Nghiên cứu phát triển điện cực màng Bismut biến tính để xác định Cadmi và chì bằng phương pháp von-ampe hòa tan anot

Ở nước ta, những nghiên cứu phát triển điện cực BiFE nói chung và điện cực BiFE biến tính nói riêng cho phương pháp von-ampe hòa tan như von-ampe hòa tan anot (ASV) và von-ampe hòa tan hấp phụ (AdSV) còn rất hạn chế. Bài báo này đề cập đến các kết quả nghiên cứu phát triển điện cực BiFE biến tính bằng Nafion để xác định Cd và Pb bằng phương pháp ASV trong nền đệm axetat (pH = 4,5).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu phát triển điện cực màng Bismut biến tính để xác định Cadmi và chì bằng phương pháp von-ampe hòa tan anotTẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, tập 73, số 4, năm 2012NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN ĐIỆN CỰCMÀNG BISMUT BIẾN TÍNH ĐỂ XÁC ĐỊNH CADMI VÀ CHÌBẰNG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE HÒA TAN ANOTNguyễn Văn Hợp, Võ Thị Bích Vân, Nguyễn Hải PhongTrường Đại học Khoa học, Đại học HuếTóm tắt. Điện cực màng bismut tạo ra theo kiểu in situ trên nền đĩa rắn than thủytinh đã biến tính bằng Nafion (hay điện cực BiFEbt) được dùng cho phương phápvon-ampe hòa tan anot sóng vuông (SqW-ASV) để xác định cadmi (Cd) và chì (Pb)trong nền đệm axetat. Các yếu tố ảnh hưởng đến dòng đỉnh hòa tan (Ip) của Cd vàPb như: nồng độ Nafion dùng để biến tính điện cực, nồng độ BiIII, thế và thời gianđiện phân làm giàu, các chất cản trở… cũng được khảo sát. Ở thế điện phân làmgiàu -1200 mV, thời gian điện phân làm giàu 120s và các điều kiện thí nghiệm khácthích hợp, phương pháp đạt được độ nhạy cao (tương ứng đối với Cd và Pb là 824± 36 và 1010 ± 40 nA/ppb), độ lặp lại tốt của Ip (RSD  2,2%, n = 8 đối với cả Cdvà Pb), giới hạn phát hiện (3) thấp (0,7 – 0,8 ppb đối với cả Cd và Pb); giữa Ip vànồng độ CdII, PbII có tương quan tuyến tính tốt trong khoảng 2 – 20 ppb với R >0,99. So sánh với điện cực màng bismut in situ trên nền đĩa rắn than thủy tinhkhông biến tính, điện cực BiFEbt đạt được độ nhạy cao hơn và độ lặp lại tốt hơn.Kết quả kiểm tra chất lượng của phương pháp trên mẫu thực tế cho thấy: phươngpháp đạt được độ lặp lại tốt đối với Pb (RSD < 12%, n = 3), độ đúng tốt với độ thuhồi tương ứng đối với Cd và Pb là 83 - 87% và 90 - 95% .1. Mở đầuPhương pháp von-ampe hòa tan đã và đang được thừa nhận là một trong nhữngphương pháp đạt được độ nhạy cao khi phân tích các kim loại nặng, trong đó có Cd vàPb - một trong những kim loại có độc tính cao và thường có mặt ở mức vết và siêu vếttrong các đối tượng sinh hóa và môi trường. Điện cực màng bismut (BiFE) - một loạiđiện cực “thân thiện” với môi trường - được nghiên cứu phát triển mạnh cho phươngpháp von-ampe hòa tan từ những năm 2000 [10]. Để nâng cao độ nhạy và giảm ảnhhưởng của các chất cản trở, nhiều nghiên cứu đã tiến hành biến tính điện cực BiFE bằngcác polime dẫn điện, chẳng hạn, Nafion (hình 1) - một hợp chất polime trơ, không cótính điện hoạt, không tan trong nước và đặc biệt, có khả năng trao đổi cation [1], [7],[9]… Trên thế giới đã có một số công trình nghiên cứu sử dụng điện cực BiFE biến tínhbằng Nafion để xác định lượng vết các kim loại nặng như Pb, Cd, Zn [6], Cu [8], Ni và103Co [4]... Ở Việt Nam, N.H. Phong đã nghiên cứu phát triển điện cực BiFE biến tínhbằng Nafion cho phương pháp von-ampe hòa tan hấp phụ xác định lượng vết Cd [1].Tuy vậy, ở nước ta, những nghiên cứu phát triển điện cực BiFE nói chung và điện cựcBiFE biến tính nói riêng cho phương pháp von-ampe hòa tan như von-ampe hòa tananot (ASV) và von-ampe hòa tan hấp phụ (AdSV) còn rất hạn chế [2].Bài báo này đề cập đến các kết quả nghiên cứu phát triển điện cực BiFE biếntính bằng Nafion để xác định Cd và Pb bằng phương pháp ASV trong nền đệm axetat(pH = 4,5).2. Phương pháp nghiên cứu2.1. Thiết bị và hóa chấtThiết bị VA 693 Processor và hệ điện cực 694 VA-Stand của hãng Metrohm gồm 3điện cực (điện cực đĩa rắn than thủy tinh đường kính 2,8 ± 0,1 mm, điện cực so sánhAg/AgCl/3M KCl và điện cực đối Pt).Các hóa chất tinh khiết phân tích của hãng Merck: CH3COONa, CH3COOH,Bi , PbII, CdII, CuII, ZnII; Nafion 5% (d = 0,843 g/mL) của hãng Aldrich. Các dung dịchNafion làm việc được chuẩn bị bằng cách pha dung dịch Nafion 5% trong etanol (d =0,772 g/mL). Nước cất hai lần (Fistream Cyclon, England) được sử dụng để pha chế hóachất và tráng, rửa các dụng cụ thủy tinh.IIICF2CF2CFCF2x OyCF2F3C CFO CF2CF2SO3- H+Hình 1. Công thức cấu tạo của Nafion2.2. Chuẩn bị điện cực làm việc - điện cực BiFE biến tính (BiFEbt)Điện cực đĩa rắn than thủy tinh (GC) đường kính 2,8 ± 0,1 mm được mài bóngvới bột nhôm oxit chuyên dụng có kích thước hạt 0,2 µm, sau đó rửa sạch bằng etanolvà nước rồi để khô tự nhiên ở nhiệt độ phòng. Tiến hành biến tính điện cực bằng Nafionnhư sau: nhỏ lên bề mặt điện cực 5 µL Nafion 2,6 mg/mL sao cho dung dịch phủ kín bềmặt điện cực, để dung môi bay hơi ở nhiệt độ phòng khoảng 10 phút; tiếp theo nhỏ 5 µLdimethylformamide (DMF); cuối cùng, sấy nhẹ bề mặt điện cực trong 1 phút (có thểdùng máy sấy tóc). Điện cực GC biến tính được nhúng vào dung dịch nghiên cứu chứaBiIII, đệm axetat 0,1 M… và màng bismut được tạo ra theo kiểu in situ trên bề mặt điệncực GC biến tính ngay trong giai đoạn điện phân làm giàu ở thế và thời gian xác định,tạo ra điện cực làm việc BiFEbt.1042.3. Tiến trình ghi đường von-ampe hòa tanTiến hành điện phân dung dịch nghiên cứu (chứa CdII, PbII, BiIII và đệm axetat0,1 M, pH = 4,5) để kết tủa đồng thời Cd, Pb và Bi lên bề mặt điện cực GC biến tính ởthế -1200 mV (Eđp) trong thời gian 1 ...