Tổng quan về mỹ phẩm
Vẻ đẹp hình hài là mối quan tâm của mọi người, đặc biệt là phụ nữ, và mỹ phẩm đã trở thành một phần quan trọng trong việc làm đẹp từ lâu Mỹ phẩm được định nghĩa là sản phẩm chế tạo nhằm làm sạch cơ thể, tăng vẻ đẹp và sự hấp dẫn, đồng thời bảo vệ và nuôi dưỡng các mô bên ngoài cơ thể Định nghĩa này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc sử dụng mỹ phẩm một cách đúng đắn và thận trọng, vì chúng có ảnh hưởng đến các mô cơ thể.
Theo cục quản lý dƣợc Việt Nam thì mỹ phẩm đƣợc chia thành các nhóm nhƣ sau [1]:
Kem, nhũ tương, sữa (lotion), gel và dầu dùng cho da (tay, mặt, chân, vv )
- Mặt nạ (ngoại trừ những sản phẩm hoá chất lột da mặt)
- Nền màu (dạng nước, nhão hoặc bột)
- Phấn trang điểm, phấn dùng sau khi tắm, phấn vệ sinh, vv
- Xà phòng vệ sinh, xà phòng khử mùi, vv
- Nước hoa, nước vệ sinh và nước hoa toàn thân (eau de Cologne)
- Các chế phẩm dùng khi tắm (muối, xà bông, dầu, gel, vv )
- Chế phẩm làm rụng lông
- Nước khử mùi cơ thể và chống ra mồ hôi
- Sản phẩm chăm sóc tóc
- Nhuộm và tẩy màu tóc,
- Sản phẩm để uốn, duỗi và cố định tóc,
- Sản phẩm định dạng tóc,
- Sản phẩm vệ sinh tóc (sữa, bột, dầu gội),
- Sản phẩm điều hoà tình trạng tóc (sữa, kem, dầu),
- Sản phẩm trang điểm tóc (sữa, keo, sáp chải tóc)
- Sản phẩm cạo râu (kem, xà bông, sữa,vv )
- Sản phẩm trang điểm và tẩy trang mặt và mắt
- Sản phẩm để dùng cho môi
- Sản phẩm chăm sóc răng và miệng
- Sản phẩm chăm sóc và trang điểm móng
- Sản phẩm vệ sinh bên ngoài bộ phận kín
- Sản phẩm dùng trong tắm nắng
- Sản phẩm để tránh bắt nắng da
- Sản phẩm làm trắng da
Sản phẩm chống nhăn hiện nay vẫn chưa có nghiên cứu cụ thể nào làm rõ sự tồn tại của cadmi và chì trong mỹ phẩm Các kim loại nặng này thường được cho là có mặt dưới dạng tạp chất do tá dược không sạch, bị thôi ra từ máy móc hoặc bao bì, hoặc nằm trong thành phần của các tá dược tạo độ bóng và màu sắc.
Mỹ phẩm thường được sử dụng ngoài da và trong thời gian dài, dẫn đến việc cadmi và chì có thể tích lũy trong cơ thể, gây ra những tổn thương khó phát hiện Khi các tổn thương này được phát hiện, chúng có thể đã lan rộng ra nhiều cơ quan Do đó, việc xác định và kiểm tra giới hạn cadmi và chì trong mỹ phẩm là rất quan trọng Theo quy định của Cục Quản lý Dược Việt Nam, giới hạn chì trong mỹ phẩm không được vượt quá 20ppm.
Tổng quan về chì, Cadmi
Tổng quan về Cadmi
1.2.1.1 Giới thiệu chung về Cadmi (Cd) [3, 7, , 16, 17]
Cadmi là một nguyên tố hiếm gặp trong tự nhiên, thuộc nhóm ba nguyên tố Zn – Cd – Hg, và tồn tại chủ yếu dưới dạng Cd(II) Trữ lượng của Cadmi trong vỏ trái đất chỉ chiếm 7,6 x 10^-6 % tổng số nguyên tử Khoáng vật chính chứa Cadmi là greokit (CdS), thường xuất hiện cùng với các khoáng vật của kẽm và thủy ngân như xinaba và thần sa (HgS).
Trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học, Cd có số thứ tự nguyên tử là 48, thuộc phân nhóm IIB chu kỳ 5
Tính chất vật lý của Cadmi:
Cadmi là một kim loại màu trắng bạc, nhưng khi tiếp xúc với không khí ẩm, nó sẽ bị bao phủ bởi lớp màng oxit, làm mất đi ánh kim của nó Kim loại này có tính chất mềm và dễ nóng chảy.
Dưới đây là một số hằng số vật lý quan trọng của Cd:
-Khối lƣợng nguyên tử: 112,411 đvC -Nhiệt độ nóng chảy: 321 0 C
-Nhiệt độ sôi: 767 0 C -Tỷ khối: 8,36 g/cm 3 -Độ dãn điện: 13Ω -1 cm -1
Tính chất hóa học của cadmi:
Cadmi là một nguyên tố có tính hoạt động tương đối Trong môi trường ẩm, cadmi duy trì độ bền ở nhiệt độ thường nhờ vào lớp màng oxit bảo vệ Tuy nhiên, khi ở nhiệt độ cao, nó sẽ bùng cháy mạnh mẽ với ngọn lửa màu sẫm.
2 Cd + O 2 = 2CdO Tác dụng với Halogen tạo thành đihalogenua, tác dụng với lưu huỳnh và các nguyên tố không kim loại khác nhƣ phôtpho, selen…
Cd + S = CdS Ở nhiệt độ thường Cadmi bền với nước vì có màng oxit bảo vệ, nhưng ở nhiệt độ cao Cadmi khử hơi nước biến thành oxit:
Cd tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hóa, giải phóng khí hidro:
Cd + 2HCl = CdCl 2 + H 2 Trong dung dịch axit thì:
1.2.1.3 Các nguồn đưa cadmi vào môi trường và cơ thể người [4]
Cadmi là một kim loại hiếm, với nồng độ chỉ 0,2 mg/kg trong đất đá, và không tồn tại dưới dạng tinh khiết trong tự nhiên Kim loại này thường xuất hiện kết hợp với các quặng sunfit của kẽm, chì và đồng Sản xuất cadmi một cách thương mại chỉ bắt đầu từ thế kỷ 19.
20 Nó là một sản phẩm phụ của công nghiệp sản xuất kẽm, sự sản xuất của nó vì thế bị quyết định bởi kẽm Trước thế chiến thứ nhất, cadmi không được thu lại từ các nhà máy kẽm hoặc các nhà máy sản xuất kim loại không phải sắt Điều đó dẫn đến sự ô nhiễm mất kiểm soát môi trường trong nhiều thập kỷ Sản lượng trung bình hàng năm của cadmi trên toàn thế giới tăng lên từ 20 tấn trong những năm 1920 lên tới khoảng 12000 tấn trong khoảng thời gian từ 1960- 1969, 17000 tấn trong giai đoạn 1970- 1984 và từ năm 1987 đến nay nó dao động trong khoảng 20000 tấn (TK
Trong những năm gần đây, cách sử dụng cadmi đã có sự thay đổi đáng kể Trước đây, cadmi chủ yếu được dùng trong mạ điện kim loại, chất nhuộm và ổn định nhựa plastic, với hơn 50% lượng cadmi toàn cầu được tiêu thụ bởi ngành phủ và mạ vào năm 1960 Tuy nhiên, đến năm 1990, tỷ lệ này đã giảm xuống dưới 8% Hiện nay, sản xuất pin cadmi-nickel chiếm 55% lượng cadmi, cho phép tái sử dụng pin và mở ra tiềm năng cho các thiết bị điện Lượng cadmi dùng để chế tạo pin cadmi-nickel đã tăng từ 3000 tấn năm 1980 lên 9000 tấn vào năm 1990 Cadmi đã trở thành một phần thiết yếu của công nghệ hiện đại, với nhiều ứng dụng trong ngành điện, sản xuất năng lượng và công nghệ vũ trụ.
Khoảng 85-90% lượng cadmi thải vào không khí ở Liên hiệp Châu Âu và trên toàn thế giới xuất phát từ hoạt động của con người, chủ yếu từ luyện kim, tinh chế kim loại không phải sắt, đốt cháy dầu thô và rác thải thành phố Mặc dù hoạt động núi lửa cũng là một nguồn phát thải, tổng lượng cadmi thải vào không khí tại Tây Âu ước tính khoảng 1144 tấn/năm vào năm 1982 Việc ứng dụng công nghệ hiện đại có thể giảm lượng khí thải từ các nhà máy luyện kim xuống còn 34% vào những năm 90 của thế kỷ XX Theo Hội đồng Liên hiệp Châu Âu, vào năm 1990, lượng khí thải cadmi được ghi nhận là 158 tấn/năm, với 9,3% từ nguồn gốc tự nhiên, 20,4% từ công nghiệp luyện kim không phải sắt, 17,9% từ đốt dầu, 17,5% từ đốt rác, 15,3% từ công nghệ sắt thép, 13,4% từ đốt than, và 4,4% từ sản xuất ximăng cùng các ngành khác là 1,8%.
Cadmi có thể xâm nhập vào cơ thể qua nhiều con đường:
Trong môi trường ô nhiễm, cadmi có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua đường hô hấp Khả năng hấp thụ cadmi của phổi phụ thuộc vào tính chất hóa học của các phần tử lắng đọng vận chuyển cadmi.
Qua nước: nước uống chứa một lượng rất ít cadmi Vì vậy, cadmi xâm nhập qua con đường này là không đáng kể
Cadmi có mặt trong nhiều loại thực phẩm, và cơ thể người hấp thụ khoảng 5% lượng cadmi từ thức ăn Tuy nhiên, mức độ hấp thụ này có thể tăng lên đến 15% trong trường hợp thiếu sắt, cho thấy ảnh hưởng của các yếu tố dinh dưỡng đối với khả năng hấp thụ cadmi.
1.2.1.4 Tác dụng sinh hóa của Cadmi [4, 11, 9, 23]
Năm 1972, ủy ban hỗn hợp FAO-OMS đã xác định liều lượng cadmi chấp nhận tạm thời cho người lớn là 400-500μg, thấp hơn nhiều so với liều lượng chì Điều này cho thấy cadmi có đặc tính tích lũy cao, với lượng cadmi trong cơ thể chỉ khoảng 1μg lúc mới sinh, nhưng có thể tăng lên 30-40mg khi trưởng thành.
