1. Mục tiêu phát hiện
Xác định 9 kim loại nặng trong nước: Coban (Co), Niken (Ni), Cadmi (Cd), Bari (Ba), Crom (Cr), Đồng (Cu), Liti (Li), Mangan (Mn), Stronti (Sr)
2. Tổng quan
Giải pháp này tuân thủ tiêu chuẩn ISO 11885 Chất lượng nước — Xác định các nguyên tố được chọn bằng phương pháp quang phổ phát xạ plasma cảm ứng (ICP-OES). Tiêu chuẩn quốc tế này quy định phương pháp xác định các nguyên tố hòa tan, các nguyên tố liên kết với các hạt và tổng hàm lượng các nguyên tố trong các loại nước khác nhau (ví dụ: nước ngầm, nước mặt, nước thô, nước uống và nước thải) đối với các nguyên tố sau: nhôm, antimon, asen, bari, berili, bismuth, boron, cadmi, canxi, crom, coban, đồng, gali, indi, sắt, chì, liti, magiê, mangan, molypden, niken, phốt pho, kali, selen, silic, bạc, natri, stronti, lưu huỳnh, thiếc, titan, vonfram, vanadi, kẽm và zirconi.
3. Giới thiệu
Ô nhiễm kim loại nặng trong nước ngày càng trở nên nghiêm trọng, và việc phân tích khoa học và chính xác các kim loại nặng trong nước đã trở thành nhiệm vụ thiết yếu trong giám sát môi trường. Kết quả thử nghiệm cho thấy giới hạn phát hiện, độ chính xác, độ đúng và tỷ lệ thu hồi mẫu thêm vào của chín nguyên tố (cobalt, nickel, cadmium, bari, crom, đồng, liti, mangan và stronti) đều đáp ứng các yêu cầu của hướng dẫn kỹ thuật, chứng tỏ tất cả các điều kiện phân tích trong phòng thí nghiệm đều đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm. So với phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử, phương pháp quang phổ phát xạ quang học plasma ghép nối cảm ứng (ICP-OES) mang lại ưu điểm là xác định đồng thời nhiều nguyên tố và phương pháp phân tích đơn giản, nhanh chóng, có khả năng phân tích cả chín nguyên tố.
4. Chuẩn bị cho kỳ thi
4.1 Máy ICP HKL-11885 để xác định các nguyên tố chọn lọc trong nước
1) Lưu lượng khí phun sương: 0,70 L/phút
2) Lưu lượng khí làm mát plasma: 1,0 L/phút
3) Lưu lượng khí phụ trợ: 0,20 L/phút
4) Công suất RF: 1300 W
5) Thời gian lấy mẫu: 30 giây (quan sát từ góc nhìn xuyên tâm)
4.2 Thuốc thử
1) Dung dịch chuẩn hiệu chuẩn hỗn hợp 24 nguyên tố: Nồng độ 100 µg/ml
2) Axit nitric (HNO₃): Thuốc thử đảm bảo chất lượng
3) Argon và nitơ: Độ tinh khiết ≥99,999%
4) Nước siêu tinh khiết: Điện trở suất 18,2 MΩ·cm
4.3 Thiết lập đường cong chuẩn
Do sự khác biệt về giá trị đáp ứng của thiết bị đối với các nguyên tố khác nhau, hai đường cong chuẩn riêng biệt đã được lập.
Đường cong 1 được sử dụng để xác định Co, Ni, Cd và Ba. Một lượng 5,00 ml dung dịch chuẩn hỗn hợp 100 µg/ml được pha loãng đến 50 ml bằng HNO₃ (1+99), thu được dung dịch gốc 10 µg/ml. Sáu bình định mức 100 ml được chuẩn bị với thể tích 0,00, 1,00, 2,00, 4,00 và 7,00 ml dung dịch gốc, được pha loãng bằng HNO₃ (1+99), tạo ra các nồng độ chuẩn là 0,00, 0,10, 0,20, 0,40 và 0,70 mg/L.
Đường cong 2 được sử dụng để xác định Cr, Cu, Li, Mn và Sr. Tương tự, 5,00 ml dung dịch chuẩn hỗn hợp 100 µg/ml được pha loãng đến 50 ml với HNO₃ (1+99), thu được dung dịch gốc 10 µg/ml. Sáu bình tam giác 100 ml được chuẩn bị với 0,00, 1,00, 2,00, 4,00 và 5,00 ml dung dịch gốc, thu được các nồng độ chuẩn là 0,00, 0,10, 0,20, 0,40 và 0,50 mg/L. Các phép đo được thực hiện ở bước sóng tối ưu hoặc không tối ưu, và hệ số tương quan (R) cho mỗi nguyên tố được liệt kê trong Bảng 1.
5. Quy trình thử nghiệm
Xử lý sơ bộ các kim loại hòa tan trong nước mặt và nước ngầm sạch: Sau khi thu thập mẫu, nước được lọc qua màng lọc 0,45 µm, loại bỏ 50–100 ml dịch lọc ban đầu. Một thể tích đại diện của mẫu đã lọc được thu thập và axit hóa bằng axit nitric (1+1) đến pH <2 để bảo quản trước khi phân tích bằng thiết bị.
6. Kết quả và sai số
6.1 Giới hạn phát hiện của phương pháp (MDL)
Vì không phát hiện thấy chất mục tiêu nào trong mẫu trắng thuốc thử, nên các mẫu có nồng độ xấp xỉ 3-5 lần MDL ước tính đã được phân tích trong bảy lần đo lặp lại. Độ lệch chuẩn (S) được tính toán và MDL được xác định bằng công thức đã quy định.
6.2 Độ lệch chuẩn
Giới hạn phát hiện tối thiểu (MDL) đối với chín nguyên tố (Co, Ni, Cd, Ba, Cr, Cu, Li, Mn, Sr) được xác định ở nồng độ cao gấp 3-5 lần MDL ước tính. Như thể hiện trong bảng bên dưới, MDL dao động từ 0,001 đến 0,009 mg/L, với giới hạn báo cáo (RL) từ 0,004 đến 0,036 mg/L, tất cả đều thấp hơn đáng kể so với các yêu cầu quy định.
6.3 Độ chính xác
Độ chính xác đề cập đến mức độ phù hợp giữa các phép đo lặp lại của một mẫu đồng nhất trong điều kiện được kiểm soát, phản ánh sai số ngẫu nhiên của phương pháp phân tích. Sai số ngẫu nhiên càng thấp thì độ chính xác càng cao. Độ chính xác được đánh giá ở nồng độ thấp, trung bình và cao (Bảng 2). Độ lệch chuẩn tương đối (RSD) dao động từ 0,39% đến 5,35%, cho thấy khả năng lặp lại tốt. Ngoại trừ Li ở nồng độ thấp, tất cả các nguyên tố đều có RSD thấp, xác nhận hiệu suất thiết bị ổn định và sự biến đổi quy trình tối thiểu.
6.4 Tóm tắt độ chính xác
Độ chính xác thường được sử dụng để đánh giá sự phù hợp giữa các kết quả phân tích (các phép đo đơn lẻ hoặc trung bình của các phép đo lặp lại) thu được bằng một quy trình phân tích cụ thể và giá trị thực được giả định hoặc chấp nhận. Độ chính xác của một phương pháp hoặc hệ thống phân tích phản ánh tổng hợp các sai số hệ thống và ngẫu nhiên, đóng vai trò là một chỉ số toàn diện về độ tin cậy của kết quả. Trong nghiên cứu này, độ chính xác của chín nguyên tố (Co, Ni, Cd, Ba, Cr, Cu, Li, Mn, Sr) đã được kiểm tra bằng ba mức nồng độ, như trình bày trong Bảng 3. Độ lệch tương đối dao động từ -8,70% đến -0,38%. Hầu hết các nguyên tố đều cho thấy giá trị thấp hơn trong phạm vi kiểm soát chất lượng, với crom cho thấy độ chính xác thấp hơn đáng kể, có thể do sự nhiễu đáng kể.
 |  |
6.5 Tóm tắt quá trình phục hồi xung điện
Hiệu suất thu hồi chất thêm vào là một chỉ số quan trọng khác để đánh giá độ chính xác. Một lượng chất chuẩn tham chiếu đã biết được thêm vào các mẫu thực tế, và tỷ lệ thu hồi được tính toán. Như thể hiện trong Bảng 4, tỷ lệ thu hồi chất thêm vào đối với chín nguyên tố (Co, Ni, Cd, Ba, Cr, Cu, Li, Mn, Sr) nằm trong khoảng từ 90% đến 110%, cho thấy sai số ngẫu nhiên và hệ thống ở mức tối thiểu và khẳng định tính ổn định và độ tin cậy của quy trình phân tích.
7. Kết luận
Thông qua việc kiểm tra phân tích giới hạn phát hiện, độ chính xác, độ đúng và khả năng thu hồi chất thêm vào đối với chín nguyên tố (Co, Ni, Cd, Ba, Cr, Cu, Li, Mn, Sr):
(1) Giới hạn phát hiện: 0,001–0,009 mg/L Giới hạn định lượng: 0,004–0,036 mg/L Thấp hơn đáng kể so với giới hạn phát hiện được xác định bằng phương pháp.
(2) Độ chính xác: Độ lệch chuẩn tương đối (RSD) dao động từ 0,39% đến 5,35%, cho thấy khả năng lặp lại tốt.
(3) Độ chính xác: Độ lệch tương đối dao động từ -8,70% đến -0,38%
(4) Tỷ lệ phục hồi xung điện nằm trong khoảng từ 90% đến 110%.