Nước là nguồn tài nguyên thiết yếu cho sự sống, tuy nhiên sự xuất hiện ở nồng độ rất thấp các kim loại như Hg, As, Se, Sb, Cd do ô nhiễm môi trường gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người. Vì vậy, phân tích kim loại nặng trong nước bằng AAS để kiểm soát chặt chẽ hàm lượng các kim loại độc hại trong nước uống và nước mặt là yêu cầu bắt buộc trong các tiêu chuẩn quốc tế như EU Drinking Water Directive, US EPA NPDWR hay TrinkwV (Đức).
BỐI CẢNH KIỂM SOÁT KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC THEO CÁC QUY ĐỊNH QUỐC TẾ VÀ VIỆT NAM
Các quy định quốc tế và Việt Nam hiện hành (QCVN 08:2023/BTNMT về chất lượng nước mặt và QCVN 01-1:2018/BYT về chất lượng nước sạch) yêu cầu hàm lượng tối đa của các kim loại As, Sb, Se, Hg, Pd, Cd chỉ từ 1 – 10 µg/L. Điều này đặt ra thách thức lớn cho các phòng thí nghiệm, đòi hỏi phương pháp phân tích phải có độ nhạy cao, độ chính xác và ổn định vượt trội để đảm bảo kết quả tin cậy trong phân tích nước sạch.
Trong bối cảnh trên, Analytik Jena đã phát triển giải pháp kết hợp kỹ thuật AAS – hydride và hydrEA giúp đạt giới hạn phát hiện siêu thấp, phục vụ phân tích thường quy chính xác, đáng tin cậy cho các phòng thí nghiệm phân tích và các cơ quan quản lý.
>>> Có thể bạn quan tâm: Công Nghệ iCRC Trong ICP-MS
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA KỸ THUẬT AAS
Phương pháp kết hợp kỹ thuật AAS hydride với kỹ thuật HydrEA là giải pháp tiên tiến của Analytik Jena, gồm các đặc điểm nổi bật:
- Kỹ thuật AAS: Phương pháp AAS dựa trên quá trình các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi hấp thu bức xạ tại bước sóng đặc trưng của từng nguyên tố. Sự suy giảm cường độ bức xạ tại bước sóng đặc trưng tỉ lệ thuận với nồng độ nguyên tố trong mẫu (theo định luật Lambert-Beer)
- Kỹ thuật Hg/Hydride: Dựa trên đặc tính phản ứng với hydro nguyên tử của một số nguyên tố As, Sb, Se, Hg tạo thành hơi Hg/hợp chất hydride được tách ra khỏi dung dịch sau đó được nguyên tử hóa và phân tích trên AAS. Hệ thống phân tích Hg/hydride HS 55 và HS 60 của Analytik Jena còn có thể mở rộng thêm bẫy vàng (gold trap) cho phân tích Hg siêu nhạy.
- Kỹ thuật HydrEA: Kết hợp ưu điểm của lò graphite AAS và hóa hơi hydride, cho phép làm giàu tại chỗ (in-situ enrichment) đối với Hg/các nguyên tố tạo hydride như As, Sb, Se ngay trong ống graphite được phủ Au/Ir.
