Các phép đo sử dụng tia cực tím UV

Tổng quan
Phép đo dùng tia cực tím hay UV được sử dụng để đo độ hấp thụ của các hợp chất có cấu trúc phân tử mà hấp thụ năng lượng trong phần tia cực tím của ánh sáng phổ điện từ. Trong bài viết này chủ yếu đề cập đến vùng cận tia cực tím gồm các bước sóng từ 200 đến 380nm.
Các hợp chất mà hấp thụ toàn bộ trong vùng tia cực tím là không màu. Hầu hết những chất này là hợp chất hữu cơ nhưng cũng có một số là vô cơ như nitrat chẳng hạn, có thể đo trực tiếp trong phổ tia cực tím. Nguồn sáng đèn deuterium thường được sử dụng để cấp năng lượng cho đo dạc độ hấp thụ UV. Trong phép đo hấp thụ UV này phải sử dụng cốc đo bằng thạch anh. Các loại cốc đo thủy tinh borosilicate tiêu chuẩn được dùng trong phân tích hấp thụ bằng phép so màu sẽ hấp thụ UV nên không thể sử dụng.

Hầu hết các phép đo UV là phép đo trực tiếp các hợp chất có mặt trong mẫu và không cần bổ sung thuốc thử để phát triển màu như thông lệ vẫn làm trong phân tích so màu. Đo đạc UV rất quan trọng đối với các nhà hóa học hữu cơ trong xác định nồng độ của hợp chất đơn hay theo dõi sự phát triển của một phản ứng. Trong hóa học nước, phép đo UV được thực hiện trên mẫu nước sạch để đo nồng độ nitrat hoặc để theo dõi nồng của của một nhóm hay lớp các hợp chất mà có chức năng hay cấu trúc hóa học xác định có thể sử dụng phương pháp UV254.


Ứng dụng

UV được sử dụng để quan trắc nitrat trong nước ngầm hay thành phần thấp hữu cơ khác trong mẫu nước. Nitrat trong nước ngầm chủ yếu bắt nguồn từ các hoạt động nông nghiệp. Điểm chính là nước cần phải có thành phần hữu cơ thấp hoặc các chất cản trở đáng kể sẽ xuất hiện. Nitrat là thông số phải kiểm soát trong nước uống. Nó được quy định ở mức 10 mg/L NO3 - N. Nitrat cũng được theo dõi để kiểm tra hiệu quả của hệ thống xử lý nitrat. Thông thường nitrat được loại bỏ trong một phần của nước đã xử lý và sau đó pha trộn trở lại với phần nước đã xử lý khác để duy trì ở ngưỡng giới hạn.
UV cũng được dùng để quan trắc sự hấp thụ của nước ở bước sóng 245nm nhằm dự đoán lượng hợp chất hữu cơ hiện diện. Phương pháp có thể ứng dụng cho các nhà máy nước cấp có nguồn nước thô đầu vào ổn định và tương đối sạch. Phép đo UV-254 còn được sử dụng tại bất kì nhà máy nước cấp nào sử dụng nước mặt làm nguồn vào. Phép đo được sử dụng để xác định nước thô hay nước đã xử lý có độ hấp thụ tia cực tím riêng biệt thấp (SUVA) có tuân thủ với các yêu cầu về quá trình đông tụ tăng cường của đạo luật về diệt khuẩn và sản phẩm phụ diệt khuẩn (D/DBP rule) hay không.
Một số ứng dụng chủ yếu mà có thể tận dụng UV gồm nước cấp đã xử lý, nước nguồn cho nhà máy xử lý nước cấp mà có các hệ thống loại bỏ nitrat và các cơ quan sức khỏe và môi trường phải theo dõi tác động của sự phát triển nhà cửa hay các hoạt động nông nghiệp ảnh hưởng lên chất lượng nước ngầm. Các ví dụ khác như là nhà máy thực phẩm và giải khác (F&B) sử dụng nước như một thành phần trong sản phẩm của họ. Họ cũng sẽ cần theo dõi mức độ hữu cơ tại 254 nm.

Khi bất kì nhà máy có gia nhiệt hay làm mát quy trình với các đường ống nước, nước hồi lưu phải được theo dõi có rò rỉ hay không. Độ dẫn điện thích hợp để phát hiện các chất vô cơ hòa tan nhưng cũng cần theo dõi chất hữu cơ ở bước sóng 254nm. Điều này là thực tế với các quy trình sản xuất F&B, P&P (giấy và bột giấy) và hóa dầu nơi mà các dung dịch hữu cơ được nung hay làm lạnh.


Phương pháp

Phương pháp UV-nitrat được khuyến khích dùng để kiểm tra mẫu có thành phần chất hữu cơ thấp như là nước tự nhiên không bị ô nhiễm và thiết bị cấp nước uống được. Standard Methods Method 4500-NO3- B, hay còn có tên Ultraviolet Spectrophotometric Screening Method là phương pháp tham khảo lý thuyết chính để kiểm tra nitrat trong mẫu. Nó cũng chính là phương pháp 10049 (chương trình số 357) trên máy quang phổ tử ngoại khả kiến DR 5000 UV-VIS của Hach.

Phương pháp UV-254 được dựa trên Standard Methods Method 5910 B, Ultraviolet Absorption Method. Phương pháp này là phương pháp 10054, (chương trình số 410) trên máy DR 5000. Phương pháp này cũng được sử dụng để cung cấp sự chỉ thị nồng độ thay thế của các thành phần hữu cơ hấp thụ tia UV mà hầu hết chúng có thể thay đổi để tạo thành các sản phẩm phụ diệt khuẩn với clo. Giá trị UV-254 cũng được dùng để tính toán thông số SUVA, Specific Ultraviolet Absorbance, để xác định sự tuân thủ quy định theo yêu cầu của đạo luật D/DBP ở Mỹ.