Xác định Asen trong chè xanh Thái Nguyên bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử | Luận văn thạc sĩ khoa học Hóa học

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ĐẶNG QUỐC TRUNG
XÁC ĐỊNH ASEN TRONG CHÈ XANH
Ở THÁI NGUYÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP
PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC
Thái Nguyên – Năm 2011
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ĐẶNG QUỐC TRUNG
XÁC ĐỊNH ASEN TRONG CHÈ XANH
Ở THÁI NGUYÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP
PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ
Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.29
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS. TS NGUYỄN ĐĂNG ĐỨC
Thái Nguyên – Năm 2011
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu
của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn
là trung thực. Những kết luận của luận văn chưa công
bố trong bất kỳ công trình nào khác.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Đăng Đức đã
trực tiếp giao cho em đề tài, tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện cho em
hoàn thành luận văn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn
Xuân Trung, PGS.TS Nguyễn Duy Lương đã tham gia đóng góp giúp đỡ trong
quá trình hoàn thành bản luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Khoa Hoá học, Khoa Sau
đại học – ĐHSPTN, các thầy cô giáo, các cán bộ nhân viên phòng thí nghiệm
Khoa Hoá học – ĐHKH – ĐHTN, Phòng Hóa phân tích – Đại học KHTN –
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 http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................ 1
Chƣơng 1 ............................................................................................................................ 2
TỔNG QUAN .................................................................................................................... 2
1.1. Giới thiệu chung về cây chè ................................................................... 2
1.1.1. Đặc điểm và thành phần ................................................................... 2
1.1.2. Công dụng của cây chè..................................................................... 2
1.2. Giới thiệu về nguyên tố Asen ................................................................. 3
1.2.1.Vị trí, cấu hình electron và trạng thái tự nhiên ................................. 3
1.2.2.Tính chất vật lí, tính chất hoá học ..................................................... 4
1.2.3. Hợp chất của asen và tính chất của chúng ....................................... 6
1.2.4. Các phản ứng đặc trưng của hợp chất asen ...................................... 8
1.3. Sự ô nhiễn Asen và độc tính của nó ....................................................... 9
1.3.1. Nguồn gốc sự ô nhiễm Asen ............................................................ 9
1.3.2. Ô nhiễm asen trên thế giới ............................................................. 10
1.3.3. Ô nhiễm asen ở Việt Nam .............................................................. 12
1.3.4. Độc tính của asen ........................................................................... 13
1.4. Phương pháp điện phân ........................................................................ 15
1.5. Các phương pháp xác định Asen .......................................................... 15
1.5.1. Các phương pháp khối lượng ......................................................... 16
1.5.2. Các phương pháp phân tích thể tích ............................................... 18
1.5.3.Các phương pháp đo quang ............................................................. 19
1.5.4. Các phương pháp điện hoá ............................................................. 20
1.5.5. Phương pháp phân tích quang phổ ................................................. 21
1.6. Phương pháp xử lý mẫu phân tích xác định Asen ................................ 24
1.6.1. Phương pháp xử lí ướt (bằng axit đặc oxi hoá mạnh) .................... 24
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2
1.6.2. Phương pháp xử lý khô .................................................................. 25
Chƣơng 2 .......................................................................................................................... 26
ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................................... 26
2.1. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu ....................................................... 26
2.1.1. Đối tượng và mục tiêu .................................................................... 26
2.1.2. Các nội dung nghiên cứu ................................................................ 26
2.2. Giới thiệu về phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử .............................. 27
2.2.1. Nguyên tắc của phương pháp AAS ................................................ 27
2.2.2. Hệ trang bị của phép đo AAS ........................................................ 28
2.3. Giới thiệu về phương pháp xử lý ướt mẫu ........................................... 31
2.3.1. Nguyên tắc và bản chất .................................................................. 31
2.3.2. Cơ chế phân huỷ ............................................................................. 32
2.4. Hóa chất và dụng cụ ............................................................................. 32
2.4.1: Hóa chất.......................................................................................... 32
2.4.2: Dụng cụ .......................................................................................... 33
Chƣơng 3 .......................................................................................................................... 34
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................................... 34
3.1. Khảo sát các điều kiện đo phổ GF-AAS của Asen ............................... 34
3.1.1. Khảo sát chọn vạch đo ................................................................... 34
3.1.2. Khảo sát chọn khe đo của máy phổ hấp thụ nguyên tử.................. 35
3.1.3. Khảo sát cường độ dòng đèn catot rỗng ......................................... 35
3.2. Khảo sát các điều kiện nguyên tử hoá mẫu .......................................... 36
3.2.1. Nhiệt độ sấy khô mẫu ..................................................................... 37
