Nghiên cứu các điều kiện tối ưu để xác định lượng vết In3+ bằng phương pháp Vôn Ampe hoà tan hấp phụ, sử dụng điện cực màng thủy ngân trên nền Nano Cacbon

TAÏP CHÍ ÑAÏI HOÏC SAØI GOØN Soá 10 - Thaùng 6/2012
NGHIÊN CỨU CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU ĐỂ
XÁC ĐỊNH LƯỢNG VẾT In 3+ BẰNG PHƯƠNG PHÁP VÔN AMPE
HOÀ TAN HẤP PHỤ, SỬ DỤNG ĐIỆN CỰC MÀNG THỦY NGÂN
TRÊN NỀN NANO CACBON
CAO VĂN HOÀNG (*)
TRỊNH XUÂN GIẢN(**)
TRỊNH ANH ĐỨC(***)
TÓM TẮT
Các điều kiện tối ưu để xác định In3+ bằng phương pháp vôn-ampe hoà tan hấp phụ
làm giàu bằng quá trình tạo phức với resorcin, sử dụng điện cực màng thuỷ ngân trên điện
cực nền cacbon nano paste được nghiên cứu. Điện cực paste được chế tạo bằng cách trộn
giữa dầu tricrezyl photphat và bột cacbon nano theo tỉ lệ khối lượng 4/6, màng thuỷ ngân
được tạo đồng thời cùng kim loại phân tích với nồng độ Hg2+ 5ppm ở thế điện phân -1,2V
trong thời gian 120s, nền đệm axetat (pH = 4,34), thời gian cân bằng 15s, tốc độ quay cực
2000 vòng/phút, nồng độ resorcin là 8,5x10-4M và pH = 4,34. Các điều kiên tối ưu cho
phương pháp Vôn- Ampe hoà tan sóng vuông là: Ustep = 6mV; f = 30Hz; ∆ E = 30mV.
Phương pháp đã cho độ lệch chuẩn rất tốt (RSD = 0,75% ) với nồng độ In3+ là 1ppb.
Từ khoá: điều kiện tối ưu, phương pháp, điện cực, màng thuỷ ngân
ABSTRACT
The optimal conditions for determining In3+ by the cathodic stripping voltammetry
preceded by deposition of complex with resorcin using mercury film nano carbon paste
electrode have been investigated. The paste electrode was made by mixing tricrezyl
phosphate oil and nano carbon powder with a 4:6 (w/w) ratio, mercury film plated in situ
with the concentration of 5ppm HgII at deposition potential -1.2V for 120s in acetate buffer
(pH = 4.34), equilibration time of 15s, solution striring by rotating the electrode at  =
2000rpm, resorcin concentration of 8.5x10-4M and pH of 4.34. The optimal conditions for
square-wave stripping voltammetry were: Ustep = 6mV, ∆ E = 30mV, f = 30Hz. The method
expressed as relative standard deviation was very good (RSD = 0.75%) at the
concentration of 1ppb In3+.
Keywords: optimal condition, electrode, mercury film
1. MỞ ĐẦU (*) (**) (***)
Hiện nay, vấn nạn ô nhiễm môi trường
đã và đang ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức
khỏe con người, trong đó ô nhiễm do kim
(*)ThS, Trường Đại học Quy Nhơn
(**)GS.TSKH, Viện Hoá học, Viện KH & CN Việt Nam
(***)TS, Viện Hoá học, Viện KH & CN Việt Nam
loại nặng đang là vấn đề rất bức xúc [1].
Do vậy, việc đánh giá, xử lí mức độ ô
nhiễm kim loại nặng là rấ t quan trọng.
Trong các kim loại nặng, Indi (In) là kim
loại ảnh hưởng lớn đến môi trường sinh
thái, có khả năng tích luỹ cao nên trở thành
chất độc ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con
NGHIÊN CỨU CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU ĐỂ XÁC ĐỊNH LƯỢNG VẾT In 3+ 
người, như: làm rối loạn trí óc, co giật,
động kinh, hôn mê hay làm viêm thận, thấp
khớp [1] Chính vì vậy, việc xác định In
trong các mẫu môi trường như: nước, đất,
không khí, mẫu thực phẩm là việc rất
cần thiết.
Trong tự nhiên indi thường tồn tại
dạng vết (cỡ < 10-6M) và siêu vết (cỡ < 10-
9 M) nên để định lượng nó cần phát triển và
hoàn thiện các phương pháp phân tích có
độ nhạy, độ chọn lọc cao và giới hạn phát
hiện thấp như: UV-Vis, AAS, ICP-AES...
là các phương pháp được dùng phổ biến để
xác định lượng vết indi. Tuy nhiên, trước khi
tiến hành định lượng, các phương pháp này
thường phải qua các giai đoạn chiết, tách
hoặc làm giàu, nên có thể gây nhiễm bẩn,
mất nhiều thời gian và làm phức tạp quy
trình phân tích. Mặt khác, chi phí thiết bị và
chi phí phân tích khá cao nên hạn chế khả
năng ứng dụng. Để khắc phục những hạn chế
trên, hiện nay người ta thường dùng các phương
pháp phân tích điện hoá hiện đại mà điển
hình là phương pháp von-ampe hoà tan (SV
– Stripping Voltammetry) [7,8]. Yếu tố
quan trọng quyết định độ nhạy của phương
pháp SV là điện cực làm việc (WE -
working electrode). Hiện nay, đa số các
nghiên cứu về phương pháp SV trên thế
giới cũng như ở nước ta đều sử dụng điện
cực giọt thuỷ ngân treo (HMDE - Hanging
Mercury Drop Electrode) hoặc điện cực
giọt thuỷ ngân tĩnh (SMDE - State Mercury
Drop Electrode) là những loại điện cực khó
sử dụng và khó bảo quản. Do vậy, gần đây
đã có nhiều nghiên cứu sử dụng điện cực
màng thuỷ ngân, màng bismut, màng vàng
hoặc điện cực biến tính trên các nền
khác nhau.
Từ năm 1990 đến nay các nhà phân
tích trên thế giới đã nghiên cứu và chế tạo
ra các loại điện cực khác nhau để xác định
thành phần, hàm lượng các chất
[2,4,5,6,9] Ở Việt Nam, hiện nay chưa
có công trình nghiên cứu nào về lĩnh vực
điện hoá chế tạo và ứng dụng điện cực
màng trên nền cacbon nano để phân tích
hàm lượng các kim loại trong các đối
tượng môi trường.
Xuất phát từ những vấn đề trên, trong
bài báo này chúng tôi thông báo kết quả
nghiên cứu các điều kiện tối ưu để xác định
vết indi bằng phương pháp von-ampe hoà
tan hấp phụ dùng điện cực màng thuỷ ngân
trên nền cacbon nano (MFE/NC).
2. THỰC NGHIỆM
2.1. Thiết bị, dụng cụ và hoá chất
2.1.1. Thiết bị và dụng cụ
Máy điện hoá 797 VA Computrace
(Metrohm, Thụy Sỹ): gồm máy đo, bình
điện phân và các điện cực gồm: điện cực
làm việc MFE/NC (d = 3,0 ± 0,1mm), điện
cực so sánh Ag/AgCl/ KCl 3M và điện cực
phụ trợ Pt; Máy rung siêu âm, lò nung,
máy điều chế N2 siêu sạch (99,999%), cân
phân tích điện Precisa (± 0,1 mg), thước
kẹp mm.
- Micropipet các loại: 0,5 ÷ 10µL; 10 ÷
100µL; 100 ÷ 1000µL
2.1.2. Hoá chất
- Tricrezyl photphat (Mĩ), Cacbon nano
(Nhật), resorcin (Merck) CH3COONa
(Merck); CH3COOH (Merck); các dung
dịch resorcin, Hg2+, In3+, Pb2+, Cd2+, Cu2+,
Zn2+, được pha hằng ngày từ dung dịch
chuẩn sử dụng cho AAS có nồng độ
1000ppm, HCl đậm đặc và H 2SO4 đậm đặc
loại PA (Trung Quốc).
- Nước cất dùng để pha chế hoá chất và
tráng rửa dụng cụ là nước cất hai lần đã
được lọc qua thiết bị lọc nước siêu sạch
(Ф = 0,2µm).
Nước cất, các hoá chất, mẫu phân tích
đều được bảo quản trong chai nhựa PE
CAO VĂN HOÀNG – TRỊNH XUÂN GIẢN – TRỊNH ANH ĐỨC
hoặc chai thuỷ tinh sạch.
2.3. Chuẩn bị điện cực làm việc (WE)
2.3.1. Chuẩn bị điện cực nền cacbon
nano
Cân 0,5 g cacbon nano, sau đ