Nghiên cứu xác định lượng vết chì bằng kỹ thuật Von – Ampe hòa tan anot xung vi phân màng bismut in situ
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế
Tập 13, Số 2 (2018)
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH LƯỢNG VẾT CHÌ BẰNG KỸ THUẬT VON – AMPE
HÒA TAN ANOT XUNG VI PHÂN MÀNG BISMUT IN SITU
1,3*
2
3
Nguyễn Mậu Thành , Nguyễn Đình Luyện , Mai Xuân Tịnh ,
4
3
Nguyễn Anh Thư , Nguyễn Văn Hợp
1
Trường Đại học Quảng Bình
2
3
Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế
Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế
Trung t}m kiểm so{t bệnh tật tỉnh Thừa Thiên Huế
*Email: thanhhk18@gmail.com
4
Ngày nhận bài: 20/9/2018; ngày hoàn thành phản biện: 27/9/2018; ngày duyệt đăng: 10/12/2018
TÓM TẮT
Điện cực m|ng bismut in situ trên nền đĩa rắn than thủy tinh được dùng với kỹ
thuật von-ampe hòa tan anot xung vi ph}n để x{c định vết chì (Pb) trong nền đệm
axetat (pH 6). C{c yếu tố ảnh hưởng đến dòng đỉnh hòa tan (Ip) của Pb như: nồng
III
độ Bi , pH, thế v| thời gian điện ph}n l|m gi|u, tốc độ quay điện cực, c{c chất cản
trở< cũng đã được khảo s{t. Ở thế điện ph}n l|m gi|u -1200 mV, thời gian điện
phân làm giàu 120s và các thông số kh{cđã đạt được độ nhạy cao (0,22 ±
0,01μA/ppb), độ lặp lại tốt của Ip : RSD = 1,6% (n = 8), giới hạn ph{t hiện thấp (2,78
ppb); giữa Ip v| nồng độ kim loại có tương quan tuyến tính tốt trong khoảng 2,5 –
25 ppb với R ≥ 0,995.
Từ khoá: Điện cực m|ng bismut, chì, kỹ thuật von-ampe hòa tan anot xung vi
phân.
1. MỞ ĐẦU
Kỹ thuật von-ampe hòa tan anot xung vi phân đã được thừa nhận l| một trong
những kỹ thuật đạt được độ nhạy khá cao khi ph}n tích c{c kim loại nặng, trong đó có
chì (Pb) - một trong những kim loại thường có mặt ở mức vết v| siêu vết trong c{c đối
tượng sinh hóa v| môi trường *1+. Chì l| một trong những chất nguy hiểm vì nó có độc
tính hóa học rất mạnh ngay cả ở nồng độ thấp. Chì có độc tính cao đối với con người
v| động vật như hệ thần kinh, miễn dịch, sinh sản v| dạ d|y. C{c sản phẩm có chứa
chì như xăng, sơn, mực in, ống nước chì, gốm sứ chì v| pin sạc đóng góp nhiều v|o sự
75
Nghiên cứu xác định lượng vết chì bằng kỹ thuật von – ampe hòa tan anot xung vi phân màng bismut in situ
nhiễm độc chì. Chúng có thể theo con đường thực phẩm v| nước uống x}m nhập v|o
cơ thể con người. Trong nhiều năm qua, phần lớn c{c nghiên cứu về phương ph{p
von-ampe hòa tan ở trên thế giới cũng như nước ta đều sử dụng điện cực l|m việc giọt
thủy ng}n treo (HMDE) hoặc điện cực m|ng thủy ng}n (MFE). Tuy nhiên do độc tính
của thủy ng}n, nên hiện nay người ta có xu hướng tìm kiếm v| ph{t triển c{c điện cực
l|m việc phi thủy ng}n như: điện cực màng v|ng (AuFE), điện cực m|ng bạc (AgFE),
vi điện cực sợi cacbon, điện cực biến tính..., v| đặc biệt l| điện cực m|ng Bismut (BiFE)
đã v| đang được nghiên cứu *6, 7+. Ở nước ta, đã có những nghiên cứu ph{t triển điện
cực BiFE để x{c định c{c kim loại nặng v| một số hợp chất hữu cơ bằng kỹ thuật von-
ampe hòa tan [1]. C{c công bố cho thấy điện cực n|y đạt được giới hạn ph{t hiện
(LOD) tương đương điện cực thủy ng}n nhưng có ưu điểm không g}y độc hại đối với
môi trường v| dễ tạo ra theo kiểu in situ và ex situ, do đó có thể dùng điện cực BiFE
thay thế điện cực thủy ng}n để x{c định lượng vết kim loại trong c{c đối tượng môi
trường *1, 2+.
B|i b{o n|y đề cập đến c{c kết quả nghiên cứu x{c định h|m lượng vết Pb
bằng kỹ thuật von-ampe hòa tan anot xung vi phân kết hợp sử dụng điện cực BiFE
trong nền đệm axetat (pH=6).
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Hóa chất và thiết bị
C{c hóa chất được sử dụng l| hóa chất tinh khiết ph}n tích của hãng Merck,
III
II
II
II
gồm: CH
3
COONa, CH
3
COOH, HNO
3
, NaOH, NaCl, Na
2
SO
4
, HCl, Bi , Pb , Zn , Cd ,
II
II
Co , Ni
,
Triton X-100,<. Nước cất hai lần (Fistream Cyclon, England) được sử dụng
để pha chế hóa chất v| tr{ng, rửa c{c dụng cụ thủy tinh.
M{y ph}n tích điện hóa CPA–HH5 Computerized Polarography Analyzer, Việt
Nam
( Khoa Hóa – Trường ĐHKH Huế); Hệ gồm 3 điện cực: Điện cực đĩa rắn than thủy
tinh, đường kính 2,8 ± 0,1mm, điện cực so s{nh Ag/AgCl/KCl 3M v| điện phụ trợ d}y
Pt. M{y đo pH của hãng Mettler Toledo.
2.2. Chuẩn bị điện cực làm việc BiFE in situ
Điện cực đĩa rắn than thủy tinh được m|i bóng với bột nhôm oxit chuyên dụng
có kích thước hạt 0,2 μm, sau đó rửa sạch bằng etanol v| nước rồi để khô tự nhiên ở
nhiệt độ phòng.
III
Điện cực BiFE in situđược tạo ra ngay trong dung dịch nghiên cứu (chứa Bi ,
Pb v| đệm axetat pH= 6). Trong giai đoạn điện ph}n dung dịch ở thế v| ở thời gian
II
76
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế
Tập 13, Số 2 (2018)
III
x{c định, Bi bị khử tạo th|nh Bi kim loại b{m trên đĩa rắn than thủy tinhv| đồng
II
thờiPb cũng bị khử th|nh Pb b{m lên bề mặt điện cực WE.
2.3. Tiến trình ghi đường von-ampe hòa tan
III
II
Cho dung dịch nghiên cứu (chứa Bi , Pb v| đệm axetat với pH=6) v|o bình
điện ph}n chứa ba điện cực (điện cực đĩa rắn than thủy tinh, điện cực so s{nh v| điện
phụ trợ). Tiến h|nh điện ph}n dung dịch nghiên cứu ở thế điện ph}n -1200 mV (Eđp),
trong khoảng thời gian điện ph}n 120 s (tđp).Trong giai đoạn điện ph}n, điện cực quay
với tốc độ không đổi (ω) v| lúc n|y, Bi kim loại b{m trên bề mặt điện cực tạo ra điện
cực m|ng BiFE in situ v| đồng thời Pb được l|m gi|u trên bề mặt điện cực. Kết thúc
giai đoạn l|m gi|u, ngừng quay điện cực 10 - 15 s (trest) v| tiến h|nh quét thế biến thiên
tuyến tính theo thời gian với tốc độ không đổi theo chiều anot (từ -1200 đến +200 mV)
v| đồng thời ghi tín hiệu hòa tan bằng kỹ thuật von-ampe xung vi ph}n với c{c thông
số kỹ thuật thích hợp, thu được đường von-ampe hòa tan có dạng đỉnh. Kết thúc giai
đoạn hòa tan, tiến h|nh l|m sạch bề mặt điện cực theo kiểu hai giai đoạn như sau: {p
lên điện cực thế -1200 mV (Eclean1) trong thời gian 30s (tclean1), lúc n|y c{c kim loại (Pb, Bi
v| c{c kim loại tạp chất khác nếu có<) bị khử v| b{m lên bề mặt điện cực. Sau đó đưa
thế điện cực đến thế +200 mV (Eclean2) trong thời gian 30s (tclean2) để hòa tan ho|n to|n Bi
cùng c{c kim loại kh{c có mặt trên bề mặt điện cực.
II
Cuối cùng, x{c định E
p
và I
p
của Pb từ c{c đường von-ampe hòa tan thu được.
Đường von-ampe hòa tan của mẫu trắng l| mẫu được chuẩn bị từ nước cất, có th|nh
II
phần tương tự như dung dịch nghiên cứu, nhưng không chứa Pb được ghi tương tự
như trên. Tiến h|nh định lượng Pb bằng phương ph{p thêm chuẩn (3 – 4 lần thêm).
To|n bộ qu{ trình ghi đường von-ampe hòa tan v| x{c định E
p
, I đều được thực hiện
p
trên m{y ph}n tích điện hóa CPA–HH5 theo một chương trình phần mềm đã lập sẵn.
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Ảnh hưởng của pH
Điều chỉnh pH của dung dịch nghiên cứu bằng dung dịch NaOH 1M. Kết quả
cho thấy, pH từ 4 - 6 thì I
p
của Pb tăng dần, đến pH từ 5 – 6 thì I
p
có tăng nhưng không
đ{ng kể. Ở những pH > 7, I
p
của Pb giảm mạnh (hình 1). Nên khoảng pH thích hợp l|
5 ÷ 6.
77
Nghiên cứu xác định lượng vết chì bằng kỹ thuật von – ampe hòa tan anot xung vi phân màng bismut in situ
2.8
Pb
2.6
2.4
2.2
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5
pH
Hình 1. Ảnh hưởng của pH đến Ip của Pb
III
Điều kiện thí nghiệm (ĐKTN): Nồng độ *Bi ] = 300 ppb; *Pb+ = 10 ppb; thế điện
phân Eđp -1200 mV; thời gian điện ph}n tđp120 s; tốc độ quay điện cực 2000
vòng/phút; kỹ thuật von-ampe xung vi ph}n (DP); biên độ xung E 25 mV; bước thế
U
step10 mV; f50 Hz; tốc độ quét thế v 25mV/s; khoảng quét thế Erange -1200 ÷ +200
mV; l|m sạch điện cực ở Eclean1 -1200 mV; tclean1 30 s và Eclean2 +200 mV; tclean2 30 s ;
thời gian l|m sạch tclean30 s.
III
3.2. Ảnh hưởng của nồng độ Bi đến điện cực BiFE in situ
III
Tiến h|nh nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ Bi trong khoảng 100 ÷ 1000
III
ppb, ở mỗi nồng độ Bi ghi lặp lại 4 đường von-ampe hòa tan (n=4), thu được c{c kết
III
quả ở hình 2. Ta thấy, khi *Bi + tăng trong khoảng 100 ÷ 300 ppb, I
p
của Pb đều tăng. Ở
III
III
những *Bi ] = 300 ÷ 1000 ppb, thì I
p
của Pb thì giảm. Nên *Bi + được chọn l| 300 ppb.
2.4
2.2
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
Pb
0
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
[
] ppb
III ,
III
Hình 2. Ảnh hưởng của *Bi + đến Ip của Pb.
(*)
II
ĐKTN: *Pb + = 10 ppb; pH = 6; C{c ĐKTN kh{c như ở hình 1.
3.3. Ảnh hưởng của thời gian điện phân
Thời gian l|m gi|u có ảnh hưởng rất lớn đến tín hiệu hòa tan của chất ph}n
tích. Nếu thời gian điện ph}n (tđp) ngắn, thì chất cần ph}n tích chưa được tập trung hết
78
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế
Tập 13, Số 2 (2018)
lên bề mặt điện cực, l|m giảm độ chính x{c của phép đo, còn nếu tăng thời gian điện
ph}n một c{ch không cần thiết thì s l|m giảm độ lặp của phương ph{p. Khi tăng thời
gian l|m gi|u thì tín hiệu hòa tan tăng, ở thời gian l|m gi|u lớn, bề mặt điện cực bị bão
hòa chất ph}n tích thì tín hiệu hòa tan tăng không đ{ng kể. Chính vì thế việc khảo s{t
thời gian l|m gi|u nhằm mục đích chọn ra thời gian thích hợp m| tại đó đ{p ứng được
yêu cầu l| tín hiệu hòa tan cao. Tiến h|nh khảo s{t tđp trong khoảng 30 ÷180 s với dung
II
dịch chứa 10 ppb Pb và x}y dựng phương trình hồi quy tuyến tính biểu diễn mối
tương quan giữa I
p
và tđp thu được phương trình: I , Pb (-0,27 ± 0,20) + (0,029 ± 0,001)
p
tđp với r = 0,993, p < 0,0007.
Kết quả cho thấy khi tăng tđp 30 ÷180 s thì Ip của Pb tăng do thời gian điện
ph}n c|ng l}u thì cùng với sự hình th|nh điện cực lượng chất được tích lũy l|m gi|u
trên bề mặt điện cực c|ng lớn, đồng thời có sự tương quan tuyến tính tốt giữa I
p
và tđp
với rPb = 0,993. Tuy nhiên, khi tđp tăng, s l|m tăng thời gian ph}n tích v| đồng thời, có
thể tích lũy thêm c{c kim loại cản trở kh{c.Do vậy thời gian ph}n tích 120 s được chọn
cho c{c khảo s{t tiếp theo.
