Luận văn Nghiên cứu phương pháp động học trắc quang xác định hàm lượng nitrit trong mẫu nước ngầm và thực phẩm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên §¹i häc th¸i nguyªn Tr•êng ®¹i häc s• ph¹m NGUYỄN THỊ HOÀN NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG HỌC TRẮC QUANG XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NITRIT TRONG MẪU NƯỚC NGẦM VÀ THỰC PHẨM LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc Thái Nguyên – 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên §¹i häc th¸i nguyªn Tr•êng ®¹i häc s• ph¹m NGUYỄN THỊ HOÀN NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐỘNG HỌC TRẮC QUANG XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NITRIT TRONG MẪU NƯỚC NGẦM VÀ THỰC PHẨM Chuyªn ngµnh: Hãa ph©n tÝch M· sè: 60.44.29 LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc Ng•êi h•íng dÉn khoa häc: TS. T¹ ThÞ Th¶o Thái Nguyên – 2009 LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU ............................................................................................. 1 CHƢƠNG I. TỔNG QUAN ............................................................... 2 1.1. Tổng quan về nƣớc ngầm và thực phẩm .................................... 2 1.1.1. Nước ngầm và ô nhiễm nước ngầm .......................................... 2 1.1.1.1. Nước ngầm .............................................................................. 2 1.1.1.2. Nguyên nhân gây ô nhiễm và hiện trạng ô nhiễm nước ngầm .. 3 1.1.2. Thực phẩm và phụ gia thực phẩm ............................................ 5 1.1.2.1. Vai trò của phụ gia thực phẩm ................................................. 6 1.1.2.2. Ảnh hưởng của phụ gia thực phẩm đến sức khoẻ con người ... 7 1.1.2.3. Dư lượng nitrit trong thực phẩm .............................................. 8 1.2. Tổng quan về nitrit và các phƣơng pháp xác định nitrit. .......... 8 1.2.1. Nitrit- Trạng thái tự nhiên và tính chất hoá học ....................... 8 1.2.2. Độc tính của nitrit...................................................................... 9 1.2.3. Các phương pháp xác định nitrit............................................... 11 1.2.3.1. Phương pháp thể tích ............................................................. 11 1.2.3.2. Phương pháp trắc quang .......................................................... 12 1.2.3.3. Phương pháp động học xúc tác - trắc quang. ............................ 12 1.2.3.4. Một số phương pháp khác ........................................................ 16 CHƢƠNG II. THỰC NGHIỆM ........................................................ 19 2.1. Hóa chất và thiết bị...................................................................... 19 2.1.1. Hóa chất .................................................................................... 19 2.1.2. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm .................................................. 20 LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2.2. Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu ....................................... 21 2.2.1. Nguyên tắc phương pháp động học xúc tác trắc quang xác định nitrit. ......................................................................... 21 2.2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................. 22 CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................... 24 3.1. Lựa chọn phản ứng chỉ thị phù hợp để xác định nitrit bằng phƣơng pháp động học xúc tác trắc quang. ...................................... 24 3.1.1. Xác định nitrit dựa vào tác dụng xúc tác cho phản ứng giữa metylen xanh và bromat. ............................................................ 24 3.1.1.1. Phổ hấp thụ của sản phẩm phản ứng chỉ thị. ............................ 24 3.1.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian phản ứng. ....................... 25 3.1.1.3. Ảnh hưởng của nồng độ BrO3 - đến phản ứng xúc tác. .............. 26 3.1.1.4. Ảnh hưởng của axit đến phản ứng mất màu của MR................ 27 3.1.1.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhạy ....................................... 29 3.1.1.6. Ảnh hưởng của nồng độ MB đến độ nhạy của phép phân tích. 31 3.1.2. Xác định NO2 - bằng phương pháp động học xúc tác trắc quang với thuốc thử metyl đỏ. ...................................................... 34 3.1.2.1 Phổ hấp thụ của sản phẩm phản ứng chỉ thị. ............................. 34 3.1.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian phản ứng. ....................... 35 3.1.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ BrO3 - đến phản ứng xúc tác. .............. 37 3.1.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ NO3 - đến phản ứng xúc tác. ............... 38 3.1.2.5. Ảnh hưởng của axit đến phản ứng mất màu của MR............... 40 3.1.2.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhạy ....................................... 41 3.1.2.7. Ảnh hưởng của nồng độ MR đến độ nhạy của phép phân tích . 43 LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3.1.2.8. Ảnh hưởng của các ion lạ tới phép phân tích .......................... 47 3.2. Đánh giá độ chính xác (độ đúng và độ chụm) của phƣơng pháp 49 3.3. Phân tích mẫu thật. .................................................................... 51 3.3.1. Xử lý mẫu. ................................................................................ 51 3.3.1.1. Mẫu rau .................................................................................. 51 3.3.1.2. Mẫu thịt .................................................................................. 51 3.3.1.3. Nước ngầm. ............................................................................ 52 3.3.2. Xác định hàm lượng nitrit một số mẫu thực tế ......................... 52 3.3.2.1. Xác định hàm lượng Nitrit trong mẫu rau ................................ 52 3.3.2.2. Xác định hàm lượng Nitrit trong mẫu thịt ................................ .54 3.3.2.3. Xác định hàm lượng Nitrit trong mẫu nước ngầm. ................... 56 3.4. So sánh kết quả phân tích giữa phƣơng pháp nghiên cứu và phƣơng pháp tiêu chuẩn. ............................................................. 57 Kết luận ............................................................................................... 59 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Lêi c¶m ¬n Lời đầu tiên tôi xin được gửi tới cô giáo - TS. Tạ Thị Thảo lời biết ơn chân thành và sâu sắc nhất. Cô là người đã trực tiếp giao đề tài và tận tình chỉ bảo, hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô Khoa Hóa học – Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa Hoá học – Đại học Sư phạm Thái Nguyên, các anh chị và các bạn đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Và tôi cũng xin chân thành cảm ơn đơn vị cơ quan nơi tôi công tác đã tạo điều kiện để tôi học tập, nghiên cứu hoàn thành tốt bản luận văn. Cuối cùng tôi xin được cảm ơn những người thân trong gia đình, đã luôn động viên, cổ vũ để tôi hoàn thành tốt luận văn của mình. Thái Nguyên, tháng 9 năm 2009 Học viên NguyÔn ThÞ Hoµn LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1 MỞ ĐẦU Ngày nay việc bảo vệ môi trường và an toàn thực phẩm là vấn đề quan trọng trong xu thế phát triển bền vững của toàn nhân loại. Hiện nay do nhiều nguyên nhân khác nhau đã dẫn tới ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí và đe doạ nguồn thực phẩm an toàn của con người. Qua nghiên cứu cho thấy trong công nghiệp thực phẩm nitrit được sử dụng nhiều nhằm bảo quản các loại nông sản và thực phẩm: hoa quả, rau, thịt cá... Môi trường nước ngầm chủ yếu dùng cho sinh hoạt khu vực ngoại thành và nông thôn đang có nguy cơ ô nhiễm ngày càng cao bởi dư lượng hoá chất ngấm vào trong đất [3]. Hàm lượng nitrit trong nước bề mặt, trong đất và nước biển thấp (0,01 – 0,02mg/l). Nồng độ nitrit cao hơn gặp nhiều ở nước thải của các nhà máy công nghiệp sử dụng muối nitrit và trong nước ngầm. Như vậy hàng ngày thông qua nguồn nước và thực phẩm thì nitrit gây ảnh hưởng lớn đến sức khỏe lớn của con người. Nitrit độc hại hơn so với các hợp chất chứa nitơ khác như amoniac, nitrat và amoni. Khi vào cơ thể nitrit kết hợp với Hemoglobin hình thành methaemoglobin, kết quả hàm lượng Hemoglobin giảm sẽ làm giảm quá trình vận chuyển oxi trong máu. Khi nitrit vào dạ dày tại đây ở pH thấp nitrit được chuyển thành axit nitrơ có khả năng phản ứng được với amin hoặc amit sinh ra nitroamin – đây là hợp chất dẫn đến ung thư [11,20]. Do tính chất nguy hiểm đến sức khoẻ của con người mà việc loại bỏ nitrit trong thực phẩm và nước ngầm trước khi đưa vào sử dụng rất được quan tâm. Việc xác định được hàm lượng của nó là cơ sở để đánh giá chất lượng nước, thực phẩm. Trong thời gian gần đây nhiều công trình khoa học đã nghiên cứu xác định nitrit bằng nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp trắc quang dựa trên sự hình thành hợp chất màu azo, phương pháp sắc ký và phương pháp cực phổ. Phương pháp động học trắc quang là phương pháp đang được quan tâm nghiên cứu để xác định nitrit vì có độ nhạy và độ chính xác cao, quy trình phân tích đơn giản không tốn nhiều hoá chất và không tốn kém về trang thiết bị. Khi nghiên cứu mẫu có hàm lượng nhỏ nitrit thì đây là phương pháp thích hợp để ứng dụng phân tích. Vì vậy, để đóng góp vào việc phát triển ứng dụng phương pháp này với đối tượng nghiên cứu là thực phẩm và nước ngầm chúng tôi chọn đề tài: ‘Nghiên cứu phương pháp động học trắc quang xác định hàm lượng nitrit trong mẫu nước ngầm và thực phẩm’. LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2 CHƢƠNG I. TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về nƣớc ngầm và thực phẩm. 1.1.1. Nước ngầm và ô nhiễm nước ngầm. 1.1.1.1. Nước ngầm [5] Cùng với nước mặt, nước dưới đất là phần tài nguyên nước có ý nghĩa rất lớn đối với đời sống con người. Sự tồn tại của nước dưới đất được phân thành hai đới chính: Đới thông khí và đới bão hoà. Trong đới thông khí, nước tồn tại ở dạng hấp phụ chưa hoàn toàn trên bề mặt các hạt đất, đá. Trong đới này không gian giữa các hạt đất đá do nước và không khí do đất cùng chiếm chỗ. Trong đới bão hoà, nước đã được hấp phụ bão hoà trên bề mặt các hạt đất đá và lấp đầy các lỗ hổng, khe nứt. Nước ngầm là nước dưới đất thuộc đới bão hoà. Trữ lượng nước trong đới không khí thường không đáng kể so với nước trong đới bão hoà, vì vậy tài nguyên nước dưới đất chủ yếu là nước ngầm. Nước ngầm có thể nằm trong đất, đá bở rời được gọi là nước lỗ hổng; trong đất lẫn đá nứt nẻ được gọi là nước khe nứt. Tầng chứa nước lỗ hổng thường nằm trong đất đá bở rời của trầm tích đệ tứ, tầng chứa nước khe nứt thường nằm trong lớp đá rạn nứt thuộc các tuổi địa chất cổ hơn. Chiều sâu xuất hiện đới bão hoà (xuất hiện nước ngầm) rất khác nhau, tuy vậy đới bão hoà phân bố rộng rãi và bao gồm toàn bộ diện tích thạch quyển với trữ lượng và chất lượng nước khác nhau tuỳ theo từng khu vực. Nước ngầm thường là nước tạo thành từ sự pha trộn nhiều nguồn gốc nguyên thuỷ khác nhau: nguồn gốc khí quyển (nước mưa, nước ngưng tụ); nguồn gốc macma (nước nguyên sinh); nguồn gốc biển; nguồn gốc biến chất (nước tái sinh). Việc xác định thành phần hoá học, loại hình hoá học và các đặc điểm hoá học của các tầng dưới nước sẽ cho phép tìm hiểu, xác định nguồn gốc hoặc nguồn gốc chiếm ưu thế, rất hữu ích trong nghiên cứu về quá trình thành tạo, sự phân bố cũng như động thái của nước ngầm, phục vụ cho công tác quản lý và khai thác hợp lý tài nguyên nước ngầm. Nước ngầm có thành phần rất phức tạp và đa dạng: cả về các ion chính và các nguyên tố vi lượng trong nước. Thành phần các ion chính của nước ngầm chủ yếu phụ thuộc vào nguồn gốc chiếm ưu thế. Mức độ pha trộn các nguồn gốc khác nhau tạo nên sự đa dạng về kiểu hoá học của nước ngầm. Về LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3 các thành phần vi lượng ngoài chịu ảnh hưởng của nguồn gốc còn phụ thuộc nhiều vào đặc điểm địa chất, địa hoá riêng biệt của khu vực. - Về khí hoà tan và kim loại vi lượng: Nước ngầm thường nghèo oxi và giàu CO2 tự do hơn nước mặt vì vậy khác với nước mặt (thường có pH trung tính - tính kiềm yếu và môi trường oxi hoá cao, kim loại vi lượng có hàm lượng nhỏ) có thể gặp nhiều trường hợp nước ngầm có tính axit và môi trường khử do đó có hàm lượng đáng kể các kim loại vi lượng. Ngoài ra trong nước ngầm còn có thể có các khí có hàm lượng rất nhỏ trong khí quyển như: metan, sunfuahidro và các khí hiếm như Heli, Neon… các khí này có thể từ sự phân huỷ yếm khí chất hữu cơ trong đất đi lên theo các khe nứt kiến tạo hoà tan vào nước. - Thành phần hoá học và độ khoáng hoá của nước ngầm tầng sâu biến đổi theo mùa ít hơn nước mặt. Ở tầng sâu nước ngầm có thể có thành phần hoá học ổn định. Đặc điểm này rất quan trọng trong khai tthác các mỏ nước có độ khoáng hoá nhỏ và không ô nhiễm các thành phần vi lượng làm nước uống đóng chai. - Nước ngầm ít bị ô nhiễm chất hữu cơ và vi khuẩn, do chất hữu cơ trong nước mặt đã được keo đất hấp phụ trong quá trình nước ngấm qua các tầng đất. Nước ngầm ở dưới sâu có thể hầu như không chứa chất hữu cơ và vi khuẩn. Do đặc điểm này giá trị sử dụng lớn nhất của nước ngầm có độ khoáng hoá thấp là khai thác làm nước sạch cung cấp cho sinh hoạt của con người và nhiều ngành sản xuất (chăn nuôi, nông nghiệp, công nghiệp). Tuy nhiên, cần đặc biệt cú ý đến đặc điểm: khả năng ô nhiễm các nguyên tố vi lượng trong nước ngầm cao hơn nước mặt điển hình là ô nhiễm Fe, Mg, As, F, Br, Sunfua… Song song với việc khai thác hợp lý cần bảo vệ, không làm biến đổi chất lượng và ô nhiễm nước ngầm - một tài nguyên quý giá đối với đời sống con người cũng như nhiều ngành kinh tế[5] 1.1.1.2. Nguyên nhân gây ô nhiễm và hiện trạng ô nhiễm nước ngầm. Nước ngầm là nguồn cung cấp nước sinh hoạt chủ yếu ở nhiều quốc gia và vùng dân cư trên thế giới. Do vậy, ô nhiễm nước ngầm có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng môi trường sống của con người. Các tác nhân gây ô nhiễm và suy thoái nước ngầm bao gồm: LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 4 1- Nhiễm mặn: Do khai thác nông nghiệp, chăn nuôi quá tải không đúng cách là nguyên nhân chính cho việc ô nhiễm nguồn nước ngầm, tạo điều kiện thuận lợi cho việc nhiễm mặn ở nhiều nơi. Mạch nước ngầm một khi đã bị nhiễm mặn khó có thể sử dụng lại được nữa. Môi trường nước mặt bị ô nhiễm hữu cơ và vi sinh, hàm lượng tổng coliform ở mức cao, vượt quá tiêu chuẩn cho phép nhiều lần. Ở riêng TP Hà Nội theo số liệu thống kê của Cục bảo vệ môi trường tháng 5/2006, tổng lượng nước thải sinh hoạt khoảng 450.000 m 3 /ngày đêm, một phần được xử lý sơ bộ tại các bể tự hoại, sau đó xả vào các cống chung hoặc kênh mương, ao hồ. Nhiều nơi nước được xả trực tiếp ra sông làm ô nhiễm chất lượng nước các sông [2]. 2 - Các chất phóng xạ có trong các khoáng sản dưới đất, hoặc các chất thải phóng xạ đã không xử lý có thể ngấm dần thông qua các lớp đất và thâm nhập vào nước ngầm sau rất nhiều năm. Nhiễm asen: Năm 2001, nguy cơ ô nhiễm asen được Micheal Berg, thuộc viện Liên bang Khoa học và Công nghệ Môi trường Thụy Sĩ công bố trên tạp chí Environmental Science & Technology số tháng 7/2001 là nguồn nước uống ở vùng phía Bắc Việt Nam đã bị nhiễm arsen với nồng độ gấp 50 cao hơn định mức của Việt Nam (10 phần tỷ). Nguyên nhân được tác giả nêu ra là do nguồn nước này lấy từ các giếng đóng ở độ sâu từ 10 đến 35m. Năm 2003, tình trạng ô nhiễm này đã được chứng minh qua việc khám phá một số bệnh nhân bị bệnh arsenicosis tức là lòng bàn tay và chân bị nám đen[15] 3- Ô nhiễm nhu cầu oxy hóa học (COD) và nhu cầu oxy sinh học (BOD5 ): Nhu cầu oxy hóa học là một chỉ dấu cho thấy sự hiện diện của các hợp chất hữu cơ nhẹ trong nước. Ở những vùng phát triển nông nghiệp và công nghiệp, lượng COD và BOD5 thường tăng cao và đây là báo hiệu cho thấy sự có mặt của hữu cơ và việc thiếu oxy trong nước. Ngoài ra, cũng cần kể đến ô nhiễm các tác nhân nhân tạo như nồng độ kim loại nặng cao, photphat, nitrat, nitrit và ammoniac mà nguyên nhân chính là dư lượng của phân bón mà con người sử dụng cho cây trồng[2]. 4 - Ô nhiễm hóa chất bảo vệ thực vật: Nhu cầu phát triển nông nghiệp để giải quyết việc gia tăng dân số là nguyên nhân chính của nguy cơ ô nhiễm các hóa chất diệt cỏ, trừ sâu trong nguồn nước ngầm. Thời gian bán hủy của LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5 chúng rất lâu, nghĩa là chúng có thể tồn tại trong đất lâu dài và sau cùng theo nước mưa thẩm thấu vào nguồn nước ngầm. Đây là dấu hiệu cho thấy nguồn nước ngầm không còn là nơi an toàn - nhất là đối với các giếng đào và giếng đóng. Đây cũng là một cảnh báo rất quan trọng vì những hóa chất này sẽ tích tụ dần trong gan và các mô mỡ, và chỉ phát hiện sau một thời gian dài vài chục năm bị nhiễm độc thầm lặng một khi đã phát hiện được thì nguy cơ tử vong cao. Như vậy tình trạng ô nhiễm và suy thoái nước ngầm đang báo động nghiêm trọng ở các khu vực đô thị và các thành phố lớn trên thế giới. Riêng ở Hà Nội một số nơi đã xảy ra lún đất, biến dạng bề mặt đất, giếng đã bị tụt nước ngầm trên 10m và lưu lượng giảm đi một nửa so với ban đầu. Ðể hạn chế tác động ô nhiễm và suy thoái nước ngầm cần phải tiến hành đồng bộ các công tác điều tra, thăm dò trữ lượng và chất lượng nguồn nước ngầm, xử lý nước thải và chống ô nhiễm các nguồn nước mặt, quan trắc thường xuyên trữ lượng và chất lượng nước ngầm. 5 - Ô nhiễm nitrit và các hợp chất chứa nitơ Chu trình của nitơ chủ yếu là các phản ứng liên quan đến sinh học. Tất cả các phản ứng trong chuỗi: N2  NH3  NO2 -  NO3 -  NH4 +  Protein và các phản ứng ngược lại thành N2 đều có thể do vi sinh vật thực hiện. Các hợp chất của nitơ xuất hiện nhiều trong nước như NH4 + , NO2 - , NO3 - là quá trình phân huỷ các sinh vật yếm khí (NH4 + ), hiếm khí (NO2 - , NO3 - ) các chất hữu cơ chứa nitơ từ xác các sinh vật, chất thải hữu cơ. Ngoài ra nitrit và nitrat còn tìm thấy nhiều trong sản phẩm thịt và rau quả. Khi hàm lượng những chất này lớn gây ra ô nhiễm môi trường nước và gây nguy hiểm tới con người [6,4] 1.1.2. Thực phẩm và phụ gia thực phẩm Phụ gia thực phẩm (food additive) là những chất không được coi là thực phẩm hoặc một thành phần của thực phẩm; chúng có ít hoặc không có giá trị dinh dưỡng được cho vào với mục đích đáp ứng yêu cầu công nghệ trong quá trình sản xuất, chế biến, xử lý, bao gói, vận chuyển, bảo quản thực phẩm [19] LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 6 Việc sử dụng phụ gia thực phẩm trong danh mục phải đảm bảo đúng đối tượng thực phẩm và liều lượng không vượt quá mức giới hạn an toàn cho phép. 1.1.2.1. Vai trò của phụ gia thực phẩm [19] - Các chất phụ gia thực phẩm đóng vai trò như là một chất bảo quản thực phẩm được con người đưa thêm vào trong thực phẩm để giữ gìn hoặc kéo dài thời gian sử dụng của các loại thực phẩm nhưng không làm thay đổi chất lượng và hương vị của sản phẩm. Đôi khi, người ta cũng sử dụng chất phụ gia để có được một tính chất mong muốn nào đó, như để cho sản phẩm được dai, giòn, có màu sắc hoặc mùi vị hấp dẫn người tiêu thụ hơn… Nhờ chất phụ gia mà bánh mì có thể giữ được lâu ngày hơn mà không sợ mốc; bánh bích - quy giữ được độ giòn lâu; dầu ăn không bị hôi theo thời gian... - Hiện nay người ta đã sử dụng khoảng 600 chất phụ gia trong sản xuất, chế biến thực phẩm, góp phần tạo nên nhiều mặt hàng thực phẩm khác nhau phục vụ cho nhu cầu ngày càng đa dạng của con người. Thế nên, người ta càng đưa ra nhiều lý do để đưa các chất phụ gia vào trong thực phẩm như là: + Nhằm bổ sung vitamin, khoáng chất không có hoặc đã bị tiêu hủy trong khi biến chế. Bằng cách này sẽ giúp tránh suy dinh dưỡng ở những người chỉ quen dùng thực phẩm ít chất dinh dưỡng hoặc những trường hợp thiếu dinh dưỡng vì ăn uống thất thường, ăn kiêng... Hoặc điều trị các bệnh do thiếu chất dinh dưỡng như bệnh bướu tuyến giáp vì thiếu iốt; bệnh còi xương vì thiều vitamin D... + Giữ cho thực phẩm an toàn, tươi lâu hơn: Chất phụ gia có thể làm chậm quá trình lên men của thực phẩm hoặc ngăn chặn sự phân hủy của thực phẩm vì vi khuẩn và nấm mốc. + Chất phụ gia có thể làm chậm quá trình lên men của thực phẩm và giữ cho thực phẩm an toàn, tươi lâu hơn + Làm thay đổi bên ngoài của thực phẩm: Nhằm giúp cho thực phẩm hấp dẫn hơn. Có nhiều chất phụ gia cho các mục đích này. Chất nhũ hóa (emulsifiers) lecithin ở sữa, lòng đỏ trứng, đậu nành làm món ăn có độ ẩm, không khô cứng. Chất làm bột nở như muối bicarbonat, natri phosphat được dùng khi làm bánh nướng, bánh mì để làm cho bánh mềm, xốp hơn... LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 7 + Làm tăng mùi vị và mầu sắc của thực phẩm: Việc cho thêm chất tạo màu cũng tạo ra nhiều ý kiến khác nhau. Nhưng tâm lý chung khi nhìn thấy một món ăn có màu sắc đẹp, bắt mắt thì nhiều người cũng thích ăn hơn. - Tuy nhiên dù sử dụng thực phẩm cho bất cứ mục đích nào thì các loại phụ gia này đều phải nằm trong danh mục cho phép sử dụng và phải đảm bảo: a) Đúng đối tượng thực phẩm và liều lượng không vượt quá mức giới hạn an toàn cho phép, b) Đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật, vệ sinh an toàn quy định cho mỗi chất phụ gia theo quy định hiện hành, c) Không làm biến đổi bản chất, thuộc tính tự nhiên vốn có của thực phẩm. 1.1.2.2. Ảnh hưởng của phụ gia thực phẩm đến sức khoẻ con người[15,19] Hiện nay, việc tìm hiểu sự ảnh hưởng của phụ gia thực phẩm đến sức khởe con người vẫn là một vấn đề phức tạp. Vì quyền lợi, những nhà kinh doanh cổ vũ mạnh mẽ việc sử dụng hóa chất và họ thường tài trợ cho các đại học để thực hiện những công trình nghiên cứu có lợi cho sản xuất. Nói chung các triệu chứng thường thấy thuộc vào loại phản ứng dị ứng với 1 số chất phụ gia như: ngứa ngáy, da nổi đỏ, nhức đầu, đau bụng, chóng mặt, khó thở vv…Điều mà mọi người lo ngại nhất là đối với một số chất phụ gia, nếu ăn nhiều và ăn thường xuyên trong thời gian dài thì nó có thể gây ra bệnh ung thư. Nhưng nhiều là bao nhiêu, lâu là mấy năm thì không ai có thể trả lời chính xác được. Một số tổ chức cá nhân ý thức được hiểm họa của một số chất phụ gia đối với sức khỏe, đã không ngừng báo động, cảnh giác mọi người, đồng thời làm áp lực với chính phủ để giới hạn việc sử dụng những chất này. Sau đây là một vài thí dụ : - Nhóm sulfite: Có thể gây khó thở. Những người bị hen suyễn không nên ăn thực phẩm có chứa sulfite. Sulfite được trộn trong rau quả, quả khô (như nho khô) hoặc đông lạnh, các loại nước giải khát, các loại đường dùng làm bánh mứt, trong tôm tép đóng hộp cho nó tươi hơn và cũng tìm thấy trong các loại xốt cà chua... LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 8 - Nhóm nitrit và nitrat (muối diêm): Có khả năng gây ung thư khi chuyển thành nitrosamin lúc chiên nướng. Các chất này rất hữu hiệu trong việc ngăn cản sự phát triển và diệt vi khuẩn, đặc biệt là khuẩn clostridium botulinum trong đồ hộp. Ngoài tác dụng giúp bảo quản tốt, nitrit và nitrat còn tạo cho thịt có màu hồng tươi rất hấp dẫn. Thịt nguội, jăm - bông, lạp sườn, thịt hun khói, xúc xích... đều có chứa nitrit và nitrat. - Bột ngọt (MSG, monosodium glutamate): Có người không hợp với bột ngọt nên cảm thấy khó chịu trong người, chóng mặt, nhức đầu, khô miệng, nóng ran ở mặt, sau gáy, và ở hai cánh tay. Đôi khi có cảm giác đau ở ngực... Tuy nhiên, các triệu chứng trên chỉ tồn tại trong một khoảng thời gian ngắn. - E951-Aspartame (đường hóa học): Người không hợp với chất aspartame nên có thể bị đau bụng, chóng mặt, nhức đầu... Ngoài ra nhiều người còn cho rằng aspartame có thể gây ung thư não, nhưng tin này chưa được giới y khoa xác nhận.[19] 1.1.2.3. Dư lượng nitrit trong thực phẩm [15] Quy trình sản xuất các loại thức ăn như là thịt, phomat được phép cho thêm 1 lượng ít nitrat và nitrit. Nitrat được tìm thấy trong tự nhiên ở trong rau quả và cây trồng. Cơ thể con người có thể chuyển đổi một số nitrat trong thức ăn thành nitrit được biết đến như là quá trình nội sinh. Nitrat và nitrit có tự nhiên trong thực phẩm và nước. Nitrat có nhiều trong củ cải đường (beets), spinach, củ cải (radishes), rau riếp (lettuce). Trong cơ thể, nitrat chuyển hóa thành nitrit. Nitrit được phép dùng trong việc bảo quản thịt vì tác dụng diệt khuẩn của chúng. Một trong những vi khuẩn nguy hại gây hư hỏng thịt và gây ngộ độc thức phẩm là Clostridium botulinum, rất phổ biến trước đây. Nitrit còn làm tăng mầu sắc, hương vị cho thực phẩm, nhất là mầu hồng đặc biệt của hot dog, thịt jambon, xúc xích… Sử dụng hàm lượng lớn nitrit nhằm thực phẩm lâu bị hư hỏng khiến hàm lượng nitrit trong các sản phẩm vượt quá giới hạn cho phép do đó việc sử dụng những sản phẩm này trở nên không an toàn. 1.2. Tổng quan về nitrit và các phƣơng pháp xác định nitrit. 1.2.1. Nitrit - trạng thái tự nhiên và tính chất hoá học. LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 9 Muối của axit nitơ gọi là nitrit, muối nitrit bền hơn axit rất nhiều hầu hết các muối nitrit dễ tan trong nước muối ít tan là AgNO2. Đa số các muối nitrit không màu. Trong nitrit nguyên tử nitơ ở trạng thái lai hoá sp2, hai obitan lai hoá tham gia tạo thành liên kết  với hai nguyên tử oxi và một obitan lai hoá có electron tự do, một obitan 2p còn lại không lai hoá của nitơ có một e độc thân tao thành liên kết  không định chỗ với hai nguyên tử oxi. Nhờ có cặp e tự do ở nitơ mà ion NO2 - có khả năng tạo liên kết cho nhận với các ion kim loại. Một phức chất thường gặp là natricobantinitrit Na3[Co(NO2)6]. Đây là thuốc thử dùng để phát hiện ion K + nhờ tạo thành kết tủa K3[Co(NO2)6] màu vàng. Nitrit kim loại kiềm bền với nhiệt chúng không phân huỷ khi nóng chảy mà chỉ phân huỷ trên 5000C. Nitrit của các kim loại khác kém bền hơn, bị phân huỷ khi đun nóng ví dụ như AgNO2 phân huỷ ở 140 0 C, Hg(NO2) ở 75 0 C. Trong môi trường axit muối nitrit có tính oxi hoá và tính khử như axit nitrơ cũng như muối NaNO2 được dùng rộng rãi trong công nghiệp hoá học [8] 1.2.2. Độc tính của nitrit Hàng ngày thông qua nguồn nước và thực phẩm thì nitrit gây ảnh hưởng lớn đến sức khỏe lớn của con người. Khi vào cơ thể nitrit kết hợp với Hemoglobin hình thành methaemoglobin, kết quả hàm lượng Hemoglobin giảm sẽ làm giảm quá trình vận chuyển oxi trong máu. Thông thường hemoglobin chứa Fe2+ ion này có khả năng liên kết với oxi. Khi có mặt của NO2- nó sẽ chuyển hoá thành Fe 3+ khiến hồng cầu không làm được nhiệm vụ chuyển tải oxi. Nếu duy trì lâu sẽ dẫn tới ung thư. 2HbFe 2+ (O2) + NO2 - + H2O 2HbFe 3+ + 2OH - + NO3 - + O2 Sự tạo thành methemoglobin đặc biệt thấy rõ rệt ở trẻ em. Trẻ em mắc chứng bệnh này thường xanh xao và dễ bị đe doạ đến cuộc sống đặc biệt là trẻ em dưới 6 tháng tuổi[24,13] Ngoài ra khi nitrit vào dạ dày tại đây pH thấp nitrit được chuyển thành axit nitrơ có khả năng phản ứng được với amin hoặc amit sinh ra nitrosamine – đây là hợp chất gây ung thư. Các hợp chất nitroso được tạo thành từ các LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 10 amin bậc II và axit nitrơ có thể trở nên bền vững hơn nhờ tách lại proton trở thành nitrosamine Các amin bậc III trong môi trường axit yếu ở pH = 3 – 6 với sự có mặt của ion nitrit chúng dễ dàng phân huỷ thành anđehit và amin bậc II. Sau đó amin bậc II tiếp tục chuyên thành nitrosamine. Các amin bậc II thường xuất hiện trong quá trình nấu rán thực phẩm giàu protein hay quá trình lên men. Nitrit có trong rau quả vào khoảng 0,05 – 2 mg/ kg. Khi dùng thực phẩm hay nguồn nước có nồng độ NO2 - vượt quá giới hạn cho phép lâu ngày sẽ gây nên ngộ độc[15,23] Hợp chất quan trọng khác của nitơ là NO3 - cũng gây những tác hại không nhỏ cho sức khoẻ con người đặc biệt thông qua nguồn thực phẩm. Hàm lượng NO3 - liên quan chặt chẽ tới hàm lượng đạm sử dụng. Nếu con người bón quá lượng đạm cần thiết gây ra dư thừa nitrat. Khi vào cơ thể con người NO3 - tham gia phản ứng khử ở dạ dày và đường ruột sinh ra NO2 - là chất độc hơn cả NO3 - . Vì vậy, những thực phẩm và nguồn nước có chứa nitrit cao cần phải loại bỏ và việc xác định hàm lượng của chúng có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá chất lượng nước và thực phẩm[6] Do nitơ và hợp chất của chúng có ảnh hưởng lớn tới sức khoẻ con người nên tổ chức y tế thế giới và các quốc gia đều có những quy định về hàm lượng nitrit và nitrat trong nước uống và thực phẩm (bảng 1). H H LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 11 Bảng 1: Quy định hàm lƣợng nitrit và nitrat trong nƣớc uống của một số quốc gia và tổ chức [7]. STT Tổ chức và Quốc gia Hàm lượng NO3 - Hàm lượng NO2 - 1 WHO 45 - 2 TCVN5501-91 50 0,1 3 Canađa 10 1,0 4 EEC 50 0,1 5 CHLB Đức 50 0,1 1.2.3. Các phương pháp xác định nitrit. 1.2.3.1. Phương pháp thể tích [1,20] Phương pháp này có thể xác định được nitrit dựa trên cơ sở oxi hoá nitrit thành nitrat khi dùng thuốc thử KMnO4. Điểm cuối của quá trình chuẩn độ được nhận biết khi xuất hiện màu hồng nhạt của KMnO4 (có thể áp dụng phương pháp chuẩn độ trực tiếp hay chuẩn độ ngược). Phương trình chuẩn độ: 2MnO - 4 + 5NO2 - + 6H + 2Mn 2+ + 5NO3 - + 3H2O Tuy nhiên trong môi trường axit ion NO2 - bị phân huỷ thành NO và NO2 theo phương trình NO2 - + H + HNO2 NO + NO2 + H2O Do đó cần đảo ngược thứ tự phản ứng (nhỏ từ từ dung dịch NO2 - vào dung dịch MnO4 - trong môi trường axit). Phương pháp này có độ nhạy không cao và tính chọn lọc kém vì trong dung dịch có nhiều ion có khả năng bị MnO4 - oxihoá. Ví dụ: Nếu chuẩn độ chậm dung dịch nitrit đã được axit hoá bằng dung dịch KMnO4 thì sẽ thu được kết quả thấp do axit nitrơ không bền dễ bay hơi. Ngoài ra oxi không khí cũng oxi hoá nitrit thành nitrat. Do đó, nên thêm chính xác thể tích dung dịch nitrit từ buret vào dung dịch KMnO4 đã được axit hoá cho đến khi mất màu dung dịch. Nhưng ion NO2 - phản ứng chậm với MnO4 - , do đó có thể xảy ra sự phân huỷ NO2 - trước khi phản ứng với MnO4 - . Nguyên tắc của phương pháp: oxi hoá NO2 - thành NO3 - bằng KMnO4 điểm cuối của quá trình chuẩn độ được nhận biết khi màu tím của KMnO4 chuyển thành màu tím rất nhạt (gần như mất màu). LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 12 1.2.3.2. Phương pháp trắc quang. Cơ sở của phương pháp trắc quang là dựa vào phản ứng tạo chất màu của chất cần xác định với thuốc thử và dựa vào định luật Lambe - Beer để xác định hàm lượng chất đó. Phương trình biểu diễn mối liên hệ giữa độ hấp thụ quang và nồng độ chất phân tích có dạng: A=.l.C, trong đó: A là độ hấp thụ quang của phức màu, l là chiều dày cuvet và C là nồng độ chất cần phân tích [3]. NO2 - được xác định dựa trên cơ sở hình thành hợp chất màu azo tại pH thấp. NO2 - phản ứng với amin bậc I trong môi trường axit tạo thành muối điazoni ở giai đoạn trung gian. Muối này khi tác dụng với hợp chất thơm sẽ tạo thành phức màu azo tương ứng thích hợp cho phép đo quang. Nếu sử dụng thuốc thử là axit sunfanilic và  - naphtylamin thì NO2 - sẽ phản ứng với sunfanilic tại hợp chất trung gian là muối điazoni tương ứng. Sau đó muối này kết hợp với  - naphtylamin tạo ra hợp chất màu hồng. Độ hấp thụ quang được đo ở bước sóng 520nm, yếu tố đầu ảnh hưởng đến phản ứng điazon hoá là pH của môi trường phản ứng, nhiệt độ phản ứng. Phản ứng thường được tiến hành ở pH khoảng 1,7 – 3 và ở khoảng nhiệt độ là 0 – 50C. Nhiệt độ càng cao phản ứng xảy ra càng nhanh nhưng lại dễ dàng bị phân huỷ thành các hợp chất khác. Phương pháp này có độ chọn lọc cao khi có một lượng rất lớn (thường gấp 100 lần) cloramin, clo, thiosunfat, natri poly photphat và sắt (III) thì sai số của phương pháp này là 10%[25] 1.2.3.3. Phương pháp động học xúc tác - trắc quang. A. Cơ sở lý thuyết của phương pháp động học xúc tác [9,22] Cơ sở phương pháp động học xúc tác [22] là dựa trên việc đo tốc độ phản ứng để xác định nồng độ các chất. Phương pháp tiến hành dựa trên hiệu LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 13 ứng xúc tác của cấu tử cần định lượng đối với một phản ứng nào đó. Vì vậy, nó cho phép xác định được lượng vết, đặc biệt là các anion và các hợp chất hữu cơ một cách đơn giản, nhanh chóng với giới hạn phát hiện thấp. Phép xác định cần sử dụng thiết bị theo dõi thời gian, máy điều nhiệt và phổ quang kế có thể đọc tự động, kết hợp với máy tính để theo dõi các thí nghiệm và cho phép đánh giá dữ liệu về độ chính xác, giới hạn phát hiện, sự nhanh chóng và tự động hóa đã đưa phương pháp động học trở nên phổ biến. Khi sử dụng phản ứng có xúc tác để nghiên cứu ta có thể xác định được nồng độ cực kì nhỏ của chất xúc tác thông qua sự tăng tốc độ phản ứng vì một chất xúc tác tham gia vào nhiều vòng của phản ứng xúc tác. Khi nồng độ của chất xúc tác tăng sẽ dẫn đến tăng tốc độ phản ứng. Phương pháp xác định động học xúc tác thường dựa theo hai hướng sau: + Dựa vào kết quả đo tốc độ phản ứng ở thời điểm bắt đầu của phản ứng (phân tích xúc tác). + Dựa vào những biến đổi của tốc độ phản ứng (phân tích các thay đổi như chất hoạt hóa hoặc chất ức chế). Cơ sở của phương pháp động học xúc tác dựa trên việc đo tốc độ phản ứng chỉ thị. Phản ứng chỉ thị là phản ứng được xúc tác bởi chất phân tích. Chất để theo dõi tốc độ phản ứng chỉ thị được gọi là “chất chỉ thị ”. Giả thiết có phản ứng như sau: A + B ku P1 + P2 (1) Ở đây, P1, P2 là sản phẩm được tạo thành từ các phản ứng không xúc tác của A và B. Giả sử trong phản ứng có mặt chất xúc tác C, cơ chế mới như sau : A + C kc P1 + X (2) X + B  nhanh P2 + C (3) Ở đây, X là phức chất trung gian hoạt động. Nếu phản ứng (3) xảy ra nhanh hơn phản ứng (2), nồng độ của chất xúc tác sẽ không đổi suốt quá trình phản LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 14 ứng và tốc độ phản ứng (v) sẽ bằng tổng của tốc độ phản ứng không xúc tác và có xúc tác, tức là: v = - [ ]d A dt = ku [A][B] + kc [C][A][B] (4) Ở đây, A là chất chỉ thị. Nếu coi như tốc độ của phản ứng không xúc tác không đáng kể, có thể bỏ qua, ta có: v = - [ ]d A dt = [C0] . . kc (5) Ở đây, [C0] là nồng độ của chất xúc tác được xác định.  là tích nồng độ của các chất ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng chỉ thị. kc là hằng số tốc độ phản ứng. Định luật tốc độ tổng của phản ứng xúc tác chỉ có thể được áp dụng sau khi xét hết ảnh hưởng của các yếu tố động học. Do ta không thể biết trước nồng độ của một chất xúc tác trực tiếp trong mỗi trường hợp, cho nên để xác định nồng độ chưa biết của chất xúc tác cần phải dựng đường chuẩn. Hai phương pháp chính được sử dụng để phân tích xúc tác là phương pháp vi phân và phương pháp tích phân, kết hợp với ba cách xây dựng đường chuẩn: phương pháp thời gian ấn định, phương pháp nồng độ ấn định và phương pháp tg  . * Phương pháp vi phân Đánh giá tốc độ phản ứng trực tiếp qua d/dt: + Đo nồng độ ban đầu, từ đó xác định được tốc độ ban đầu và dùng để đánh giá nồng độ. + Đo độ dốc của đường cong thực nghiệm tại một điểm bất kì, từ đó có thể tính được nồng độ. * Phương pháp tích phân Phương pháp tích phân chủ yếu dựa vào việc đánh giá tốc độ tương ứng vượt quá một giới hạn, thường là khoảng nhỏ  t. LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 15 + Đo thời gian ấn định và đo sự thay đổi của một biến số có liên quan tới nồng độ của chất phản ứng hoặc sản phẩm vượt qua một khoảng thời gian xác định. + Phương pháp nồng độ ấn định hoặc biến thiên thời gian (chu kì thời gian) được áp dụng để đo sự thay đổi tương tự trong nồng độ chất phản ứng hoặc sản phẩm. * Phương pháp khác + Phương pháp dựa trên việc đo độ dài của chu kì cảm ứng. + Phương pháp đặc biệt như đo dao động của phản ứng . Cần chú ý là độ chính xác của phương pháp phân tích động học phụ thuộc vào độ tin cậy của kỹ năng phân tích khi đo những thay đổi nồng độ của một cấu tử. Độ nhạy và giới hạn phát hiện của phương pháp: Ưu điểm chính của phương pháp là giới hạn phát hiện (nồng độ thấp nhất mà chất xúc tác đo được) thấp và độ nhạy cao. Nồng độ các chất xúc tác ở trong khoảng 10-6-10-11 g/ml có thể xác định được dựa trên khả năng xúc tác của chúng và nồng độ phù hợp để có thể đo được tín hiệu phân tích nhỏ nhất. B. Độ chọn lọc của phương pháp Theo IUPAC, độ chọn lọc biểu thị cho khả năng xác định một chất khi có mặt các chất cản trở đi kèm trong mẫu. Các đặc tính riêng không gây ảnh hưởng cản trở trong trường hợp này. Đặc tính xúc tác của một ion vô cơ phụ thuộc vào kích thước ion, điện tích và liên kết của nó. Các chất có đặc tính tương tự như chất phân tích sẽ ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng, và do đó phương pháp phân tích động học thường không có tính chọn lọc cao khi có mặt các chất hoá học có liên quan đến các nguyên tố. Độ chọn lọc của phương pháp xúc tác có thể được cải thiện bằng các cách sau: Thay đổi điều kiện phản ứng (pH, nồng độ chất phản ứng, nhiệt độ...), sử dụng các kỹ thuật tách (trao đổi ion, phương pháp phổ, khuyếch tán LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 16 phổ, kết tủa đồng thời, chưng cất, điện di...), sử dụng các tác nhân che để hạn chế ảnh hưởng của các ion cản. Giới hạn phát hiện là một ưu điểm thường được nhấn mạnh trong phương pháp phân tích động học xúc tác. Tuy nhiên, độ chọn lọc thấp có thể là nguyên nhân hạn chế một phần các ứng dụng của phương pháp này. C. Một số phương pháp động học xúc tác trắc quang xác định hàm lượng nitrit. + Có thể xác định nitrit sử dụng thuốc thử molybdoxylicic acid xanh (MSAB). Phương pháp này nhanh, đơn giản, có độ nhạy và độ chọn lọc cao cho việc xác định hàm lượng Nitrit. Đo quang tại  = 810 nm. Giới hạn phát hiện là 0.004 ppm.[17] + Có thể xác định hàm lượng nitrit dựa trên tác dụng xúc tác của nó cho phản ứng giữa methylthymol xanh và kalibromat trong môi trường axit H2SO4 . Đo quang tại  = 437nm cho phạm vi nồng độ nitrit từ 2-100ng/ml và 100 – 500ng/ml theo phương pháp thời gian ấn định thời gian tại 4 phút ở 30oC. Giới hạn định lượng nitrit là 0.6 ng/ml.[21] + Có thể xác định hàm lượng Nitrit dựa trên tác dụng xúc tác của nó cho phản ứng oxi hóa cresy brilliant xanh bằng bromat. Đo quang ở 595nm và ở 300C. Giới hạn định lượng nitrit là 0.1ng/ml.[18] + Có thể xác định nitrit trong môi trường axit dựa vào sự khử Cresyl violet thành màu vàng. Đo biến thiên độ hấp thụ quang của dung dịch ở  = 555nm nếu hàm lượng nitrit trong khoảng 0.0188 – 2.3  g/ml và tại  = 405nm khi xác định 2.4 – 2.6  g/ml [16] + Có thể xác định hàm lượng nitrit dựa trên tác dụng xúc tác của nó cho phản ứng oxi hóa methylene xanh bằng bromat. Tốc độ phản ứng được theo dõi màu bằng đo quang ở 664nm và ở 250C theo phương pháp thời gian ấn định tại 3 phút. Giới hạn định lượng của phương pháp này là 3.6  g/ml. [24]. 1.2.3.4. Một số phương pháp khác. A. Phƣơng pháp cực phổ. Nitrit là anion có hoạt tính cực phổ, khi xác định nitrit bằng phương pháp cực phổ, điện cực giọt thuỷ ngân, dung dịch nền LaCl3 2% và BaCl2 2% thì nitrit xuất hiện sóng cực phổ ở thế 1,2 V LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 17 Nếu dùng nền là hỗn hợp đệm xitrat 2M có pH = 2,5 thì giới hạn phát hiện là 0.2 ppm NO2 - Nếu dùng nền là hỗn hợp KCl 0,2M + SCN- 0,04M + Co2+ 2. 104 M ở pH = 1 – 2 thì sẽ cho một pic cực phổ xung vi phân rất rõ khi có mặt của ion NO2-. Pic xuất hiện ở thế - 0,5 V ( so với điện cực calomen bão hoà) và chiều cao của pic tỉ lệ với nồng độ NO2 - . Có thể xác định nitrit bằng cách chuyển nó thành diphenyl nitrosamine phản ứng được tiến hành trong môi trường axit. Khi xác định NO2 - trong mẫu người ta thêm 5ml dung dịch nền (gồm 4,86 KSCN và 17,2 ml HClO4 70% trong 1l nước cất). 1,25 ml phenylamin (hoà tan 0,44g diphenylamin trong 400ml rượu metylic định mức thành 1l) và 20ml mẫu. Điều chỉnh pH từ 1 – 2 bằng axit HClO4 nếu cần. Sục khí nitơ để loại oxi không khí sau đó ghi phổ xung vi phân từ - 0,2 đến – 0,8V. Thế đỉnh pic xuất hiện ở - 0,52V.[28] B. Phƣơng pháp sắc ký. Ion nitrit phân tích bằng phương pháp sắc kí lỏng cao áp với pha động là axit p-hyđrobenroic 8mM và Bis - Tris 3,2mM. Hàm lượng nitrit có thể xác định được đến10.e-8M. Ion nitrit cũng có thể xác định được cùng với các ion khác bằng phương pháp sắc kí ion. Tuy nhiên giới hạn phương pháp này chỉ xác định được 0,1 mg/lit NO2 - . Mẫu được bơm vào cột tách bằng van bơm mẫu, nhờ pha động thích hợp để qua cột tách. Tại đây các cấu tử trong hỗn hợp được tách ra khỏi nhau và xác định nhờ bộ Detector thích hợp.[27,20] C. Phƣơng pháp phân tích khối lƣợng [15]. Nitrit có thể tạo thành muối khó tan với 2,4- điamino 6-oxypyriđin là 2,4 điamino 5 nitrozo 6 -oxypyriđin. Sấy khô muối ở nhiệt độ 120-1400C rồi xác định trọng lượng của muối. Phương pháp phân tích này hầu như ít được nghiên cứu vì thời gian phân tích quá dài, không thích hợp khi cần phân tích nhanh. Ngoài ra, người ta còn xác định nitrit bằng phương pháp gián tiếp dựa trên phản ứng: 3HNO2 + AgBrO3  AgBr + 3HNO3 LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 18 Lọc lấy kết tủa AgBr, đem rửa bằng dung dịch H2SO4 (1:4) và sấy ở nhiệt độ 85-900C rồi đem cân. Từ lượng AgBr kết tủa ta tính được NO2 - có trong dung dịch. Phương pháp này chỉ áp dụng với những mẫu có chứa lượng lớn NO2. LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 19 CHƢƠNG II. THỰC NGHIỆM 2.1. Hóa chất và thiết bị thí nghiệm. 2.1.1. Hóa chất. Các hóa chất được sử dụng là loại tinh khiết phân tích (P.A.) và các dung dịch đều được pha chế bằng nước cất 2 lần. * Pha chế dung dịch chuẩn. Dung dịch chuẩn gốc nitrit (1000 mg/l) được pha từ NaNO2 tinh thể. Cân 0,750g NaNO2 tinh khiết hoá học đã sấy khô ở 105 0 C vào cốc cân sau đó chuyển vào bình định mức 500 ml tráng cốc cân 3 lần và định mức bằng nước cất đến vạch định mức. Nồng độ chính xác của dung dịch này được xác định lại bằng KMnO4 như sau: Dùng pipet lấy chính xác Vml MnO4 - có nồng độ xác định vào bình nón dung tích 250 ml. Thêm 2ml dung dịch H2SO4 2M + 4ml H2O cất đun nóng nhẹ tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch NO2 - cần xác định nồng độ cho đến khi dung dịch trong bình nón mất màu hồng thì dùng lại. Ghi số ml NO2 - đã dùng chuẩn độ - V0 ml. Phương trình chuẩn độ: 2MnO - 4 + 5NO2 - + 6H + 2Mn 2+ + 5NO3 - + 3H2O Làm 3 lần lấy kết quả trung bình. Do KMnO4 không phải là chất gốc nên ta phải chuẩn độ lại nồng độ bằng dung dịch chuẩn axit oxalic. Dung dịch chuẩn làm việc có các nồng độ nhỏ hơn được chuẩn bị bằng cách pha loãng dung dịch chuẩn gốc bằng nước cất và sử dụng trong vòng 1 tuần ( bảo quản trong tủ lạnh 40C). * Pha chế dung dịch thuốc thử methyl đỏ (MR) 1,375. 10-4M Dung dịch MR 1,375×10-4 M được chuẩn bị bằng cách pha 0,004g MR tinh thể bằng cồn và nước cất trong bình định mức 100 ml. * Pha chế dung dịch thuốc thử metylen xanh (MB) 1,5. 10-4M: LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 20 Dung dịch MB 1,5×10-4 M được chuẩn bị: Pha 0,0135g MB tinh thể bằng nước cất và định mức 250ml. Dung dịch được bảo quản trong tủ lạnh ở 4 0 C và được pha lại từng tháng. * Dung dịch NO3 - 1M được pha từ KNO3 tinh thể: hoà tan 10,1g KNO3 tinh khiết phân tích bằng nước cất hai lần, lắc kỹ rồi định mức thành 100ml. * Dung dịch axit H2SO4 3M được chuẩn bị bằng cách pha loãng 41 ml H2SO4 98% vào 250 ml nước. Nồng độ chính xác của dung dịch này được xác định lại bằng phương pháp chuẩn độ axit-bazơ như sau: Dùng pipet lấy chính xác Vml dung dịch H2SO4 cần xác định vào bình nón dung tích 250 ml. Thêm 2 - 3 giọt dung dịch chất chỉ thị phenolphtalein. Chuẩn bằng dung dịch NaOH đã biết trước nồng độ cho tới khi dung dịch có màu hồng bền trong khoảng 30 giây thì dừng chuẩn độ. Ghi lại số ml NaOH đã dùng để chuẩn độ - V0 ml. Làm 3 lần lấy kết quả trung bình. Trước khi tiến hành chuẩn độ cần xác định lại nồng độ của NaOH bằng dung dịch chuẩn H2C2O4. * Dung dịch BrO3 - 0,2M được pha từ KBrO3 tinh thể. Cân chính xác 0,835g KBrO3 tinh khiết phân tích vào cốc cân sau đó hoà tan vào nước chuyển vào bình định mức 250ml rồi thêm nước cho tới vạch (tráng cốc cân 3 lần). Để xác định nồng độ chính xác của dung dịch này ta chuẩn độ lại bằng Na2S2O3. Dùng pipet lấy chính xác Vml BrO3 - dung dịch cần xác định nồng độ vào bình nón dung tích 250 ml. Thêm 0,6 ml H2SO4(1:4) + 2ml KI 20% khuấy để yên 10p đậy bình nón bằng nắp kính đồng hồ. Chuẩn độ lượng I2 thoát ra bằng dung dịch Na2S2O3 đã biết trước nồng độ cho tới khi dung dịch có màu vàng rơm thì thêm 1ml hồ tinh bột, lắc đều và chuẩn độ tiếp tới khi mất màu xanh thì dừng chuẩn độ. Ghi lại số Na2S2O3 ml đã dùng - V0 ml. Làm 3 lần lấy kết quả trung bình. 2.1.2. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm * Bình định mức thủy tinh có dung tích 25, 50, 100, 250, 500 ml. * Cốc thuỷ tinh chịu nhiệt dung tích 100, 250 ml. * Bình nón dung tích 250 ml, buret 25 ml. LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 21 * Các loại pipet chia vạch: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 5; 10; 25 ml. * Máy trắc quang UV-VIS 1601 PC - Shimadzu (Nhật Bản), bước sóng làm việc tử 190- 900 nm , cuvet thuỷ tinh chiều dày l = 1cm. * Cân phân tích Scientech SA 210 độ chính xác 0,0001g. * Máy điều nhiệt. * Đồng hồ đếm giây. 2.2. Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu 2.2.1. Nguyên tắc phương pháp động học xúc tác trắc quang xác định nitrit. Theo tham khảo tài liệu thì các chất màu thuộc họ azo như metyl đỏ (MR) hoặc các chất thuộc họ thiozin như metylen xanh phản ứng chậm với KBrO3 trong môi trường axit, làm giảm độ hấp thụ quang của chất màu. Khi có mặt nitrit tốc độ phản ứng tăng nhanh làm cho độ hấp thụ quang giảm mạnh và tỷ lệ thuận với nồng độ nitrit. Do đó, dựa vào sự giảm độ hấp thụ quang có thể định lượng đươc nitrit theo phương pháp thời gian ấn định hoặc phương pháp tg. Metyl đỏ có công thức cấu tạo như sau: Công thức phân tử : C15H15N3O2 M= 269,3 g/mol Tên gọi: Methyl Red; 2-[4-(Dimethylamino)phenylazo]benzoic Ở nhiệt độ phòng MR tồn tại ở dạng chất rắn màu đỏ khi tan trong nước cho dung dịch màu đỏ ( pH < 4,4), chỉ thị đổi màu trong khoảng pH= 4,4 - 6,2. Khi pH > 6,2 dung dịch chỉ thị có màu da cam. LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 22 Ngoài ra ta còn xác định hàm lượng nitrit dựa trên tác dụng xúc tác của nó cho phản ứng giữa metylen xanh và kalibromat trong môi trường axit H2SO4 . Metylen xanh có công thức cấu tạo như sau: Công thức phân tử: C16H18ClN3S . 3H2O Tên gọi: Methylene Blue 3,7-Bis(dimethylamino)phenazathioniumchloride trihydrate Metyllen xanh là chỉ thị oxi hoá khử, bị BrO3 - oxi hoá định lượng thành sản phẩm không màu trong môi trường axit. Khi có mặt lượng vết nitrit (được xem như chất xúc tác) phản ứng xảy ra như sau: 10NO2 - + 2BrO3 - + 12H +  5N2O4 + Br2 + 6H2O (MB)khử + N2O4  (MB)oxi hoá + 2NO2 - Mầu xanh không màu 2.2.2. Nội dung nghiên cứu gồm: - Lựa chọn phản ứng chỉ thị phù hợp để xác định nitrit trong mẫu phân tích. - Tối ưu hóa các điều kiện của phép xác định: gồm nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố sau đến phản ứng chỉ thị + Phổ hấp thụ của dung dịch chất màu và chọn cực đại hấp thụ để đo độ hấp thụ quang. + Ảnh hưởng của thời gian phản ứng. Theo dõi biến thiên tốc độ phản ứng để chọn phương pháp tg hay phương pháp thời gian ấn định. + Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng + Ảnh hưởng của nồng độ đầu các tác nhân phản ứng + Ảnh hưởng của môi trường phản ứng - Nghiên cứu ảnh hưởng của các ion lạ đến phép xác định LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 23 - Đánh giá phương pháp phân tích : gồm khảo sát giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng, khoảng tuyến tính; đánh giá độ chụm và độ chính xác của phương pháp phân tích, tính hiệu suất thu hồi của phương pháp phân tích. - Xây dựng qui trình phân tích và ứng dụng phân tích mẫu thực tế. LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 24 CHƢƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Lựa chọn phản ứng chỉ thị phù hợp để xác định nitrit bằng phƣơng pháp động học xúc tác trắc quang. 3.1.1. Xác định nitrit dựa vào tác dụng xúc tác cho phản ứng giữa metylen xanh và bromat. 3.1.1.1. Phổ hấp thụ của sản phẩm phản ứng chỉ thị. Chuẩn bị 5 bình định mức dung tích 25 ml, đánh số từ 1 đến 5, lần lượt cho vào các bình: 5ml H2SO4 0,75 M sau đó thêm vào mỗi bình như sau: + Bình 1: mẫu trắng; + Bình 2: 2,5ml KBrO3 2.10 -2 M + Bình 3: 2,5ml KBrO3 2.10 -2 M thêm 2,5 NO2 - 50 ppm + Bình 4: 2,5ml KBrO3 2.10 -2 M thêm 5ml NO2 - 50 ppm + Bình 5: 2,5ml KBrO3 2.10 -2 M thêm 5 ml NO2 - 100 ppm Cuối cùng thêm vào tất cả các bình 2 ml MB 1,5. 10 -4 M, thêm nước cất đến vạch mức, lắc đều. Ghi lại phổ hấp thụ của các dung dịch trong bình từ 1 đến 5 với dung dịch so sánh là dung dịch axit có nồng độ 0,15M sau 1 phút kể từ khi thêm MB ở dải bước sóng từ 500 nm đến 800 nm. Kết quả phổ hấp thụ quang của 5 dung dịch được biểu diễn ở hình 1. Đường (1) phổ hấp thụ của dung dịch MB và H2SO4 Đường (2) phổ hấp thụ của dung dịch MB; H2SO4 ; KBrO3 Đường (3,4,5) phổ hấp thụ của dung dịch MB; H2SO4 ; KBrO3; NO2 - lần lượt có nồng độ 5ppm,10ppm,20ppm Hình 1: Phổ hấp thụ quang của dung dịch MB khi có mặt H2SO4 ; KBrO3 và NO2 - (Trong đó nồng độ cuối: MB 1,2 × 10-5 M, H2SO4 0,15M, KBrO3 2.10 -3 ). 1 3 4 5 2 LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 25 Thực nghiệm cho thấy metylen blue (MB) là thuốc thử màu xanh, có hai bước sóng hấp thụ cực đại tại 1=612 nm và 2=650 nm trong môi trường axit mạnh (đường 1,2). Hình 1 cho thấy mật độ quang (A) giảm khi trong dung dịch có KBrO3 (đường 2) chứng tỏ có xảy ra phản ứng yếu giữa KBrO3 và MB. Khi có mặt lượng vết nitrit trong hỗn hợp phản ứng thì A giảm nhanh (đường 3,4,5) chứng tỏ nitrit đã xúc tác cho phản ứng. Tuy nhiên khi có mặt của nitrit thì bước sóng hấp thụ cực đại của MB bị dịch chuyển với 1=640 nm và 2=664 nm. Vì vậy, có thể định lượng được nitrit khi dùng nó làm xúc tác cho phản ứng oxi hoá MB bằng KBrO3 khi đo độ giảm hấp thụ quang ở bước sóng 2=664 nm. 3.1.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian phản ứng. Lấy 5ml H2SO4 0,75 M; 2,5ml KBrO3 2.10 -2 M cho vào bình định mức 25 ml thêm vào đó 2,5 NO2 - 50 ppm. Cuối cùng thêm vào bình 2ml MB 1,5. 10 -4 M thêm nước cất đến vạch, lắc đều. Theo dõi độ hấp thụ quang của dung dịch tại  = 664 nm sau 1 phút kể từ khi thêm MB với dung dịch so sánh là axit H2SO4 trong khoảng thời gian là 360 giây. Kết quả thu được như hình 2. Hình 2: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang theo thời gian (Trong đó nồng độ cuối: MB 1,2 × 10-5 M, H2SO4 0,15M, KBrO3 2.10 -3 ; NO2 - 5 ppm ). Kết quả cho thấy độ hấp thụ quang giảm theo thời gian và dần đạt cân bằng khi thời gian phản ứng lớn hơn 200s. Do đó ở các thí nghiệm tiếp theo LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 26 chúng tôi chọn đo theo phương pháp thời gian ấn định là 1 phút kể từ khi thêm thuốc thử MB vào dung dịch đã có các tác nhân phản ứng khác (được xem là thời điểm t = 0). 3.1.1.3. Ảnh hưởng của nồng độ BrO3 - đến phản ứng xúc tác. Ảnh hưởng của nồng độ cuối BrO3 - được khảo sát ở khoảng 6. 10-4 - 4.10-3 M khi cố định các tác nhân khác. Chuẩn bị 12 bình định mức dung tích 25 ml, đánh số từ 1 đến 12. Lần lượt cho vào mỗi bình: 5ml H2SO4 0,75 M sau đó thêm vào mỗi bình như sau: + Bình từ 1-6: KBrO3 có nồng độ tăng dần từ 6.10 -4 - 4.10 -3 M. + Bình từ 7-12: 5 ml NO2 - 100 ppm và KBrO3 có nồng độ tăng dần từ 6.10 -4 - 4.10 -3 M. Cuối cùng thêm vào tất cả các bình 2 ml MB 1,5.10 -4 M thêm nước cất đến vạch, lắc đều. Sau 1 phút kể từ khi thêm MB đo độ hấp thụ quang của các dung dịch tại  = 664 nm với dung dịch so sánh là axit H2SO4 0,15M. Kết quả được trình bày trong bảng 2 và biểu diễn trên đồ thị hình 3. Bảng 2: Kết quả ảnh hưởng của nồng độ BrO3 - đến phản ứng xúc tác (Trong đó nồng độ cuối: MB 1,2 × 10-5 M, H2SO4 0,15M ; NO2 - 20 ppm ). Nồng độ - (x 103) M Anền A (có NO2 - )  A 0,6 0,451 0,2461 0,2049 1,4 0,4319 0,2082 0,2237 1,6 0,4258 0,1853 0,2405 2,0 0,4183 0,1682 0,2501 2,6 0,3702 0,1168 0,2534 3,0 0,3647 0,1128 0,2519 LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 27 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 A bs nong do KBrO 3 .10 3 (M) A nen A có nitrit delta A Hình 3: Ảnh hưởng của nồng độ BrO3 - đến phản ứng xúc tác. Anen là đường biểu thị sự giảm độ hấp thụ quang khi cho thuốc thử vào dung dịch nền (không có nitrit) sau 1 phút. Acó nitrit là đường biểu thị sự giảm độ hấp thụ quang khi cho thuốc thử vào dung dịch có mặt có nitrit sau 1 phút. delta A là đường biểu diễn hiệu số Anen - Acó nitrit Kết quả ở hình 3 cho thấy với phản ứng nền khi nồng độ BrO3 - tăng thì độ hấp thụ quang giảm theo sự tăng của nồng độ đầu BrO3 -. Khi có mặt nitrit, tăng nồng độ BrO3 - từ 6.10-4M đến 2.10-3M thì độ hấp thụ quang giảm mạnh hơn sau đó có giảm nhưng chậm nên sự chênh lệch của độ hấp thụ quang (deltaA) giữa phản ứng nền và phản ứng xúc tác (mẫu có ảnh hưởng NO2 - ) tăng dần đến nồng độ KBrO3 2.10 -3 M. Khi nồng độ KBrO3 cao hơn thì hiệu số độ hấp thụ quang giảm và hầu như không thay đổi nữa. Vì thế nồng độ cuối của KBrO3 2.10 -3 M được chọn làm nồng độ tối ưu để tiến hành các phản ứng tiếp theo. 3.1.1.4. Ảnh hưởng của axit đến phản ứng mất màu của MB. LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 28 Các khảo sát sơ bộ cho thấy phản ứng động học không xảy ra trong môi trường axit yếu như axit axêtic, nhưng ngược lại phản ứng động học có thể xảy ra trong môi trường mạnh. Ảnh hưởng của nồng độ cuối axit sunfuric đã được khảo sát trong khoảng nồng độ 0,04 – 0,2M. Chuẩn bị 10 bình định mức dung tích 25 ml, đánh số từ 1 đến 10: Lần lượt cho vào mỗi bình như sau: + Bình từ 1 – 5: 2,5ml KBrO3 2.10 -2 M thêm H2SO4 có nồng độ tăng dần từ 0,04 – 0,2M. + Bình từ 6 – 10: 2,5ml KBrO3 2.10 -2 M thêm 5 ml NO2 - 100 ppm và H2SO4 có nồng độ tăng dần từ 0,04 – 0,2M. Cuối cùng thêm vào tất cả các bình 2 ml MB 1,5.10 -4 M thêm nước cất đến vạch, lắc đều. Sau 1 phút kể từ khi thêm MB đo độ hấp thụ quang của các dung dịch tại  = 664 nm với dung dịch so sánh là axit H2SO4 có nồng độ tăng dần từ 0,04 – 0,2M. Kết quả được trình bày trong bảng 3 và biểu diễn trên đồ thị hình 4. Bảng 3: Kết quả ảnh hƣởng của nồng độ axit đến phản ứng mất màu của MB (Trong đó nồng độ cuối: MB 1,2 × 10-5 M, KBrO3 2.10 -3 M; NO2 - 30 ppm ). Nồng độ H2SO4 (M) Anền A (có NO2 - ) DeltaA 0,04 0.492 0.3497 0.1423 0,08 0.4208 0.255 0.1658 0,1 0.3806 0.1964 0.1842 0,15 0.3712 0.1665 0.2047 0,2 0.3506 0.1504 0.2002 LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 29 0.05 0.10 0.15 0.20 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 de lta A nong do H 2 SO 4 (M) B C D Hình 4: Ảnh hưởng của axit đến phản ứng mất màu của MR Hình 4 cho thấy rằng, sự chênh lệch của độ hấp thụ quang giữa mẫu nền và mẫu có ảnh hưởng NO2 - (delta A) tăng nhanh theo sự tăng của nồng độ axit sunfuric sau đó giá trị delta A gần như không đổi. Vì thế, nồng độ cuối của axit được chọn để sử dụng trong phương pháp là 0,15M. 3.1.1.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhạy của phương pháp Khi nhiệt độ tăng, sự chuyển động nhiệt của các phân tử trong bình phản ứng tăng, do đó làm tăng số va chạm hiệu quả giữa các phân tử cho nên tốc độ phản ứng tăng. Thông thường khi nhiệt độ tăng 100C thì tốc độ phản ứng tăng 2-3 lần. Điều này gây ảnh hưởng tới độ nhạy và độ lặp lại của phương pháp phân tích động học xúc tác. Vì thế cần nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tới phản ứng chỉ thị. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhạy được khảo sát trong khoảng 5-400C. Chuẩn bị 14 bình định mức dung tích 25ml, đánh số từ 1 đến 14: Lần lượt cho vào các bình 5ml H2SO4 0,75 M sau đó thêm vào các bình như sau: + Bình 1 – 7: 2,5ml KBrO3 2.10 -2 M + Bình 8 – 14: 2,5ml KBrO3 2.10 -2 M thêm NO2 - 20 ppm Tiếp theo, với từng cặp bình 1+8; 2+9; 3+10; 4+11; 5+12; 6+13; 7+14 lần lượt được điều nhiệt ở nhiệt độ tương ứng là 50C, 100C,150C, 250C, 300C, LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 30 35 0 C, 40 0 C . Cuối cùng thêm vào tất cả các bình 2 ml MB 1,5.10 -4 M thêm nước cất đến vạch, lắc đều. Sau 1 phút kể từ khi thêm MB đo độ hấp thụ quang của các dung dịch tại  = 664 nm với dung dịch so sánh là axit H2SO4 0,15M. Kết quả được trình bày trong bảng 4 và biểu diễn trên hình 5. Bảng 4: Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng (nồng độ cuối: MB 1,2 × 10-5 M, KBrO3 2.10 -3 M; NO2 - 20 ppm; H2SO4 0,15M ). t 0 C Anền Akhi có NO2 DeltaA 5 0,5328 0,327 0,2058 10 0,5232 0,3029 0,2203 15 0,4977 0,2502 0,2475 25 0,4663 0,2146 0,2517 30 0,4473 0,1865 0,2608 35 0,4338 0,1684 0,2654 40 0,4001 0,1318 0,2683 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Ab s nhiet do( 0 C) A nen A có nitrit delta A Hình 5: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhạy của phép phân tích LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 31 Qua đồ thị ta thấy rằng tại nhiệt độ 250C - 300C đạt được deltaA cao nhất; nhiệt độ được chọn để tiện tiến hành phản ứng là nhiệt độ phòng khoảng ( 225 ) 0 C. 3.1.1.6. Ảnh hưởng của nồng độ MB đến độ nhạy của phép phân tích. Nồng độ của thuốc thử MB có thể gây ảnh hưởng đến khoảng tuyến tính trên đường chuẩn của NO2 - nên tùy thuộc vào lượng thuốc thử dư dẫn đến sự thay đổi của khoảng tuyến tính. Nồng độ MB được tối ưu hóa bằng cách cho biến thiên trong khoảng từ 5 × 10-6 M đến 1,6 × 10-5 M. Chuẩn bị 12 bình định mức dung tích 25 ml, đánh số từ 1 đến 12: Lần lượt cho vào mỗi bình như sau: + Bình từ 1 – 6: 2,5ml KBrO3 2.10 -2 M thêm 5ml H2SO4 0,75 M + Bình từ 7 – 12: 2,5ml KBrO3 2.10 -2 M thêm 5ml NO2 - 100 ppm và 5ml H2SO4 0,75 M. Cuối cùng thêm vào tất cả các bình 2 ml MB nồng độ tăng dần 5 × 10 -6 M đến 1,6 × 10-5 M thêm nước cất đến vạch, lắc đều. Sau 1 phút kể từ khi thêm MB đo độ hấp thụ quang của các dung dịch tại  = 664 nm với dung dịch so sánh là axit H2SO4 0,15M. Kết quả được trình bày trong bảng 5 và biểu diễn trên hình 6. Bảng 5: Ảnh hƣởng của nồng độ MB đến phép phân tích (Trong đó nồng độ cuối: H2SO4 0,15M, KBrO3 2.10 -3 M; NO2 - 30 ppm ) Nồng độ MB.106(M) Anền A (có NO2 - ) DeltaA 5 0,2208 0,0442 0,1766 8 0,3341 0,0687 0,2654 10 0,4513 0,0926 0,3587 12 0,5171 0,1121 0,4051 14 0,5734 0,1606 0,4108 16 0,6491 0,2347 0,4144 LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 32 4 6 8 10 12 14 16 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 A nen A có nitrit delta A Ab s nong do MB.10 6 Hình 6: Khảo sát nồng độ tối ưu của MB đến phép phân tích. Các kết quả được chỉ ra trong hình 6 cho thấy: Khi tăng nồng độ MB độ hấp thụ quang trong cả hai phản ứng (phản ứng nền và phản ứng có xúc tác) đều tăng lên. Sự chênh lệch của độ hấp thụ quang giữa mẫu nền và mẫu có ảnh hưởng NO2 - (deltaA) tăng cùng với sự tăng nồng độ MB cho đến 1,2. 10 -5 M và gần như giữ nguyên từ 1,2.10-5 - 1,6.10-5 M. Nồng độ cuối của MB được chọn là 1,2.10-5 M . Như vậy, sau khi khảo sát điều kiện tối ưu, nồng độ các chất khi tiến hành phân tích là : H2SO4 0,15M, KBrO3 2.10 -3 M; của MB 1,2.10-5 M nhiệt độ khoảng 25 ± 20C. Khảo sát khoảng tuyến tính (nồng độ MB là 1,2.10 -5 M) Chuẩn bị 12 bình định mức dung tích 25ml, đánh số từ 1 đến 12: Lần lượt cho vào các bình: 5ml H2SO4 0,75M sau đó thêm vào các bình như sau: + Bình 1: 2,5ml KBrO3 2.10 -2 M + Bình 2-12: 2,5ml KBrO3 2.10 -2 M thêm NO2 - có nồng độ thay đổi từ 2 – 100 ppm. Cuối cùng thêm vào tất cả các bình 2 ml MB 1,5.10 -4 M thêm nước cất đến vạch, lắc đều. Sau 1 phút kể từ khi thêm MB đo độ hấp thụ quang của các LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 33 dung dịch tại  = 664 nm với dung dịch so sánh là axit H2SO4 0,15M. Kết quả được trình bày trong bảng 5 và biểu diễn trên hình 7. Bảng 6: Khảo sát khoảng tuyến tính khi nồng độ MB là 1,2.10 -5 M . (Trong đó nồng độ cuối: MB là 1,2.10-5 M; H2SO4 0,15M, KBrO3 2.10 -3 M ) CNO2 (ppm) A DeltaA CNO2 (ppm) A DeltaA A 0 0,5024 30 0,1346 0,3678 2 0,4791 0,0103 35 0,1176 0,3848 5 0,4606 0,0418 40 0,113 0,3894 10 0,3722 0,1402 60 0,1096 0,3928 15 0,292 0,2204 80 0,1054 0,397 20 0,2221 0,2903 100 0,1001 0,4023 0 20 40 60 80 100 0.0 .1 0.2 0.3 0.4 de lta A nong do nitrit (ppm) Hình 7: Khảo sát khoảng tuyến tính (nồng độ MB là 1,2.10-5 M) . Khoảng nồng độ xây dựng đường chuẩn khi xác định NO2 - bằng thuốc thử MB 1,2. 10-5 là 5 ppm – 30ppm. LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 34 * Kết luận: Với phương pháp nghiên cứu trên ta thấy rằng phương pháp có ưu, nhược điểm sau đây: - Ưu điểm: + Phương pháp này xác định được nitrit với hàm lượng tương đối lớn (5 – 30 ppm). + Phương pháp này có thể tiến hành được trong điều kiện bình thường. - Nhược điểm: + Trong phản ứng nền khi có mặt của chất xúc tác là nitrit thì bước sóng hấp thụ cực đại của MB trong môi trường axit bị dịch chuyển. Do đó khi tiến hành đo A ở bước sóng cố định sẽ gây ra sai số. + Khoảng tuyến tính giữa hiệu số độ hấp thụ quang (của phản ứng nền với phản ứng có xúc tác) theo nồng độ của nitrit hẹp (5ppm – 30ppm). Khoảng tuyến tính này không lớn nên khó có thể ứng dụng cho phân tích các mẫu thưc tế. Vì vậy, chúng tôi nghiên cứu sử dụng phản ứng chỉ thị khác để định lượng nitrit. 3.1.2. Xác định NO2 - bằng phương pháp động học xúc tác trắc quang với thuốc thử metyl đỏ. 3.1.2.1. Phổ hấp thụ của sản phẩm phản ứng chỉ thị. Chuẩn bị 4 bình định mức dung tích 25 ml, đánh số từ 1 đến 4: Lần lượt cho vào các bình: 2,5ml H2SO4 3M sau đó thêm vào mỗi bình như sau: + Bình 1: Mẫu trắng. + Bình 2: 0,3ml KBrO3 0,02M và 5ml KNO3 1M + Bình 3: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M và 2,5ml NO2 - 5 ppm + Bình 4: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M và 5ml NO2 - 5 ppm Cuối cùng thêm vào tất cả các bình 2ml MR 1,375. 10 -4 M, thêm nước cất đến vạch mức, lắc đều. Ghi lại phổ hấp thụ của các dung dịch từ 1 đến 4 với dung dịch so sánh là axit có nồng độ 0,3M sau 50 giây kể từ khi thêm MR ở dải bước sóng từ 400 nm đến 700 nm. Kết quả phổ hấp thụ quang của 4 dung dịch được biểu diễn ở hình 8. LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 35 Đường (1) phổ hấp thụ của dung dịch MR và H2SO4 Đường (2) phổ hấp thụ của dung dịch MR; H2SO4 ; KBrO3; KNO3 Đường (3) phổ hấp thụ của dung dịch MR; H2SO4 ; KBrO3 KNO3; NO2 - 0,5ppm Đường (4) phổ hấp thụ của dung dịch MR; H2SO4 ; KBrO3, KNO3; NO2 - 1 ppm Hình 8 : Phổ hấp thụ quang của dung dịch MB khi có mặt H2SO4 ; KBrO3; KNO3 và NO2 - (Trong đó nồng độ cuối: MR 1,1 × 10-5 M, H2SO4 0,3M; KBrO3 2,6. 10 -4 , KNO3 0,2M; NO2 - 0,5ppm và 1ppm). MR là thuốc thử màu đỏ, có bước sóng hấp thụ cực đại tại =520 nm trong môi trường axit mạnh (đường 1). Thực nghiệm cho thấy, khi có mặt KBrO3 thì mật độ quang (A) giảm (đường 2) chứng tỏ phản ứng có xảy ra. Khi giữ nguyên nồng độ KBrO3 và cho thêm nitrit với nồng độ khác nhau 0,5ppm (đường 3) và NO2 - 1ppm (đường 4) khi càng tăng nồng độ của nitrit thì A của sản phẩm phản ứng chỉ thị giảm càng nhanh mà không làm chuyển dịch cực đại. Do đó trong các thí nghiệm tiếp theo chúng tôi chọn bước sóng =520 nm để đo sự giảm độ hấp thụ quang. 3.1.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian phản ứng. Chuẩn bị 4 bình định mức dung tích 25 ml, đánh số từ 1 đến 4: Lần lượt cho vào các bình: 2,5ml H2SO4 3M sau đó thêm vào mỗi bình như sau: + Bình 1: Mẫu trắng + Bình 2: 0,3ml KBrO3 0,02M và 5ml KNO3 1M 1 2 3 4 LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 36 + Bình 3: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M và 2,5ml NO2 - 5 ppm + Bình 4: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M và 5ml NO2 - 5 ppm Cuối cùng thêm vào tất cả các bình 2 ml MR 1,375. 10 -4 M, thêm nước cất đến vạch mức, lắc đều. Theo dõi độ hấp thụ quang của dung dịch tại  = 520 nm sau 50 giây kể từ khi thêm MR với dung dịch so sánh là axit H2SO4 trong khoảng thời gian là 10 phút. Kết quả thu được như hình 9. Hình 9: Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang theo thời gian (Trong đó nồng độ cuối: MR 1,1 × 10-5 M, H2SO4 0,3M; KBrO3 2,6. 10 -4 , KNO3 0,2M; NO2 - 0,5ppm và 1ppm). Đường 1: khảo sát độ hấp thụ quang của dung dịch hỗn hợp MR và H2SO4 Đường 2: khảo sát độ hấp thụ quang của dung dịch hỗn hợp MR và H2SO4 có thêm KBrO3 Đường 3 và 4 : khảo sát độ hấp thụ quang của dung dịch hỗn hợp MR và H2SO4 có thêm KBrO3 và nitrit nồng độ lần lượt là 0,5 ppm; 1ppm Kết quả cho thấy khi có mặt KBrO3 thì phản ứng xảy ra với tốc độ chậm và đạt trạng thái cân bằng sau khoảng 6 phút (đường 2). Còn khi có mặt của nitrit thì phản ứng xảy ra nhanh, nhanh đạt tới trạng thái cân bằng (đường 1 2 3 4 LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 37 3,4). Nồng độ nitrit càng lớn thì phản ứng xảy ra càng nhanh. Vì vậy ở các thí nghiệm sau để đo sự biến thiên độ hấp thụ quang chúng tôi chọn đo theo phương pháp thời gian ấn định ở 50s kể từ khi thêm thuốc thử MR vào dung dịch đã có các tác nhân phản ứng khác (được xem là thời điểm t=0). 3.1.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ BrO3 - đến phản ứng xúc tác. Ảnh hưởng của nồng độ cuối BrO3 - được khảo sát ở khoảng 1,6. 10-4M - 3,2.10 -4 M khi cố định các tác nhân khác. Chuẩn bị 12 bình định mức dung tích 25 ml, đánh số từ 1 đến 12. Lần lượt cho vào mỗi bình: 2,5ml H2SO4 3M sau đó thêm vào mỗi bình như sau: + Bình từ 1-6: 5ml KNO3 1M (không có NO2 - ) thêm KBrO3 có nồng độ tăng dần từ 1,6. 10-4 - 3,2.10-4 M. + Bình từ 7-12: 5ml KNO3 1M thêm 2,5ml NO2 - 5 ppm và KBrO3 có nồng độ tăng dần từ 1,6. 10-4 - 3,2.10-4 M. Cuối cùng thêm vào tất cả các bình 2 ml MR 1,375. 10-4 M thêm nước cất đến vạch, lắc đều. Sau 50 giây kể từ khi thêm MR đo độ hấp thụ quang của các dung dịch tại =520 nm với dung dịch so sánh là axit. Kết quả được trình bày trong bảng 7 và biểu diễn trên đồ thị hình 10. Bảng 7: Kết quả ảnh hƣởng của nồng độ BrO3 - đến phản ứng xúc tác Nồng độ - (x 104) M Anền A (có NO2 - ) Delta A 1,6 0,3527 0,2984 0,0543 1,8 0,3465 0,2867 0,0598 2 0,3402 0,2668 0,0734 2,6 0,3298 0,2546 0,0752 3 0,3209 0,2509 0,0700 3,2 0,3107 0,2467 0,0640 Trong đó nồng độ cuối: MR 1,1 × 10-5 M, H2SO4 0,3M; KNO3 0,2M; NO2 - 0,5ppm. LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 38 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 Ab s nong do KBrO 3 .10 4 (M) A nen A có nitrit Delta A Hình 10: Ảnh hưởng của nồng độ BrO3 - đến phản ứng xúc tác. Kết quả ở hình 10 cho thấy với phản ứng nền khi nồng độ BrO3 - tăng thì độ hấp thụ quang giảm theo sự tăng của nồng độ đầu BrO3 - . Khi có mặt nitrit, tăng nồng độ BrO3 - từ 1,6.10-4 M đến 2,0.10-4 M thì độ hấp thụ quang giảm nhanh hơn sau đó có giảm nhưng chậm nên sự chênh lệch của độ hấp thụ quang (deltaA) giữa phản ứng nền và phản ứng xúc tác (mẫu có ảnh hưởng NO2 - ) tăng dần đến nồng độ KBrO3 2,6. 10 -4 M. Khi nồng độ KBrO3 cao hơn thì hiệu số độ hấp thụ quang không thay đổi nữa. Vì thế nồng độ cuối của KBrO3 2,6. 10 -4 M được chọn làm nồng độ tối ưu để tiến hành các phản ứng tiếp theo. 3.1.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ NO3 - đến phản ứng xúc tác. Kết quả thực nghiệm cho thấy phản ứng xúc tác có mặt NO3 - thì cho kết quả ổn định hơn là không có NO3 - . Điều này do sự tăng nồng độ NO3 - dẫn đến tăng lực ion của dung dịch, NO3 - được xem là chất thường đi kèm với nitrit trong các đối tượng phân tích. Ảnh hưởng của nồng độ cuối NO3 - được khảo sát ở khoảng 0,05 – 0,3M khi cố định các tác nhân khác. Chuẩn bị 10 bình định mức dung tích 25 ml, đánh số từ 1 đến 10. Lần lượt cho vào mỗi bình: 2,5ml H2SO4 3M sau đó thêm vào mỗi bình như sau: LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 39 + Bình từ 1 – 5: 0,3ml KBrO3 0,02M (không có NO2 - ) thêm KNO3 có nồng độ tăng dần từ 0,05 – 0,3M. + Bình từ 6 – 10: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 2,5ml NO2 - 5 ppm và KNO3 có nồng độ tăng dần từ 0,05 – 0,3M. Cuối cùng thêm vào tất cả các bình 2 ml MR 1,375. 10-4 M thêm nước cất đến vạch, lắc đều. Sau 50s kể từ khi thêm MR đo độ hấp thụ quang của các dung dịch tại =520 nm với dung dịch so sánh là axit. Kết quả được trình bày trong bảng 8 và biểu diễn trên đồ thị hình 11. Bảng 8. Kết quả ảnh hƣởng của nồng độ NO3 - đến phản ứng xúc tác Trong đó nồng độ cuối: MR 1,1 × 10-5 M, H2SO4 0,3M; KBrO3 2,6. 10 -4 ; NO2 - 0,5ppm. Nồng độ KNO3(M) Anền A (có NO2 - ) Delta A 0,05 0,3537 0,2995 0,0542 0,1 0,3529 0,2890 0,0639 0,2 0,3498 0,2795 0,0703 0,25 0,3516 0,2768 0,0748 0,3 0,3524 0,2840 0,0684 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 Ab s nong do nitrat (M) A trang A có nitrit delta A Hình 11. Ảnh hưởng của nồng độ NO3 - đến phản ứng xúc tác. LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 40 Kết quả ở hình 11 cho thấy khi thay đổi nồng độ NO3 - thì độ hấp thụ quang của phản ứng không có mặt NO2 - (phản ứng nền) và phản ứng có mặt NO2 - 0,5 ppm (phản ứng có xúc tác NO2 -) trong khoảng thời gian ấn định 50s thay đổi không đáng kể. Sự chênh lệch của độ hấp thụ quang (deltaA) giữa mẫu nền và mẫu có ảnh hưởng NO2 - tăng dần đến nồng độ KNO3 khoảng 0,2M – 0,23M, sau đó giảm khi nồng độ KNO3 cao hơn. Vì thế nồng độ cuối của KNO3 0,2M được chọn làm nồng độ tối ưu để tiến hành các phản ứng tiếp theo. 3.1.2.5. Ảnh hưởng của axit đến phản ứng mất màu của MR. Ảnh hưởng của nồng độ cuối axit sunfuric đã được khảo sát trong khoảng nồng độ 0,1M– 0,4 M khi cố định các tác nhân khác. Chuẩn bị 10 bình định mức dung tích 25ml, đánh số từ 1 đến 10: Lần lượt cho vào mỗi bình: 2,5ml H2SO4 3M sau đó thêm vào mỗi bình như sau: + Bình từ 1 – 5: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M (không có NO2 - ) và H2SO4 có nồng độ tăng dần từ 0,1 – 0,4 M. + Bình từ 6 – 10: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M và 2,5ml NO2 - thêm 5ppm+ H2SO4 có nồng độ tăng dần từ 0,1M–0,4 M. Cuối cùng thêm vào tất cả các bình 2 ml MR 1,375. 10-4M thêm nước cất đến vạch, lắc đều. Sau 50 giây kể từ khi thêm MR đo độ hấp thụ quang của các dung dịch tại =520 nm với dung dịch so sánh là axit H2SO4 có nồng độ tương ứng từ 0,1M– 0,4M. Kết quả được trình bày trong bảng 9 và biểu diễn trên đồ thị hình 12. Bảng 9: Kết quả ảnh hƣởng của nồng độ axit đến phản ứng mất màu của MR Nồng độ H2SO4 (M) Anền A (có NO2 - ) DeltaA 0,1 0,3427 0,2848 0,0579 0,2 0,3420 0,2808 0,0612 0,3 0,3389 0,2721 0,0668 0,35 0,3368 0,2703 0,0665 0,4 0,3301 0,2692 0,0609 (Trong đó nồng độ cuối: MR 1,1 × 10-5 M; KBrO3 2,6. 10 -4 , KNO3 0,2M; NO2 - 0,5ppm ). LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 41 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 Ab s nong do H 2 SO 4 (M) A nen A có nitrit delta A Hình 12: Ảnh hưởng của axit đến phản ứng mất màu của MR Hình 12 cho thấy rằng, sự chênh lệch của độ hấp thụ quang giữa mẫu nền và mẫu có ảnh hưởng NO2 - (delta A) tăng nhanh theo sự tăng của nồng độ axit sunfuric cho đến 0,27 M, khi nồng độ axit tới 0,3M thì giá trị delta A gần như không đổi. Vì thế, nồng độ cuối của axit được chọn để sử dụng trong phương pháp là 0,3M. 3.1.2.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhạy Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhạy được khảo sát trong khoảng 5-400C. Chuẩn bị 14 bình định mức dung tích 25ml, đánh số từ 1 đến 14: Lần lượt cho vào các bình: 2,5ml H2SO4 3M sau đó thêm vào các bình như sau: + Bình 1 – 7: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M + Bình 8 – 14: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M và NO2 - 0,5 ppm Tiếp theo, với từng cặp bình 1+8; 2+9; 3+10; 4+11; 5+12; 6+13; 7+14 lần lượt được điều nhiệt ở nhiệt độ tương ứng là 50C, 100C, 150C, 250C, 30 0 C, 35 0 C, 40 0 C. Cuối cùng thêm vào tất cả các bình 2 ml MR 1,375. 10 -4 M, thêm nước cất đến vạch mức, lắc đều. Theo dõi độ hấp thụ quang của dung dịch tại  = 520 nm sau 50 giây kể từ khi thêm MR với dung dịch so sánh là LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 42 axit H2SO4 0,3M. Kết quả thu được trong bảng 10 và được biểu diễn trên hình 13 . Bảng 10: Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng T 0 C Anền Akhi có NO2 DeltaA 5 0,3654 0,2917 0,0737 10 0,3559 0,2835 0,0724 15 0,3419 0,2730 0,0689 25 0,3367 0,2719 0,0648 30 0,3268 0,2643 0,0625 35 0,3120 0,2601 0,0519 40 0,2956 0,2598 0,0358 (Trong đó nồng độ cuối: MR 1,1 × 10-5 M, H2SO4 0,3M; KBrO3 2,6. 10 -4 , KNO3 0,2M; NO2 - 0,5 ppm). 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0.05 .10 .15 0.20 0.25 0.30 0.35 A nen A có nitrit delta A Ab s nhiet do ( 0 C) Hình 13: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhạy Qua đồ thị ta thấy rằng tại nhiệt độ 150C - 250C đạt được deltaA cao nhất; nhiệt độ được chọn để tiện tiến hành phản ứng là nhiệt độ phòng khoảng 25 ± 2 0 C. LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 43 3.1.2.7. Ảnh hưởng của nồng độ MR đến độ nhạy của phép phân tích. Nồng độ của thuốc thử MR có thể gây ảnh hưởng đến khoảng tuyến tính trên đường chuẩn của NO2 - nên tùy thuộc vào lượng thuốc thử dư dẫn đến sự thay đổi của khoảng tuyến tính. Nồng độ MR được tối ưu hóa bằng cách cho biến thiên trong khoảng từ 0,5 × 10-5 M đến 1,6 × 10-5 M. Chuẩn bị 12 bình định mức dung tích 25 ml, đánh số từ 1 đến 12. Lần lượt cho vào mỗi bình: 2,5ml H2SO4 3M sau đó thêm vào mỗi bình như sau: + Bình từ 1 – 6: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M (không có NO2 - thêm MR có nồng độ tăng dần từ 0,5.10-5 M đến 1,6.10-5 M. + Bình từ 7 – 12: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M và 2,5ml NO2 - 5 ppm thêm MR có nồng độ tăng dần từ 0,5.10-5 M đến 1,6.10-5 M. Cuối cùng thêm nước cất đến vạch định mức, lắc đều. Sau 50 giây kể từ khi thêm MR đo độ hấp thụ quang của các dung dịch tại =520 nm với dung dịch so sánh là axit H2SO4 0,3M. Kết quả được trình bày trong bảng 11 và biểu diễn trên đồ thị hình 14. Bảng 11: Ảnh hƣởng của nồng độ MR đến phép phân tích. Nồng độ MR x 105(M) Anền A (có NO2 - ) DeltaA 0,5 0,1504 0,0773 0,0325 0,8 0,2493 0,1936 0,0557 1 0,3022 0,2324 0,0688 1,1 0,3289 0,2583 0,0740 1,4 0,4269 0,3564 0,0712 1,6 0,4954 0,450 0,0454 (Trong đó nồng độ cuối:H2SO4 0,3M; KBrO3 2,6. 10 -4 , KNO3 0,2M; NO2 - 0,5ppm). LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 44 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 de lta A nong do MR.10 5 A nen A co nitrit delta A Hình 14: Khảo sát nồng độ tối ưu của MR đến phép phân tích. Các kết quả được chỉ ra trong hình 14 cho thấy Khi tăng nồng độ MR độ hấp thụ quang trong cả hai phản ứng (phản ứng nền và phản ứng có xúc tác) đều tăng lên. Sự chênh lệch của độ hấp thụ quang giữa mẫu nền và mẫu có ảnh hưởng NO2 - (deltaA) tăng cùng với sự tăng nồng độ MR cho đến 1,1. 10 -5 M và gần như giữ nguyên từ 1,1.10-5 - 1,35.10-5 M, sau đó giảm khi nồng độ MR cao hơn. Nồng độ cuối của MR được chọn là 1,1.10-5 M . Như vậy, sau khi khảo sát điều kiện tối ưu, nồng độ các chất khi tiến hành phân tích là: : MR 1,1 × 10 -5 M, H2SO4 0,3M; KBrO3 2,6. 10 -4 , KNO3 0,2M; nhiệt độ khoảng 25 ± 20C. Khảo sát khoảng tuyến tính (nồng độ MR là 1,1.10 -5 M) Chuẩn bị 14 bình định mức dung tích 25ml, đánh số từ 1 đến 14: Lần lượt cho vào các bình: 2,5ml H2SO4 3M sau đó thêm vào các bình như sau: + Bình 1: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M + Bình 2-14: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M và NO2 - có nồng độ thay đổi từ 0,01 – 1,5 ppm. Cuối cùng thêm vào tất cả các bình 2 ml MR 1,375. 10 -4 M, thêm nước cất đến vạch mức, lắc đều. Theo dõi độ hấp thụ quang của dung dịch tại LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 45  = 520nm sau 50 giây kể từ khi thêm MR với dung dịch so sánh là axit H2SO4 0,3M. Kết quả thu được trong bảng 12. Bảng 12: Khảo sát khoảng tuyến tính khi nồng độ MR là 1,1.10 -5 M . CNO2 (mg/l)(g/l) A DeltaA CNO2 (mg/l) A DeltaA A 0 0,3982 0 1,0 0,2310 0,1672 0,01 0,3980 0,0002 1,2 0,2042 0,1940 0,03 0,3979 0,0030 1,5 0,1642 0,2340 0,05 0,3899 0,0083 1,6 0,1582 0,240 0,1 0,3766 0,0216 1,8 0,1552 0,2430 0,5 0,3192 0,0790 2,0 0,1472 0,2510 (Trong đó nồng độ cuối: MR 1,1 × 10-5 M, H2SO4 0,3M; KBrO3 2,6. 10 -4 M, KNO3 0,2M). 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 0.00 0.05 .10 0.15 0.20 0.25 de lta A nong do nitrit (ppm) Hình 15: Khảo sát khoảng tuyến tính (nồng độ MR là 1,1.10-5 M) . Sử dụng phần mềm Origin xử lý thống kê số liệu, thu được đường chuẩn như hình 16. LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 46 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 Y = A + B * X Parameter Value Error --------------------------- A 0.00195 0.00277 B 0.16152 0.00377 ---------------------------- R SD N P --------------------------- 0.99918 0.00392 5 <0.0001 de lta A nong do nitrit (mg/l) Hình 16: Đường chuẩn xác định NO2 - khi nồng độ MR là 1,1.10-5 M . Khoảng nồng độ xây dựng đường chuẩn khi xác định NO2 - bằng thuốc thử MR 1,1. 10 -5 là 0,03 ppm – 1,2 ppm Với a= 0,00195, Sa= 0,00277, b = 0,16152, Sb = 0,00377, t(0,95; 3) = 2,353 Phương trình hồi quy dạng đầy đủ: ΔA = (0,00195±0,00651) + (0,16152±0,00887) . CNO2 - Trong đó CNO2 là nồng độ của nitrit . Kiểm tra sự sai khác của a với giá trị 0: Phương trình hồi quy có dạng ΔA = (0,00195±0,00277) + (0,16152±0,00377) . CNO2 Nếu coi a = 0 ta có phương trình A = b’ CNO2 -, thay các giá trị A, CNO2 - tương ứng vào tính được b’tb= 0,17377 522 2 10.53464,1 2 )( 2 )ˆ(          n bxay n yy S iiii y LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 47 3 )( 3 )ˆ( 2'2'2'        n xby n yy S iiii y = 1,1148.10 -5 Ta có Ftính=    5 5 2 ' 2 10.11478,1 10.53464,1 y y S S 1,3766 F(0,95;3;2) = 2,1916 Như vậy, Ftính < Fbảng nên không có sự khác nhau có ý nghĩa thống kê giữa a và 0, tức là phương pháp không mắc sai số hệ thống. Tính giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng Giới hạn phát hiện (LOD): là nồng độ thấp nhất của chất phân tích mà hệ thống phân tích còn cho tín hiệu phân tích khác có nghĩa với tín hiệu mẫu trắng hay tín hiệu nền. Giới hạn định lượng (LOQ): là nồng độ thấp nhất của chất phân tích mà hệ thống phân tích định lượng được với tín hiệu phân tích khác có ý nghĩa định lượng với tín hiệu của mẫu trắng hay tín hiệu của nền. + Giới hạn phát hiện (LOD): LOD = b S y3 =  16152,0 00392,0.3 0,073 (ppm) Sy là độ lệch chuẩn phương trình hồi quy. + Giới hạn định lượng (LOQ): LOQ =  16152,0 00392,0.1010 b S y 0,24 (ppm) 3.1.2.8. Ảnh hưởng của các ion lạ tới phép phân tích. Các ion cản ảnh hưởng tới phương pháp xác định có thể chia ra làm các nhóm sau: - Ảnh hưởng của các chất oxi hoá có phản ứng với metyl đỏ: IO3 - , IO4 - , SO3 2- - Ảnh hưởng của các chất có tính khử có khả năng xúc tác tương tự như nitrit - Ảnh hưởng của các chất có khả năng phản ứng với nitrit. LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 48 Theo tài liệu mà chúng tôi tham khảo [24] được thì phép xác định NO2 - bị ảnh hưởng của các ion SCN-, Fe3+,Cl-, I-, SO3 2- , Hg 2+ , Ag + ...sẽ bị kết tủa trong điều kiện phản ứng. Các ion có màu cũng gây ảnh hưởng đến phép xác định. Tuy nhiên, với mục đích xác định hàm lượng nitrit trong thực phẩm và nước ngầm chúng tôi chỉ khảo sát ảnh hưởng của những ion sau: Cl-, I-, SO3 2- ,SCN - . Tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các ion cản bằng cách tăng dần hàm lượng ion cản như ở bảng trong khi cố định nồng độ NO2 - là 0,1 mg NO2 - /l, thêm vào đó 2,5ml H2SO4 3M; 0,3ml KBrO3 0,02M; 5ml KNO3 1M cuối cùng thêm vào tất cả các bình 2ml MR 1,375.10 -4M, thêm nước cất đến vạch mức, lắc đều. Theo dõi độ hấp thụ quang của dung dịch tại  = 520 nm sau 50 giây kể từ khi thêm MR với dung dịch so sánh là axit H2SO4 0,3M. Kết quả thu được trong bảng 13. Bảng 13: Ảnh hƣởng của các ion cản đến phép xác định NO2 - (Nồng độ NO2 - là 0,1 ppm). I - CI - (mg/l) 0,01 0,05 0,1 0,2 0,4 1,0 A nền 0,3901 0,3901 0,3901 0,3901 0,3901 0,3901 A có nitrit 0,3598 0,3598 0,3598 0,3598 0,3598 0,3598 A có ion cản 0,3589 0,3566 0,3549 0,3509 0,3469 0,3414 Saisố (%) 3,7% 10,56% 16,17% 29,37% 42,57% 60,79% Cl - CCl - (mg/l) 0,1 1,0 2,0 5,0 25 50 A nền 0,3856 0,3856 0,3856 0,3856 0,3856 0,3856 A có nitrit 0,3548 0,3548 0,3548 0,3548 0,3548 0,3548 A có ion cản 0,3541 0,3511 0,3517 0,3506 0,3499 0,3468 Saisố (%) 2,3% 12,01% -10,06% 13,63% 15,9% 26% SCN - CSCN - (mg/l) 0,002 0,004 0,005 0,01 0,05 0,1 A nền 0,3897 0,3897 0,3897 0,3897 0,3897 0,3897 A có nitrit 0,3596 0,3596 0,3596 0,3596 0,3596 0,3596 A có ion cản 0,3618 0,3618 0,3618 0,3618 0,3618 0,3618 Saisố (%) -12,55% -14,7% -16,93% -37% -47,33% -67,09% SO3 2- CSO3 2- (mg/l) 0,01 0,05 0,1 0,2 0,4 1,0 A nền 0,3820 0,3820 0,3820 0,3820 0,3820 0,3820 A có nitrit 0,3518 0,3518 0,3518 0,3518 0,3518 0,3518 A có ion cản 0,3506 0,3506 0,3506 0,3506 0,3506 0,3506 Saisố (%) 3,97% 11% 13,91% 23,18% 31,79% 36,75% LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 49 Với sai số của phương pháp xác định khoảng 15% thì ngưỡng ảnh hưởng như sau: Khi hàm lượng các ion cản gấp NO2 - : 1 lần với I-, SO3 2- ; 250 lần với Cl - ; 0.5 lần với SCN- ; 50 lần với Fe3+ thì bắt đầu gây ảnh hưởng đến phép xác định. 3.2. Đánh giá độ chính xác (độ đúng và độ chụm) của phƣơng pháp Chuẩn bị 7 bình định mức dung tích 25 ml, đánh số từ 1 đến 7: Lần lượt cho vào các bình: 2,5ml H2SO4 3M sau đó thêm vào các bình như sau: + Bình 1: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M (mẫu trắng) + Bình 2-7: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M và NO2 – ở 2 mức nồng độ là 0,3ppm và 0,5 ppm. Cuối cùng thêm vào tất cả các bình 2 ml MR 1,375. 10 -4 M, thêm nước cất đến vạch mức, lắc đều. Theo dõi độ hấp thụ quang của dung dịch tại  = 520 nm sau 50 giây kể từ khi thêm MR với dung dịch so sánh là axit H2SO4 0,3M. Kết quả được trình bày trong bảng 14 và 15 : Bảng 14: Đánh giá độ lặp lại của phƣơng pháp qua mẫu tự tạo (Trong đó nồng độ cuối: MR 1,1 × 10-5 M, H2SO4 0,3M; KBrO3 2,6. 10 -4 , KNO3 0,2M; nồng độ NO2 – 0,30 ppm) Mẫu Anền Acó nitrit deltaA Hàm lượng NO2 - tìm thấy (ppm) 1 0,2928 0,2474 0,0454 0,27 2 0,2928 0,2448 0,048 0,29 3 0,2928 0,2379 0,0549 0,33 4 0,2928 0,2457 0,0471 0,28 5 0,2928 0,2397 0,0531 0,32 6 0,2928 0,2435 0,0493 0,29 Hàm lượng nitrit trung bình: N x x N i i  1 = 0,29(mg/l) Độ lệch chuẩn:   1 1 2      N xx S N i i = 0,023 LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 50 Hệ số biến thiên : CV % = 100. x S % = 7,8% Sai số tương đối = %100. 3,0 3,029,0  = 3,3% Kiểm tra sự sai khác giữa giá trị trung bình tìm được và giá trị thực (trong mẫu tự tạo) theo chuẩn student (t) theo công thức: Ta có t tính = 0,35; t bang (0,95; 5) = 2,571 vậy t tính < t bang P value = 0,741 > 0,05 Do đó, giá trị trung bình và giá trị thực khác nhau không có nghĩa (có nghĩa hai giá trị này giống nhau). Bảng 15: Đánh giá độ lặp lại của phƣơng pháp qua mẫu tự tạo (Trong đó nồng độ cuối: MR 1,1 × 10-5 M, H2SO4 0,3M; KBrO3 2,6. 10 -4 , KNO3 0,2M; nồng độ NO2 – 0,5ppm) Mẫu Anền Acó nitrit deltaA hàm lượng NO2 - tìm thấy 1 0,2928 0,2073 0,0855 0,52 2 0,2928 0,2054 0,0874 0,53 3 0,2928 0,2145 0,0783 0,47 4 0,2928 0,2091 0,0837 0,51 5 0,2928 0,2134 0,0794 0,48 6 0,2928 0,2128 0,0800 0,48 Hàm lượng nitrit trung bình: N x x N i i  1 = 0,49(mg/l) Độ lệch chuẩn:   1 1 2      N xx S N i i = 0,024 Hệ số biến thiên : CV % = 100. x S % = 4,7% Sai số tương đối = %100. 5,0 5,049,0  = 2% Kiểm tra sự sai khác giữa giá trị trung bình tìm được và giá trị thực (trong mẫu tự tạo) theo chuẩn student (t) theo công thức: Ta có t tính = 0,16; t bang (0,95; 5) = 2,571 vậy t tính < t bang LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 51 P value = 0,876 > 0,05 Do vậy, giá trị trung bình và giá trị thực khác nhau không có nghĩa (có nghĩa hai giá trị này giống nhau). Kết luận: Hệ số biến thiên CV% nhỏ cho thấy phương pháp lặp lại khá tốt và độ đúng chấp nhận được (sai số tương đối 3,3% - 2%) nên có thể áp dụng phân tích nitrit trong thực phẩm và nước ngầm. 3.3. Phân tích mẫu thật. 3.3.1. Xử lý mẫu. 3.3.1.1. Mẫu rau Việc lấy mẫu và bảo quản mẫu được thực hiện theo tiêu chuẩn ngành y tế. Các chất gây cản trở phép xác định như các chất màu, chất gây đục, các thành phần protit, lipit, một số ion kim loại ở nồng độ tương đối lớn sẽ bị kết tủa trong điều kiện phản ứng (Sb3+, Au3+, Bi3+ , Fe3+, Pb2+, Hg2+, Ag+). Phần lớn những chất gây nhiễu này có thể được loại trừ bằng các phương pháp xử lý mẫu [29]. Cắt mẫu thử thành mảnh nhỏ rồi xay hoặc nghiền đến khi đồng nhất. Cân khoảng 10g trên cân phân tích. Cho vào cốc thuỷ tinh thêm vào đó khoảng 100ml nước cất ấm và 5ml dung dịch natri borat bão hoà. Đun cách thuỷ hỗn hợp dung dịch trong khoảng 20 phút, thỉnh thoảng dùng đũa thuỷ tinh khấy, không cho vón cục. Làm nguội bằng nước rồi chuyển dịch hỗn hợp sang bình định mức 250ml (tráng cốc bằng nước và dồn hết vào bình). Vừa lắc, vừa thêm vào 2ml dung dịch kẽm axetat 10%. Để yên cho kết tủa 30 phút. Thêm nước cất đến vạch. Lắc trộn đều hỗn dịch trong bình, để lắng rồi gạn phần nước trong sang phễu lọc. Hứng dịch lọc vào bình tam giác có nắp. Nếu dịch lọc chưa trong thì lọc lại lần nữa. Nitrit rất dễ bị oxi hoá trong không khí hoặc bởi vi sinh vật thành nitrat. Do vậy quá trình chuẩn bị mẫu cần phải thực hiện nhanh và hạn chế mẫu tiếp xúc lâu với không khí. Nếu chưa phân tích ngay được thì bảo quản mẫu ở 0 - 4 o C. 3.3.1.2. Mẫu thịt LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 52 Việc lấy mẫu và bảo quản mẫu được thực hiện theo tiêu chuẩn ngành y tế. Thái mẫu thành miếng nhỏ rồi nghiền đến khi đồng nhất. Cân khoảng 10g trên cân phân tích. Cho vào cốc thuỷ tinh thêm vào đó khoảng 100ml nước cất ấm và 5ml dung dịch natri borat bão hoà. Đun cách thuỷ hỗn hợp trong khoảng 30 phút thỉnh thoảng dùng đũa thuỷ tinh khấy, không cho vón cục. Làm nguội bằng nước rồi chuyển dịch hỗn hợp sang bình định mức 250ml (tráng cốc bằng nước và dồn hết vào bình). Vừa lắc, vừa thêm vào bình 5ml Carrez [Zn(CH3COO)2. 2H2O 23g và CH3COOH đ 28,6ml pha thành 1l]. Để yên cho kết tủa 30 phút. Thêm nước cất đến vạch. Lắc trộn đều hỗn hợp trong bình, để lắng rồi gạn phần nước trong sang phễu lọc. Hứng dịch lọc vào bình tam giác có nắp. Nếu chưa phân tích ngay được thì bảo quản mẫu ở 0 - 4oC [29] 3.3.1.3. Nước ngầm. Hai mẫu nước ngầm (N1, N2) được lấy ở Đồng Quang – Thái Nguyên và Triều Khúc – Hà Nội, mẫu cho vào bình polietylen đã tráng rửa sạch và bảo quản theo tiêu chuẩn. Mẫu nào bị có cặn lắng cần lọc trước khi tiến hành thí nghiệm.[29] 3.3.2. Xác định hàm lượng nitrit một số mẫu thực tế 3.3.2.1. Xác định hàm lượng Nitrit trong mẫu rau. Mẫu rau cải ngọt (M1), mẫu rau cải canh (M2,M3), mẫu dưa chua (M4). Hàm lượng NO2 - trong mẫu được xác định bằng phương pháp đường chuẩn. y = 0,00195+0,16152.x Chuẩn bị 7 bình định mức dung tích 25ml, đánh số từ 1 đến 7: Lần lượt cho vào các bình: 2,5ml H2SO4 3M sau đó thêm vào các bình như sau: + Bình 1: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M (mẫu trắng) + Bình 2 – 4: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M và 10,0 ml nước rau đã xử lý. + Bình 5 – 6: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M và 10,0 ml nước rau đã xử lý và 0,5 ml NO2 - 10ppm. LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 53 + Bình 7 – 8: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M và 10,0 ml nước rau đã xử lý và 1 ml NO2 - 10ppm. Cuối cùng thêm vào tất cả các bình 2 ml MR 1,375. 10 -4 M, thêm nước cất đến vạch mức, lắc đều. Theo dõi độ hấp thụ quang của dung dịch tại  = 520 nm sau 50 giây kể từ khi thêm MR với dung dịch so sánh là axit H2SO4 0,3M. Kết quả được trình bày trong bảng 16. Bảng 16: Kết quả xác định hàm lƣợng NO2 - trong mẫu rau M1 và hiệu suất thu hồi V Anền A có nitrit Delta A HL nitrit tìm thấy (ppm) HL phát hiện khi thêm nitrit (ppm) H% 10ml mẫu 0,4032 0,3897 0,0135 0,0715 0,4032 0,3901 0,0131 0,069 0,4032 0,3894 0,0138 0,0734 10ml mẫu thêm NO2 - 0,03 ppm 0,4032 0,3849 0,0183 0,1019 0,0294 98% 0,4032 0,3852 0,018 0,0994 10ml mẫu thêm NO2 - 0,05 ppm 0,4032 0,3812 0,022 0,1241 0,0559 111% 0,4032 0,3802 0,023 0,1303 Hàm lượng nitrit trong mẫu rau M1 là: 4,45 mg/kg Hiệu suất thu hồi từ 98% đến 111% nên thỏa mãn yêu cầu về hiệu suất thu hồi trong phân tích lượng vết. Tương tự như trên chúng tôi đã tiến hành xác định Nitrit trong các mẫu rau (M2, M3) thu được kết quả như bảng 17: LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 54 Bảng 17: Kết quả xác định hàm lƣợng NO2 - trong mẫu rau M2, M3. M2 Anền Acó nitrit Delta A HL tìm thấy (ppm) HL trong mẫu thật (mg/kg) 0,4202 0,4109 0,0093 0,0452 2,71 0,4202 0,4115 0,0087 0,0414 M3 0,4020 0,3935 0,0085 0,0402 2,36 0,4020 0,3943 0,0077 0,0353 Đối với dưa muối (M4) chúng tôi xác định theo thời gian trên cùng một mẫu và thu được kết quả trong bảng 18: Bảng 18: Kết quả xác định hàm lƣợng NO2 - trong mẫu dƣa M4. M4 Đo ngay qua 1 ngày qua 1 ngày 1 đêm Sau 2 ngày mgNO2/kg rau 2,55 3,24 2,40 1,43 Như vậy, có thể nhận thấy: Hàm lượng NO2 - trong mẫu rau cải ngọt và cải canh vẫn còn rất lớn do trong quá trình xử lý chế biến chưa phân huỷ hết. Dưa muối có hàm lượng nitrit lớn nếu muối dưa chưa đạt độ chua cần thiết sẽ làm gia tăng hàm lượng nitrit do sự khử nitrat trong rau cải. Sau khi dưa đã chua hàm lượng nitrit sẽ giảm do đã bị khử thành nitơ. Điều này cho thấy ở nước ta phân đạm được bón quá nhiều cho rau và không nên ăn dưa muối khi chưa chua. 3.3.2.2. Xác định hàm lượng Nitrit trong mẫu thịt. Chuẩn bị 13 bình định mức dung tích 25ml, đánh số từ 1 đến 13: Lần lượt cho vào các bình: 2,5ml H2SO4 3M sau đó thêm vào các bình như sau: + Bình 1: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M (mẫu trắng) + Bình 2 – 5: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M và 10,0 ml nước thịt quay đã xử lý. + Bình 6 – 9: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M và 10,0 ml nước thịt quay đã xử lý+ 1 ml NO2 - 1ppm. LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 55 + Bình 10 – 13: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M và 10,0 ml nước thịt quay đã xử lý và 1,25 ml NO2 - 1ppm. Cuối cùng thêm vào tất cả các bình 2 ml MR 1,375. 10 -4 M, thêm nước cất đến vạch mức, lắc đều. Theo dõi độ hấp thụ quang của dung dịch tại  = 520 nm sau 50 giây kể từ khi thêm MR với dung dịch so sánh là axit H2SO4 0,3M. Kết quả được trình bày trong bảng 19. Bảng 19. Kết quả xác định hàm lƣợng nitrit trong mẫu thịt quay M5. V A nền A có nitrit Delta A hàm lượng nitrit tìm thấy(ppm) HL phát hiện (ppm) H% 10ml mẫu 0,3571 0,3446 0,0125 0,0650 0,3571 0,3452 0,0119 0,0612 0,3571 0,3459 0,0112 0,0569 0,3571 0,3439 0,0132 0,0693 10mlmẫu thêm NO2 - 0,04ppm 0,3571 0,3387 0,0184 0,1018 0,0448 103% 0,3571 0,3398 0,0173 0,0950 0,0380 0,3571 0,3401 0,017 0,0931 0,0362 0,3571 0,3385 0,0186 0,1030 0,0461 10mlmẫu thêm NO2 - 0,05 ppm 0,3571 0,3377 0,0194 0,1080 0,0510 112% 0,3571 0,3369 0,0202 0,1129 0,0560 0,3571 0,3372 0,0199 0,1111 0,0541 0,3571 0,3356 0,0215 0,1210 0,0640 Vậy hàm lượng nitrit trong mẫu thật là: 3,94 (mg/kg) Hàm lượng NO2 - trong mẫu thịt quay vẫn còn do trong quá trình bảo quản, tẩm ướp hàm lượng nitrit được sử dụng quá nhiều. LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 56 3.3.2.3. Xác định hàm lượng Nitrit trong mẫu nước ngầm. Chuẩn bị 9 bình định mức dung tích 25ml, đánh số từ 1 đến 9: Lần lượt cho vào các bình: 2,5ml H2SO4 3M sau đó thêm vào các bình như sau: + Bình 1: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M (mẫu trắng) + Bình 2 – 5: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M và 0,5 ml mẫu nước ngầm M6 đã qua xử lý. + Bình 6 – 9: 0,3ml KBrO3 0,02M thêm 5ml KNO3 1M và 0,5 ml mẫu nước ngầm M7 đã qua xử lý. Cuối cùng thêm vào tất cả các bình 2 ml MR 1,375. 10 -4 M, thêm nước cất đến vạch mức, lắc đều. Theo dõi độ hấp thụ quang của dung dịch tại  = 520 nm sau 50 giây kể từ khi thêm MR với dung dịch so sánh là axit H2SO4 0,3M. Kết quả được trình bày trong bảng 20,21. Bảng 20: Kết quả xác định hàm lƣợng nitrit trong mẫu nƣớc ngầm M6. Anền A có nitrit Delta A HL tìm thấy NO2 - (ppm) HL nitrit trong mẫu thật (ppm) 0,3446 0,3315 0,0131 0,0687 3,39 0,3446 0,3319 0,0127 0,0662 0,3446 0,3324 0,0122 0,0631 0,3446 0,3308 0,0138 0,0730 Bảng 21: Kết quả xác định hàm lƣợng nitrit trong mẫu nƣớc ngầm M7. Anền A có nitrit Delta A HL tìm thấy NO2(ppm) HL nitrit trong mẫu thật (ppm) 0,3501 0,3403 0,0098 0,0482 2,11 0,3501 0,3424 0,0077 0,0352 0,3501 0,3415 0,0086 0,0408 0,3501 0,3409 0,0092 0,0445 LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 57 3.4. So sánh kết quả phân tích giữa phƣơng pháp nghiên cứu và phƣơng pháp tiêu chuẩn. Xác định hàm lượng Nitrit trong thực phẩm và nước ngầm bằng phương pháp trắc quang tiêu chuẩn (TCVN 4561 – 88). Tiêu chuẩn này quy định xác định hàm lượng nitrit bằng phương pháp đo màu với thuốc thử Griss (hỗn hợp axit sulfanilic và α-naphtylamin 0,05%). Trong môi trưng axetic ion NO2 - phản ứng với axit axit sulfanilic và α- naphtylamin 0,05% tạo thành hợp chất azo màu đỏ. Cường độ màu tỷ lệ với hàm lượng NO2 - có trong dung dịch. Hàm lượng Nitrit trong các mẫu M1, M2, M3,M4, M5,M6, M7 được xác định bởi cùng hai phương pháp: Phương pháp nghiên cứu và phương pháp tiêu chuẩn. Kết quả thu được trong bảng 22: Bảng 22: Hàm lƣợng nitrit trong mẫu thật thu đƣợc khi dùng phƣơng pháp nghiên cứu và phƣơng pháp tiêu chuẩn. STT Mẫu Lượng mẫu lấy phân tích Kết quả HL nitrit theo pp nghiên cứu Lượng mẫu lấy phân tích Kết quả HL nitrit theo pp tiêu chuẩn 1 M1 10g 4,45 mg/kg 10g 4,31 mg/kg 2 M2 10g 2,71 mg/kg 10g 2,91 mg/kg 3 M3 10g 2,36 mg/kg 10g 2,43 mg/kg 4 M4 10g 2,55 mg/kg 10g 2,42 mg/kg 5 M5 10g 3,95 mg/kg 10g 3,61 mg/kg 6 M6 0,5ml 3,39 ppm 2ml 3,03 ppm 7 M7 0,5ml 2,11 ppm 2ml 2,30 ppm * So sánh phƣơng pháp nghiên cứu và phƣơng pháp tiêu chuẩn. Dùng phương pháp đồ thị bằng cách biểu diễn các kết quả xác định mẫu thực tế theo mỗi phương pháp trên trục toạ độ thì hệ số hồi qui của phép so sánh đạt R= 0,8, chứng tỏ hai phương pháp tương đương nhau. Vậy có thể áp dụng phương pháp động học xúc tác trắc quang này để định lượng nitrit trong mẫu nước ngầm và thực phẩm. LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 58 pp tieu chuan pp n gh ie n cu u 4.54.03.53.02.52.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 Hình 17: Đường hồi qui so sánh kết quả phân tích mẫu thực tế của phương pháp nghiên cứu và phương pháp tiêu chuẩn. LuËn v¨n th¹c sÜ Ho¸ ph©n tÝch – K15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 59 KẾT LUẬN Qua thời gian nghiên cứu , luận văn đã đạt được các kết quả chính : 1. Lựa chọn được phản ứng chỉ thị phù hợp dùng để xác định hàm lượng nitrit trong mẫu phân tích. Phản ứng chỉ thị được lựa chọn là 2 phản ứng oxi hoá MR hoặc MB bằng brômat có xúc tác của nitrit trong môi trường axit mạnh. Điều kiện tối ưu và các thông số đặc trưng của mỗi phương pháp như sau: Dùng chất khử là MB Dùng chất khử là MR - Trong dung dịch axit mạnh và có mặt của chất xúc tác là nitrit thì bước sóng hấp thụ cực đại bị chuyển dịch. - Khoảng tuyến tính giữa độ giảm A với nồng độ xúc tác nitrit hẹp (0,05 – 30ppm). - Phương pháp này áp dụng phân tích với hàm lượng nitrit tương đối lớn trong mẫu phân tích. - Điều kiện tối ưu nồng độ các chất có mặt trong phản ứng mất màu là: MB 1,2 × 10 -5 M, KBrO3 2.10 -3 M; H2SO4 0,15M - Phản ứng này khi có xúc tác nitrit đạt tới trạng thái cân bằng trong khoảng thời gian lớn hơn 5 phút. - Trong môi trường axit mạnh có mặt của lượng nhỏ chất xúc tác là nitrit thì bước sóng hấp thụ cực đại là cố định. nm520 - Điều kiện tối ưu nồng độ các chất có mặt trong phản ứng mất màu là: MR 1,1 × 10 -5 M, H2SO4 0,3M; KBrO3 2,6. 10 -4 , KNO3 0,2M; - Khoảng tuyến tính lớn (0,03 – 1,2 ppm) - Phương pháp này cho phép xác định một hàm lượng nhỏ nitrit trong mẫu thật với độ nhạy và độ chính xác cao. - Phản ứng này khi có xúc tác nitrit thì đạt tới trạng thái cân bằng trong khoảng thời gian lớn hơn 2 phút Phương pháp sử dụng MR có những ưu điểm nổi bật hơn so với phương pháp dùng phản ứng chỉ thị