Upload
day-kem-quy-nhon-official
View
220
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 1/101
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Nguyễn Kim Diễm Mai
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH PHÂN TÍCH HỢP PHẦN AS III TRONG
NƢỚC NGẦM BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN
SỬ DỤNG DETECTOR ĐỘ DẪN KHÔNG TIẾP XÚC
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – 2013
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 2/101
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Nguyễn Kim Diễm Mai
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH PHÂN TÍCH HỢP PHẦN AS III TRONG
NƢỚC NGẦM BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN
SỬ DỤNG DETECTOR ĐỘ DẪN KHÔNG TIẾP XÚC
Chuyên ngành: Hóa Môi trƣờng
Mã số: 60440120
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. DƢƠNG HỒNG ANH
Hà Nội - 2013
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 3/101
i
LỜI CẢM ƠN
Với những tình cảm kính trọng nhất, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới
TS. Dương Hồng Anh, người đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình truyền đạt cho emnhững kiến thức để hoàn thành luận văn này.
Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới GS. Phạm Hùng Việt – Giám đốc Trung
tâm Nghiên cứu Công nghệ Môi trường và Phát triển Bền vững, Trường Đại học
Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho em
được thực hiện đề tài tại Trung tâm.
Em xin gửi lời cám ơn tới các Thầy, Cô giáo trong khoa Hóa học, Trường
Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình truyền đạt cho
em những kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập tại đây.
Đề tài của em sẽ không thể hoàn thành nếu không có sự giúp đỡ của các Cán
bộ, các Anh, C hị, và bạn bè ở Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Môi trường và
Phát triển Bền vững. Em xin chân thành cám ơn sự quan tâm của mọi người đã
dành cho em trong suốt quá trình nghiên cứu.
Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến các Thầy, Cô và Cán bộ trường Đại học
Sư Phạm Tp.Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho em được chuyên tâm học
tập và nghiên cứu trong suốt thời gian qua.
Để có cơ hội thực hiện nghiên cứu này, em xin chân thành cám ơn đề tài mã
số 104.07 -210.21 của Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ quốc gia và đề tài mã
số CS.2013.19.19 của Trường Đại học Sư Phạm Tp.HCM đã cấp hỗ trợ kinh phí
cho em hoàn thành nghiên cứu này.
Cuối cùng, em xin g ử i lòng biết ơn sâu sắc đến Bố, Mẹ và các Anh, Chị, Em
trong gia đình vì đã luôn ở bên cạnh động viên, ủng hộ và tạo điều kiện thuận lợi
nhất giúp em hoàn thành giai đoạn học tập và nghiên cứu này.
Học viên
Nguyễn Kim Diễm Mai
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 4/101
ii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 1
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................... vDANH MỤC BẢNG ................................................................................................ vii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................... ix
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... x
Chƣơng 1. TỔNG QUAN ..................................................................................... 1
1.1. Một số vấn đề về Asen và ô nhiễm asen trong nƣớ c ngầm .............................. 1
1.1.1. Khát quát chung về Asen ........................................................................ 1
1.1.2. Tác dụng hóa sinh của As ....................................................................... 2
1.1.3. Ô nhiễm Asen trên thế giớ i và Việt Nam ............................................... 4
1.1.4. Các phƣơng pháp xác định As ................................................................ 7
1.2. Phƣơng pháp điện di mao quản ....................................................................... 11
1.2.1. Giới thiệu và phân loại các phƣơng pháp điện di mao quản ................ 11
1.2.2. Cơ sở của phƣơng pháp điện di mao quản ............................................ 13
1.2.3. Các phƣơng pháp bơm mẫu trong điện di mao quản ............................ 18
1.2.4. Các yếu tố ảnh hƣởng trong phân tích điện di mao quản ..................... 20
1.2.5. Các loại đetectơ dùng trong kĩ thuật điện di mao quản ........................ 24
1.2.6. Ứng dụng của phƣơng pháp điện di mao quản ..................................... 28
1.3. Kết luận chung phần tổng quan ...................................................................... 30
Chƣơng 2. THỰ C NGHIỆM ............................................................................... 32
2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu ................................................................... 32
2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................. 322.1.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ...................................................................... 32
2.1.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 32
2.2. Trang thiết bị, dụng cụ và hóa chất ................................................................. 33
2.2.1. Trang thiết bị, dụng cụ .......................................................................... 33
2.2.2. Hóa chất ................................................................................................ 33
2.2.3. Chuẩn bị các dung dịch chuẩn và hóa chất thí nghiệm ........................ 34
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 5/101
iii
2.2.4. Quy trình xử lý mao quản trƣớc khi sử dụng ........................................ 34
2.3. Tối ƣu hóa các điều kiện phân tích As(III) trong nƣớc bằng phƣơng pháp điện
di mao quản ............................................................................................................... 35
2.3.1. Tối ƣu hóa thành phần pha động điện di .............................................. 35
2.3.2. Khảo sát dung dịch dùng để pha mẫu ................................................... 35
2.3.3. Lựa chọn phƣơng pháp bơm mẫu ......................................................... 35
2.3.4. Nghiên cứu ảnh hƣởng của các ion nền đến việc xác định As(III) ...... 36
2.3.5. Xây dựng khoảng tuyến tính và đánh giá phƣơng pháp ....................... 36
2.3.6. Phƣơng pháp thêm chuẩn (Standard addition method) ........................ 37
2.4. Ứng dụng quy trình tối ƣu để phân tích As(III) trong một số mẫu nƣớc giếngkhoan ......................................................................................................................... 38
2.4.1. Lấy mẫu ................................................................................................ 38
2.4.2. Phân tích mẫu ........................................................................................ 38
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN........................................................... 40
3.1. Tối ƣu hóa dung dịch đệm điện di .................................................................. 40
3.1.1. Khảo sát lựa chọn dung dịch đệm điện di ............................................. 40
3.1.2. Khảo sát ảnh hƣởng pH của dung dịch đệm dựa trên MES và Arg ..... 44
3.1.3. Khảo sát ảnh hƣởng của độ dẫn dung dịch đệm ở pH 8,9 .................... 46
3.2. Tối ƣu hóa điều kiện pha mẫu ......................................................................... 48
3.2.1. Khảo sát dung dịch pha mẫu ................................................................. 48
3.2.2. Khảo sát nồng độ Arginine pha mẫu .................................................... 49
3.3. Tối ƣu hóa điều kiện bơm mẫu ....................................................................... 51
3.3.1. Khảo sát phƣơng pháp bơm mẫu .......................................................... 51
3.3.2. Khảo sát thời gian bơm mẫu ................................................................. 52
3.4. Khảo sát ảnh hƣởng cuả các ion nền cơ bản ................................................... 54
3.4.1. Ảnh hƣởng của các anion Cl-, NO2-, SO4
2-, PO43-................................. 54
3.4.2. Ảnh hƣởng của bicacbonat ................................................................... 55
3.4.3. Ảnh hƣởng của Fe(II) ........................................................................... 57
3.5. Khảo sát ảnh hƣởng của điện thế tách ............................................................ 61
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 6/101
iv
3.6. Thẩm định phƣơng pháp ................................................................................. 63
3.6.1. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lƣợng (LOQ) của thiết bị 63
3.6.2. Khảo sát khoảng tuyến tính .................................................................. 64
3.6.3. Đánh giá độ lặp lại và hiệu suất thu hồi của phƣơng pháp thêm chuẩn
trong phân tích As(III) bằng hệ thiết bị điện di mao quản ................................ 66
3.6.4. Phân tích hàm lƣợng As(III) trong mẫu nƣớc ngầm ............................. 67
KẾT LUẬN ............................................................................................................... 74
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐƢỢC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN
VĂN .......................................................................................................................... 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 76PHỤ LỤC
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 7/101
v
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Giản đồ phân bố các dạng tồn tại của As theo pH – Eh ........................ 1
Hình 1.2. Sự xâm nhập của asen và những hợp chất của nó trong cơ thể. ........... 4
Hình 1.3. Cấu tạo hệ thiết bị điện di mao quản. .................................................. 12
Hình 1.4. Lớp điện kép trên thành mao quản Silic ............................................. 15
Hình 1.5. Vận tốc của các ion dƣới tác dụng của dòng EOF .............................. 16
Hình 1.6. Các kiểu dòng chảy trong mao quản và tín hiệu tƣơng ứng ............... 17
Hình 1.7. Các phƣơng pháp bơm mẫu trong điện di mao quản .......................... 20
Hình 1.8. Các gradient nhiệt và sự hình thành dòng chảy hình parabol trong mao
quản ..................................................................................................... 20
Hình 1.9. Biểu đồ sự phụ thuộc vào pH của độ linh động dòng điện thẩm ........ 22
Hình 1.10. Tín hiệu thu đƣợc từ việc tách một ion từ dung dịch bằng màng chọn
lọc ion .................................................................................................. 25
Hình 1.11. Sơ đồ đetectơ không tiếp xúc kiểu tụ điện. ......................................... 28
Hình 3.1. Tín hiệu As(III) 5mg/L khi dùng đệm 12mM CAPS .......................... 42
Hình 3.2. Tín hiệu As(III) 5mg/L khi dùng đệm 12mM CHES .......................... 42
Hình 3.3. Tín hiệu Asen(III) 5mg/L khi dùng đệm 12mM MES........................ 42
Hình 3.4. Tín hiệu Asen(III) 5mg/L khi dùng đệm 12mM MOPS ..................... 42
Hình 3.5. Tín hiệu As(III) 5mg/L trong các dung dịch pha động điện di ........... 43
Hình 3.6. Ảnh hƣởng của pH dung dịch đệm đến tín hiệu As(III) 5mg/L. ......... 45
Hình 3.7. Ảnh hƣởng của độ dẫn dung dịch đệm đến tín hiệu As(III) 5mg/L. ... 47
Hình 3.8. Ảnh hƣởng của các dung dịch pha mẫu đến tín hiệu As(III) 5mg/L. . 49
Hình 3.9. So sánh chiều cao pic As(III) 1mg/L từ hai phƣơng pháp bơm mẫu. . 52
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 8/101
vi
Hình 3.10. Ảnh hƣởng của thời gian bơm mẫu bằng điện động học đến tín hiệu
As(III) 100g/L. .................................................................................. 53
Hình 3.11. Điện di đồ thể hiện ảnh hƣởng của thời gian bơm mẫu bằng điện độnghọc đến tín hiệu của As(III) 100µg/L. ................................................. 53
Hình 3.12. Ảnh hƣởng của các anion nền cơ bản đến chiều cao tín hiệu pic
As(III) 100g/L. .................................................................................. 54
Hình 3.13. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của quá trình loại bicacbonat bằng nhựa
trao đổi cation đến tín hiệu của As(III) 100µg/L. ............................... 57
Hình 3.14. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của các chất tạo phức với sắt đến tín hiệucủa As(III) 100µg/L. ........................................................................... 59
Hình 3.15. Chứng minh ảnh hƣởng của Fe(II) đến tín hiệu As(III) 100µg/L. ...... 61
Hình 3.16. Ảnh hƣởng của điện thế tách đến tín hiệu của As(III) 75µg/L. .......... 62
Hình 3.17. Ảnh hƣởng của hiệu điện thế tách đến tín hiệu As(III) 75g/L .......... 63
Hình 3.18. Khoảng tuyến tính phân tích As(III) bằng phƣơng pháp điện di mao
quản. .................................................................................................... 65
Hình 3.19. Quy trình phân tích trực tiếp As(III) bằng phƣơng pháp CE-C4D và so
sánh bằng AAS. ................................................................................... 68
Hình 3.20. So sánh kết quả đo As(III) trong mẫu nƣớc ngầm bằng hai phƣơng
pháp CE-C4D và AAS. ........................................................................ 70
Hình 3.21. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 15 ............................. 71
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 9/101
vii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Ô nhiễm asen trong nƣớc ngầm ở các nƣớc trên thế giới ..................... 5
Bảng 1.2. Tổng hợ p k ết quả phân tích As do UNICEF hỗ tr ợ 2001 – 2004 .......... 6
Bảng 1.3. Một số hệ đệm thông dụng trong kỹ thuật CE .................................... 22
Bảng 3.1. Kết quả khảo sát các dung dịch pha động điện di dùng trong phân tích
As(III) 5mg/L bằng phƣơng pháp điện di mao quản CE-C4D ............ 41
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của pH dung dịch đệm đến tín hiệu của
As(III)5mg/L bằng phƣơng pháp điện di mao quản CE-C4
D ............. 44
Bảng 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của độ dẫn dung dịch đệm đến tín hiệu
của As(III)5mg/L bằng phƣơng pháp điện di mao quản CE-C4D....... 46
Bảng 3.4. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của các dung dịch pha mẫu đến tín hiệu
của As(III)5mg/L bằng phƣơng pháp điện di mao quản CE-C4D....... 48
Bảng 3.5. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ dung dịch Arginine dùng để
pha mẫu đến tín hiệu của As(III) 5mg/L ............................................. 50
Bảng 3.6. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của quá trình loại bicacbonat bằng nhựa
trao đổi cation đến tín hiệu của As(III) 100µg/L ................................ 56
Bảng 3.7. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của Fe2+ đến tín hiệu As(III) 100µg/L .. 60
Bảng 3.8. Kết quả khảo sát giá trị LOD của thiết bị điện di mao quản trong phân
tích As(III) ........................................................................................... 64
Bảng 3.9. Khảo sát khoảng tuyến tính phân tích As(III) bằng phƣơng pháp CE 65
Bảng 3.10. Đánh giá độ lặp lại và hiệu suất thu hồi của phƣơng pháp phân tích
As(III) bằng hệ thiết bị điện di mao quản ........................................... 66
Bảng 3.11. Kết quả phân tích As(III) của 15 mẫu nƣớc giếng khoan tại xã Vạn
Phúc, Thanh Trì, Hà Nội ..................................................................... 69
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 10/101
viii
Bảng 3.12. Kết quả phân tích hàm lƣợng các ion nền cơ bản của 15 mẫu nƣớc
ngầm tại xã Vạn Phúc .......................................................................... 72
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 11/101
ix
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
AAS: phổ hấp thụ nguyên tử (Atomic Absorption Spectrophotometric) AC: Dòng điện xoay chiều (alternating current)
Arg: L-Arginine (2-Amino-5-guanidinopentanoic)
ATP: Adenozin triphotphat
C4D: Đêtectơ đo độ dẫn không tiếp xúc kiểu tụ điện (Capicitively Coupled
Contactless Conductivity Detection)
CAPS: Axit 3-(cyclohexylamin)-1-propansunfonic (C9H19 NO3S)
CE: Điện di mao quản (Capillary Electrophoresis)
CHES: Axit 2-(cyclohexylamin)etansunfonic (C8H17 NO3S, p.a., Fluka
CTAB: Hexađexyltrimetyl amonibromit
CZE: Điện di mao quản vùng (Capillary Zone Electrophoresis)
DC: Dòng điện một chiều (direct current)
EOF: Dòng điện di thẩm thấu (electr oosmotic flow)
HĐBM: Chất hoạt động bề mặt
LOD: Giới hạn xác định (limit of detection)
LOQ: Giới hạn định lƣợng (limit of quantity)
MS: Khối phổ (Mass spectrophotometry)
MES: Axit 2-mopholinetansunfonic (C6H13 NO4S)
MOPS: Axit 3-mopholinpropansunfonic (C7H15 NO4S)
QCVN: Quy chuẩn Việt Nam UNICEF: Quỹ Nhi Đồng Liên Hợp Quốc (United Nations International
Children's Emergency Fund)
UV-Vis: Quang phổ hấp thụ phân tử vùng tử ngoại và khả kiến
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 12/101
x
MỞ ĐẦU
Trong vài chục năm trở lại đây, nƣớc ngầm đƣợc sử dụng rất phổ biến cho nhucầu ăn uống, sinh hoạt của ngƣời dân Việt Nam, đặc biệt tại các vùng đồng bằng, đô
thị đông dân cƣ. Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu đã cho thấy nƣớc ngầm tại một số khu
vực có hàm lƣợng asen, mangan, amoni,… cao hơn tiêu chuẩn cho phép trong nƣớc
sinh hoạt. Trong số các chất kể trên thì asen là nguyên tố có độc tính cao, sự tích lũy
asen vào cơ thể trong thời gian dài kể cả ở hàm lƣợng thấp cũng gây nên nhiều tác
hại nghiêm trọng cho sức khỏe nhƣ: ung thƣ da, ung thƣ phổi, các bệnh ở gan , bàng
quang,….
Ngày nay, ô nhiễm asen trong nƣớc ngầm đang là vấn đề thu hút sự quan tâm
của các nhà khoa học trên thế giới. Ở Băngladet và Ấn Độ có khoảng 36 triệu ngƣời
đang đối mặt với nguy cơ về sức khỏe có liên quan đến nhiễm độc asen. Đồng thời,
nguồn nƣớc ngầm ở một số địa phƣơng ở nƣớc ta nhƣ: Hà Nam, Hà Tây, Hƣng
Yên,…cũng bị ô ngiễm As nghiêm trọng [14]. Do đó việc định lƣợng asen trong
nƣớc ngầm bằng các phƣơng pháp có độ chính xác cao và dễ áp dụng ở mọi nơi là
vô cùng cần thiết.
Cùng với các nghiên cứu khác, đề tài “ Nghiên cứu quy trình phân tích hợp
phần asen III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng
detector độ dẫn không tiếp xúc” mong muốn đóng góp một phần vào việc xây
dựng một bức tranh chung về hiện tƣợng ô nhiễm asen trong nƣớc ngầm ở nƣớc ta
và giúp các nhà quản lí đề ra các biện pháp nhằm ngăn ngừa và giảm thiểu nguy cơ
phơi nhiễm asen của ngƣời dân. Áp dụng kĩ thuật phân tích điện di mao quản là mộthƣớng tiếp cận khá mới về phƣơng pháp phân tích As(III). Sau các thành công đã
đạt đƣợc trong luận văn này, hy vọng rằng có thể phát triển phƣơng pháp vào mục
đích chế tạo thiết bị phân tích As(III) hiện trƣờng, phục vụ cho việc phân tích nhanh
một lƣợng lớn mẫu nƣớc ngầm tại các hộ dân với độ đúng, độ lặp lại, giới hạn phát
hiện và giới hạn định lƣợng thỏa mãn QCVN cho phép đối với nƣớc ngầm là
50g/L.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 13/101
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 14/101
2
Qua giản đồ Hình 1.1 cho thấy: As(III) tồn tại chủ yếu trong điều kiện môi
trƣờng khử, trong khi đó, As(V) cho thấy bền hơn trong điều kiện môi trƣờng có
tính oxi hóa. Axit H3AsO4 có giá trị hằng số phân ly axit pK 1= 2,2; pK 2=7,1 và
pK 3=11,5; còn axit H3AsO3 có pK 1=9,2; pK 2=12,3 và pK 3=13,4.
Asen vô cơ thƣờng tồn tại ở dạng muối asenit, asenat và các oxit asen. Các
dạng As hữu cơ nhƣ metyl-, đimetyl-, trimetyl-asenic,...thƣờng có trong mô của các
loài động thực vật. Trong môi trƣờng tự nhiên, Asen thƣờng tồn tại ở bốn trạng thái
oxi hóa là – 3, 0, 3 và 5, đặc biệt trong môi trƣờng thủy quyển, As xuất hiện chủ yếu
ở hai dạng là asenit (III) và asenat (V). Trạng thái oxi hóa, dạng tồn tại của As sẽ
quyết định độc tính, sự linh động và khả năng vận chuyển của nó trong môi trƣờng.
Độc tính của các hợp chất As đối với sinh vật tăng dần theo dãy: asen → hợp chất
As hữu cơ → asenat → asenit → asin. Trong môi trƣờng sinh thái, các dạng hợp
chất As hóa trị III có độc tính cao hơn dạng hóa trị V khoảng 50 lần. Môi trƣờng
khử là điều kiện thuận lợi để cho nhiều hợp chất As hóa trị V chuyển sang As hóa
trị III. Trong những hợp chất As thì H3AsO3 độc hơn H3AsO4. Dƣới tác dụng của
các yếu tố ôxy hóa trong đất thì H3AsO3 có thể chuyển thành dạng H3AsO4. Thế
ôxy hóa – khử, độ pH của môi trƣờng và lƣợng kaloit giàu Fe3+ là những yếu tố
quan trọng tác động đến quá trình ôxy hóa – khử các hợp chất As trong tự nhiên.
