Nước biển là dung dịch có lực ion mạnh. Để loại bỏ ảnh hưởng của hiệu ứng ma trận khi đo nồng độ của ion kali (K+), người ta khuyến cáo sử dụng dung dịch hiệu chuẩn có nồng độ các thành phần giống của nước biển. Kết quả đo sử dụng máy đo LAQUAtwin Potassium nằm trong khoảng +/- 10% của mẫu nước biển thông thường.
Nước biển là một dung dịch phức tạp bao gồm nhiều ion với điện tích khác nhau. Có thể loại bỏ hoặc giảm thiểu hiệu ứng ma trận bằng phương pháp thêm chuẩn hoặc dung dịch hiệu chuẩn có thành phần các chất gây nhiễu giống như của mẫu. Kỹ thuật đầu tiên không thích hợp cho kiểm tra tại hiện trường.
Người ta đã biết rằng thành phần của nước biển trong đại dương là tương đối ổn định, và rằng, mặc dù cô đặc hay pha loãng của nước biển ở mức độ như thế nào thì tỷ lệ giữa nồng độ của các thành phần chính cũng chỉ dao động trong một khoảng hẹp. Kali (K+) là một thành phần chính của nước biển với nồng độ khoảng 380 mg/L.
Máy đo ion bỏ túi LAQUAtwin Potassium có thể được sử dụng trực tiếp đê đo nồng độ kali (K+) trong nước biển. Dụng cụ nhỏ gọn này cho kết quả nhanh chóng chỉ với vài giọt mẫu, một sự thay thế phù hợp cho các phương pháp trong phòng thí nghiệm như phân tích trọng lượng và quang phổ hấp thụ nguyên tử.
Hiệu chuẩn
Hiệu chuẩn máy đo LAQUAtwin Potassium theo hướng dẫn của nhà sản xuất sử dụng hai dung dịch chuẩn của Horiba sao cho nồng độ kali trong mẫu nước biển nằm trong dải nồng độ hiệu chuẩn.
Để đo chính xác hơn, dung dịch chuẩn có nồng độ các chất gây nhiễu giống với của mẫu được khuyến cáo sử dụng để hiệu chuẩn. Có thể chuẩn bị các dung dịch đó như sau:
Cách 1: hiệu chuẩn một điểm với dung dịch kali tiêu chuẩn nồng độ 1000 ppm với 2.5% NaCl. Trộn dung dịch chuẩn kali 2000 ppm (Y031H) và dung dịch NaCl 5% (514-50) theo tỷ lệ 1:1. Dung dịch thu được có nồng độ kali là 1000 ppm và NaCl là 2.5%.
Trước khi hiệu chuẩn, đặt giá trị hiệu chuẩn của máy đo từ 150 ppm (giá trị mặc định) sang 1000 ppm. Tham khảo phần Thiết đặt giá trị hiệu chuẩn nồng độ thấp trong hướng dẫn sử dụng của máy đo.
Cách 2: dung dịch chuẩn kali với nước biển nhân tạo.
Chuẩn bị nước biển nhân tạo không có kali theo tiêu chuẩn ASTM D1141 để phù hợp với mẫu nước biển. Thêm một lượng KCl đã biết vào nước biển nhân tạo.
Ví dụ: nếu thực hiện quy trình hiệu chuẩn hai điểm, chuẩn bị hai dung dịch chuẩn với nồng độ gấp mười lần nhau (ví dụ 200 ppm và 2000 ppm; đặt giá trị hiệu chuẩn nồng độ thấp của máy đo thành 200 ppm). Để chuẩn bị dung dịch chuẩn, thực hiện theo bảng bên dưới hay tiến hành pha loãng theo thứ tự (ví dụ, đầu tiên chuẩn bị dung dịch chuẩn 200 ml dung dịch 2000 ppm (xem bảng bên dưới). Lấy 10 ml từ dung dịch trên và pha loãng thành 100 ml sử dụng nước biển nhân tạo. Dung dịch thu được có nồng độ chuẩn 200 ppm.)
|
Dung dịch chuẩn ion kali (K+ ppm) |
Khối lượng KCl (mg) trong 100ml nước biển nhân tạo |
| 150 | 28.6 |
| 200 | 38.2 |
| 1000 | 190.8 |
| 2000 | 381.6 |
Đo hàm lượng kali trong mẫu
Đo mẫu trong điều kiện nhiệt độ giống như khi hiệu chuẩn. Sử dụng pipet đi kèm theo máy để nhỏ vài giọt mẫu nước biển lên cảm biến của máy đo. Hoặc có thể mở nắp trượt ở nắp bảo vệ điện cực và xúc lấy mẫu trực tiếp từ nguồn hoặc từ bình chứa. Đọc kết quả đo khi giá trị hiển thị ổn định. Sau đó rửa sạch cảm biến với nước khử ion và lau khô sử dụng một khăn giấy mềm.
Nếu máy cho phản hồi chậm chạp, rửa cảm biến với nước khử ion và nhỏ vào vài giọt dung dịch chuẩn kali nồng độ 150 ppm và để trong khoảng vài giờ. Sau đó nếu phản hồi của cảm biến vẫn không được cải thiện, cần thay thế cảm biến khác.
Kết quả phân tích nồng độ kali trong nước biển sử dụng máy đo LAQUAtwin Potassium và dung dịch chuẩn của Horiba nằm trong khoảng +/- 10% của nồng độ thông thường của nước biển. Để thu được kết quả chính xác hơn, có thể sử dụng dung dịch NaCl để điều chỉnh lực ion của dung dịch chuẩn bởi nó là thành phần chính trong nước biển. Hoặc có thể chuẩn bị dung dịch chuẩn có các thành phần gây nhiễu gần giống với nước biển bằng cách sử dụng nước biển nhân tạo.
Thông tin bổ sung
Lực ion – đại lượng dùng để mô tả đặc tính của dung dịch nước có chứa các ion với nồng độ khác nhau.
Hiệu ứng ma trận – kể đến các cấu tử trong mẫu ngoài cấu tử cần phân tích có ảnh hưởng đáng kể đến phương pháp phân tích đang thực hiện và độ chính xác của kết quả thu được.
(Source: Ocean Health - http://oceanplasma.org/documents/chemistry.html)
Tài liệu tham khảo
1. Test and Evaluation of Potassium Sensors in Fresh and Saltwater. United States Environment Protection Agency. March 1979
2. ASTM D1141-98 (2013) Standard Practice for the Preparation of Substitute Ocean Water. www.astm.org.
3. Richard E. Zeebe and Dieter Wolf-Gladrow. CO2 in Seawater: Equilibrium, Kinetics, Isotopes. First Edition. The Netherlands: Elsevier Science B.V., 2001
4. D.A. Webb, Ph.D. The Sodium and Potassium Content of Seawater. Department of Zoology. Cambridge University. 15 November 1938 REV 0, 2 SEPTEMBER 2015