3.4. Ảnh hưởng của tốc độ quay điện cực
Tốc độ quay điện cực WE (ω) l| điều kiện thủy động học quan trọng, ảnh
hưởng đến sự chuyển khối (Mass - Transfer) v| do đó t{c động đến qu{ trình điện
ph}n l|m gi|u. Kết quả khảo s{t ảnh hưởng của ω trong khoảng 1600 ÷ 2800 vòng/phút
(rpm) ở c{c ĐKTN thích hợp cho thấy: Ở ω lớn hơn 2000 rpm, I
p
của Pb có xu thế giảm
dần v| độ lặp lại của I kém hơn: Trong khoảng ω = 1600 – 2000 rpm, RSD đối với Pb
p
tương ứng l| 0,3 ÷ 1,7% (n 4). Khi tăng ω s tăng sự chuyển khối, nhưng khi kết thúc
giai đoạn điện ph}n v| chuyển sang giai đoạn hấp phụ l|m gi|u, nếu ω lớn s l|m cho
dung dịch (lớp m|ng) s{t bề mặt WE vẫn chuyển động theo qu{n tính v| do vậy, có thể
làm giảm hiệu quả giai đoạn hấp phụ, dẫn đến l|m giảm I . Do vậy, có thể chọn gi{ trị
p
ω = 2000 rpm l| thích hợp.
3.5. Ảnh hưởng của biên độ xung vi phân
Trong kỹ thuật Von-Ampe hòa tan, biên độ xung ảnh hưởng đến gi{ trị tín hiệu
. Biên độ xung tăng thì tín hiệu I tăng, nhưng b{n chiều rộng của pic cũng tăng v| do
I
p
p
đó l|m giảm độ ph}n giải pic, cho nên trong thực tế ph}n tích người ta thường chọn
gi{ trị E từ 10 đến 100 mV.Tiến h|nh x}y dựng phương trình hồi quy tuyến tính biểu
diễn mối tương quan giữa Ip v| E thu được phương trình: I
(0,027 ± 0,004) E, với r = 0,935; p < 0,0005.
p, Pb = (0,647 ± 0,212) +
Kết quả cho thấy khi tăng E 10 ÷ 80 mV thì I
chân pic tăng, đồng thời có sự tương quan tuyến tính tốt giữa I
p
của Me đều tăng, bề rộng của
v| E: r = 0,935. Tại
p
E 50 mV, pic nhọn v| c}n đối. Vì vậy, chọn gi{ trị biên độ xung l| 50 mV cho những
khảo s{t tiếp theo.
79
Nghiên cứu xác định lượng vết chì bằng kỹ thuật von – ampe hòa tan anot xung vi phân màng bismut in situ
3.6. Ảnh hưởng của tốc độ quét
Tiến h|nh kh{o s{t ảnh hưởng của tốc độ quét thế bằng c{ch ghi đo dòng Von-
II
Ampe hòa tan của dung dịch chứa: *Pb + = 10 ppb với c{c ĐKTN: [Axetat] = 0,1 M
(pH=6); Edep = -1200 mV; v = 25 mV/s; tdep= 120 s; khoảng quét thế (-1200 mV ÷ + 200
mV); biên độ xung 50 mV, thay đổi tốc độ quét thế từ 15 mV/s đến 30 mV/s. Kết quả
cho thấy tốc độ quét thế υ 15 ÷ 25 mV/s, thì I
p
của Pb tăng nhưng υ 25 ÷ 30 mV/s, I
p
của Pb giảm. Mặt kh{c, khi quét thế với tốc độ nhanh thì đường nền bị n}ng lên v|
không c}n đối. Do đó, để thuận tiện cho qu{ trình đo, chọn tốc độ quét là 25 mV/s cho
c{c khảo s{t tiếp theo
3.7. Ảnh hưởng của thời gian làm sạch
Sau khi kết thúc giai đoạn hòa tan, thì tiến h|nh l|m sạch trong thời gian tclean cố
định. Tiến h|nh khảo s{t thời gian l|m sạch tclean 30 ÷ 120 s. Chúng tôi tiến h|nh ghi
đường von-ampe hòa tan của Pb. Kết quả khảo s{t ảnh hưởng của tclean cho thấy, khi
tclean = 30 ÷ 120 s thì I
p
của Pb tăng. Do đó, để thuận tiện cho quá trình phân tích, chọn
tclean l| 30 s cho c{c khảo s{t tiếp theo.
3.8. Ảnh hưởng của chế độ làm sạch bề mặt điện cực
Tiến h|nh khảo s{t chế độ l|m sạch điện cực ở c{c trường hợp: Không l|m sạch
bề mặt điện cực, l|m sạch điện cực 1 giai đoạn (kết thúc phép ghi đường vôn-ampe hoà
tan, đưa thế lên điện cực l|m việc đến +200 mV trong 30 s để ho| tan Bi v| c{c kim loại
kh{c trên bề mặt điện cực) v| l|m sạch điện cực 2 giai đoạn (như đã đề cập ở mục 2.3),
kết quả được thể hiện ở bảng 1.
