Bài giảng Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu phân tích - Trần Mai Liên

8/20/2019 Bài giảng Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu phân tích - Trần Mai Liên

http://slidepdf.com/reader/full/bai-giang-phuong-phap-lay-mau-va-xu-ly-mau-phan-tich-tran 1/131

Phương pháp lấy mẫuvà xử lý mẫu phân tích

Trần Mai Liên PP lấy mẫu và xử lý mẫu 1



Giới thiệu môn học

Số tín chỉ: 2 (30 tiết)

Trình độ: sinh viên năm thứ 3, ngành hóa phân tích

Mục tiêu: giúp sinh viên hiểu, nắm vững các phương pháp

lấy, xử lý mẫu trước khi phân tích trong nhiều đối tượng khácnhau

Mô tả học phần: bao gồm các kiến thức về cách lấy mẫu,bảo uản và xử l mẫu hân tích


Giáo trình:

Phạm Luận – GT h ướ ng d ẫn v ề nh ữ ng v ấn đề c ơ s ở c ủa

các k ỹ thu ật x ử lý m ẫu phân tích – HN 1999

JOHN WILEY - Sample Preparation Techniques inAnalytical Chemistry – Departmentof Chemistry andEnvironmental Science New Jersey Institute of Technology





Chương 1. Mẫu phân tích, lấy mẫu và quản lý mẫu

Tại sao phải lấy và xử lý mẫu phân tích

Lấy mẫu để phân tích

Xử lý sơ bộ khi lấy mẫu

Các cách lấy mẫu phân tích

Ghi chép và lập hồ sơ lấy mẫu


uy n c m u v o ay p ng ng m Quản lý, bảo quản và điều kiện bảo quản mẫu

Khái niệm QA/QC trong lấy mẫu phân tích



Tại sao phải lấy và xử lý mẫu phân tích?





Mức độ sai số trong các bước của một qui trình phân tích

Lấy mẫu

Chuẩn bị mẫu t


Cô đặc, chưng cất,tách…

Xác định




Việc lấy mẫu và xử lý mẫu tùy thuộc vào

Đối tượng cần nghiên cứu pt

Bản chất, sự tồn tại và hàm lượng của chất cầnxác định

Loại mẫu


Các kỹ thuật xử lý mẫu

KT vô cơ hóa khô

KT vô cơ hóa ướt KT sử dụng lò vi sóng

KT chiết lỏng – lỏng, rắn – lỏng, rắn – khí




KT thăng hoa

KT chưng cất

KT kết tinh

KT điện phân tách chất





Mục đích

Yêu cầu

Đại diện đúng cho đối tượng cần nghiên cứu

Đáp ứng đúng yêu cầu cần pt

Không làm mất hay nhiễm bẩn thêm chất pt


ợp v p ương p p c ọn p Có khối lượng đủ để phân tích

Mẫu có lý lịch, ghi các điều kiện rõ ràng

Đảm bảo thực hiện đúng QA/QC




Trang bị và dụng cụ lấy mẫu

Yêu cầu

Đủ độ sạch

Không làm sai khác các thành phần trongmẫu

Phù hợp với từng loại mẫu

Các lo i d n c : hân lo i theo tính


chất của mẫu Mẫu rắn và mẫu bột: giấy, nilon, chai thủy

tinh, PE

Mẫu lỏng: can, chai nhựa, chai lọ thủy

tinh Mẫu có chất phân tích dễ bị phân hủy:

giấy, chai có màu chống ánh sáng




Tính chất của một số dụng cụ chứa và phá mẫu

Chất liệu Đặc tính và ứng dụng

Thủy tinh Trong suốt, chịu nhiệt tốt, dòn dễ vỡ, tương tác vớiHF, H3PO4, dd kiềm. Ứng dụng rộng

Thạch anh Trong suốt, chịu nhiệt tốt (11000C), dòn, giá thành


, , ,

Sứ Nhiệt độ có thể tới 11000C, rẻ hơn thạch anh, tương

tác với HF, H3PO4, dd kiềm

Ni Nung chảy với hydroxit kim loại kiềm và Na2O2. Được

sử dụng khi xử lý mẫu bằng dd kiềm đặc. Khôngdùng với HCl




Chất liệu Đặc tính

Pt Hầu như không bị ảnh hưởng bởi các axit (HNO3,HCl, HF, H2SO4…). Giá thành rất cao; có khả năng

tạo hợp kim với các kim loại: Hg, Pb, Sn, Au, Cu, Si,Zn, Cd, As, Al, Bi và Fe. (khi nóng đỏ dễ hấp thụ H2 là

tác nhân khử). Không sử dụng nếu nung mẫu vớiNa CO


Zr Giá thành rẻ hơn Pt, chịu rất tốt HCl, có thể chịuđược HNO3, H2SO4 50%; H3PO4 60% ở 1000C; có

thể nung chảy với NaOH; không nung với NaNO3,

HSO4-. Thường được chế tạo ở dạng hợp kim: 98%

Zr, 1.5% Sn, vết Fe, Cr và Ni. Không sử dụng với KFhoặc HF




Chất liệu Đặc tính

Al2O3 Chịu được axit và kiềm nóng chảy, tương tác với bisunfat

nóng chảy, dòn dễ vỡ. Thành bình phải dày.

PE Thường sử dụng để chứa mẫu và thuốc thử. Tương tác

với HNO3 16M và axit axetic đóng băng. Bắt đầu mềm và

biến dạng ở 600C. Tồn tại những lỗ trống có khả năng mất


v c c a r2

,2

,2

,3

.

Teflon Trơ hầu hết với các hợp chất vô cơ và hữu cơ (trừ F2). Có

ít lỗ trống hơn PE. Sử dụng an toàn dưới 2500C, bị phân

hủy ở 3000C. Khó tạo hình dạng (giá thành cao). Dẫn nhiệt

kém (đòi hỏi t dài để tăng nhiệt độ mẫu)

PS Chỉ sử dụng với dd axit < 0,1M; dòn dễ vỡ




Mẫu không khí, bụi - TCVN 5704 - 1993

Vị trí lấy mẫu

Phải đặt đầu lấy mẫu chứa bộ phận lọc ở độ cao

1,5m so với sàn nhà khi lấy mẫu tại nguồn phátsinh.

Phải đặt đầu lấy mẫu chứa bộ phận lọc ở độ cao


1,5m đ n 2m so với sàn nhà ở những vị trí khácnhau trong phân xưởng để đánh giá mức độ ônhiễm chung

Phải đặt đầu lấy mẫu chứa bộ phận lọc tại vùng

thở khi đánh giá mức độ tiếp xúc




Thời gian lấy mẫu

Phải lấy mẫu liên tục trong một ca làm việc (480 phút)

để tính giá trị trung bình của ca làm việc. Nơi có nhiều

bụi được phép lấy mẫu gián đoạn làm nhiều lần, mỗilần ít nhất 30 phút, tổng thời gian lấy mẫu không

được í t hơn 240 phút sau đó tính giá trị trung bình


giá ô nhiễm môi trường chung cho từng lần, mỗi lần30 phút, ít nhất phải lấy 3 mẫu để tích giá trị trung

bình.

Phải lấy mẫu bụi trong khoảng thời gian từ 5 đến 10

phút khi xác định hàm lượng bụi cao nhất trong một

ca làm việc, phải lấy ít nhất 5 mẫu sau đó tính giá trịtrung bình




Mẫu phân tích nước

Việc lấy mẫu phụ thuộc vào điều kiện lấy mẫu, đối tượng lấymẫu, vị trí lấy…

Ví dụ:

Mẫu từ hệ thống phân phối nước từ thành phố: vòi nướccần được xả trong một thời gian (3 – 5 phút), rỉ sét trongống được loại bỏ


u nư c ng m: rư ng ợp nư c g ng, nư c m ơmlên cần xả ít nhất 10 phút. Lưu lượng bơm lấy mẫu cần sátvới lưu lượng bơm thực tế

Nguồn nước sông, kênh, rạch: lấy mẫu theo độ sâu, vị tríso với bờ, khoảng cách với nguồn nước thải, điều kiện thời

tiết vào thời điểm lấy mẫu, lưu lượng dòng chảy, thủy triều, Nguồn nước ao, hồ: chú ý: chất lượng nước thay đổi theo

mùa, lượng mưa, tốc độ gió, độ sâu, thời gian trong ngày



Xử lý sơ bộ khi lấy mẫu

Tại sao phải xử lý sơ bộ?

Các loại mẫu cần xử lý sơ bộ

Các phương pháp xử lý sơ bộ

Phân tích kim loại và anion

Phân tích các chất hữu cơ


c ượng s n ọc




Các kiểu lấy mẫu

Lấy mẫu đơn

Lấy mẫu lặp, mẫu song song

Lấy mẫu hỗn hợp

Lấy mẫu có thêm chất chuẩn


c y m u Lấy mẫu theo thời gian

Chương trình thời gian liên tục

Theođị

nh kỳ

Theo xác suất




Lấy mẫu theo tầng, lớp

Trung bình các điểm

Các điểm theo vị trí trên bề mặt

Theo độ sâu

Lấy theo vùng, mặt cắt hay điểm cần quan sát


Một số ví dụ Cách lấy mẫu đất



Ví dụ: lấy mẫu đất

Lấy mẫu

Tùy theo mục đích nghiên cứu và khảo sát để lựachọn các phương pháp lấy mẫu khác nhau

Mẫu cá biệt được lấy ở một vị trí xác định (theotầng phẫu diện)

Mẫu hỗn hợp: được trộn từ nhiều mẫu ban đầu tạo


n m u c ung ạ n c o m p ạm vđược khảo sát

Tùy theo hình dáng và địa hình mảnh đất cần lấyít nhất 5 điểm phân bố đều trên toàn diện tích

theo qui tắc đường chéo, đường vuông góc hayđường zigzac








Các mẫu ban đầu được gom lại thành mẫu hỗnhợp chung có khối lượng ít nhất 2kg

Từ mẫu hỗn hợp chung, chọn thành mẫu hỗn hợp

trung bình bằng cách băm nhỏ đất, trộn đều vàloại bớt theo nguyên tắc đường chéo góc. Mẫuhỗn hợp trung bình có khối lượng 1kg


1

4

3

2



Ví dụ: lấy mẫu phân tích phân bón

Mẫu ban đầu

Các mẫu được lấy ngẫu nhiên, đại diện cho các vị trí trên, dưới, giữa… Tránh lấy các mẫu cá biệt,

đặc thù (bao bị rách, sản phẩm bị ẩm…)

Số lần lấy tối thiểu là 5, khối lượng mỗi lần tốithiểu là 200


Mẫu chung: gộp tất cả các mẫu ban đầu để đánhgiá

Mẫu trung bình: được lấy từ mẫu chung



Ví dụ: lấy mẫu phân tích cây trồng

Mẫu ban đầu:

Lấy từ các bộ phận của cây hoặc theo khóm

Được lấy cùng một thời điểm

Các mẫu đánh giá mức độ dinh dưỡng của câythường được lấy ở 1 bộ phận tại một giai đoạn


Mẫu chung

Mẫu trung bình: mẫu cần được rửa, sấy khô, nhanhchóng xử lý và phân tích.



Ghi chép và lập hồ sơ lấy mẫu

Địa điểm

Vị trí

Thời gian

Điều kiện thời tiết

Loại mẫu


c y

Khối lượng

Ghi rõ cách xử lý sơ bộ (nếu có)

Người lấy



Chuyên chở mẫu về PTN

Yêu cầu phương tiện chuyên chở Đảm bảo đủ nhanh

Không gây hư hỏng, xáo trộn

Đảm bảo tốt điều kiện giữ mẫu

Sạch, không gây nhiễm bẩn mẫu


ực n ng rong v n c uy n m u



Bảo quản mẫu phân tích

Yêu cầu

Để riêng từng loại, lô, nhóm

Môi trường thích hợp

Chất không phân hủy, sa lắng Nhiệt độ Đảm bảo khôn xả ra hản ứn hụ


Các phương pháp bảo quản Trong điều kiện thường, không khí sạch

Trong tủ lạnh

Trong tủ ấm Trong tuyết cacbonic

Trong môi trường khí trơ



Khái niệm QA/QC trong lấy mẫu phân tích

Quality Assurance (QA)

Quality Control (QC)




Chương 2:

Các kỹ thuậtxử lý mẫu phân tích




2.1 Yêu cầu chung của kỹ thuật xử lý mẫu

Yêu cầu chung Lấy được hoàn toàn, không làm mất chất phân

tích Không làm nhiễm bẩn thêm chất phân tích vào

mẫu


đã chọn Các hóa chất đảm bảo độ tinh khiết Không đưa thêm các chất gây ảnh hưởng vào

mẫu Tách, làm giàu chất phân tích (nếu c ó thể)



QA/QC trong xử lý mẫu phân tích Khái niệm về QA Khái niệm về QC Nội dung QA/QC trong xử lý mẫu phân tích




2.2 Phân loại mẫu phân tích

Phân loại theo hóa học phân tích Nhóm mẫu có nền là vô cơ Nhóm mẫu có nền là các chất hữu cơ và sinh học

Phân loại theo trạng thái tồn tại Trạng thái khí Trạn thái rắn và bán rắn: kim loại đất đá câ …


Trạng thái lỏng: nước, rượu, bia, xăng… Phân loại theo nhóm ngành

Mẫu nông nghiệp

Mẫu công nghiệp Mẫu sinh hoạt Mẫu tự nhiên



2.3 Trang bị để xử lý mẫu phân tích

Yêu cầu của trang bị sử dụng Các loại dụng cụ đơn giản Các loại trang bị hoàn chỉ nh





Extraction of peppermint leaves with hot water






2.4 Khái quát về bản chất các kỹ thuật xử lý mẫu

XLM là quá trình chuyển mẫu thành dạng có thể phân tích được bằng một phương pháp thích hợp

Một quá trình xử lý mẫu có thể có các giai đoạn Phá vỡ cấu trúc

Đốt ch chất hữu cơ


Tạo muối tan Kết tinh, thăng hoa…



2.4.1 Kỹ thuật vô cơ hóa ướt (wet digestion)




2.4.1 Kỹ thuật vô cơ hóa ướt (wet digestion)


Sản phẩm sau khi đã xử lý bằng phương pháp tro hóa ướt



Vô cơ hóa ướt sử dụng dung dịch axit đặc

Nguyên tắc

Các loại axit thường dùng

Thời gian phân hủy mẫu Các quá trình xảy ra


Các phản ứng oxy hóa khử

Ưu nhược điểm của phương pháp

Khả năng ứng dụng



Vô cơ hóa sử dụng dung dịch kiềm đặc

Nguyên tắc

Các loại axit thường dùng

Thời gian phân hủy mẫu Ưu nhược điểm của phương pháp




Kỹ thuật phá mẫu trong lò vi sóng




Các ví dụ

Vô cơ hóa ướt mẫu trong lò vi sóng để xác định mộtsố cation (Al, Ba, Mg, Fe, Cu, Pb, As, Sb…) trongcác đối tượng bùn, trầm tích, đất hoặc dầu

Một số lưu ý: Thiết bị: lò vi sóng chuyên dùng cho các PTN Các bình phân hủy mẫu: 0,25g thường sử dụng


, , ,

atm Các acid được sử dụng phải có độ tinh khiết cao

(thông qua mẫu trắng để loại trừ) Quá trình phá mẫu Cân một lượng mẫu: không quá 0.5g cho mẫu bùn,

đất, trầm tích; 0.25g cho mẫu dầu



Thêm 10ml HNO3: nếu mẫu chứa những chất dễ bay hơi hoặc nhiều hợp chất hữu cơ thì có thể để mẫu phân hủy trước khi cho trong lò vi sóng (giảmkhối lượng mẫu)

Những mẫu biết trước có hàm lượng chất hữu cơ 5 – 10% thường được phân hủy ở ngoài 15 phút


–

5 phút Sau thời gian phân hủy, mẫu được hòa tan trong

dung dịch axit loãng

Mẫu có thể được li tâm, lọc để đảm bảo độ đồngnhất trong mẫu



Ví dụ:


2 4 2 Kỹ h ậ ô hó khô (d di i )



2.4.2 Kỹ thuật vô cơ hóa khô (dry digestion)

Kỹ thuật vô cơ hóa khô thực chất là kỹ thuật nung(có thể có trộn thêm các phụ gia)

Kỹ thuật nung không phụ gia:

Mẫu Dạng dễ hòa tanNhiệt độ cao


• Sự tro hóa, đốt cháy chấtmùn, hữu cơ

• Phá vỡ cấu trúc tinh thể

• Qúa trình oxy hóa, bayhơi…

Ví d t hó ẫ khô dù h i



Ví dụ: tro hóa mẫu không dùng phụ gia

Tro hóa mẫu rau để xác định các kim loại (Na, K,Ca, Mg, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb)

Mẫu

(5g)Sấy khô chậm Nung 500 – 5300C


Hòa tan mẫu = HCl

Chú ý: một số kim loại (Cd, Cu, Pb, Zn…) dễ bị mất(10 – 15%) do bay hơi

2 4 2 Kỹ th ật ô hó khô (d di ti )




Kỹ thuật nung có phụ gia

Mẫu Dạng dễ hòa tan

Nhiệt độ cao +phụ gia


• Sự tro hóa, đốt cháy chất

mùn, hữu cơ• Phá vỡ cấu trúc tinh thể

• Qúa trình oxy hóa, bayhơi…

• Sự tương tác chất – phụ gia…

2 4 2 Kỹ th ật ô hó khô (d di ti )




Chất phụ gia và bảo vệ: Các axit mạnh Muối Peroxit Hỗn hợp kiềm + peroxit…


a r c p ụ g a: g m n nung, g annung, phá mẫu triệt để, không làm mất chất…

Kỹ thuật vô cơ hóa khô ướt kết hợp



Kỹ thuật vô cơ hóa khô – ướt kết hợp

Mẫu

+ dd axit

Nung Hòa tan

Ư u đ i ểm :

-


dùng trong sử lý ướt)- Thời gian nung giảm

- Giảm thời gian đuổi axit dư

- Thích hợp cho phân tích kim loại và các anion Cl-,SO4

2-, Br-…

Một số ví dụ



Một số ví dụ

+ 10ml HNO3 đ,5ml Mg(NO3) 5%,

Mẫu rau

+ 10ml HNO3đ,5ml Mg(NO3) 5% Nung

500 – 5500CTro trắng Hòa tan tro


Mẫu sữa

2ml H2SO4 đ Nung

500 – 5500C Tro trắng Hòa tan tro

2 4 4 Các kỹ thuật chiết



2.4.4 Các kỹ thuật chiết

Lý thuyết chung về kỹ thuật chiết: dựa trên sự phânbố của một chất vào 2 pha không trộn lẫn Hệ số phân bố

( ) X

C AK

C B=


Qui trình chiết



Qui trình chiết


Liquid-liquid extraction



Liquid-liquid extraction

Mixing or contacting

Phase separation


Collection of separate phases

Ví dụ



Ví dụ

Chiết vitamin A từ sữa:

10 ml sữa mẫu

+ 20 ml rượu etylic

+ 5 g Na2SO4 khan

+ 10 ml n-hexan


Hỗn hợpLắcTách lớp

Dd nước n-hexan + vitamin A Xác định Vitamin A = pp HPLC

Chiết pha rắn - SOLID PHASE EXTRACTION



Chiết pha rắn SOLID PHASE EXTRACTION


Chiết pha rắn - SOLID PHASE EXTRACTION



Chiết pha rắn SOLID PHASE EXTRACTION





Solid Phase Extraction cartridges




Various sorption techniques:

centrifuge

positive pressure

Large volumes:




Cơ chế chiết pha rắn



p

Chiết theo cơ chế hấp phụ pha thường Pha t ĩ nh: silica trung tính, bề mặt phân cực

Mat – OH + RX ⇋ {Mat – OH}.RXChất chiết – pha t ĩ nh Chất pt Chất pt bị hấp phụ

lên ha r n


Dung môi để rửa giải chất pt thường là các dungmôi hữu cơ không phân cực, có khả năng hòa tantốt chất pt để tách được hoàn toàn chất pt khỏipha rắn (gọi là pha động)




polar

non-polar

Ví dụ: chiết thuốc trừ sâu trong mẫu nước



g

Mẫu (đã lọc bỏcặn) được dộiqua cột chiết vớitốc độ 4 ml/phút

Chấthấp phụ trên hạtLaSiOH

Giải chiết bằngdung môi

diclometan


Cột chiết có chứacác hạt LaSiOH Chất pt tan

trong dung môi




Chiết theo cơ chế hấp phụ pha ngược Pha t ĩ nh: silica có bề mặt không phân cực

Mat – (CH2)17CH3

Chất chiết – C18

RX+ Mat – (CH2)17CH3.RX

Chất pt hấp phụ lên pha rắn








- -++

+ ++ + - -

Adsorbents

Chiết theo cơ chế trao đổi ion


--

--

+

++ -

-

Cation

exchange

Anion

exchange

Bound

molecules

Cation exchange: Lysozyme separation



Egg white proteins

Egg

whiteproteins

Other

egg

white

proteins

Lysozyme +

NaCl


Cation

exchangeadsorbent

Adsorbent+

lysozyme

Cation

exchangeadsorbent

+ NaCl

Anion exchange



A và BB

A+

NaCl


Anionexchangeadsorbent

Anionexchangeadsorbent

+ a

A +adsorbent




Chiết theo cơ chế sàng và rây phân tử

Rửa giảiIon có kíchthước lớn ra


Sau khi hấp phụ

trước r i đ n

các ion có kíchthước nhỏ

Kỹ thuật chiết hấp phụ dạng khí



He towaste

Dòng khítrơ nóngDòng khí He

Cộth


Hệ thốngphân tích GC

thụ

Các kỹ thuật chiết



Ion-exchange chromatography

Separation is based on exchange of ionsbetween surface and eluents.

Partition chromatographySeparation is based on solute partitioningbetween two liquid phases.

+ +

-

-

-


Adsorption chromatographySeparation is due to a series of adsorption/desorption steps.

Size-exclusion chromatographySeparation is based on molecular size.

Chiết Soxhlet (Soxhlet extraction process)




Chiết soxhlet




Chiết soxhlet



Qui tắc chọn dung môi Dung môi không phân cực (dầu, ete, hexan…) sẽ

hòa tan các chất không phân cực (chất béo…)

Dung môi phân cực (metanol, etanol, nước…)hòa tan các chất phân cực (muối, đường…)


Ái lực của chất tan trong dung môi hữu cơ có thểtăng khi sử dụng một hỗn hợp các dung môi

Hỗn hợp các dung môi



Example : solublizationof an aliphatic

arboxylic acid inethanol, acetone anda mixture of both.

-R-C

O------------H-O-CH2-CH3

O-H

In ethanol

In acetone R-C

O

CH3

Hydrogen bond

Hydrogen bond


O-H---------O=C

CH3

R-C

OH

O HO-C2H5

O=C

CH3

CH3

(ethanol)

(acetone)

In a mixture of acetone and ethanol

Kỹ thuật chiết siêu âm



2

1 1

2

K


Sóng siêu âmSự phân bố lạichất phân tích

trong 2 dung môi

2.4.5 Kỹ thuật chưng cất



Nguyên tắc: dựa theo điểm sôi Các kiểu chưng cất

Chưng cất thông thường Chưng cất lôi cuốn (hơi nước) Chưng cất dưới áp suất thấp


ưng c rong m rư ng s u m




Chưng cất thông thường
























Trần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu

57



Trần Mai LiênPP l

ấy m

ẫu và x

ử lý m

ẫu

58



Chương 3. Xử lý mẫu để xác định

các kim loại và phi kim


Đặt vấn đề

ối t hâ tí h á ki l i à hi ki



Đối tượng phân tích: các kim loại và phi kim

Các kỹ thuật có thể dùng để xử lý: Hầu hết các kỹthuật đã học


Mẫu nền vô cơ: hợp kim, quặng, đất, các sảnphẩm công nghiệp…

Mẫu nền hữu cơ: thực vật, động vật, thực phẩm…

3.1 Xử lý mẫu vô cơ

M t ố h hâ tí h



Một số hướng phân tích Xác định các ion kim loại di động

Xác định tổng hàm lượng của một số chất trong

mẫu Xác định một số anion, á kim


Xử lý lấy các ion kim loại di động (trao đổi)

Đâ là hỉ tiê th ờ đ á đị h t đối



Đây là chỉ tiêu thường được xác định trong đốitượng: đất, phân bón

Các ion kim loại này dễ dàng trao đổi → sử dụng

một dung môi thích hợp để chiết các ion kim loạivào dung dịch đó


Xử lý lấy các ion kim loại di động (trao đổi)1. Dội qua dd mẫu NH4

+



2. Đẩy NH4+ bằng K+

3. Thu và xác định NH4+


Mẫu đất bao gồmcác cation trao đổiCa, Mg, Na, K, H, Al

Mẫu được bãp hòavới NH4

+ Đất + K+

Hỗn hợpcác ion

NH4+

Xử lý lấy các ion kim loại di động (trao đổi)



Xác định CEC: đolượng dư (NH4

+)

Xác định ion kim loạiCát

Cation

trao đổi


lượng muối tạo thànhsau khi dội qua mẫudung dịch cation traođổi

Đất + Cát

Cát

Bông

Xử lý mẫu lấy hàm lượng tổng kim loại

Nhận xét:



Nhận xét: Chỉ tiêu phân tích: tổng kim loại trong một đối

tượng

Phương pháp xử lý thích hợp: Vô cơ hóa ướt


Chiết Một số ví dụ (GT)

3.2 Xử lý mẫu hữu cơ






Chương 4. Xử lý mẫu để xác định

các chất hữu cơ


Nội dung



4.1 Khái niệm và phân loại mẫu hữu cơ

4.2 Các kỹ thuật xử lý mẫu để xác định chất hữu cơ


4.1 Khái niệm và phân loại mẫu hữu cơ

Mẫu hữu cơ là mẫu mà chất nền của nó là các chấth



Mẫu hữu cơ là mẫu mà chất nền của nó là các chấthữu cơ Chất hữu cơ rất đa dạng, dễ bị phân hủy hơn các

chất vô cơ Vì vậy ngoài những yêu cầu chung, còn có các yêu

cầu riên cho việc xử l hân tích các chất hữu cơ


Khó tách chất ra khỏi mẫu đầu Không bền dễ bị mất do phân hủy Phải có nhiều trang bị

Cần sử dụng nhiều dung môi Khống chế nghiêm ngặt các điều kiện

4.2 Các kỹ thuật xử lý mẫu để xác định chất hữu cơ

Nguyên tắc chung



Nguyên tắc chung Chuyển mẫu thành dạng thích hợp để phân tích Lấy một lượng nhất định để phân tích bằng các

phương pháp: chưng cất, chiết… Các phương pháp, kỹ thuật xử lý


Chưng cất thường Chưng cất chân không

Kỹ thuật chiết

Chiết lỏng – lỏng Chiết dòng liên tục

Kỹ thuật sắc ký



Kỹ thuật sắc ký Ví dụ


SINH VIÊN THUYẾT TRÌNH






Chương 5. Xử lý và phân tích mẫu

môi trường


Nội dung

5.1 Khái niệm về mẫu môi trường và phân loại



ệ ề ẫ ườ g p ạ5.2 Các phương pháp xử lý mẫu và ví dụ

5.2.1 Nước, nước thải và phân tích chúng5.2.2 Xử lý các loại mẫu bã thải


5.2.3 Xử lý mẫu không khí, khói và bụi

5.2.4 Xử lý mẫu đất bùn và trầm tích

5.2.5 Xử lý mẫu rong rêu trong nước

5.1 Khái niệm về mẫu môi trường và phân loại

Thủy quyểnKhí ể



ủy q yể Khí quyển

Địa quyển


Lấy mẫu và bảo quản mẫu nước




GIỚI THIỆU CHUNG

Lấy mẫu là thu thập một phần vật chất trong một thể tích đầyđủ xử lý và vận chuyển về phòng thí nghiệm kịp lúc khi chất



đủ, xử lý và vận chuyển về phòng thí nghiệm kịp lúc khi chất

lượng mẫu chưa thay đổi.

Người lấy mẫu phải chịu trách nhiệm về chất lượng mẫu cho

đến khi mẫu được gửi đến phòng thí nghiệm để phân tích.


NHỮNG ĐIỀU CẦN LƯU Ý

Mẫu phải được bảo quản tránh mọi nguồn nhiễm bẩnhoặc sự phân hủy có thể xảy đến trước khi đưa về



hoặc sự phân hủy có thể xảy đến trước khi đưa về

phòng thí nghiệm.

Phải súc rửa ít nhất hai đến ba lần bình lấy mẫu bằngchính nguồn nước trước khi lấy mẫu, trừ trường hợp


chất khử clo.


Đối với những mẫu phải vận chuyển xa, không nên lấyquá đầy mà chừa lại độ 1% dung tích bình khoảng trống



quá đầy mà chừa lại độ 1% dung tích bình, khoảng trống

này để phòng hờ sự dãn nở nhiệt. Tuy nhiên điều này

tùy thuộc vào các xét nghiệm cần làm. Mẫu tiêu biểu cho nhiều nguồn có thể được tạo từ việc


địa điểm khác nhau.


Độ đục chất lơ lửng và chất khử đục, những thay đổi hóa lýdo thông thoáng hay xảy ra trong quá trình tồn trữ là những



do thông thoáng hay xảy ra trong quá trình tồn trữ là những

yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến kết quả

Tốt nhất nên ghi rõ mẫu đã lọc hay chưa lọc

Phải ghi chép những chi tiết liên quan đến việc lấy mẫu. Cần

ghi chép đầy đủ, rõ ràng tên người lấy mẫu, ngày giờ, nhiệt


độ nước và kèm những dữ liệu khác như thời tiết, mực nước,

dòng chảy, trạm quan trắc thời điểm gửi mẫu


Chỉ thị địa điểm lấy mẫu rõ rệt trên bản đồ, tốt nhất nênđánh dấu các vị trí bằng cọc phao hay mô tả các đặc



đánh dấu các vị trí bằng cọc, phao hay mô tả các đặc

điểm hay bờ để người khác dể nhận diện lại dễ dàng lúc

cần mà không phải vận dụng lại trí nhớ hay lần tìm qualời hướng dẫn.


,

chảy tự do trong một thời gian ngắn đảm bảo mẫu thể hiện đúng chất lượng nguồn.


Cách lấy mẫu hỗn hợp tùy thuộc vào tính chất, lưulượng và chế độ thủy lực của dòng chảy Nếu chỉ cần lấy



lượng và chế độ thủy lực của dòng chảy. Nếu chỉ cần lấy

mẫu bất kỳ, nên lấy mẫu ở độ sâu trung bình tại vị trí

giữ

a dòng. Đối với mẫu ở các hồ và hầm chứa, khi lấy mẫu phải lưu


, ,

gió, yếu tố phân tầng theo mùa… tất cả đều có thể gâyảnh hưởng đến chất lượng nước.


Tránh các vùng xáo trộn mạnh vì dễ làm thất thoát cácchất dễ bay hơi trong đó có cả chất độc. Thông thường,



y g g g

mẫu được lấy ở vùng t ĩ nh, dưới mặt thoáng. Nếu có yêu

cầu về mặt hỗn hợp, phải thận trọng đối với các thành

phần dễ thất thoát không phải do quá trình lấy mẫu mà

vì việc xử lý không đúng cách.


Chỉ sử dụng các mẫu thích ứng với cuộc khảo sát (hoặc

những mẫu nằm trong chương trình lấy mẫu), khi lấymẫu ở những điều kiện khác nên ghi chép lại rõ ràng và

đầy đủ chi tiết.

BIỆN PHÁP AN TOÀN

Vì trong mẫu có thể có những thành phần độc chất nên phảiáp dụng những biện pháp đề phòng hữu hiệu trong suốt quá



trình lấy và xử lý mẫu.

Đối với chất hữu cơ dể cháy, cần phải áp dụng các biện pháp

an toàn thích nghi.

Khi chưa tin tưởng vào mức độ an toàn, mọi biện pháp đề


phòng đều rất cần thiết, phải quan tâm đến vấn đề huấn luyện

về an toàn lao động. Tùy nguồn nhiễm bẩn mà có biện pháp

đề phòng hộ y tế nghề nghiệp khác nhau.

MẪU BẤT KỲ (MẪU CÁ BIỆT)

Khi mẫu được lấy tại một thời điểm, ở một vị trí nhất định, nói

cho đúng mẫu ấy chỉ thể hiện được một chất lượng nguồnn ớc ào thời điểm à ị trí t i đó mà thôi Đôi lúc ph ng



nước vào thời điểm và vị trí tại đó mà thôi. Đôi lúc phương

pháp lấy mẫu bất kỳ cũng được áp dụng cho cả trường hợpnước thải.

Đối với nguồn được biết rõ là chất lượng liên tục được thayđổi theo thời gian, những mẫu cá biệt được lấy trong từng


o ng t g an t c ợp v p n t c r ng s c o uvề những biến đổi trong phạm vi giới hạn.

Đối với chất mùn, bùn và nước thải, bùn ven bờ cần phải cânphải cân nhắc khi chọn phương pháp lấy mẫu.

MẪU HỖN HỢP

Đối với nhiều trường hợp, thuật ngữ “mẫu hỗn hợp”được dùng để diễn tả sự trộn lẫn các mẫu cá biệt lấy ở



nhiều điểm khác nhau trên cùng 1 vị trí.

Mẫu hỗn hợp thích hợp cho việc khảo sát các hàm

lượng trung bình, thí dụ như trong cách tính tải trọng hay

hiệu quả của công trình xử lý nước thải.


Để đánh giá những hiệu quả, biến động riêng biệt hay

các lưu lượng thất thường thì cũng chỉ cần lấy mẫu hỗnhợp trong suốt thời gian xảy ra cũng đủ.

MẪU HỖN HỢP

Muốn xác định thành phần hay các yếu tố chỉ thị nhữngthay đổi thường gặp trong hầm chứa thì không nên dùng



y g g p g g g

mẫu hỗn hợp. Trong trường hợp này, các mẫu riêng lẻ

sẽ phù hợp hơn.

Tóm lại, loại mẫu này thường được dùng cho việc xác


bảo quản mẫu.

MẪU HỖN HỢP

Việ

c trộn m

ẫu

được th

ực hi

ện trong m

ột bình l

ớn códung tích 2 – 3 lít đủ để phân tích các thành phần trong

ố ố



nước cống, nước thải, hoặc từ ống thoát nước.

Không nên sử dụng các dụng cụ lấy mẫu tự động trừ khi

áp dụng được đầy đủ các phương pháp cách bảo quản.

Tất cả dụng cụ phải được rửa sạch hàng ngày để tránh


sự phát triển sinh học và các chất lắng đọng khác.

Thỉ nh thoảng cũng cần phân tích trên một mẫu riêng lẻ nếu xét thấy cần.

PHƯƠNG THỨC BẢO QUẢN

Chỉ tiêu phân tích Phương thức bảoquản Thời gian tồn trữtối đa



Độ cứng Không cần thiết

Calci (Ca2+) Không cần thiết

Chloride (Cl-) Không cần thiết


Floride (F-) Không cần thiết

Độ dẫn điện 40C 28 giờ

Độ acid, độ kiềm 40C 24 giờ

Mùi 40

C 6 giờMàu 40C 48 giờ


Chỉ tiêu

phân tích

Phương thức

bảo quản

Thời gian

tồn trữ tối đa



Sulphate 40C; pH < 8 28 ngày

H2S 2 mg/l zine acetate 7

DO (0,7 ml H2SO4 + 1 ml NaN3)/300

ml 10-200C

8


COD 2 ml/lH2SO4 7

Dầu và mỡ 2 ml/lH2SO4, 40C 28

Carbon hữu cơ 2 ml/l HCl, pH < 2 7

Cyanide NaOH, pH >12, 40

C 24

Phenol H2SO4, pH < 2, 40C 24


Chỉ tiêu

phân tích

Phương thức

bảo quản

Thời gian tồn trữtối đa



phân tích bảo quản

N-NH3 H2SO4, pH < 2, 40C 7 ngày

N-NO2; N-NO3 H2SO4, pH < 2, 40C Phân tích ngay


Phosphate 40C 48 giờ

Fe, Mn HNO3, pH < 2, 40C 6 tháng

Thời gian phân tích càng sớm càng tốt

MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐO TẠI HIỆN TRƯỜNG




Phương pháp lấy và bảo quản mẫu khí

Lấy mẫu không khí mục đích nhằm xác định một cách chính xác nồng

độ các chất ô nhiễm sau:SO2, NO2, O3, bụi lơ lửng, chì bụi . bởi vật việcquan trắc phải tiến hành nghiêm túc, chính xác theo đúng quy định banhành.



Nhân viên quan trắc phải có trình độ chuyên môn, tay nghề caovà phải có khả năng sử lý các tình huống

Chuẩn bị quan trắc phải chu đáo bao gồm các công việc sau: Pha chế dung dịch hấp thụ tại hiện trường, chuẩn bị và cân các phin

lọc để thu mẫu bụi.


u n c c n c a ung c , ng ng m ựng m u, c c m uđối chứng.

Các máy lấy mẫu phải đạt yêu cầu kỹ thuật như chuẩn xác và ổnđịnh về lưu lượng. đầu thu mẫu, ống hấp thụ, các máy quan trắc thờitiết phải đảm bảo các yêu cầu đặt ra…

Các bảng biểu, nhật ký công tác

Các thiết bị bảo quản vận chuyển mẫu

Các thiết bị phụ trợ: máy phát điện, pin…


Nguyên tắc lấy mẫu: Bơm không khí có chứa chất ônhiễm qua dụng cụ chứa dung dịch hấp thụ hoặcphin lọc hoặc ống hấp thụ chất ô nhiễm bị giữ lại



phin lọc hoặc ống hấp thụ, chất ô nhiễm bị giữ lạicòn không khí thì đi qua.


Chuẩn bị hoá chất, dụng cụ và thiết bị lấy mẫu: Pha chế, bảo quản dung dịch hấp thụ hoặc giấy



lọc bụi theo các phương pháp tương ứng

Kiểm chuẩn thiết bị về độ tin cậy, độ chính xác vàđộ lệch chuẩn của lưu lượng. Đối với máy lấy khí


, -

5lít/phút; Chuẩn lưu lượng trong khoảng 0,5- 1lít/phút khi hút qua dung dịch hấp thụ. Các máy

lấy bụi tổng số phải có lưu lượng lớn 20- 30

lít/phút; Chuẩn lưu lượng theo chỉ dẫn của máy.


Đầu lấy mẫu: Các máy mua mới đều kèm theocác đầu lấy mẫu.

Khi lấy mẫu bụi phải chọn giấy lọc dạng sợi thuỷ



Khi lấy mẫu bụi phải chọn giấy lọc dạng sợi thuỷ tinh có kích thước trùng với kích thước đầu lấy

bụi. Khi lấy mẫu khí, ống hấp thụ thường có dung tích


m , m o c m c o c ng c m ng

xốp để phân tán dòng khí. Nên dùng loại nhỏ vànối tiếp hai ống có chứa dung dịch hấp thụ để đảm bảo chất ô nhiễm được hấp thụ hết. Đối vớiCO lấy mẫu bằng chai, chai lấy mẫu phải đảm

bảo không để thoát khí mẫu thoát ra ngoài hoặckhông khí bên ngoài thâm nhập vào.

Đặt đầu đo cách mặt đất 1,2- 1,5m .


Sơ đồ hệ thống lấy



đầu lấy mẫu

Lưu lượ ng kế

Màng lọc bảo vệ


ố n g n ố i

Sơ đồ hệ thống lấy mẫu khí, bụi


Mẫu bụi đựng trong bao kép bằng giấy can kỹ thuật có thể bảo quản dễ

dàng và lâu dài ở nhiệt độ thường, nhưng nói chung không nên để quába ngày.

Các mẫu khí lấy song phải bảo quản trong bình lạnh có nhiệt độ 5 độ C



Các mẫu khí lấy song phải bảo quản trong bình lạnh có nhiệt độ 5 độ Cvà vận chuyển nhanh về phòmg thí nghiệm. Mẫu O3 sau khí lấy phải

phân tích ngay tại chỗ càng nhanh càng tốt. Khí lấy mẫu bằng ống hấp thụ, lấy mẫu xong rót mẫu vào lọ thuỷ tinh có

nút nhám hoặc ống nghiệm có nút chắc chắn, đặt trong bình lạnh và


v n c uy n ngay v , n u c ưa p p n t c t t trong ng n m tcủa tủ lạnh (phải phân tích ngay trong 24h).

Đối với chai đựng khí mẫu CO, chai đựng mẫu phải nút và gắn kín giữ trong các thùng gỗ hoặc tôn có chèn xốp để tránh vỡ.

Nếu có mẫu lưu, các mẫu lưu khoảng ba tháng, nếu không có điều gìnghi ngại thì có thể lập biên bản huỷ mẫu.

Phương pháp lấy và bảo quản mẫu đất

Lấy mẫu

Tùy theo mục đích nghiên cứu và khảo sát để lựachọn các phương pháp lấy mẫu khác nhau



chọn các phương pháp lấy mẫu khác nhau

Mẫu cá biệt được lấy ở một vị trí xác định (theo

tầng phẫu diện) Mẫu hỗn hợp: được trộn từ nhiều mẫu ban đầu tạo


n m u c ung ạ n c o m p ạm vđược khảo sát

Tùy theo hình dáng và địa hình mảnh đất cần lấyít nhất 5 điểm phân bố đều trên toàn diện tíchtheo qui tắc đường chéo, đường vuông góc hay

đường dích dắc






Các mẫu ban đầu được gom lại thành mẫu hỗnhợp chung có khối lượng ít nhất 2kg

Từ mẫu hỗn hợp chung chọn thành mẫu hỗn hợp



Từ mẫu hỗn hợp chung, chọn thành mẫu hỗn hợptrung bình bằng cách băm nhỏ đất, trộn đều và

loại bớt theo nguyên tắc đường chéo góc. Mẫuhỗn hợp trung bình có khối lượng 1kg


1

4

3

2


Những mẫu đất xác định dung trọng, tỷ trọng và

độ xốp được giữ nguyên trạng thái và được lấybằng dụng cụ riêng



Tránh lấy mẫu ở những nơi đặc thù: nơi bón

phân, vôi, vị trí gần bờ, quá cao hoặc quá trũng Mẫu đất được cho vào túi vải hoặc nhựa, ghi ký


u m u ng y y m u, s u, a m

Những mẫu phân tích các chỉ tiêu dễ biến đổinhư: NH4

+, NO3-, Fe2+ … cần phân tích mẫu đất

tươi, bảo quản lạnh, trong túi kín, phân tích ngay

Những mẫu phân tích các chỉ tiêu thông thường

đều được xác định bằng đất khô


Hong khô đất:

Chuyển toàn bộ đất vào khay nhựa sạch, để khôtrong không khí nơi thoáng mát sạch không có



trong không khí nơi thoáng mát, sạch, không cócác khí như H2S, HCl, NH3… Không phơi trực tiếp

ngoài nắng

Nhữn cục đất lớn được đậ nhỏ hoặc cắt thành


lát mỏng rải đều ra khay

Đất được hong khô trong không khí gọi là đất khôkhông khí

Bài giảng Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu phân tích - Trần Mai Liên

Documents