giới hạn phát hiện là 20ppb, nền

nền dung dịch HCl 1M . Phương pháp Von-ampe hoà tan catot xung vi phân

HCl- H2SO4 giới hạn phát hiện là 7ppb. Sai số tương đối của phương pháp này

vuông trên điện cực giọt thuỷ ngân treo được sử dụng để xác định As(III)

là 0-19,2 %.

trong nước tự nhiên. Giới hạn phát hiện của phương pháp này vào khoảng nm

Theo tác giả [20] đã áp dụng phương pháp xung vi phân hoà tan catot để

khi điện phân 10 phút. Sai số tương đối là 8% khi tiến hành đo 11 lần với

xác định lượng vết As(III) trong các mẫu nước cho biết phương pháp xung vi

-9

dung dịch As(III) nồng độ 10 M.

phân hoà tan catot có khả năng xác định lượng vết As(III) trực tiếp không qua

Theo các tác giả Nguyễn Quốc Tuấn, Nguyễn Ngọc Châm đã áp dụng

chưng cất hoặc tách chiết.

phương pháp von-ampe hoà tan để xác định asen tổng trong nước (nước mưa,

76

Se và

phát ra bức xạ  .

tốn ít mẫu, thời gian xác định nhanh nên được ứng dụng rất phổ biến để xác
định hàm lượng asen trong các mẫu khác nhau. Cũng như các phương pháp
phổ hấp thụ nguyên tử, ngoài việc cho biết hàm lượng và thành phần nguyên

75

1
As + 0 n 

76

As 

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

76

tố phân tích, trong mẫu, phương pháp AES không cho biết thêm về trạng thái

Se + 10 e  

liên kết giữa các nguyên tố đó như các phương pháp GC hay HPLC.



1.5.2.2.1: Kỹ thuật GF – AAS

bước sóng có vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố phân tích, sinh ra phổ

Kĩ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa ra đời sau kĩ thuật nguyên tử hoá

hấp thụ nguyên tử. Với hai kỹ thuật nguyên tử hoá, chúng ta có hai phép đo

trong ngọn lửa. Nhưng kĩ thuật này được phát triển rất nhanh và hiện nay

tương ứng . Đó là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa và (F-AAS, có độ

đang được ứng dụng rất phổ biến vì kĩ thuật này có độ nhạy rất cao (mức

nhạy cỡ 0,1ppm) và phép đo phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-

ppb). Do đó, khi phân tích lượng vết kim loại trong trường hợp không cần

AAS, có độ nhạy cao hơn kỹ thuật ngọn lửa 50 - 1000 lần, cỡ 0,1 - 1ppb).

thiết phải làm giàu sơ bộ các nguyên tố cần phân tích.

Thực tế cho thấy phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử có nhiều ưu việt

Về nguyên tắc, kĩ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa là quá trình

hơn các phương pháp khác như: Độ nhạy, độ chính xác cao, lượng mẫu tiêu

nguyên tử hoá tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng nhiệt của


Đông Y ở Việt Nam, trong thực phẩm tươi sống bằng phổ hấp thụ nguyên tử

1.5.2.2.1: Kỹ thuật F – AAS

[12], [13].

Đây là kỹ thuật dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hóa hơi

GS. Nakashima và các cộng sự thuộc trường DDHTH Okayama (Nhật

và nguyên tử hóa mẫu phân tích. Vì thế mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên

Bản) đã phân tích xác định hàm lượng kim loại nặng trong nước bằng phổ hấp

tử hóa mẫu phụ thuộc vào các đặc trưng và tính chất của ngọn lửa đèn, nhưng

thụ nguyên tử không ngọn lửa phát hiện đạt cỡ vài ng/ml.

