Kiến thức PTN

Kiểm tra sai số bằng dung dịch chuẩn trong phân tích nước

Posted on by luu
21
Th9

KIỂM TRA SAI SỐ BẰNG DUNG DỊCH CHUẨN TRONG PHÂN TÍCH NƯỚC

 

Trong phân tích chất lượng nước, một kết quả đo chỉ thực sự có giá trị khi người sử dụng có cơ sở tin rằng kết quả đó phản ánh đúng nồng độ của chất cần phân tích trong mẫu.

Một thiết bị có thể hiển thị kết quả ổn định qua nhiều lần đo nhưng vẫn có khả năng cho kết quả lệch so với giá trị thực. Ngược lại, kết quả giữa các lần đo có thể dao động nhưng giá trị trung bình lại gần với giá trị chuẩn.

Ý nghĩa cốt lõi
Bên cạnh việc hiệu chuẩn thiết bị, kiểm tra sai số bằng dung dịch chuẩn có nồng độ đã biết là một bước quan trọng trong kiểm soát chất lượng phép đo. Đối với các hệ thống phân tích nước sử dụng thiết bị và thuốc thử Hach, việc kiểm tra dung dịch chuẩn giúp đánh giá hiệu suất của hệ thống phân tích, phát hiện sai lệch và hỗ trợ xác định nguyên nhân khi kết quả không đạt yêu cầu.

 

  1. Dung dịch chuẩn là gì?

Dung dịch chuẩn là dung dịch có thành phần và nồng độ chất phân tích đã biết, được chuẩn bị hoặc chứng nhận theo yêu cầu của phương pháp.

Ví dụ các dung dịch chuẩn thông dụng:

  • Độ pH & Độ dẫn điện: Dung dịch chuẩn pH 4,01; 7,00; 10,01; dung dịch chuẩn độ dẫn điện.
  • Hóa lý & Kim loại: Dung dịch chuẩn Clo, Nitrat, Amoni, Photphat, Sắt.

Tùy từng thông số, dung dịch chuẩn có thể được mua từ nhà cung cấp chất chuẩn hoặc được chuẩn bị trong phòng thí nghiệm theo quy trình được phê duyệt.

Theo Hach Water Analysis Handbook, dung dịch chuẩn có thể được sử dụng thay cho mẫu nước để kiểm tra độ chính xác của toàn bộ hệ thống phân tích.

  1. Vì sao cần kiểm tra sai số bằng dung dịch chuẩn?

Trong một phép phân tích, có nhiều yếu tố cùng ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng:

• Thiết bị đo & cảm biến/bộ phận quang học
• Thuốc thử & cuvet/dụng cụ đo
• Kỹ thuật thao tác & điều kiện phản ứng		 • Chất gây nhiễu trong mẫu nước
• Đường chuẩn hoặc thông số hiệu chuẩn
• Điều kiện bảo quản dung dịch chuẩn

 

Nếu chỉ đo mẫu nước thông thường, rất khó xác định kết quả cao hoặc thấp là do nồng độ thực tế của mẫu hay do hệ thống phân tích. Khi sử dụng dung dịch chuẩn có giá trị đã biết, người phân tích có thể so sánh kết quả đo với giá trị tham chiếu để đánh giá sai lệch.

Ví dụ thực tế
Ví dụ: Giả sử sử dụng dung dịch chuẩn Clo có nồng độ danh định là 1,00 mg/L. Sau khi phân tích, thiết bị cho kết quả 1,12 mg/L (+12% sai lệch). Việc kết quả này có được chấp nhận hay không phải dựa trên tiêu chí của phương pháp, loại chất chuẩn, độ không đảm bảo đo và yêu cầu QA/QC áp dụng, không mặc định mọi phép đo có cùng giới hạn sai số.

 

  1. Phân biệt Độ đúng, Độ chụm và Sai số

Để hiểu kết quả kiểm tra dung dịch chuẩn, cần phân biệt rõ ba khái niệm nền tảng:

  • Độ đúng (Trueness): Phản ánh mức độ gần nhau giữa giá trị trung bình của nhiều kết quả đo và giá trị tham chiếu được chấp nhận. Hệ thống có độ đúng thấp sẽ lệch cố định theo một hướng (ví dụ luôn cao hơn giá trị thực).
  • Độ chụm (Precision): Phản ánh mức độ gần nhau giữa các kết quả đo lặp lại trong điều kiện xác định (ví dụ: đo 3 lần thu được 1,01 – 1,00 – 1,01 mg/L cho thấy độ chụm rất tốt).
  • Sai số (Error): Là độ chênh lệch giữa kết quả đo và giá trị tham chiếu hoặc giá trị thực được chấp nhận.
Phân biệt cốt lõi
Lưu ý quan trọng: Một hệ thống có độ chụm tốt vẫn có thể có độ đúng kém nếu tất cả các kết quả lặp lại đều lệch cùng một hướng khỏi giá trị chuẩn. Theo Hach Water Analysis Handbook, độ chính xác của phép thử được đánh giá tổng hợp qua dung dịch chuẩn hoặc phương pháp thêm chuẩn.

 

  1. Các hình thức kiểm tra bằng dung dịch chuẩn
  • 1. Kiểm tra xác nhận hiệu chuẩn (Calibration Verification / CCV): Mục tiêu nhằm kiểm tra xem thiết bị hoặc phương pháp có còn đáp ứng hiệu chuẩn đã thiết lập hay không bằng cách đo dung dịch chuẩn và so sánh với giá trị danh định.
  • 2. Kiểm tra độ đúng của phương pháp: Đánh giá qua phần trăm thu hồi (% Thu hồi = [Giá trị đo / Giá trị chuẩn] × 100) hoặc phần trăm sai lệch (% Sai lệch = [(Giá trị đo − Giá trị chuẩn) / Giá trị chuẩn] × 100).
  • 3. Kiểm tra độ ổn định của hệ thống: Đo dung dịch chuẩn định kỳ để theo dõi sự trôi thiết bị (drift), tình trạng cảm biến, thuốc thử hoặc điều kiện môi trường theo thời gian.
  1. Quy trình kiểm tra sai số bằng dung dịch chuẩn

Quy trình tiêu chuẩn gồm 6 bước chặt chẽ:

  • Bước 1: Xác định thông số cần kiểm tra – Xác định rõ pH, Clo dư, Độ dẫn điện, Độ đục, Nitrat, Amoni, Sắt, Photphat hoặc COD…
  • Bước 2: Chọn dung dịch chuẩn phù hợp – Đúng chất, nồng độ nằm trong dải đo, có hạn sử dụng, thông tin lô rõ ràng và truy xuất nguồn gốc.
  • Bước 3: Kiểm tra tình trạng dung dịch chuẩn – Kiểm tra hạn dùng, ngày mở nắp, điều kiện bảo quản, khả năng nhiễm bẩn hoặc kết tủa.
  • Bước 4: Chuẩn bị thiết bị và dụng cụ – Đảm bảo cuvet sạch, đúng phương pháp, đúng mã thuốc thử Hach và thiết bị đã khởi động ổn định.
  • Bước 5: Tiến hành phân tích dung dịch chuẩn – Thực hiện đúng quy trình như mẫu thực (không tự ý thay đổi thời gian phản ứng hay lượng thuốc thử).
  • Bước 6: Ghi nhận kết quả & Nhật ký – Điền đầy đủ biểu mẫu kiểm tra để phục vụ truy xuất QA/QC.
Nội dung kiểm tra Giá trị / Thông tin ghi nhận
Thông số phân tích Clo dư
Giá trị chuẩn (Danh định) 1,00 mg/L
Giá trị đo thực tế 1,12 mg/L
Sai số tuyệt đối / Tương tương +0,12 mg/L (+12%)
Mã thiết bị / Model Máy đo quang DR3900 – ID: LAB-02
Mã phương pháp Hach Method 8021 (DPD Free Chlorine)
Mã lô dung dịch chuẩn Lot: A3124 (Hạn dùng: 12/2026)
Người thực hiện & Ngày kiểm tra Nhân viên Phân tích / 15-09-2026

 

  1. Cách tính sai số khi kiểm tra dung dịch chuẩn

6.1. Sai số tuyệt đối (Absolute Error)

Công thức: E = X_đo − X_chuẩn

Ví dụ: X_đo = 10,4 mg/L; X_chuẩn = 10,0 mg/L ➔ E = 10,4 − 10,0 = +0,4 mg/L.

6.2. Sai số tương đối (Relative Error)

Công thức: % Sai số = [(X_đo − X_chuẩn) / X_chuẩn] × 100

Với ví dụ trên: % Sai số = [(10,4 − 10,0) / 10,0] × 100 = +4%.

6.3. Phần trăm thu hồi (% Recovery)

Công thức: % Thu hồi = (X_đo / X_chuẩn) × 100

Với ví dụ trên: % Thu hồi = (10,4 / 10,0) × 100 = 104%.

Thu hồi 104% nghĩa là giá trị đo bằng 104% giá trị chuẩn, không tự động có nghĩa là phép đo không đạt. Cần so sánh trực tiếp với giới hạn chấp nhận của phương pháp áp dụng.

  1. Tiêu chí chấp nhận kết quả là bao nhiêu?

Không có một giới hạn sai số chung áp dụng cho tất cả các phép phân tích nước. Tiêu chí phụ thuộc vào: Thông số phân tích, Phương pháp, Dải nồng độ, Thiết bị, Loại dung dịch chuẩn và Quy chuẩn QA/QC.

Lưu ý về Tiêu chuẩn Quy định
Tham chiếu tiêu chuẩn: TCVN 13448:2021 nêu rằng trong một số phương pháp phân tích tính chất tổng hợp và vật lý, kết quả chất chuẩn kiểm tra xác nhận hiệu chuẩn thường không được vượt quá ±10% giá trị thực, trừ khi phương pháp có quy định khác.

Tuy nhiên, đối với các phép đo pH, độ dẫn điện hay các thông số đặc thù, cần áp dụng giới hạn quy định riêng trong tài liệu Hach và SOP của phòng thí nghiệm. Không nên áp dụng giới hạn ±10% làm tiêu chí mặc định cho mọi phép đo.

 

  1. Nguyên nhân khi kết quả sai lệch & Biện pháp xử lý
  • 1. Thiết bị chưa hiệu chuẩn hoặc bị trôi (Drift): Do sử dụng lâu, môi trường thay đổi, lão hóa cảm biến hoặc đường chuẩn không còn phù hợp. Cần hiệu chuẩn lại bằng dung dịch đệm/chuẩn mới.
  • 2. Thuốc thử có vấn đề: Thuốc thử hết hạn, bị ẩm, biến chất do ánh sáng/nhiệt độ cao hoặc nhiễm bẩn. Hach khuyến nghị kiểm tra lại thuốc thử và hệ thống phân phối thuốc thử.
  • 3. Dung dịch chuẩn hỏng: Dung dịch quá hạn, bảo quản sai hoặc nhiễm bẩn làm thay đổi nồng độ thực tế.
  • 4. Sai sót thao tác: Sai thể tích, phối trộn không đủ, bọt khí trong cuvet, chọn sai mã chương trình hoặc nhập sai hệ số pha loãng.
  • 5. Ảnh hưởng của nền mẫu (Matrix Effect): Xảy ra khi thêm dung dịch chuẩn vào mẫu nước thực tế có thành phần phức tạp làm ảnh hưởng phản ứng màu.
  1. Phân biệt Kiểm tra dung dịch chuẩn & Phương pháp thêm chuẩn
Tiêu chí Kiểm tra bằng Dung dịch chuẩn Phương pháp Thêm chuẩn (Standard Additions)
Mẫu phân tích Dung dịch chuẩn pha trong nước khử ion. Dung dịch chuẩn được thêm trực tiếp vào mẫu nước thực tế.
Mục tiêu chính Đánh giá hiệu suất phương pháp, kiểm tra thiết bị, thuốc thử & xác nhận hiệu chuẩn. Đánh giá ảnh hưởng nền mẫu (matrix effect), kiểm tra nhiễu và độ thu hồi thực tế.

 

  1. Ví dụ thực tế: Kiểm tra dung dịch chuẩn Nitrat

Giả sử phân tích Nitrat bằng phương pháp Hach:

  • Giá trị chuẩn danh định: 5,00 mg/L NO₃⁻-N
  • Giá trị đo được: 5,35 mg/L NO₃⁻-N

Tính toán các chỉ số sai số:

  • Sai số tuyệt đối: 5,35 − 5,00 = +0,35 mg/L
  • Sai số tương đối: (0,35 / 5,00) × 100 = +7%
  • Phần trăm thu hồi: (5,35 / 5,00) × 100 = 107%

Đánh giá: Nếu phương pháp áp dụng giới hạn thu hồi từ 90% đến 110%, kết quả 107% đạt yêu cầu. Nếu kết quả vượt giới hạn, cần rà soát lại thuốc thử, quy trình đo và dải nồng độ.

  1. Kiểm tra dung dịch chuẩn trong hệ thống Hach
  • Máy đo quang (DR6000, DR3900…): Sử dụng dung dịch chuẩn tương ứng với từng thông số để kiểm tra hiệu suất đường chuẩn.
  • Máy đo pH & Độ dẫn điện: Sử dụng các dung dịch đệm pH (pH Buffers) để hiệu chuẩn và kiểm tra xác nhận.
  • Thiết bị phân tích Online: Kiểm tra định kỳ bằng dung dịch chuẩn tự động hoặc thủ công, rà soát hệ thống châm thuốc thử và cảm biến.
  1. Các nguyên tắc quan trọng khi sử dụng dung dịch chuẩn
  • Chuẩn phù hợp: Chọn đúng chất, đúng nồng độ và phương pháp thử.
  • Truy xuất nguồn gốc: Lưu trữ mã lô, hạn dùng, chứng nhận CoA và điều kiện bảo quản.
  • Chống nhiễm bẩn: Tuyệt đối không đổ dung dịch đã sử dụng trở lại chai gốc; dùng pipet/dụng cụ sạch.
  • Kiểm soát nhiệt độ: Đưa dung dịch chuẩn về nhiệt độ phòng trước khi đo nếu phương pháp yêu cầu.
  • Không sử dụng khi chưa đạt: Nếu dung dịch chuẩn không đạt tiêu chí QA/QC, phải dừng phân tích và xử lý sự cố ngay.
  1. Bảng Checklist kiểm tra sai số bằng dung dịch chuẩn
Hạng mục Nội dung kiểm tra tiêu chuẩn
Thông số Đúng chất phân tích cần kiểm tra
Dung dịch chuẩn Đúng nồng độ và loại chuẩn theo phương pháp
Hạn sử dụng Còn hiệu lực sử dụng, ghi rõ ngày mở nắp
Bảo quản Đúng điều kiện quy định của nhà sản xuất
Thiết bị Đúng model, đúng chương trình phân tích Hach
Hiệu chuẩn Đã thực hiện hiệu chuẩn theo đúng quy trình
Dụng cụ Sạch, phù hợp, không bị xước hoặc nhiễm chéo
Thuốc thử Đúng mã, đúng loại và còn hạn sử dụng
Thao tác Thực hiện đúng thể tích, thứ tự và thời gian phản ứng
Kết quả & Sai số Đã tính toán chính xác sai số tuyệt đối/tương tương/% thu hồi
Tiêu chí chấp nhận So sánh đối chiếu đúng giới hạn QA/QC của phương pháp

 

Kết luận

Kiểm tra sai số bằng dung dịch chuẩn là phương pháp cốt lõi để đảm bảo độ tin cậy của phép phân tích chất lượng nước. Thông qua việc so sánh kết quả đo với giá trị chuẩn đã biết, phòng thí nghiệm có thể kịp thời phát hiện sai lệch của thiết bị, thuốc thử và quy trình thao tác.

Vì vậy, dung dịch chuẩn không chỉ là một hóa chất kiểm tra thông thường, mà là công cụ quan trọng trong hệ thống đảm bảo chất lượng, giúp duy trì tính chính xác, khả năng truy xuất và độ tin cậy của dữ liệu chất lượng nước.

 

Hotline: 0986 316 960
Website: www.dongnamlab.com
Email: info@dongnamlab.com.vn
Văn phòng: Số 23/30 Đường C1, Phường Tân Bình, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam

 

0986 316 960