Trong lĩnh vực phân tích phòng thí nghiệm, các ứng dụng môi trường từ lâu đã là ưu tiên số một của nhiều phòng thí nghiệm. Những lo ngại hiện nay về môi trường và mong muốn làm sạch môi trường vì lợi ích của mọi người, đã tạo ra nhiều điều luật mới điều chỉnh việc xả thải được phép vào vùng biển, không khí và trên đất liền. Sự tăng cường quản lý bằng các văn bản pháp luật được ban hành bởi nhiều cơ quan có thẩm quyền theo từng khu vực và hệ thống pháp luật.
Xem thêm:
Tổng hợp các thiết bị phân tích môi trường phổ biến nhất
Luật pháp về môi trường đặt ra trách nhiệm cho mọi tổ chức để giám sát tình trạng của môi trường địa phương, đo lường tác động của các hoạt động của tổ chức đến môi trường. Một trong những kỹ thuật công cụ chính có vai trò hàng đầu trong phân tích mẫu môi trường là Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS). Là một hệ thống kỹ thuật cao kết hợp tính hiệu quả và khả năng dễ sử dụng để thực hiện các nhiệm vụ phân tích các giá trị nguyên tố trong mẫu môi trường.
Quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) là một công nghệ đơn giản và phổ biến được sử dụng để phân tích các nguyên tố trong các mẫu môi trường. Do tính phổ biến này, AAS được sử dụng trong phân tích thành phần thực phẩm, đồ uống, nước, hóa chất và dược phẩm. Một ứng dụng khác của thiết bị AAS cũng được sử dụng trong các hoạt động khai thác, chẳng hạn như xác định tỷ lệ phần trăm kim loại quý trong đá.
Hệ thống quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS là gì?
Hệ thống AAS sử dụng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) phát hiện các nguyên tố trong các mẫu chất lỏng hoặc rắn thông qua việc sử dụng các bước sóng đặc trưng của bức xạ điện từ từ một nguồn sáng. Các phần tử riêng lẻ sẽ hấp thụ các bước sóng khác nhau và các độ hấp thụ này được đo theo các tiêu chuẩn. Trong thực tế, AAS tận dụng các bước sóng bức xạ khác nhau được hấp thụ bởi các nguyên tử khác nhau.
Trong hệ thống quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), các chất phân tích được nguyên tử hóa đầu tiên để các bước sóng đặc trưng của chúng được phát ra và ghi lại. Sau đó, trong quá trình kích thích, các electron tăng năng lượng trong các nguyên tử tương ứng của chúng khi các nguyên tử đó hấp thụ một năng lượng. (Xem hình dưới)
Khi các electron trở về trạng thái năng lượng ban đầu, chúng phát ra năng lượng dưới dạng ánh sáng. Ánh sáng này có bước sóng là đặc trưng của nguyên tố. Tùy thuộc vào bước sóng ánh sáng và cường độ của nó, các yếu tố cụ thể có thể được phát hiện và nồng độ của chúng được đo. (hình dưới)
Ứng dụng hệ thống AAS
Hệ thống AAS có số lượng ứng dụng không giới hạn, trong nhiều năm vẫn là một lựa chọn phổ biến để phân tích nguyên tố vi lượng không quá phức tạp. Thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử bằng ngọn lửa (FAAS) được ứng dụng và chấp nhận rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Tiếp tục sử dụng những lợi ích của công nghệ này, phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử lò than chì (GFAAS) là một công nghệ được thiết lập để đo các phần tử ở nồng độ phần tỷ (ppb hoặc ng/l) với khối lượng mẫu cực kỳ thấp.
Công nghệ phân tích thí nghiệm khác:
Phần dưới đây là các thông tin về hệ thống và công nghệ điều khiển của hệ thống quang phổ hấp thụ nguyên tử.
Công nghệ hệ thống AAS
Thiết bị AAS tiêu chuẩn bao gồm bốn thành phần: tiếp nhận mẫu, nguồn sáng (bức xạ), bộ thu đơn sắc hoặc đa sắc, máy dò
Sau khi hấp thụ, các bước sóng đặc trưng phát ra từ các nguồn kích thích là ngọn lửa hoặc lò than chì, được chuyển và tập trung vào hệ thống quang phổ kế của AAS. Bởi vì bất kỳ sự giảm cường độ ánh sáng của bước sóng nhất định đều tỷ lệ thuận với nồng độ chất phân tích trong mẫu, giá trị này có thể được sử dụng để định lượng các phần tử được phân tích.