(*)
Bảng 1.Ảnh hưởng của chế độ l|m sạch điện cực đến Ip của kim loại (n 7)
Pb
Chế độ l|m sạch bề mặt
I , μA RSD, %
p
Không làm sạch bề mặt
L|m sạch điện cực 1 giai đoạn 2,230
L|m sạch điện cực 2 giai đoạn 2,269
1,768
11,7
3,5
1,1
(*)
II
I
p
trong bảng là giá trị I trung bình thu được của 7 phép đo lặp lại (n = 7). ĐKTN: *Pb ] 10
p
ppb. Các ĐKTN khác như ở hình 1.
C{c kết quả thu được ở bảng 1 cho thấy: L|m sạch bề mặt điện cực theo kiểu 2
giai đoạn cho dòng đỉnh hòa tan (I
p
) cao hơn v| độ lặp lại của I tốt hơn so với kiểu l|m
p
sạch 1 giai đoạn. Do đó chọn chế độ l|m sạch 2 giai đoạn cho khảo s{t tiếp theo.
3.9. Ảnh hưởng của các chất cản trở
Ảnh hưởng của c{c chất cản trở đến tín hiệu hòa tan Pb được đ{nh gi{ qua độ
sai lệch của dòng đỉnh hòa tan của Pb khi có mặt chất cản trở trong dung dịch nghiên
cứu so với khi không có mặt chất cản trở. Độ sai lệch của dòng đỉnh hòa tan (RE, %) đó
80
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế
Tập 13, Số 2 (2018)
0
0
0
được tính theo công thức: RE (%) = (I
p
-I
p)* 100/I
p.Trong đó, I
p
l| dòng đỉnh hòa tan
khi chưa có mặt chất cản trở trong dung dịch; Ip l| dòng đỉnh hòa tan khi có mặt chất
cản trở trong dung dịch với nồng độ x{c định. Mặt kh{c sai số tương đối của thí
nghiệm cho phép (RETN, %) được tính theo công thức: RETN (%) = ε* 100/XTB với ε là
biên giới tin cậy v| XTB l| gi{ trị thực của chất ph}n tích. Nếu RE < RETN thì kết quả thí
nghiệm được chấp nhận.
II
II
Ảnh hưởng của Cu đối với Pb
II
II
II
Để khảo s{t ảnh hưởng của Cu đối với Pb , cố định *Pb ] 10 ppb, thêm dần
II
Cu với nồng độ tăng dần từ 10 ÷ 40 ppb, ghi dòng Von-Ampe hòa tan trên nền đệm
axetat. Kết quả thu đươc thểhiện ở Bảng 2.
II
II
Bảng 2. Kết quả khảo s{t ảnh hưởng của Cu đối với Pb
II
[Cu ], ppb
p1, (Pb), μA
I
0
10
20
30
40
I
3,131
3,079
3,105
0
1,526
1,567
1,547
16,8
0,463
0,460
0,462
3,9
0,260
0,236
0,248
61,6
92
0,165
0,201
0,183
122,7
94,1
p2,(Pb), μA
p3, TB (Pb), μA
RETN, %
I
RE, %
0
50,2
85,1
II
Kết quả ở Bảng 2 cho thấy, sự có mặt của Cu trong dung dịch đã l|m giảm
II
mạnh I
p
của Pb ngay cả khi nồng độ của chúng tương đương nhau. Khi lượng
II
II
Cu /Pb > 3, độ sai lệch của dòng đỉnh hòa tan > 90 %.
II
II
Ảnh hưởng của Zn đối với Pb
II
II
Tiến h|nh ghi tín hiệu hòa tanI
p
của dung dịch chứa *Pb ] = 10 ppb và [Zn + tăng
dần từ 10 ÷ 80 ppb. Kết quả thu được thể hiện ở Bảng 3.
II
II
Bảng 3.Kết quả khảo s{t Ảnh hưởng của Zn đối với Pb
II
[Zn ], ppb
0
10
20
30
40
50
60
80
I
I
p1, (Pb), μA
p2,(Pb), μA
1,525
1,633
1,579
0
1,915
1,963
1,939
15,7
2,038
2,085
2,062
14,4
2,024
2,070
2,047
14,5
2,026
2,032
2,029
1,8
1,988
2,001
1,995
4,1
1,985
2,002
1,994
5,4
1,977
2,027
2,002
15,7
I
p, TB(Pb), μA
RETN, %
RE, %
0
22,8
30,6
29,6
28,5
26,3
26,3
26,8
II
II
Từ bảng 3 ta thấy,khi [Zn ]/[Pb ] 1, thì Zn g}y ảnh hưởng đến tín hiệu hòa tan
I
p
của Pb, độ sai lệch RE (%) lớn, lúc n|y Zn ảnh hưởng đến I
pcủa Pb.
II
II
Ảnh hưởng của Co đối với Pb
II
II
II
Tiến h|nh khảo s{t ảnh hưởng của Co đến I
p
của Pb với nồng độ Co trong
II
khoảng 5 ÷ 60 ppb, dung dịch chứa 10 ppb Pb thu được c{c kết quả ở Bảng 4.
