Tài liệu [123doc] giao trinh xu ly mau trong hoa phan tich

MỤC LỤC I. MỞ ĐẦU:.......................................................................................................................2 1. 1. Tại sao phải lấy mẫu và xử lý mẫu phân tích................................................................................2 1. 1. 1. Mẫu phân tích là gì và tại sao phải lấy mẫu..........................................................................2 1. 1. 2. Tại sao phải xử lý mẫu phân tích..........................................................................................3 II. PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU................................................3 2.1. Mục đích và yêu cầu của việc lấy mẫu phân tích:..........................................................................3 2. 2. Trang bị và dụng cụ lấy mẫu phân tích.........................................................................................4 2. 2. 2. Các trang bị và dụng cụ lấy mẫu:..........................................................................................4 2. 3. Các loại dụng cụ chứa đựng mẫu..................................................................................................7 2. 3. XỬ LÝ SƠ BỘ KHI LÂY MẪU................................................................................................10 2. 3. 1. Các loại mẫu cần xử lý sơ bộ..............................................................................................10 2. 3. 2. Các phương pháp xử lý sơ bộ..............................................................................................10 2. 4. CÁC CÁCH LẤY MẪU PHÂN TÍCH.......................................................................................11 2. 5. GHI CHÉP LẬP HỒ SƠ MẪU...................................................................................................12 2. 6. CHUYÊN CHỞ MẪU VỀ KHO, PHÒNG THÍ NGHIỆM........................................................13 2. 7. QUẢN LÝ VÀ BẢO QUẢN MẪU............................................................................................13 2. 8. KHÁI NIỆM VỀ QA & QC TRONG LẤY MẪU......................................................................15 III. CÁC KỸ THUẬT XỬ LÝ MẪU..............................................................................17 3. 1. YÊU CẦU CHUNG CỦA KỸ THUẬT XỬ LÝ MẪU..............................................................17 3. 2. PHÂN LOẠI MẪU PHÂN TÍCH...............................................................................................18 3. 3. TRANG BỊ ĐỂ XỬ LÝ MẪU PHÂN TÍCH..............................................................................19 3. 4. GIA CÔNG MẪU.......................................................................................................................20 3. 5. KHÁI QUÁT VỀ BẢN CHẤT CÁC KỸ THUẬT XỬ LÝ MẪU (VÔ CƠ HÓA)...................20 3. 5. 1. KỸ THUẬT VÔ CƠ HÓA ƯỚT (XỬ LÝ ƯỚT)...............................................................24 3. 5. 2. KỸ THUẬT VÔ CƠ HÓA KHÔ (XỬ LÝ KHÔ)..............................................................32 3.5.3. PHƯƠNG PHÁP VÔ CƠ HÓA KHÔ – ƯỚT KẾT HỢP....................................................37 3.5.4. CÁC KỸ THUẬT CHIẾT.....................................................................................................39 3.5.5. KỸ THUẬT CHƯNG CẤT..................................................................................................53 3.5.6. KỸ THUẬT LÊN MEN MẪU..............................................................................................57 3.5.7. PHƯƠNG PHÁP PHA LOÃNG MẪU BẰNG DUNG MÔI THÍCH HỢP.........................58 3.5.8. KỸ THUẬT THĂNG HOA LẤY CHẤT PHÂN TÍCH.......................................................58 3.5.9. KỸ THUẬT CLO HÓA MẪU..............................................................................................60 3. 5. 10. KỸ THUẬT ĐIỆN PHÂN................................................................................................60 3. 5. 11. CÁC PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ......................................................................................62 3. 5. 