Hệ thống xử lý môi trường:
Máy li tâm khử bùn trong xử lý nước thải là gì?
Các phụ kiện của hệ thống AAS
Các hệ thống và công nghệ sau đây đơn giản hóa đáng kể việc sử dụng cả cho FAAS và GFAAS.
Hệ thống pha loãng tự động
Sử dụng để chuẩn bị hệ thống chuẩn cho phép đo FAAS. Các kỹ thuật phân tích nguyên tố dựa trên quang phổ đòi hỏi phải chuẩn bị các dung dịch chuẩn để hiệu chỉnh phổ kế cho mỗi phân tích (còn gọi là đường chuẩn). Trong FAAS, ít nhất ba tiêu chuẩn hiệu chuẩn là cần thiết để theo dõi chính xác độ cong đồ thị hiệu chuẩn.
Chuẩn bị các tiêu chuẩn hiệu chuẩn này là một trong những quy trình tốn nhiều thời gian hơn của hầu hết các phòng thí nghiệm phân tích. Chuẩn bị đường chuẩn bao gồm nhiều bước pha loãng, làm tăng nguy cơ nhiễm bẩn và lỗi vận hành. Hậu quả của độ cong hiệu chuẩn FAAS là phạm vi nồng độ động của thiết bị tương đối ngắn, do đó nồng độ mẫu thực có thể nằm trên vùng chuẩn. Sau đó, người dùng phải tạm dừng phân tích và pha loãng các mẫu vượt quá giới hạn cho đến khi chúng nằm trong phạm vi đo được hiệu chuẩn.
Hệ thống pha loãng tự động được thiết kế để đảm nhận các nhiệm vụ đòi hỏi nhiều lao động này bằng cách tự động chuẩn bị các tiêu chuẩn hiệu chuẩn làm việc từ một tiêu chuẩn chính duy nhất. Theo cách này, không yêu cầu các bước pha loãng thủ công. Hệ thống pha loãng cũng đơn giản hóa nhiệm vụ xử lý các mẫu được tìm thấy vượt quá giới hạn đo bằng cách pha loãng chúng vào phạm vi hiệu chuẩn.
Tin liên quan: Sự phát triển công nghệ xử lý nước thải ở Việt Nam trong những năm qua
Hệ thống tạo hơi liên tục
Đây là một công cụ mạnh mẽ được sử dụng để đo các yếu tố hình thành hydride. Hệ thống tạo hơi liên tục trong sử dụng phản ứng hóa học để tạo ra các loại hydrua kim loại dễ bay hơi có thể được phân tích trong pha hơi. Thuốc thử thích hợp được trộn với các mẫu trong khu vực phản ứng để tạo thành hơi hydrua. Hơi này sau đó được tách ra khỏi hỗn hợp chất lỏng trong thiết bị tách pha khí – lỏng và được đưa đến nguyên tử đã được làm nóng (nếu cần thiết). Khi đun nóng, hydrua bị phân hủy và giải phóng các nguyên tử, sau đó được đo bằng sự hấp thụ nguyên tử. Các nguyên tử có thể được làm nóng bằng cách sử dụng ngọn lửa không khí – acetylene hoặc lò điện.
Tuy nhiên đối với kim loại như thủy ngân không cần dùng tới thiết bị phụ kiện này. Để phân tích thủy ngân, không cần gia nhiệt vì các hóa chất tạo thành thủy ngân nguyên tố, đi qua dưới dạng hơi vào nguyên tử.
Trên đây là cấu tạo, ứng dụng và một số phụ kiện quan trọng sử dụng cho hệ thống AAS, một hệ thống phổ biến nhất với ứng dụng phân tích, thí nghiệm môi trường. Tuy nhiên đối với hệ thống này còn có một số vẫn đề khác trong quá trình sử dụng, vận hành sẽ được cập nhật trong các bài viết tiếp theo.
Các bài đã đăng:
Hệ thống thu bụi sử dụng vật liệu lọc vải không dệt tổng hợp
Thiết bị UV trong xử lý nước thải
Leave a Reply