chủ yếu là nhiệt độ của ngọn lửa. Đó là yếu tố quyết định hiệu xuất nguyên tử

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




24


Để xác định hàm lượng Asen trong chè xanh, trước hết ta phải tiến hành

thể là: Cân lấy một lượng mẫu nhất định (5 - 10 gam) vào chén nung. Nung

xử lý mẫu nhằm chuyển các nguyên tố cần xác định có trong mẫu từ trạng

mẫu ở một nhiệt độ thích hợp, để đốt cháy hết các chất hữu cơ, và lấy mẫu vô

thái ban đầu (dạng rắn) về dạng dung dịch. Đây là công việc rất quan trọng vì

cơ còn lại của mẫu là các oxit, các muối… Sau đó hoà tan bã thu được trong

nó có thể dẫn đến những sai lệch trong kết quả phân tích do sự nhiễm bẩn

axit vô cơ, như HCl (1/1), HNO3 (1/2)… để chuyển các kim loại về dạng các

mẫu hay làm mất chất phân tích nếu thực hiện không tốt. Hiện nay có nhiều kĩ

ion trong dung dịch. Quyết định việc tro hóa ở đây là nhiệt độ nung và thời

thuật xử lí mẫu phân tích, với đối tượng chè xanh thì hai kĩ thuật chính dung

gian nung (nhiệt độ tro hóa và thời gian tro hóa) và các chất phụ gia thêm vào

để phá mẫu gồm kĩ thuật tro hoá ướt bằng axit đặc oxi hoá mạnh (phương

mẫu khi nung. Nhiệt độ tro hóa các chất hữu cơ thường được chọn thích hợp

pháp xử lí ướt) và kĩ thuật tro hoá khô (phương pháp tro hoá khô).


phân huỷ mẫu trong bình Kendan, ống nghiệm, cốc… thường từ vài giờ đến

nếu không dùng chất bảo vệ và chất cháy.

hàng chục giờ, cũng tuỳ loại mẫu, bản chất của các chất. Khi phân huỷ xong
phải đuổi hết axit dư trước khi định mức và tiến hành đo phổ.
Ƣu - nhƣợc điểm của kĩ thuật này là
+ Không bị mất các chất phân tích.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




26

27

2.2. Giới thiệu về phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử [17], [21], [22]

Chƣơng 2
ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1. Nguyên tắc của phƣơng pháp AAS[11], [13] , [14]
Trong điều kiện thường, nguyên tử không thu cũng không phát ra năng

trạng thái khí tự do và ở mức năng lượng cơ bản. Vì vậy, muốn thực hiện
được phép đo phổ AAS cần phải thực hiện các công việc sau:
- Chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn, dung dịch) thành
trạng thái hơi. Đó là quá trình hóa hơi mẫu.
- Nguyên tử hóa đám hơi đó, phân li các phân tử, tạo ra đám hơi nguyên
tử tự do của các nguyên tố cần phân tích trong mẫu để chúng có khả năng hấp
thụ bức xạ đơn sắc. Đây là giai đoạn quan trọng nhất và quyết định đến kết
quả của phép đo AAS.
- Chọn nguồn phát tia sáng có bước sóng phù hợp với nguyên tố phân
tích và chiếu vào đám hơi nguyên tử đó. Phổ hấp thụ sẽ xuất hiện.
- Nhờ một hệ thống máy quang phổ, người ta thu toàn bộ chùm sáng sau
khi đi qua môi trường hấp thụ, phân li chúng thành phổ và chọn một vạch phổ
cần đo của nguyên tố phân tích hướng vào khe đo để đo cường độ của nó.
Trong một giới hạn nhất định của nồng độ, giá trị cường độ này phụ thuộc
tuyến tính vào nồng độ của nguyên tố cần phân tích theo phương trình:
Aλ = k.C.L
Trong đó

Aλ: Cường độ vạch phổ hấp thụ
k: Hằng số thực nghiệm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên





- Đèn phóng điện không điện cực (Electrodeless Discharge Lamp - EDL).

và chọn vạch phổ hấp thụ cần đo hƣớng vào nhân quang điện để phát tín

- Đèn phát phổ liên tục đã biến điệu (Deuterium Hollow Cathode Lamp – D2).

hiệu hấp thụ của vạch phổ.
+ Hệ thống hiển thị kết quả đo có nhiều cách khác nhau, từ đơn giản
đến phức tạp.
- Trang bị đơn giản gồm: các điện kế chỉ năng lượng hấp thụ của vạch phổ,
các máy tự ghi để ghi lại cường độ vạch phổ dưới dạng các píc trên băng giấy.
- Trang bị hiện đại gồm: hệ thống bơm mẫu tự động (Auto Sampler),
máy tính và phần mềm chuyên dụng điều khiển mọi quá trình làm việc của
phép đo và xử lý, hiển thị kết quả đo ra màn hình. Tuy nhiên, loại trang bị này
đắt tiền.
Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử đã và đang được sử dụng như một

Hình 2.1. Đèn catot rỗng

Hình 2.2. Đèn D2

+ Hệ thống nguyên tử hóa mẫu phân tích theo kĩ thuật GF - AAS
Trong kĩ thuật này, người ta dùng một lò nung bằng graphit (cuvet

công cụ phân tích đắc lực cho nhiều ngành khoa học và kinh tế do nó có nhiều
tính năng ưu việt:
- Độ nhạy và độ chọn lọc cao

graphuit) hay thuyền Tantan để nguyên tử hóa mẫu. Kĩ thuật nguyên tử hóa


Nguồn tạo tia đơn sắc là đèn catot rỗng (HCL).

Hình 2.5. Hệ lò Graphite nguyên tử hoá mẫu

Hình 2.3. Sơ đồ hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử
Hình 2.6. Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA-6300
2.3. Giới thiệu về phƣơng pháp xử lý ƣớt mẫu [10]
2.3.1. Nguyên tắc và bản chất
Dùng một axit đặc có tính oxi hóa mạnh, hay hỗn hợp các axit có tính oxi
hóa mạnh để phân huỷ hết chất hữu cơ trong bình kín, để chuyển các kim loại
về dạng các ion trong dung dịch muối vô cơ dễ tan.
Sự phân huỷ mẫu ở đây là do các tác nhân xẩy ra đồng thời
+ Năng lượng nhiệt (nhiệt độ)
+ Axit đặc

Hình 2.4. Cuvet Graphite

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




32

33


vỡ các hạt vật chất mẫu để giải phóng chất phân tích về dạng muối tan.
+ Tạo ra hợp chất dễ bay hơi, làm mất đi các anion trong phân tử chất
mẫu…làm mẫu bị phân huỷ tạo ra các hợp chất tan trong dung dịch.
+ Sự tạo thành các hợp chất hay muối phức tan trong dung dịch.
Như vậy, trong quá trình xử lý mẫu có thể có các phản ứng hóa học xảy
ra như phản ứng oxi hóa khử, phản ứng thuỷ phân, phản ứng tạo phức, phản
ứng hòa tan, phản ứng kết tủa… của các phân tử chất mẫu với các axit dùng
để phân hủy mẫu và các chất có trong mẫu với nhau. Trong đó, quá trình nào
là chính hay phụ được quyết định bởi thành phần, chất nền, bản chất của chất
mẫu và các loại axit dùng để phân hủy và hòa tan mẫu.
2.4. Hóa chất và dụng cụ
2.4.1. Hóa chất
- Dung dịch chuẩn As3+, K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Ba2+, Al3+, Sn2+, Fe3+,
Co2+, Ni2+, Cr3+, Mn2+, Cu2+, Pb2+, Zn2+…dùng cho AAS (1000ppb, Merrck )
- Axit đặc HCl 36%, HNO3 65%, H2O2 30% Merrck.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




34

35

Như vậy, qua kết quả khảo sát bảng 3.1 ta thấy tại vạch đo 193,7 nm độ


các vạch nhạy (vạch đặc trưng). Đối với một nguyên tố vạch phổ nào có khả

cường độ vạch phổ. Do vậy, khe đo của máy phải được chọn chính xác, phù

năng hấp thụ càng mạnh thì phép đo vạch đó có độ nhạy càng cao. Như vậy,

hợp với từng vạch phổ, có độ lặp lại cao trong mỗi phép đo và lấy được hết độ

đối với một nguyên tố các vạch phổ khác nhau sẽ có độ nhạy khác nhau, đồng

rộng của vạch phổ.

thời với mỗi vạch này có thể có rất nhiều các nguyên tố khác trong mẫu có

Đối với vạch phổ hấp thụ của Asen, khe đo phù hợp là 0,5 nm. Ở khe

những vạch phổ gần với vạch phổ này, có thể chen lẫn hay nhiễu tới vạch phổ

này diện tích píc của vạch phổ nằm hoàn toàn trong khe đo.

của nguyên tố phân tích làm cho việc đo cường độ vạch phân tích là thiếu

3.1.3. Khảo sát cƣờng độ dòng đèn catot rỗng

chính xác. Vì mục đích xác định hàm lượng As trong chè xanh có nồng độ rất

Đèn catot rỗng (HCL) là nguồn phát bức xạ cộng hưởng, nó chỉ phát ra

nhỏ nên chúng tôi tiến hành khảo sát để tìm ra vạch phổ có độ nhạy cao và

Trung bình

189,0 nm

0,1118

0,1120

0,1117

193,7 nm

0,1120

0,1119

197,2 nm.

0,1121

0,1119

Vạch đo

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Mỗi đèn HCL đều có dòng giới hạn cực đại (Imax) được ghi trên vỏ đèn.
%RSD

Theo lý thuyết và thực nghiệm phân tích phổ hấp thụ nguyên tử chỉ nên dùng

36

37

Khảo sát cường độ dòng đèn HCL của Asen để xem xét mối quan hệ
giữa cường độ vạch phổ với cường độ dòng đèn, đồng thời chọn ra cường độ
dòng đèn thích hợp nhất cho nguyên tố Asen.