Những yếu tố này có ý nghĩa làm tăng hay giảm tính độc của các hợp chất As trong
môi trƣờng sống [1].
1.1.2. Tác dụng hóa sinh của As [1, 11]
Về mặt sinh học, Asen(III) thể hiện tính độc bằng việc tấn công lên các nhóm
–SH của các enzym, làm ức chế hoạt động của enzyme Dihydrolipoic acid protein
là enzyme trong chu trình acid citric.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 15/101
3
Mặt khác do có tính chất hóa học tƣơng tự nhƣ photpho mà As cũng có thể
gây tƣơng tác xấu trong các quá trình sinh hóa có sự tham gia của photpho. Chẳng
hạn trong sự tạo thành ATP (ademosine triphoglyphate) khi có mặt của As sẽ gây
trở ngại trong quá trình tạo 1,3 – Diphot phoglycerate và cho ra sản phẩm 1 – arseno
– 3 – photphoglycerate gây hiệu ứng xấu cho cơ thể.
Quá trình tạo thành ATP bình thƣờng nhƣ sau:
Khi có mặt của AsO43- :
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 16/101
4
Nhƣ vậy, tác dụng hóa sinh chính của As là: làm đông tụ protein, tạo phức
với coenzyme và phá hủy quá trình photphat hóa tạo ra ATP.
Các biểu hiện đầu tiên của bệnh nhiễm độc As là chứng sạm da (melanosis),dầy biểu bì (keratosis), từ đó dẫn đến hoại thƣ hay ung thƣ da. Ngoài ra, As còn là
nguyên nhân gây ra các chứng bệnh nhƣ: rối loạn thần kinh, đau các khớp xƣơng,
ung thƣ phổi, bàng quang,…
Sự xâm nhập, phân bố và lƣu trữ của As cũng nhƣ các hợp chất của nó trong
cơ thể ngƣời có thể hình dung theo sơ đồ sau:
Hình 1.2. Sự xâm nhập của asen và nhữ ng hợ p chất của nó trong cơ thể.
1.1.3. Ô nhiễm Asen trên thế giớ i và Việt Nam
1.1.3.1. Ô nhi ễ m As trên th ế gi ớ i
Vấn đề ô nhiễm As trong nƣớc ngầm không còn là một vấn đề mới, nó đã
đƣợc phát hiện ở nhiều nơi trên thế giới nhƣ Achentina, Mêhicô, Chilê, Mỹ,
Canada, Trung Quốc, Đài Loan, Thái Lan, Ấn Độ, Bangladet và Việt Nam,
v.v…với nồng độ lớn hơn 50 g/L [35, 45]. Ƣớc tính có tới hàng chục triệu ngƣời
trên thế giới đang sống trong những vùng môi trƣờng giàu As có nguy cơ đe doạ
sức khỏe và tính mạng.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 17/101
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 18/101
6
Tây Bengan, Ấn Độ 1.000.000 <10 – 3900 50
Mêhicô 400.000 10 – 4100 50
Pêru 250.000 500 50
Đài Loan 200.000 10 – 1820 10
Ronpibun, Thái Lan 1000 1 – 5000 50
Việt Nam hàng triệu 1 – 3050 10
1.1.3.2. Ô nhiễm asen trong nước ngầm ở Việt Nam
Vấn đề ô nhiễm asen trong nƣớc ngầm ở Việt nam những năm gần đây đã
đƣợc nhiều tổ chức và các nhà nghiên cứu trong nƣớc, nƣớc ngoài quan tâm. Theo
đánh giá của UNICEF, Việt Nam có khoảng 20,48% dân số tức là khoảng 17 triệu
dân sử dụng nƣớc giếng khoan. Nhiều nghiên cứu đã cho thấy nƣớc ngầm đƣợc sử
dụng nhiều ở đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long cho các mục đích sinh hoạt
và sản xuất đang đứng trƣớc nguy cơ ô nhiễm asen tự nhiên [3, 7, 12].
Cũng theo kết quả nghiên cứu của tổ chức này cho thấy ở hai khu vực Hà
Nam và Hà Tây có mức độ ô nhiễm asen cao nhất có thể so sánh với mức độ ô
nhiễm ở Bănglađet. Ở Hà Nam có tới 50,2% trong tổng số 7024 mẫu nƣớc giếng
khoan đƣợc khảo sát có nồng độ asen lớn hơn 50 μg/L. Ngoài ra còn một số tỉnh
cũng bị ô nhiễm đáng kể nhƣ Hƣng Yên, Nam Định, Hải Dƣơng. Kết quả tổng hợp
của UNICEF từ 2001–2004 ở một số tỉnh thuộc khu vực đồng bằng sông Hồng
đƣợc thể hiện trong bảng dƣới đây.
Bảng 1.2. Tổng hợ p k ết quả phân tích As do UNICEF hỗ trợ 2001 – 2004 [12]
Địa điểm Tổng số
giếng khoan
Tổng số
mẫu
Số mẫu có nồng
độ As > 50 μg/L
% mẫu có nồng
độ As > 50 μg/L
Hà Nam 49000 7042 3534 50,2
Hà Tây 180891 1368 338 24,7
Hƣng Yên 147933 3384 310 9,2
Nam Định 42933 605 104 7,2
Hải Dƣơng 57938 480 3 0,6
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 19/101
7
Một nghiên cứu trên diện rộng ở đồng bằng sông Hồng do Trung tâm Nghiên
cứu Công nghệ Môi trƣờng và Phát triển Bền vững (CETASD), Trƣờng Đại học
Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội kết hợp với các chuyên gia thuộc
Viện Khoa học và Công nghệ Nƣớc (Eawag), Liên bang Thuỵ Sĩ đã tiến hành (từ
năm 2005 đến 2007) khảo sát ngẫu nhiên trên toàn khu vực đồng bằng sông Hồng,
với tổng số 461 mẫu nƣớc giếng khoan với mật độ khoảng 6 km 2/mẫu, trong phạm
vi 15 tỉnh, đó là Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Hoà Bình, Hà Tây, Hà Nội, Bắc Ninh, Bắc
Giang, Quảng Ninh, Hải Dƣơng, Hải Phòng, Hƣng Yên, Hà Nam, Nam Định, Thái
Bình, Ninh Bình [37]. Kết quả phân tích cho thấy hàm lƣợng asen có sự thay đổi
trong một khoảng rất rộng, từ mức nhỏ hơn < 0,1 µg/l cho tới hơn 810 µg/l. Trongđó, 73% số mẫu có hàm lƣợng nhỏ hơn 10µg/l, đạt tiêu chuẩn nƣớc uống về asen
của Bộ Y tế Việt Nam, 16% số mẫu có lƣợng asen nằm trong khoảng 10– 50 µg/l,
8% số mẫu có lƣợng asen nằm trong khoảng 50–200 µg/l, và 3% số mẫu có lƣợng
asen rất cao, lớn hơn 200 µg/l.
Một số tài liệu bƣớc đầu cho thấy hàm lƣợng nền của As trong nƣớc dƣới đất
đồng bằng Nam Bộ không cao, thƣờng dƣới QCVN, nhƣng trong đó vẫn có một số
điểm cần lƣu ý nhƣ Trà Vinh, Cần Thơ, Bến Tre, TP Hồ Chí Minh. Kết quả điều tra
nghiên cứu của Trung tâm Địa chất khoáng sản biển và Đại học Khoa học tự nhiên,
ĐHQG Hà Nội cho thấy nƣớc biển ven bờ Việt Nam có biểu hiện ô nhiễm As nhƣ
Đông–Nam cửa Gềnh Hào (Cà Mau), As = 0,36 – 0,4 mg/L [1].
1.1.4. Các phƣơng pháp xác định As
1.1.4.1. Phương pháp trắc quang
a. Phƣơng pháp đo quang xác định tổng lƣợng As với bạc
dietyldithiocacbamat
Sau khi oxi hóa các chất hữu cơ hoặc sunphít trong nƣớc bằng cách đun nóng
với kali pemanganat và kali perodisunfat, thì tiến hành khử asen hóa trị V sang hóa
trị III. Sau đó khử asen hóa trị III thành AsH3 (asin) bằng NaBH3 trong môi trƣờng
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 20/101
8
axit. Cho asin phản ứng với dung dịch bạc dietyldithiocacbamat trong clorofom
hoặc pyridin và đo quang phổ (phức chất màu đỏ - tím) ở bƣớc sóng 510 nm hoặc
525 nm tƣơng ứng với mỗi dung môi. Theo TCVN 6182: 1996, đây là phƣơng pháp
tiêu chuẩn cho phép xác định Asen trong nƣớc ở nồng độ từ 0,001 đến 0,1 mg/L.
b. Phƣơng pháp xác định As ở dạng xanh Molipdic
Theo phƣơng pháp này, ion asenat phản ứng vớ i ion molipdat tạo thành phức
màu vàng. Sau đó phức này bị khử bở i các chất khử nhƣ: Hidrazin, SnCl2,
hydroquinon, hay axit ascobic thành dung dịch màu xanh có λmax=810 nm. Do chỉ
có As (V) tạo phức màu vàng với ion molipdat, nên trƣớc khi xác định phải chuyển
tất cả các dạng hóa tr ị của As về As (V).
c. Phƣơng pháp trắc quang sử dụng muối bạc nitrat [9]
Dùng dòng hidro mớ i sinh từ phản ứng của NaBH4 vớ i axit H2SO4 để khử
hợ p chất As(III) thành asin, nếu trong mẫu phân tích có As(V) thì phải khử sơ bộ
As(V) thành As(III) vì quá trình khử As(V) thành asin bằng hidro mới sinh thƣờ ng
xảy ra vớ i hiệu suất thấ p.
NaBH4 + H+ + 3H2O H3BO3 + Na+ + 8[H]
12[H] + 2As3+ 2AsH3 + 3H2
Khí asin sinh ra đƣợ c hấ p thụ vào dung dịch hỗn hợ p HNO3-AgNO3-
C2H5OH – PVA sẽ tạo ra k ết tủa Ag3As.3AgNO3 màu vàng. Sau một thờ i gian dung
dịch hấ p thụ sẽ có màu vàng và có λmax=408nm.
AgH3 + 6AgNO3 Ag3As.3.AgNO3vàng + 3HNO3
1.1.4.2. Phương pháp kích hoạt notr on
Đây là phƣơng pháp xác định As khá nhạy. Sau khi đƣợ c hấ p thụ thêm một
electron, đồng vị 75As bị chuyển hóa thành 76As. Theo phƣơng pháp này các định
đƣợ c tổng hàm lƣợ ng As. Giớ i hạn phát hiện của phƣơng pháp là 1ng/L. Phƣơng
pháp này đƣợ c sử dụng nhiều trong các mẫu sinh học
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 21/101
9
1.1.4.3. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử
Hiện nay, AAS đƣợc coi là phƣơng pháp tiêu chuẩn cho việc xác định tổng
hàm lƣợ ng As. As cùng vớ i các nguyên tố khó hóa hơi khác nhƣ Se, Bi, Pb,Hg,Te,… đƣợc xác định theo phƣơng pháp hấ p thụ nguyên tử vớ i k ỹ thuật hidrua
hóa (AAS-HVG). Hợp chất hidrua sau khi tạo thành bằng cách để khử hợ p chất
As(III) đƣợc mang vào buồng nguyên tử hóa của máy hấp thụ nguyên tử bằng dòng
khí trơ Argon. Dùng năng lƣợng ngọn lửa C2H2-không khí làm nguồn duy trì đám
hơi nguyên tử của As. Chiếu chùm tia đơn sắc từ đèn catot của As vào đám hơi
nguyên tử khi đó As sẽ hấp thụ ở bƣớc sóng 193,7nm.
Phƣơng pháp AAS sử dụng kỹ thuật Hidrua hóa có độ nhạy cao, cho kết quả
ổn định, lại loại đƣợc ảnh hƣởng của nền mẫu. Phƣơng pháp này cho phép xác định
As ở hàm lƣợng thấp (cỡ µg/L) mà không cần phải làm giàu. Nhƣợc điểm lớn nhất
của phƣơng pháp này là chỉ cho biết hàm lƣợng As tổng mà không cho biết hàm
lƣợng các dạng As.
1.1.4.4. Phương pháp điện hóa
Các phƣơng pháp điện hóa xác định As gồm có phƣơng pháp cực phổ và
von-ampe hòa tan. Do As(V) hoạt động điện hóa kém nên thƣờng chỉ phát hiện
đƣợc As(III), còn As(V) phải thực hiện thêm bƣớc khử về As(III) trƣớc khi phân
tích [11].
Theo phƣơng phá p cực phổ, sóng cực phổ của As (III) đƣợc xác định tr ực
tiế p trong nền HCl 1M hoặc HClO4, phƣơng pháp này cho phép xác định asenit
trong khoảng 0,6 – 60mg/L
Theo phƣơng pháp von-ampe hòa tan, có thể sử dụng điện cực giọt thủy ngân
tr eo hoặc là điện cực glassy-cacbon. Phƣơng pháp này thực chất bao gồm hai giai
đoạn. Giai đoạn đầu, chất phân tích đƣợc làm giàu trên bề mặt điện cực. Sau đó
ngừng điện phân trong một thời gian ngắn để cho chất phân tích phân bố đều trên bề
mặt điện cực. Tiếp theo tiến hành phân cực điện cực theo chiều ngƣợc lại và ghi
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 22/101
10
tính hiệu hòa tan. Phƣơng pháp này cho phép xác định trực tiếp As (III) và cho giới
hạn xác định As khá thấp cỡ µg/L.
1.1.4.5. Phương pháp quang phổ khối plasma cảm ứng (ICP -MS)
Đối với phƣơng pháp ICP-MS, mẫu phân tích lỏng đƣợc bơm vào nguồn
plasma; ở đó do nhiệt độ cao của nguồn, mẫu bị bay hơi, nguyên tử hóa và ion hóa.
Các ion tạo thành đƣợc tách khỏi nguồn plasma bằng hệ bơm chân không, sau đó
đƣợc dẫn qua hệ thống khối phổ tứ cực, ở đó các ion đƣợc phân tách dựa theo tỷ số
khối lƣợng/điện tích của chúng và đƣợc phát hiện nhờ nhân quang điện hoặc
đetectơ Faraday. Đối với phƣơng pháp đo này có thể phân tích asen với giới hạn
phát hiện khoảng 0,1g/L [4].
1.1.4.6. Phương pháp điện di mao quản
Dùng phƣơng pháp điện di mao quản để phân tích hàm lƣợng các dạng của
một nguyên tố có nhiều trạng thái oxy hóa đang là hƣớng tiếp cận mới, thu hút
nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới và As là một trong những đối
tƣợng đƣợc quan tâm nhất. Để đạt đƣợc hiệu quả phân tích cao, các nhà khoa học đã
tích hợp hệ CE với các đetectơ khác nhau nhƣ: đetectơ UV-Vis, đetectơ huỳnh
quang, đetectơ MS...
Nghiên cứu đầu tiên trong phân tích các dạng As bằng phƣơng pháp điện di
mao quản đƣợc thực hiện bởi Wilman [58]. Trong nghiên cứu này, As(III) và As(V)
trong nền mẫu nƣớc tiểu đƣợc phân tích bằng kĩ thuật UV gián tiếp, tuy nhiên, giới
hạn phát hiện còn cao (cỡ vài mg/L). Baohuo Sun và các cộng sự đã phân tích riêng
rẽ các dạng As và Se bằng đetectơ UV-Vis trực tiếp. Giới hạn phát hiện của phƣơng pháp này cũng còn cao, 1,02mg/L đối với As (III) và 1,50mg/L đối với As (V) [47].
Trong một nghiên cứu khác, Feng Li và các cộng sự đã tích hợp hệ CE với đetectơ
huỳnh quang phân tích đƣợc các dạng As (III) và As (V) với giới hạn phát hiện đạt
76µg/L đối với As (III) và 112µg/L đối với As (V) [31]. Một số kỹ thuật phát hiện
nhằm nâng cao độ nhạy cho phân tích As đã đƣợc phát triển nhƣ kỹ thuật phát hiện
tia X, huỳnh quang laze gián tiếp và độ dẫn cho thấy phù hợp với phân tích từng
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 23/101
11
dạng As nhƣng độ nhạy cũng chỉ đạt tƣơng đƣơng với kỹ thuật UV gián tiếp [2].
Với phƣơng pháp điện di mao quản sử dụng đetectơ khối phổ [17, 25], độ nhạy
phân tích các dạng As hữu cơ khá tốt nhƣng lại không tốt cho các dạng As vô cơ.
Nhƣ vậy, với các đetectơ quang nhƣợc điểm lớn nhất là độ nhạy chƣa đạt đƣợc tiêu
chuẩn để phân tích As trong mẫu thực tế
Để nâng cao độ nhạy của phƣơng pháp, Liu và các cộng sự đã kết hợp hệ CE
với đetectơ ICP-MS, kết quả đạt đƣợc cho thấy có thể phân tích một số dạng As hữu
cơ và vô cơ ở khoảng nồng độ từ ng/L đến µg/L [32]. Sau đó, nhiều nhóm nghiên
cứu khác [16, 40] cũng đã sử dụng và phát triển phƣơng pháp phân tích As bằng hệ
CE với đetectơ ICP-MS, và hiện có thể phân tích As trong mẫu thật với nồng độ
dƣới µg/L. Tuy nhiên việc sử dụng đetectơ ICP-MS đòi hỏi phải có thiết bị cồng
kềnh, phức tạp với chi phí cao.
Hiện nay, việc sử dụng phƣơng pháp điện di mao quả kết hợp với đetectơ đo
độ dẫn không tiếp xúc kiểu tụ điện (C4D) trong phân tích các dạng hợp chất mang
điện là một trong những hƣớng nghiên cứu mới. Đetectơ C4D là một công cụ có độ
nhạy cao trong phƣơng pháp điện di mao quản. Trong nghiên cứu [2], mặc dù giớihạn phát hiện As(III) còn khá cao (73g/L), Nguyễn Thị Ánh Hƣờng và các cộng sự
đã nghiên cứu thành công quy trình phân tích As(V) với giới hạn phát hiện đối với
chất chuẩn là 2,2g/L và giới hạn định lƣợng là 7,4g/L. Nhƣ vậy, qua nghiên cứu
bƣớc đầu cho thấy đetectơ C4D khá thích hợp trong việc phân tích As(III) và As(V)
trong nƣớc.
1.2. Phƣơng pháp điện di mao quản
1.2.1. Giới thiệu và phân loại các phƣơng pháp điện di mao quản
Điện di là phƣơng pháp tách chất dựa trên sự khác nhau về tốc độ di chuyển
của các phần tử tích điện trong một mao quản hẹp dƣới tác dụng của điện trƣờng.
Vào những năm 1930, kĩ thuật điện di mao quản lần đầu tiên đã đƣợc nghiên cứu
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 24/101
12
bởi nhà hóa học ngƣời Thụy Điển-Arne Tiselius và sau đó công trình này đã đƣợc
trao giải Nobel về hóa học năm 1948.
Phƣơng pháp điện di mao quản có thể phân tích đƣợc hầu hết các chất phântích nhƣ các cation và anion vô cơ, các amino axit, các catecholamin, dƣợc phẩm,
vitamin, cacbonhydrat, peptit, protein (enzym, hormon, kháng thể…), axit nucleic
(DNA,RNA), polynucleic,…[30, 44]
Hình 1.3. Cấu tạo hệ thiết bị điện di mao quản.Các kĩ thuật tách chất trong điện di mao quản bao gồm [42]: điện di mao
quản vùng (Capillary Zone Electrophoresis – CZE), sắc kí mao quản gel (Capillary
Gel Electrophoresis – CGE ), sắc kí mao quản điện động học micelle (Micellar
Electrokinetic Capillary Chromatography – MEKC), sắc kí điện di mao quản (
Capillary Electrochromatography – CEC ), điện di mao quản điểm đẳng điện (
Capillary Isoelectric Focusing – CIEF), điện di mao quản đẳng tốc độ ( Capillary
Isotachorphoresis – CITP ).