12. PHƯƠNG PHÁP CHIẾU TIA TỬ NGOẠI VÀO MẪU..................................................65 XỬ LÝ MẪU PHÂN TÍCH I. MỞ ĐẦU: Xử lý mẫu phân tích là việc đầu tiên của một qui trình phân tích xác định các chất. Công việc này vô cùng quan trọng và cần thiết. Vì hiếm có phương pháp nào có thể đo trực tiếp từ mẫu gốc mà không qua xử lý. Do đó việc xử lý mẫu sai, hoặc làm mất chất cần PT trong mẫu, làm bẩn mẫu sẽ cho ra các kết quả phân tích sai, không đúng với thực tế có trong mẫu. Vì thế phải hiểu biết được bản chất của các kỹ thuật và phương pháp xử lý mẫu, những yêu cầu chung cũng như các điều kiện cụ thể, để tiến hành xử lý mẫu được tốt nhât. 1. 1. Tại sao phải lấy mẫu và xử lý mẫu phân tích Các phương pháp và kỹ thuật phân tích ngày càng phát triển và hoàn thiện, để phục vụ cho phân tích định tính, định lượng và cả xác định cấu trúc của các chất. Theo mức độ và khả năng ứng dụng người ta phải chia thành hai nhóm:  Nhóm 1: Các phương pháp phân tích hóa học, bao gồm: + Các phương pháp phân tích khối lượng + Các phương pháp chuẩn độ thể tích Nhóm này là các phương pháp phân tích xác định hàm lượng lớn (đa lượng) của các chất, thường lớn hơn 0,05%.  Nhóm 2: Các phương pháp phân tích công cụ + Các phương pháp quang học + Các phương pháp điện hóa học + Các phương pháp sắc ký + Các phương pháp khác Nhóm này là các phương pháp và kỹ thuật để xác định hàm lượng nhỏ (vi lượng, lượng vết) của các chất. 1. 1. 1. Mẫu phân tích là gì và tại sao phải lấy mẫu Do các lý do thực tế phức tạp, ta phải lấy mẫu phân tích của đối tượng nghiên cứu để xử lý và xác định các chỉ tiêu mong muốn tại phòng thí nghiệm có đầy đủ các điều kiện cần thiết. Vì thế phải lấy một lượng mẫu nhất định, đại diện cho đối tượng cần quan sát, để xử lý và xác định các chất cần quan tâm theo một cách phù hợp. Vậy mẫu phân tích là một lượng mẫu nhất định (tính theo khối lượng, hay thể tích) tối thiểu cần thiết được lấy để phân tích xác định các chỉ tiêu mong muốn của đối tượng cần nghiên cứu quan sát, nó được lấy từ các đối tượng cần nghiên cứu và phải đại diện được đúng cho đối tượng đó. 2 1. 1. 2. Tại sao phải xử lý mẫu phân tích Tuy nhiên khi có mẫu, chúng ta cũng không thể xác định ngay các chất trong mẫu vừa được lấy về, bởi vì:  Với bất kỳ một phương pháp xác định hay kỹ thuật phân tích nào thì mỗi chất phân tích chỉ có thể xác định được nó khi nó tồn tại ở một trạng thái nhất định phù hợp với kỹ thuật đó.  Mẫu phân tích có nhiều loại và đa dạng, từ loại có thành phần đơn giản đến loại có thành phần phức tạp. Chúng có thể tồn tại ở các trạng thái khắc nhau, như: rắn, lỏng, khí và cả huyền phù. Nên phải xử lý để đưa các chất cần phân tích về trạng thái phù hợp nhất cho một phương pháp đã được lựa chọn để xác định nó.  Các chất cần xác định lại tồn tại trong các trạng thái liên kết hóa học khác nhau, trong các hợp chất hữu cơ, vô cơ, có khi rất bền vững. Nên không thể xác định được đúng đắn hàm lượng của nó, trong một tổ hợp phức tạp, bền vững và bị các nguyên tố, các chất khác, mạng lưới liên kết tồn tại của mẫu cản trở. Chính vì những lý do trên, nên muốn xem xét hay phân tích một đối tượng nào của thực tế, đều phải xử lý để có được mẫu cho phân tích xác định các chất chúng ta mong muốn. Việc lấy mẫu và xử lý mẫu theo cách nào, trong điều kiện nào, là tùy thuộc vào: - Đối tượng cần nghiên cứu, phân tích, - Bản chất và sự tồn tại của chất cần xác định và hàm lượng của nó, - Loại mẫu, bản chất của các chất phân tích, - Trạng thái tồn tại và cấu trúc của chất trong mẫu, - Phương pháp phân tích được chọn để xác định chúng, Ngày nay, theo sự phát triển của khoa học, và ngành hóa học, các kỹ thuật, các phương pháp và các loại trang bị, dụng cụ .. để xử lý mẫu phân tích cúng phát triển và hoàn thiện, tiện lợi và bảo đảm được tốt các yêu cầu của phân tích. Các kỹ thuật đó là: Kỹ thuật vô cơ hóa khô (xử lý khô), vô cơ hóa ướt (xử lý ướt) Kỹ thuật vô cơ hóa khô – ướt kết hợp Kỹ thuật xử lý ướt trong lò vi sóng Các kỹ thuật chiết lỏng – lỏng, Rắn– lỏng, rắn – khí Kỹ thuật thăng hoa chất phân tích Kỹ thuật clo hóa chất phân tích Các kỹ thuật chưng cất các kiểu, v.v. II. PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU 2.1. Mục đích và yêu cầu của việc lấy mẫu phân tích: a) Mục đích của việc lấy mẫu phân tích là chọn một thể tích (hay khối lượng) vừa đủ, đại diện và phù hợp của đối tượng cần nghiên cứu. Mẫu có thể được phân tích ngay tại hiện trường 3 hoặc chuyển về phòng thí nghiệm để xử lý và phân tích (định lượng hoặc định tính) những chất (nguyên tố) ta mong muốn, nhưng phải đảm bảo giữ được nguyên những thành phần vốn có của đối tượng đã lấy. Do vậy lấy mẫu là công đoạn đầu tiên của một việc Phân tích. Nếu lấy mẫu sai là toàn bộ các giai đoạn sau đều vô nghĩa, kết quả phân tích sẽ sai với thực tế. Vì vậy để có kết quả đúng, phản ánh được mẫu thực tế, phải đảm bảo các yêu cầu sau:  Đảm bảo đúng các yêu cầu của QA/QC đề ra.  