81
Nghiên cứu xác định lượng vết chì bằng kỹ thuật von – ampe hòa tan anot xung vi phân màng bismut in situ
II
II
Bảng 4. Kết quả khảo s{t ảnh hưởng của Co đối với Pb
II
[Co ], ppb
0
5
15
30
45
60
I
I
p1, (Pb), μA 1,998 2,082 1,634 1,027 0,853 0,750
p2,(Pb), μA 2,083 2,130 1,810 1,111 0,881 0,871
, TB(Pb), μA 2,041 2,106 1,722 1,069 0,867 0,811
I
p
RETN, %
RE, %
0
0,
14,5 64,7 49,6 20,7 95,2
3,2 15,6 47,6 57,5 60,3
II
Từ kết quả Bảng 4 cho thấy, khi [Co ] > 15 ppb, I
p
của Pb mới bắt đầu bị ảnh
II
hưởng, Vậy, khi có mặt Co trong dung dịch thì Co g}y ảnh hưởng mạnh đến tín hiệu
hòa tan I
p
của Pb.
II
II
Ảnh hưởng của Ni đối với Pb
II
Tiến h|nh ghi đường von-ampe hòa tan anot của Pb với nồng độ Ni trong
khoảng 5 ÷ 60 ppb. Các kết quả thu được thể hiện ở Bảng 5.
II
II
Bảng 5.Kết quả khảo s{t ảnh hưởng của Ni đối với Pb
II
[Ni ], ppb
Ip , (Pb), μA
Ip ,(Pb), μA
0
5
15
30
45
60
1
2,258
2,213
2,236
0
2,338
2,316
2,327
6,2
2,318
2,317
2,318
0,4
2,195
2,188
2,192
2,0
1,743
1,725
1,734
6,7
1,395
1,393
1,394
0,6
2
I
p
, TB(Pb), μA
RETN, %
RE, %
0
4,1
3,7
2,0
22,4
37,6
II
Kết quả ở Bảng 5 cho thấy, khi [Ni ] >15 ppb ảnh hưởng mạnh đến tín hiệu hòa
tan của Pb (RE 3,7 % > RETN 0,4 %).
Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt
Triton X-100 (polyetylen glycol mono [p - (1,1,3,3-tetramethylbutyl) phenyl]
ether) l| chất hoạt động bề mặt tổng hợp không ion điển hình, nó thường được dùng
khi khảo s{t ảnh hưởng của c{c chất hoạt động bề mặt đến phương ph{p von-ampe
hòa tan.
Chúng tôi tiến h|nh khảo s{t ảnh hưởng của Triton X-100 trong khoảng nồng
II
độ 10 ÷ 150 ppb với dung dịch chứa 10 ppb Pb .Các kết quả thu được thể hiện ở Bảng
6.
II
Bảng 6. Kết quả khảo s{t ảnh hưởng của Triton X-100 đối với Pb
Triton X-100, ppb
p1, (Pb), μA
p2,(Pb), μA
0
10
20
30
50
70
100
150
I
I
2,147 2,220 2,289 2,401 2,442 2,516 2,593 2,460
2,180 2,246 2,376 2,433 2,478 2,563 2,594 2,444
2,164 2,233 2,333 2,417 2,460 2,540 2,594 2,452
23,9
0
I
p
, TB(Pb), μA
RETN, %
RE, %
8,5
3,2
9,1
7,8
10,7
11,7
0,3
13,7
4,0
17,4
23,9
19,9
8,5
13,3
82
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế
Tập 13, Số 2 (2018)
Kết quả khảo s{t ảnh hưởng của Triton X-100 ở Bảng 6 cho thấy, khi nồng độ
Triton X-100 > 30 ppb, ảnh hưởng đến I của Pb. Như vậy, nhất thiết phải loại trừ c{c
p
chất hoạt động bề mặt v| c{c chất hữu cơ kh{c có mặt trong mẫu nước trước khi tiến
h|nh định lượng bằng c{ch ph}n hủy mẫu với hỗn hợp axit hoặc chiếu tia UV trong 60
phút (hoặc nhiều hơn tùy thuộc tính chất của mẫu) để loại bỏ ảnh hưởng của c{c chất
hoạt động bề mặt.
