Giới thiệu về Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6197:1996

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6197:1996 quy định các phương pháp xác định hàm lượng cadimi trong nước bằng kỹ thuật trắc phổ hấp thụ nguyên tử (AAS). Đây là tài liệu kỹ thuật quan trọng phục vụ công tác kiểm soát chất lượng nước, đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong các nguồn nước mặt, nước ngầm, nước sinh hoạt và nước thải.

Chương 1: Đại cương - Phạm vi áp dụng và nguyên lý chung

Chương này thiết lập các khái niệm nền tảng, phạm vi áp dụng và các yêu cầu kỹ thuật chung đối với việc phân tích cadimi trong môi trường nước:

• Phạm vi áp dụng: Tiêu chuẩn quy định hai phương pháp xác định cadimi tùy thuộc vào nồng độ của kim loại này trong mẫu nước. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa phù hợp cho các mẫu có nồng độ cao hơn, trong khi phương pháp không ngọn lửa (lò graphit) tối ưu cho các mẫu có nồng độ vết cực thấp.
• Nguyên lý chung: Phương pháp dựa trên việc đo độ hấp thụ bức xạ điện từ của các nguyên tử cadimi tự do ở trạng thái cơ bản tại bước sóng đặc trưng (thường là 228,8 nm). Cường độ hấp thụ tỷ lệ thuận với nồng độ cadimi có trong mẫu.
• Yêu cầu về mẫu thử: Quy trình lấy mẫu, bảo quản mẫu bằng axit nitric (HNO3) để đưa pH về dưới 2 nhằm tránh sự hấp phụ cadimi lên thành bình chứa, và các lưu ý chống nhiễm bẩn mẫu từ dụng cụ thí nghiệm.

Chương 2: Xác định cadimi bằng phương pháp AAS ngọn lửa không khí - axêtylen

Phương pháp này áp dụng cho các mẫu nước có hàm lượng cadimi tương đối lớn (thường từ 0,05 mg/l đến vài mg/l):

• Nguyên lý hoạt động: Mẫu nước sau khi được xử lý sơ bộ (vô cơ hóa bằng axit nếu cần thiết để giải phóng cadimi liên kết) được phun sương vào ngọn lửa không khí - axêtylen. Tại đây, các hợp chất của cadimi bị nhiệt phân thành các nguyên tử tự do để đo phổ hấp thụ.
• Hóa chất và thuốc thử: Sử dụng nước cất hai lần hoặc nước có độ tinh khiết tương đương, axit nitric tinh khiết đặc biệt, dung dịch chuẩn cadimi gốc (1000 mg/l) và các dung dịch chuẩn làm việc được pha loãng theo dãy nồng độ phù hợp.
• Thiết bị và dụng cụ: Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) được trang bị đầu đốt không khí - axêtylen, đèn catốt rỗng (HCL) hoặc đèn phóng điện không cực (EDL) phát xạ vạch phổ của cadimi, hệ thống hiệu chỉnh nền (như đèn deuterium hoặc hiệu ứng Zeeman) để loại bỏ ảnh hưởng của hấp thụ không đặc trưng.
• Quy trình tiến hành: Thiết lập các thông số tối ưu cho máy AAS (bước sóng 228,8 nm, cường độ dòng đèn, tốc độ dẫn khí). Tiến hành đo độ hấp thụ của các dung dịch chuẩn để xây dựng đường chuẩn, sau đó đo mẫu thử và mẫu trắng.
• Tính toán kết quả: Hàm lượng cadimi trong mẫu được xác định trực tiếp từ đường chuẩn sau khi đã trừ đi giá trị của mẫu trắng và tính đến hệ số pha loãng (nếu có).

Chương 3: Xác định cadimi bằng phương pháp AAS không ngọn lửa (Lò Graphit)

Phương pháp này có độ nhạy cực cao, áp dụng cho việc xác định hàm lượng cadimi ở mức độ vết (thường từ 0,1 µg/l đến 10 µg/l), đặc biệt phù hợp cho nước uống và nước ngầm sạch:

• Nguyên lý hoạt động: Một lượng mẫu rất nhỏ (vài chục microlit) được bơm vào ống graphit của lò điện nhiệt. Mẫu được trải qua các giai đoạn nhiệt độ được lập trình nghiêm ngặt bao gồm: sấy khô, tro hóa (để loại bỏ chất nền hữu cơ và muối dễ bay hơi) và nguyên tử hóa ở nhiệt độ cao để tạo ra đám mây nguyên tử tự do đo phổ hấp thụ.
• Chất điều biến hóa học (Modifier): Do cadimi là nguyên tố dễ bay hơi, tiêu chuẩn hướng dẫn sử dụng các chất điều biến hóa học (như amoni dihydro photphat kết hợp với magie nitrat) để giữ cadimi lại trong ống graphit cho đến khi đạt nhiệt độ nguyên tử hóa, giúp tăng độ nhạy và giảm thiểu ảnh hưởng của chất nền.
• Thiết bị đặc thù: Máy AAS tích hợp bộ nguyên tử hóa không ngọn lửa (lò graphit), hệ thống bơm mẫu tự động để đảm bảo độ lặp lại cao, và bắt buộc phải có hệ thống hiệu chỉnh nền hiệu năng cao.
• Quy trình phân tích: Thiết lập chương trình nhiệt độ tối ưu cho lò graphit (nhiệt độ sấy, nhiệt độ tro hóa, nhiệt độ nguyên tử hóa và nhiệt độ làm sạch ống). Đo độ hấp thụ của dãy chuẩn và mẫu thử.
• Kiểm soát sai số và tính toán: Do độ nhạy cao, phương pháp này rất dễ bị nhiễm bẩn từ môi trường và dụng cụ. Tiêu chuẩn yêu cầu nghiêm ngặt về việc làm sạch dụng cụ bằng axit và thực hiện các phép đo lặp lại để đảm bảo độ chính xác của kết quả phân tích.