Theo điều tra của một số nước, nhất là Mỹ và Nhật Bản đã đưa ra khoảng giới hạn cho phép hàng ngày nằm giữa 50 và 70 μg/ngày
Giới hạn cho phép của cadmi:
-Trong nước: 0,01mg/l -Trong không khí: 0,01mg/m 3 -Trong thực phẩm: 0,001 – 0,5àg/g
Cd là nguyên tố rất độc
Cho đến nay, vai trò của cadmi trong cơ thể con người và sự cần thiết của nó vẫn chưa được chứng minh rõ ràng Tuy nhiên, cadmi tồn tại trong cơ thể với hàm lượng rất nhỏ (dưới 100μg/người trưởng thành) và đã được biết đến với một số tác động tiêu cực Nghiên cứu trên động vật cho thấy cadmi có tính độc hại ngay cả với liều lượng nhỏ Khi có mặt trong các dịch cơ thể, cadmi có thể thay thế kẽm trong một số enzyme và tế bào, đặc biệt là tế bào não, dẫn đến giảm sự phát triển ở trẻ em, giảm sức đề kháng của hệ miễn dịch và ảnh hưởng xấu đến trí thông minh Ở liều cao hơn, cadmi có thể gây bệnh thận và huyết áp Đặc biệt, cadmi có khả năng tích lũy cao trong cơ thể và bị đào thải chậm.
Cadmium (Cd) thường xuất hiện trong các khoáng vật chứa kẽm Nhiễm độc Cd có thể dẫn đến bệnh giòn xương, và ở nồng độ cao, nó gây ra các vấn đề nghiêm trọng như đau thận, thiếu máu, phá hủy tủy xương và có nguy cơ gây ung thư.
Cadmium (Cd) xâm nhập vào cơ thể chủ yếu được giữ lại ở thận và đào thải, nhưng khoảng 1% lượng Cd sẽ tích tụ lại do liên kết với protein metallothionein Khi tích lũy theo thời gian, Cd có thể thay thế ion Zn²⁺ trong các enzyme quan trọng, dẫn đến rối loạn tiêu hóa, bệnh thận, thiếu máu, tăng huyết áp, tổn thương tủy sống và nguy cơ ung thư.
1.2.1.5 Các ứng dụng của Cd [23, 24]
Mạ điện chiếm 7% trong ngành công nghiệp, với cadmi được sử dụng để mạ lên bề mặt chất điện phân hoặc máy móc, tạo ra bề mặt sáng bóng và chống ăn mòn Các sản phẩm chính bao gồm bộ phận và phần cuối trong công nghiệp ô tô, máy bay, phần cứng trong xây dựng, đồ ngũ kim từ biển, cùng với các bộ phận trong đài, tivi và thiết bị gia đình Ngoài ra, cadmi cũng được ứng dụng trong công nghiệp bao gói, ngoại trừ bao gói thực phẩm.
Các chất màu chiếm 15% trong sản xuất, bao gồm cadmi sunfua (CdS) tạo màu từ vàng tới cam và cadmi sunfoseleit cho màu từ hồng tới đỏ và nâu sẫm Những chất màu này được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp nhựa, gốm sứ, sơn và các chất phủ bề mặt Đặc biệt, chất màu Cd được sử dụng trong sơn giao thông, các sản phẩm công nghiệp hoàn thiện chất lượng cao, và men thủy tinh màu đỏ trong chai Coca-Cola.
Các phương pháp xác định chì, cadmi
các phương pháp chiết tách cation kim loại[23] 12 1 Phương pháp chiết 12 2 Phương pháp chiết pha rắn [11], [5], [33], [26] 13 1.4 Các phương pháp xác định
Phương pháp chiết lỏng- lỏng [27]
Các hệ chiết thường dùng là:
Một phương pháp hiệu quả để chuẩn bị mẫu cadmi cho phân tích phổ hấp thụ nguyên tử là sử dụng MIBK (4-metyl-2-pentanon hay Metyl-izo-butyl-ketone) nhằm chiết xuất phức Cd-APDC từ mẫu.
Giáo sư Liberman từ trường ĐHTH Jersey (Mỹ) đã xác định cadmi trong các mẫu sinh học bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử Quy trình này bao gồm việc tạo ra chelat Cd-APDC và chiết xuất chelat ra khỏi mẫu bằng MIBK.
Cũng có thể chiết phức Cd-APDC bằng chloroform
-Chiết phức cadmi dithizonat vào CH 3 Cl hoặc CCl 4 Đây là cơ sở cho việc xác định Cadmi bằng phương pháp chắc quang
-Ngoài ra có thể chiết các phức halogenua hoặc thioxianat cadmi vào nhiều dung môi khác nhau nhƣ: đietyl ete, tributylphosphat, xiclohexanol, MIBK,…
1.3.1.2 Phương pháp chiết pha rắn [11], [5], [33], [26]
Kiểu chiết pha thường (NP-SPE)
Kiểu chiết này thường được sử dụng cho các chất hữu cơ có tính phân cực thấp hoặc không phân cực, vì chúng hòa tan tốt trong các dung môi hữu cơ ít hoặc không phân cực và có tính kị nước.
- Chất chiết pha rắn là các chất hấp thu có bề mặt phân cực
Các dung môi được sử dụng để rửa giải chất phân tích ra khỏi pha tĩnh bao gồm các dung môi hữu cơ kị nước hoặc hỗn hợp của chúng theo tỷ lệ thích hợp Ví dụ, một số dung môi phổ biến như n-hexan, Diclo-Etan, Etyl Axetat, hoặc các hỗn hợp như n-hexan với 20% ACN và Diclo-Etan với 20% ACN.
Giáo sƣ Yongwen Liu và cộng sự (Trung Quốc, 2004) cũng đã sử dụng cột chiết pha rắn để làm giàu Cd từ dung dịch nước
Kiểu chiết pha ngược (RP-SPE)
Chất chiết pha rắn là các chất có khả năng hấp thu không hay ít phân cực, trong đó bao gồm các loại silica trung tính đã ankyl với mạch cacbon nhóm C8 hoặc C18 Để rửa giải chất phân tích ra khỏi pha tĩnh, các dung môi hữu cơ tan tốt trong nước hoặc hỗn hợp của chúng được sử dụng với tỉ lệ phù hợp, chẳng hạn như Metanol (MeOH), Tetrahydrofuran (THF) hoặc các hỗn hợp như (ACN/H2O), (H2O/MeOH/ACN).
In 2002, GS Khaled S Abou-El-Sherbini and colleagues conducted a study on the separation and enrichment of a mixture of metals, including Cd(II), Cr(III, VI), Cu(II), Mn(II, VII), and Pb(II), utilizing active silica combined with N-propylsalicylideneamin.
1.3.2 Phương pháp sắc ký trao đổi ion [5]
Khi cho dung dịch chứa ion kim loại nặng tiếp xúc với chất hấp thụ trao đổi ion Cơ chế đó xảy ra nhƣ sau: nR - SO 3 H+ M n+ (R - SO 3 - ) n M n+ + nH +
R - N(CH 3 ) 3 OH + X - R - N(CH 3 ) 3 X + OH - Khi nhựa trao đổi ion đã bão hoà, người ta rửa giải và tái sinh cột
Phương pháp này được áp dụng rộng rãi để tách loại các ion kim loại nặng độc hại có trong nguồn nước, tuy nhiên giá thành khá cao
Giáo sƣ Yongwen Liu và cộng sự (Trung Quốc, 2004) cũng đã sử dụng cột chiết pha rắn để làm giầu cadmi từ dung dịch nước
Các tác giả Joseph J Topping và William A MacCrehan (Mỹ, 1974) đã phát triển phương pháp xác định cadmi trong nước bằng cách sử dụng cột sắc ký pha đảo kết hợp với phổ hấp thụ nguyên tử.
1.4 Các phương pháp xác định
Phương pháp phân tích hóa học 14 1.4.2 Phương pháp phân tích khối lượng
Những phương pháp này được sử dụng để xác định hàm lượng lớn (đa lượng) của các chất, thường có nồng độ lớn hơn 0,05%, tương đương với miligram Trang thiết bị và dụng cụ cần thiết cho các phương pháp này đều đơn giản và có chi phí thấp.
1.4.2 Phương pháp phân tích khối lượng
Phương pháp phân tích khối lượng đạt độ chính xác lên tới 0,1% bằng cách hòa tan mẫu chứa nguyên tố cần xác định trong dung môi phù hợp Sau đó, lượng thuốc thử được thêm vào gấp 1,5 lần để kết tủa nguyên tố đó Tiếp theo, quá trình lọc, rửa và sấy được thực hiện, sau đó nung đến khi khối lượng không đổi Cuối cùng, từ khối lượng kết tủa thu được, hàm lượng của chất phân tích sẽ được tính toán.
Ví dụ như Pb có thể được xác định bằng phương pháp phân tích khối lượng dựa trên sự kết tủa chì dưới dạng PbSO 4 , PbCrO 4 , hay PbMoO 4
Phương pháp phân tích thể tích 14 1.4.4 Các phương pháp điện hóa [20, 23] 14 1.4.4.1 Phương pháp đo điện thế bằng điện cực chọn lọc ion _ 14 1.4.4.2 Phương pháp cực phổ 15 1.4.4.3 Phương pháp Vôn-Ampe hòa tan _ 16 1.4.5 Các phương pháp quang phổ [ 12, 13, 9, 18] _ 17 1.4.5.1 Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES) _ 17
Phân tích thể tích là phương pháp định lượng dựa vào việc đo thể tích dung dịch chuẩn với nồng độ đã biết, nhằm xác định lượng chất có trong dung dịch phân tích Phương pháp này giúp xác định chính xác nồng độ của các chất thông qua phản ứng hóa học giữa dung dịch chuẩn và chất cần phân tích.
Ví dụ như chì có thể được xác định bằng phương pháp chuẩn độ Complexon với chỉ thị Eriocrom đen T, chuẩn độ oxi hóa khử [6]
1.4.4 Các phương pháp điện hóa [20, 23]
1.4.4.1 Phương pháp đo điện thế bằng điện cực chọn lọc ion
Phương pháp này liên quan đến việc đo thế cân bằng của điện cực trong dung dịch nghiên cứu hoặc dung dịch phân tích nhằm xác định nồng độ và hoạt độ của chất Thường thì, người ta sử dụng điện cực chọn lọc ion, mỗi loại điện cực chỉ nhắm đến một ion cụ thể.
Giáo sư M.N Abbas và giáo sư Zahran từ Ai Cập đã phát triển cặp điện cực chọn lọc ion Cadmi mới bằng cách phủ lớp xetylpyridin-tetrabromocadmat lên bề mặt điện cực than Điện cực than được ngâm trong dung dịch tetrahydrofuran chứa PVC, xetylpyridin-tetraiodocadmat (I) hoặc xetylpyridin-tetrabromocadmat (II), dioctyl phtalat và dung dịch tetraphenyl barat Hai điện cực này có thế là -29,8 mV và -25,1 mV, không phụ thuộc vào pH trong khoảng rộng Vùng tuyến tính của điện cực I là từ 1,5.10^-6 đến 1,0.10^-1 M, trong khi vùng tuyến tính của điện cực II là từ 1,0.10^-6 đến 1,0.10^-1 M Giới hạn phát hiện của điện cực I là 6.10^-7 M và điện cực II là 8.10^-7 M.
Cực khổ là một phương pháp vôn-ampe, trong đó điện cực giọt thủy ngân được phân cực bằng điện áp một chiều biến thiên theo thời gian để nghiên cứu quá trình khử cực của các chất điện hoạt Thông qua chiều cao đường vôn-ampe, ta có thể xác định lượng ion kim loại trong dung dịch Thiết bị cực phổ bao gồm hai phần chính: máy cực phổ và hệ điện cực, gồm điện cực giọt thủy ngân và điện cực so sánh Dòng giới hạn I gh tỷ lệ thuận với nồng độ ion kim loại theo một phương trình xác định.
Phương pháp I = k.C có nhiều ưu điểm, cho phép xác định cả chất vô cơ và hữu cơ với nồng độ từ 10^-5 đến 10^-6 M, tùy thuộc vào cường độ và độ lặp lại của dòng dư Sai số của phương pháp này thường dao động từ 2-3% với nồng độ 10^-3 đến 10^-4 M, và 5% đối với nồng độ 10^-5 M, trong điều kiện nhiệt độ không đổi.
Ví dụ: bằng phương pháp cực phổ có thể xác định Cd trong nền điện ly
NH 4 Cl + NH 3 0,1M với độ nhạy 10 -5 M
Giáo sư Petrovic và cộng sự (1998) đã áp dụng phương pháp Von-ampe hòa tan xung vi phân để đồng thời xác định nồng độ Cd và Pb trong nước, sau khi tách chúng từ axit humic bằng kỹ thuật sắc kí bản mỏng Phương pháp này có giới hạn phát hiện đối với Cd là 0,1 ppm.
Từ Văn Hạc, Trần Thị Sáu và các cộng sự đã áp dụng phương pháp cực phổ xung vi phân xoay chiều để xác định nồng độ vết của các kim loại như Cu, Pb và Cd trong bia.
Tuy nhiên phương pháp này cũng có những hạn chế như ảnh hưởng của dòng tụ điện, dòng cực đại…
1.4.4.3 Phương pháp Vôn-Ampe hòa tan Để tiến hành phân tích bằng phương pháp Vôn-Ampe hòa tan , người ta dung thiết bị gồm một máy cực phổ tự ghi và một bình điện phân cho hệ 3 điện cực làm việc là cực giọt thủy ngân tĩnh hoặc cực rắn đĩa, cực so sánh có thế không đổi thường là cực calomen hoặc cực bạc clorua có bề mặt lớn và điện cực phụ trợ Pt Quá trình phân tích gồm 2 giai đoạn :
1) Giai đoạn làm giàu chất phân tích trên bề mặt điện cực làm việc khi điện phân làm giàu , phải chọn đƣợc thế điện phân thích hợp và giữ không đổi trong suốt quá trình điện phân Thời gian điện phân đƣợc chọn tùy thuộc vào nồng độ chất cần xác định trong dung dịch phân tích và kích thước của cực làm việc
2) Giai đoạn tiếp theo là hòa tan kết tủa đã đƣợc làm giàu ( bằng cách phân cực ngược ) và ghi đường vôn-ampe hòa tan và ghi đường vôn-ampe hòa tan Ưu điểm nổi bật của phương pháp vôn-ampe hòa tan là phương pháp cố độ nhạy cao , cho phép xác đƣợc đồng thời thành phần thành phần dung dịch ( khi có mặt các ion cản, chất tạo phức và độ axit của dung dịch)
Để xác định điều kiện tối ưu cho quá trình điện phân làm giàu, cần chú ý đến các yếu tố điện hóa như thế điện phân và các yếu tố hóa học bao gồm thành phần dung dịch và độ pH của nó.
Tác giả Lê Thị Thu đã sử dụng phương pháp Vôn-Ampe hòa tan anốt kết hợp với kỹ thuật đánh rửa bề mặt điện cực để tự động xác định đồng thời các kim loại nặng như Cd, Cu và Pb trong một số mẫu nước biển.
Phương pháp Von – Ampe hòa tan cho phép xác định các chất không bị khử hoặc oxi hóa trên điện cực với độ nhạy cao từ 10 -6 đến 10 -8 Tuy nhiên, phương pháp này cũng gặp phải nhược điểm là độ nhạy bị hạn chế do ảnh hưởng của dòng dư.
1.4.5 Các phương pháp quang phổ [ 12, 13, 9, 18]
1.4.5.1 Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES)
Trong điều kiện bình thường, nguyên tử không thu nhận hay phát ra năng lượng Tuy nhiên, khi bị kích thích, các điện tử hóa trị sẽ hấp thụ năng lượng và chuyển sang trạng thái có năng lượng cao hơn, gọi là trạng thái kích thích Trạng thái này không bền và có xu hướng giải phóng năng lượng để trở về trạng thái ban đầu bền vững, dưới dạng các bức xạ Các bức xạ này được gọi là phổ phát xạ nguyên tử.
Phương pháp phát xạ nguyên tử (AES) dựa trên sự phát xạ phổ của nguyên tố khi nguyên tử ở trạng thái kích thích giải phóng năng lượng để trở về trạng thái cơ bản Để kích thích phổ phát xạ, có thể sử dụng ngọn lửa đèn khí, hồ quang hoặc tia điện Phương pháp này có độ nhạy cao, từ n.10 -2 % đến n.10 -4 %, và đặc biệt với nguồn kích thích plasma cao tần cảm ứng (ICP), độ nhạy có thể đạt n.10 -5 % đến n.10 -6 % AES có khả năng phân tích nhiều nguyên tố trong các mẫu khác nhau với sai số dưới 10%.
THỰC NGHIỆM
Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Hiện nay, ô nhiễm đất và không khí, đặc biệt là ô nhiễm kim loại nặng, đang trở thành vấn đề nghiêm trọng do sự phát triển của khoa học và công nghệ Mỹ phẩm, một sản phẩm thiết yếu trong việc chăm sóc sắc đẹp, có thể bị nhiễm các chất độc hại từ môi trường Do đó, bên cạnh việc nghiên cứu các hoạt tính sinh học của mỹ phẩm, việc kiểm tra hàm lượng chất độc hại ảnh hưởng đến chất lượng và sức khỏe con người là vô cùng quan trọng Đặc biệt, cần giám sát chặt chẽ hàm lượng kim loại nặng, vì chỉ cần một lượng nhỏ cũng có thể gây ngộ độc nghiêm trọng cho người và động vật.
Mục tiêu của luận văn này là nghiên cứu và xác định hàm lượng cadmium (Cd) và chì (Pb) trong một số mẫu mỹ phẩm thông qua phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS).
-Khảo sát chọn các điều kiện phù hợp để đo phổ GF-AAS của Cd và Pb
-Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến phép xác định Cd và Pb trong hai phép đo
-Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn trong từng phép đo
-Đánh giá sai số và độ lặp lại của phương pháp
-Khảo sát phương pháp và điều kiện xử lý mẫu bằng hệ mở
-Ứng dụng phương pháp trên để xác định Cd và Pb trong một số mẫu mỹ phẩm.
Giới thiệu về phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử [14, 27]
2.2.1 Nguyên tắc của phương pháp AAS
Trong trạng thái cơ bản, nguyên tử không thu hay phát ra năng lượng dưới dạng bức xạ Tuy nhiên, khi nguyên tử ở trạng thái hơi tự do và được kích thích bởi chùm tia sáng đơn sắc có năng lượng phù hợp, chúng sẽ hấp thụ ánh sáng này Kết quả là, nguyên tử tạo ra phổ hấp thụ đặc trưng cho nguyên tố đó, với độ dài sóng trùng khớp với các vạch phổ phát xạ của nó.
Phổ hấp thụ nguyên tử chỉ xuất hiện khi nguyên tử ở trạng thái khí tự do và ở mức năng lượng cơ bản Do đó, để thực hiện phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), cần tiến hành một số công việc chuẩn bị nhất định.
1 Chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn, dung dịch) thành trạng thái hơi Đó là quá trình hóa hơi mẫu
2 Nguyên tử hóa đám hơi đó, phân li các phân tử, tạo ra đám hơi nguyên tử tự do của các nguyên tố cần phân tích trong mẫu để chúng có khả năng hấp thụ bức xạ đơn sắc Đây là giai đoạn quan trọng nhất và quyết định đến kết quả của phép đo AAS
3 Chọn nguồn phát tia sáng có bước sóng phù hợp với nguyên tố phân tích và chiếu vào đám hơi nguyên tử đó Phổ hấp thụ sẽ xuất hiện
4 Nhờ một hệ thống máy quang phổ, người ta thu toàn bộ chùm sáng sau khi đi qua môi trường hấp thụ, phân li chúng thành phổ và chọn một vạch phổ cần đo của nguyên tố phân tích hướng vào khe đo để đo cường độ của nó Trong một giới hạn nhất định của nồng độ, giá trị cường độ này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ của nguyên tố cần phân tích theo phương trình:
A λ : Cường độ vạch phổ hấp thụ k: Hằng số thực nghiệm
L: Chiều dài môi trường hấp thụ
C: Nồng độ nguyên tố cần xác định trong mẫu đo phổ
5.Thu và ghi lại kết quả đo cường độ vạch phổ hấp thụ
2.2.2 Hệ thống, trang thiết bị của phép đo AAS
Dựa vào nguyên tắc của phép đo, hệ thống trang thiết bị của máy phổ hấp thụ nguyên tử gồm các phần sau:
Phần I: Nguồn phát chùm bức xạ đơn sắc của các nguyên tố cần phân tích
- Đèn catot rỗng (Hollow Cathode lamp HCL)
- Đèn phòng điện không điện cực (Electrodeless Discharge lamp- EDL)
-Đèn phát phổ liên tục đã biến điệu (D2- lamp hay Xe-lamp)
Phần II: Hệ thống nguyên tử hóa mẫu phân tích theo hai kỹ thuật
Kỹ thuật nguyên tử háo mẫu bằng ngọn lửa đèn khí, xuất hiện cùng với phép đo phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS), có độ nhạy tương đối thấp, thường dao động trong khoảng 0,05-1ppm Trong kỹ thuật này, năng lượng từ ngọn lửa đèn khí được sử dụng để nguyên tử hóa mẫu, do đó, tất cả các quá trình xảy ra trong ngọn lửa đều phụ thuộc vào đặc tính của nó Nhiệt độ ngọn lửa là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hóa của mẫu phân tích.
Kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa, ra đời cùng với phép đo phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS), có độ nhạy rất cao đạt 0,1 ppb và đang được ứng dụng rộng rãi Kỹ thuật này sử dụng lò nung bằng graphit hoặc thuyền lantan để nguyên tử hóa mẫu trong môi trường khí trơ, nhờ vào dòng điện có cường độ cao (từ 50 đến 600A) và thế thấp (dưới 12V) Quá trình nguyên tử hóa diễn ra qua các giai đoạn: sấy khô, tro hóa, nguyên tử hóa và làm sạch cuvet Hai giai đoạn đầu chuẩn bị cho quá trình nguyên tử hóa đạt hiệu quả tốt Trong giai đoạn nguyên tử hóa, cuvet chứa mẫu sẽ được nung đỏ ngay lập tức, tạo ra các nguyên tử tự do có khả năng hấp thụ bức xạ đơn sắc, từ đó tạo ra phổ hấp thụ nguyên tử Kỹ thuật này có độ nhạy cao gấp hàng trăm đến hàng nghìn lần so với phép đo trong ngọn lửa, tiêu tốn ít mẫu (20-50μl), giúp việc chuẩn bị mẫu dễ dàng và tiết kiệm hóa chất cũng như dung môi tinh khiết đắt tiền.
Phần III đề cập đến hệ quang học và detector, có chức năng thu thập và phân ly toàn bộ phổ của mẫu Hệ thống này chọn lọc vạch phổ hấp thụ cần đo và hướng chúng vào nhân quang điện, nhằm phát tín hiệu hấp thụ của các vạch phổ.
Phần IV: Hệ thống chỉ thị kết quả đó có nhiều cách khác nhau, từ đơn giản đến phức tạp:
Trang bị cơ bản bao gồm các điện kế đo năng lượng hấp thụ của vạch phổ, cùng với các máy ghi tự động cường độ vạch phổ dưới dạng các đỉnh trên băng giấy.
Hệ thống bơm mẫu tự động (Auto Sampler) là một phần của trang bị hiện đại, kết hợp với máy tính và phần mềm chuyên dụng để điều khiển toàn bộ quy trình đo lường và xử lý dữ liệu, chỉ hiển thị kết quả trên màn hình Tuy nhiên, loại thiết bị này có chi phí rất cao.
Phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử đang được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học nhờ vào những ưu điểm vượt trội của nó.
- Độ nhạy và độ chọn lọc cao
- Không cần làm giàu nguyên tố cần xác định
Các thao tác thực hiện phân tích nguyên tố trong mẫu rất đơn giản và dễ dàng, cho phép xác định đồng thời hoặc liên tiếp nhiều nguyên tố Kết quả phân tích đạt độ ổn định cao với sai số nhỏ, không vượt quá 15% ở mức ppb.
Trang thiết bị dụng cụ và hóa chất
2.3.1 Hệ thống máy phổ Để xác định lượng vết Pb, Cd bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF-AAS), chúng tôi sử dụng hệ thống máy quang phổ hấp thụ và phát xạ nguyên tử Model AA-6800 Đi kèm còn có bình khí Argon tinh khiết (99.99%) nguồn tạo tia đơn sắc là đèn catốt rỗng (HCL) Cuvet Graphit loại hoạt hóa toàn phần, hệ thống làm mát bằng nước, bộ lấy mẫu tự động, trang thiết bị phụ trợ khác
Hình 1: Hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA-6800 2.3.2 Hóa chất và dụng cụ
Acid đặc HNO 3 65%; HCl 36%; H 2 SO 4 98%; H 2 O 2 30% Merk
Các dung dịch nền: (NH 4 )H 2 PO 4 PA 10% Pd(NO 3 ) 2 PA 10% Mg(NO 3 ) 2
Dung dịch chuẩn Cd Pb 1000ppm Merk
Dung dịch gốc các cation kim loại để nghiên cứu ảnh hưởng…
Cốc thủy tinh chịu nhiệt 100ml, 250ml
Bình keldal dung tích 100ml, chén sứ, phễu lọc, đũa thủy tinh
2.3 Giới thiệu về phương pháp xử lý ướt mẫu trong lò vi sóng
2.3.1 Nguyên tắc và bản chất Đây cũng là kỹ thuật xử lý ƣớt Nên cũng phải dùng một acid đặc có tính oxy hóa mạnh hay hỗn hợp các acid có tính oxy hóa mạnh để phân hủy hết chất hữu cơ trong bình kín Trong lò vi sóng, để chuyển các kim loại về dạng các ion trong dung dịch muối vô cơ dễ tan, dưới tác dụng của năng lượng vi song, sự phân hủy nhanh và triệt để Có thể phân hủy mẫu trong bình hở hay trong bình kín (có áp suất cao) Nhất là trong hệ kín, lƣợng acid cần dùng ít và lại đảm bảo hoàn toàn không mất chất phân tích
Sự phân hủy mẫu ở đây là do ba tác nhân xảy ra đồng thời là:
- Năng lƣợng nhiệt (nhiệt độ)
- Năng lƣợng vi sóng (cao tần)
Dưới tác động của acid, các hạt mẫu bị phá hủy và hòa tan, trong khi tác nhân nhiệt giúp tan rã chúng Sự khuếch tán đối lưu, chuyển động nhiệt và va chạm giữa các hạt mẫu cũng góp phần làm chúng bị bào mòn Những tác nhân này tấn công từ bên ngoài, khiến các hạt mẫu dần mòn, nhỏ lại và cuối cùng tan biến hoàn toàn.
Trong lò vi sóng, quá trình phân hủy mẫu diễn ra nhanh chóng nhờ vào việc các phân tử nước hấp thụ hơn 90% năng lượng vi sóng, tạo ra động năng lớn Điều này khiến chúng chuyển động nhiệt mạnh mẽ, làm căng và xé các hạt mẫu từ bên trong ra ngoài Hệ kín trong lò vi sóng tạo ra áp suất cao, nâng cao nhiệt độ sôi và trở thành tác nhân phân hủy mạnh mẽ Do đó, việc xử lý mẫu chỉ cần thời gian ngắn (vài chục phút) mà vẫn đạt hiệu quả triệt để.
Khi mẫu bị phân hủy dưới tác động của acid đặc và nhiệt độ cao, cùng với năng lượng vi sóng, sẽ xảy ra các quá trình vật lý và hóa học quan trọng.
-Sự phá vỡ mạnh lưới cấu trúc của hạt mẫu để giải phóng các chất phân tích và chuyển chúng vào dung dịch dưới dạng các muối tan
Quá trình oxy hóa khử là yếu tố quan trọng trong việc thay đổi hóa trị và chuyển đổi dạng của các hạt vật chất mẫu, giúp làm tan vỡ chúng để giải phóng chất phân tích dưới dạng muối tan.
- Đối với mẫu hữu cơ phân tích kim loại thì có sự đốt cháy, phá hủy các hợp chất hữu cơ
Hợp chất dễ bay hơi được tạo ra trong quá trình phân tích, dẫn đến sự mất mát các anion trong phân tử chất mẫu Hệ quả là mẫu bị phân hủy, tạo ra các hợp chất tan trong dung dịch.
- Sự tạo thành các hợp chất hay muối phức tan trong dung dịch
Trong quá trình xử lý mẫu, có thể xảy ra nhiều phản ứng hóa học như oxy hóa khử, thủy phân, tạo phức, hòa tan và kết tủa giữa các phần tử của chất mẫu và các acid được sử dụng để phân hủy mẫu Đặc điểm của từng phản ứng chính hay phụ phụ thuộc vào thành phần, chất nền, bản chất của chất mẫu, cũng như loại acid được sử dụng trong quá trình phân hủy và hòa tan.
THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ
Khảo sát điều kiện đo phổ GF-AAS của Cd và Pb
3.1.1 Khảo sát chọn vạch đo phổ
Mỗi nguyên tử của một nguyên tố hóa học chỉ hấp thụ bức xạ đặc trưng có bước sóng mà nó phát ra trong quá trình phát xạ Không phải tất cả các loại nguyên tố đều có khả năng hấp thụ tất cả bức xạ mà chúng phát ra; quá trình hấp thụ chủ yếu nhạy cảm với các vạch phổ đặc trưng Đối với mỗi nguyên tố, độ nhạy của phép đo vạch phụ thuộc vào khả năng hấp thụ của các vạch phổ khác nhau Điều này có thể gây khó khăn trong việc đo cường độ vạch phân tích do sự chen lấn hoặc nhiễu từ các nguyên tố khác trong mẫu Đặc biệt, để xác định hàm lượng Cd và Pb trong mỹ phẩm với nồng độ rất nhỏ, chúng tôi tiến hành khảo sát nhằm tìm ra vạch phổ có độ nhạy cao.
Đối với Cd, vạch phổ nhạy duy nhất là 228,8 nm, vì vậy chúng tôi đã chọn vạch này để đo phổ hấp thụ của Cd Chúng tôi thực hiện khảo sát với dung dịch Cd 1 ppb trong nền HNO3 2%, và kết quả được trình bày trong bảng 1.
Bảng 1: Khảo sát chọn vạch đo phổ của Cd
Vạch phổ (nm) Abs-lần 1 Abs-lần 2 Abs-lần 3 Abs-TB %RSD
Kết quả khảo sát cho thấy tại vạch đo 228,8 nm, độ hấp thụ của Cd có tính lặp lại cao và sai số nhỏ Vì vậy, chúng tôi đã chọn vạch đo của Cd là 228,8 nm.
Đối với chì (Pb), hai vạch phổ nhạy là 217nm và 283,3nm Chúng tôi đã chọn hai vạch này để đo phổ hấp thụ của Pb Kết quả khảo sát dung dịch chuẩn Pb 20ppb trong HNO3 2% được trình bày trong bảng 2.
Bảng 2: Khảo sát chọn vạch đo phổ của Pb
Vạch phổ (nm) Abs-lần 1 Abs-lần 2 Abs-lần 3 Abs-TB %RSD
Kết quả khảo sát cho thấy độ hấp thụ của Pb tại vạch đo 217,0 nm cao hơn và sai số nhỏ hơn so với vạch đo 283,3 nm Vì vậy, chúng tôi đã chọn vạch đo 217 nm cho Pb.
3.1.2 Khảo sát khe đo của máy phổ hấp thụ nguyên tử
Hệ thống đơn sắc trong máy phổ hấp thụ nguyên tử hoạt động dựa trên chùm tia phát xạ cộng hưởng từ đèn catot rỗng Chùm tia này đi qua môi trường hấp thụ, sau đó được định hướng vào khe đo của máy, nơi nó được phân ly để chọn ra vạch phổ cần đo Khe đo phải được lựa chọn chính xác cho từng vạch phổ, đảm bảo độ lặp lại cao trong mỗi phép đo và thu được toàn bộ độ rộng của vạch phổ để phát hiện và xác định cường độ chính xác.
Đối với Cd: chúng tôi khảo sát với dung dịch Cd chuẩn 1,00ppb ở các giá trị khe đo là 0,2nm; 0,5nm; 1nm; 2nm Kết quả đƣợc chỉ ra ở bảng 3:
Bảng 3: Khảo sát khe đo của máy phổ hấp thụ nguyên tử đối với Cd
(nm) Abs-lần 1 Abs-lần 2 Abs-lần 3 Abs-TB %RSD
Đối với Pb: chúng tôi khảo sát với dung dịch Pb chuẩn 20 ppb ở các giá trị khe đo là 0,2nm; 0,5nm; 1nm Kết quả đƣợc chỉ ra ở bảng 4:
Bảng 4: Khảo sát khe đo của máy phổ hấp thụ nguyên tử đối với Pb
(nm) Abs-lần 1 Abs-lần 2 Abs-lần 3 Abs-TB %RSD
Kết quả khảo sát cho thấy tại khe đo 0,5nm, độ hấp thụ của Cd và Pb đạt giá trị lớn nhất với sai số nhỏ nhất, khi 100% diện tích vạch phổ nằm hoàn toàn trong khe đo.
3.1.3 Khảo sát cường độ dòng đèn catot rỗng (HCL) Đèn catot rỗng (HCL) là nguồn phát bức xạ cộng hưởng, nó chỉ phát ra những tia sáng nhạy của nguyên tố đƣợc dùng làm catot rỗng Đèn HCL làm việc tại mỗi chế độ dòng nhất định sẽ cho chùm phát xạ có cường độ nhất định Cường độ làm việc của đèn HCL có liên quan chặt chẽ tới cường độ hấp thụ của vạch phổ Dòng điện làm việc của đèn HCL của mỗi nguyên tố là rất khác nhau Mỗi đèn HCL đều có giới hạn cực đại (Imax) đƣợc ghi trên vỏ đèn Theo lý thuyết và thực nghiệm phân tích phổ hấp thụ nguyên tử thì chỉ nên dùng cường độ trong vùng giới hạn từ 60 ÷ 85% dòng cực đại Nếu dùng dòng cực đại đèn sẽ rất chóng hỏng, đèn làm việc không ổn định, độ nhạy và độ lặp lại kém
Khảo sát cường độ dòng đèn HCL của các nguyên tố Cd và Pb nhằm phân tích mối quan hệ giữa cường độ vạch phổ và cường độ dòng đèn Mục tiêu là xác định cường độ dòng đèn tối ưu nhất cho hai nguyên tố này.
Với đèn đơn Cd có I max = 10mA, Pb có I max = 15mA Tiến hành khảo sát cường độ đèn HCL trong vùng 50 – 90% I max
Để tiến hành đo nồng độ Cd, cần chuẩn bị một dung dịch chuẩn Cd với nồng độ 1ppb Sau đó, thực hiện đo phổ GF-AAS của Cd tại các cường độ đèn khác nhau Kết quả thu được được trình bày trong bảng 5.
Bảng 5: Khảo sát cường độ dòng đèn đến kết quả đo phổ đối với Cd
Kết quả cho thấy, khi cường độ đèn được đặt ở mức 80% so với cường độ cực đại, độ ổn định và khả năng lặp lại của kết quả là tốt nhất Ngược lại, khi cường độ tăng lên 85% hoặc 90%, mặc dù độ hấp thụ có tăng nhẹ, nhưng độ lặp lại lại kém Do đó, cường độ làm việc tối ưu cho đèn là 80% so với cường độ cực đại, tương đương với I = 8mA, sẽ được áp dụng cho tất cả các thí nghiệm tiếp theo.
Để tiến hành đo nồng độ chì (Pb), cần chuẩn bị một dung dịch chuẩn Pb với nồng độ 20 ppb Sau đó, thực hiện đo phổ GF-AAS của Pb ở các cường độ đèn khác nhau, và kết quả thu được được trình bày trong bảng 6.
Bảng 6: Ảnh hưởng cường độ dòng đèn đến kết quả đo phổ đối với Pb
Kết quả khảo sát cho thấy rằng khi cường độ dòng đèn tăng, độ hấp thụ của vạch phổ cũng tăng theo, nhưng đồng thời hệ số biến động và sai số cũng gia tăng Do đó, cần lựa chọn cường độ dòng đèn sao cho độ hấp thụ vạch phổ vừa cao vừa ổn định, tức là sai số phải nhỏ Vì lý do này, chúng tôi quyết định chọn cường độ dòng đèn Pb là 11mA, tương đương 73% Imax.
3.2 Khảo sát các điều kiện nguyên tử hóa mẫu
Quá trình nguyên tử hóa mẫu trong kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa bao gồm các giai đoạn sấy mẫu và tro hóa luyện mẫu, nhằm chuẩn bị cho giai đoạn nguyên tử hóa để đo độ hấp thụ Sau khi hoàn thành hai giai đoạn này, cuvet sẽ được làm sạch để đảm bảo kết quả nguyên tử hóa đạt chất lượng tốt nhất.
3.2.1 Khảo sát nhiệt độ sấy Đây là giai đoạn đầu tiên của quá trình nguyên tử hóa mẫu Nó rất cần thiết để đảm bảo cho dung môi hòa tan mẫu bay hơi nhẹ nhàng và hoàn toàn Nhƣng không làm bắn, mất mẫu Nhiệt độ và thời gian sấy khô của mỗi loại mẫu phụ thuộc vào bản chất của các chất ở trong mẫu và dung môi hòa tan nó Nói chung nhiệt độ sấy khô phù hợp đối với đa số các mẫu vô cơ trong dung môi nước từ khoảng 100 0 C đến 105 0 C, trong thời gian 25 đến 40 giây, với lƣợng mẫu bơm vào nhỏ hơn 100μl Việc tăng nhiệt độ sấy ở nhiệt độ phòng đến nhiệt độ sấy mong muốn cần thực hiện từ từ, với tốc độ gia nhiệt từ 5 0 C/giây đến 8 0 C/giây là phù hợp Chúng tôi thực hiện quá trình sấy qua 3 bước sau:
-Bước 1: Nhiệt độ 90 0 C trong thời gian 20 giây, tốc độ tăng nhiệt: 5 0 C/giây -Bước 2: Nhiệt độ 105 0 C trong thời gian 20 giây, tốc độ tăng nhiệt: 3 0 C/giây
-Bước 3: Nhiệt độ 110 0 C trong thời gian 10 giây, tốc độ tăng nhiệt: 2 0 C/giây
Phương pháp đường chuẩn đối với phép đo GF-AAS
3.4.1 Khảo sát xác định khoảng tuyến tính
Trong phép đo AAS, việc định lượng một nguyên tố dựa vào phương trình cơ bản:
A λ = K C b Trong đó: Aλ : cường độ hấp thụ của vạch phổ tại bước sóng λ
C : nồng độ của nguyên tố trong dung dịch mẫu đo phổ b : hằng số (0 < b ≤ 1)
Trong một khoảng nồng độ nhất định và nhỏ thì b = 1 Khi đó mối quan hệ giữa Aλ và C là tuyến tính:
Khoảng nồng độ tuyến tính của nguyên tố phân tích là một yếu tố quan trọng trong phép đo GF-AAS Mỗi nguyên tố có khoảng tuyến tính khác nhau ở các vạch phổ khác nhau Để xác định khoảng tuyến tính, chúng tôi đã tiến hành khảo sát dung dịch Cd 20 ppb và Pb 100 ppb, sử dụng máy tự pha loãng để hút các thể tích mẫu khác nhau Kết quả cho thấy nồng độ Cd nằm trong khoảng 0,5 ppb - 8 ppb và nồng độ Pb trong khoảng 2 ppb - 25 ppb.
Để xác định nồng độ Cd, cần xây dựng đường chuẩn nhằm tìm khoảng tuyến tính cho phép đo GF-AAS với nguyên tố này Chúng tôi đã chuẩn bị một dãy chuẩn có nồng độ Cd từ 0,5 ppb đến 8 ppb trong môi trường HNO3 2% và Pd(NO3)2 0,04%, sau đó tiến hành đo phổ GF-AAS cho các mẫu Kết quả thu được được trình bày trong bảng 19 và hình 8.
Bảng 19: Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính của Cd
Nồng độ (ppb) Abs-Cd
Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB %RSD
Hình 8: Đồ thị khoảng tuyến tính của Cd
Qua kết quả thu đƣợc cho thấy khoảng tuyến tính của Cd là 0,5 ppb – 3 ppb
Để xác định nồng độ chì (Pb), cần xây dựng đường chuẩn nhằm tìm khoảng tuyến tính của phép đo GF-AAS Chúng ta chuẩn bị một dãy mẫu chuẩn với nồng độ Pb từ 2 ppb đến 25 ppb trong môi trường HNO3 2% và Pd(NO3)2 0,04%, sau đó tiến hành đo phổ GF-AAS cho các mẫu này Kết quả được trình bày trong bảng 20 và hình 9.
Bảng 20: Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính của Pb:
Nồng độ (ppb) Abs-Pb
Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB %RSD
Hình 9: Đồ thị khoảng tuyến tính của Pb
Qua đồ thị ta thấy khoảng tuyến tính của pb từ 1 ppb – 10 ppb
3.4.2 Xây dựng đường chuẩn, giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng
3.4.2.1 Xác định đường chuẩn của Cd Để xác định đường chuẩn của Cd với phương trình đầy đủ dựa trên kết quả khảo sát xác định khoảng tuyến tính của Cd theo bảng 19 và hình 8, chúng tôi tiến hành khảo sát đối với dung dịch chuẩn Cd 2ppb và máy tự pha loãng bằng cách hút các thể tích khác nhau để có nồng độ từ 0,5 – 3ppb, mục đích tăng số điểm trên đường chuẩn để tăng độ chính xác của phương trình đường chuẩn thu được Kết quả khảo sát thu được ở bảng 20, sử dụng phần mềm Origin 8.0 để dựng đường chuẩn và thu đƣợc kết qua nhƣ bảng 21, hình 10:
Bảng 21: kết quả xác định đường chuẩn của Cd:
Nồng độ (ppb) Abs-Cd
Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB %RSD
Hình 10: Đường chuẩn của Cd
Vậy phương trình đường chuẩn là: Y = -0,00025+ 0,21202X
Ta có phương trình hồi quy đầy đủ như sau:
3.4.2.2 Xác định đường chuẩn của Pb
Dựa trên kết quả khảo sát xác định đường chuẩn của Pb trong bảng 22, chúng tôi đã sử dụng phần mềm Origin 8.0 để xây dựng đồ thị và phương trình đường chuẩn của Pb, như được thể hiện trong bảng 22 và hình 11.
Bảng 22: kết quả xác định đường chuẩn của Pb:
Nồng độ (ppb) Abs-Pb
Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB %RSD
Hình 11: Đường chuẩn của Pb
Tra bảng ta đƣợc t(0,95, 5) = 2,57 Kết quả tính theo phần mềm Origin 8.0 thu đƣợc:
Phương trình hồi quy đầy đủ của đường chuẩn có dạng Y = A + B.X có dạng nhƣ sau:
A i = (0,00412 ±0,00386) + (0,02174± 0,00064) C Pb Trong đó : A i là cường độ hấp thụ thu được khi đo phổ (Abs)
C Pb là nồng độ chì (ppb)
3.4.3 Kiểm tra hằng số trong phương trình hồi quy Để kiểm tra sai số hệ thống của phương pháp cần so sánh hằng số A của phương trình hồi quy (Phương trình của đường chuẩn) với giá trị 0
Nếu xem A=0, Phương trình trở thành: Y = B’ X
Các giá trị B’ đƣợc tính theo bảng sau:
Các giá trị liên quan đến hệ số là:
Standard Error Độ sai chuẩn 0,00076
Standard Deviation Độ lệch chuẩn 0,0017
Sample Virance Phương sai mẫu 0,0000
Nếu A ≠ 0 không có ý nghĩa thống kê ở mức độ tin cậy 95%, phương trình hồi quy có dạng:
Y = (0,2111 ± 0,00195).X Áp dụng công thức: SS ( Y i A B X i ) 2 và S 2 n SS 2
Ta có bảng giá trị sau:
Hàm Tổng các bình phương Bậc tự do Phương sai
F bảng (0,95; 3; 4) = 6,591 Vậy Ftính < F bảng (0,95; 3; 4) có nghĩa là sự sai khác giữa giá trị A và 0 không có ý nghĩa thống kê hay phương pháp không mắc sai số hệ thống
Các giá trị liên quan đến hệ số là:
Standard Error Độ sai chuẩn 0,000418
Standard Deviation Độ lệch chuẩn 0,000935
Sample Virance Phương sai mẫu 0,0000
Nếu A ≠ 0 không có ý nghĩa thống kê ở mức độ tin cậy 95%, phương trình hồi quy có dạng: Y ( B ' t S B ' ) X
Y = (0,0227 ± 0,0011).X Áp dụng công thức: SS ( Y i A B X i ) 2 và S 2 n SS 2
Ta có bảng giá trị sau:
Hàm Tổng các bình phương Bậc tự do Phương sai
F bảng (0,95; 3; 4) = 6,591 Vậy Ftính < F bảng (0,95; 3; 4) có nghĩa là sự sai khác giữa giá trị A và 0 không có ý nghĩa thống kê hay phương pháp không mắc sai số hệ thống
3.4.4 Xác định giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lƣợng (LOQ)
3.4.4.1 Giới hạn phát hiện (LOD)
LOD được định nghĩa là nồng độ tối thiểu của chất phân tích mà hệ thống phân tích vẫn có thể phát hiện tín hiệu khác biệt so với tín hiệu của mẫu trắng hoặc tín hiệu nền.
Đối với Cd: Theo phần trên ta có độ lệch chuẩn của phương trình hồi quy là: S y = 0,00546 và B = 0,12929
Vậy giới hạn phát hiện là:
Đối với Pb: Theo phần trên ta có độ lệch chuẩn của phương trình hồi quy là: Sy = 0,00094 và B = 0,02168
Vậy giới hạn phát hiện là:
3.4.4.2 Giới hạn định lƣợng (LOQ)
LOQ (Limit of Quantitation) là nồng độ tối thiểu của chất phân tích mà hệ thống định lượng có thể xác định với tín hiệu phân tích có ý nghĩa so với tín hiệu mẫu trắng hoặc tín hiệu nền, đồng thời đạt độ tin cậy tối thiểu 95%.
LOQ đƣợc xác định theo công thức:
LOQ đƣợc xác định theo công thức:
3.4.5 Tính nồng độ chất phân tích dựa trên đường chuẩn
Từ phương trình hồi qui tìm được, khi mẫu định phân có tín hiệu phân tích
Y 0 thì có thể tính đƣợc nồng độ chƣa biết X 0 theo công thức:
Theo định luật lan truyền sai số, độ lệch chuẩn của nồng độ X0 đƣợc tính:
Nếu mẫu chƣa biết đƣợc phân tích lặp lại m lần thu đƣợc giá trị y 0 thì:
S x0 : độ lệch chuẩn ƣớc đoán
Giá trị thực nghiệm thu được khi phân tích mẫu có nồng độ X0, trong đó n là số mẫu chuẩn được sử dụng để xây dựng đường chuẩn và m là số lần đo lặp của một mẫu phân tích.
Kết quả phân tích mẫu chưa biết sẽ được viết dưới dạng: X 0 t.S x0 với bậc tự do f = n – 2
3.4.6 Đánh giá sai số và độ lặp lại của phép đo Để đánh giá sai số và độ lặp lại của phép đo ta dựng đường chuẩn pha 3 mẫu có nồng độ ở điểm đầu điểm giữa và điểm cuối của khoảng tuyến tính Thực hiện đo mỗi mẫu 8 lần
Sai số tính theo công thức:
%X: sai số phần trăm tương đối
Độ hấp thụ quang của Cd và Pb được đo và xác định theo đường chuẩn Độ lặp lại của phép đo được đánh giá thông qua các đại lượng S² và %RSD, được tính toán theo công thức cụ thể.
Trong đó: Atb: độ hấp thụ quang trung bình của Cd, Pb n: số lần đo
%RSD: hệ số biến động của phép đo
Kết quả phân tích đƣợc chỉ ra trong bảng 23
Bảng 23: Kết quả sai số và độ lặp lại của phép đo đối với Cd
Bảng 24: Kết quả sai số và độ lặp lại của phép đo đối với Pb
Kết quả khảo sát cho thấy sai số và hệ số biến động của phép đo đều nhỏ và nằm trong giới hạn cho phép Hệ số biến thiên ở ba vùng đều khá nhỏ, cho thấy sai số của phép đo thấp và độ lặp lại tốt Đặc biệt, sai số ở giữa đường chuẩn luôn nhỏ hơn ở hai đầu đường chuẩn và tuân theo quy định phân bố sai số Gause.
3.4.7 Tổng kết các điều kiện xác định Cd, Pb bằng phép đo phổ GF-AAS
Từ thực nghiệm đã khảo sát, chúng tôi chọn các điều kiện tối ƣu để xác định
Cd, Pb bằng phép đo GF-AAS trên hệ thống máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA-
Bảng 25: Tổng kết các điều kiện đƣợc chọn để đo phổ GF-AAS
STT Các điều kiện đo Nguyên tố Cd Nguyên tố Pb
2 Cường độ đèn HCl (mA) Dùng 80% dòng Imax ghi trên vỏ đèn Dùng 73% dòng
Imax ghi trên vỏ đèn
3 Độ rộng khe đo (nm) 0,5 0,5
4 Bổ chính nền Zeeman Zeeman
5 Tốc độ dòng khí Ar
6 Nhiệt độ sấy khô mẫu
7 Nhiệt độ tro hóa mẫu
8 Nhiệt độ nguyên tử hóa mẫu ( 0 C)
10 Môi trường dung dịch mẫu đo phổ
11 Chất cải biến Pd(NO 3 ) 2 0,04% Pd(NO 3 ) 2 0,04%
14 Khoảng tuyến tính 0,2 ÷ 3 ppb 1 ÷ 10 ppb
15 Các điều kiện khác Chọn theo hướng dẫn của máy
Chọn theo hướng dẫn của máy
3.5 Khảo sát chọn điều kiện xử lý mẫu
Chuẩn bị 7 mẫu mỹ phẩm:
- 3 mẫu mỹ phẩm: cân mỗi mẫu 0,2g chuyển vào 3 bình kendal (mẫu a1; a2; a3)
- 3 mẫu mỹ phẩm: cân mỗi mẫu 0,2g chuyển vào 3 chén sứ, thêm chuẩn 1ml Cd chuẩn 50ppb (mẫu thêm b1; b2; b3)
Mẫu trắng được xử lý bằng phương pháp ướt với axit trong bình Kendal Đầu tiên, đun cách cát 7 mẫu kết hợp với 5-8ml HNO3 65% và 1ml H2SO4 98% cho đến khi mẫu tan hoàn toàn Tiếp theo, thêm 1-3ml H2O2 30% để loại bỏ axit dư, sau đó đun thêm 10 phút Sau khi để nguội, tiến hành lọc và định mức trong bình 25ml bằng dung dịch HNO3 2%, đây sẽ là dung dịch mẫu để phân tích.
Quy trình chuẩn bị mẫu mỹ phẩm bao gồm 6 mẫu chuyển vào bình Kendal và 1 mẫu trắng Thêm 1ml H2SO4 98%, đun cách cát cho đến khi mẫu cháy đen, sau đó để nguội khoảng 30 phút Tiếp theo, thêm 6ml HNO3 đặc và đun cho đến khi mẫu tan hết, thời gian phá mẫu được chỉ ra trong bảng 25 Sau đó, thêm 3ml H2O2 đặc để loại bỏ axit dư, đun thêm 10 phút, để nguội, lọc và định mức trong bình 25ml bằng dung dịch HNO3 2% để tạo thành dung dịch mẫu phân tích.
Dung dịch mẫu phân tích thu đƣợc khi xử lý mẫu theo quy trình 1 và quy trình 2 đem đo ICP-MS đƣợc kết quả nhƣ trong bảng 26:
Bảng 26: Thời gian phá mẫu trong bình Kendal và kết quả xác định bằng ICP-MS
Tên mẫu Mẫu a1 Mẫu a2 Mẫu a3 Mẫu thêm b1
* Với quy trình 1, thời gian phá mẫu lâu hơn quy trình 2 nhƣng hiệu suất thu hồi cũng khá cao 90,6% đối với Cd và 90% đối với Pb
Quy trình 2 đã rút ngắn thời gian phá mẫu xuống còn 1-2 tiếng so với quy trình 1 Tuy nhiên, hiệu suất thu hồi giảm còn khoảng 84,8% đối với Cd và 86% đối với Pb, do giai đoạn đốt cháy mẫu trong quy trình này đã làm mất chất phân tích.
Thực nghiệm đo phổ và tính toán kết quả
Để đánh giá các nghiên cứu khảo sát, mỗi mẫu phân tích được xử lý lặp lại 3 lần, và giá trị hàm lượng được tính là giá trị trung bình của 3 mẫu phân tích song song Sau đó, chúng tôi xác định hàm lượng Cd và Pb trong mẫu phân tích bằng phương pháp đường chuẩn và phương pháp thêm chuẩn.
3.6.1 Xác định Cd, Pb bằng phương pháp đường chuẩn và đánh giá hiệu suất thu hồi
3.6.1.1 Xác định Cd, Pb bằng phương pháp đường chuẩn
Mẫu phân tích được xử lý trong bình Kendal theo quy trình đã nêu ở mục 3.5 Tiến hành đo phổ GF-AAS theo các điều kiện đã chọn tại mục 3.4.7 nhằm xác định nồng độ.
Cd, Pb Kết quả đƣợc đƣa ra trong bảng 27 Kết quả này là kết quả trung bình 3 mẫu lặp, mỗi mẫu đo 3 lần, đã trừ blank
Bảng 27: kết quả đo Cd bằng phương pháp đường chuẩn
Tên mẫu Mẫu d1 Mẫu d2 Mẫu d3 Mẫu d4 Mẫu d5
Tên mẫu Mẫu d6 Mẫu d7 Mẫu d8 Mẫu d9 Mẫu d10
Tên mẫu Mẫu d11 Mẫu d12 Mẫu d13 Mẫu d14 Mẫu d15
Sử dụng phương trình hồi quy thiết lập được ở mục 3.4.5, ta tính được nồng độ Cd trong mẫu theo biểu thức: X o Y o A
Với m=3, n=6, B= 0,1293; S X/Y = 0,00397 Thay các giá trị ở bảng trên vào ta tính đƣợc S Xo; với t(0,95; 4)= 2,776
Bảng 28: kết quả xác định Cd trong mẫu thật
Tên mẫu Y o X 0 S Xo X o t S Xo C Cd (ppb)
Mẫu d1 0,2136 1,009 0,027 1,009±0,076 2,02±0,15 Mẫu d2 0,218 1,03 0,027 1,03±0,076 2,06±0,15 Mẫu d3 0,3936 1,86 0,021 1,86±0,059 3,72±0,12 Mẫu d4 0,227 1,07 0,027 1,07±0,076 2,14±0,15 Mẫu d5 0,2105 0,99 0,028 0,99±0,077 1,98±0.15 Mẫu d6 0,220 1,04 0,027 1,04±0,076 2,08±0,15 Mẫu d7 0,457 2,16 0,023 2,16±0,065 4,32±0,13 Mẫu d8 0,448 2,11 0,023 2,11±0,065 4,22±0,13 Mẫu d9 0,441 2.08 0,023 2,08±0,065 4,16±0,13 Mẫu d10 0,224 1,06 0,027 1,06±0,076 2,14±0,15 Mẫu d11 0,425 2,01 0,022 2,01±0,06 4,02±0,12 Mẫu d12 0,479 2,26 0,024 2,26±0,068 4,52±0,136 Mẫu d13 0,491 2,32 0,025 2,32±0,07 4,64±0,14 Mẫu d14 0,203 0,96 0,028 0,96±0,078 1,92±0,16 Mẫu d15 0,388 1,83 0,021 1,83±0,058 3,66±0,12
Bảng 29: Bảng kết quả đo Pb bằng phương pháp đường chuẩn
Tên mẫu Mẫu d1 Mẫu d2 Mẫu d3 Mẫu d4 Mẫu d5
Tên mẫu Mẫu d6 Mẫu d7 Mẫu d8 Mẫu d9 Mẫu d10
Tên mẫu Mẫu d11 Mẫu d12 Mẫu d13 Mẫu d14 Mẫu d15
Sử dụng phương trình hồi quy thiết lập được ở mục 3.4.5, ta tính được nồng độ Pb trong mẫu theo biểu thức: X o Y o A
Với m=6, n=3, B= 0,02168; S X/Y = 0,00193 Thay các giá trị ở bảng trên vào ta tính đƣợc S Xo ; với t(0,95; 4)= 2,776
Bảng 30: kết quả xác định Pb trong mẫu thật
Tên mẫu Y o X o S Xo X o t S Xo C Cd (ppb)
Mẫu d4 0.062 2,63 0,069 2,63±0,192 5,26±0,384 Mẫu d5 0, 093 4,06 0,064 4,06±0,178 8,12±0,356 Mẫu d6 0,1016 4,45 0,063 4,45±0,176 8,9±0,352 Mẫu d7 0,795 36,44 0,37 36,44±1,02 72,88±2,04 Mẫu d8 0,810 37,13 0,374 37,13±1,04 74,26±2,08 Mẫu d9 0,2386 10,78 0,091 10,78±0,25 21,56±0,5 Mẫu d10 0,083 3,6 0,065 3,6±0,181 7,2±0,363 Mẫu d11 0,0902 3,93 0,064 3,93±0,178 7,96±0,355 Mẫu d12 0,6496 29,73 0,29 29,73±0,81 59,46±1,62 Mẫu d13 0,3523 16,02 0,14 16,02±0,39 32,04±0,78 Mẫu d14 0,0742 3,19 0,067 3,19±0,185 6,38±0,37 Mẫu d15 0,2927 13,27 0,113 13,27±0,314 26,54±0,628
3.6.1.2 Kết quả đo phổ GF- AAS so sánh với ICP-MS
Phương pháp ICP-MS được công nhận là tiêu chuẩn để đánh giá các phương pháp phân tích khác Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã tiến hành đo hàm lượng Cd (ppb) trong 15 dung dịch mẫu phân tích (từ mẫu d1 đến mẫu d15) bằng phương pháp ICP-MS và so sánh kết quả với phương pháp GF-AAS.
Bảng 31: kết quả đo nồng độ Cd (ppb) của GF-AAS so sánh với ICP-MS
Tên mẫu GF-AAS ICP-MS
Bảng 32: kết quả đo nồng độ Pb (ppb) của GF-AAS so sánh với ICP-MS
Tên mẫu GF-AAS ICP-MS
Kết quả nồng độ Cd và Pb được đo bằng phương pháp ICP-MS cao hơn so với GF-AAS, tuy nhiên, hai phương pháp này cho kết quả tương đối giống nhau Việc so sánh thống kê để xác định sự khác biệt có ý nghĩa giữa hai phương pháp sẽ được đánh giá trong phần 3.6.2.2.
3.6.1.3 Hiệu suất thu hồi lƣợng thêm chuẩn
Tiến hành phá mẫu mỹ phẩm và mẫu thêm lƣợng chính xác dung dịch chuẩn
Để xác định hàm lượng Cd và Pb trong các mẫu mỹ phẩm, sử dụng dung dịch chuẩn với nồng độ 25ppb, 50ppb và 100ppb, mỗi nồng độ 0,5ml Sau đó, định mức lên 25ml và tiến hành đo phổ dưới các điều kiện đã chọn Hàm lượng Cd và Pb trong các mẫu mỹ phẩm (C m) được xác định bằng phương pháp đường chuẩn Hiệu suất thu hồi của từng quy trình phá mẫu được tính toán theo công thức cụ thể.
Trong đó: Cm là nồng độ Cd, Pb trong mẫu mỹ phẩm
C tc là nồng độ Cd, Pb trong mẫu thêm
C t là nồng độ Cd, Pb thêm chuẩn (2ppb) Hiệu suất thu hồi đƣợc chỉ ra ở bảng 33:
Bảng 33: Hiệu suất thu hồi lƣợng thêm chuẩn Đo phổ GF- AAS
Mẫu mỹ phẩm và mẫu thêm chuẩn
Hiệu suất thu hồi đạt khoảng 90% khi tính trên đường chuẩn, cho thấy rằng có thể xem nhẹ các yếu tố như ảnh hưởng của nền, sai số phòng thí nghiệm, sai số hiệu chuẩn và sai số trong quá trình chuẩn bị mẫu.
3.6.2 Xác định Cd bằng phương pháp thêm chuẩn
Phương pháp thêm chuẩn mang lại nhiều lợi ích so với phương pháp đường chuẩn, bao gồm khả năng loại trừ ảnh hưởng của nền mẫu và xác định chính xác lượng vết trong các nền phức tạp, đồng thời cho phép phân tích hàng loạt Chính vì vậy, chúng tôi đã áp dụng phương pháp này để xác định nồng độ Cd và Pb trong mẫu mỹ phẩm.
Mẫu phân tích sau khi xử lý bằng phương pháp xử lý ướt trong bình Kendal, đƣợc định mức trong bình 25 ml Chúng tôi tiến hành xử lý:
- Lấy vào 4 bình định mức 10ml mỗi bình 5ml dung dịch chất phân tích (C x )
Thêm lần lượt 4 bình với lượng dung dịch Cd chính xác như sau: 0ml dung dịch Cd; 0,5ml dung dịch Cd 10ppb; 20ppb; 30ppb (C x + 0; C x + 0,5ppb; C x + 1,0ppb; C x + 1,5ppb).
- Tiến hành đo phổ với những điều kiện đã khảo sát đƣợc
- Lập đường thêm chuẩn, nội suy đường thêm chuẩn ta tìm được giá trị C x
Tính toán kết quả theo phương pháp thêm chuẩn
Phương trình đường chuẩn có dạng Y A B X
Theo công thức tính: x x tg B A
Do đó, nồng độ chất phân tích đƣợc tính theo công thức: x x
Khoảng tin cậy của nồng độ chất phân tích trong mẫu Xo là X o ± t.So với
Tiến hành đo phổ mẫu thực và mẫu thêm chuẩn trong các điều kiện đã khảo sát ở trên
Bảng 34: Xác định Cd trong mẫu thực bằng phương pháp thêm chuẩn
Mẫu thực Abs mẫu thực Mẫu thêm chuẩn Abs mẫu thêm
Mẫu d14 0,203 d14 + 0,5ppb 0,293 d14 + 1ppb 0,3812 d14 + 1,5ppb 0,4741 a Mẫu d3 b Mẫu d4 c.Mẫu d14 Hình 12: Đồ thị thêm chuẩn xác định Cd trong mỹ phẩm ở trong 3 mẫu: a mẫu d3 ; b mẫu d4; c mẫu d14
Bảng 35: các đại lượng thu được từ đường thêm chuẩn
Mẫu Thông số Giá trị Sai số R SD N P
Các đại lƣợng khác đƣợc tính theo các biểu thức sau:
Bảng 36: kết quả xác định Cd bằng phương pháp thêm chuẩn
Bảng 37: Kết quả xác định Cd bằng phương pháp đường chuẩn và thêm chuẩn
Mẫu Nồng độ Cd(ppb)
Mẫu phân tích sau khi xử lý bằng phương pháp xử lý ướt trong bình Kendal, đƣợc định mức trong bình 25 ml Chúng tôi tiến hành xử lý:
Lấy 4 bình định mức 10ml, mỗi bình chứa 5ml dung dịch chất phân tích (C x) Thêm vào từng bình một lượng chính xác dung dịch Pb như sau: 0ml dung dịch Pb; 0,5ml dung dịch Cd 10ppb; 20ppb; 30ppb (C x + 0; C x + 0,5ppb; C x + 1,0ppb; C x + 1,5ppb).
-Tiến hành đo phổ với những điều kiện đã khảo sát đƣợc
-Lập đường thêm chuẩn, nội suy đường thêm chuẩn ta tìm được giá trị C x
Tính toán kết quả theo phương pháp thêm chuẩn
Phương trình đường chuẩn có dạng Y A B X
Theo công thức tính: x x tg B A
Do đó, nồng độ chất phân tích đƣợc tính theo công thức: x x
Khoảng tin cậy của nồng độ chất phân tích trong mẫu Xo là X o ± t.So với
Tiến hành đo phổ mẫu thực và mẫu thêm chuẩn trong các điều kiện đã khảo sát ở trên
Bảng38: Xác định Pb trong mẫu thực bằng phương pháp thêm chuẩn
Mẫu thực Abs mẫu thực Mẫu thêm chuẩn Abs mẫu thêm
Mẫu d10 0,083 d14 + 0,5ppb 0,138 d14 + 1ppb 0,190 d14 + 1,5ppb 0,243 a Mẫu d2 b Mẫu d5 c Mẫu d10 Hình 13: Đồ thị thêm chuẩn xác định Pb trong mỹ phẩm ở trong 3 mẫu: a mẫu d2 ; b mẫu d5; c mẫu d10
Bảng 39: các đại lượng thu được từ đường thêm chuẩn
Mẫu Thông số Giá trị Sai số R SD N P
Các đại lƣợng khác đƣợc tính theo các biểu thức sau:
Bảng 40: kết quả xác định Pb bằng phương pháp thêm chuẩn
Bảng 41: Kết quả xác định Pb bằng phương pháp đường chuẩn và thêm chuẩn
Mẫu Nồng độ Pb(ppb)
Kết quả xác định nồng độ Cd và Pb bằng phương pháp GF-AAS với đường chuẩn và thêm chuẩn cho thấy độ lặp lại tương đối ở mức ppb Phần dưới đây sẽ đánh giá sự khác biệt ý nghĩa giữa hai phương pháp thông qua việc so sánh thống kê.
3.6.2.1 So sánh kết quả phương pháp đường chuẩn và thêm chuẩn Đối với Cd:
* So sánh từng cặp dùng chuẩn 2-t:
Phương pháp N Giá trị trung bình Độ lệch chuẩn Độ sai chuẩn
Sự sai khác = mu (1) – mu (2) Ƣớc lƣợng cho sự sai khác: 0,4 Khoảng tin cậy 95% cho sự sai khác: (-1,95; 2,75) Chuẩn T kiểm tra sự sai khác GTTB = 0 (và không = 0):
Vì giá trị P = 0,661 lớn hơn 0,05, nên hai giá trị trung bình khác nhau không có ý nghĩa thống kê Điều này cho thấy phương pháp đường chuẩn và thêm chuẩn không có sự khác biệt đáng kể về mặt thống kê.
* So sánh từng cặp dùng chuẩn 2-t:
Phương pháp N Giá trị trung bình Độ lệch chuẩn Độ sai chuẩn
Sự sai khác = mu (1) – mu (2) Ƣớc lƣợng cho sự sai khác: -1,32667 Khoảng tin cậy 95% cho sự sai khác: (-13,89; 11,24) Chuẩn T kiểm tra sự sai khác GTTB = 0 (và không = 0):
Vì P= 0,784 > 0,05 nên hai giá trị trung bình khác nhau không có ý nghĩa thống kê Vậy phương pháp đường chuẩn và thêm chuẩn khác nhau không có ý nghĩa thống kê
3.6.2.2 So sánh với kết quả ICP-MS Đối với Cd:
So sánh từng cặp dùng chuẩn 2-t:
Phương pháp N Giá trị trung bình Độ lệch chuẩn Độ sai chuẩn
Sự sai khác = mu (1) – mu (2) Ƣớc lƣợng cho sự sai khác: - 0,312 Khoảng tin cậy 95% cho sự sai khác: (-1,188; 0,564) Chuẩn T kiểm tra sự sai khác GTTB = 0 (và không = 0):
Kết quả cho thấy P = 0,472, lớn hơn 0,05, cho thấy hai giá trị trung bình không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê Do đó, phương pháp GF-AAS và ICP-MS không khác nhau về mặt thống kê trong việc xác định hàm lượng Pb.
So sánh từng cặp dùng chuẩn 2-t:
Phương pháp N Giá trị trung bình Độ lệch chuẩn Độ sai chuẩn
Sự sai khác = mu (1) – mu (2) Ƣớc lƣợng cho sự sai khác: - 0,255 Khoảng tin cậy 95% cho sự sai khác: (-18,66; 18,15) Chuẩn T kiểm tra sự sai khác GTTB = 0 (và không = 0):
Vì P= 0,978 > 0,05 nên hai giá trị trung bình khác nhau không có ý nghĩa thống kê Vậy phương pháp GF- AAS và ICP-MS khác nhau không có ý nghĩa thống kê
Bảng 42: Kết quả phân tích hàm lƣợng Cd trong mẫu thực
Mẫu thực Nồng độ Cd
Mẫu d2 (phấn má hồng) 0,625 Mẫu d3 (phấn phủ dạng bột) 0,781
Mẫu d5 là kem dưỡng trắng da với trọng lượng 0,38, trong khi mẫu d6 là sữa rửa mặt nặng 0,158 Mẫu d7 cung cấp phấn mắt nâu với trọng lượng 0,995, còn mẫu d8 là phấn mắt xanh nặng 1,386 Mẫu d9 là phấn mắt vàng với trọng lượng 0,809, và mẫu d10 chứa vitamin E nặng 0,170 Mẫu d11 là phấn mắt xám nặng 0,980, mẫu d12 là phấn mắt đen với trọng lượng 0,9552 Mẫu d13 cung cấp phấn mắt đồng nặng 1,125, mẫu d14 là phấn mắt trắng với trọng lượng 0,466, và cuối cùng, mẫu d15 là phấn phủ dạng nén nặng 0,446.
Nhận xét: Xác định hàm lượng Cd bằng phương pháp thêm chuẩn cho độ chính xác cao hơn phương pháp đường chuẩn (so với kết quả ICP-MS)
Bảng 43: Kết quả phân tích hàm lƣợng Pb trong mẫu thực:
Mẫu d2 (phấn má hồng) 15,473 Mẫu d3 (phấn phủ dạng bột) 2,269
Mẫu d5 là kem dưỡng trắng da với chỉ số 1,562 Mẫu d6 là sữa rửa mặt với chỉ số 0,675 Mẫu d7 là phấn mắt nâu với chỉ số 16,793, trong khi mẫu d8 là phấn mắt xanh với chỉ số 24,396 Mẫu d9 là phấn mắt vàng với chỉ số 4,195 Mẫu d10 chứa vitamin E với chỉ số 0,57 Mẫu d11 là phấn mắt xám với chỉ số 1,941, và mẫu d12 là phấn mắt đen với chỉ số 12,566 Mẫu d13 là phấn mắt đồng với chỉ số 7,769, trong khi mẫu d14 là phấn mắt trắng với chỉ số 1,549 Cuối cùng, mẫu d15 là phấn phủ dạng nén với chỉ số 3,235.
Phương pháp thêm chuẩn cho phép xác định hàm lượng Pb với độ chính xác cao hơn so với phương pháp đường chuẩn, được so sánh với kết quả từ ICP-MS Chúng tôi đã chọn kết quả xác định hàm lượng Pb theo phương pháp đường chuẩn để đối chiếu với các chỉ tiêu về hàm lượng Pb trong mẫu mỹ phẩm theo quy định của Cục Quản Lý Dược Việt Nam.
Bảng 44: Quy định tối đa hàm lƣợng Pb trong đồ mỹ phẩm
Cục Quản Lý dƣợc Việt Nam Giới hạn tối đa cho phép là
Kết luận: Hàm lƣợng Pb trong mỹ phẩm trong các mẫu mà chúng tôi khảo sát đƣợc đều nằm trong giới hạn cho phép của Cục Quản Lý Dƣợc
Trong luận văn này, chúng tôi đã nghiên cứu và thu đƣợc các kết quả nhƣ sau:
1 Nghiên cứu tối ưu hóa các điều kiện xác định Cd, Pb bằng phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF - AAS)
2 Nghiên cứu 2 quy trình xử lý mẫu, chúng tôi rút ra kết luận: khi phân tích