3.10. Độ lặp lại, độ nhạy, giới hạn phát hiện và khoảng tuyến tính
11
8
Ip (0.4 0.1) (0.22 0.01).C
r 0.995
10
7
6
5
9
4
3
8
2
1
7
0
0
5
10
15
20
25
30
C / ppb
6
5
4
3
-0.8
-0.7
-0.6
-0.5
E / V
II
Hình 3.C{c đường von-ampe hòa tan của Pb ứng với *Pb + tăng dần l| 2,5; 5; 7,5;10; 15; 20 và 25
II
ppb; đường hồi quy tuyến tính biểu diễn sự phụ thuộc giữa Ip và [Pb ]
- Độ lặp lại: Kỹ thuật von-ampe hòa tan anot xung vi phânđạt được độ lặp lại tốt
III
II
vớiI : RSDPb là 1,6% (n = 8) ở ĐKTN (*Bi ] 300 ppb; [Pb ] = 10 ppb, [Axetat] 0,1M;
p
pH 6; Eđp -1200 mV; tđp 120 s; 2000 rpm; v 25 mV/s; E = 50 mV; Erange = -1200
mV ÷ +200 mV)
- Độ nhạy: Độ nhạy được đ{nh gi{ qua độ dốc (b) của đường hồi quy tuyến tính
II
II
giữa I và [Pb + trong khoảng *Pb ] 2,5 - 25 ppb. Ở c{c điều kiện thí nghiệm thích hợp
p
(nêu ở hình 3), kỹ thuật này đạt được độ nhạy kh{ cao, khi x{c định Pb, cụ thể 0,22 ±
0,01 μA/ppb.
II
II
- Khoảng tuyến tính: Trong khoảng nồng độ *Pb ] 2,5 - 25 ppb, giữa I
p
và [Pb ]
có tương quan tuyến tính tốt với R ≥ 0,995 (hình 3). Trong khoảng nồng độ đó, kỹ thuật
này cũng đạt được tương quan tuyến tính tốt với R ≥ 0,995. Kết quả x{c định LOD và
{p dụng hồi quy tuyến tính cho thấy, ở c{c ĐKTN thích hợp, kỹ thuật von-ampe hòa
tan anot xung vi phânx{c định Pb đạt được LOD thấp (2,78 ppb).
83
Nghiên cứu xác định lượng vết chì bằng kỹ thuật von – ampe hòa tan anot xung vi phân màng bismut in situ
4. KẾT LUẬN
Kỹ thuật von-ampe hòa tan anot xung vi ph}n được sử dụng để khảo s{t các
II
điều kiện thí nghiệm với mục đích x{c định h|m lượng vết Pb bằng điện cực l|m việc
BiFE in situ trong nền đệm axetat. Phương ph{p nghiên cứu đạt được được độ lặp lại
tốt, độ nhạy cao (LOD thấp). Song, để {p dụng phương ph{p v|o ph}n tích lượng vết
II
Pb trong c{c mẫu thực tế, nhất thiết phải kiểm tra độ đúng v| độ lặp lại của phương
ph{p đối với c{c mẫu đó.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Văn Hợp, Nguyễn Hải Phong, Đặng Văn Kh{nh, Từ Vọng Nghi (2009). Nghiên
cứu BiFE cho phương ph{p von-ampe hòa tan: Áp dụng để x{c định lượng vết chì v|
cadimi. Tạp chí Hóa học, tập 57, số 5A, tr 253-258.
[2]. Economou A., Voulgaropoulos A., On-line stripping voltammetry of trace metals at a flow-
through bismuth-film electrode by means of a hybrid flow-injection/sequentialinjection
system, Talanta 71, (2007), 758-765.
[3]. Horwitz W., Albert R., The Concept of Uncertainty as Applied to Chemical Measurement,
Analyst 122, (1997), 615-617.
[4]. Kefala G., Economou A., Polymer-coated bismuth film eletrodes for the determination of
trace metals by sequential - injection analysis/anodic stripping voltammetry, Anaytica
Chemica Acta 576, (2006), 283-289.
[5]. Pauliukaite R., Brett C., Characterization and application of bismuth-film modified carbon
film electrodes, Electroanalysis 17, (2005), 1354-1359.
[6]. Prior C., Lenehan C. E., Walker G., S., Utilising gallium for enhanced electrochemical
copper analysis at the bismuth film electrode, Analytica Chimica Acta 598, (2007), 6573.
[7]. Stozhko N. U., Malakhova N. A., Fyodorov M. V., Brainina K. Z., Modified
carboncontaining electrodes in stripping voltammetry of metal, Journal of Solid State
Electrochemistry12, (2008), 1185-1204.
[8]. Wang J., Lu J., Hocevar S., Farias P., Bismuth-Coated Carbon Electrodes for Anodic
Stripping Voltammetry, Analytical Chemistry72, (2000), 3218-3222.
