Một số phương pháp phân tích Thủy ngân

Nguyễn Đức - Thứ năm, 28/09/2023 08:04 (GMT+7)

Thủy ngân (Hg) là một nguyên tố kim loại dạng lỏng, chỉ chiếm tỷ lệ nhỏ trong khối lượng vỏ trái đất, nhưng trong thực tế, thủy ngân được sử dụng khá rộng rãi trong sản xuất và tiêu dùng, như nhiệt kế, thiết bị điện - điện tử, thuốc bảo vệ thực vật,…

Nguy cơ của Thủy ngân

Thủy ngân (Hg) là một nguyên tố kim loại dạng lỏng, chỉ chiếm tỷ lệ nhỏ trong khối lượng vỏ trái đất, nhưng trong thực tế, thủy ngân được sử dụng khá rộng rãi trong sản xuất và tiêu dùng, như nhiệt kế, thiết bị điện - điện tử, thuốc bảo vệ thực vật, diệt cỏ, diệt côn trùng, trong y học như làm thuốc, tách vàng từ quặng… Vì vậy, thủy ngân có thể phát thải vào môi trường từ các nguồn tự nhiên hoặc do con người tạo ra một cách trực tiếp hay gián tiếp.

Thủy ngân được thải ra môi trường sẽ làm ô nhiễm không khí, đất và xâm nhập vào nguồn nước. Trong môi trường nước, đặc biệt là nước biển, thủy ngân từ dạng vô cơ ít độc hơn sẽ bị chuyển hóa thành dạng thủy ngân hữu cơ (methyl thủy ngân) rất độc hại. Cũng như các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (POP), thủy ngân cũng có tính chất lan truyền rộng và tích lũy sinh học theo chuỗi thức ăn, và vì vậy rất nguy hiểm ngay cả khi phát thải ở nồng độ thấp.

Ứng dụng của phân tích thủy ngân

Thủy ngân được phân tích trong nhiều lĩnh vực như:

Thực phẩm: hàm lượng thủy ngân trong thủy sản, rau xanh và nước uống

Khai thác mỏ và dầu khí: thủy ngân được sử dụng trong việc khai thác vàng; lượng vết thủy ngân cũng được tìm thấy trong khí tự nhiên và dầu mỏ

Hóa chất: thủy ngân trong nước thải; kiểm soát các mức độ thủy ngân trong các sản phẩm phụ như hyđrô

Sinh học: thủy ngân trong tóc, nước tiểu, máu và nước bọt

Môi trường: thủy ngân trong các thành phần môi trường như nước mặt, nước biển, nước dưới đất; đất, trầm tích; nước thải công nghiệp,…

Tuân theo quy định về phân tích thủy ngân

Các phương pháp của US. EPA và, bạn cần chọn thiết bị phù hợp với phương pháp theo quy định mà bạn phải tuân theo. các tiêu chuẩn của EN yêu cầu cần có các kỹ thuật phân tích nhất định để xác định các mức độ thủy ngân. Có nhiều phương pháp phân tích thủy ngân khác nhau và khi chọn máy phân tích

Một số phương pháp xác định Thủy ngân

Hiện nay, có nhiều phương pháp để xác định thuỷ ngân và các dạng thủy ngân sử dụng các kỹ thuật khác nhau:

- Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử hóa hơi lạnh (CV-AAS)

- Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử nguồn plasma cảm ứng cao tần kết nối khối phổ (ICP-MS)

- Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử nguồn plasma cảm ứng cao tần (ICP-AES)

- Phương pháp phân tích trực tiếp bằng phân hủy nhiệt

Các loại máy phân tích thủy ngân

Máy phân tích thủy ngân được dùng để phát hiện mức độ thủy ngân trong các mẫu rắn, lỏng hoặc khí để đảm bảo an toàn đối với con người và môi trường. Phân tích thủy ngân có thể được thực hiện theo từng mẫu trong phòng thí nghiệm hoặc dùng trong quan trắc liên tục như kiểm tra mức độ thủy ngân trong nước sông hay trong không khí ở khu công nghiệp.

Trong các phương pháp phân tích Thủy ngân thì hóa hơi lạnh là một kỹ thuật đặc biệt chỉ được sử dụng để xác định Hg, đây là một trong những kỹ thuật nhạy nhất để xác định thuỷ ngân, được sử dụng phổ biến nhất hiện nay, sử dụng kỹ thuật xử lý đơn giản hơn so với các phương pháp khác. Hơi thủy ngân nguyên tố tồn tại được ở nhiệt độ phòng và có thể được đo bằng một số phương pháp quang phổ như quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), quang phổ huỳnh quang nguyên tử (AFS), quang phổ phát xạ nguyên tử (AES) hoặc khối phổ (MS).

Kỹ thuật hóa hơi lạnh đặc trưng cho phân tích thủy ngân bởi vì đặc tính lý hóa của Hg là nguyên tố duy nhất tồn tại ở thể lỏng trong điều kiện thường với áp suất hơi khá cao 1,71x10-6 atm ( 25oC). Và điều quan trọng là Hg tồn tại ở dạng đơn nguyên tử khi ở thể hơi chứ không nằm trong liên kết kim loại như đa số các nguyên tố khác.

Kỹ thuật hoá hơi lạnh dựa trên việc chuyển các nguyên tố cần xác định về dạng nguyên tử tự do dễ bay hơi nhờ phản ứng với các chất khử mạnh SnCl2, bột kẽm, bột Magie, NaBH4. Các phản ứng xảy ra trong hệ kín, sau khi được chuyển về dạng hơi, thủy ngân nguyên tử được lôi cuốn ra khỏi dung dịch mẫu bằng một dòng khí mang (thường là N2, Ar, hay không khí). Hơi thủy ngân được mang tới ống hấp thụ bằng thạch anh, thủy tinh hoặc plastic. Do hơi thủy ngân nguyên tử gần như không thể chuyển hóa thành hợp chất thủy ngân nên sự hấp thụ của thủy ngân là ổn định. Việc định lượng thủy ngân được thực hiện bằng cách đo độ hấp thụ của đám hơi thủy ngân tại bước sóng 253,7 nm ở nhiệt độ phòng.

Một số hình ảnh về thiết bị phân tích Thủy ngân (Hg) bằng các kỹ thuật khác nhau:

Thiết bị phân tích thủy ngân chuyên dụng (Model RA-915M/PYRO-915+) sẽ được Trung tâm Quan trắc môi trường miền Trung Tây Nguyên dự kiến đưa vào sử dụng trong thời gian tới. Máy RA-915M sử dụng phương pháp phân tích trực tiếp bằng phân huỷ nhiệt hấp thụ tại bước sống 254 nm với công nghệ hiệu chỉnh nền Zeeman để đảm bảo đo mẫu hoàn toàn không có nhiễu. Với thiết kế chắc chắn, linh hoạt trong phòng thí nghiệm và hiện trường, vận hành đơn giản. Đặc biệt lý tưởng cho các mẫu rắn vì phương pháp này không cần phải xử lý mẫu trước khi phân tích, không cần đến các chất khử do vậy giảm được các chất thải độc hại cũng như khả năng nhiễm bẩn mẫu. Giới hạn phát hiện dưới siêu thấp và độ chọn lọc ở mức cao nhất. Có chế độ theo dõi liên tục cho phân tích khí quyển và khí. Phân tích trực tiếp thuỷ ngân trong các nền mẫu nước và dung dịch, khí môi trường, khí tự nhiên và các loại khí khác, mẫu rắn (đất, đá, bùn), than đá, bẫy khí (cho khói thải). Các mẫu sinh học tế bào, gan, máu, tóc v..v. Dầu mỏ và các sản phẩm dầu mỏ. Thực phẩm, thực vật.

Một số vấn đề cần xem xét khi lựa chọn phương pháp phân tích phù hợp

Nền mẫu là rắn hay lỏng? Đối với mẫu lỏng thì phương pháp hóa hơi lạnh sẽ phù hợp hơn còn đối với mẫu rắn thì cần xem xét tính hiệu quả về mặt thời gian và các yêu cầu xử lý mẫu trước khi phân tích để quyết định xem có nên sử dụng phương pháp hóa hơi lạnh kèm theo việc xử lý mẫu trước khi phân tích hay phân tích trực tiếp bằng phân hủy nhiệt.

Cần giới hạn phát hiện ở mức độ nào

Tốc độ phân tích và công suất phân tích mẫu

Ưu điểm và nhược điểm của hai phương pháp hoá hơi lạnh và phương pháp phân huỷ nhiệt