Đại diện đúng cho đối tượng cần phân tích  Đáp ứng được yêu cầu phân tích hay nghiên cứu  Không làm bẩn hay đưa thêm các tạp chất khác vào mẫu  Đáp ứng đủ về khối lượng cũng như thể tích để phân tích, không được quá ít và ngược lại quá nhiều cũng sẽ lãng phí.  Mẫu phải có lí lịch và điều kiện lấy mẫu rõ ràng (thời gian, thời tiết, nhiệt độ, địa hình v.v.) b) Các điều kiện cần của công việc lấy mẫu; Vì mục đích và yêu cầu trên, ta phải tuân thủ các điều kiện sau:  Theo từng đối tượng mẫu phân tích nhất định  Theo qui trình tiêu chuẩn nhất định (nếu có) cho mỗi loại mẫu đã được chấp nhận  Theo nguyên tố hay chất (analyst) cần phân tích.  Dụng cụ lấy mẫu đúng qui chuẩn, đảm bảo QA/QC  Người lấy mẫu phải được huấn luyện và có tay nghề thực hiện  Có sổ sách ghi chép và có hồ sơ mẫu rõ ràng. 2. 2. Trang bị và dụng cụ lấy mẫu phân tích 2. 2. 1. Yếu cầu chung về dụng cụ lấy mẫu Các dụng cụ lấy, chứa mẫu phải đảm bảo các điều kiện sau:  Đủ độ sạch đáp ứng yêu cầu của đối tượng phân tích  Không gây nhiễm bẩn hay mất chất (nguyên tố) cần phân tích  Không làm sai lạc thành phần các chất trong mẫu phân tích  Phù hợp với mỗi loại mẫu cần lấy về trạng thái, độ sâu, lượng mẫu v.v.  Có thể đong, đo được lượng mẫu cần lấy theo yêu cầu đặt ra  Dụng cụ phải được xử lý và kiểm tra lại trước khi dùng bằng một cách thích hợp với chất (nguyên tố) cần phân tích trong mẫu. 2. 2. 2. Các trang bị và dụng cụ lấy mẫu: Dụng cụ lấy mẫu được phân loại theo mẫu: - mẫu rắn, mẫu bột - mẫu lỏng (nước, dầu) - mẫu có tính độc hại 4 - mẫu có chất cần phân tích dễ bị phân hủy - mẫu khí, mẫu không khí, mẫu bụi - mẫu ở đáy nước sâu, trầm tích, bùn (sông, hồ, biển v.v.) - mẫu phù du, lơ lửng v.v. Vì thế dụng cụ lấy mẫu rất đa dạng và phong phú, từ đơn giản đến máy móc tự động, điều khiển từ xa … tùy theo yêu cầu công việc lấy mẫu. Một số hình ảnh ví dụ: Bộ dụng cụ lấy mẫu Tuyết Chai lấy mẫu nước Van Dorn Bộ lấy mẫu nước Bộ thiết bị lấy mẫu nước ISCO Dụng cụ lấy mẫu phù du (plankton) Wisconsin 5 Bộ lấy mẫu Dioxin Hệ lấy mẫu khí Bơm lấy mẫu khí – cá nhân Gầu lấy mẫu trầm tích Ekman Trạm thu mẫu khí Màng lọc lấy mẫu khí Hình 2. 1. Một số thiết bị lấy mẫu 6 Đo pH cầm tay 2. 2. 3. Các loại dụng cụ chứa đựng mẫu 2. 3. 1. Các yêu cầu chung Cũng như dụng cụ lấy mẫu, dụng cụ chưa đựng cũng phải đảm bảo các yêu cầu: - Không làm nhiễm bẩn và ảnh hưởng tới mẫu - Phù hợp cho mỗi đối tượng mẫu và phù hợp với dạng mẫu thực tế - Không có tương tác với các chất trong mẫu khi vận chuyển và bảo quản 2.3.2. Dụng cụ đựng, chứa, gói mẫu Dụng cụ có thể chia làm một số loại sau: 1. 2. 3. 4. 5. - Loại mẫu rắn và bột: giấy hay vải gói mẫu (phải trơ và sạch) túi, bao nilon, hộp .. lọ, chai miệng có nút bằng thủy tinh, thạch anh, hay PE Loại mẫu lỏng: can, thùng (thủy tinh hay nhựa) có nút kín chai, lọ, bình (thủy tinh, hay nhựa) có nút kín ống có nút kín Loại mẫu có tính độc hại về hóa học can, thùng (thủy tinh, hay nhựa) có nút và gắn kín chai, lọ (thủy tinh, hay nhựa) có nút và gắn kín túi nilon có nút kín.. Loại mẫu dễ phân hủy chai, lọ, bình (thủy tinh hay nhựa) chống ánh sáng cho mẫu lỏng giấy hay túi đen cho mẫu rắn, bột Loại mẫu sinh học, tùy theo mỗi chất, có thể là: Các lọ thủy tinh, thạch anh Lọ hay can polyme Giấy polyme Giấy nhôm Một số hình ảnh ví dụ: 7 Hình 2. 2. Chai lọ nhựa, thủy tinh, kim loại đựng mẫu H. 2. 3. Lọ đựng coliform H. 2. 3. Giấy nhôm 8 Hình 2. 4. Bình tia Bình nhỏ giọt Hình 2. 5. Tủ bảo quản mẫu và hóa chất có điều chỉnh áp xuất, nhiệt độ Hình 2. 6. Các dụng cụ thủy tinh thông thường trong phòng thí nghiệm phân tích 9 2. 3. XỬ LÝ SƠ BỘ KHI LÂY MẪU Nhiều loại mẫu, khi tách ra khỏi môi trường môi trường thực tế các chất trong mẫu có thể bị thay đổi, bị mất đi, bị phân hủy … Vì thế cần phải xử lý sơ bộ nhằm mục đích: - Để giữ và bảo quản chất phân tích tránh các hiện tượng: + tương tác hóa học, tự phân hủy chất + thủy phân của chất + sa lắng của chất + hấp phụ lên dụng cụ chứa mẫu - Phục vụ cho việc di chuyển dễ dàng mà không bị hư hỏng mẫu. - Bảo quản không làm thay đổi thành phần mẫu và chất phân tích - Phục vụ cho bảo quản được dễ dàng và an toàn sau khi lấy mẫu 2. 3. 