84
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế
Tập 13, Số 2 (2018)
STUDY ON DETERMINATION OF LEAD TRACE BY DIFFERENTIAL PULSE
ANODIC STRIPPING VOLTAMMETRY TECHNIQUE WITH IN SITU BISMUTH
FILM ELECTRODE
1,3*
2
3
Nguuyen Mau Thanh , Nguyen Dinh Luyen , Mai Xuan Tinh ,
4
3
Nguyen Anh Thu , Nguyen Van Hop
1
Quang Binh University
2
University of Education, Hue University
3
Universiy of Sciences, Hue University
4
Disease Control Centre, Thua Thien Hue Province
*Email: thanhhk18@gmail.com
ABSTRACT
In situ bismuth film electrode (BiFE) prepared on glassy carbon disk surface was
used as working electrode by differential pulse anodic stripping voltammetry (DP-
ASV) for the determination of lead (Pb) in acetate buffer (pH 6). The influence
III
factors on Pb stripping peak current (Ip) such as: Bi concentration, pH, deposition
potential and deposition time, the electrode rotating speed, interferents< were
also investigated. At the deposition potential of -1200 mV, the deposition time of
120s and other appropriate experimental conditions, the method gained high
sensitivity (0.22 ± 0.01μA/ppb), good reproducibility of the Ip: RSD = 1.6% (n 8),
low detection limit (3) (2.78 ppb); linear correlation between the Ip and the metal
concentration was good in the range of 2.5 – 25 ppb (R ≥ 0.995).
Keywords: Bismuth film electrode, differential pulse anodic stripping
voltammetry.
Nguyễn Mậu Thành sinh ngày 20/03/1983 tại tỉnh Quảng Bình. Ông tốt
nghiệp cử nh}n chuyên ng|nh Hóa học năm 2006 tại Trường Đại học Đ|
Lạt; tốt nghiệp Thạc sĩ Hóa học năm 2011 tại Trường Đại học Sư phạm,
ĐH Huế. Hiện l| Giảng viên tại Bộ môn Hóa học, Khoa Khoa học Tự
nhiên, Trường Đại học Quảng Bình.
Lĩnh vực nghiên cứu: Ho{ học ph}n tích c{c kim loại.
85
Nghiên cứu xác định lượng vết chì bằng kỹ thuật von – ampe hòa tan anot xung vi phân màng bismut in situ
Nguyễn Đình Luyện sinh ngày 22/01/1965 tại Quảng Bình. Năm 1986,
ông tốt nghiệp cử nh}n sư phạm Hóa học tại trường Đại học Sư phạm
Huế v| được Trường giữ lại l|m CBGD từ đó đến nay. Ông bảo vệ luận
{n Tiến sĩ năm 1999 v| được nh| nước công nhận Phó gi{o sư năm 2009.
Hiện tại l| Phó Hiệu trưởng Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế.
Lĩnh vực nghiên cứu: hóa phân tích.
Mai Xuân Tịnh sinh ngày 27/07/1963 tại Th|nh phố H| Tĩnh. Ông tốt
nghiệp Cử nh}n – Kỹ Sư – Công nghệ chuyên ng|nh Hóa học năm 1987
tại Trường Đại học Hóa Công nghệ Tinh vi Lomonosov, Maxcơva, Liên
Bang Nga; tốt nghiệp Thạc sĩ chuyên ng|nh Hóa học năm 1997 tại Trường
Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia H| Nội. Hiện l| Giảng viên
Khoa Hóa, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế.
Lĩnh vực nghiên cứu: sản phẩm thiên nhiên v| vật liệu chức năng.
Nguyễn Anh Thư sinh ngày 20/3/1971 tại Th|nh phố Huế. Ông tốt nghiệp
cử nh}n chuyên ng|nh Hóa học năm 1994 tại Trường Đại học Tổng hợp
Huế; tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ng|nh Hóa học năm 2013 tại Trường Đại
học Khoa học, Đại học Huế. Từ năm 1995 – 1998 công t{c tại Trung t}m vệ
sinh phòng dịch tỉnh Quảng Bình. Từ 1998 đến nay, công t{c tại Trung
t}m kiểm so{t bệnh tật tỉnh Thừa Thiên Huế v| hiện l| phó trưởng khoa
xét nghiệm – chẩn đo{n hình ảnh – thăm dò chức năng.
Lĩnh vực nghiên cứu: Hóa học ph}n tích.
Nguyễn Văn Hợp sinh năm 1956 tại H| Tĩnh. Ông tốt nghiệp Cử nh}n
Ho{ học năm 1977 tại Trường Đại học Tổng hợp H| Nội; bảo vệ Tiến sỹ
năm 2001 tại Trường Đại học KHTN, ĐH Quốc gia H| Nội v| được công
nhận học hàm Phó Gi{o sư năm 2005. Hiện ông l| Giảng viên cao cấp tại
Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế.
Lĩnh vực nghiên cứu: Ph{t triển phương ph{p von-ampe hòa tan phân tích
vết c{c kim loại độc; Quan trắc v| đ{nh gi{ chất lượng nước, Đ{nh gi{ c{c
nguồn ô nhiễm nước, không khí v| đất.
86
12 trang
18/04/2022
3460
Bạn đang xem tài liệu "Nghiên cứu xác định lượng vết chì bằng kỹ thuật Von – Ampe hòa tan anot xung vi phân màng bismut in situ", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- nghien_cuu_xac_dinh_luong_vet_chi_bang_ky_thuat_von_ampe_hoa.pdf
