Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Đề tài đã đạt được kết quả quan trọng trong việc xây dựng phương pháp xác định hàm lượng sắt trong một số loài nhuyễn thể thông qua phương pháp trắc quang phân tử, phù hợp với điều kiện của phòng thí nghiệm hiện có.
Phân tích hàm lượng sắt cho phép đánh giá khả năng tích tụ sắt trong các loài nhuyễn thể, từ đó đảm bảo an toàn thực phẩm và so sánh hàm lượng sắt giữa các loài nhuyễn thể khác nhau.
Nhiệm vụ đồ án
Khảo sát điều kiện vô cơ hóa mẫu ( khảo sát thể tích H2SO 4 để vô cơ hóa mẫu, nhiệt độ và thời gian nung mẫu tối ƣu)
Khảo sát độ bền của phức sắt – axit sunfosalixilic theo thời gian
Xác định hiệu suất thu hồi
Đánh giá sai số thống kê của phép phân tích
Nêu quy trình phân tích hàm lƣợng sắt trong nhuyễn thể
Phân tích hàm lƣợng sắt trong một số loài nhuyễn thể.
Đối tƣợng nghiên cứu
Ốc vặn Đƣợc thu mua ở các điểm bán tại chợ Bến Thủy và chợ Quán Lau ( thành phố Vinh).
Sắt và dư lượng của nó trong môi trường
Sắt là một nguyên tố kim loại phổ biến (sau nhôm), đứng thứ tƣ về hàm lƣợng trái đất, chiếm 1,5% khối lƣợng vỏ trái đất
Sắt ký hiệu Fe và số hiệu nguyên tử bằng 26, thuộc chu kỳ 4 ở phân nhóm VIIIB Nguyên tố sắt có tên Latinh là ferrum
Tính chất vật lý của sắt
Sắt là kim loại có màu trắng xám, có ánh kim dễ rèn, dễ dát mỏng
Sắt có tính dẫn nhiệt, dẫn điện tốt
Tính chất hóa học của sắt
Sắt là kim loại có hoạt tính hóa học trung bình Tác dụng đƣợc với phi kim, axit và các dung dịch muối
1.1.2.1 Trong đời sống sản xuất
Sắt, dưới dạng hợp kim, là vật liệu quý giá trong kỹ thuật nhờ vào giá thành thấp và tính năng vượt trội như chịu lực, độ dẻo và độ cứng, được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất ô tô, tàu thủy lớn và khung công trình Sắt nguyên chất chỉ được sử dụng cho những mục đích đặc biệt như sản xuất lõi từ nam châm điện hoặc thay thế đồng trong các sản phẩm như vòng đệm và vỏ đạn Ngoài ra, FeSO4 được sử dụng để chống sâu bọ, sản xuất mực viết, sơn vô cơ, nhuộm vải và tẩy gỉ kim loại Sắt không chỉ là nguyên tố thiết yếu cho sự sống mà còn đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp, dẫn đến việc phát triển nhiều phương pháp tách và làm giàu nguyên tố này.
1.1.2.2 Đối với cơ thể con người
Sắt là dưỡng chất thiết yếu cho cơ thể, góp mặt trong mọi tế bào và đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sức khỏe hệ miễn dịch, hỗ trợ chức năng cơ bắp và điều chỉnh sự phát triển tế bào.
Sắt đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành và phát triển hồng cầu, giúp vận chuyển oxy đến các tế bào và duy trì sự sống của chúng thông qua việc tổng hợp hemoglobin và cấu trúc não.
Sắt là một khoáng chất thiết yếu, có mặt trong myoglobin giúp dự trữ oxy cho cơ và tham gia vào các sắc tố hô hấp như catalaza và peroxidaza Nó cũng là thành phần quan trọng của enzyme trong hệ miễn dịch và nhân tế bào, hỗ trợ vận chuyển oxy và chất dinh dưỡng Đặc biệt, sắt rất cần thiết cho phụ nữ mang thai để đảm bảo sức khỏe cho cả mẹ và bé.
Các nhà khoa học đã xác định hai loại sắt mà cơ thể có thể hấp thu: sắt heme và sắt non-heme Sắt heme, có mặt trong các loại thịt đỏ, thịt gà và cá, dễ dàng được hấp thu với giá trị sinh học cao từ 15 đến 20% Ngược lại, sắt non-heme, có trong thực phẩm thực vật như ngũ cốc, rau củ và bánh mì, có giá trị sinh học thấp hơn, chỉ từ 2 đến 15%.
1.1.3 Tác hại của sắt đối với con người
Sắt là yếu tố thiết yếu cho sức khỏe con người, nhưng việc hấp thu quá nhiều sắt có thể dẫn đến ngộ độc Sắt (II) dư thừa phản ứng với peroxit trong cơ thể, tạo ra các gốc tự do Khi nồng độ sắt trong cơ thể ở mức bình thường, cơ chế chống oxi hóa có khả năng kiểm soát quá trình này Tuy nhiên, khi sắt dư thừa, cơ thể không thể kiểm soát được các gốc tự do được sinh ra.
Ngộ độc sắt có thể gây ra nhiều triệu chứng nghiêm trọng như đau bụng, buồn nôn, nôn mửa, tiêu chảy có máu, và trong những trường hợp nặng, có thể dẫn đến tử vong Khi lượng sắt trong cơ thể vượt mức an toàn nhưng chưa đến mức nguy hiểm, người bệnh có thể gặp phải các rối loạn do quá tải sắt, chẳng hạn như hemochromatosis.
Một lượng sắt gây chết người cho trẻ 2 tuổi là 3 gam, trong khi chỉ 1 gam có thể dẫn đến ngộ độc nguy hiểm Đối với người lớn, mức sắt tối đa được chấp nhận là 45 mg/ngày, còn đối với trẻ em dưới 14 tuổi, mức cao nhất là 40 mg/ngày.
Thiếu sắt có thể gia tăng theo thời gian, thường do chế độ ăn uống kém hoặc mất máu nhiều Trong những trường hợp nghiêm trọng, thiếu sắt có thể dẫn đến thiếu máu với các triệu chứng như chán ăn, mất ngủ, ít hoạt động, hay quên, chóng mặt, ù tai, giảm trương lực cơ, và bụng chướng Người bệnh có thể gặp tim đập nhanh, suy tim, da xanh, niêm mạc nhợt, gan và lách to, cùng với tình trạng tóc dễ rụng, bạc màu, móng tay mềm, cong, dễ gãy và đau nhức xương.
Các phương pháp vô cơ hóa mẫu
1.2.1 Phương pháp vô cơ hóa mẫu khô (vô cơ hóa khô)
Nguyên tắc phân tích mẫu bao gồm việc nung mẫu trong chén nung ở nhiệt độ nhất định cho đến khi đạt được tro trắng Sau đó, tro trắng này được hòa tan trong axit, kiềm hoặc muối phù hợp để chuyển hóa chất phân tích thành dạng dung dịch Cuối cùng, chất phân tích sẽ được xác định theo phương pháp phân tích đã được lựa chọn.
Trong quá trình nung, việc sử dụng chất phụ gia có thể được xem xét, vì chúng giúp bảo vệ và cải thiện hiệu quả nung.