Trong các kỹ thuật tách điện di, điện di mao quản vùng đang là công cụ phổ
biến trong việc phân tích môi trƣờng vì cơ chế tách đơn giản và phù hợp với các
chất là ion. Phƣơng pháp này đƣợc tiến hành bằng cách bơm một đoạn mẫu nhỏ vào
một mao quản hẹp chứa đầy dung dịch đệm điện di. Sau đó, áp một điện thế cao
xuyên qua toàn bộ chiều dài của mao quản thông qua hai điện cực platin đƣợc đặt
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 25/101
13
vào hai đầu của mao quản. Các ion trong mẫu chất phân tích sẽ di chuyển về một
điện cực. Vận tốc của các ion sẽ phụ thuộc vào kích thƣớc và điện tích của ion đó.
Quá trình tách sau đó sẽ dựa vào tỉ lệ giữa điện tích/kích thƣớc của các ion phân
tích trong mẫu. Tỉ lệ này càng lớn thì ion di chuyển càng nhanh dƣới tác dụng của
điện trƣờng và ngƣợc lại các ion có tỉ lệ này càng bé thì di chuyển càng chậm. Do
vậy các ion sẽ tách khỏi nhau sau khi đi qua mao quản.
1.2.2. Cơ sở của phƣơng pháp điện di mao quản
1.2.2.1. Tốc độ điện di, thời gian điện di và độ linh động điện di [53] Tốc độ của một ion dƣới tác dụng của điện trƣờng đƣợc tính theo công thức
sau :
Trong đó:
v: tốc độ của ion (cm.s-1) E: cƣờng độ điện trƣờng (V.cm-1)
µe: độ linh động điện di (cm2.V-1.s-1) V: điện thế (V)
L: chiều dài mao quản (cm)
Cƣờng độ dòng điện E là hàm số của thế áp vào mao quản và độ dài mao
quản. Thời gian điện di (tm) của các chất tan trong dung dịch là thời gian mà các
chất này di chuyển từ điểm đầu của mao quản đến đetectơ, độ dài này đƣợc kí hiệu
là l
Độ linh động điện di tỉ lệ thuận với điện tích ion và tỉ lệ nghịch với lực ma
sát xuất hiện trong dung dịch đệm. Do đó với các ion có điện tích hay lực ma sát
khác nhau thì trong quá trình di chuyển trong dung dịch đệm chúng sẽ tách ra khỏi
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 26/101
14
nhau. Lực ma sát của ion chất phân tích đƣợc xác định dựa vào hình dạng, kích
thƣớc của ion, và độ nhớt của dung dịch:
F ms= -6 . .r.v
Trong đó:
Fms: lực ma sát của ion chất phân tích
r: bán kính ion : độ nhớt của dung dịch
Trong quá trình điện di, khi lực ma sát cân bằng với lực tĩnh điện ta có:
F e= F
ms q.E = 6 . .r.v
Khi đó, độ linh động điện di đƣợc xác định nhƣ sau:
Độ linh động điện di là một thông số phụ thuộc vào điện tích và kích thƣớc
ion phân tích, thành phần, nồng độ và pH của dung dịch đệm, hằng số điện li của
các chất tan. 1.2.2.2. Dòng điện di thẩm thấu ( dòng EOF)
Ở pH đủ lớn (pH>3), Khi áp một điện thế cao vào một mao quản silic chứa
đầy dung dịch đệm sẽ xuất hiện một dòng đƣợc gọi là dòng điện di thẩm thấu
(EOF). Đây là dòng chất lỏng chuyển dời từ cực dƣơng về phía cực âm. Nguyên
nhân gây xuất hiện dòng EOF là do sự hình thành lớp điện kép trên bề mặt của mao
quản.Trên bề mặt của mao quản silic luôn tồn tại các nhóm silanol Si-OH. Các
nhóm silanol là những nhóm axit yếu với pK =6,8 0,5, do đó khi tiếp xúc với các
dung dịch có pH > 3 thì sẽ xảy ra quá trình đề proton theo phƣơng trình sau:
Si-OH Si-O- + H+ pK= 6,8 0,5
(q là điện tích ion)
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 27/101
15
Sau khi xảy ra quá trình đề proton thì lúc này trên bề mặt mao quản sẽ mang
một lớp ion cửa có điện tích âm. Theo lực hút tĩnh điện, các cation trong dung dịch
sẽ tập trung tại bề mặt mang điện tích âm trên thành mao quản và do đó sẽ hình
thành lớp điện kép.
Lớp cation đầu tiên liên kết rất chặt chẽ với các nhóm silanoat (Si-O-) nên
đƣợc gọi là lớp tĩnh (hay lớp cố định). Lớp cation ở phía ngoài cách xa bề mặt
silanoat đƣợc gọi là lớp khuếch tán. Dƣới tác dụng của lực điện trƣờng, các cation
trong lớp khuếch tán sẽ di chuyển về phía cực âm. Tuy nhiên, do các cation này bị
solvat hóa nên khi chúng di chuyển cùng với lớp vỏ solvat hóa này sẽ kéo theo dòng
dung dịch ở trong mao quản. Dòng này đƣợc gọi là dòng điện di thẩm thấu (dòng
EOF). Nhƣ vậy, khi dùng mao quản silic thì dòng EOF sẽ có hƣớng từ cực dƣơng
sang cực âm, nhƣng nếu thay đổi điện tích của ion ở lớp cửa thành lớp điện tích
dƣơng thì dòng EOF sẽ đổi chiều. Ở pH<3, dòng EOF rất bé và khi pH7 các nhóm
silanol gần nhƣ bị đề proton hoàn toàn nên dòng EOF sẽ rất lớn.
Hình 1.4. Lớp điện kép trên thành mao quản Silic [33].
Thông thƣờng tốc độ của dòng EOF sẽ lớn hơn tốc độ điện di của các ion và
nó đƣợc coi là pha động trong CE. Mặc dù tốc độ di chuyển của chất phân tích phụ
thuộc vào điện tích và kích thƣớc của chúng nhƣng sự di chuyển của dòng EOF
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 28/101
16
cũng kéo theo các ion dƣơng, nguyên tử trung hòa và thậm chí là các ion âm về phía
cực âm. Hiện tƣợng đó có thể đƣợc mô tả nhƣ sau:
Hình 1.5. Vận tốc của các ion dƣới tác dụng của dòng EOF [44].
Khi đó tốc độ của các ion phải đƣợc xác định lại nhƣ sau:
vtotal = v + v EOF = (µe+ µ EOF ).E
Cƣờng độ dòng EOF đƣợc xác định nhƣ sau:
Trong đó:
: hằng số điện môi : là thế phụ thuộc vào điện tích trên thành mao quản.
Nhƣ vậy, dòng EOF phụ thuộc vào các yếu tố sau:cƣờng độ điện trƣờng, bản
chất của pha động điện di ( thành phần, pH, độ nhớt,…)
Ý nghĩa của dòng điện di thẩm thấu
Nhƣ đã phân tích ở phần 1.2.2.2, sự di chuyển của các ion trong mao quản
chịu tác dụng của lực điện trƣờng và dòng EOF. Dƣới tác dụng của lực tĩnh điện,
các cation di chuyển cùng chiều với dòng EOF nên vận tốc của chúng tăng lên, còn
đối với các anion do chúng có hƣớng di chuyển ngƣợc chiều với dòng EOF nên
xuất hiện sự cạnh tranh giữa lực điện trƣờng và lực đẩy của dòng EOF. Nếu điều
chỉnh đƣợc cƣờng độ dòng EOF thích hợp sẽ điều khiển đƣợc quá trình, thứ tự tách
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 29/101
17
chất, thậm chí có thể tăng đƣợc độ chọn lọc của phƣơng pháp (có thể loại bỏ anion
hoặc cation trong quá trình phân tích).
Để có hiệu quả tách chất tốt thì cần phải tối ƣu hóa cƣờng độ dòng EOFtrong quá trình phân tích. Khi dòng EOF quá lớn thì quá trình tách chất xảy ra quá
nhanh và độ phân giải của các pic sẽ rất kém, trong khi, nếu dòng EOF quá nhỏ sẽ
không đủ lực để đẩy các chất tan về phía đetectơ tạo điều kiện cho quá trình phân
tách xảy ra.
Ngoài ra, do khi dòng EOF di chuyển sẽ kéo theo cả khối dung dịch trong
mao quản di chuyển đồng thời nên mặt cắt của dòng chảy có dạng phẳng. Trong khi
đó, khi dùng áp suất cao để bơm mẫu trong sắc kí sẽ gây ra dòng chảy hình
p.a.rabol. Vì vậy, hình dạng pic khi dùng phƣơng pháp điện di thƣờng sắc nét, cân
đối và có chân pic hẹp hơn so với các phƣơng pháp dùng áp suất cao.
Hình 1.6. Các kiểu dòng chảy trong mao quản và tín hiệu tƣơng ứ ng
a: Kiểu dòng chảy trong phƣơng pháp điện di mao quản
b: Kiểu dòng chảy trong các phƣơng pháp sử dụng áp suất cao
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 30/101
18
1.2.3. Các phƣơng pháp bơm mẫu trong điện di mao quản
1.2.3.1. Phương pháp bơm mẫu điện động học
Phƣơng pháp này đƣợc tiến hành bằng cách áp một thế có giá trị tuyệt đốikhoảng 3÷6 kV vào hai điện cực trơ, một điện cực nhúng trong dung dịch mẫu và
một điện cực nhúng trong dung dịch đệm điện di. Khi áp thế, các chất phân tích
trong dung dịch mẫu sẽ chuyển vào trong mao quản dƣới tác dụng của điện trƣờng
[33].
Trong đó:
V : lƣợng mẫu bơm vào C = nồng độ mẫu t = thời gian bơm mẫu
Ƣu điểm: Dƣới tác dụng của lực điện trƣờng, lƣợng mẫu bơm vào mao quản
lớn nên phƣơng pháp bơm mẫu bằng điện động học còn đƣợc coi là một phƣơng
pháp làm giàu mẫu. Ngoài ra, do lƣợng mẫu bơm vào lớn nên cƣờng độ pic thu
đƣợc lớn.
Nhƣợc điểm: Do lực điện trƣờng tác dụng lên các ion có điện tích khác nhausẽ khác nhau nên khi tiến hành bơm mẫu bằng điện các ion có điện tích lớn, kích
thƣớc nhỏ sẽ di chuyển nhanh hơn các ion khác. Vì vậy, các ion khác nhau sẽ có
lƣợng thể tích kéo vào mao quản khác nhau, làm cho nồng độ của mẫu xác định
đƣợc sẽ sai khác so với nồng độ trong mẫu thực tế. Thêm vào đó, cƣờng độ tín hiệu
thu đƣợc có độ lặp lại kém.
1.2.3.2. Phương pháp bơm mẫu thủy động học
Phƣơng pháp này dùng một áp suất khoảng 50÷300mBar để đẩy hoặc hút
một lƣợng mẫu chất phân tích vào mao quản. Lƣợng mẫu đƣợc bơm vào mao quản
phụ thuộc vào áp suất, thời gian bơm mẫu, độ nhớt của mẫu, đƣờng kính và chiều
dài mao quản. Thể tích mẫu bơm vào mao quản đƣợc tính theo công thức sau [24]:
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 31/101
19
Trong đó:
∆p: độ chênh lệch áp xuất giữa hai đầu mao quản η: độ nhớt của dung dịch
t: thời gian nạp mẫu L: chiều dài mao quản
Ƣu điểm: Các ion trong mẫu đều chịu cùng một áp suất giống nhau nên
thành phần, tỉ lệ các chất bơm vào mao quản sẽ không khác biệt so với trong mẫu
thực.
Nhƣợc điểm: Sử dụng áp suất để bơm mẫu vào mao quản có khả năng dẫn
đến kiểu dòng chảy hình p.a.rabol gây ra hiện tƣỡng giãn rộng pic.
1.2.3.3. Phương pháp bơm mẫu xiphong
Khi đặt hai đầu mao quản chênh nhau về độ cao một khoảng h, sự chênh
lệch về áp suất và trọng lực của khối chất lỏng trong mẫu sẽ kéo dung dịch mẫu vào
trong mao quản.
Thể tích mẫu đƣợc nạp vào theo công thức này đƣợc xác định theo công thức
[18]:
Trong đó: ρ: tỉ khối của dung dịch mẫu g: gia tốc trọng trƣờng
∆h: chênh lệch chiều cao của dung dịch ở hai đầu mao quản
Ƣu điểm: Cách tiến hành đơn giản không cần các thiết bị phức tạp, độ lặp
lại của các tín hiệu tốt.
Nhƣợc điểm: Lƣợng mẫu bơm vào mao quản nhỏ nên sẽ làm giảm độ nhạy
của phƣơng pháp.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 32/101
20
Hình 1.7. Các phƣơng pháp bơm mẫu trong điện di mao quản [24].
1.2.4. Các yếu tố ảnh hƣởng trong phân tích điện di mao quản
1.2.4.1. Hiệu ứng nhiệt Jun
Khi một dòng điện đi qua một chất rắn hoặc chất lỏng có độ dẫn điện nhất
định, điện năng đƣợc chuyển thành nhiệt năng và làm cho chất rắn hoặc chất lỏng
đó nóng lên.
Trong kĩ thuật CE, do sử dụng lực điện trƣờng lớn nên việc sản sinh ra nhiệt
lƣợng là một kết quả không thể tránh đƣợc. Các hiệu ứng nhiệt sẽ gây ra hai vấn đề
là: sinh ra các gradient nhiệt độ di chuyển trong mao quản, và sự thay đổi nhiệt độ
theo thời gian. Lƣợng nhiệt sinh ra này tỉ lệ thuận với lực điện trƣờng [36, 49].
Hình 1.8. Các gradient nhiệt và sự hình thành dòng chảy hình parabol trong
mao quản.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 33/101
21
Các gradient nhiệt trong mao quản là kết quả của quá trình phân tán nhiệt.
Khi nhiệt lƣợng đƣợc phân tán dựa trên hiện tƣợng khuếch tán sẽ làm cho nhiệt độ
ở vùng trung tâm mao quản cao hơn ở thành mao quản. Khi dung dịch có độ nhớt
nhỏ ở vùng có nhiệt độ cao sẽ làm cho dòng EOF và độ linh động điện di tăng lên.
Kết quả là sinh ra dòng chảy hình parabol và làm giãn rộng pic (giảm độ phân giải).
Khi ta dùng một mao quản có đƣờng kính hẹp sẽ làm hạn chế hiện tƣợng này do
cƣờng độ dòng điện xuyên qua mao quản sẽ giảm đi và nhiệt lƣợng đƣợc phát tán ra
môi trƣờng ngoài nhanh hơn khi giảm đƣờng kính mao quản.
Để làm giảm hiệu ứng nhiệt Jun có thể áp dụng các phƣơng pháp sau: giảm
cƣờng độ điện trƣờng, giảm đƣờng kính mao quản, giảm lực ion của dung dịch
đệm, hoặc dùng hệ thống làm mát hay điều nhiệt.
1.2.4.2. Ảnh hưởng của pH pha động
pH là giá trị có ý nghĩa rất quan trọng và thƣờng đƣợc quan tâm nghiên cứu
trong các phƣơng pháp phân tích nói chung và phƣơng pháp điện di mao quản nói
riêng.
Đầu tiên, pH là yếu tố quyết định sự hình thành lớp điện kép và cƣờng độ
dòng EOF. Ở pH<3, dòng EOF không đáng kể, nhƣng đến pH=9 các nhóm silanol
bị ion hóa gần nhƣ hoàn toàn và dòng EOF trở nên rất mạnh. Tại pH cao, cƣờng độ
dòng EOF lớn, thứ tự sắp xếp của các chất nhƣ sau: đi đầu là các cation, kế tiếp là
các phân tử trung hòa và cuối cùng là các anion. Trong trƣờng hợp này không thể
phân tách các phân tử trung hòa với nhau vì chúng không mang điện. Các anion
cũng bị kéo về cực âm do cƣờng độ dòng EOF lớn hơn độ linh động điện di của
chúng. Do đó khi tại pH thấp, rất khó để phân tích đồng thời cả anion và cation
trong một phép đo do sự giảm cƣờng độ dòng EOF. Để có thể xác định anion thì
anot phải đặt gần hƣớng đetectơ, còn để xác định cation phải đặt catot gần đetectơ
bằng cách đảo chiều phân cực.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 34/101
22
Hình 1.9. Biểu đồ sự phụ thuộc vào pH của độ linh động dòng điện thẩm [24].
Ngoài ra, pH của dung dịch đệm điện di còn quyết định dạng tồn tại của các
chất phân tích đặc biệt là các axit yếu, bazơ yếu hay các chất lƣỡng tính nhƣ peptit.
Dạng tồn tại của các chất này phụ thuộc vào giá trị pH và do đó tính chọn lọc trong
quá trình tách cũng sẽ lệ thuộc vào pH. Theo kinh nghiệm, thƣờng chọn dung dịch
đệm điện di có pH trong khoảng 1 hoặc 2 đơn vị so với giá trị pK a của chất phân
tích. Điều cần phải lƣu ý là khi pH cao, dòng EOF di chuyển nhanh do đó hiệu quảtách sẽ kém đi.
pH của dung dịch đệm điện di đƣợc duy trì bởi các hệ đệm vô cơ hay hữu cơ
khác nhau. Tuy nhiên, các hệ đệm hữu cơ của các chất lƣỡng tính thƣờng đƣợc sử
dụng nhiều hơn. Ƣu điểm của các chất này là có độ dẫn thấp khi đƣợc điều chỉnh ở
giá trị pH của gần với giá trị pI của chúng. Và do đó chúng sẽ làm giảm cƣờng độ
dòng điện và hiệu ứng nhiệt Jun. Ngoài ra, các chất lƣỡng tính nhƣ CAPS, MES,…có kích thƣớc lớn, cồng kềnh, di chuyển chậm nên sẽ làm tăng hiệu quả tách và
cƣờng độ tín hiệu.
Bảng 1.3. Một số hệ đệm thông dụng trong kỹ thuật CE
Tên chất pK Tên chất pK
Histidin 1,78; 5,97;8,97 TES 7,50
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 35/101
23
Photphat 2,12; 2,21; 12,36 HEPS 7,55
Arginine 2,18; 9,09;13,20 CAPS 10,4
Xitric/xitrat 3,06 HESPP 8,00
Sucinic/Sucinat 4,19;5,57 Glyxin/HCl 8,20
Xitric/Xitrat 4,47 Glycyl/Glycine 8,25
Fomic/fomat 3,75 Trixin 8,15
Axetic/axetat 4,76 Tris 8,30
MES 6,15 Bixin 8,35
ADA 6,15 Morpholine 8,49
Bis-tris-prop.a.n 6,80 Borat 9,24
Mopso 6,90 CHES 9,5
Imidazole 7,0 MOPS 7,2
1.2.4.3. Ảnh hưởng của điện thế và nhiệt độ
Cả dòng EOF và vận tốc điện di đều tỉ lệ thuận với lực điện trƣờng, do đó
việc sử dụng điện thế cao sẽ làm giảm thời gian tách chất. Ngoài ra, nếu thời gian
tách chất ngắn sẽ làm giảm hiệu ứng nhiệt nên sẽ hạn chế đƣợc sự giãn rộng pic và
nâng cao hiệu quả phân tích.
Độ linh động điện di và dòng EOF đều phụ thuộc vào độ nhớt của dung dịch.
Tuy nhiên, độ nhớt lại là một hàm phụ thuộc vào nhiệt độ do đó việc kiểm soát và
khống chế nhiệt độ trong quá trình phân tích là vô cùng quan trọng. Khi tăng nhiệt
độ thì độ nhớt giảm và do đó độ linh động điện di sẽ tăng lên. Tuy nhiên, nếu nhiệt
độ tăng lên thì hiệu ứng nhiệt Jun cũng sẽ tăng lên nên phải khống chế nhiệt độ ở
một giá trị tối ƣu để vừa nâng cao hiệu suất tách chất vừa không làm tăng các hiệu
ứng nhiệt. Thông thƣờng, nhiệt độ đƣợc lựa chọn là 25oC.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 36/101
24
1.2.5. Các loại đetectơ dùng trong kĩ thuật điện di mao quản
1.2.5.1. Đetectơ quang
Hiện nay, các đetectơ quang vẫn đang đƣợc sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện di do nó có độ chọn lọc cao. Các đetectơ quang học đƣợc dùng phổ biến
nhất là đetectơ đo độ hấp thụ quang phân tử vùng UV-Vis hay đetectơ đo huỳnh
quang phân tử. Tuy nhiên để phát hiện trực tiếp chất phân tích bằng các đetectơ này
thì bản thân chất phân tích phải có tính chất hấp thụ hay phát xạ quang. Thông
thƣờng, nhƣợc điểm lớn nhất của các đetectơ quang là giới hạn phát hiện còn rất cao
(khoảng 10-6 mol/L) do đó không phù hợp trong phân tích lƣợng vết [44].
Đetectơ UV -Vis
Trong kĩ thuật CE, thƣờng phải đo các đơn vị thể tích mẫu rất bé khoảng vài
nanolit hay thậm chí là nhỏ hơn, do đó đetectơ phải đƣợc lắp ngay trên cột. Trong
trƣờng hợp này, một phần nhỏ của lớp bảo vệ phủ ngoài mao quản sẽ bị bỏ đi bằng
cách đốt nóng hay ăn mòn; và bộ phận này của mao quản sau đó sẽ đóng vai trò nhƣ
cửa sổ quang học của đetectơ. Vì độ dài của đoạn này chỉ khoảng 50-100µm nên nó
chỉ có thể chứa đƣợc một lƣợng mẫu đo rất nhỏ và do đó sẽ làm hạn chế giới hạn
phát hiện của phƣơng pháp. Nguồn sáng của đetectơ là đèn Xenon hoặc Đơteri phát
ánh sáng vùng UV.
Đối với chất có sự hấp thụ quang kém nhƣ các aminoaxit, axit cacboxylic,
hay các cacbonhidrat sẽ rất khó để phát hiện bằng phƣơng pháp đo độ hấp thụ
quang trực tiếp hay phƣơng pháp đo huỳnh quang phân tử nếu không sử dụng các
chất dẫn xuất. Trong trƣờng hợp này có thể dùng phƣơng pháp đo độ hấp thụ quanggián tiếp. Phƣơng pháp này đƣợc thực hiện bằng cách thêm một ion chất mang màu
vào dung dịch đệm điện di. Sau đó đetectơ sẽ nhận đƣợc một tín hiệu không đổi từ
sự có mặt của chất mang màu này. Tƣơng tự nhƣ trong sắc kí trao đổi ion, các ion
chất phân tích sẽ thay thế một số các ion này, do đó tín hiệu của đetectơ sẽ tăng dần
trong khi đoạn chất phân tích đi qua đetectơ. Việc xác định chất phân tích sẽ đƣợc
tiến hành thông qua sự tăng hay giảm giá trị độ hấp thụ [44].
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 37/101
25
Đetectơ huỳnh quang
Khi sử dụng đetectơ huỳnh quang thì các chất phân tích phải đƣợc dẫn xuất
hóa bằng các thuốc thử nhƣ dansylclorua, phenylthihydantoin, fluorescein, …hoặc bị biến đổi thành các chất có hoạt tính huỳnh quang [29].
1.2.5.2. Đetectơ điện hóa
Đetectơ đo thế
Đetectơ đo thế là dạng đơn giản nhất của các đetectơ điện hóa. Khi dùng
đetectơ này thì không cần phải cung cấp điện thế cho thiết bị mà chỉ cần một điện
cực để đo thế. Theo phƣơng pháp đo thế, cần phải sử dụng một điện cực chọn lọcion hay màng chọn lọc ion cho tiếp xúc với dung dịch chất cần đo. Các màng này có
vai trò bán thấm chỉ cho một ion đƣợc chọn lọc đi qua. Với mỗi chất phân tích khác
nhau sẽ cần các màng chọn lọc khác nhau và độ nhạy của phƣơng pháp phụ thuộc
vào loại màng sử dụng [22].
Hình 1.10. Tín hiệu thu đƣợ c từ việc tách một ion từ dung dịch bằng màng
chọn lọc ion [27].
Ƣu điểm: Đetectơ đo thế có độ nhạy và độ chọn lọc rất tốt. Do đó có thể
dùng để phân tích các chất trong một nền mẫu phức tạp; dễ thu nhỏ dùng trong các
thiết bị điện di khác nhau; k hông cần nguồn cung cấp điện thế cao.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 38/101
26
Nhƣợc điểm: Đetectơ này chỉ có thể áp dụng để phân tích một số đối tƣợng
nhƣ các kim loại kiềm, kiềm thổ, các amin, các amino axit, các axit hữu cơ,…
nhƣng không thể dùng cho các ion có nhiều điện tích nhƣ asen, crom, mangan,…Độ
nhạy của phƣơng pháp phụ thuộc vào loại màng sử dụng.
Đetectơ đo dòng
Cơ chế hoạt động của đetectơ đo dòng là dựa trên tính oxi hóa hay tính khử
của chất phân tích. Tuy nhiên phƣơng pháp này chỉ áp dụng cho các chất có hoạt
tính điện hóa nên nó không phải là một đetectơ vạn năng. Thông thƣờng đetectơ đo
dòng đƣợc sử dụng để xác định các hợp chất hữu cơ có hoạt tính điện hóa nhƣ :
cacbonhydrat, các amino axit, các loại dƣợc phẩm,…Trên cơ sở kĩ thuật đo dòng
[22, 23, 27], tín hiệu phân tích thu đƣợc là do sự theo dõi dòng điện sinh ra do các
phản ứng oxy hóa hay phản ứng khử chất phân tích trên bề mặt điện cực. Cƣờng độ
dòng điện tỉ lệ với số electron trao đổi trong các phản ứng oxy hóa-khử, và do đó nó
tỉ lệ với nồng độ chất phân tích.
I = n. F. J(C X )
Trong đó:
J(C X ): là hàm phụ thuộc vào nồng độ của chất phân tích X
n: số electron trao đổi trong phản ứng F : hằng số Faraday
Ƣu điểm: Phƣơng pháp có độ nhạy khá tốt. Có thể dùng để phân tích các
chất không thể xác định bằng đetectơ quang. Nhƣợc điểm: Cấu tạo các thiết bị phức tạp và khó sử dụng. Do thƣờng
xuyên làm việc với các chất có hoạt tính oxi hóa hay khử mạnh nên phải thƣờng
xuyên vệ sinh, bảo trì và thay thế các điện cực.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 39/101
27
Đetectơ đo độ dẫn
Trong các đetectơ điện hóa đáng chú ý nhất là đetectơ đo độ dẫn. Bằng
đetectơ đo độ dẫn, ta có thể xác định đƣợc tất cả các cation hoặc anion mang điệntích. Các đetectơ đo độ dẫn sẽ đo dòng điện giữa hai điện cực trơ khi đƣợc áp một
thế nhất định. Trong suốt quá trình phân tách, các chất điện li sẽ đƣợc thay thế bằng
các ion phân tích. Kết quả là tín hiệu thu đƣợc sẽ phụ thuộc vào sự khác biệt về độ
dẫn giữa ion phân tích và chất điện li. Độ chênh lệch độ dẫn càng lớn thì tín hiệu
chất phân tích càng lớn và ngƣợc lại
Đetectơ đo độ dẫn thƣờng đƣợc chia làm hai loại là đetectơ đo độ dẫn tiếp
xúc và đetectơ đo độ dẫn không tiếp xúc kiểu tụ điện (C 4D). Trong đó đáng chú ý
hơn cả là đetectơ đo độ dẫn không tiếp xúc. Đetectơ này đã đƣợc giới thiệu lần đầu
tiên vào năm 1998 bởi Zemann và các cộng sự [55]. Khác với đetectơ đo độ dẫn
tiếp xúc, các đetectơ đo độ dẫn không tiếp xúc, trong suốt quá trình làm việc, không
tiếp xúc với dung dịch đo.
Đetectơ C4D gồm hai điện cực hình ống dài 230mm đƣợc đặt cách nhau
khoảng 1-5mm, và đƣợc đặt vòng quanh mao quản. Giữa hai điện cực đƣợc đặt mộtlá đồng mỏng đƣợc nối đất đóng vai trò là lá chắn Faraday để tránh sự kết nối điện
dung trực tiếp của hai điện cực (hình.1.7.A)[26].
Trong đetectơ C4D, hai điện cực hình ống tạo với dung dịch bên trong mao
quản hai tụ điện C nhƣ mô tả ở hình.1.7.B. Khoảng dung dịch nằm giữa hai điện
cực đóng vai trò nhƣ là điện trở R. Khi áp nguồn điện xoay chiều lên điện cực thứ
nhất với một tần số nhất định, dòng điện sẽ đi qua khối dung dịch chất điện li nằmgiữa hai điện cực và đi đến điện cực thứ hai. Tín hiệu phân tích thu đƣợc là do đo sự
thay đổi độ dẫn của khối dung dịch nằm trong mao quản ở khoảng giữa hai điện
cực.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 40/101
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 41/101
29
dẫn không tiếp xúc ra đời đã mở rộng khả năng áp dụng CE vào phân tích các anion
và cation vô cơ trong môi trƣờng nƣớc.
Những nghiên cứu của Zemann [55] và Fracassi da Silva [54] đã thành công trongviệc phân tách các cation kim loại kiềm, kiềm thổ và amoni. Giới hạn phân tích đạt
của các nghiên cứu này nhỏ hơn một đến hai bậc so với kỹ thuật đo gián tiếp phổ
hấp thụ quang. Một ứng dụng khác của hệ điện di mao quản sử dụng detector đo độ
dẫn không tiếp xúc đã đƣợc công bố là phân tích Cr(III) và Cr(IV) trong mẫu nƣớc
dung dịch mạ điện [28]. Nhóm nghiên cứu của Fracassi da Silva đã thêm methanol
10% vào dung dịch điện li giúp phân tách hoàn toàn các ion Na +, Ca2+ và Mg2+
trong mẫu huyết thanh [43]. Giới hạn phát hiện đạt đƣợc nằm trong khoảng từ 0,5
đến 1 μmol/L và tỉ lệ số mol của Na+/Ca2+ có thể lên tới 1000.
Các anion vô cơ cũng là đối tƣợng nhận đƣợc nhiều sự quan tâm của các nhà
phân tích hóa học khi nghiên cứu về phƣơng pháp điện di. Từ những năm 1990, các
nghiên cứu đã đƣợc tiến hành nhằm phân tách các anion vô cơ trong mẫu sữa, nƣớc
uống, nƣớc mƣa hay mẫu tách chiết từ đất [21].
Một ƣu điểm khác của detector đo độ dẫn đối vớ i hệ thiết bị điện di là k ỹ thuật này cho phép xác định đồng thờ i các anion và cation. Unterholzner và nhóm
cộng sự của mình [50] đã thành công trong việc tách đồng thờ i các anion và cation
vô cơ trong mẫu nƣớ c khoáng sử dụng detector đo độ dẫn không tiế p xúc.
1.2.6.2. Chất ô nhiễm hữu cơ
Rất nhiều phƣơng pháp điện di khác nhau đã đƣợc ứng dụng phổ biến trong
phân tích các hợp chất hữu cơ, thuốc, hóa chất trong các ngành sinh y và dƣợchọc.Tuy nhiên ứng dụng của phƣơng pháp này đối với các mẫu thực phẩm và môi
trƣờng thì mới nhận đƣợc sự quan tâm trong thời gian gần đây. Đối tƣợng đƣợc
quan tâm chủ yếu có thể kể đến nhƣ dƣ lƣợng thuốc kháng sinh trong các mẫu thực
phẩm và nƣớc; dƣ lƣợng thuốc trừ sâu và thuốc bảo vệ thực vật; các loại thuốc
nhuộm dùng trong các ngành công nghiệp …[41, 46, 48, 51, 52, 56].
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 42/101
30
1.3. Kết luận chung phần tổng quan
Hiện nay, ô nhiễm asen trong nƣớc ngầm đang là vấn đề mang tính toàn cầu
và trở thành một thách thức lớn cho các nhà khoa học trong và ngoài nƣớc. Nhiềunơi trên thế giới trong đó có cả Việt Nam đang phải đối đầu với hiện tƣợng ô nhiễm
As trong nƣớc ngầm. Tuy nhiên, ngƣời dân ở các khu vực này vẫn đang sử dụng
nƣớc ngầm nhƣ là nguồn nƣớ c chính phục vụ cho các mục đích sinh hoạt và sản
xuất. Do đó, hiện trạng ô nhiễm As đã và đang là vấn nạn đe dọa đến sức khỏe của
cả cộng đồng.
Tùy theo nguồn ô nhiễm và điều kiện phát tán, As đi vào môi trƣờng theo
nhiều con đƣờng và tồn tại ở nhiều dạng khác nhau. Mức độ độc hại của asen phụ
thuộc vào dạng tồn tại của chúng, các asen vô cơ độc hơn dạng hữu cơ và trong các
hợp chất As vô cơ thì As(III) là độc nhất. Vì vậy, việc xây dụng quy trình phân tích
As(III) trong nƣớc ngầm đang là vấn đề cấp bách để đánh giá rủi ro sức khỏe.
Trong phân tích xác định lƣợng vết các dạng As, đặc biệt là As(III) ngƣời ta
thƣờng sử dụng phƣơng pháp sắc kí lỏng hiệu năng cao kết hợp với bộ phận phát
hiện nhƣ AAS, AES, MS,…Tuy nhiên phƣơng pháp này đòi hỏi chi phí đầu tƣ cho
thiết bị và chi phí vận hành rất lớn nên không phải phòng thí nghiệm nào cũng có
thể trang bị đƣợc. Hiện nay trên thế giới, một số nhà khoa học đã bắt đầu chú ý đến
việc phân tích các dạng As bằng phƣơng pháp điện di mao quản.
Phƣơng pháp điện di mao quản là một phƣơng pháp mới và vẫn cón ít đƣợc
sử dụng ờ Việt Nam. Việc ghép nối hệ thiết bị điện di mao quản với đetectơ đo độ
dẫn không tiếp xúc cho phép xác định các hợp phần mang điện với độ nhạy cao,
lƣợng mẫu sử dụng ít và chi phí vận hành thấp do đó rất thích hợp để phân tích cácdạng asen khác nhau. Theo nghiên cứu của hai tác giả Nguyễn Thị Ánh Hƣờng [2]
và Phạm Thị Thanh Thủy [11] cho thấy phƣơng pháp điện di mao quản sử dụng
đetectơ đo độ dẫn không tiếp xúc có thể áp dụng để phân tích As(III) và As(V)
trong nƣớc ngầm. Tuy nhiên, trong các công trình này chỉ xây dựng đƣợc quy trình
phân tích trực tiếp As(V) với giới hạn phát hiện là 2,2g/L, còn đối với As(III) thì
phải tiến hành phân tích gián tiếp bằng cách oxi hóa As(III) thành As(V) bằng
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 43/101
31
K 2Cr 2O7. Sau khi oxi hóa As(III) thành As(V) thì sẽ xác định đƣợc hàm lƣợng As
tổng dƣới ở dạng As(V). Hàm lƣợng As(III) thu đƣợc là hiệu của giá trị hàm lƣợng
As tổng và hàm lƣợng As(V) trong mẫu. Tuy nhiên, khi sử dụng K 2Cr 2O7 để oxi hóa
mẫu nƣớc ngầm thì không chỉ các hợp chất As(III) vô cơ mà cả những dạng As hữu
cơ đều bị chuyền về As(V) và do đó, việc xác định hàm lƣợng As(III) trong trƣờng
hợp này không còn chính xác nữa. Mặc khác, việc xác định gián tiếp As(III) qua
nhiều bƣớc làm cho giới hạn phát hiện của phƣơng pháp trong phân tích As(III) còn
cao (73g/L) và không thỏa mãn đƣợc yêu cầu của QCVN về hàm lƣợng của As
trong nƣớc ngầm là 50g/L. Nhƣ vậy, cho đến nay việc sử dụng phƣơng pháp điện
di mao quản sử dụng đetectơ đo độ dẫn không tiếp xúc để xác định đƣợc trực tiế pAs(III) trong mẫu nƣớc ngầm vẫn còn gặp những hạn chế về độ nhạy của phƣơng
pháp. Tiếp nối dựa trên những thành tựu hiện có, tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên
cứu quy trình phân tích hợp phần asen III trong nước ngầm bằng phương pháp
điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc” với mong muốn phân
tích đƣợc trực tiếp hợp phần As(III) trong nƣớc ngầm với giới hạn định lƣợng thỏa
mãn QCVN 09: 2008/BTNMT về hàm lƣợng As trong nƣớc ngầm (50µg/L) đồng
thời góp phần tích cực vào việc đánh giá hiện trạng ô nhiễm As trong nƣớc ngầm tại
Việt Nam.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 44/101
32
Chƣơng 2. THỰ C NGHIỆM
2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu
Tối ƣu hóa các điều kiện xác định As (III) trong nƣớc ngầm trên thiết bị điện
di mao quản tích hợp với đêtectơ C4D bao gồm pha động điện di, phƣơng pháp xử
lý mẫu, điều kiện bơm mẫu, điện thế tách. Trên cơ sở đó phát triển phƣơng pháp
thành công cụ phân tích As(III) với độ nhạy cao, phục vụ cho nhu cầu phân tích một
lƣợng lớn các mẫu As trong nƣớc nhầm tại các khu vực dân cƣ đang sử dụng nƣớc
giếng khoan làm nguồn nƣớc chính phục vụ cho sinh hoạt với giới hạn định lƣợng
thỏa mãn QCVN 09: 2008/BTNMT về hàm lƣợng As trong nƣớc ngầm (50µg/L).
2.1.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
Tổng quan tài liệu các vấn đề liên quan đến As và ô nhiễm As trong nƣớc
ngầm và lý thuyết cơ bản về phƣơng pháp điện di mao quản
Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình phân tích As(III) bằng CE-C4D.
Tối ƣu hóa các điều kiện phân tích As (III) trên thiết bị CE -C4D, đánh giá
phƣơng pháp xác định As (III) trên thiết bị CE-C4D và áp dụng phƣơng pháp nghiên
cứu phân tích As (III) trong một số mẫu nƣớc giếng khoan.
So sánh phƣơng pháp nghiên cứu với phƣơng pháp AAS.
2.1.3. Nội dung nghiên cứu
Xây dựng quy trình phân tích tiểu phân As(III) trong nƣớc ngầm .
Tối ƣu hóa các điều kiện phân tích As(III) trong nƣớc ngầm bao gồm: pha
động điện di, thời gian bơm mẫu, hiệu điện thế tách, quy trình xử lý mẫu,…
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 45/101
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 46/101
34
Để loại bicacbonat trong nƣớc cần xử dụng nhựa trao đổi cation loại axit mạnh
Wolfatit KPS với ion trao đổi là H+. Kích thƣớc hât nhựa từ 16-50 mesh, dung
lƣợng sử dụng 10g/L. Trƣớc khi sử dụng cần rửa qua bằng nƣớc deion để rửa lớp
dầu bên ngoài hạt nhựa.
2.2.3. Chuẩn bị các dung dịch chuẩn và hóa chất thí nghiệm
Dung dịch chuẩn gốc As(III) 1000 mg/L đƣợc pha từ muối NaAsO2: pha
0,087g NaAsO2 trong 50mL nƣớc deion. Các dung dịch As(III) dùng trong các thí
nghiệm khảo sát đƣợc pha loãng từ dung dịch gốc này.
Dung dịch gốc của CTAB có nồng độ 10mM: pha 0,364g CTAB trong 10mL
nƣớc deion.
Các dung dịch đệm điện di trên cơ sở các chất MES, MOPS, CHES, CAPS
với các hợp phần bazơ nhƣ: L-arginin, đietylamin, trietylamin, tertbutylamin đƣợc
pha mới mỗi ngày trong các bình định mức thủy tinh.
Pha các dung dịch gốc của các anion Cl -, SO42-, PO4
3-, NO2- ở nồng độ 1000
mg/L. Pha dung dịch gốc HCO3- ở nồng độ 5000 mg/L.
2.2.4. Quy trình xử lý mao quản trƣớc khi sử dụng
Cột mao quản dùng trong quá trình phân tích là cột silica với đƣờng kính
trong 50µm và đƣờng kính ngoài là 375µm có tổng chiều dài 60cm và chiều dài
hiệu dụng là 52cm. Đối với mao quản mới, đầu tiên đƣợc rửa bằng dung dịch NaOH
1M trong 20 phút, sau đó rửa lại bằng nƣớc deion trong 15 phút, và cuối cùng là
bơm dung dịch đệm qua mao quản trong khoảng 60 phút trƣớc khi sử dụng để đảm
bảo chất hoạt động bề mặt CTAB đƣợc phủ đều trên bề mặt mao quản. Sau mỗi lần
phân tích, mao quản đƣợc rửa lại bằng dung dịch đệm trong 5 phút.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 47/101
35
2.3. Tối ƣu hóa các điều kiện phân tích As(III) trong nƣớc bằng phƣơng pháp
điện di mao quản
2.3.1. Tối ƣu hóa thành phần pha động điện di Nồng độ As(III) trong quá trình nghiên cứu các điều kiện tối ƣu của pha
động điện di là 100µg/L, sử dụng phƣơng pháp bơm mẫu kiểu xiphong với thời gian
bơm mẫu 45s và hiệu điện thế tách -15kV.
Nghiên cứu quy trình phân tích As(III) dựa trên các hệ đệm sinh học có
thành phần gồm một hơp phần axit (các chất MES, MOPS, CHES, CAPS) và một
hợp phần bazơ (L-arginine, đietylamin, trietylamin, tertbutylamin). Các hệ đệm tạo
thành có môi trƣờng kiềm và có cùng giá trị pH=8,9.
Đánh giá ảnh hƣởng của pH dung dịch đệm bằng cách khảo sát dung dịch
đệm ở các giá trị pH khác nhau thay đổi trong khoảng từ 8,30 đến 9,15.
Khảo sát vai trò của độ dẫn của pha động điện di đối với tín hiệu pic As(III)
và độ ổn định của đƣờng nền.
2.3.2. Khảo sát dung dịch dùng để pha mẫu Đối với mẫu phân tích, để làm tăng độ nhạy của phƣơng pháp thì phải
chuyển các hợp chất As(III) trong mẫu về dạng H2AsO3- càng nhiều càng tốt. Do
đó, để có thể làm tăng lƣợng anion H2AsO3- trong mẫu, giải pháp đƣợc đề xuất là
phải làm tăng giá trị pH của mẫu nƣớc phân tích. Trong trƣờng hợp này, mỗi mẫu
As(III) 100µg/L sẽ đƣợc pha trong các dung dịch bazơ khác nhau nhƣ: L-arginine,
đietylamin, trietylamin, tertbutylamin, NaOH ở pH=9,60.
2.3.3. Lựa chọn phƣơng pháp bơm mẫu
Nhƣ đã trình bày trong phần tổng quan tài liệu, có ba cách để đƣa mẫu phân
tích vào mao quản. Mỗi phƣơng pháp có ƣu nhƣợc điểm riêng. Trong nội dung luận
văn chúng tôi lựa chọn phƣơng pháp bơm mẫu theo kiểu điện động học, do phƣơng
pháp này phƣơng thức đơn giản để làm giàu mẫu, tăng độ nhạy cho phƣơng pháp.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 48/101
36
Thời gian bơm mẫu tối ƣu đƣợc nghiên cứu bằng cách tăng thời gian bơm
mẫu từ 3070s trong khi giữ nguyên nồng độ As(III) ở 100µg/L và các điều kiện
phân tích khác. Thời gian bơm mẫu tối ƣu là thời gian mà tại đó tỷ lệ chiều cao pic
As(III)/chiều cao nhiều nền đạt cực đại.
2.3.4. Nghiên cứu ảnh hƣởng của các ion nền đến việc xác định As(III)
Ảnh hƣởng của các anion Cl-, SO42-, PO4
3-, NO2- đƣợc nghiên cứu bằng cách
giữ nguyên nồng độ As(III) là 100µg/L trong khi thay đổi nồng độ các ion này từ
120mg/L ( đối với Cl- và NO2- ) 0,410mg/L (đối với SO4
2-, PO43- ).
Ảnh hƣởng của các anion HCO3
-
đƣợc nghiên cứu bằng cách giữ nguyênnồng độ As(III) là 100µg/L trong khi thay đổi nồng độ ion này từ 501000mg/L
(sau khi tiến hành loại bỏ thành phần bicacbonat trong mẫu bằng nhựa trao đổi
cation).
Ảnh hƣởng của các Fe2+ đƣợc nghiên cứu bằng cách giữ nguyên nồng độ
As(III) là 100µg/L trong khi thay đổi nồng độ ion này từ 501000mg/L (sau khi
tiến hành loại bỏ ảnh hƣởng của ion sắt bằng cách tạo phức với 1,10-phenanthrolin).
2.3.5. Xây dựng khoảng tuyến tính xác định As(III) và đánh giá phƣơng pháp
Pha các dung dịch chuẩn As(III) ở các nồng độ 20, 50, 75, 100 và 150 µg/L
trong dung dịch Arg 2mM. Mỗi điểm đƣợc phân tích ít nhất 3 lần.
Xác định giá trị LOD và LOQ của phƣơng pháp.
Đánh giá độ lặp lại và hiệu suất thu hồi của phƣơng pháphêm chuẩn trong
phân tích As(III) bằng hệ thiết bị điện di mao quản bằng cách đo lặp lại 6 lần để xacđịnh nồng độ As(III) trong hai mẫu X và Y. Với mẫu X và Y tƣơng ứng là mẫu gồm
nền mẫu nƣớc ngầm VPNN14 (đã đƣợc xác định là không có As(III) bằng phƣơng
pháp HVG-AAS) đƣợc thêm vào 20 và 70µg/L As(III).
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 49/101
37
2.3.6. Phƣơng pháp thêm chuẩn (Standard addition method)[10]
Phƣơng pháp thêm chuẩn là phƣơng pháp thƣờng đƣợc áp dụng để loại bỏ
ảnh hƣởng của nền mẫu trong trƣờng hợp ảnh hƣởng của nền mẫu không quá lớn.Theo phƣơng pháp này, nồng độ chất phân tích có thể xác định theo công thức hay
tìm phƣơng trình hồi quy dạng y=ax+b theo phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu.
Giả sử lấy Vx(mL) mẫu phân tích có nồng độ Cx vào các bình có thể tích
V(mL). Thêm lần lƣợt 0, V1(mL), V2(mL), V3(mL),…Vn(mL) dung dịch chuẩn có
nồng độ Cs vào các bình định mức này và định mức tới vạch bằng nƣớc deion (cần
chú ý các mức nồng độ cho vào phải đảm bảo nằm trong khoảng tuyến tính của
phép đo). Đo tín hiệu phân tích của các dung dịch này đƣợc các đại lƣợng yx, yx1,
yx2,…yxn. Khi đó nồng độ Cx đƣợc tính nhƣ sau:
Cách 1: tính theo công thức
Vì trong khoảng nồng độ đã khảo sát có mối tƣơng quan tuyến tính giữa tín
hiệu phân tích và nồng độ nên có thể thiết lập các mối tƣơng quan sau:
yx VxCx /V
yx1 (VxCx+V1Cs)/V
yx2 ( VxCx +2V1Cs)/V
….
Nhƣ vậy có thể lập các tỷ số:
s x x
x x
x
x
C V C V
C V
y
y
11
Do đó x
s
x x
x x
V
C V
y y
yC 1
1
.
Tƣơng tự nhƣ thế sẽ có x
s
x x
x x
V
C V
y y
yC 1
2
2.
…
x
s
x xn
x x
V
C nV
y y
yC 1
.
Lấy giá trị trung bình các nồng độ Cxi này ta sẽ đƣợc nồng độ Cx cần tìm.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 50/101
38
Cách 2: Sử dụng phƣơng trình hồi qui
Giả thiết phƣơng trình đƣờng thêm chuẩn có dạng y=a+bx. Theo công thức tính :
tg=b=a/CxVx ta sẽ có x
xV baC .
2.4. Ứng dụng quy trình tối ƣu để phân tích As(III) trong một số mẫu nƣớc
giếng khoan
2.4.1. Lấy mẫu
Mẫu nƣớc ngầm đƣợc lấy tại xã Vạn Phúc, Thanh Trì, Hà Nội. Các mẫu
nƣớc ngầm đƣợc lấy lên trong điều kiện không có oxi và đƣợc lọc nhanh qua màngxenlulo acetat có kích thƣớc 0,45 µm.
Đối với các mẫu phân tích As (III) bằng phƣơng pháp AAS; để tách riêng
As(III) và As(V), mẫu nƣớc ngầm sẽ đƣợc rửa qua cột nhôm silicat (tốc độ bơm là
5-6mL/phút). Khi đó, As(V) sẽ bị giữ lại trên cột tách và As(III) đi ra khỏi cột. Cuối
cùng, các mẫu nƣớc chỉ chứa As(III) đƣợc axit hóa tới pH < 2, bảo quản ở nhiệt độ
4
o
C cho đến khi phân tích. Với phƣơng pháp điện di mao quản, mẫu nƣớc ngầm sau khi đƣợc lọc sẽ
đƣợc tiến hành tạo phức với 1,10-Phenanthrolin để tránh hiện tƣợng As bị hấp phụ
lên bề mặt của kết tủa sắt. Sau đó, mẫu nƣớc sẽ đƣợc rửa qua cột chứa nhựa trao đổi
cation loại axit mạnh-Wolfatit KPS để loại bỏ thành phần bicacbonat trong nƣớc.
Để tránh hiện tƣợng As(III) bị oxi hóa thành As(V) phải tiến hành sục khí nitơ trong
quá trình xử lí mẫu. Cuối cùng, các mẫu này đƣợc cho vào các lọ kín, chứa đầy mẫu
và đƣợc bảo quản ở nhiệt độ 4oC cho đến khi phân tích.
2.4.2. Phân tích mẫu
Phân tích bằng thiết bị CE-C4D: mẫu As(III) sau khi mang về phòng thí
nghiệm đƣợc phân tích bằng phƣơng pháp thêm chuẩn. Các nồng độ As(III) đƣợc
thêm vào mỗi mẫu là 30µg/L và 50µg/L. Mỗi mẫu nƣớc đƣợc đo lặp lại 2 lần.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 51/101
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 52/101
40
Chƣơng 3. K ẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Tối ƣu hóa dung dịch đệm điện di
3.1.1. Khảo sát lựa chọn dung dịch đệm điện di
Phân tích giản đồ tồn tại của As theo pH của môi trƣờng (mục 1.2.1) có thể
nhận thấy As(III) tồn tại ở dạng mang điện H2AsO3- tồn tại chủ yếu trong khoảng
pH từ 9-12 và cụ thể là axit asenơ giá trị pK a1=9,2. Do vậy, để có thể phân tích
As(III) dƣới dạng các anion mang điện theo phƣơng pháp CE kết nối với đetectơ r
đo độ dẫn C4D, dung dịch đệm đƣợc sử dụng làm pha động trong quá trình tách
điện di phải tạo đƣợc môi trƣờng có pH trong khoảng từ 9-12.
Thông thƣờng, khi sử dụng đetectơ đo độ dẫn C4D thì không thể sử dụng các
hệ đệm vô cơ nhƣ photphat, borat,…vì các đệm này có độ dẫn rất cao nên thƣờng
gây ra tín hiệu nhiễu nền lớn và ảnh hƣởng đến việc xác định tín hiệu Asen(III). Do
đó, ngƣời ta thƣờng dùng các hệ đệm hữu cơ của các chất lƣỡng tính. Ƣu điểm của
các đệm này là có độ dẫn thấp do chúng có kích thƣớc lớn, cấu trúc cồng kềnh, di
chuyển chậm nên sẽ làm tăng hiệu quả tách các pic hơn so với các đệm vô cơ . Qua
quá trình khảo sát và chọn lọc cho thấy các chất hữu cơ thƣờng dùng cho thấy các
đệm CAPS, CHES, MES, MOPS có thể tạo hệ đệm tốt trong khoảng pH=8-11.
Để khảo sát thành phần đệm tối ƣu trong việc phân tích As(III), chúng tôi cố
định nồng độ của các dung dịch đệm là 12mM MES, MOPS, CHES hay CAPS,
trong khi thay đổi tác nhân điều chỉnh pH để đạt giá trị pH=9,10. Các tác nhân điều
chỉnh pH đƣợc nghiên cứu bao gồm các bazơ: L-Arginine, Dietylamin, Trietylamin
và Tertbutylamin. Ngoài ra mỗi dung dịch pha động điện di sẽ dƣợc cho thêm35µM CTAB, trong trƣờng hợp này CTAB đóng vai trò là chất hoạt động bề mặt để
điều chỉnh dòng điện di thẩm thấu làm tăng hiệu quả phân tách As(III) ở môi trƣờng
pH cao.
Các điều kiện phân tích bao gồm: bơm thủy động lực học kiểu xiphong ở độ
cao 20cm trong 45s; mao quản silica có đƣờng kính trong 50µm, chiều dài tổng
60cm (chiều dài hiệu dụng 48cm); điện thế tách -15kV.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 53/101
41
Bảng 3.1. K ết quả khảo sát các dung dịch pha động điện di dùng trong phân
tích As(III) 5mg/L bằng phƣơng pháp điện di mao quản CE-C4D
Đệm Bazơ Diện tích
pic As(III)
(mV.s)
Chiều caopic
As(III) (S)
Tín hiệunhiễu đƣờng
nền (N)(mV)
Tỉ lệ
S/N
12 mM
CAPS
L-Arginine(a)
Dietylamin(b)
Trietylamin(c)
Tertbutylamin(d)
12,95 0,49
6,420,04
6,440,03
7,990,08
3,01 0,01
1,340,18
1,980,26
1,600,04
0,29
0,26
0,15
0,32
10,38
5,15
13,20
5,00
12 mM
CHES
L-Arginine(a)
Dietylamin(b)
Trietylamin(c)
Tertbutylamin(d)
11,67
0,09
-
-
-
2,45
0,23
-
-
-
0,28
-
-
-
8,75
12 mMMES
L-Arginine(a)
Dietylamin(b)
Trietylamin(c)
Tertbutylamin(d)
14,62 0,17
-
-
-
2,70 0,04
-
-
-
0,20
-
-
-
13,50
12 mM
MOPS
L-Arginine(a)
Dietylamin(b)
Trietylamin(c)
Tertbutylamin(d)
8,93 0,11
-
-
-
2,19 0,09
-
-
-
0,99
-
-
-
2.21
(“-”: không phát hiện tín hiệu của As(III)).
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 54/101
42
Hình 3.1. Tín hiệu As(III) 5mg/L khi
dùng đệm 12mM CAPS
Hình 3.2. Tín hiệu As(III) 5mg/L khi
dùng đệm 12mM CHES
Hình 3.3. Tín hiệu Asen(III) 5mg/L khi
dùng đệm 12mM MES
Hình 3.4. Tín hiệu Asen(III) 5mg/L
khi dùng đệm 12mM MOPS
(a) L-Arginine (b) Dietylamin (c) Trietylamin (d) Tertbutylamin
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 55/101
43
Dựa vào các kết quả nêu trên, tín hiệu As(III) cho thấy xuất hiện trong
khoảng thời gian lƣu từ 350-460s. Trong số các đệm đã sử dụng, chỉ có đệm CAPS
cho tín hiệu As(III) khi kết hợp với tất cả các bazơ Arginine, dietylamin, trietylamin
và tertbutylamin. Còn lại các đệm khác chỉ cho tín hiệu As(III) khi kết hợp với Arg.
Điều đó cho thấy, trong tất cả các bazơ đƣợc lựa chọn để điều chỉnh pH thì Arginine
là hợp phần tốt nhất. Điều này có thể giải thích là do cấu tạo của Arginine gồm 4
nhóm amino và 1 nhóm cacboxylic nên dù Arginine mang tính bazơ nhƣng về cơ
bản cũng có thể xem Arginine có bản chất đệm. Và chính điều này làm cho khi các
đệm lƣỡng tính CAPS, MES, CHES hay MOPS khi kết hợp với Arg sẽ tạo thành
một hệ đệm khá ổn định và tốt hơn so với khi kết hợp với các bazơ hữu cơ khác.
Hình 3.5. Tín hiệu As(III) 5mg/L trong các dung dịch pha động điện di
Đệm-Arg.
Khi cho các đệm CAPS, MES, CHES hay MOPS kết hợp với Arginine đều
có xuất hiện pic As(III) nhƣng dựa theo tỉ lệ tín hiệu/nhiễu (S/N) (đã trình bày trong
Bảng 3.1) cho thấy đệm MES và CAPS là tốt nhất. Tuy nhiên, đệm MES cho tín
hiệu As(III) phân tách với tín hiệu của cacbonat (ở khoảng 300s) và EOF tốt hơn
đệm CAPS. Mặc khác, khi dùng đệm MES thì tín hiệu As(III) trong trƣờng hợp này
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 56/101
44
là pic âm, điều này thƣờng có lợi trong việc phân tích các mẫu nƣớc ngầm có chứa
nhiều anion vì các anion cơ bản thƣờng cho pic dƣơng trong khoảng từ 200-300s
(đƣợc trình bày ở mục 3.4). Do đó, thành phần đệm tối ƣu trong trƣờng hợp phân
tích As(III) bằng phƣơng pháp CE-C4D là hệ đệm MES-Arg.
3.1.2. Khảo sát ảnh hƣởng pH của dung dịch đệm dựa trên MES và Arg
Nhƣ đã trình bày ở mục 3.1, dựa theo lí thuyết thì việc phân tích As(III) nên
đƣợc tiến hành ở pH trong khoảng 8-10. Dạng tồn tại của As(III) trong nƣớc phụ
thuộc phần lớn vào pH của môi trƣờng, pH càng lớn thì lƣợng anion H 2AsO3- trong
mẫu càng nhiều. Thêm vào đó, giá trị pH của dung dịch đệm điện ly cũng có ảnh
hƣởng đến cƣờng độ dòng EOF do đó ảnh hƣởng đến thời gian lƣu của pic As(III).
Việc khảo sát ảnh hƣởng của pH dung dịch đệm đến tín hiệu của Asen(III) đƣợc
tiến hành bằng cách giữ cố định nồng độ của MES là 12mM và thay đổi nồng độ
Arginine từ 15-27mM. Nồng độ CTAB trong từng đệm là 35µM.
Bảng 3.2. K ết quả khảo sát ảnh hƣở ng của pH dung dịch đệm đến tín hiệu của
As(III)5mg/L bằng phƣơng pháp điện di mao quản CE-C4D
Nồng
độ
MES
Nồng độ
Arginine
Độ dẫn
(µS/cm)pH
Diện tích
pic As(III)
(mV.s)
Chiều cao
pic As(III)
(S) (mV)
Tín hiệu
nhiễu
đƣờng
nền
(N)(mV)
Tỉ lệ
S/N
12 mM 15 mM 508 8,32 15,460,61 3,040,19 0,32 9,50
12 mM 18 mM 498 8,78 16,700,09 3,340,02 0,27 12,37
12 mM 21 mM 510 8,90 16,79
0,78 3,62
0,13 0,20 18,10
12 mM 24 mM 484 9,07 16,730,59 3,300,11 0,37 8,92
12 mM 27 mM 497 9,15 16,610,16 3,020,17 0,38 7,95
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 57/101
45
Các tín hiệu As(III) thu đƣợc trong từng trƣờng hợp sẽ đƣợc quan sát rõ hơn
trong hình dƣới đây:
Hình 3.6. Ảnh hƣở ng của pH dung dịch đệm đến tín hiệu As(III) 5mg/L.
Thời gian bơm mẫu 45s, bơm mẫu kiểu xiphong h=20cm, thế tách -15kV.
Dựa theo Bảng 3.2 và Hình 3.6 có thể thấy khi thay đổi nồng độ Arginine từ
15mM đến 27mM thì diện tích và chiều cao tín hiệu As(III) tăng dần và đạt cực đại
khi dung dịch đệm có thành phần 12mM MES-21mM Arg, tƣơng ứng với pH là 8,9.
Khi pH của dung dịch đệm tăng dần từ 8,32 đến 8,9 thì, tín hiệu As(III) tăng lên do
lƣợng As(III) tồn tại ở dạng anion H2AsO3- tăng lên. Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng giá
trị pH>9 thì tín hiệu của As(III) trong trƣờng hợp này lại không có sự thay đổi đáng
kể. Điều này có thể giải thích do hệ đệm MES+Arg hoạt động tốt nhất trong khoảng
pH từ 8-9 vì giá trị pK của MES là 6,15 và pK 2 của Arg là 9,09. Do đó khi đạt pH=9 thì sau khi thêm một lƣợng lớn Arg vào pH của dung dịch cũng không có sự
thay đổi đáng kể (số lƣợng tiểu phân tồn tại dƣới dạng anion H2AsO3- không thay
đổi đáng kể khi tăng pH lên 0,1 hay 0,2 đơn vị) trong khi đó do hàm lƣợng các chất
trong dung dịch đệm quá lớ n nên làm tăng hiệu ứng nhiệt Jun trong lòng mao quản
và làm cho pic As(III) bị giảm độ sắc nét và giảm chiều cao. Mặc khác khi giá trị
pH>9 sẽ xảy ra sự hấp thụ CO2 lớn làm cho đƣờng nền trở nên không ổn định và bị
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 58/101
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 59/101
47
Hình 3.7. Ảnh hƣở ng của độ dẫn dung dịch đệm đến tín hiệu As(III) 5mg/L.
Thời gian bơm mẫu 45s, bơm mẫu kiểu xiphong h=20cm, thế tách -15kV.
Do khi sử dụng đệm MES – Arg, tín hiệu As(III) thu đƣợc là pic âm nên khi
độ dẫn của dung dịch nền càng cao thì độ chênh lệch về độ dẫn của nền và mẫu
càng lớn và do đó chiều cao của pic As(III) tăng lên khi tăng độ dẫn của đệm. Tín
hiệu pic của As(III) đạt cực đại khi sử dụng dung dịch đệm 12mM MES – 21mM
Arg với độ dẫn tƣơng ứng là 506 µS/cm. Tuy nhiên, nếu để tăng chiều cao pic mà
liên tục tăng độ dẫn của đệm là không hoàn toàn hợp lý vì khi tăng độ dẫn của đệm
thì cũng sẽ làm tăng hiệu ứng nhiệt Jun. Và nhƣ đã trình bày ở những phần trên nếu
hiệu ứng nhiệt Jun tăng thì sẽ làm đƣờng nền kém ổn định và pic trở nên tù. Mặc
khác, khi dung dịch càng đậm đặc thì sự hấp thụ CO2 cũng tăng lên dẫn đến hiện
tƣợng đƣờng nền bị thay đổi sau từng lần bơm nên làm giảm độ lặp của phép đo. Do
đó, dựa trên việc đánh giá tỉ lệ tín hiệu/nhiễu (S/N) cùng với những tác động thể
hiện trên đƣờng nền thì đệm 12mM MES – 21mM Arg và CTAB 30µM đƣợc lựa
chọn là thành phần đệm tối ƣu trong phân tích As(III) bằng phƣơng pháp CE-C4D.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 60/101
48
3.2. Tối ƣu hóa điều kiện pha mẫu
3.2.1. Khảo sát dung dịch pha mẫu
Nhƣ đã trình bày ở mục 3.1,vì axit asenơ là axit yếu có giá trị pKa1 = 9,2 nênđể làm tăng độ nhạy của phƣơng pháp thì phải chuyển các hợp chất As(III) trong
mẫu về dạng H2AsO3- càng nhiều càng tốt. Do đó, để có thể làm tăng lƣợng anion
H2AsO3- đƣợc bơm vào mao quản, giải pháp đƣợc đề xuất là phải pha mẫu As(III)
trong một dung dịch có pH>9. Chúng tôi tiến hành khảo sát pic As(III) trong các
trƣờng hợp mẫu đƣợc pha trong các dung dịch khác nhau có pH=9 ,6. Các dung dịch
đƣợc chọn để khảo sát là dung dịch Arginine, dung dịch NaOH, dung dịch
dietylamin, dung dịch trietylamin, và dung dịch tertbutyl amin.
Các điều kiện phân tích nhƣ sau: bơm mẫu kiểu xiphong ở độ cao 20cm
trong 45s; mao quản silica có đƣờng kính trong 50µm, chiều dài tổng 60cm (chiều
dài hiệu dụng 48cm); điện thế tách -15kV.
Bảng 3.4. K ết quả khảo sát ảnh hƣở ng của các dung dịch pha mẫu đến tín hiệu
của As(III)5mg/L bằng phƣơng pháp điện di mao quản CE-C4D
Dung dịch
pha mẫu pH
Diện tích pic
As(III)(mV.s)
Chiều cao pic
As(III)(S)(mV)
Tín hiệu nhiễu
nền (N)(mV) Tỉ lệ S/N
Nƣớc deion 6,89 16,630,34 3,590,07 0,21 17,51
NaOH 9.52 17,010,43 3,570,11 0,19 18,79
Dietylamin 9.56 17,900,32 3,760,14 0,25 15,03
Trietylamin 9.58 18,100,26 3,960,15 0,23 17,22
Tertbutylamin 9.51 17,600,19 3,760,09 0,28 13,38
L-Arginine 9.60 17,40 0,33 4,03 0,10 0,20 20,15
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 61/101
49
Hình 3.8. Ảnh hƣở ng của các dung dịch pha mẫu đến tín hiệu As(III) 5mg/L.
Đệm 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB.
Dựa vào Bảng 3.4 có thể thấy rẳng khi sử dụng các dung dịch có pH=9,6 để
pha mẫu thì lƣợng anion asen sẽ tăng lên so với khi pha trong nƣớc deion (diện tích
và chiều cao pic asen tăng lên). Nhƣng do sử dụng phƣơng pháp bơm xiphong nên
không quan sát đƣợc sự thay đổi rõ rệt. Điều này là do khi sử dụng phƣơng pháp
bơm xiphong thì thể tích mẫu bơm vào mao quản là rất bé.
Trong tất cả các dung dịch bazơ đƣợc lựa chọn để pha mẫu thì dùng dung
dịch Arginine sẽ cho thu đƣợc pic As(III) cao và sắc nét nhất. Điều này là do dung
dịch Arginine có tính đệm nên pH của dung dịch ổn định hơn so với các dung dịch
khác. Do đó, nên dung dịch Arginine đƣợc lựa chọn để pha mẫu As(III).
3.2.2. Khảo sát nồng độ Arginine pha mẫu
Nhƣ đã trình bày ở mục 3.2.1, vì pKa1 của axit asenơ là 9,2 nên khi tăng pH
của dung dịch đệm hay dung dịch pha mẫu thì lƣợng anion H2AsO3- trong mẫu sẽ
tăng lên và kéo theo diện tích cũng nhƣ chiều cao pic As(III) cũng tăng lên. Vì vậy,
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 62/101
50
chúng tôi đã tiến hành khảo sát nồng độ Arginine tối ƣu dùng để pha mẫu. Thí
nghiệm này đƣợc tiến hành bằng cách tăng dần nồng độ của Arginine trong mẫu
As(III) có nồng độ 5mg/L, các điều kiện đo vẫn đƣợc giữ nhƣ điều kiện đo mục 3.4.
Bảng 3.5. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ dung dịch Arginine dùng
để pha mẫu đến tín hiệu của As(III) 5mg/L
Nồng độ
Arginine
Độ dẫn
(µS/cm)pH
Diện tích
pic As(III)
(mV.s)
Chiều cao
pic As(III)
(S) (mV)
Tín hiệu
nhiễu đƣờng
nền (N)(mV)
Tỉ lệ
S/N
0,5 mM 12,72 9,44 15,980,16 3,460,11 0,24 14,49
1 mM 18,36 9,52 16,410,13 3,630,13 0,29 12,61
1,5 mM 22,70 9,58 16,740,31 3,660,10 0,29 12,77
2 mM 26,30 9,62 17,31
0,23 4,04
0,15 0,25 16,16
2,5 mM 29,50 9,63 18,080,26 3,670,09 0,27 13,59
3 mM 32,40 9,63 18,210,28 3,530,12 0,28 12,64
3,5 mM 35,00 9,64 18,250,22 3,500,17 0,32 11,08
Phân tích các kết quả thu đƣợc trong Bảng 3.5. cho thấy rằng nồng độ
Arginine tối ƣu để pha mẫu là 2mM, ứng với pH của dung dịch là 9,62 và độ dẫn là
26,30 µS/cm. Phù hợp với lý thuyết, khi tăng pH của dung dịch thì lƣợng anion
As(III) trong mẫu sẽ tăng lên, điều này đƣợc thể hiện qua sự tăng diện tích pic
As(III). Tuy nhiên, nếu xét theo chiều cao pic thì tín hiệu As(III) đạt chiều cao và tỷ
lệ S/N tốt nhất khi mẫu đƣợc pha trong dung dịch Arginine 2mM. Ban đầu, khi tăng
dần nồng độ Arginine từ 0,5mM đến 2mM thì pH của dung dịch có sự thay đổi lớn
nên diện tích và chiều cao pic As tăng dần. Nhƣng, khi nồng độ Arginine tăng từ
2mM lên 3,5mM thì pH của dung dịch gần nhƣ không thay đổi trong khi độ dẫn lại
tăng nhanh; và do đó làm tăng hiệu ứng nhiệt Jun trong lòng mao quản dẫn đến tình
trạng pic As(III) bị giãn rộng làm giảm chiều cao pic, nhiễu nền tăng lên và đƣờng
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 63/101
51
nền không ổn định. Vì vậy, dung dịch Arginine 2mM là dung dịch tối ƣu dùng để
pha mẫu trong phép đo As(III) bằng phƣơng pháp điện di mao quản.
3.3. Tối ƣu hóa điều kiện bơm mẫu
3.3.1. Khảo sát phƣơng pháp bơm mẫu
Dựa vào các kết quả đã trình bày ở những phần trên, có thể dễ dàng nhận ra
rằng nếu dùng phƣơng pháp bơm mẫu thủy động học kiểu xiphong thì giới hạn phát
hiện của phƣơng pháp sẽ rất cao (khoảng vài trăm µg/L) trong khi yêu cầu đặt ra
cho phép đo asen là phải có giới hạn định lƣợng nhỏ hơn giới hạn cho phép về hàmlƣợng asen trong nƣớc ngầm theo QCVN 09:2008//BTNMT - 50µg/L. Do đó, trong
trƣờng hợp này chúng tôi đã áp dụng một phƣơng pháp làm giàu trực tiếp trên cột,
đơn giản, và dễ thực hiện là tiến hành bơm mẫu bằng điện. Để chứng minh hiệu quả
của phƣơng pháp bơm này, chúng tôi đã tiến hành việc so sánh kết quả phân tích
một mẫu As(III) 1mg/L thu đƣợc từ 2 phƣơng pháp bơm. Đối với phƣơng pháp bơm
xiphong, mẫu sẽ đƣợc bơm vào mao quản trong 60s từ độ cao 20cm, và phƣơng
pháp bơm điện sẽ đƣợc tiến hành trong 10s với thế bơm là -6kV. Kết quả về chiều
cao tín hiệu As(III) của bơm xiphong và bơm điện tƣơng ứng là 0,93mV và
3,37mV; kết quả này đã chứng minh là phƣơng pháp bơm điện có hiệu quả làm giàu
cao trong phép đo As(III).
Do vậy, phƣơng pháp bơm mẫu bằng điện động học đƣợc lựa chọn để phân
tích As(III) trong nƣớc. Bƣớc tiếp theo chúng tôi sẽ khảo sát thời gian bơm mẫu tối
ƣu. Trong kỹ thuật bơm mẫu bằng điện đƣợc sử dụng: điện thế bơm mẫu đƣợc giữcố định ở -6kV và thời gian bơm mẫu đƣợc thay đổi từ 30s đến 70s. Các điều kiện
về quá trình tách chất đƣợc giữ không đổi nhƣ trong các thí nghiệm trên
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 64/101
52
Hình 3.9. So sánh chiều cao pic As(III) 1mg/L từ hai phƣơng pháp bơm mẫu.
Đệm 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB.
3.3.2. Khảo sát thời gian bơm mẫu
Phân tích các tín hiệu thu đƣợc từ Hình 3.10 cho thấy chiều cao tín hiệuAs(III) tăng theo thời gian bơm, đặc biệt, khi tăng thời gian bơm từ 30s đến 60s thì
chiều cao tín hiệu tăng nhanh. Tuy nhiên, từ 60s trở đi thì chiều cao tín hiệu gần
nhƣ không thay đổi nhiều, điều này có thể giải thích là do sau 60s thì lƣợng anion
asen(III) trong mẫu đã gần nhƣ bị hút hết vào mao quản. Mặt khác, khi thời gian
bơm điện quá lớn thì sẽ làm tăng nhiễu nền dẫn đến hiện tƣợng đƣờng nền không ổn
định. Cuối cùng, khi tăng thời gian bơm mẫu, tín hiệu của các anion nền cơ bản
cũng sẽ tăng theo thời gian bơm và do đó sẽ ảnh hƣởng lớn đến tín hiệu của As(III)
(điều này sẽ đƣợc trình bày rõ hơn ở phần khảo sát ảnh hƣởng của các anion nền cơ
bản). Do đó, cân nhắc dựa trên các yếu tố: chiều cao tín hiệu, nhiễu nền và ảnh
hƣởng của các anion khác, chúng tôi lựa chọn 60s là thời gian bơm mẫu tối ƣu trong
quá trình phân tích As(III).
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 65/101
53
Hình 3.10. Ảnh hƣở ng của thời gian bơm mẫu bằng điện động học đến tín hiệu
As(III) 100
g/L.
Hình 3.11. Điện di đồ thể hiện ảnh hƣở ng của thời gian bơm mẫu bằng điện
động học đến tín hiệu của As(III) 100µg/L.
Đệm 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 66/101
54
3.4. Khảo sát ảnh hƣởng cuả các ion nền cơ bản
3.4.1. Ảnh hƣởng của các anion Cl-, NO2-, SO4
2-, PO43-
Các anion nền cơ bản bao gồm: Cl-, NO2-, SO42-, PO43- và HCO3-. Bicacbonatsẽ đƣợc khảo sát riêng trong mục 3.4.2. Thông thƣờng, do nƣớc ngầm là môi trƣờng
yếm khí nên anion Cl- và NO2- chiếm hàm lƣợng chủ yếu, còn PO4
3- và SO42- có
hàm lƣợng rất nhỏ. Nguyên nhân là do trong môi trƣờng hiếm khí các vi sinh vật và
mùn hữu cơ sẽ chuyển hóa nitrat và sunphat thành nitrit và S2- . Trong luận văn này,
chúng tôi sẽ khảo sát ảnh hƣởng của các anion nền này đến tín hiệu của As(III)
100µg/L, khoảng ảnh hƣởng của các anion đƣợc khảo sát dựa trên các kết quả thu
đƣợc từ các kết quả nghiên cứu khác [15, 20, 38, 39].
Các điều kiện đo đƣợc giữ nguyên nhƣ sau: Đệm 12mM MES – 21mM Arg -
30µM CTAB, mẫu As(III) 100µg/L đƣợc pha trong dung dịch Arginine 2mM (có
pha thêm vào anion ở các nồng độ khác nhau), bơm mẫu bằng điện 60s với thế bơm
-6kV và thế tách là -15kV.
Hình 3.12. Ảnh hƣở ng của các anion nền cơ bản đến chiều cao tín hiệu pic
As(III) 100 g/L.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 67/101
55
Tín hiệu của các anion nền thƣờng xuất hiện trong khoảng từ 150 đến 250s
và là pic dƣơng, trong khi, As(III) cho pic âm ở 460s; do đó, về cơ bản, các anion
nền này không ảnh hƣởng đến sự xuất hiện của pic As(III) trên điện di đồ. Tuy
nhiên, do các anion này có kích thƣớc bé và điện tích lớn nên khi áp dụng phƣơng
pháp bơm mẫu bằng điện động học, chúng sẽ cạnh tranh vào mao quản trƣớc, làm
hạn chế lƣợng anion H2AsO3- bơm vào mao quản và do đó làm cho tín hiệu pic
As(III) bị giảm chiều cao pic so với khi không có anion trong mẫu. Nhƣ vậy, đối
với các mẫu có cùng hàm lƣợng As(III) nhƣng có lƣợng anion khác nhau sẽ cho tín
hiệu As(III) có chiều cao và diện tích khác nhau.
Đối với mỗi ion Cl-, NO3-, SO42-, PO43-, khi hàm lƣợng của chúng trong mẫu
lớn hơn 5mg/L thì diện tích và chiều cao pic As(III) bị sai khác 30% so với khi
trong mẫu không có các anion nền. Để khắc phục ảnh hƣởng của các anion nền đến
việc xác định nồng độ của As(III) trong mẫu thật, chúng tôi đề nghị hai giải pháp
sau:
Áp dụng phƣơng pháp thêm chuẩn [10] để loại ảnh hƣởng của nền mẫu.
Đối với những mẫu không phát hiện đƣợc As(III) nhƣng hàm lƣợng aniontrong mẫu rất cao hoặc mẫu As(III) có nồng độ vƣợt quá khoảng tuyến tính thì phải
pha loãng mẫu.
3.4.2. Ảnh hƣởng của bicacbonat
Thông thƣờng, trong nƣớc ngầm, nồng độ bicacbonat rất cao do sự phong
hóa đá xảy ra qua hàng triệu năm. Nồng độ thông thƣờng của bicacbonat trong nƣớc
ngầm khoảng vài trăm mg/L, tuy nhiên, đối với một số nơi nồng độ bicacbonat có
thể lên đến 1000mg/L [38]. Cũng nhƣ các anion khác, sự xuất hiện của bicacbonat
trong mẫu với nồng độ lớn sẽ làm giảm tín hiệu pic As(III); hơn thế nữa, khi nồng
độ vƣợt quá 50mg/L, pic As(III) 100µg/L gần nhƣ không thể quan sát đƣợc nữa.
Điều này chứng tỏ, nếu không tìm đƣợc phƣơng pháp loại trừ bicacbonat trong mẫu
thì chúng ta sẽ không thể xác định đƣợc hàm lƣợng As(III) trong mẫu thật.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 68/101
56
Thông thƣờng, để loại trừ bicacbonat trong nƣớc ngƣời ta thƣờng điều chỉnh
pH của mẫu nhỏ hơn 4 bằng cách cho một lƣợng nhỏ axit vô cơ vào mẫu nƣớc, khi
đó bicacbonat trong nƣớc sẽ bị loại bỏ dƣới dạng khí CO2. Tuy nhiên, nhƣ đã trình
bày ở mục 3.4.1, các gốc anion khác nhƣ Cl-,SO42-,… đều ảnh hƣởng lớn đến tín
hiệu As(III), do đó ta không thể áp dụng phƣơng pháp axit hóa mẫu để loại trừ
bicacbonat. Trong trƣờng hợp này, chúng tôi sử dụng nhựa trao đổi cation gốc axit
mạnh với ion trao đổi là H+ nhƣ một tác nhân làm giảm pH của mẫu và loại
bicacbonat nhƣng không làm xuất hiện thêm bất cứ gốc anion nào khác vào mẫu:
[Resin] – H + M+ [Resin] – M + H+
H+ + HCO3- H2CO3 (H2O + CO2)
Để nghiên cứu hiệu quả của phƣơng pháp này, chúng tôi tiến hành phân tích
các mẫu As(III) 100µg/L có pha thêm vào một lƣợng HCO3- với nồng độ từ 100 đến
1000mg/L; sau đó tiến hành rửa mẫu qua cột nhựa trao đổi cation gốc axit mạnh;
cuối cùng, cho khí N2 sục qua mẫu để quá trình loại CO2 đƣợc xảy ra hoàn toàn.
Các kết quả thu đƣợc đƣợc trình bày qua Bảng 3.6 và Hình 3.13.
Bảng 3.6. K ết quả khảo sát ảnh hƣở ng của quá trình loại bicacbonat bằng
nhựa trao đổi cation đến tín hiệu của As(III) 100µg/L
Nồng độ
HCO3- (mg/L)
Chiều cao pic
HCO3- (mV)
Chiều cao pic
As(III) (mV)
Tín hiệu nhiễu
đƣờng nền
(N)(mV)
0 40,330,21 2,94
0,07 0,13
100 39,750,31 2,91 0,06 0,10
200 40,040,36 2,96 0,11 0,14
500 40,020,26 2,93 0,10 0,15
1000 39,710,30 2,93 0,04 0,15
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 69/101
57
Hình 3.13. K ết quả khảo sát ảnh hƣở ng của quá trình loại bicacbonat bằng
nhựa trao đổi cation đến tín hiệu của As(III) 100µg/L.
Dựa theo các kết quả thu đƣợc đã chứng minh hiệu quả của phƣơng pháp loại
bicacbonat trong nƣớc bằng nhựa trao đổi cation gốc axit mạnh với ion trao đổi làH+. Do đó, trong khuôn khổ của luận văn, chúng tôi đã sử dụng phƣơng pháp này
trong quá trình phân tích mẫu thật.
3.4.3. Ảnh hƣởng của Fe(II)
Vì các cation sắt tồn tại trong mẫu sẽ không thể đi vào mao quản nên sắt sẽ
không gây ảnh hƣởng đến quá trình phân tích As(III) nhƣ các anion nền. Tuy nhiên,
do việc phân tích As(III) đƣợc tiến hành ở pH>9 nên sắt trong mẫu sẽ bị kết tủa và
có thể gây tắc mao quản. Thêm vào đó, theo các nghiên cứu khoa học [45, 57] cho
thấy, các quặng hay kết tủa sắt là những chất hấp phụ Asen mạnh, do đó sự hiện
diện của các kết tủa sắt sẽ làm giảm lƣợng anion H2AsO3- tự do trong mẫu và ảnh
hƣởng đến độ chính xác của kết quả đo. Nhƣ vậy, để không làm ảnh hƣởng đến kết
quả phân tích trƣớc hết phải loại trừ ảnh hƣởng của sắt.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 70/101
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 71/101
59
Hình 3.14. K ết quả khảo sát ảnh hƣở ng của các chất tạo phứ c vớ i sắt đến tín
hiệu của As(III) 100µg/L.
Trong nƣớc ngầm, hàm lƣợng của sắt thƣờng dao động trong khoảng từ 0
đến 20mg/L [15, 39]. Các mẫu khảo sát là hỗn hợp của As(III) 100µg/L, muối
Fe(CH3COO)2 ở các nồng độ khác nhau đƣợc pha trong dung dịch Arginine 2mM
(pH=9,6) .Tuy nhiên, do có kèm theo gốc anion acetat ở nồng độ vài mg/L (lớn hơn
rất nhiều so với nồng độ của As(III)) nên vẫn gây ảnh hƣởng đến tín hiệu của
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 72/101
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 73/101
61
Hình 3.15. Chứ ng minh ảnh hƣở ng của Fe(II) đến tín hiệu As(III) 100µg/L.
3.5. Khảo sát ảnh hƣởng của điện thế tách
Điện thế tách đƣợc sử dụng trong quá trình phân tích mẫu có ảnh hƣởng rất
lớn đến các tín hiệu thu đƣợc trên sắc đồ. Khi tăng điện thế thì thời gian phân tích
mẫu sẽ giảm, pic trở nên sắc nét hơn. Ảnh hƣởng của điện thế tách sẽ đƣợc khảo sát
bằng cách thay đổi điện thế tách từ -10kV đến -25kV; các điều kiện khác vẫn đƣợc
giữ nguyên không đổi sau mỗi lần đo: mẫu As(III) 100µg/L vẫn đƣợc pha trong
dung dịch Arg 2mM, bơm mẫu 60s bằng phƣơng pháp bơm điện với thế bơm -6kV.
Kết quả thu đƣợc qua quá trình khảo sát cho thấy rất phù hợp với lý thuyết,
khi tăng điện thế tách thì thời gian phân tích giảm, chiều cao pic tăng và do đó pic
trở nên sắc nhọn hơn. Việc tăng chiều cao pic sẽ rất có lợi vì nhƣ vậy sẽ làm giảmđƣợc giới hạn phát hiện của phƣơng phá p (đây là nhƣợc điểm chính của phƣơng
pháp điện di mao quản trong phân tích môi trƣờng). Tuy nhiên, khi sử dụng điện thế
quá cao, độ phân giải của pic giảm vì các tín hiệu trên điện di đồ bị dồn lại gần
nhau, và do đó đối với các mẫu nƣớc ngầm có nền mẫu phức tạp có thể xuất hiện
hiện tƣợng các pic bị chồng lên nhau. Vì vậy, chúng tôi lựa chọn điện thế tách tối
ƣu để phân tích As(III) là -20kV.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 74/101
62
Hình 3.16. Ảnh hƣởng của điện thế tách đến tín hiệu của As(III) 75µg/L.
Đệm 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 75/101
63
Hình 3.17. Ảnh hƣở ng của hiệu điện thế tách đến tín hiệu As(III) 75 g/L
3.6. Thẩm định phƣơng pháp
3.6.1. Giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lƣợng (LOQ) của thiết bị
Giới hạn phát hiện đƣợc xác định dựa trên giá trị S/N [10, 34] với:
Từ giá trị LOD, chúng ta sẽ tìm đƣợc giá trị LOQ với:
Qua quá trình phân tích, đánh giá dựa vào giá trị tín hiệu /nhiễu (S/N) cho
thấy giới hạn phát hiện As(III) của thiết bị là 5µg/L. Các kết quả đo đƣợc sẽ đƣợc
trình bày trong Bảng 3.8.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 76/101
64
Bảng 3.8. Kết quả khảo sát giá trị LOD của thiết bị điện di mao quản trong
phân tích As(III)
Nồng độAs(III)
(
g/L)
Lần Chiều caopic As(III)
(S) (mV)
Chiều caonhiễu nền
(N) (mV)
Tỷ lệ S/N SD % RSD
5
1 0,63 0,18 3,50
0,04 6,06
2 0,67 0,17 3,94
3 0,74 0,21 3,52
4 0,73 0,19 3,85
5 0,69 0,19 3,63
6 0,65 0,21 3,08
7 0,74 0,16 4,60
8 0,68 0,15 4,53
Giá trị TB 0,69 0,18 3,84
Nhƣ vậy, giá trị LOD của thiết bị là 5µg/L (5µg/L). Từ đó,giá trị LOQ của
thiết bị là 16,67 µg/L (17 µg/L).
3.6.2. Khảo sát khoảng tuyến tính
Khoảng tuyến tính của quy trình phân tích As(III) bằng phƣơng pháp điện di
mao quản đƣợc khảo sát với các mẫu As(III) có nồng độ từ 20 đến 200µgL. Các
mẫu As(III) đều đƣợc pha thêm 2mM Arg và đƣợc tiến hành dựa trên các điều kiện
tối ƣu đã khảo sát. Mỗi điểm trong khoảng tuyến tính đều đƣợc lặp lại ít nhất 3 lần
và cho giá trị độ lệch chuẩn tƣơng đối dao động trong khoảng từ 1% đến 7%. Kết
quả cho thấy trong khoảng từ 20 đến 150µgL, diện tích tín hiệu As(III) có quan hệ
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 77/101
65
tuyến tính tốt với nồng độ (hệ số tƣơng quan R 2=0,998). Khi tới nồng độ 200µg/L,
diện tích tín hiệu chệch ra khỏi vùng tuyến tính do khi hàm lƣợng As(III) trong mẫu
cao, tỉ lệ va chạm giữa các ion tăng lên và làm xuất hiện hiệu ứng nhiệt Jun làm cho
pic As(III) bị giãn rộng và diện tích pic tăng bất thƣờng.
Bảng 3.9. Khảo sát khoảng tuyến tính phân tích As(III) bằng phƣơng pháp CE
Nồng độ As(III)
(µg/L)
Số thí
nghiệm
Diện tích pic trung
bình (mV.s)SD % RSD
20 7 3,22 0,21 6,52
50 3 9,18 0,13 1,42
75 3 14,45 0,40 2,77
100 7 18,86 0,47 2,49
150 7 29,53 0,82 2,78
200 3 47,11 1,05 2,22
Hình 3.18. Khoảng tuyến tính phân tích As(III) bằng phƣơng pháp điện di
mao quản.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 78/101
66
3.6.3. Đánh giá độ lặp lại và hiệu suất thu hồi của phƣơng pháp thêm chuẩn
trong phân tích As(III) bằng hệ thiết bị điện di mao quản
Nhƣ đã trình bày ở mục 3.4.1, do các anion nền trong nƣớc ngầm có ảnh hƣởngrất lớn đến phép đo As(III) nên khi phân tích As(III) phải áp dụng phƣơng pháp
thêm chuẩn để loại ảnh hƣởng của nền mẫu.
Độ lặp lại đƣợc đánh giá bằng cách đo lặp lại 6 lần để xác định nồng độ As(III)
trong hai mẫu X và Y. Mẫu X là mẫu đƣợc tạo thành bằng cách ph a thêm 20µg/L
As(III) vào nền mẫu nƣớc ngầm VPNN14 (đã đƣợc xác định bằng phƣơng pháp
HVG-AAS là không bị ô nhiềm asen) và mẫu Y là mẫu gồm 70µg/L As(III) đƣợc
pha thêm vào nền mẫu nƣớc ngầm VPNN14.
Để xác định nồng độ As(III) trong mẫu X, chúng tôi áp dụng phƣơng pháp thêm
chuẩn và đo ở 3 mức nồng độ khác nhau gồm: X, X+30µg/L As(III) và X+60µg/L
As(III). Tƣơng tự đối với mẫu Y cũng đƣợc đo ở 3 điểm: Y, Y+30µg/L As(III) và
Y+60µg/L As(III).
Kết quả cho thấy độ lặp lại và hiệu suất thu hồi đạt đƣợc rất tốt khi RSD=6%
(H%=101,5) và RSD=3,2% (H%=99,1%) ở hai mức nồng độ 20 và 70 µg/L. Các
kết quả đƣợc thể hiện trong Bảng 3.10.
Bảng 3.10. Đánh giá độ lặp lại và hiệu suất thu hồi của phƣơng pháp phân
tích As(III) bằng hệ thiết bị điện di mao quản
Lần Mẫu
Hàm lƣợng
As(III) phân tích
đƣợc ( g/L)
RSD
(%)
Nồng độ
trung bình
SD ( g/L)
Hệ số thu
hồi (%)
1 X
(VPNN 14 +
20µg/L
As(III))
19,6
6,0 20,3 1,2 101,52 21,5
3 18,9
4 21,1
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 79/101
67
5 21,6
6 19,1
1Y
(VPNN 14 +
70µg/L
As(III))
68,2
3,2 69,4 2,3 99,1
2 72,4
3 72,0
4 67,8
5 67,2
6 68,6
3.6.4. Phân tích hàm lƣợng As(III) trong mẫu nƣớc ngầm
Địa điểm lấy mẫu đƣợc lựa chọn là 15 giếng khoan tại xã Vạn Phúc, Thanh
Trì, Hà Nội, đây là nơi điển hình có hiện tƣợng As dao động tƣơng đối mạnh giữa
các địa điểm khác nhau [15]. Hàm lƣợng As (III) trong các mẫu này đều đƣợc phân
tích bằng phƣơng pháp CE-C
4
D theo các điều kiện tối ƣu đã khảo sát và so sánh bằng phƣơng pháp AAS với kết quả cụ thể đƣợc trình bày trong Bảng 3.11.
Quy trình xử lý mẫu trƣớc khi phân tích đƣợc bao gồm các bƣớc sau:
Bƣớc 1: Các mẫu nƣớc ngầm đƣợc lấy lên trong điều kiện không có oxi và
đƣợc lọc nhanh qua màng xenlulo acetat có kích thƣớc 0,45 µm.
Bƣớc 2: Đối với các mẫu phân tích As (III) bằng phƣơng pháp AAS; để tách
riêng As(III) và As(V), mẫu nƣớc ngầm sẽ đƣợc rửa qua cột nhôm silicat [19]. Khiđó, As(V) sẽ bị giữ lại trên cột tách và As(III) đi ra khỏi cột. Cuối cùng, các mẫu
nƣớc chỉ chứa As(III) đƣợc axit hóa tới pH < 2, bảo quản ở nhiệt độ 4 oC cho đến
khi phân tích.
Bƣớc 3: Với phƣơng pháp điện di mao quản, mẫu nƣớc ngầm sau khi lọc sẽ
đƣợc thêm 1,10-Phenanthroline để tạo phức với sắt(II) nhằm tránh hiện tƣợng As bị
hấp phụ lên bề mặt của kết tủa sắt. Sau đó, mẫu nƣớc sẽ đƣợc rửa qua cột chứa nhựa
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 80/101
68
trao đổi cation loại axit mạnh-Wolfatit KPS để loại bỏ thành phần bicacbonat trong
nƣớc. Để tránh sự oxi hóa As(III) thành As(V) phải tiến hành sục khí nitơ trong suốt
quá trình xử lí mẫu. Cuối cùng, các mẫu này đƣợc cho vào lọ kín, chứa đầy mẫu và
đƣợc bảo quản ở nhiệt độ 4oC cho đến khi phân tích.
Tất cả 15 mẫu nƣớc giếng khoan đều đƣợc phân tích bằng phƣơng pháp điện
di mao quản dựa trên các điều kiện tối ƣu đã khảo sát: Mao quản silica có đƣờng
kính trong 50µm, chiều dài tổng 60cm (chiều dài hiệu dụng 52cm); đệm: 12mM
MES - 21mM Arg - 30µM CTAB (pH=8,90); mẫu đƣợc pha thêm 2mM Arginin;
việc bơm mẫu đƣợc thực hiện bằng phƣơng pháp điện động học trong 60s với thế
bơm -6kV; hiệu điện thế tách tối ƣu là -20kV.
Hình 3.19. Quy trình phân tích trự c tiếp As(III) bằng phƣơng pháp CE-C4D
và so sánh bằng AAS.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 81/101
69
Bảng 3.11. Kết quả phân tích As(III) của 15 mẫu nƣớc giếng khoan tại xã Vạn
Phúc, Thanh Trì, Hà Nội
STT Tên mẫu Nồng độ As(III) (µg/L) % Sai số CE AAS
1 VPNN 1 373 ± 17 367 1,6
2 VPNN 2 394± 4 408 3,5
3 VPNN 3 198±16 201 1,5
4 VPNN 4 343± 11 356 3,7
5 VPNN 5 ND <5 -
6 VPNN 6 185 ±11 183 1,1
7 VPNN 7 394± 5 404 2,5
8 VPNN8 321± 5 323 0,6
9 VPNN 9 ND 7,6 -
10 VPNN 10 ND <5 -
11 VPNN 11 ND <5 -
12 VPNN 12 231± 2 222 3,9
13 VPNN 13 324± 8 326 0,6
14 VPNN 14 ND <5 -
15 VPNN 15 57,4 ± 2 53,5 7,0
“ND”: không phát hiện đƣợc (<5 µg/L)
“ – ”: không xác định
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 82/101
70
Hình 3.20. So sánh k ết quả đo As(III) trong mẫu nƣớ c ngầm bằng hai phƣơng
pháp CE-C4D và AAS.
Hàm lƣợng As(III) tìm thấy trong các mẫu nƣớc giếng khoan dao động trong
khoảng nhỏ hơn 5µg/L đến 400 µg/L. Sử dụng phần mềm Minitab 14.0 để phân
tích mức độ tƣơng quan của kết quả đo bằng hai phƣơng pháp CE-C4D và AAS cho
thấy phƣơng pháp nghiên cứu có tƣơng quan rất tốt với phƣơng pháp AAS với hệ số
tƣơng quan R 2 = 0,9967, các hệ số của phƣơng trình hồi quy: a=-8,914 và b=1,039.
Các đại lƣợng thống kê tƣơng ứng là Sy/x=6,989; SEa=6,344; SE b=0,02108.
Riêng với hệ số a= -8,914, để so sánh a với giá trị 0 chúng tôi đã dùng chuẩn
thống kê Fisher [10]. Nếu xem a0 thì phƣơng trình y=a+bx đƣợc viết thành y=b’x.
Thay các giá trị yi và xi vào phƣơng trình y=b’x sẽ đƣợc các giá trị bi’ và tính đƣợc
giá trị btb. Giá trị phƣơng sai của hai phƣơng trình tƣơng ứng là:
Khi P=0,95 và f 1=8, f 2=9 thì Ftính= S’2y/ S
2y=1,71<F(P,f1,f2)=3,23. Do đó, sự sai
khác giữa giá trị a và 0 không có ý nghĩa thống kê và phƣơng pháp không mắc sai
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 83/101
71
số hệ thống. Nhƣ vậy, với độ tin cậy 95%, hệ số a và b không khác nhau có nghĩa so
với giá trị 0 và 1. Điều đó chứng minh không có bằng chứng về sự khác nhau có
nghĩa giữa hai tập số liệu. Nhƣ vậy, áp dụng phƣơng pháp CE-C4D trong phân tích
As(III) cho các kết quả có độ tin cậy cao.
Hình 3.21. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 15
Đệm 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB.
Thời gian bơm mẫu 60 s, bơm mẫu kiểu điện động học - thế bơm -6kV , thế tách -20kV.
a)Mẫu VPNN15 b) Mẫu VPNN15 + 30µg/L As(III) c) Mẫu VPNN15 + 50µg/L As(III)
Ngoài việc xác định hàm lƣợng As(III) trong các mẫu nƣớc ngầm, chúng
tôi còn phân tích hàm lƣợng của các ion nền cơ bản trong nƣớc nhƣ F-, Cl-, NO2-,
SO4
2-
,…để đánh giá toàn diện hiệu quả của phƣơng pháp nghiên cứu. Các kết quảđƣợc trình bày trong Bảng 3.12. Nhờ việc sử dụng các phƣơng pháp loại trừ ảnh
hƣởng của nền mẫu nhƣ phƣơng pháp thêm chuẩn, tạo phức và loại bicacbonat mà
phƣơng pháp nghiên cứu cho kết quả phân tích As(III) có độ chính xác cao ngay cả
trong trƣờng hợp hàm lƣợng các anion, cation dao động trong khoảng rộng từ vài
trăm µg/L đến 140mg/L.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 84/101
72
Bảng 3.12. Kết quả phân tích hàm lƣợng các ion nền cơ bản của 15 mẫu nƣớc ngầm tại xã Vạn Phúc
STT Tên mẫu
Các cation* (mg/L) Các anion** (mg/L)
Fe t ng K Na Mg Ca Cl- F- NO2- SO4
-
1 VPNN 1 9 7,3 11,7 41,6 98,5 9,3 0,1 <0,2 0,2
2 VPNN 2 11,6 5 13,3 36 86,1 4,5 0,2 <0,2 <0,2
3 VPNN 3 5,4 5,2 14,4 33,2 79,3 10,1 0,2 <0,2 0,2
4 VPNN 4 11,7 5,5 15,5 30,1 99,7 3,4 0,3 <0,2 0,3
5 VPNN 5 <5 4,8 14,7 34 114,2 14,7 0,5 18 0,26 VPNN 6 14 2,6 6,4 34,4 131,7 2,4 0,1 <0,2 1,4
7 VPNN 7 13 5,6 10,2 28,8 64,6 7,2 0,1 <0,2 0,3
8 VPNN8 13,3 5 12,2 27 139,1 1,8 0,4 5,7 0,2
9 VPNN 9 16,2 4,4 31,2 33,6 30,4 5,2 0,4 <0,2 4,1
10 VPNN 10 <5 2 30,1 8,5 2,3 5,1 0,2 <0,2 11,2
11 VPNN 11 <5 2,5 26,8 25,7 16,4 6,3 0,3 <0,2 5,2
12 VPNN 12 26,6 2,3 11,5 28 115,4 9,2 0,1 <0,2 <0,2
13 VPNN 13 14,7 3 12,4 34,5 114,4 13,7 0,1 <0,2 <0,2
14 VPNN 14 <5 2,9 24,3 13,8 8 2,3 0,4 <0,2 2,6
15 VPNN 15 16,3 0,9 13,3 27,8 109,7 12,7 0,1 <0,2 0,2
Ghi chú: * Đo bằng phƣơng pháp AAS, ** Đo bằng phƣơng pháp sắc ký ion (IC) ND: không phát hiện đƣợc (<5 µg/L)-: không xác định
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 85/101
73
Các k ết quả thu đƣợc từ Bảng 3.11 cho thấy tại khu vực khảo sát (xã Vạn Phúc,
huyện Thanh Trì, Hà Nội) xuất hiện hiện tƣợng ô nhiễm asen rất nghiêm trọng và gây nguy
hại lớn đến sức khỏe của ngƣời dân nơi đây. Trong số 15 mẫu khảo sát, có 10 mẫu
(66,67%) là có hàm lƣợng asen vƣợt quá QCVN 09: 2008/BTNMT về hàm lƣợng As
trong nƣớc ngầm (50µg/L). Mặt khác, trong 10 mẫu có hàm lƣợng As lớn hơ n
50µg/L thì chỉ có mẫu VPNN15 là có hàm lƣợng As(III) là 57,4µg/L, còn các mẫu
khác đều có hàm lƣợng As(III) rất cao (trên 185µg/L) thậm chí có mẫu lên tới
400µg/L (VPNN2, VPNN7).
Ngoài ra, dựa theo QCVN 09: 2008/BTNMT thì giá trị giới hạn cho phép của
các chỉ tiêu khác là: sắt (5mg/L), Cl-
(250mg/L), F-
(1mg/L), NO2-
(1mg/L), SO42-
(400mg/L). Nhƣ vậy, theo Bảng 3.12 cho thấy ngoài 11/15 mẫu phân tích Fe (73,33% )
và 2/15 mẫu phân tích nitrit (1,33%) cho thấy có hàm lƣợng vƣợt quá giới hạn, các mẫu
phân tích các chỉ tiêu khác đều có hàm lƣợng thấp hơn giới hạn cho phép .
Đặc biệt, tổng hợp hai bảng 3.11 và 3.12 cho thấy mẫu VPNN8 là có cả 3 chỉ
tiêu (asen, sắt và nitrit) vƣợt quá giới hạn cho phép của QCVN 09: 2008/BTNMT.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 86/101
74
KẾT LUẬN
Sau quá trình thực hiện các nội dung nghiên cứu, chúng tôi đã thu đƣợc một số
kết quả sau: Nghiên cứu thành công quy trình phân tích As (III) với giới hạn phát hiện
5µg/L và giới hạn định lƣợng là 17 µg/L (trong nền mẫu giả). Các điều kiện tối ƣu
phân tích As (III) bao gồm: Mao quản silica có đƣờng kính trong 50µm, chiều dài
tổng 60cm (chiều dài hiệu dụng 52cm); đệm: 12mM MES - 21mM Arg - 30µM
CTAB (pH=8,90); mẫu đƣợc pha thêm 2mM Arginin; việc bơm mẫu đƣợc thực
hiện bằng phƣơng pháp điện động học trong 60s với thế bơm -6kV; hiệu điện thế
tách tối ƣu là -20kV.
Đã nghiên cứu ảnh hƣởng của các ion nền cơ bản đối với phép phân tích bao
gồm Cl-, SO42-, NO3
-, H2PO4-, HCO3
- và Fe2+. Đồng thời, chúng tôi cũng nghiên cứu
và đƣa ra biện pháp khắc phục ảnh hƣởng của các anion (dùng phƣơng pháp thêm
chuẩn hay pha loãng mẫu), bicacbonat (bằng nhựa trao đổi cation loại axit mạnh) và
Fe2+ (bằng cách tạo phức với 1,10-phenanthrolin).
Áp dụng phƣơng pháp nghiên cứu vào phân tích 15 mẫu nƣớc ngầm và phân
tích đƣợc As (III) trong 10 mẫu nƣớc đƣợc lấy tại xã Vạn Phúc, huyện Thanh Trì,
Hà Nội. Hàm lƣợng As(III) tìm thấy trong các mẫu nƣớc giếng khoan dao động
trong khoảng nhỏ hơn 5µg/L đến 400 µg/L. Các kết quả cho thấy đây là khi vực có
hiện tƣợng ô nhiễm asen đáng báo động (66,67% các mẫu khảo sát có hàm lƣợng
asen vƣợt qúa giới hạn cho phép của asen trong nƣớc ngầm (50µg/L)).
Đã tiến hành phân tích các mẫu song song và so sánh phƣơng pháp nghiên cứuvới phƣơng pháp AAS là phƣơng pháp tiêu chuẩn cho việc xác định asen cho thấy
quy trình phân tích áp dụng cho As (III) là hoàn toàn đáng tin cậy và ở mức độ tin
cậy 95% không hề có sự khác nhau có ý nghĩa thống kê giữa các kết quả cho bởi cả
hai phƣơng pháp.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 87/101
75
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐƢỢC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN
LUẬN VĂN
Nguyễn Kim Diễm Mai, Phạm Thị Thanh Thủy, Dư ơng Hồng Anh, “Xác định hàm
lƣợng As(III) trong nƣớc ngầm tại xã Vạn Phúc, Thah Trì, Hà Nội bằng phƣơng pháp điện
di mao quản sử dụng đetectơ đo độ dẫn không tiếp xúc”, đang gửi đăng tại Tạp chí Khoa
học – Công nghệ Đại học quốc gia Hà Nội.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 88/101
76
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Lê Huy Bá (2006), Độc học môi trường tập 2, Nhà xuất bản Đại học Quốcgia, Tp.HCM.
2. Nguyễn Thị Ánh Hƣờng (2010), Nghiên cứu xác định các dạng asen vô cơ
trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng
đetectơ độ dẫn không tiếp xúc, Trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên -
Đại học Quốc gia Hà Nội , Luận án Tiến sĩ Hóa học.
3. Nguyễn Việt Kỳ (2009), "Tình hình ô nhiễm arsen ở đồng bằng sông Cƣu
Long" , Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, 12(5), pp. 101-
112.
4. Hoàng Thái Long (2011), Nghiên cứu xác định lượng vết Asen trong môi
trường nước bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan, Trƣờng Đại học
Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội , Luận án Tiến Sĩ Hóa
học.
5. Từ Văn Mặc, Nguyễn Trọng Biểu (2002), Thuốc thử hữu cơ, Nhà xuất bản
Khoa học-Kỹ thuật, Hà Nội.
6. Nguyễn Ngọc Mai (2011), Nghiên cứu sự phân bố không đồng nhất về hàm
lượng As trong nước ngầm trên một phạm vi hẹp. Minh họa tại xã Vạn
Phúc, Thanh Trì, Hà Nội, Trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên - Đại
học Quốc gia Hà Nội , Luận văn Thạc sĩ Khoa học.
7. Bùi Thị Nga, Lê Văn Mƣời, Phạm Việt Nữ. (2011), "Ô nhiễm Arsen trong
nƣớc mặt ở đồng bằng sông Cửu Long" , Tạp chí Khoa học trường Đạihọc Cần Thơ, 18, pp. 183-192.
8. Hoàng Nhâm (1999), Hóa học Vô cơ tập 2 - Các nguyên tố hóa học điển
hình, Nhà xuất bản giáo dục, Hà Nội.
9. Tạ Thị Thảo, Chu Xuân Anh, Đỗ Quang Trung, Trần Văn Cƣờng. (2005),
"Nghiên cứu các phƣơng pháp trắc quang xác định lƣợng vết asen" ,
Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học, 10(4), pp. 46-52.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 89/101
77
10. Tạ Thị Thảo (2010), Giáo trình thống kê trong Hóa phân tích, Trƣờng Đại
học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia, Hà Nội.
11. Phạm Thị Thanh Thủy (2009), Phân tích riêng rẽ các tiểu phần asen vô cơ -
As(III) và As(V) trong nước ngầm sử dụng phương pháp điện đ mao
quản, Trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên - Đại học Quốc Gia Hà
Nội , Luận văn Thạc sĩ Khoa học.
12. UNICEF (2004), Ô nhiễm thạch tín trong nguồn nước sinh hoạt ở Việt Nam -
Khái quát tình hình & các biện pháp giảm thiểu cần thiết, UNICEF
Việt Nam, Hà Nội.
Tiếng Anh
13. Beck, W. and H. Engelhardt. (1992), "Capillary electrophoresis of organic
and inorganic cations with indirect UV detection" , Chromatographia,
33(7-8), pp. 313-316.
14. Berg, M., et al. (2001), "Arsenic Contamination of Groundwater and
Drinking Water in Vietnam: A Human Health Threat" , Environmental
Science & Technology, 35(13), pp. 2621-2626.
15. Berg, M., et al. (2008), "Hydrological and sedimentary controls leading to
arsenic contamination of groundwater in the Hanoi area, Vietnam: The
impact of iron-arsenic ratios, peat, river bank deposits, and excessive
groundwater abstraction" , Chemical Geology, 249(1), pp. 91-112.
16. Creed, J. (1997), "Speciation of Arsenic Compounds in Drinking Water by
Capillary Electrophoresis with Hydrodynamically Modified
Electroosmotic Flow Detected Through Hydride Generation
Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry With a Membrane
Gas – Liquid Separator" , Journal of Analytical Atomic Spectrometry,
12(7), pp. 689-695.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 90/101
78
17. Debusschere, L., C. Demesmay, and J. Rocca. (2000), "Arsenic speciation by
coupling capillary zone electrophoresis with mass spectrometry" ,
Chromatographia, 51(5-6), pp. 262-268.
18. DeFrancesco, L. (2001), "Product Review: Capillary Electrophoresis:
Finding a Niche" , Analytical chemistry, 73(17), pp. 497 A-499 A.
19. Doušová, B., et al. (2006), "Sorption of AsV on aluminosilicates treated with
FeII nanoparticles" , Journal of Colloid and Interface Science, 302(2),
pp. 424-431.
20. Hanh, P.T.M., et al. (2010), "Anthropogenic influence on surface water
quality of the Nhue and Day sub-river systems in Vietnam" , Environmental geochemistry and health, 32(3), pp. 227-236.
21. Kaniansky, D., et al. (1999), "Capillary electrophoresis of inorganic anions" ,
Journal of Chromatography A, 834(1), pp. 133-178.
22. Kappes, T., et al. (2001), "Portable capillary electrophoresis instrument with
amperometric, potentiometric and conductometric detection" , TrAC
Trends in Analytical Chemistry, 20(3), pp. 133-139.
23. Kappes, T. and P.C. Hauser. (1999), "Electrochemical detection methods in
capillary electrophoresis and applications to inorganic species" ,
Journal of Chromatography A, 834(1), pp. 89-101.
24. Kevin D.Altria. (1996), Capillary electrophoresis guidebook: Principle,
Operation and Applications, Humania press publishers.
25. Kitagawa, F., K. Shiomi, and K. Otsuka. (2006), "Analysis of arsenic
compounds by capillary electrophoresis using indirect UV and mass
spectrometric detections" , Electrophoresis, 27(11), pp. 2233-2239.
26. Kubáň, P. and P.C. Hauser. (2004), "Contactless conductivity detection in
capillary electrophoresis: a review" , Electroanalysis, 16(24), pp.
2009-2021.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 91/101
79
27. Kubáň, P. and P.C. Hauser. (2009), "Fundamentals of electrochemical
detection techniques for CE and MCE" , Electrophoresis, 30(19), pp.
3305-3314.
28. Kubáň, P., P. Kubáň, and V. Kubáň. (2003), "Speciation of chromium (III)
and chromium (VI) by capillary electrophoresis with contactless
conductometric detection and dual opposite end injection" ,
Electrophoresis, 24(9), pp. 1397-1403.
29. Kuhr, W.G. and E.S. Yeung. (1988), "Optimization of sensitivity and
separation in capillary zone electrophoresis with indirect fluorescence
detection" , Analytical Chemistry, 60(23), pp. 2642-2646.30. Lemos, N.P., et al. (2001), "Capillary electrophoresis: a new tool in forensic
medicine and science" , Science & Justice, 41(3), pp. 203-210.
31. Li, F., et al. (2005), "Speciation analysis of inorganic arsenic by microchip
capillary electrophoresis coupled with hydride generation atomic
fluorescence spectrometry" , Journal of chromatography A, 1081(2),
pp. 232-237.
32. Liu, Y., et al. (1995), "Capillary electrophoresis coupled online with
inductively coupled plasma mass spectrometry for elemental
speciation" , Analytical Chemistry, 67(13), pp. 2020-2025.
33. Lodén, H. (2008), Separation of Pharmaceuticals by Capillary
Electrophoresis using Partial Filling and Multiple-injections, Uppsala
University ,
34. Mai, T.D., et al. (2013), "Portable Capillary Electrophoresis Instrument with
Automated Injector and Contactless Conductivity Detection" ,
Analytical Chemistry, 85(4), pp. 2333-2339.
35. Mukherjee, A., et al. (2006), "Arsenic contamination in groundwater: a
global perspective with emphasis on the Asian scenario" , Journal of
Health, Population and Nutrition, 24(2), pp. 142-163.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 92/101
80
36. Paul D.Grossman, J.C.C. (1992), Capillary electrophoresis: Theory and
practice, Academic Press publishers, United Kingdom.
37. Pham, T.K.T., et al. (2012), "Arsenic pollution in groundwater in Red river
delta, Vietnam: situation and human exposure", pp.
38. Phuong, N.M., et al. (2012), "Arsenic contamination in groundwater and its
possible sources in Hanam, Vietnam" , Environmental monitoring and
assessment, 184(7), pp. 4501-4515.
39. Postma, D., et al. (2007), "Arsenic in groundwater of the Red River
floodplain, Vietnam: controlling geochemical processes and reactive
transport modeling" , Geochimica et Cosmochimica Acta, 71(21), pp.5054-5071.
40. Richardson, D.D., et al. (2004), "Hydride Generation Interface for Speciation
Analysis Coupling Capillary Electrophoresis to Inductively Coupled
Plasma Mass Spectrometry" , Analytical chemistry, 76(23), pp. 7137-
7142.
41. Robledo, V.R. and W.F. Smyth. (2009), "The application of CE‐MS in the
trace analysis of environmental pollutants and food contaminants" ,
Electrophoresis, 30(10), pp. 1647-1660.
42. S.F.Y.Li. (1992), Capillary electrophoresis: principles, practice and
applicatons, Elsevier.
43. Silva, J.A., et al. (2003), "Improved separation of IA and IIA metal cations in
matrices with high sodium concentration by capillary electrophoresis
with contactless conductometric detection" , Journal of the Brazilian
Chemical Society, 14(2), pp. 265-268.
44. Skoog, D.A., F.J. Holler, and T.A. Nieman. (1998), Principles of
instrumental analysis, Thomson Brooks/Cole.
45. Smedley, P. and D. Kinniburgh. (2002), "A review of the source, behaviour
and distribution of arsenic in natural waters" , Applied geochemistry,
17(5), pp. 517-568.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 93/101
81
46. Soto‐Chinchilla, J.J., et al. (2006), "Application of capillary zone
electrophoresis with large‐volume sample stacking to the sensitive
determination of sulfonamides in meat and ground water" ,
Electrophoresis, 27(20), pp. 4060-4068.
47. Sun, B., M. Macka, and P.R. Haddad. (2004), "Speciation of arsenic and
selenium by capillary electrophoresis" , Journal of Chromatography A,
1039(1), pp. 201-208.
48. Sun, H., W. Zhao, and P. He. (2008), "Effective separation and simultaneous
determination of four fluoroquinolones in milk by CE with SPE" ,
Chromatographia, 68(5-6), pp. 425-429.49. Tagliaro, F., et al. (1998), "A brief introduction to capillary electrophoresis" ,
Forensic Science International, 92(2 – 3), pp. 75-88.
50. Unterholzner, V., et al. (2002), "Simultaneous separation of inorganic anions
and cations using capillary electrophoresis with a movable contactless
conductivity detector" , Analyst, 127(6), pp. 715-718.
51. Wang, L., X. Wu, and Z. Xie. (2005), "Determination of enrofloxacin and its
metabolite ciprofloxacin by high performance capillary
electrophoresis with end‐column amperometric detection" , Journal of
separation science, 28(11), pp. 1143-1148.
52. Wang, S., P. Yang, and Y. Cheng. (2007), "Analysis of tetracycline residues
in bovine milk by CE‐MS with field‐amplified sample stacking" ,
Electrophoresis, 28(22), pp. 4173-4179.
53. Weinberger, R. (1993), Practical capillary electrophoresis, Academic Press publishers, San Diego.
54. Weston, A., et al. (1992), "Factors affecting the separation of inorganic metal
cations by capillary electrophoresis" , Journal of Chromatography A,
593(1), pp. 289-295.
55. Zemann, A.J., et al. (1998), "Contactless Conductivity Detection for
Capillary Electrophoresis" , Analytical Chemistry, 70(3), pp. 563-567.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 94/101
82
56. Zhao, X., Y. Lu, and I. Hardin. (2005), "Determination of biodegradation
products from sulfonated dyes by Pleurotus ostreatususing capillary
electrophoresis coupled with mass spectrometry" , Biotechnology
letters, 27(1), pp. 69-72.
57. Sahuquillo, A., A. Rigol, and G. Rauret. (2003), "Overview of the use of
leaching/extraction tests for risk assessment of trace metals in
contaminated soils and sediments" , TrAC Trends in Analytical
Chemistry, 22(3), pp. 152-159.
58. Wildman, B.J., et al. (1991), "Analysis of anion constituents of urine by
inorganic capillary electrophoresis" , Journal of Chromatography A, 546(0), pp. 459-466.
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 95/101
PHỤ LỤC
Hình 1. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 1
Đệm 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB.
Thời gian bơm mẫu 60 s, bơm mẫu kiểu điện động học - thế bơm -6kV , thế tách -20kV.
b)Mẫu VPNN 1 b) Mẫu VPNN 1 + 30µg/L As(III) c) Mẫu VPNN 1 + 50µg/L As(III)
Hình 2. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 2
a)Mẫu VPNN 2 b) Mẫu VPNN 2 + 30µg/L As(III) c) Mẫu VPNN 2 + 50µg/L As(III)
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 96/101
Hình 3. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 3
Đệm 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB.
Thời gian bơm mẫu 60 s, bơm mẫu kiểu điện động học - thế bơm -6kV , thế tách -20kV.
a) Mẫu VPNN 3 b) Mẫu VPNN 3 + 30µg/L As(III) c) Mẫu VPNN 3 + 50µg/L As(III)
Hình 4. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 4
a) Mẫu VPNN 4 b) Mẫu VPNN 4 + 30µg/L As(III) c) Mẫu VPNN 4 + 50µg/L As(III)
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 97/101
Hình 5 . Điện di đồ As(III) của mẫu nước ngầm VPNN 5
Đệm 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB.
Thời gian bơm mẫu 60 s, bơm mẫu kiểu điện động học - thế bơm -6kV , thế tách -20kV.
Hình 6. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 6
a)Mẫu VPNN 6 b) Mẫu VPNN 6+ 30µg/L As(III) c) Mẫu VPNN 6 + 50µg/L As(III)
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 98/101
Hình 7. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 7
Đệm 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB.
Thời gian bơm mẫu 60 s, bơm mẫu kiểu điện động học - thế bơm -6kV , thế tách -20kV.
a) Mẫu VPNN 7 b) Mẫu VPNN 7 + 30µg/L As(III) c) Mẫu VPNN 7 + 50µg/L As(III)
Hình 8. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 8
a)Mẫu VPNN 8 b) Mẫu VPNN 8 + 30µg/L As(III) c) Mẫu VPNN 8 + 50µg/L As(III)
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 99/101
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 100/101
Hình 11. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 11
Đệm 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB.
Thời gian bơm mẫu 60 s, bơm mẫu kiểu điện động học - thế bơm -6kV , thế tách -20kV.
Hình 12. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 12
a) Mẫu VPNN 12 b) Mẫu VPNN 12 + 30µg/L As(III) c) Mẫu VPNN 12 + 50µg/L As(III)
8/20/2019 Nghiên cứu quy trình phân tích hợp phần As III trong nước ngầm bằng phương pháp điện di mao quản dùng detect…
http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-phan-tich-hop-phan-as-iii-trong-nuoc-ngam 101/101
Hình 13. Điện di đồ As(III) của mẫu nƣớc ngầm VPNN 13
Đệm 12mM MES - 21mM Arg - 30µM CTAB.
Thời gian bơm mẫu 60 s, bơm mẫu kiểu điện động học - thế bơm -6kV , thế tách -20kV.
b)Mẫu VPNN13 b) Mẫu VPNN 13 + 30µg/L As(III) c) Mẫu VPNN 13 + 50µg/L As(III)