Trong phép thử khối lượng xác định tổng muối hòa tan của chất lượng nước, hằng lượng là khái niệm then chốt.
HJ 51-2024, Chất lượng nước — Xác định tổng muối hòa tan — Phương pháp khối lượng, đã thay thế HJ/T 51-1999 và có hiệu lực từ ngày 1 tháng 7 năm 2025. Tiêu chuẩn mới áp dụng cho việc xác định tổng muối hòa tan trong nước mặt, nước ngầm, nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp.
Vậy hằng lượng trong HJ 51-2024 chính xác nghĩa là gì? Vì sao là 0,5 mg? Và làm sao phòng thí nghiệm nâng cao hiệu quả của bước hằng lượng?
HJ 51-2024 định nghĩa hằng lượng như thế nào?
Tiêu chuẩn nêu rõ: có thể coi là đã đạt hằng lượng khi chênh lệch giữa hai kết quả sấy và cân liên tiếp không lớn hơn 0,5 mg.
Hai cụm từ mang ý nghĩa này: hai lần cân liên tiếp, và 0,5 mg.
Hằng lượng vì vậy không phải một lần cân — nó đòi hỏi ít nhất hai kết quả để so sánh. Ví dụ: lần cân thứ nhất 52,6312 g, lần cân thứ hai 52,6310 g. Chênh lệch là 0,2 mg, thấp hơn 0,5 mg, nên tiêu chí hằng lượng được đáp ứng.
Nếu chênh lệch vẫn vượt 0,5 mg, tiếp tục sấy, làm nguội và cân.
Vì sao phải cân liên tiếp?
Cặn còn lại sau khi bay hơi mẫu nước có thể chứa nhiều loại muối vô cơ và một lượng nhỏ chất khác. Ở 105 °C ± 2 °C, khối lượng mẫu vẫn có thể đang thay đổi.
Với một lần cân duy nhất, không có cách nào trả lời câu hỏi duy nhất quan trọng: khối lượng này đã thực sự ổn định chưa? Chỉ so sánh hai lần cân liên tiếp mới cho thấy khối lượng có ổn định về cơ bản hay không. Đó là mục đích của hằng lượng.
Vì sao HJ 51-2024 đặc biệt dễ phát sinh sai số cân?
Tiêu chuẩn lưu ý cụ thể rằng canxi clorua và magie clorua dễ hấp thụ nước, và nước kết tinh trong một số sulfat khó loại bỏ — cả hai đều có thể làm kết quả cao lên. Tiêu chuẩn cũng đề nghị thêm một lượng xác định natri cacbonat khan, giảm thể tích mẫu và cân nhanh, để hạn chế nhiễu.
Vì vậy người vận hành phải theo dõi không chỉ bước sấy mà cả điều kiện làm nguội, tốc độ cân và môi trường cân. Đây chính là những vấn đề mà thiết bị hằng lượng tự động phải giải quyết.
Tự động hóa giảm sai số con người như thế nào?
Trong phòng thí nghiệm thông thường, người vận hành thực hiện toàn bộ vòng lặp bằng tay: sấy → làm nguội → cân → ghi → so sánh → sấy lại. Mỗi mẫu đều lặp lại như vậy.
Hệ thống hằng lượng bay hơi tự động thực hiện tự động việc sấy, làm nguội, cân chính xác và nhận định hằng lượng, đồng thời ghi lại dữ liệu cân. Sai số hằng lượng của hệ thống được quy định là 0,3 mg.
Ở cấp độ thiết bị, sai số này hẹp hơn tiêu chí 0,5 mg của HJ 51-2024. Dù vậy, khi dùng thiết bị như thế cho một phép xác định thực tế, phòng thí nghiệm vẫn phải thực hiện lọc, xử lý bằng peroxit hydro, sấy ở 105 °C ± 2 °C và mọi yêu cầu tiền xử lý, kiểm soát chất lượng khác mà tiêu chuẩn đề ra.
Có thể quản lý tự động cả hằng lượng đĩa rỗng lẫn hằng lượng mẫu
HJ 51-2024 không chỉ có một bước hằng lượng. Giai đoạn một là hằng lượng của đĩa bay hơi rỗng; giai đoạn hai là hằng lượng của cặn mẫu.
Tiêu chuẩn yêu cầu đĩa rỗng được sấy, làm nguội và cân lặp lại ở 105 °C ± 2 °C đến hằng lượng, và chỉ sau đó mới thêm mẫu nước. Vì vậy, thứ phù hợp với tự động hóa không phải một thao tác cân đơn lẻ mà là toàn bộ quy trình hằng lượng.
Từ hằng lượng thủ công đến hằng lượng tự động
Chế độ thông thường: người vận hành lấy đĩa → sấy → làm nguội → cân → ghi → nhận định → sấy lại.
Chế độ tự động: hệ thống sấy → tự động làm nguội → tự động cân → tự động so sánh → tự động quyết định.
Với lô nhỏ, khác biệt có thể khó thấy. Với phòng thí nghiệm chạy hàng chục mẫu mỗi ngày, khác biệt là không thể nhầm lẫn.
Hệ thống hằng lượng bay hơi tự động có các model 23, 33, 46 và 69 vị trí, quản lý tới 69 mẫu mỗi lô — phù hợp cho các phép xác định cần bay hơi, sấy và hằng lượng.
Nhanh hơn không tự động là tốt hơn
Tự động hóa không có nghĩa là chỉ rút ngắn thời gian sấy mà tiêu chuẩn quy định. HJ 51-2024 yêu cầu mỗi chu kỳ sấy kéo dài ít nhất 1 h và phải đạt hằng lượng trước khi kết thúc bước đó.
Tự động hóa đúng nghĩa vì vậy: hoàn thành xử lý mà tiêu chuẩn yêu cầu → tự động thực hiện sấy và cân lặp lại → tự động kết thúc khi đạt hằng lượng.
Nói cách khác, mục đích của tự động hóa là loại bỏ công việc thủ công lặp lại, chứ không thay đổi các điều kiện mà tiêu chuẩn quy định.
Kết luận
Với phép xác định tổng muối hòa tan bằng phương pháp khối lượng theo HJ 51-2024, hằng lượng là bước quyết định độ tin cậy của lần cân cuối cùng. Vì tiêu chuẩn yêu cầu hai kết quả liên tiếp trong khoảng 0,5 mg, người vận hành phải sấy, làm nguội và cân lặp lại.
Hệ thống tự động thực hiện sấy, làm nguội, cân chính xác và nhận định hằng lượng mà không cần can thiệp thủ công. Với sai số hằng lượng quy định 0,3 mg, hệ thống hỗ trợ hằng lượng tự động cho các phòng thí nghiệm làm theo HJ 51-2024.
Với các phòng thí nghiệm quan trắc môi trường và thử nghiệm bên thứ ba có khối lượng mẫu lớn, lợi ích không chỉ là ít lần cân hơn mà là một quy trình khối lượng nói chung chuẩn hóa hơn, số hóa hơn và hiệu quả hơn.