Phương pháp này thao tác đơn giản, không phải dùng nhiều axit đặc nhưng dễ mất một số chất dễ bay hơi
1.2.2 Phương pháp vô cơ hóa mẫu ướt (vô cơ hóa ướt)
Sử dụng axit đặc có tính oxi hóa mạnh như HClO4, HNO3, H2SO4, hoặc hỗn hợp các axit này (ví dụ: HNO3 + HClO4, HNO3 + HClO4 + H2SO4) là phương pháp hiệu quả Ngoài ra, có thể kết hợp một axit oxi hóa mạnh với một axit không có tính oxi hóa để đạt được kết quả mong muốn.
Hỗn hợp axit như HNO3, HCl, HF và HClO4 được sử dụng để phân hủy các chất hữu cơ trong mẫu trong bình kendan, nhằm chuyển đổi các kim loại từ dạng hữu cơ sang dạng ion trong dung dịch muối vô cơ Quá trình phân hủy có thể được thực hiện trong hệ thống kín (áp suất cao) hoặc mở (áp suất thường) Lượng axit cần thiết thường gấp 10-15 lần khối lượng mẫu, và thời gian thực hiện từ 10 đến 12 giờ, do đó, sau khi phân hủy, cần phải loại bỏ hoàn toàn lượng axit dư thừa.
Mỗi hỗn hợp axit chỉ phù hợp với một số loại mẫu nhất định, do đó cần tiến hành khảo sát để xác định điều kiện tối ưu Việc này nhằm đảm bảo đạt được hiệu suất cao và tương thích với phương pháp phân tích đã chọn.
Phương pháp này hạn chế không làm mất chất phân tích nhưng tốn nhiều axit đặc, thời gian phá mẫu rất dài và phải đuổi axit dƣ lâu
1.2.3 Phương pháp vô cơ hóa mẫu khô - ướt kết hợp
Nguyên tắc phân hủy mẫu được thực hiện trong chén hoặc cốc nung bằng cách xử lý ướt với một lượng nhỏ dung môi hoặc hỗn hợp dung môi Quá trình này giúp phá vỡ cấu trúc ban đầu của hợp chất mẫu, đồng thời giữ lại một số nguyên tố có thể bay hơi khi nung Sau đó, mẫu được nung ở nhiệt độ thích hợp cho đến khi đạt được tro trắng.
Phương pháp vô cơ hóa mẫu khô – ướt kết hợp mang lại nhiều lợi ích so với các phương pháp vô cơ hóa khô và ướt Phương pháp này giúp hạn chế mất mát chất phân tích do nhiệt độ cao, đảm bảo quá trình tro hóa triệt để, cho ra dung dịch mẫu trong sau khi hòa tan Nó cũng tiết kiệm dung môi, đặc biệt là axit tinh khiết, chỉ cần 1/4 đến 1/3 lượng so với xử lý ướt Thời gian xử lý nhanh chóng và hiệu quả hơn, đồng thời giảm thiểu nguy cơ nhiễm bẩn do môi trường nhờ không cần đuổi axit dư lâu Phương pháp này phù hợp cho nhiều loại mẫu khác nhau để xác định kim loại và anion, mà không yêu cầu trang bị phức tạp như hệ lò vi sóng đắt tiền.
Các phương pháp xác định vi lượng sắt
1.3.1 Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES)
Nguyên tắc chung của phép phân tích định tính trong phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử gồm 3 giai đoạn:
Cung cấp năng lượng phù hợp là cần thiết để hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu, từ đó tạo ra đám hơi nguyên tử tự do Đám hơi này sẽ được kích thích để phát ra phổ phát xạ đặc trưng của chúng.
Thu chùm sáng phát xạ, phân ly và ghi phổ phát xạ của mẫu phân tích
Quan sát phổ phát xạ thu đƣợc, phân tích định tính
Phân tích định lượng bằng phép đo AES dựa trên sự phụ thuộc của nồng độ vào cường độ vạch phổ, được thể hiện qua định luật Lambert – Beer.
Cường độ vạch phổ (I) tỷ lệ thuận với nồng độ (C) theo công thức I = k.C, trong đó k là hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào hệ thống máy đo và xử lý mẫu Khi nồng độ C nhỏ hơn nồng độ giới hạn (C o), hệ số b bằng 1, với điều kiện 0 < b ≤ 1, cho thấy sự phụ thuộc tuyến tính giữa I và C.
Khi xác định sắt người ta thường nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện rồi thu, phân ly và ghi phổ phát xạ
1.3.2 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử sử dụng khả năng hấp thụ chọn lọc bức xạ cộng hưởng của các nguyên tử tự do Mỗi nguyên tố có vạch cộng hưởng là vạch quang phổ nhạy nhất trong phổ phát xạ của chính nó Khi hấp thụ bức xạ cộng hưởng, nguyên tử chuyển từ trạng thái năng lượng cơ bản lên mức năng lượng cao hơn, quá trình này được gọi là bước chuyển cộng hưởng.
Trong phương pháp này, quá trình nguyên tử hóa mẫu có thể được thực hiện bằng cả phương pháp không ngọn lửa và phương pháp sử dụng ngọn lửa Ở nhiệt độ không quá cao (1500 – 3000 °C), hầu hết các nguyên tử sẽ tồn tại ở trạng thái cơ bản.
Khi một chùm bức xạ điện từ có tần số bằng tần số cộng hưởng chiếu vào đám hơi nguyên tử tự do, các nguyên tử này sẽ hấp thụ bức xạ, dẫn đến giảm cường độ của chùm bức xạ Hiện tượng này tuân theo định luật Lambert – Beer.
Kv: hệ số tỷ lệ, phụ thuộc vào bản chất, bước sóng của bức xạ đơn sắc;
N: số nguyên tử tự do ở trong môi trường hấp thụ (đám hơi nguyên tử tự do); L: bề dày môi trường hấp thụ (phụ thuộc vào máy)
Cường độ vạch phổ = mật độ quang = độ hấp thụ:
Trong khoảng giá trị nồng độ C đủ nhỏ thì: N = K.C ; D = k.C b b = 1 nếu C ≤ Co; b < 1 nếu C >Co
C o : ngưỡng của sự tuyến tính của định luật Lambert – Beer cho phương pháp AAS k: hệ số tỷ lệ, phụ thuộc vào điều kiện phân tích
Phương pháp này có độ nhạy và độ chính xác cao, với số nguyên tử kích thích trong đám hơi thường chỉ chiếm 1 – 2%, giúp thực hiện nhanh chóng và đơn giản.
Để xác định hàm lượng sắt, mẫu thường được nguyên tử hóa bằng ngọn lửa từ đèn khí axetylen kết hợp với không khí Sau đó, nguồn sáng đơn sắc có bước sóng phù hợp sẽ được chiếu vào đám hơi nguyên tử, nơi mà các nguyên tử sắt hấp thụ ánh sáng Cuối cùng, quá trình phân ly và ghi phổ hấp thụ sẽ được thực hiện để phân tích kết quả.
1.3.3 Phương pháp trắc quang phân tử UV – VIS
Phương pháp đo quang xác định sắt dựa vào tính chất hấp thụ chọn lọc ánh sáng trong vùng nhìn thấy của chất màu Để tạo phức màu xác định sắt, có thể sử dụng một số thuốc thử như axit sunfosalixilic trong môi trường đệm amoni (pH = 8 – 11), amoni thioxianat trong môi trường HNO3 1:1, o-phenantrolin trong môi trường pH = 3 – 9, hoặc 2,2-bipyridyl trong môi trường axit axetic.
1.3.3.1 Xác định hàm lƣợng sắt bằng thuốc thử thioxianat
Xử lý mẫu bằng cách oxi hóa toàn bộ lượng sắt có trong mẫu thành sắt (III) Trong môi trường axit, ion Fe 3+ sẽ kết hợp với ion SCN- tạo thành phức chất màu đỏ đặc trưng.
Axit HNO3 được lựa chọn làm môi trường phân tích vì các axit khác như HCl và H3PO4 có khả năng tạo phức, gây cản trở cho quá trình phân tích Trong khi đó, môi trường H2SO4 làm giảm độ đậm của màu phức, ảnh hưởng đến kết quả.
1.3.3.2 Xác định hàm lƣợng sắt bằng thuốc thử axit sunfosalixilic
Axit sunfosalixilic tạo ra các ion phức màu sắc khác nhau với sắt: ở pH 2 – 2,5, ion phức [Fe(Sal)] +1 có màu đỏ; ở pH 4 – 8, ion phức [Fe(Sal)2] -1 có màu nâu; và ở pH 8 – 11,5, ion phức [Fe(Sal)3] -3 có màu vàng Trong môi trường axit, các ion phức này chỉ hình thành với oxit sắt (III), trong khi ở môi trường kiềm, cả oxit sắt (II) và oxit sắt (III) đều có thể tạo ra do Fe2+ dễ dàng bị oxi hóa thành Fe3+.
Phương pháp sử dụng thuốc thử axit sunfosalixilic trong môi trường amoniac cho phép xác định tổng lượng ion Fe 2+ và Fe 3+, từ đó xác định hàm lượng tổng số sắt Phương pháp này dựa trên sự hình thành ion nội phức sắt sunfosalixilat.
Ion phức này có màu vàng bền vững, cho phép xác định cường độ màu bằng mắt hoặc sử dụng máy so màu quang điện Hệ số hấp thụ phân tử của dung dịch màu tại bước sóng λ = 430 nm đạt giá trị ε = 6000.
Lƣợng lớn nhôm, đồng có trong mẫu phân tích có thể gây cản trở phép xác định vì chúng tạo phức với axit sunfosalixilic
1.3.3.3 Xác định hàm lƣợng sắt bằng thuốc thử o-phenantrolin
Thuốc thử o-phenantrolin phản ứng với ion Fe 2+ tạo thành phức chất có màu tím đỏ Khoảng pH thích hợp cho quá trình tạo phức khá rộng từ 3 – 9
Mangan ảnh hưởng đáng kể đến quá trình xác định sắt, do đó khi mẫu phân tích có mangan, không thể định lượng sắt bằng phương pháp này Ngoài ra, lượng đồng trong mẫu lớn hơn 10 mg/l cũng gây ảnh hưởng, nhưng có thể khắc phục bằng cách thực hiện phản ứng trong khoảng pH từ 3 đến 4.
1.3.3.4 Xác định hàm lƣợng sắt bằng thuốc thử 2,2- bipyridyl
Mẫu sau khi xử lý chứa Fe 3+ Dùng axit ascobic khử Fe 3+ về Fe 2+ rồi định lượng sắt bằng dung dịch 2,2- bipyridyl trong môi trường axit axetic
Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS
1.4.1 Giới thiệu phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS Đây là phương pháp dựa trên sự so sánh cường độ màu của dung dịch nghiên cứu với cường độ màu của dung dịch tiêu chuẩn có nồng độ xác định
Cơ sở lý thuyết của phương pháp là định luật Lambert – Beer:
I o : cường độ ánh sáng tới;
I: cường độ ánh sáng ló; ε: hệ số tắt phân tử hay hệ số hấp thụ phân tử, ε: là đại lƣợng xác định, phụ thuộc vào bản chất của chất hấp thụ, vào bước sóng λ của bức xạ đơn sắc và vào nhiệt độ; l: bề dày của cuvet đựng dung dịch, đo bằng cm;
C: nồng độ dung dịch, đo bằng mol/l;
Sơ đồ khối tổng quát của một thiết bị đo quang đƣợc trình bày trên hình 1
Hình 1 Sơ đồ khối tổng quát của một thiết bị đo quang
Sơ đồ máy so màu quang điện hai chùm tia đƣợc trình bày trên hình 2
Hình 2 Sơ đồ nguyên tắc hệ thống máy UV – VIS hai chùm tia
2- Cuvet chứa dung dịch so sánh;
Nguồn bức xạ liên tục
Bộ phận tạo tia đơn sắc
Detectơ Chỉ thị kết quả
4- Cuvet chứa dung dịch phân tích;
5- Tế bào quang điện với hiệu ứng quang điện ngoài;
8- Điện kế để chuẩn hóa 100% T
1.4.2 Các điều kiện tối ƣu của một phép đo quang
1.4.2.1 Sự đơn sắc của bức xạ điện từ Định luật Lambert – Beer càng chính xác hay là sự phụ thuộc D = f (C) càng tuyến tính nếu bức xạ đơn sắc chiếu vào dung dịch càng đơn sắc
1.4.2.2 Bước sóng tối ưu – bước sóng cực đại λ max
Mỗi chất hấp thụ ánh sáng tối đa tại một bước sóng cụ thể, được gọi là λ max Vì vậy, định luật Lambert – Beer sẽ chính xác hơn khi áp dụng cho chất phân tích ở giá trị λ max.
1.4.2.3 Khoảng tuyến tính của định luật Lambert – Beer Định luật Lambert – Beer cho sự phụ thuộc D = f (C) chỉ tuyến tính trong một khoảng giá trị nồng độ nhất định, gọi là khoảng tuyến tính C min – C max , phụ thuộc vào máy đo, dung dịch phân tích ( hình 3)
Hình 3 Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ 1.4.2.4 Các yếu tố khác
Khả năng hấp thụ ánh sáng của dung dịch màu ngoài sự phụ thuộc vào nồng độ còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ:
Thuốc thử: một chất phân tích X có thể tạo phức màu với nhiều thuốc thử khác nhau nhƣng trong đó bao giờ cũng có một thuốc thử tối ƣu;
Thời gian tạo phức màu: hầu nhƣ trong thực tế thì mỗi dung dịch phức màu chỉ bền trong một khoảng thời gian nhất định;
Môi trường pH: dùng axit, dung dịch đệm để tạo môi trường
1.4.3 Các phương pháp phân tích định lượng
Nguyên tắc: chuẩn bị một dãy dung dịch chất chuẩn cần phân tích có nồng độ chính xác khác nhau, tăng dần: C 1 , C 2 , C 3 , C 4 , C 5 ,…
Thêm thuốc thử phân tích để tạo môi trường thích hợp và đo mật độ quang cho các dung dịch chuẩn, chúng ta thu được các giá trị D1, D2, D3, D4, D5, v.v Từ đó, xây dựng đồ thị D = f(C) theo dạng tuyến tính bậc một với công thức y = ax + b (hình 4).
Hình 4 Đường chuẩn của phương pháp đo quang
Để xác định nồng độ C x, cần chuẩn bị dung dịch phân tích tương tự như dung dịch chuẩn và đưa vào máy đo mật độ quang D x Phương pháp này có nhiều ưu điểm, bao gồm dễ thực hiện, thuận tiện cho việc phân tích hàng loạt mẫu và đạt độ chính xác cao, thường có khả năng loại bỏ sai số hệ thống.
Nhược điểm của dung dịch chuẩn là thành phần có thể không giống với dung dịch mẫu phân tích, dẫn đến những ảnh hưởng không xác định Bên cạnh đó, quá trình thực hiện nhiều thao tác cũng tốn thời gian.
1.4.3.2 Phương pháp thêm chuẩn Đo mật độ quang D x cho dung dịch phân tích có nồng độ C x : D x = K.C x
Thêm vào dung dịch phân tích một lƣợng chính xác chất chuẩn phân tích Cch, đƣa vào máy đo mật độ quang, đƣợc giá trị D: D = K.(C x + C ch ) ch X
Phương pháp này có ưu điểm nổi bật là loại bỏ ảnh hưởng của các thành phần khác trong dung dịch phân tích và dễ dàng lập trình cho máy Tuy nhiên, nó cũng gặp phải một số hạn chế, bao gồm việc tốn thời gian và yêu cầu tính tuyến tính cao, với hệ số K phải giống nhau trong hai phép đo.
1.4.3.3 Phương pháp vi sai Để mở rộng khoảng nồng độ có thể xác định được bằng phương pháp trắc quang người ta dùng phương pháp đo trắc quang vi sai Phương pháp này thường áp dụng để xác định các nồng độ lớn, giảm sai số của thuốc thử thừa, của phép đo nói chung Nội dung của phương pháp trắc quang như sau: Đo mật độ quang D x cho dung dịch phân tích so với dung môi Đo mật độ quang của dung dịch chuẩn C 1 và C 2 (C 2 > C 1 ) so với dung môi đƣợc các giá trị D1, D 2
Nếu ta dùng dung dịch có nồng độ C 1 làm dung dịch so sánh để đo mật độ quang của dung dịch có nồng độ C 2 và C x thì ta có:
Tình hình nghiên cứu, kiểm soát kim loại nặng ở một số nước trên thế giới và ở Việt Nam
Sắt đóng vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người, đặc biệt là phụ nữ mang thai Thiếu máu do thiếu sắt là vấn đề phổ biến trong thai kỳ, có thể dẫn đến nhiều nguy cơ cho cả mẹ và bé, như trẻ chậm phát triển, sinh nhẹ cân, sinh non, suy dinh dưỡng và thậm chí tử vong chu sinh Theo khảo sát của Viện Dinh Dưỡng, tình trạng này cần được chú ý và can thiệp kịp thời để đảm bảo sức khỏe cho mẹ và thai nhi.
Từ năm 1988 đến 1990, tỷ lệ thiếu máu ở thai phụ nông thôn là 49%, trong khi ở Hà Nội là 41% Đến năm 2000, tỷ lệ này toàn quốc giảm xuống còn 32,2%, nhưng ở Đông Nam Bộ vẫn cao 34,3% Năm 2006, tỷ lệ phụ nữ mang thai thiếu sắt tại Việt Nam đạt 37,6%, và tại TP.HCM năm 2007 là 17,5%, cho thấy đây là vấn đề sức khỏe cộng đồng nghiêm trọng Chương trình quốc gia phòng chống thiếu máu dinh dưỡng đã được triển khai từ năm 2005, tập trung vào việc bổ sung viên sắt và nâng cao nhận thức cho thai phụ Để cải thiện tình trạng thiếu máu, Trung tâm Dinh dưỡng TP.HCM đã khảo sát tình trạng thiếu máu và thiếu sắt ở thai phụ vào năm 2007, nhằm xác định tỷ lệ và các yếu tố liên quan Nguyên nhân thiếu sắt chủ yếu do chế độ ăn uống không đầy đủ, thực phẩm thiếu sắt, bệnh đường ruột và nhiễm giun, dẫn đến khả năng hấp thụ sắt kém.
Nhu cầu sắt của phụ nữ mang thai tăng lên từ 18 – 30mg/ngày, và việc chỉ dựa vào chế độ ăn uống thường không đủ để đáp ứng nhu cầu này Các trung tâm phòng ngừa và kiểm soát bệnh tật khuyên nên bổ sung 30mg sắt nguyên tố/ngày để ngăn ngừa thiếu máu, với nhiều loại thuốc bổ thai kỳ có thể đáp ứng liều lượng này Liều lượng sắt có thể thay đổi tùy thuộc vào mức độ thiếu máu, với khuyến nghị bổ sung từ 60 – 120mg sắt nguyên tố/ngày Phụ nữ mang thai cần tuân thủ hướng dẫn của bác sĩ và không sử dụng quá liều kê đơn Để tối ưu hóa sự hấp thụ, nên uống viên sắt khi đói, và chế độ dinh dưỡng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp sắt.
Nghiên cứu về hàm lượng sắt trong các loài nghêu và hàu đã được thực hiện trên toàn thế giới, cho thấy sự quan tâm đáng kể từ cộng đồng khoa học Cụ thể, thông tin này được công bố trong tạp chí Science Direct số 49 năm.
Năm 2004, nhóm tác giả Stephen De Mora, Scott W Fowler, Eric Wyse và Sabine Azemard đã sử dụng phương pháp so màu quang phổ khối Plasma để phân tích hàm lượng sắt trong các loài nghêu và hàu thu thập từ các vịnh và vùng biển của Bahrain, Oman, Qatar và các tiểu Vương quốc Ả Rập, với mức độ từ 90-500 ppm Bên cạnh đó, các kim loại nặng như Cd, Cu, Ni, Pb, Zn và đặc biệt là Hg cũng được phát hiện với hàm lượng cao trong nghêu và sò, gây ra mối nguy hiểm cho môi trường và sức khỏe con người.
Giới thiệu về một số loài nhuyễn thể có giá trị kinh tế ở Việt Nam
1.6.1 Một số loài đại diện trên biển của loài nghêu
Nghêu là nhuyễn thể hai mảnh vỏ, có cơ thể dẹp và đối xứng hai bên, sống chủ yếu trong môi trường bùn đất và di chuyển chậm Chúng thích nghi với đời sống lọc nước và thường bám trên đá hoặc giá thể Vỏ của nghêu gồm hai mảnh che kín thân, dính với nhau ở mặt lưng nhờ dây chằng và các khớp Một số loài hai mảnh vỏ, như hàu, có sự phát triển không đồng đều giữa hai vỏ: một vỏ chứa toàn bộ cơ thể, trong khi vỏ còn lại biến thành nắp đậy.
Tốc độ sinh trưởng của nhuyễn thể hai mảnh vỏ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm nhiệt độ nước, nguồn thức ăn, mật độ nuôi trồng, dòng chảy và mức độ ô nhiễm môi trường.
Lớp hai mảnh vỏ chủ yếu tiêu thụ động vật và thực vật nổi, cũng như các vụn hữu cơ và giáp xác Dòng nước mang thức ăn vào từ phía sau cơ thể và thoát ra cũng tại vị trí này.
1.6.1.1 Nghêu dầu: Tên khoa học: Meretrix meretrix LinnÐ, 1758
Nghêu dầu có vỏ hình tam giác, da vỏ màu nâu trơn bóng và mặt trong màu trắng với mép sau tím đậm Kích thước cá thể lớn nhất đạt chiều dài 130mm, cao 110mm và rộng 58mm Loại hải sản này không chỉ được tiêu thụ nội địa mà còn có giá trị xuất khẩu cao nhờ vào thịt thơm ngon và giàu đạm Tại Việt Nam, nghêu dầu chủ yếu phân bố ở các vùng biển của các tỉnh như Nghệ An, Thanh Hóa, Thái Bình, Nam Định, Bến Tre và Tiền Giang.
1.6.1.2 Nghêu trắng: Tên khoa học : Meretrix lyrata (Sowerby, 1851)
Nghêu trắng có hình dạng tương tự như nghêu dầu nhưng kích thước nhỏ hơn, với vỏ ngoài màu vàng nhạt hoặc trắng sữa, đôi khi có vân nâu Vỏ trong có màu trắng, và kích thước của nghêu lớn dao động từ 40-50mm chiều dài và 30-35mm chiều rộng Thịt nghêu trắng thơm ngon, thường được chế biến thành các món ăn đặc sản và có giá trị xuất khẩu quan trọng Tại Việt Nam, nghêu phân bố chủ yếu ở các tỉnh Trà Vinh, Tiền Giang, Bến Tre, Sóc Trăng và Cần Giờ (Thành phố Hồ Chí Minh).
1.6.1.3 Nghêu lụa: Tên khoa học: Paphia undulata (Born, 1778)
Nghêu lụa có vỏ cỡ trung bình, hình bầu dục dài với kích thước 54mm x 30mm x 16mm, bề mặt láng và có nhiều vân phóng xạ màu tím dạng mạng lưới Thịt nghêu thơm ngon, thường được chế biến thành các món ăn đặc sản và có giá trị xuất khẩu cao Tại Việt Nam, nghêu lụa phân bố chủ yếu ở khu vực ven biển miền Trung đến Nam Bộ, từ vùng dưới triều đến vùng biển nông, đáy bùn cát, tập trung nhiều nhất ở Hà Tiên, Rạch Giá, quanh đảo Bà Lụa và Bình Thuận.
1.6.2 Một số loài đại diện của loài ốc Ốc là tên chung để chỉ hầu hết các loài động vật thân mềm trong lớp Chân bụng với đặc điểm có vỏ xoắn khi trưởng thành ( có các loài ốc không có vỏ hoặc vỏ rất nhỏ, ví dụ nhƣ ốc sên trần) Đặc điểm chung là có vỏ cứng bằng đá vôi, tạo thành ống rỗng, cuộn vòng quanh trục chính thành các vòng xoắn, thường theo chiều thuận với chiều kim đồng hồ Ốc sống ở rất nhiều môi trường đa dạng, từ rãnh nước, sa mạc cho đến những vực biển sâu Đa số các loài ốc sống ở môi trường biển Nhiều loài khác sống trên cạn, trong môi trường nước ngọt và nước lợ Nhiều loài ốc là động vật ăn thực vật, một số loài ốc cạn và nhiều loài động vật là động vật ăn tạp hoặc động vật ăn thịt
1.6.2.1 Ốc bươu: Danh pháp khoa học: Pila polita Ốc bươu hay họ ốc bươu là tên gọi chung cho các động vật thân mềm chân bụng có vỏ tròn, kích thước trung bình, đít tròn, có vỏ màu nâu đen cho đến đen tuyền, và thường dùng làm đồ ăn Ốc bươu sinh sống ở nơi ẩm thấp như ao hồ, ruộng nước Ốc bươu ăn lá non, bùn non ( các vi sinh vật trong bùn non) Chúng phát triển mạnh vào đầu mùa mưa, nhất là sau cơn mưa khi trời ửng nắng ốc bươu bò lên bờ ruộng rất nhiều Ốc sinh sản chủ yếu vào tháng năm
Thịt ốc chứa khoảng 50% nước và 4% protid, chủ yếu là keratin và collagen Theo Đông y, ốc có tính hàn, giúp giải nhiệt, giải độc và giải rượu hiệu quả.
Là loài ốc nhỏ, có vỏ dài và nhọn, xoắn nhiều vòng
1.6.3 Giá trị kinh tế của nhuyễn thể
Các loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ đóng vai trò quan trọng trong việc làm sạch nước bằng cách lọc nước và lấy thực vật cũng như động vật nổi làm thức ăn.
Thí dụ một con hàu làm lắng 1.0875 g bùn/ngày, một con vẹm xanh (Mytilus) lọc 3-5 lít nước/ngày…
Thịt nhuyễn thể không chỉ mang hương vị thơm ngon mà còn chứa nhiều protein, trở thành nguồn thực phẩm quan trọng và phổ biến cho con người, đồng thời có giá trị xuất khẩu cao.
Các vỏ trai có lớp xà cừ đẹp dùng cho đồ gỗ khảm trai và cho hàng mỹ nghệ
Các bộ phận của nhuyễn thể được sử dụng để sản xuất nhiều đồ dùng độc đáo, chẳng hạn như khuy áo làm từ vỏ trai Ở một số khu vực ven biển, vỏ sò còn được dùng để nung vôi.
Dụng cụ
Bình định mức 10ml, 50ml, 100ml
Pipet 1ml, 2ml, 5ml, 10ml, 20ml
Hóa chất
Tất cả các hóa chất dùng trong nghiên cứu đều thuộc loại tinh khiết hóa học ( PC) và tinh khiết phân tích ( PA)
Các dung dịch gốc: Fe 3+ 1000 ppm trong HNO 3 2%
Axit: HNO 3 đặc, HCl đặc, H 2 SO 4 đặc, HClO 4 đặc
Cách pha các loại dung dịch
2.2.1 Pha dung dịch chuẩn Fe 3+ 0,1mg/ ml
Để pha dung dịch chuẩn Fe 3+ với nồng độ 0,1mg/ml, lấy 10ml dung dịch gốc Fe 3+ có nồng độ 1000ppm (1mg/ml) cho vào bình định mức 100ml và thêm HNO 3 2% đến vạch Để tạo ra dung dịch Fe 3+ với nồng độ nhỏ hơn, tiếp tục pha loãng dung dịch này bằng HNO 3 2%.
2.2.2 Pha các dung dịch khác
Dung dịch axit sunfosalixilic 10%: hòa tan 10g axit sunfosalixilic tinh khiết vào 90ml nước cất
Dung dịch NH3 10%: pha loãng dung dịch NH 3 đặc 2,5 lần
Dung dịch HCl 10%: pha loãng dung dịch HCl đặc 3,6 lần
Dung dịch HNO 3 2%: pha loãng dung dịch HNO 3 đặc (68%) 34 lần.
Khảo sát thể tích H 2 SO 4 đặc để vô cơ hóa mẫu
Để phân hủy mẫu nhuyễn thể, tôi tham khảo tài liệu và sử dụng hỗn hợp dung môi gồm HNO3 đặc, HClO4 đặc, H2O2 30% và chất bảo vệ KNO3 Tuy nhiên, do đặc điểm phức tạp của nhuyễn thể, tôi đã thêm dung môi H2SO4 đặc để tăng tốc độ quá trình vô cơ hóa mẫu Để khảo sát thể tích H2SO4 đặc, tôi đã chuẩn bị 4 mẫu hoàn toàn giống nhau, mỗi mẫu 20g đã được xay nhuyễn và thêm vào mỗi bát sứ 10ml dung môi.
HNO 3 đặc, 1ml HClO 4 đặc, 5ml KNO 3 10% và thêm vào lần lƣợt 3ml, 4ml, 5ml, 6ml dung dịch H2SO 4 đặc Tiến hành đun trên bếp điện cho đến khô rồi cho từ từ 10ml
Để chuẩn bị mẫu, cho 30% H2O2 vào và đun trên bếp điện cho đến khi đạt màu than đen Sau đó, nung mẫu ở 500°C trong 4 giờ Hòa tan mẫu bằng 10ml dung dịch HCl 10%, lọc và thu dịch lọc vào bình định mức 50ml, sau đó định mức bằng nước cất hai lần lên 50ml Sử dụng pipet hút 2ml dung dịch cho vào bình định mức 10ml, thêm 1ml axit sunfoxalixilic và 1,2ml dung dịch NH4OH 10% Lắc đều và định mức bằng nước cất đến 10ml, để yên trong 20 phút trước khi đo quang trên máy UV-VIS tại λ max = 418,5nm.
Khảo sát nhiệt độ và thời gian nung tối ƣu
Sau khi xử lý mẫu bằng dung môi đã chọn, tôi tiến hành khảo sát để xác định nhiệt độ và thời gian mà mẫu hóa trắng nhanh nhất Tôi đo mật độ quang của dung dịch thu được ở mỗi nhiệt độ và thời gian nung, từ đó lựa chọn được nhiệt độ và thời gian nung tối ưu.
Quá trình thực hiện bao gồm việc chuẩn bị 4 mẫu giống hệt nhau, mỗi mẫu 20 gam nhuyễn thể xay nhuyễn, cho vào 4 bát sứ Sau đó, thêm dung môi đã chọn vào từng bát, tiến hành than hóa mẫu theo hướng dẫn mục 2.3 Cuối cùng, chuyển các mẫu vào lò nung, nung ở 4 nhiệt độ khác nhau: 460 o C, 500 o C, 540 o C và 580 o C trong thời gian 4 giờ.
Sau khi xác định được nhiệt độ nung tối ưu, tôi đã cố định nhiệt độ này và tiến hành khảo sát trong các khoảng thời gian 2,5 giờ, 3 giờ, 3,5 giờ và 4 giờ để tìm ra thời gian nung tối ưu nhất.
Khảo sát độ bền của phức sắt – axit sunfosalixilic theo thời gian
Chuẩn bị bình định mức dung tích 10ml, hút vào chính xác 0,4ml dung dịch chuẩn Fe 3+ 0,1mg/ml
Thêm 1ml dung dịch axit sunfosalixilic 10% và 1,2ml dung dịch NH4OH 10%, sau đó lắc đều và định mức bằng nước cất hai lần đến 10ml Kết quả thu được là dung dịch màu với nồng độ Fe3+ tương ứng là 4ppm.
Trong một bình định mức 10ml khác chuẩn bị dung dịch trống với các lƣợng
NH 4 OH và axit sunfosalixilic 10% nhƣ ở trên nhƣng không có dung dịch Fe 3+ Đo mật độ quang của dung dịch màu trên máy UV – VIS sau khi tạo phức 5 phút, 10 phút, 15 phút, 20 phút, 25 phút, 30 phút và 35 phút
Từ đó khảo sát đƣợc độ bền của phức sắt – axit sunfosalixilic theo thời gian.
Lập đường chuẩn xác định sắt
Chuẩn bị 7 bình định mức dung tích 10ml và tiến hành pha chế dãy dung dịch Fe 3+ với nồng độ 0,1mg/ml Các thể tích dung dịch cần chuẩn bị lần lượt là: 0,05ml, 0,1ml, 0,15ml, 0,2ml, 0,4ml, 0,5ml và 1ml.
Thêm 1ml dung dịch axit sunfosalixilic 10% và 1,2ml dung dịch NH4OH 10% vào mỗi bình, sau đó lắc đều và định mức bằng nước cất đến 10ml Kết quả thu được là dãy dung dịch chuẩn với các nồng độ tương ứng là 0,5ppm, 1ppm, 1,5ppm, 2ppm, 4ppm, 5ppm và 10ppm.
Trong một bình định mức 10ml khác chuẩn bị dung dịch trống với các lƣợng
NH 4 OH và axit sunfosalixilic 10% nhƣ ở trên nhƣng không có dung dịch Fe 3+ Đo mật độ quang của dãy dung dịch trên máy UV – VIS, tiến hành lập đường chuẩn xác định sắt.
Xác định hiệu suất thu hồi
Để đánh giá hiệu suất thu hồi của phương pháp, tôi thực hiện phân tích song song trên một mẫu thử, bao gồm một mẫu không có chuẩn và một mẫu có thêm dung dịch chuẩn Fe 3+ với nồng độ đã biết Qua đó, tôi có thể xác định được hiệu suất thu hồi của phương pháp này.
Theo tài liệu [13], sự hiện diện của Cu 2+ không gây ảnh hưởng đáng kể do nó tạo phức với axit sunfoxalixilic có màu sắc nhạt Điều này đặc biệt đúng khi xem xét hàm lượng của chúng.
Hàm lượng Cu 2+ trong nhuyễn thể thấp hơn nhiều so với sắt, do đó ảnh hưởng của nó có thể được bỏ qua Sự hiện diện của Al 3+ cũng không ảnh hưởng đáng kể đến việc xác định sắt, ngay cả khi nồng độ Al 3+ lớn hơn Fe 3+, vì Al 3+ tạo thành phức không màu với axit sunfosalixilic.
Lấy 2 bát sứ, cho vào mỗi bát 20g mẫu đã đƣợc xay nhuyễn, hút vào bát thứ hai chính xác 1ml dung dịch chuẩn Fe 3+ 0,01mg/ml Tiến hành vô cơ hóa mẫu với thể tích H 2 SO 4 đã khảo sát ở mục 2.3, nhiệt độ và thời gian nung tối ƣu đã khảo sát ở mục 2.4 Tro trắng thu đƣợc đem hoà tan vào 10ml dung dịch HCl 10% và khuấy đều cho tan hết, lọc hứng phần dung dịch vào bình định mức 50ml Định mức thành 50ml bằng nước cất hai lần, rồi hút ra 2ml dung dịch cho vào bình định mức 10ml, thêm 1ml axit sunfoxalisilic 10% và 1,2ml NH 4 OH 10% rồi định mức đến vạch bằng nước cất hai lần Tiến hành đo trên máy tại λ max = 418,5 nm.
Đánh giá sai số thống kê của phép phân tích
Trong quá trình phân tích, việc xuất hiện sai số trong các bước như cân, đo thể tích và các giai đoạn phân tích là điều không thể tránh khỏi Những sai số này ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của phép phân tích.
Trong các thí nghiệm, chúng ta thường thực hiện nhiều thí nghiệm độc lập dưới cùng một điều kiện Từ các kết quả thu được, chúng ta tiến hành xử lý thống kê để đánh giá độ chính xác của phép đo Hai đại lượng thống kê quan trọng nhất trong quá trình này là giá trị trung bình cộng và phương sai.
Giá trị trung bình cộng:
Giả sử ta tiến hành n phép đo độc lập đại lƣợng X với các kết quả:
Giá trị trung bình cộng X n
1 là giá trị gần với giá trị thực của đại lƣợng cần đo với xác suất cao nhất trong số các giá trị đo đƣợc
Phương sai của phép đo phản ánh độ phân tán của kết quả đo, được đánh giá bằng:
2 k = số bậc tự do Nếu chỉ có một đại lƣợng cần đo X thì k = n – 1
Giá trị S = S 2 thường được gọi là độ lệch chuẩn của phép đo Độ lệch chuẩn của đại lƣợng trung bình cộng S X đƣợc tính theo:
Độ lệch tiêu chuẩn tương đối (% RSD), hay còn gọi là hệ số biến động Cv, là chỉ số thể hiện độ lặp lại và độ phân tán của các kết quả thí nghiệm Nó được xác định thông qua một công thức cụ thể.
C v S % RSD hay C v càng nhỏ thì độ lặp lại càng tốt
Biên giới tin cậy (độ chính xác của phép đo trực tiếp):
Sai số tin cậy ε là giá trị tuyệt đối của hiệu giữa giá trị trung bình cộng X và giá trị thực μ của đại lƣợng phải đo: ε = | X - μ |
Trong thực tế, ε được đánh giá dựa trên độ tin cậy α đã cho, tức là xác suất để kết quả các lần đo nằm trong khoảng tin cậy (X - εα ≤ μ ≤ X + εα) Độ tin cậy thường được thiết lập với α = 0,95 (95%) hoặc α = 0,99 (99%) Giá trị ε được tính toán theo các tiêu chí cụ thể.
Hệ số Student t (P,k) được xác định với số bậc tự do k = n – 1, trong trường hợp đo 3 lần (k = 2) và mức ý nghĩa P, trong đó 1 – P là độ tin cậy của phương pháp kiểm tra Với mức ý nghĩa P = 0,05, ta có t (P,k) = 4,3, do đó ε = 4,3.S X.
Vậy giá trị thực sẽ là: μ = X ± ε
% Để đánh giá sai số thống kê, tôi tiến hành quy trình phân tích trên 3 đối tƣợng mẫu, mỗi đối tƣợng làm 3 mẫu.
Quy trình phân tích hàm lƣợng sắt trong nhuyễn thể
Dựa trên khảo sát về dung môi, thời gian và nhiệt độ nung mẫu, cũng như thời gian đo sau khi tạo phức màu, tôi đã xây dựng quy trình phân tích hàm lượng sắt trong một số mẫu nhuyễn thể bằng phương pháp quang học, đảm bảo các điều kiện tối ưu cho kết quả chính xác.
Phân tích hàm lƣợng sắt trong một số loài nghêu và ốc
2.10.1 Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu nghêu và ốc
Mẫu đƣợc mua từ nhiều điểm bán ở chợ Bến Thủy và chợ Quán Lau, thuộc thành phố Vinh_Nghệ An
Việc thu thập mẫu phải đảm bảo mẫu được tươi Sau khi lấy mẫu thì chuyển ngay về phòng thí nghiệm và tiến hành xử lý sơ bộ ngay
Sau khi mẫu được chuyển về phòng thí nghiệm, cần rửa sạch các chất bẩn bám ngoài vỏ bằng nước cất và cạo sạch bằng dao inox Sau khi để ráo, dùng lưỡi dao ấn vào phía ngoài của cơ khép vỏ để tách hai vỏ mà không làm vỡ Nếu hai cơ khép được cắt ra, việc mở hai vỏ sẽ dễ dàng hơn Dùng dao nhựa để lấy phần mềm ra mà không chạm vào vỏ, sau đó để ráo nước, xay nhỏ và tiến hành phân tích Nếu không thể phân tích ngay, bảo quản mẫu trong tủ lạnh ở -4°C hoặc ngâm trong dung môi để tiến hành vô cơ hóa vào ngày hôm sau.
2.10.2 Phân tích hàm lƣợng kim loại nặng trong nhuyễn thể Áp dụng điều kiện tối ƣu đã khảo sát và tiến hành phân tích hàm lƣợng kim loại trong nhuyễn thể theo quy trình đã xây dựng ở mục 2.9
Quy trình phân tích hàm lƣợng sắt trong nhuyễn thể:
Chuẩn bị mẫu xử lý sơ bộ vô cơ hóa mẫu định mức phân tích.
Kết quả khảo sát nhiệt độ nung mẫu
Kết quả khảo sát nhiệt độ nung mẫu trong thời gian 4 giờ tương ứng với lƣợng dung môi ở trên đƣợc thể hiện ở bảng 2
Bảng 2 Kết quả khảo sát nhiệt độ nung mẫu
Kết quả khảo sát cho thấy, tại nhiệt độ 500 o C, mẫu bắt đầu hóa trắng và đạt giá trị mật độ quang lớn nhất Do đó, nhiệt độ nung tối ưu cho mẫu được chọn là 500 o C.
Kết quả khảo sát thời gian nung mẫu
Dựa trên kết quả khảo sát nhiệt độ nung mẫu, tôi tiếp tục nghiên cứu thời gian nung mẫu ở nhiệt độ 500 oC để xác định thời gian nung tối ưu nhất Kết quả khảo sát được trình bày trong bảng 3.
Bảng 3 Kết quả khảo sát thời gian nung mẫu
Kết quả từ bảng 3 cho thấy rằng khi nung mẫu ở nhiệt độ 500 °C trong 3 giờ, mẫu bắt đầu hóa trắng và mật độ quang gần như không thay đổi khi thời gian nung tiếp tục tăng Do đó, có thể kết luận rằng thời gian nung 3 giờ là tối ưu cho mẫu.
Kết quả khảo sát độ bền của phức sắt – axit sunfosalixilic theo thời gian
Sau khi đo dung dịch chuẩn Fe 3+ 4ppm bằng máy đo quang UV-VIS, chúng tôi đã thu thập dữ liệu tại các khoảng thời gian 10, 15, 20, 25, 30, 35 và 40 phút kể từ khi tạo phức Kết quả thu được cho thấy sự thay đổi nồng độ của dung dịch theo thời gian.
Bảng 4 Kết quả khảo sát độ bền của phức sắt – axit sunfosalixilic
Giá trị mật độ quang đo được sau khi tạo phức trong 10 phút là cao nhất, sau đó, mật độ quang giảm dần và các giá trị này chỉ sai khác nhau không đáng kể.
Vì vậy, khi nghiên cứu phân tích trên mẫu, sau khi tạo phức màu, ta để yên 10 phút rồi tiến hành đo quang trên máy quang phổ UV-VIS.
Kết quả xây dựng đường chuẩn
Dãy chuẩn gồm 7 bình định mức dung tích 10ml, cho phép hút chính xác các thể tích 0,05ml; 0,1ml; 0,15ml; 0,2ml; 0,4ml; 0,5ml; và 1ml của dung dịch chuẩn Fe 3+ với nồng độ 0,1mg/ml.
Trong một bình định mức 10ml khác chuẩn bị dung dịch trống tương tự như ở trên nhƣng không có dung dịch Fe 3+
Tiến hành đo mật độ quang trên máy UV – VIS tại λmax = 418,5nm Kết quả xây dựng đường chuẩn thu được trên bảng 5 và hình 7
Bảng 5 Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ Fe 3+
Hình 7 Đường chuẩn của phép xác định sắt bằng thuốc thử axit sunfosalixilic
Như vậy phương trình hồi quy của đường chuẩn theo mật độ quang có dạng: y = ax + b a = 99,873 b = -0,0161
Hệ số hồi quy tuyến tính là R 2 = 0,9992
Kết quả khảo sát hiệu suất thu hồi
Để đánh giá hiệu suất thu hồi của phương pháp, tôi tiến hành phân tích song song hai mẫu ốc bươu: một mẫu không có chuẩn và một mẫu có thêm chuẩn.
Hiệu suất thu hồi đƣợc tính bằng % theo công thức:
C tc : Hàm lƣợng sắt có trong mẫu thêm chuẩn (μg)
C o : Hàm lƣợng sắt có trong mẫu không thêm chuẩn (μg)
C c : Hàm lƣợng chuẩn Fe 3+ thêm vào
C tc và C o đƣợc tính theo công thức:
Hàm lượng sắt ( μg) có trong 20g mẫu tươi = 1000
C là nồng độ của sắt suy ra từ phương trình đường chuẩn (mg/ml)
V 1 là thể tích dung dịch phân tích (ml) ( V 1 Pml)
V 2 là thể tích dung dịch phân tích để tạo màu (ml) ( V 2 =2ml)
V 3 là thể tích dung dịch màu (ml) ( V 3 ml)
Kết quả đánh giá hiệu suất thu hồi của phương pháp được thể hiện trên bảng 6
Bảng 6 Kết quả đánh giá hiệu suất thu hồi của phương pháp
Mẫu Mật độ quang đo đƣợc
Hàm lƣợng Fe 3+ tính đƣợc (μg)
Như vậy, hiệu suất thu hồi của phương pháp là 97,12%, đáp ứng được yêu cầu của phương pháp phân tích lượng vết kim loại.
Kết quả đánh giá sai số thống kê của phép phân tích
Để đánh giá sai số thống kê, tôi đã thực hiện quy trình phân tích trên ba mẫu: nghêu trắng, ốc bươu và ốc vặn, với mỗi mẫu được đo ba lần Phương pháp đạt hiệu suất thu hồi 97,12% Kết quả đánh giá sai số thống kê của phép phân tích được trình bày trong bảng 7 và bảng 8.
Bảng 7 Kết quả nồng độ sắt đo được trong các mẫu
Mẫu Lần đo Mật độ quang đo đƣợc ( A)
Nồng độ sắt tính đƣợc (mg/g)
Bảng 8 Kết quả đánh giá sai số thống kê của phép phân tích
Các đại lượng đặc trưng Nghêu trắng Ốc bươu Ốc vặn Nồng độ trung bình 19,18.10 -3 20,69.10 -3 50,21.10 -3 Phương sai S 2 2,69.10 -7 1,05.10 -8 3,96.10 -7 Độ lệch chuẩn S 5,19.10 -4 1,02.10 -4 6,29.10 -4
Hệ số biến động C v (%) 2,7 0,49 1,25 Độ lệch chuẩn của đại lƣợng trung bình S X
Kết quả đánh giá sai số thống kê cho thấy phép phân tích đạt sai số nhỏ, điều này chứng tỏ độ chính xác cao và hệ số biến động thấp, đồng thời phản ánh khả năng lặp lại tốt của phương pháp.
Quy trình phân tích xác định hàm lƣợng sắt trong nhuyễn thể
Cân chính xác 20 gam mẫu đã xay nhuyễn cho vào bát sứ, sau đó thêm vào hỗn hợp 5ml H2SO4 đặc, 10ml HNO3 đặc, 1ml HClO4 đặc và 5ml KNO3 10% Đun trên bếp điện cho đến khi khô, sau đó từ từ cho 10ml H2O2 đặc vào mẫu và tiếp tục đun cho đến khi đạt trạng thái than đen Cuối cùng, cho chén nung vào lò ở nhiệt độ 500°C trong 3 giờ để thu được tro trắng Nếu mẫu chưa đạt được tro trắng, cần thêm 10ml HNO3 đặc và nung tiếp cho đến khi đạt yêu cầu.
Hòa tan tro trong 10ml HCl 10%, khuấy đều và lọc dung dịch vào bình định mức 50ml, sau đó định mức bằng nước cất hai lần Sử dụng pipet lấy 2ml dung dịch cho vào bình định mức 10ml, thêm 1ml axit sunfosalixilic 10% và 1,2ml NH4OH 10%, định mức bằng nước cất đến vạch và lắc đều, để yên trong 10 phút Cuối cùng, đo mật độ quang của dung dịch màu tại λ max = 418,5nm.
Công thức tính hàm lượng sắt (μg/g khối lượng tươi) = 1000
C là nồng độ của sắt suy ra từ phương trình đường chuẩn (mg/ml)
m là khối lƣợng mẫu đem vô cơ hóa mẫu (g)
V 1 là thể tích dung dịch phân tích (ml) ( V 1 Pml)
V 2 là thể tích dung dịch phân tích để tạo màu (ml) ( V 2 =2ml)
V 3 là thể tích dung dịch màu (ml) ( V 3 ml)
Quy trình phân tích hàm lƣợng sắt trong nghêu và ốc đƣợc thể hiện trên hình
Hình 8 Sơ đồ quy trình phân tích hàm lượng sắt trong nhuyễn thể
Cân chính xác 20g mẫu Đun thành than đen
Dung dịch màu Đo trên máy UV-VIS
+ 1ml HClO 4 + 10ml HNO 3 đặc + 5ml KNO 3 10%
+ Rồi đun trên bếp điện
+ Nhiệt độ nung 500 o C + Thời gian nung 3 giờ
+ Hòa tan trong 10ml HCl 10% + Gạn lọc bỏ cặn, định mức dung dịch bằng nước cất lên 50ml
+ Hút 2ml dung dịch cho vào bình định mức 10ml, rồi thêm vào 1ml dung dịch axit sunfosalixilic và 1,2ml dung dịch NH 4 OH 10%
Kết quả phân tích mẫu nghêu và ốc
Dựa trên quy trình phân tích đã được thiết lập, tôi tiến hành xác định hàm lượng sắt trong loài nghêu trắng và một số loài ốc được thu mua tại chợ Bến Thủy và chợ Quán Lau (thành phố Vinh) thông qua phương pháp trắc quang phân tử.
Nghêu trắng (Meretrix lyrata) Ốc bươu (Pila polita) Ốc vặn Bảng 9 Kết quả phân tích hàm lượng sắt trong mẫu nghêu và ốc Địa điểm lấy mẫu
Ngày lấy mẫu Loại nhuyễn thể
Mật độ quang đo đƣợc (A)
Hàm lƣợng Fe (μg/g khối lƣợng tươi) chợ Quán Lau 25/10/2013 Nghêu trắng 0,11493 16,4
27/10/2013 Ốc vặn 0,25693 34,17 chợ Bến Thủy 8/11/2013 Nghêu trắng 0,14157 19,73
Hàm lượng sắt trong các loài nhuyễn thể khác nhau phụ thuộc vào đặc điểm sinh lý và môi trường sống của chúng Kết quả phân tích cho thấy, các loài ốc có hàm lượng sắt cao hơn so với nghêu, và sự khác biệt này còn tồn tại ngay trong cùng một loài nhuyễn thể.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1 Kết luận Đồ án đã thu đƣợc các kết quả nhƣ sau:
- Đã khảo sát đƣợc các điều kiện tối ƣu để vô cơ hóa mẫu gồm:
+ Nhiệt độ nung tối ƣu: 500 o C
+ Thời gian nung tối ƣu: 3 giờ
+ Thể tích dung môi tối ƣu: 5ml KNO 3 10% , 10ml HNO 3 đặc, 10ml H 2 O 2 30%, 1ml HClO 4 , 5ml H 2 SO 4 đặc
- Xác định hiệu suất thu hồi của phương pháp đạt 97,12%
- Xây dựng được phương pháp phân tích hàm lượng sắt trong mẫu nhuyễn thể bằng phương pháp trắc quang phân tử UV - VIS
- Xác định được hàm lượng sắt (μg/g khối lượng tươi) trong một số loài nhuyễn thể:
Do hạn chế trong điều kiện phân tích, tôi không thể thực hiện việc xác định hàm lượng sắt bằng các phương pháp khác, cũng như không thể phân tích trên các mẫu nhuyễn thể khác.
Nếu có điều kiện, tôi mong muốn thực hiện phân tích hàm lượng sắt bằng các phương pháp hiện đại như phương pháp cực phổ và phổ khối nguyên tử ICP.
MS để so sánh kết quả và chỉ ra phương pháp phân tích tối ưu.