Hệ thống ZEEnit được trang bị:
- Buồng nguyên tử hóa kép (Dual Atomizer System) cho phép chuyển đổi linh hoạt giữa ngọn lửa và lò graphite
- Lò graphite gia nhiệt ngang giúp tăng hiệu quả nguyên tử hóa, tăng độ nhạy, giảm hiệu ứng lưu và tăng tuổi thọ lò graphite
- Hệ thống quang học 2 chùm tia cho độ phân giải cao, đảm bảo độ ổn định tín hiệu và độ chính xác lâu dài
- Chức năng hiệu chỉnh nền bằng nguồn liên tục D2 và hiệu ứng Zeeman giúp loại bỏ nhiễu do hấp thụ không đặc trưng của nền mẫu, tăng độ tin cậy của phép đo
- Hệ thống trang bị tháp đèn 8 vị trí cho phép gắn đồng thời nhiều đèn nguyên tố, thuận tiện khi phân tích nhiều nguyên tố mà không cần thay đổi thủ công. Chức năng gia nhiệt đèn tự động giúp làm nóng trước đèn thứ hai trong khi đèn thứ nhất đang hoạt động, giảm thời gian chờ giữa các phép đo, nâng cao hiệu suất và tốc độ phân tích
- Kỹ thuật Hg/Hydride, bộ phân tích Hg chuyên dụng và HydrEA giúp tăng độ nhạy, cho phép phân tích các nguyên tố ở mức vết như Hg, As
- Hệ thống nhiều cảm biến theo dõi và kiểm soát an toàn khi có sự cố
- Hệ thống lấy mẫu tự động kèm theo nhiều tính năng như pha loãng mẫu, rửa, làm giàu, thêm chuẩn, thêm thuốc thử… giúp tự động hóa quy trình phân tích, tăng năng suất và hiệu quả phòng thí nghiệm
- Phần mềm mới nhất của hãng, giao diện trực quan, dễ sử dụng, điều khiển toàn bộ hệ thống, xử lý, báo cáo dữ liệu dưới nhiều định dạng khác nhau.
ỨNG DỤNG THỰC TẾ CỦA KỸ THUẬT AAS KẾT HỢP KỸ THUẬT HydrEA
Thực hiện phân tích các nguyên tố As, Sb, Se, Hg, Pb, Cd trong mẫu nước mặt và nước uống trên hệ thống AAS ZEEnit 650 P, hệ thống hydride HS 60 và kỹ thuật HydrEA.
Kết quả phân tích các mẫu CRM cho hiệu suất thu hồi 93 – 109%. Độ lặp lại (RSD) < 3%, chứng tỏ phương pháp ổn định, độ tin cậy và độ chính xác cao.
Giới hạn phát hiện (LOD) đạt đến 0.005 µg/L, loại bỏ hoàn toàn nhiễu nền, đảm bảo phân tích chính xác các nguyên tố ở nồng độ siêu thấp.
Phương pháp này đặc biệt phù hợp cho:
- Phòng thí nghiệm môi trường, trung tâm cấp nước sạch, cơ quan kiểm định chất lượng nước sinh hoạt
- Các phòng nghiên cứu an toàn môi trường trong trường đại học và viện nghiên cứu.
NHỮNG TIÊU CHÍ KHI LỰA CHỌN THIẾT BỊ AAS
Khi lựa chọn thiết bị AAS, cần xem xét:
- Nhu cầu phân tích và ngân sách đầu tư: Xác định số lượng mẫu, nguyên tố cần phân tích và yêu cầu về giới hạn phát hiện để lựa chọn model và cấu hình phù hợp
- Xuất xứ nhà sản xuất: Ưu tiên các thương hiệu quốc tế như Analytik Jena (Đức) đảm bảo chất lượng, độ bền và khả năng cung cấp linh kiện lâu dài cho người dùng
- Cấu hình, các thông số kỹ thuật của thiết bị cho độ nhạy, độ lặp lại và độ chính xác đáp ứng yêu cầu khắt khe trong kiểm soát chất lượng và nghiên cứu
- Dễ sử dụng, khả năng tự động hóa cao tối ưu hiệu quả, tăng năng suất phân tích, tiết kiệm thời gian vận hành
- Hiệu suất ổn định, chi phí vận hành thấp giúp giảm chi phí bảo trì, tiết kiệm nhiên liệu cho hiệu quả kinh tế cao
- Hỗ trợ kỹ thuật và dịch vụ tư vấn. Với đội ngũ kỹ sư chuyên nghiệp, giàu kinh nghiệm, 2H Instrument đảm bảo hỗ trợ kỹ thuật, khắc phục sự cố, đào tạo, mở rộng ứng dụng, phát triển phương pháp tốt nhất cho khách hàng.
KẾT LUẬN
Sự kết hợp giữa hệ thống AAS dòng ZEEnit – Hydride System HS60 và kỹ thuật hydrEA của Analytik Jena đã chứng minh hiệu quả vượt trội trong việc xác định kim loại ở mức vết trong nước uống và nước mặt. Phương pháp này mang lại giới hạn phát hiện siêu thấp (0.005 µg/L), độ ổn định và chính xác cao, phù hợp cho phân tích định kỳ và kiểm soát chất lượng nước sinh hoạt theo các tiêu chuẩn khắt khe trên thế giới.
CÂU HỎI THƯỜNG GẶP VỀ GIẢI PHÁP PHÂN TÍCH KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC BẰNG AAS
Kỹ thuật HydrEA kết hợp ưu điểm của lò graphite AAS và hydride generation, cho phép làm giàu tại chỗ (in-situ enrichment) đối với Hg/các nguyên tố tạo hydride như As, Sb, Se ngay trong ống graphite được phủ Au/Ir cho đạt độ nhạy cực cao và loại bỏ nhiễu nền.
Có thể đạt đến 0.005 µg/L cho As và Hg nhờ kỹ thuật HydrEA.
Tùy theo nhu cầu phân tích và ngân sách đầu tư của người dùng, Analytik Jena cung cấp các cấu hình hệ thống Hydride/Hg linh hoạt:
- Có thể gia nhiệt cell đo bằng ngọn lửa hoặc bằng nhiệt điện.
- Cho phép vận hành theo dạng mẻ (batch mode) hoặc dòng liên tục (continuous flow).
Các model tiêu biểu như HS 50, HS 55 và HS 60 được thiết kế phù hợp cho nhiều ứng dụng – từ phân tích cơ bản đến nghiên cứu chuyên sâu giúp tối ưu hóa hiệu suất, giảm thời gian đo và tăng năng suất phòng thí nghiệm.
Trong kỹ thuật HydrEA của Analytik Jena, lớp phủ vàng (Au) hoặc iridi (Ir) trên ống graphite được tạo bằng cách autosampler tiêm ba lần dung dịch chuẩn Au/Ir (1000 mg/L) vào ống, sau đó sấy khô và nhiệt phân, hình thành lớp phủ kim loại ổn định (~150 µg). Khi cần làm sạch, có thể nung (bake-out) ở nhiệt độ ≤2200 °C với Ir hoặc ≤1000 °C với Au mà không làm mất lớp phủ. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ vượt quá 2500 °C (Ir) hoặc 1800°C (Au), lớp phủ sẽ bay hơi và cần được phủ lại (tránh nung trên 2600°C để bảo vệ ống graphite).
Kỹ thuật HydrEA cho độ nhạy cao hơn khoảng 10 lần so với kỹ thuật Hydride truyền thống khi phân tích As, nhờ cơ chế làm giàu tại chỗ trong ống graphite kết hợp với độ nhạy của lò nhiệt điện.
2H INSTRUMENT CUNG CẤP THIẾT BỊ UY TÍN – HÀNG ĐẦU
2H Instrument là đại diện chính hãng của Analytik Jena (Đức) tại Việt Nam, chuyên cung cấp thiết bị phân tích kim loại nặng, nguyên tố và hợp chất hữu cơ cho các lĩnh vực môi trường, thực phẩm, nước, y tế và nghiên cứu khoa học.
Với đội ngũ kỹ sư chuyên nghiệp và giàu kinh nghiệm, 2H Instrument cam kết tư vấn – đào tạo – bảo trì toàn diện, giúp khách hàng đạt hiệu quả cao nhất trong phân tích và vận hành thiết bị.
Tài liệu tham khảo:
- Brochure AAS ZEEnit Series
- Technical Data AAS ZEEnit Series
- Application Note · ZEEnit. Trace Analysis of Toxic Elements in Surface and Drinking Water by Combined AAS Techniques.