3.2.1. Nhiệt độ sấy khô mẫu
Đây là giai đoạn đầu tiên và rất cần thiết để đảm bảo cho dung môi hoà
tan bay hơi nhẹ hoàn toàn, nhưng không bị bắn ra ngoài làm mất mẫu. Nhiệt
độ và thời gian sấy khô của mỗi loại mẫu phụ thuộc vào bản chất của các chất

Bảng 3.2. Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào cƣờng độ dòng đèn
Cường độ dòng (mA)

9

10

11

Lần 1

0,1122

0,1121

0,1118


0,1030

0,1866

Sai số (%RSD)

Kết quả nghiên cứu bảng 3.2 cho thấy ở cường độ dòng 10 mA sai số
nhỏ mà vẫn đảm bảo độ hấp thụ tốt. Vì vậy chúng tôi chọn cường độ dòng
đèn cho phép đo là 10 mA.

ở trong mẫu và dung môi hoà tan nó. Nói chung nhiệt độ sấy khô phù hợp với
đa số các mẫu vô cơ trong dung môi nước nằm trong khoảng từ 100 - 2500C
trong thời gian từ 20-40 giây với lượng mẫu được bơm vào cuvet nhỏ hơn
100µl. Việc tăng nhiệt độ sấy từ nhiệt độ phòng đến nhiệt độ sấy mong muốn
cần phải được thực hiện từ từ, với tốc độ tăng nhiệt độ từ 5 - 8 oC /giây là phù
hợp. Vì vậy, chúng tôi thực hiện sấy khô mẫu làm hai giai đoạn:
- Giai đoạn 1: ở 1200C với thời gian là 20 giây.
- Giai đoạn 2: ở 1500C với thời gian là 10 giây.
3.2.2. Khảo sát nhiệt độ tro hoá luyện mẫu
Đây là giai đoạn thứ hai của quá trình nguyên tử hoá mẫu, mục đích là
để tro hoá đốt cháy các hợp chất hữu cơ và mùn có trong mẫu sau khi đã sấy
khô. Đồng thời cũng là để nung luyện mẫu ở một nhiệt độ thuận lợi cho giai

3.2. Khảo sát các điều kiện nguyên tử hoá mẫu
Kĩ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa là quá trình nguyên tử hoá tức
khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng của dòng điện có công suất lớn
và trong môi trường khí trơ. Quá trình nguyên tử hoá mẫu xảy ra theo bốn
giai đoạn kế tiếp nhau:

đoạn nguyên tử hoá tiếp theo đạt hiệu suất cao ổn định. Giai đoạn này có ảnh

38

39

Ngoài yếu tố nhiệt độ thì tốc độ tăng nhiệt độ trong quá trình tro hoá

tốc độ tăng nhiệt độ từ 1500- 2500 0C là phù hợp. Kết quả thực nghiệm tính

cũng ảnh hưởng đến độ ổn định của cường độ vạch phổ. Tốc độ tăng nhiệt độ

trung bình ba lần đo lặp lại được dẫn ra bảng 3.4

quá lớn làm cho bắn mẫu, tăng chậm nhiệt độ cho kết quả tốt hơn. Từ thực

.

nghiệm cho thấy thời gian tro hoá luyện mẫu 20 – 25 giây với lượng mẫu đưa
vào cuvet nhỏ hơn 100µl. Ở đây chúng tôi chọn tổng thời gian tro hoá luyện
mẫu là 20 giây. Trong đó 10 giây dùng cho việc tăng nhiệt độ từ sấy đến nhiệt
độ tro hoá, 10 giây giữ nhiệt độ không đổi để luyện mẫu.
Để chọn được nhiệt độ tro hoá phù hợp chúng tôi tiến hành khảo sát đối

Bảng 3.4. Kết quả khảo sát nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu
Nhiệt độ
nguyên tử

1800

1900



3.2.4.Các điều kiện khác

Bảng 3.3. Kết quả khảo sát nhiệt độ tro hoá của Asen

3.2.4.1. Khí môi trƣờng cho quá trình nguyên tử hoá
Quá trình nguyên tử hoá được thực hiện trong môi trựờng khí trơ Argon

Nhiệt độ (t0C)

400

500

600

650

700

(Ar), Nitơ (N2), hay Heli (He). Bản chất, thành phần và tốc độ dẫn khí trơ vào

Abs-As

0,1118

0,1118

0,1118


3.2.4.2. Thể tích mẫu
Thể tích mẫu được đưa vào cuvet để nguyên tử hoá đo phổ là 20 L .
3.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến phép đo GF - AAS
3.3.1. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ axit và loại axit
Nồng độ axit và loại axit trong dung dịch mẫu có ảnh hưởng đến tín
hiệu hấp thụ của Asen. Ảnh hưởng này gắn liền với ảnh hưởng các loại anion
của axit. Thông thường các axit dễ bay hơi ít ảnh hưởng, các axit càng khó
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên