TrưỜng đẠi học khoa học tự nhiên lưƠng thị loan



tải về 9.31 Mb.
trang4/6
Chuyển đổi dữ liệu23.11.2017
Kích9.31 Mb.
#2627
1   2   3   4   5   6

Hình 6 là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của nồng độ các kim loại vào nồng độ Triton X-100 trong phương pháp pha loãng bằng hỗn hợp HNO3 và Triton X-100





6a 6b 6c

Hình 6: Ảnh hưởng của nồng độ Triton X-100 đến quá trình xác định hàm lượng đồng (6a), chì (6b) và cadimi (6c) trong phương pháp pha loãng mẫu huyết thanh bằng hỗn hợp HNO3 và Triton X-100

Kết quả phân tích hàm lượng đồng, chì và cadimi trong các mẫu ta thấy trong phương pháp pha loãng bằng hỗn hợp HNO3 1% và Triton X-100 thì sử dụng hỗn hợp HNO3 1% và Triton X-100 với nồng độ 0,1% là tối ưu vì các nguyên tố Cu, Pb và Cd đều được phát hiện ở nồng độ cao nhất.

3.1.3. Phương pháp phân hủy bằng lò vi sóng

Các dung dịch HNO3 có nồng độ 0,1%; 0,5%, 1%; 1,5% và 2% được lựa chọn để khảo sát ảnh hưởng của nồng độ HNO3 trong phương pháp phân hủy mẫu huyết thanh bằng lò vi sóng với chương trình có sẵn trong thiết bị (bảng 5). 1 mL mẫu huyết thanh được pha loãng đến 10mL lần lượt bằng các dung dịch HNO3 nồng độ từ 0,1% đến 2%. Sau đó, cho vào các ống phá Teflon để tiến hành phân hủy mẫu huyết thanh bằng lò vi sóng.



Bảng 5: Chương trình phá mẫu huyết thanh trong lò vi sóng

Các bước

Nhiệt độ (0C)

Áp suất (Bar)

Thời gian (Phút)

1

160

50

5

2

190

50

10

3

50

0

10

4

50

0

10

5

50

0

10

Hàm lượng đồng, chì và cadimi xác định được trong phương pháp lò vi sóng ứng với từng nồng độ HNO3 dùng để phân hủy mẫu được trình bày ở bảng 6.



Bảng 6: Ảnh hưởng của HNO3 đến kết quả phân tích hàm lượng đồng, cadimi và chì trong phương pháp phân hủy mẫu huyết thanh bằng lò vi sóng.

Nồng độ các kim loại (ppb)

Nồng độ HNO3 (%)

0,1

0,5

1

1,5

2

Cu

Mẫu trắng

16

17,21

17,75

20,75

22,95

Mẫu huyết thanh

1003,75

1355,66

1356,2

1095

1075

Mẫu huyết thanh + chuẩn (2500ppb)

3435,5

3747,41

3788,45

3350

3555

Cd


Mẫu trắng

0,0562

0,0768

0,0797

0,0824

0,0976

Mẫu huyết thanh

0,07

0,124

0,1535

0,1179

0,1321

Mẫu huyết thanh + chuẩn (5ppb)

4,0435

3,784

4,4685

4,5014

43,1647

Pb

Mẫu trắng

0,689

0,776

0,824

0,859

0,901

Mẫu huyết thanh

0,8146

0,9239

1,1292

1,0704

1,0135

Mẫu huyết thanh + chuẩn (100ppb)

79,3146

73,3739

90,5292

78,4104

78,6435

Sự phụ thuộc của nồng độ các kim loại vào nồng độ HNO3 trong phương pháp phân hủy bằng lò vi sóng được biểu diễn trong hình 7



7a 7b 7c

Hình 7: Ảnh hưởng của HNO3 đến quá trình xác định hàm lượng đồng (7a), chì (7b) và cadimi (7c) trong phương pháp phân hủy mẫu bằng lò vi sóng

Từ kết quả phân tích hàm lượng đồng, chì và cadimi trong các mẫu ta thấy trong phương pháp phân hủy mẫu huyết thanh bằng lò vi sóng, với nồng độ HNO3 1% thu được hàm lượng của các nguyên tố là cao nhất. Như vậy sử dụng HNO3 với nồng độ 1% là tối ưu trong phương pháp phân hủy bằng lò vi sóng mẫu huyết thanh.



3.1.4. So sánh các phương pháp phân hủy mẫu

So sánh các phương pháp phân hủy mẫu để xác định hàm lượng các nguyên tố đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh cho thấy phương pháp phân hủy mẫu bằng lò vi sóng là tối ưu nhất cho xác định đồng thời cả ba nguyên tố Cu, Pb và Cd (bảng 7, hình 8).



Bảng 7: Hàm lượng các nguyên tố đồng, chì, cadimi trong huyết thanh ứng với từng phương pháp phân hủy mẫu được khảo sát.

Các phương pháp phân hủy mẫu

Nồng độ các nguyên tố (ppb)

Cu

Cd

Pb

Phương pháp pha loãng bằng HNO3 1%

633,25

0,0183

0,289

Phương pháp pha loãng bằng HNO3 1% và Triton X-100 0,1%

1261,5

0,0475

0,1905

Phân hủy bằng lò vi sóng với HNO3 1%

1447,250

0,0738

0,3052

Hình 8: Ảnh hưởng của các phương pháp phân hủy mẫu đến quá trình xác định hàm lượng các kim loại đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh



(PP1: Phương pháp pha loãng bằng HNO3 1%; PP2: Phương pháp pha loãng bằng hỗn hợp HNO3 1% và Triton X-100 0,1% ; PP3: Phương pháp phân hủy bằng lò vi sóng với HNO3 1%)

3.2. Khảo sát các điều kiện tối ưu trong quá trình phân tích mẫu trên thiết bị ICP-MS

Mẫu huyết thanh có thành phần nền tương đối phức tạp, quá trình phân tích đòi hỏi mẫu phải phân hủy tới dạng dung dịch đồng nhất mà không làm mất các đồng vị cần phân tích. Các yếu tố nền có khả năng ảnh hưởng tới việc phân tích. Để có được phương pháp phân tích chính xác, đề tài tập trung nghiên cứu xác định các điều kiện tối ưu trên thiết bị ICP-MS như chuẩn hóa số khối, tốc độ khí mang tạo sol khí, nguồn năng lượng ICP, thế điều khiển thấu kính điện tử - ion, thời gian phân tích mẫu và thời gian rửa sạch mẫu[2,4].

3.2.1. Chuẩn hóa số khối (Tunning)

Bước đầu tiên khi phân tích trên thiết bị ICP-MS đó là chuẩn hoá số khối (Tunning). Mỗi đồng vị có một số khối nhất định tuy nhiên không thể chuẩn hoá toàn bộ các nguyên tố mà việc chuẩn hoá phải thực hiện theo từng khoảng từ số khối nhỏ tới số khối lớn. Các nguyên tố dùng cho chuẩn hoá số khối gồm có: He (3,016); Mg (23,985); Rh (102,905); Ce (139,905), Pb (207,977); U (238,05). Các nguyên tố này có số khối từ nhỏ tới lớn bao phủ được toàn bộ các nguyên tố khác. Sau khi chuẩn hóa số khối ta tiến hành tối ưu các điều kiện phân tích. Hình 9 là hình ảnh chuẩn hoá số khối của các nguyên tố Ce, Pb, Rh, Mg và U





Hình 9: Phổ chuẩn hóa số khối của các nguyên tố Ce, Pb, Rh, Mg và U
3.2.2. Tối ưu tốc độ khí mang tạo sol khí

Tốc độ khí mang có ảnh hưởng rất lớn tới hiệu suất tạo sol khí, nếu tốc độ khí nhỏ hiệu quả tạo sol sẽ kém, tuy nhiên nếu tốc độ khí quá lớn sẽ kéo theo một lượng đáng kể oxy, điều này là không mong muốn trong plasma. Khi có mặt oxy sẽ tạo ra một lượng oxit cản trở tới phổ, oxit của nguyên tố này có số khối trùng với số khối của nguyên tố khác. Việc khống chế tốc độ khí mang dựa vào tỉ số CeO/Ce, tốc độ khí mang hợp lí nhất sẽ cho tín hiệu cao nhất nhưng tỉ số CeO/Ce nhỏ hơn 0,03.



Kết quả khảo sát được thể hiện trên bảng 8 và hình 10, cho thấy khi tốc độ khí mang tăng từ 0,3 tới 1,2 lít/phút với khoảng thay đổi 0,01 lít/phút thì tín hiệu của Ce (hạt/giây-cps) tăng dần nhưng tín hiệu của CeO cũng tăng dần. Khi tốc độ khí đạt giá trị 0,50 lít/phút thì tín hiệu Ce không tăng nữa mà giảm khi tốc độ khí tăng. Tuy nhiên, tín hiệu CeO vẫn tăng và tăng nhanh và điều này làm cho tỉ số CeO/Ce tăng nhanh vượt quá tỉ lệ cho phép. Như vậy, tốc độ khí mang phù hợp để có được độ nhạy lớn nhất mà không ảnh hưởng tới việc tạo oxit là: 0,50 lít/phút.

Bảng 8: Kết quả khảo sát tốc độ khí sol hóa mẫu theo tín hiệu Ce

Tốc độ khí (L/phút)

Ce (cps)

CeO (cps)

CeO/Ce

0,3

12532

56

0,004

0,325

15345

90

0,006

0,35

60540

546

0,009

0,375

100264

1203

0,012

0,4

161897

2240

0,014

0,425

243593

3854

0,016

0,45

300240

6005

0,02

0,475

340589

8174

0,024

0,5

364268

10564

0,029

0,525

378920

13262

0,035

0,55

392678

16492

0,042

0,575

364250

19305

0,053

0,6

302481

90744

0,3

0,625

260240

117108

0,45

0,65

202800

141960

0,7



Hình 10: Tỉ lệ cường độ tín hiệu theo tốc độ khí mang
3.2.3. Khảo sát nguồn năng lượng (ICP)

Năng lượng là yếu tố quyết định trong quá trình nguyên tử hoá hay ion hoá mẫu. Nguồn năng lượng ICP có ưu việt hơn hẳn so với các thiết bị khác. Nhiệt độ trong tâm Plasma có thể đạt từ 6000 oC đến 10000 oC cao hơn hẳn AAS (3000oC). Trong máy ICP-MS, nguồn năng lượng phụ thuộc vào công suất của máy phát cao tần. Khảo sát công suất của máy phát cao tần RF từ 700 đến 1200 W với thay đổi 25 W một lần cho thấy công suất của máy phát cao tần RF tối ưu là 1000W (Cường độ tín hiệu của Rh cao nhất). Kết quả ở bảng 9 và hình 11 cho thấy khi công suất máy phát cao tần tăng thì tín hiệu Rh tăng nhưng đến một ngưỡng mà công suất tiếp tục tăng thì quá trình ion hóa sẽ tạo ra ion +2 và tín hiệu của ion +1 sẽ giảm. Vì vậy, mức công suất 1000W là tối ưu nhất.



Bảng 9: Kết quả khảo sát công suất máy cao tần

Công suất máy phát cao tần (W)

Rh (cps)

725

205628

750

215699

775

222548

800

236589

825

245970

850

253694

875

265400

900

289777

925

320568

950

355698

975

372478

1000

380804

1025

375475

1050

352190

1075

335481

1100

302569

1125

286947

1150

253311

1175

230098





Hình 11: Tín hiệu của Rh theo công suất của máy phát cao tần

3.2.4. Khảo sát thế điều khiển thấu kính điện tử - ion

Hệ thấu kính điện tử - ion có tác dụng chọn và hội tụ chùm ion. Ngoài ra, nó còn có tác dụng hạn chế không cho các photon, các điện tử và phần tử trung hoà đi vào buồng phân giải phổ và tác động vào detector. Hoạt động của hệ thấu kính được điều khiển bởi thế đặt vào. Qua khảo sát thế điều khiển tối ưu là 7,2 volt – Cường độ tín hiệu của Rh cao nhất.



Hình 12: Tín hiệu Rh phụ thuộc thế thấu kính điện tử -ion
3.2.5. Khảo sát thời gian phân tích mẫu

Trong phân tích ICP-MS do sử dụng khí Ar tinh khiết, máy phát cao tần có công suất lớn, vì vậy chi phí vận hành cao. Do vậy nếu thời gian phân tích mẫu càng giảm thì sẽ càng giảm được chi phí phân tích.

Mẫu trước hết được bơm bằng bơm nhu động vào hệ sol hóa mẫu rồi vào tâm ngọn lửa plasma sau đó qua hệ thấu kính ion và bộ tách khối rồi được ghi nhận trên nhân quang điện. Thời gian mẫu đi từ ngoài vào đến khi thu nhận được tín hiệu là thời gian phân tích. Bảng 10 và hình 12, 13 là kết quả khảo sát theo thời gian phân tích mẫu trên thiết bị ICP-MS ELAN 9000 của Perkin Elmer. Mẫu khảo sát được thay đổi 5 giây/lần với 2 khoảng nồng độ Uran 0,1ppb và 1ppm.

Bảng 10: Kết quả khảo sát thời gian phân tích mẫu


Thời gian (giây)

Tín hiệu U 238 (cps)

1ppm

0.1ppb

5

206

214

10

215

208

15

208

212

20

36405

37450

25

356895

354580

30

3456895597

353954

35

3505606592

354216

40

3504658501

354057

45

3505089494

353988

50

3504897622

354100


Hình 12: Kết quả khảo sát thời gian phân tích với nồng độ nhỏ 0.1ppb



Hình 13: Kết quả khảo sát thời gian phân tích với nồng độ cao 1ppm

Vậy thời gian phân tích tối ưu cho tất cả các mẫu là 35- 40 giây.

3.2.6. Khảo sát thời gian rửa sạch mẫu

Kết thúc một giai đoạn đo một mẫu, thiết bi tiến hành rửa sạch các bộ phận chứa mẫu, bộ phận đưa mẫu vào thiết bị. Do vậy nếu giảm bớt thời gian này sẽ đỡ tiêu tốn khí và năng lượng. Thời gian rửa sạch mẫu được khảo sát đối với mẫu hàm lượng cao để áp dụng cho tất cả các mẫu. Hàm lượng mẫu khảo sát rửa sạch với U là 1ppm. Kết quả khảo sát thay đổi 5 giây/lần thu được như trong bảng 11 và hình 14.



Bảng11: Kết quả khảo sát thời gian rửa sạch mẫu

Thời gian (giây)

Tín hiệu U 238 1ppm (cps)

5

3504262554

10

3503984002

15

3504215947

20

26854620

25

85260

30

12540

35

1054

40

208

45

210

50

215

Hình 14: Kết quả khảo sát thời gian rửa sạch mẫu với nồng độ cao 1 ppm



Như vậy, thời gian rửa sạch mẫu cho mẫu có hàm lượng cao như 238U có nồng độ 1ppm là 40- 45 giây. Để đảm bảo kết quả phân tích thì thời gian rửa sạch mẫu được lựa chọn là 45 giây. Trường hợp mẫu phân tích trước có hàm lượng cao hơn 1ppm thì cần xem xét kết quả của mẫu tiếp theo.




tải về 9.31 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn:
1   2   3   4   5   6




Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©tieuluan.info 2022
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương