Bài giảng Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu phân tích

phân tích – HN 1999JOHN WILEY - Sample Preparation Techniques in Analytical Chemistry – Departmentof Chemistry and Environmental Science New Jersey Institute of TechnologyTrần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu3Giới thiệu môn họcChương 1. Mẫu phân tích, lấy mẫu và quản lý mẫuChương 2. Những vấn đề cơ sở của các kỹ thuật xử lý mẫuChương 3. Xử lý mẫu để xác định các kim loại và phi kimChương 4. Xử lý mẫu để xác định các chất hữu cơChương 5. Xử lý mẫu để phân tích mẫu môi trườngTrần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu4Chương 1. Mẫu phân tích, lấy mẫu và quản lý mẫuTại sao phải lấy và xử lý mẫu phân tíchLấy mẫu để phân tíchXử lý sơ bộ khi lấy mẫuCác cách lấy mẫu phân tíchGhi chép và lập hồ sơ lấy mẫuChuyên chở mẫu về kho hay phòng thí nghiệmQuản lý, bảo quản và điều kiện bảo quản mẫuKhái niệm QA/QC trong lấy mẫu phân tíchTrần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu5Tại sao phải lấy và xử lý mẫu phân tích?Trần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu6Tại sao phải lấy và xử lý mẫu phân tích?Mức độ sai số trong các bước của một qui trình phân tíchLấy mẫuChuẩn bị mẫu ptCô đặc, chưng cất, táchXác địnhTrần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu7Tại sao phải lấy và xử lý mẫu phân tích?Việc lấy mẫu và xử lý mẫu tùy thuộc vàoĐối tượng cần nghiên cứu ptBản chất, sự tồn tại và hàm lượng của chất cần xác địnhLoại mẫuPhương pháp phân tíchCác kỹ thuật xử lý mẫuKT vô cơ hóa khôKT vô cơ hóa ướtKT sử dụng lò vi sóngKT chiết lỏng – lỏng, rắn – lỏng, rắn – khíTrần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu8Tại sao phải lấy và xử lý mẫu phân tích?KT thăng hoaKT chưng cấtKT kết tinhKT điện phân tách chấtTrần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu9Lấy mẫu để phân tíchMục đíchYêu cầuĐại diện đúng cho đối tượng cần nghiên cứuĐáp ứng đúng yêu cầu cần ptKhông làm mất hay nhiễm bẩn thêm chất ptPhù hợp với phương pháp chọn để ptCó khối lượng đủ để phân tíchMẫu có lý lịch, ghi các điều kiện rõ ràngĐảm bảo thực hiện đúng QA/QCTrần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu10Lấy mẫu để phân tíchTrang bị và dụng cụ lấy mẫuYêu cầuĐủ độ sạchKhông làm sai khác các thành phần trong mẫuPhù hợp với từng loại mẫuCác loại dụng cụ: phân loại theo tính chất của mẫuMẫu rắn và mẫu bột: giấy, nilon, chai thủy tinh, PEMẫu lỏng: can, chai nhựa, chai lọ thủy tinhMẫu có chất phân tích dễ bị phân hủy: giấy, chai có màu chống ánh sángTrần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu11Lấy mẫu để phân tíchTính chất của một số dụng cụ chứa và phá mẫuChất liệu Đặc tính và ứng dụngThủy tinhTrong suốt, chịu nhiệt tốt, dòn dễ vỡ, tương tác với HF, H3PO4, dd kiềm. Ứng dụng rộngThạch anhTrong suốt, chịu nhiệt tốt (11000C), dòn, giá thành cao hơn thủy tinh, tương tác với HF, H3PO4, dd kiềmSứNhiệt độ có thể tới 11000C, rẻ hơn thạch anh, tương tác với HF, H3PO4, dd kiềmNiNung chảy với hydroxit kim loại kiềm và Na2O2. Được sử dụng khi xử lý mẫu bằng dd kiềm đặc. Không dùng với HClTrần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu12Lấy mẫu để phân tíchChất liệu Đặc tínhPtHầu 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 với Na2CO3ZrGiá thành rẻ hơn Pt, chịu rất tốt HCl, có thể chịu được 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 KF hoặc HFTrần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu13Lấy mẫu để phân tíchChất liệu Đặc tínhAl2O3Chịu được axit và kiềm nóng chảy, tương tác với bisunfat nóng chảy, dòn dễ vỡ. Thành bình phải dày.PEThường 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 1% về thể tích khi chứa Br2, H2O, H2S, HNO3.TeflonTrơ 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)PSChỉ sử dụng với dd axit < 0,1M; dòn dễ vỡTrần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu14Lấy mẫu để phân tíchMẫu không khí, bụi - TCVN 5704 - 1993Vị 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 phát sinh. Phải đặt đầu lấy mẫu chứa bộ phận lọc ở độ cao 1,5m đến 2m so với sàn nhà ở những vị trí khác nhau trong phân xưởng để đánh giá mức độ ô nhiễm chung Phải đặt đầu lấy mẫu chứa bộ phận lọc tại vùng thở khi đánh giá mức độ tiếp xúc Trần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu15Lấy mẫu để phân tíchThời 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, mỗi lần ít nhất 30 phút, tổng thời gian lấy mẫu không được ít hơn 240 phút sau đó tính giá trị trung bình Cho phép lấy mẫu tại nguồn phát sinh và cách đánh giá ô nhiễm môi trường chung cho từng lần, mỗi lần 30 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 trị trung bình Trần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu16Lấy mẫu để phân tíchMẫu phân tích nướcViệc lấy mẫu phụ thuộc vào điều kiện lấy mẫu, đối tượng lấy mẫu, vị trí lấyVí dụ:Mẫu từ hệ thống phân phối nước từ thành phố: vòi nước cần được xả trong một thời gian (3 – 5 phút), rỉ sét trong ống được loại bỏMẫu nước ngầm: trường hợp nước giếng, nước mới bơm lên cần xả ít nhất 10 phút. Lưu lượng bơm lấy mẫu cần sát với lưu lượng bơm thực tếNguồn nước sông, kênh, rạch: lấy mẫu theo độ sâu, vị trí so 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 ngàyTrần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu17Xử lý sơ bộ khi lấy mẫuTại sao phải xử lý sơ bộ?Các loại mẫu cần xử lý sơ bộCác phương pháp xử lý sơ bộPhân tích kim loại và anionPhân tích các chất hữu cơCác đối tượng sinh họcTrần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu18Các cách lấy mẫu phân tíchCác kiểu lấy mẫuLấy mẫu đơnLấy mẫu lặp, mẫu song songLấy mẫu hỗn hợpLấy mẫu có thêm chất chuẩnCách lấy mẫuLấy mẫu theo thời gianChương trình thời gian liên tụcTheo định kỳTheo xác suấtTrần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu19Các cách lấy mẫu phân tíchLấy mẫu theo tầng, lớpTrung bình các điểmCác điểm theo vị trí trên bề mặtTheo độ sâuLấy theo vùng, mặt cắt hay điểm cần quan sátLấy theo hướng gióMột số ví dụCách lấy mẫu đấtTrần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu20Ví dụ: lấy mẫu đấtLấy mẫuTùy theo mục đích nghiên cứu và khảo sát để lựa chọn các phương pháp lấy mẫu khác nhauMẫu 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 thành mẫu chung đại diện cho một phạm vi đất được khảo sátTùy theo hình dáng và địa hình mảnh đất cần lấy ít nhất 5 điểm phân bố đều trên toàn diện tích theo qui tắc đường chéo, đường vuông góc hay đường zigzacTrần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu21Ví dụ: lấy mẫu đấtTrần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu22Ví dụ: lấy mẫu đấtCác mẫu ban đầu được gom lại thành mẫu hỗn hợp chung có khối lượng ít nhất 2kgTừ mẫu hỗn hợp chung, chọn thành mẫu hỗn hợp trung bình bằng cách băm nhỏ đất, trộn đều và loại bớt theo nguyên tắc đường chéo góc. Mẫu hỗn hợp trung bình có khối lượng 1kg1432Trần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu23Ví dụ: lấy mẫu phân tích phân bónMẫu ban đầuCác 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 tối thiểu là 200gMẫu chung: gộp tất cả các mẫu ban đầu để đánh giáMẫu trung bình: được lấy từ mẫu chungTrần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu24Ví dụ: lấy mẫu phân tích cây trồngMẫu ban đầu:Lấy từ các bộ phận của cây hoặc theo khómĐược lấy cùng một thời điểmCác mẫu đánh giá mức độ dinh dưỡng của cây thường được lấy ở 1 bộ phận tại một giai đoạn sinh trưởngMẫu chungMẫu trung bình: mẫu cần được rửa, sấy khô, nhanh chóng xử lý và phân tích. Trần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu25Ghi chép và lập hồ sơ lấy mẫuĐịa điểmVị tríThời gianĐiều kiện thời tiếtLoại mẫuCách lấyKhối lượngGhi rõ cách xử lý sơ bộ (nếu có)Người lấyTrần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu26Chuyên chở mẫu về PTNYêu cầu phương tiện chuyên chởĐảm bảo đủ nhanhKhông gây hư hỏng, xáo trộnĐảm bảo tốt điều kiện giữ mẫuSạch, không gây nhiễm bẩn mẫuThực hiện đúng QA/QC trong vận chuyển mẫuTrần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu27Bảo quản mẫu phân tíchYêu cầu Để riêng từng loại, lô, nhómMôi trường thích hợpChất không phân hủy, sa lắngNhiệt độĐảm bảo không xảy ra phản ứng phụCác phương pháp bảo quảnTrong điều kiện thường, không khí sạchTrong tủ lạnhTrong tủ ấmTrong tuyết cacbonicTrong môi trường khí trơTrần Mai LiênPP lấy mẫu và xử lý mẫu28Khái niệm QA/QC trong lấy mẫu phân tíchQuality Assurance (QA)Quality Control (QC)