1. Các loại mẫu cần xử lý sơ bộ - Mẫu phân tích kim loại dễ thủy phân Mẫu phân tích các anion kém bền, dễ mất do bay hơi hay sa lắng.. Mẫu phân tích các chất dễ bị phân hủy Chất phân tích là chất dễ bị hấp phụ vào thành bình chứa Mẫu để phân tích một số chỉ tiêu sinh học, nấm mốc, .. Mẫu để xác định các loại trầm tích 2. 3. 2. Các phương pháp xử lý sơ bộ 3. 2. 1. Phân tích kim loại và anion - Xử lý dụng cụ: tráng các dụng cụ chứa trước tiên bằng một dung dịch phù hợp nhất, nước cất hay axit loãng, kiềm loãng .. dùng dung dịch nào là tùy vào chất cần phân tích. Sau đó phải làm khô hết dung dịch tráng. - Xử lý mẫu khi lấy, ví dụ cụ thể: + Xử lý bằng HCl hay HNO3 (kim loại nặng 3 ml cho 1 lít mẫu) + Xử lý bằng kiềm NaOH loãng (kim loại kiềm, CN-, H2S ..) + Mẫu để xác định pH (các loại) + Xử lý bằng formol, alcol (mẫu xác định các chỉ tiêu sinh học, vi sinh ..) + Xử lý bằng khí trơ sạch 3. 2. 2. Phân tích các chất hữu cơ Nhóm các chất sau: - Các chất dế bị ánh sáng tác dụng và phân hủy - Các chất phải giữ lạnh (ví dụ: mẫu để phân tích vitamin A) - Các chất bị mất dễ bị ô xy hóa, dễ bị khử do ánh sáng, không khí, - Các chất dễ bị mất đi do chuyển sang chất khác, do tự ô xy hóa khử… - Các chất dễ bay hơi, thăng hoa - Các chất dễ đông tụ, sa lắng, bám vào thành bình chứa v.v. - Các chất dễ lên men, v.v. 10 Những mẫu này khi lấy phải xử lý sơ bộ để bảo vệ chúng, bằng một cách phù hợp cho mỗi chất. Ví dụ: bão hòa khí CO2 hay N2 cho các chất dễ bị ô xy hóa. 3. 2. 3. Các đối tượng sinh học Việc lấy mẫu của các đối tượng sinh học cần yêu cầu giữ nghiêm ngặt các điều kiện. Vì nếu sai các vi sinh vật sẽ bị chết, nấm mốc chết, bị biến dạng không còn đúng với thực tế. Một số loài phải cố định với các dung môi hữu cơ thích hợp. Ví dụ một số chỉ tiêu phân tích trong mẫu sau: - Vi sinh vật, nấm mốc - Các chủ tiêu sinh hóa, COD, BOD, DO .. - Các mẫu y học (phân tích kim loại và chất độc) - Sinh vật lơ lửng (phù du …) - Các chất lơ lửng - Các loại trầm tích Những mẫu này khi lấy cần phải cố định hay giữ bằng các chất thích hợp được cho thêm vào mẫu với một lượng thích hợp. Như chất ổn định, chống ô xy hóa, chống lên men, chống sa lắng … 2. 4. CÁC CÁCH LẤY MẪU PHÂN TÍCH Việc lấy mẫu bằng cách nào là phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu, đối tượng, chất cần phân tích. Hiện nay, mỗi đối tượng phân tích, hầu như các nước trên thế giới đều có các qui chuẩn (QC hay TC) cho việc lấy mẫu. Đối với chúng ta có thể áp dụng TCVN hay QCVN hoặc có thể theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 9000, để thực hiện việc lấy mẫu. Vì thế người đi lấy mẫu phải có những hiểu biết cơ bản về công việc lấy mẫu. Đó là vấn đề QA/QC của lấy mẫu phân tích. 2. 4. 1. Các kiểu lấy mẫu Cụ thể theo từng trường hợp mà có thể lựa chọn các kiểu sau: - Lấy mẫu đơn của đối tượng nghiên cứu - Lấy mẫu lặp, lấy mẫu song song - Lấy mẫu phân tích có thêm chuẩn kiểm tra - Lấy mẫu QC về dụng cụ lấy mẫu - V.v.. 2. 4. 2. Cách và tần suất lấy mẫu a) Lấy mẫu theo thời gian 1. Lấy liên tục theo thời gian để nghiên cứu Mục đích: để theo dõi kiểm tra biến thiên một quá trình. Cách lấy: + chương trình thời gian (chu kỳ 5 hay 10 phút 1 lần, theo từng giờ, từng ngày, từng tuần, từng tháng v.v.) + chương trình không gian theo vùng, tầng không gian khác nhau 2. Lấy định kỳ (theo chu kỳ nhất định, thủy triều, gió mùa, ..) 11 Mục đích: định kỳ phát hiện các chất mong muốn Cách lấy: định kỳ thời gian: tuần, tháng, quí, theo triều lên xuống, theo tuần trăng ,.. 3. Lấy theo sác xuất bất kỳ khi nào cần kiểm tra Mục đích: Thỉnh thoảng cần phát hiện các chất mong muốn thì lấy mẫu. Cách lấy: Lấy theo nhu cầu mong muốn kiểm tra đột xuất tại những vị trí hay vùng mong muốn kiểm tra. b) Lấy mẫu theo tầng hay lớp (chiều sâu) Lấy theo các tầng, lớp có độ sâu khác nhau (mẫu đất, mẫu nước) Mục đích: Xác định hàm lượng tai mỗi tầng sâu khác nhau. Cách lấy: Theo cách lấy ở mỗi tầng sâu khác nhau riêng. c) Lấy mẫu theo vùng, mặt cắt hay theo điểm cần quan sát Mục đích: Xác định hàm lượng tại mỗi vùng cần khảo sát. Cách lấy: Theo cách lấy ở mỗi vùng riêng biệt đã định 1. Lấy mẫu đại diện trung bình Mục đích: Xác định hàm lượng trung bình đại diện Cách lấy: Theo cách lấy nhiều chỗ, sau trộn lại lấy trung bình. 2. Lấy các điểm khác nhau theo bề mặt để đánh giá theo vị trí Mục đích: Xác định hàm lượng tại mỗi chỗ để đánh giá sự khác nhau Cách lấy: Theo cách lấy mẫu cho mỗi chỗ để riêng d) Lấy mẫu theo dòng chảy, thủy triều Mục đích: Xác định hàm lượng mỗi vùng, khu của dòng chảy khác nhau. Cách lấy: Theo cách lấy ở mỗi vùng trong dòng chảy riêng biệt, theo thủy triều lên xuống e) Lấy mẫu theo hay ngược gió (không khí) Mục đích: Xác định hàm lượng hướng gió khác nhau Cách lấy: Theo cách lấy ở mỗi hướng gió thuận hay ngược riêng biệt. 2. 5. GHI CHÉP LẬP HỒ SƠ MẪU Khi lấy mẫu, mỗi mẫu phải lập hồ sơ đầy đủ. Hồ sơ lấy mẫu phải ghi đủ những vấn đề sau:  Địa điểm lấy mẫu (thôn, xã, huyện, tỉnh, thành phố v.v..)  Vị trí lấy mẫu (chỗ lấy, bề mặt, độ sâu, cách đường, bờ ruộng, ..), khi lấy nước biển phải ghi rõ kinh độ, vĩ độ, tọa độ, v..v.  Ngày, giờ, tháng, năm lấy mẫu,  Thời tiết (mưa, nắng, gió, nhiệt độ, nóng, mát v.v.. )  Loại mẫu gì, dạng tồn tại của mẫu, tình trạng mẫu khi lấy  Cách lấy mẫu như thế nào, theo chuẩn nào, ..  Ghi rõ cách xử lý sơ bộ (nếu có)  Người lấy mẫu (ghi rõ họ tên) và người xác nhận 12 Hồ sơ này phải có một tờ đi theo mẫu và được bàn giao cho người nhận mẫu để di chuyển hay bảo quản và cả cho người phân tích nó sau này. Để trên cơ sở hồ sơ về tình trạng cụ thể đầy đủ đó, người làm phân tích sẽ dễ dàng tìm được một cách xử lý mẫu thích hợp nhất cho phân tích, để đạt kết quả tốt. 2. 6. CHUYÊN CHỞ MẪU VỀ KHO, PHÒNG THÍ NGHIỆM 2. 6. 1.Các yêu cầu của chuyên chở Để đảm bảo không làm ảnh hưởng đến kết quả phân tích, việc chuyên chở mẫu phải đảm bảo các điều kiện:  Bằng các phương tiện phù hợp, nhưng không tốn kém, phải kịp thời  Không làm hư hỏng mẫu, long tróc nhãn, hư hỏng bao bì chứa đựng  Không gây xáo trộn va đập, nhất là mẫu dễ cháy, nổ,  Đúng điều kiện giữ mẫu, không để mẫu phân hủy khi vận chuyển  Phương tiện chuyên chở phải đảm bảo sạch, không làm nhiễm bẩn mẫu .. 2. 6. 2. Các phương tiện chuyên chở Tùy điều kiện thực tế, xa hay gần, khẩn cấp hay thong thả, mà chọn cách chuyên chở nào nào có thể và thích hợp nhất, lại không tốn kém và phức tạp, song lại bảo đảm được các yêu cầu của chuyên chở, có thể là:  Phương tiện thủ công đơn giản, xe đạp, xe máy, xích lô …  Phương tiện cơ giới chuyên dụng, có đủ tiện nghi khống chế các điều kiện mong muốn, bảo vệ mẫu … và chuyên chở nhanh .. Song một điều cần luôn luôn quán triệt là dù bằng phương tiện gì, cách nào thì cũng phải tuân thủ QA/QC trong vận chuyển. 2. 7. QUẢN LÝ VÀ BẢO QUẢN MẪU 7. 1. Các yêu cầu của quản lý mẫu:      Theo đúng yêu cầu để đảm bảo chất cần phân tích tồn tại như dạng ban đầu Để riêng từng loại, từng lô, từng nhóm … Trong môi trường thích hợp (khí, ánh sáng, độ ẩm ..) Quản lý chất PT không được phân hủy, sa lắng .. Không cho các phản ứng hóa học xẩy ra để mất chất PT. 7. 2. Các phương pháp bảo quản mẫu     Trong điều kiện bình thường, trong phòng có không khí sạch Trong tủ lạnh có khống chế được nhiệt độ theo yêu cầu Trong kho kín, không bụi, khô ráo, không độc hại cho mẫu Trong tủ ấm có khống chế nhiệt độ theo yêu cầu 13  Trong nhiệt độ thấp dưới 0o (tuyết cacbonic) hay có hệ thống khống chế nhiệt độ,  Trong môi trường khí Argon, Nitơ, Hêli Micropipet Bình hút ẩm để bảo quản mẫu Bình hút ẩm để bảo quản mẫu Tủ bảo quản mẫu 14 2. 8. KHÁI NIỆM VỀ QA & QC TRONG LẤY MẪU QA là chữ viết tắt tiếng Anh: Quality Assurance - tiếng Việt là Đảm bảo chất lượng QC là chữ viết tắt tiếng Anh: Quality Control – tiếng Việt là Kiểm soát chất lượng 8.1. Khái niệm về QA QA là một hệ thống thích hợp các hoạt động quản lý và những điều kiện, qui tắc và biện pháp kỹ thuật cần thiết để đảm bảo cho một sản phẩm thu được trên bất kỳ nào của sản xuất hay nghiên cứu khoa học có được chất lượng đáp ứng (thỏa mãn) được các mục tiêu đã đặt ra. Do đó trong công tác lấy mẫu phân tích, thì QA là hệ thống của công tác tổ chức, quản lý, qui tắc, biện pháp và điều kiện đã được nghiên cứu, lựa chọn và biên soạn thành một qui trình, để phục vụ cho công tác lấy mẫu nhằm mục đích lấy được mẫu địa diện đúng cho đối tượng cần phân tích. Vì thế QA trong lấy mẫu phân tích là một kế hoạch bảo đảm chất lượng cho công việc lấy mẫu. Kế hoạch gồm có: 1. Cán bộ đi lấy mẫu phải được huấn luyện đầy đủ theo yêu cầu lấy mẫu 2. Có phương pháp lấy mẫu đúng đắn và đã được phê chuẩn 3. Dụng cụ, trang bị và phương tiện để lấy, chứa mẫu đã được kiểm chuẩn 4. Hóa chất, thuốc thử phục vụ lấy mẫu đã dược chuẩn bị và kiểm chuẩn 5. Xác định đúng được địa điểm, vùng và vị trí cần lấy mẫu. 6. Xác định rõ các thông số cần lấy mẫu để khảo sát. 7. Có đủ các điểu kiện chứa đựng, chuyên chở và bảo quản. 8. Phương tiện ghi chép lập hồ sơ khi lấy mẫu đã được chuẩn bị đủ. 9. Có đủ các tài liệu cần thiết tối thiểu phục vụ cho lấy mẫu. 10. Có kế hoạch triển khai cụ thể cho mục tiêu nghiên cứu quan sát. 11. Chỉ đạo và kiểm tra công việc thực hiện. 8. 2. Khái niệm về QC QC là một tập hợp các phương pháp, các điều kiện kỹ thuật và các hoạt động kỹ thuật để kiểm soát được chất lượng của một sản phẩm được tạo ra trong một quá trình nào đó. Trong công tác lấy mẫu phân tích, QC là một tổ hợp các biện pháp và điều kiện kỹ thuật cụ thể để kiểm soát chất lượng của mọi hoạt động trong công tác lấy mẫu phân tích, đồng thời phát hiện các sai sót và tìm biện pháp khắc phục, để đảm bảo lấy mẫu tốt. Nó là các qui tắc, biện pháp và các điều kiện để thực hiện kiểm soát quá trình lấy mẫu từ lúc chuẩn bị đi lấy mẫu, đến công việc lấy mẫu, vận chuyển và bảo quản mẫu, cũng nhằm mục đích đảm bảo cho việc lấy được mẫu chính xác, đúng đắn và mẫu lấy được phản ánh và đại diện đúng cho đối tượng cần nghiên cứu phân tích. Đồng thời tránh được sai sót trong lấy mẫu, như về trang bị, dụng cụ hóa chất, sự nhiễm bẩn khi lấy mẫu v.v. Vì thế phải lấy: mẫu trắng dụng cụ các loại mẫu trắng chuyên chở mẫu trắng thuốc thử, khi có xử lý sơ bộ mẫu thêm chuẩn kiểm tra phương pháp, v.v. 15 8. 3. Mối quan hệ QA và QC trong lấy mẫu Từ những khái niệm ở trên, QA/QC trong lấy mẫu phân tích chính là những công cụ của quản lý và kiểm soát chất lượng được triển khai áp dụng trong lĩnh vực lấy mẫu phân tích. Nó là toàn bộ những hoạt động trong lấy mẫu được thực hiện một cách có kế hoạch và có hệ thống. Thực hiện các hoạt động này sẽ đảm bảo cho sự tin tưởng của mẫu lấy được phục vụ phân tích. QC là các hoạt động kỹ thuật có tính chất tác nghiệp cụ thể, để vừa theo dõi quá trình lấy mẫu, vừa để đánh giá chất lượng của một sản phẩm do quá trình lấy mẫu tạo ra, vừa đồng thời phát hiện và loại bỏ, hay khắc phục những sai sót của tất cả các khâu trong một quá trình lấy mẫu phân tích. Các hoạt động QA/QC trong lấy mẫu gắn bó chặt chẽ với nhau và bổ sung cho nhau, cùng diễn ra trong khuôn khổ của hệ thống thống nhất, để đảm bảo chất lượng của mẫu lấy được. Lấy mẫu là một hoạt động hiện trường, là hoạt động khởi đầu của toàn bộ dây chuyền phân tích mẫu để có được số liệu về các đối tượng cần nghiên cứu. Vì thế mọi sai sót trong lấy mẫu đều ảnh hưởng đến toàn bộ kết quả thu được. Do đó phải quan tâm đến việc đảm bảo chất lượng cho công tác lấy mẫu phân tích. Đó chính là nội dung của QA/QC trong lấy mẫu. Và phải thực hiện các nội dung sau:  Chuẩn bị nhân sự phù hợp  Lập kế hoạch theo mục đích khảo sát và lấy mẫu  Lựa chọn vùng, địa điểm, vị trí phải lấy mẫu, v.v.  Xác định được kiểu và cách lấy mẫu cho đối tượng cần lấy  Xác định tần xuất và thời gian lấy mẫu  Lựa chọn phương pháp lấy mẫu  Chọn và chuẩn bị các dụng cụ thích hợp cho lấy mẫu  Chọn cách xử lý sơ bộ, khi lấy mẫu (nếu cần)  Lựa chọn dụng cụ chứa, đựng, hay gói, và bảo quản mẫu  Xác định và chọn các cách vận chuyển mẫu thích hợp.  Công việc lập báo cáo, bàn giao mẫu và hồ sơ đủ, để lưu trữ … Đó là những vấn đề chung, còn các phương pháp và qui trình lấy mẫu cụ thể đã có các TCVN hay QCVN và quốc tế (ISO). Mỗi người khi thực hiện lấy mẫu đều phải nắm vững các qui trình đó. Đồng thời với các khái niệm đã nêu ở trên, thì công tác lấy mẫu phân tích phải bao gồm các vấn đề sau: 1. QA/QC đối với tất cả những người đi lấy mẫu 2. QA/QC trong kế hoạch lấy mẫu 3. QA/QC đối với các phương pháp, trang bị và dụng cụ lấy mẫu 4. QA/QC đối với các loại hóa chất phục vụ lấy mẫu 5. QA/QC đối với các loại dụng cụ đựng, chứa, bao gói mẫu 6. QA/QC đối với các loại hoạt động lấy mẫu, ghi chép hồ sơ lấy mẫu 7. QA/QC đối với công tác chuyên chở mẫu về phòng thí nghiệm 8. QA/QC đối với công tác bảo quản và lưu giữ mẫu sau khi đã lấy được. 16 III. CÁC KỸ THUẬT XỬ LÝ MẪU 3. 1. YÊU CẦU CHUNG CỦA KỸ THUẬT XỬ LÝ MẪU 3. 1. 1. Yêu cầu chung Xử lý mẫu là giai đoạn rất quan trọng của quá trình phân tích. Mọi sai sót trong giai đoạn này đều là nguyên nhân tạo ra sai số cho kết quả phân tích, có khi sai rất lớn. Vì thế mọi cách xử lý mẫu để phân tích, cùng với việc tuân thủ các điều kiện của QA/QC, còn phải bảo đảm được các yêu cầu cụ thể sau đây:  Lấy được hoàn toàn, không làm mất chất phân tích  Không làm nhiễm bẩn thêm chất phân tích vào mẫu do bất kỳ nguồn nào  Kết quả xử lý phải phù hợp với phương pháp phân tích đã chọn  Dùng các hóa chất phải đảm bảo có độ sạch đúng yêu cầu  Không đưa thêm các chất có ảnh hưởng vào mẫu  Có thế tách hay làm giàu được chất phân tích thì càng tốt 3. 1. 2. Vấn đề QA/QC trong xử lý mẫu Để đảm bảo công việc xử lý mẫu phân tích được tốt, thì phải thực hiện công tác QA/QC. Vậy QA/QC trong xử lý mẫu là gì? Khái niệm về QA Như mục 1.8.1 ở trên đã cho biết về mục tiêu của QA, ta có thể tóm tắt trong công việc xử lý mẫu, thì QA là các qui tắc, biện pháp và các điều kiện cần thiết đã được nghiên cứu, lựa chọn và biên soạn thành một qui trình, để phục vụ cho công tác xử lý mẫu, nhằm mục đích không mất chất phân tích, không bị nhiễm bẩn và đại diện đúng cho đối tượng cần phân tích. Vì vậy thực hiện QA trong xử lý mẫu phân tích là điều kiện rất cần thiết và chỉ có đảm bảo được QA trong xử lý mẫu thì chúng ta mới có đủ điều kiện để khẳng định các số liệu phân tích là có cơ sở khoa học và đúng đắn. Khái niệm về QC Dựa theo mục tiêu của QC như trong mục 1. 8. 2. ta có thể hiểu trong công tác xử lý mẫu phân tích, QC là các biện pháp, các điều kiện kỹ thuật và hoạt động giám sát và kiểm soát chất lượng của mọi công việc trong xử lý mẫu phân tích. Các biện pháp, các điều kiện kỹ thuật này đã được lựa chọn, xây dựng và biên soạn thành những qui trình để phục vụ việc kiểm tra, giám sát, kiểm chuẩn quá trình xử lý mẫu, nhằm đảm bảo cho việc xử lý mẫu phân tích có được tính chính xác, đúng đắn. Đồng thời tránh được tối đa các sai sót trong xử lý mẫu, như sai sót về trang bị, dụng cụ, hóa chất, sự nhiễm bẩn hay mất chất khi tiến hành xử lý mẫu, và tác động khác của môi trường làm việc, mà chúng ta không mong muốn. Vì thế phải thực hiện các mẫu QC (như mẫu trắng hiện trường, mẫu trắng trang bị, mẫu trắng phương pháp, mẫu thêm chuẩn, mẫu chuẩn thẩm định, v.v) Nội dung và quan hệ QA/QC trong xử lý mẫu Xử lý mẫu là bước hoạt động thứ hai của toàn bộ dây chuyền hay công tác phân tích mẫu để có được số liệu tin cậy về các đối tượng quan sát. Vì thế mọi sai sót trong xử lý mẫu đều ảnh hưởng đến kết quả phân tích. Do đó chúng ta phải quan tâm đúng mức đến việc đảm bảo 17 chất lượng cho công tác xử lý mẫu. Đó chính là nội dung của QA/QC trong xử lý mẫu phân tích. Về vấn đề này, cần có một số quyết định cụ thể theo các nội dung chính sau đây:  Nhân sự: xem xét tay nghề và khả năng của cán bộ phân tích  Lựa chọn phương pháp để xử lý mẫu cho đối tượng cần phân tích  Xác định khối lượng mẫu cần lấy để xử lý và số lượng cần xử lý kép  Chọn trang thiết bị, dụng cụ và các điều kiện cần thiết để xử lý mẫu  Lựa chọn cách kiểm tra phương pháp ứng dụng để xử lý.  Lựa chọn các hóa chất và thuốc thử cần thiết cho xử lý đạt yêu cầu.  Kiểm tra môi trường xung quanh trong quá trình xử lý mẫu.  Công tác kiểm chuẩn trong xử lý mẫu, mẫu lặp, mẫu trắng các loại, v.v.  Chọn phương pháp bảo quản mẫu thu được sau khi đã xử lý để phân tích, nếu chưa phân tích ngay. Đồng thời theo các nội dung trên, phải thực hiện QA/QC đối với tất cả các vấn đề sau: 1. QA/QC đối với tất cả những người thực hiện xử lý mẫu 2. QA/QC đối với các trang bị, máy móc, và dụng cụ dùng để xử lý mẫu 3. QA/QC đối với các chất chuẩn, hóa chất và thuốc thử cần dùng cho xử lý mẫu 4. QA/QC đối với các loại dụng cụ đựng, chứa, mẫu thu được sau khi xử lý 5. QA/QC đối với các hoạt động trong khi tiến hành xử lý và ghi chép hồ sơ xử lý 6. QA/QC đối với công tác kiểm chuẩn trong quá trình xử lý mẫu. 7. QA/QC đối với công tác bảo quản và lưu mẫu để phân tích 8. QA/QC đối với việc phát hiện sai sót và các biện pháp khắc phục sai sót. Đó là các vấn đề đặt ra cho người làm phân tích trong giai đoạn xử lý mẫu. Làm tốt tất cả các vấn đề này tức là chúng ta đã thực hiện được QA/QC và hoạt động xử lý mẫu là thỏa mãn được các yêu cầu của phân tích. 3. 2. PHÂN LOẠI MẪU PHÂN TÍCH 3.2.1. Phân loại theo hóa học phân tích Theo quan điểm Hóa học Phân tích, người ta thường chia các loại mẫu phân tích thành 2 nhóm chính, dựa theo chất cơ sở (matrix) của mẫu, cụ thể là:  Nhóm các loại mẫu của các chất nền là vô cơ (matrix là chất vô cơ)  Nhóm các mẫu của các chất hữu cơ và sinh học (matrix là chất hữu cơ). Trong mỗi nhóm có thể phải xác định (phân tích) cả chất hữu cơ và vô cơ, tùy từng trường hợp và theo các yêu cầu phân tích cụ thể khác nhau. 3.2.2. Phân loại theo trạng thái tồn tại Xét về mặt trạng thái của các đối tượng mẫu, thì lại có cách phân chia sau: 1. Các mẫu thuộc trạng thái khí, như không khí, bụi, các chất khí v.v. 2. Các mẫu thuộc trạng thái rắn và bán rắn, như sắt thép, kim loại, đất, đá, quặng, bùn, cây, quả, hạt các loại, thuốc dạng bột, viên, v.v. 3. Các mẫu thuộc trạng thái lỏng, như các loại nước tự nhiên, ao hồ, sông suối, nước sinh hoạt, nước giải khát, bia, rượu, xăng, dầu, thuốc dạng lỏng, v.v. 18 Việc phân chia theo cách này, cho thấy chỉ một loại cũng chứa nhiều thứ mẫu rất khác nhau về tính chất, vô cơ, hữu cơ lẫn lộn, v.v. Vì thế phân loại này rất không khoa học và rất khó xem xét khi cần chọn các phương pháp xử lý mẫu để phân tích các chất cần thiết. 3. 2. 3. Phân loại theo nhóm ngành a. Mẫu của nông nghiệp, bao gồm các đối tượng: - Các cây cối, thảo mộc - Các loại hoa quả, rau các loại, sản phẩm nông nghiệp tươi sống, - Các loại phân bón, đất trồng trọt, .. b. Mẫu của công nghiệp, bao gồm: - Mẫu công nghiệp than, điện - Công nghiệp hóa chất, - Công nghiệp dầu khí và tổng hợp hữu cơ, - Công nghiệp thực phẩm … c. Mẫu dân dụng và sinh hoạt: - Các loại mẫu sinh hoạt hàng ngày của người và động vật tạo ra - Các loại mẫu của bệnh viện d. Các mẫu của tự nhiên như: khoáng, quặng, đất, đá … Cách phân loại này, khi mới nhìn tưởng là chi tiết, nhưng khi xem xét về cách xử lý thì lại thấy có nhiều điều không hay. Do đó theo quan điểm của hóa phân tích, thì cách MỘT là tương đối đơn giản và thích hợp nhất. 3. 3. TRANG BỊ ĐỂ XỬ LÝ MẪU PHÂN TÍCH 3.3.1. Yêu cầu của trang bị và điều kiện để xử lý mẫu Để xử lý mẫu, tùy từng loại mẫu, từng điều kiện trang bị của PTN, mỗi chất phân tích mà chúng ta có thể chọn các loại trang bị và phương pháp để xử lý cho phù hợp. Hiện nay trên thị trường có bán rất nhiều loại trang bị khác nhau để xử lý mẫu phân tích từ đơn giản đến phức tạp (xem một vài hình ví dụ phái dưới). Tuy nhiên nó phải đảm bảo được các vấn đề sau: - Thứ nhất: Đảm bảo QA/QC trong xử lý mẫu - Thứ hai: Cần chú ý thêm các yêu cầu cụ thể tối thiểu là: + Theo yêu cầu của mức độ phân tích và cấp hàm lượng + Phù hợp với mỗi loại mẫu, nếu đơn giản, phổ thông thì càng tốt + Không làm mất và nhiễm bẩn mẫu phân tích 3. 3. 2. Các loại dụng cụ đơn giản Các loại dụng cụ phổ thông và đơn giản: - Các cốc đun, ống nghiệm (thủy tinh, thạch anh, v.v.) - Các loại chén, bát nung (sứ, thạch anh, kim loại quí, v.v.) - Các loại hộp nghiệm đun được (chịu nhiệt) - Lò nung, tủ sấy - Các hệ chiết lỏng - lỏng, lỏng – rắn, lỏng – khí - Bình Keldan các loại 19 3. 3. 3. Các loại trang bị hoàn chỉnh - Các loại chứng cất khác nhau Hệ thống bình Keldan đóng kín, hồi lưu và tự động Các loại lò vi sóng Các hệ kỹ thuật chiết lỏng – lỏng liên tục Các hệ kỹ thuật chiết lỏng – rắn (chiết pha rắn) Các hệ kỹ thuật chiết khí – rắn (chiết pha khí) Các hệ kỹ thuật chiết siêu âm Các trang bị kỹ thuật chiết Soxhlet Các loại thiết bị thăng hoa mẫu Các loại khác 3. 4. GIA CÔNG MẪU Sau khi thu mẫu về phòng thí nghiệm, ta phải tiền hành gia công mẫu, rồi đóng gói và bảo quản mẫu tại những điều kiện thích hợp cho đến khi phân tích. Đây là việc phải tiến hành rất cẩn thận trước khi xử lý mẫu (vô cơ hóa mẫu) Một số ví dụ: - Mẫu đất: đất lấy về PTN, được hong khô trong không khí, tránh ánh sáng mặt trời trực tiếp vào mẫu. Nhặt những rác thô như rễ cây, đá, sỏi, gạch vv. Cân tổng số mẫu thu được khi khô. Sau đó đem nghiền trong cối mã não, rây qua cỡ rây 0,25 mm. Loại ở trên rây lại nghiền tiếp, đến khi không thể nghiền được nữa thì cân lại số thu được dưới và trên rây và ghi vào sổ lý lịch mẫu. Chuyển mẫu vào lọ hoặc túi PET, dán nhẫn, cất vào nơi khô ráo chờ đến khi phân tích. Trước khi phá mẫu (vô cơ hóa) phải sấy mẫu đến lượng cân không đổi để tính độ ẩm. - Mẫu thực vật: mẫu lấy về, rửa sạch, cắt nhỏ, để ráo nước, phơi đến héo (hết nước bám ngoài), gói, dán nhãn và cất chờ đến khi phân tích. Loại này có thể phân tích những chỉ tiêu có thể bay hơi ở nhiệt độ thấp hoặc cuốn theo hơi nước. Loại mẫu cần để lâu và không cần phân tích những chỉ tiêu nhạy cảm: clorophile A, các dạng Hg, As v.v. sẽ tiến hành: cân khoảng mười gam trước khi đem sấy để tính lượng nước (ẩm). Sấy mẫu ở nhiệt độ 65±5 oC đến khô. Nghiền trong cối mã não hoặc xay bằng cối xay sinh tố thành bột. Đóng gói, dán nhãn. 3. 5. KHÁI QUÁT VỀ BẢN CHẤT CÁC KỸ THUẬT XỬ LÝ MẪU (VÔ CƠ HÓA) Xử lý mẫu phân tích là một quá trình phức tạp, có hóa học, hóa lý hoặc vật lý kết hợp hóa học, để chuyển các chất, hay các nguyên tố, các ion cần xác định có trong mẫu đưa về dạng tan trong dung môi thích hợp, như nước hay dung môi hữu cơ, .. để sau đó có thể xác định chúng theo một phương pháp phân tích thích hợp. Tuy vậy, việc xử lý mẫu được thực hiện theo rất nhiều kỹ thuật có nguyên lý, bản chát, cơ chế vật lý và hóa học có khi rất khác nhau, 20