3.2.2. Khảo sát nhiệt độ tro hoá luyện mẫu .............................................. 37
3.2.3. Khảo sát nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu ............................................ 38
3.2.4.Các điều kiện khác .......................................................................... 39
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 http://www.lrc-tnu.edu.vn 3
3.3.1.Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ axit và loại axit .......................... 39
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
3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của các cation và anion ................................. 43
3.5 Phương pháp đường chuẩn đối với phép đo GF – AAS ........................ 48
3.5.1 Khảo sát khoảng tuyến tính ............................................................. 48
3.7.2. Xây dựng đường chuẩn .................................................................. 49
3.4.2. Đánh giá sai số, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng và độ lặp
lại của phép đo .......................................................................................... 52
3.4.3. Tóm tắt các điều kiện đo phổ của Asen ......................................... 54
3.5. Xác định Asen trong chè xanh .............................................................. 54
3.5.1 Địa điểm thời gian lấy mẫu và ký hiệu mẫu ................................... 54
3.5.2. Chuẩn bị mẫu phân tích .................................................................. 56
3.5.3. Kết quả phân tích các mẫu chè xanh .............................................. 56
3.5.4: Kiểm tra quá trình sử lý mẫu ......................................................... 57
KẾT LUẬN ..................................................................................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢ0 ........................................................................................... 62
PHỤ LỤC ......................................................................................................................... 65
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT AAS
: Atomic Absorption Spectrometry ( Phổ hấp thụ nguyên tử) Abs
: Absorbance (Độ hấp thụ) AES
: Atomic Emission Spectrometry (Phổ phát xạ nguyên tử)
ETA-AAS : Electro Thermal Atomization – Atomic Absortion spectrometry
(Phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa) F-AAS
: Flame- Atomic Absorption Spectrometry
(Phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa) GC-MS
: Gas Chromatography Mas Spectroscopy
(Sắc kí khí ghép khối phổ) GF-AAS
: Graphite Furnace- Atomic Absorption Spectrometry
(Phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa) HCL
: Hollow Cathode Lamp (Đèn catot rỗng) HG-AAS
: Hyđrie Generation- Atomic Absorption Spectrometry
(Phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật Hidrua hóa) HPLC
: High Performance Liquid Chromatography
(Sắc kí lỏng hiệu năng cao) ICP-AES
: Inductively Coupled Plasma Mass- Atomic Emission Spectrometry
(Phổ phát xạ nguyên tử dùng năng lượng plasma cao tần cảm ứng) ICP-MS
: Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry
(Phổ khối lượng dùng năng lượng Plasma cao tần cảm ứng) LOD
: Limit of detection (Giới hạn xác định) LOQ
: Limit of quantitation (Giới hạn định lượng) UNICEF
: United Nations Children's Fund ( Quỹ nhi đồng Liên hiệp quốc) WHO
: Wolrd Health Organization (Tổ chức Y tế thế giới)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Các thông số vật lí của Asen ........................................................... 5
Bảng 1.2: Một số thông số vật lí của các hợp chất của Asen ........................... 6
Bảng 1.3: Tình hình ô nhiễm asen tại một số vùng quốc gia trên thế giới ..... 11
Bảng 1.4: Tiêu chuẩn Việt Nam về hàm lượng As trong nước (Tiêu chuẩn
Việt Nam 2007) ................................................................................ 15
Bảng 3.1: Khảo sát vạch đo của Asen ............................................................. 34
Bảng 3.2: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ vào cường độ dòng đèn .................... 36
Bảng 3.3: Kết quả khảo sát nhiệt độ tro hoá của Asen ................................... 38
Bảng 3.4: Kết quả khảo sát nhiệt độ nguyên tử hoá mẫu ............................... 39
Bảng 3.5: Ảnh hưởng của nồng độ axit và loại axit ....................................... 40
Bảng 3.6. Khảo sát ảnh hưởng của chất cải biến hóa học ............................... 41
Bảng 3.7: Khảo sát nồng độ Mg(NO3)2 .......................................................... 42
Bảng 3.8: Kết quả khảo sát sơ bộ thành phần mẫu ......................................... 43
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của kim loại kiềm đến phổ hấp thụ của Asen ............. 44
Bảng 3.10: Ảnh hưởng kim loại kiềm thổ đến phổ hấp thụ của Asen ............ 44
Bảng 3.11: Ảnh hưởng của kim loại nhóm III, IV đến phổ hấp thụ của Asen .. 44
Bảng 3.12: Ảnh hưởng của nhóm kim loại nặng đến phổ hấp thụ của Asen ..... 45
Bảng 3.13: Ảnh hưởng của nhóm kim loại màu đến phổ hấp thụ của Asen .. 45
Bảng 3.14: Ảnh hưởng của tổng cation ......................................................... 45
Bảng 3.15: Ảnh hưởng của nhóm anion đến phép đo phổ hấp thụ của Asen . 46
Bảng 3.16: Ảnh hưởng của tổng cation và anion đến phép đo phổ hấp thụ
của Asen ........................................................................................... 47
Bảng 3.17: Khảo sát khoảng tuyến tính của Asen .......................................... 48
Bảng 3.18: Xác định đường chuẩn của Asen .................................................. 51
Bảng 3.19: Kết quả sai số và độ lăp lại của phép đo ...................................... 53
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6
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 3.22: Hàm lượng kim loại As tính theo mg/kg ...................................... 56
Bảng 3.23: Kết quả phân tích đối với các mẫu lặp ......................................... 58
Bảng 3.24: Mẫu thêm chuẩn ........................................................................... 59
Bảng 3.25: Kết quả phân tích mẫu thêm chuẩn .............................................. 59
Bảng 3.26: Kết quả xác định Asen bằng hai phương pháp GF – AAS và ICP
- MS ................................................................................................. 60
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn