Đánh giá khả năng hấp thụ thủy ngân của vật liệu dầu ăn gắn kết lưu huỳnh bằng phương pháp uv vis

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC CẦN THƠ HẦU VĨNH KHOA ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ THỦY NGÂN CỦA VẬT LIỆU DẦU ĂN GẮN KẾT LƯU HUỲNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP UV - VIS LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC CẦN THƠ - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC CẦN THƠ HẦU VĨNH KHOA ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ THỦY NGÂN CỦA VẬT LIỆU DẦU ĂN GẮN KẾT LƯU HUỲNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP UV - VIS Chuyên ngành: KIỂM NGHIỆM THUỐC & ĐỘC CHẤT Mã số: 60.72.04.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ DƯỢC HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THỊ THU TRÂM CẦN THƠ – 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các kết luận văn chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu trước Cần Thơ, ngày 03 tháng 04 năm 2019 Ký tên Hầu Vĩnh Khoa LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cám ơn chân thành đến cô hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Thị Thu Trâm, người dành thời gian, công sức để hướng dẫn, truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm quý báu trình thực đề tài Em chân thành cám ơn q thầy Liên mơn Hóa phân tích – Kiểm nghiệm – Độc chất: thầy Đỗ Châu Minh Vĩnh Thọ, cô Nguyễn Thị Ngọc Vân truyền đạt kinh nghiệm, lời khuyên giúp em hoàn thiện đề tài Con xin cảm ơn ba mẹ động viên con, hỗ trợ tinh thần giúp có thêm nghị lực, niềm tin, cố gắng vượt qua khó khăn, trở ngại Con ln trân trọng lời động viên vô giá ba mẹ Em xin cảm ơn đến Bộ mơn Hóa, Khoa Khoa học Tự nhiên, Đại Học Cần Thơ hỗ trợ em điều kiện kĩ thuật, công nghệ cho em Em xin chân thành cảm ơn Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thầy phản biện nhận xét, góp ý giúp cho luận văn em hoàn chỉnh Xin gửi lời cám ơn đặc biệt đến Thôi Văn Lộc, Mai Văn Hiếu anh chị học viên chuyên ngành Kiểm nghiệm thuốc Độc chất giúp đỡ, hỗ trợ, chia sẻ vui buồn với i MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT iii DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC CÁC HÌNH v ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan thủy ngân 1.2 Ô nhiễm thủy ngân môi trường nước 1.3 Một số phương pháp định lượng thủy ngân 11 1.4 Các nghiên cứu liên quan đến hấp phụ thủy ngân 19 Chương ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1 Đối tượng nghiên cứu 21 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 21 2.1.2 Địa điểm nghiên cứu 21 2.2 Phương pháp nghiên cứu 21 2.2.1 Thiết kế nghiên cứu 21 2.2.2 Cỡ mẫu phương pháp chọn mẫu 21 2.2.3 Nội dung nghiên cứu 21 2.2.4 Phương pháp thu thập số liệu 30 2.2.5 Phương pháp kiểm soát sai số 32 2.2.6 Phương pháp xử lý số liệu 32 2.3 Đạo đức nghiên cứu 32 Chương KẾT QUẢ 33 3.1 Khảo sát vật liệu dầu ăn trước gắn kết lưu huỳnh 33 3.1.1 Xác định số iod 33 3.1.2 Xác định thành phần acid béo 34 3.2 Định lượng thủy ngân phương pháp quang phổ UV-Vis 35 ii 3.2.1 Phổ UV-vis phức thủy ngân dithizonat 35 3.2.2 Khảo sát thể tích dithizon dùng để chiết 35 3.2.3 Khảo sát thời gian chiết 36 3.2.4 Khảo sát thể tích NH3 5% tối đa để rửa dithizon dư 37 3.2.5 Thẩm định quy trình định lượng thủy ngân 37 3.3 Điều chế vật liệu dầu ăn gắn kết lưu huỳnh 41 3.3.1 Khảo sát tỉ lệ dầu ăn : lưu huỳnh 41 3.3.2 Đánh giá khả hấp phụ vật liệu điều chế 42 3.3.3 Đặc tính vật liệu hấp phụ tối ưu 43 3.4 Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ 45 3.4.1 Khối lượng vật liệu 45 3.4.2 Thời gian hấp phụ 46 Chương BÀN LUẬN 47 4.1 Khảo sát vật liệu dầu ăn trước gắn kết lưu huỳnh 47 4.2 Định lượng thủy ngân phương pháp quang phổ UV-Vis 48 4.2.1 Khảo sát quy trình chiết tối ưu 48 4.2.2 Thẩm định quy trình định lượng thủy ngân 49 4.3 Kết điều chế vật liệu hấp phụ 52 4.3.1 Khảo sát tỉ lệ dầu ăn : lưu huỳnh 52 4.3.2 Đánh giá khả hấp phụ vật liệu điều chế 53 4.3.3 Đặc tính vật liệu hấp phụ tối ưu 53 4.4 Khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến khả hấp phụ 56 4.4.1 Khối lượng vật liệu 56 4.4.2 Thời gian hấp phụ 56 KẾT LUẬN 59 KIẾN NGHỊ 60 iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT Chữ viết tắt Từ gốc AAS Atomic absorption spectroscopy AOAC EtOAc Agricultural Chemists phân tích Butyl magie chlorid Energy dispersive X-ray Phổ tán sắc lượng tia spectroscopy X Ethyl acetate Ethyl acetat Ethyl thủy ngân Gas chromatography with flame Sắc kí khí với đầu dị ion ionization detector ICP-MS ngun tử Hiệp hội nhà hóa học EtHg GC - FID Phương pháp phổ hấp thu Association of Official BuMgCl EDX Ý nghĩa hóa lửa Inductively coupled plasma mass Phương pháp khối phổ spectrometry nguồn plasma cảm ứng cao tần MeOH Methanol Methanol MeHg Methyl thủy ngân PhHg Phenyl thủy ngân RSD Relative standard deviation Độ lệch chuẩn tương đối SD Standard deviation Độ lệch chuẩn SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Ứng dụng thủy ngân Bảng 1.2 Dạng tồn tính độc hại thủy ngân mơi trường Bảng 2.1 Danh mục dung mơihóa chất sử dụng đề tài 31 Bảng 2.2 Danh mục thiết bị sử dụng đề tài 31 Bảng 3.1 Chỉ số iod số loại dầu thực vật 33 Bảng 3.2 Thành phần acid béo (%) mẫu dầu hạt cải 34 Bảng 3.3 Giá trị độ hấp thu dùng thể tích dithizon khác 35 Bảng 3.4 Ảnh hưởng thời gian chiết đến độ hấp thu 36 Bảng 3.5 Ảnh hưởng thể tích dung dịch NH3 5% 37 Bảng 3.6 Kết xây dựng đường chuẩn 38 Bảng 3.7 Kết khảo sát độ 39 Bảng 3.8 Kết khảo sát độ lặp lại 40 Bảng 3.9 Kết đánh giá trình hấp phụ thủy ngân vật liệu theo tỉ lệ điều chế vật liệu thủy ngân lưu huỳnh 42 Bảng 3.10 Thành phần nguyên tố mẫu vật liệu dầu ăn:lưu huỳnh (50:50) 44 Bảng 3.11 Khả hấp phụ thủy ngân vật liệu theo khối lượng vật liệu 45 Bảng 3.12 Khả hấp phụ thủy ngân vật liệu theo thời gian 46 Bảng 4.1 Thành phần acid béo dầu hạt cải nhóm Worthington 48 Bảng 4.2 Kết xử lý thống kê tính tuyến tính 50 Bảng 4.3 So sánh thành phần nguyên tố dầu ăn vật liệu dầu ăn:lưu huỳnh (50:50 w/w) 55 Bảng 4.4 Dung lượng hấp phụ vật liệu theo thời gian 57 v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Thủy ngân Hình 2.1 Cơng thức cấu tạo dithizon 22 Hình 2.2 Các dạng chuyển hóa dithizon 23 Hình 2.3 Phản ứng tạo phức thủy ngân dithizonat 24 Hình 2.4 Phương trình điều chế vật liệu dầu ăn qua sử dụng gắn kết lưu huỳnh 28 Hình 3.1 Phổ UV-Vis thủy ngân dithizonat 35 Hình 3.2 Đường chuẩn xác định nồng độ Hg2+ 38 Hình 3.3 Vật liệu hấp phụ với tỉ lệ dầu ăn:lưu huỳnh (w/w) khác 41 Hình 3.4 Hình ảnh chụp SEM vật liệu 43 Hình 3.5 Phổ FT-IR vật liệu hấp phụ với tỉ lệ dầu ăn:lưu huỳnh (50 : 50) 44 Hình 3.6 Phổ EDX vật liệu hấp phụ với tỉ lệ dầu ăn:lưu huỳnh (50:50) 45 Hình 4.1 Kết phổ IR dầu hạt cải vật liệu hấp phụ dầu ăn: lưu huỳnh (50:50) 54 Hình 4.2 Kết phổ IR vật liệu hấp phụ dầu hạt cải nghiên cứu nhóm Worthington 54 ĐẶT VẤN ĐỀ Nước bề mặt nước ngầm đóng vai trị quan trọng phát triển kinh tế xã hội người, nước bề mặt chủ yếu tập trung ao, hồ, đầm nước ngầm chủ yếu từ giếng khoan, giếng đóng Q trình phát triển công nghiệp, nông nghiệp dịch vụ nước ta làm cho môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng, đặc biệt ô nhiễm kim loại nặng đứng đầu độ độc hại nhiễm thủy ngân Với khả tan mỡ, dễ kết hợp với phân tử Cho nên làm chức quan, hủy hoại nghiêm trọng tới hệ thần kinh trung ương Nếu hít phải lượng lớn thủy ngân dẫn tới tử vong Các nguồn thải thủy ngân chủ yếu từ ngành công nghiệp sản xuất xi măng, đèn neon, thuốc bảo vệ thực vật đặc biệt đốt than nhà máy nhiệt điện Thủy ngân thải môi trường gây ô nhiễm khơng khí, đất xâm nhập vào nguồn nước Để xử lý loại bỏ thủy ngân nước, số cơng nghệ phát triển như: than hoạt tính, phương pháp lọc thẩm thấu ngược (RO) Những năm gần đây, nhà khoa học nghiên cứu vật liệu như: biến tính than hoạt tính Br2, vật liệu cacbon có nguồn gốc từ vỏ hạt dẻ, xương cừu Mặc dù chất hấp phụ có hiệu quả, chi phí cịn cao nỗ lực phi thương mại để khắc phục hệ sinh thái bị nhiễm Ngồi ra, than hoạt tính dễ cháy thường yêu cầu chất oxy hóa để chuyển thủy ngân kim loại thành thủy ngân (II) 11 Phạm Văn Cử (2012), Nghiên cứu biến tính than hoạt làm vật liệu hấp phụ thủy ngân, Luận văn Thạc sĩ Khoa học, trường Đại học Quốc gia Hà Nội 12 Phan Song Long Dân, Nguyễn Chí Tiến, Đinh Văn Luân, Trần Thị Loan, Nguyễn Thị Vân, Đinh Thị Cẩm Thu, Trần Thị Kim Ngân (2012), Độc học thủy ngân, Báo cáo chuyên đề Độc chất học môi trường, trường Đại học Nông lâm TP.HCM 13 Bùi Thị Hà (2016), Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ trấu phướng pháp oxi hóa ứng dụng làm chất hấp phụ xử lý nước thải, Luận văn tốt nghiệp Đại học, trường Đại học dân lập Hải Phòng 14 Phạm Thị Thu Hà (2016), Nghiên cứu phân tích dạng số kim loại nặng cột trầm tích thuộc lưu vực sơng Cầu địa bàn tỉnh Thái Nguyên, Luận văn Tiến sỹ hóa học, Học viện Khoa học Công nghệ 15 Lê Thị Hường Hoa (2013), Nghiên cứu xây dựng quy trình phát xác định hàm lượng số chất bị cấm sử dụng mỹ phẩm, Luận văn Tiến sĩ Dược học, Đại học Dược Hà Nội 16 Phùng Thị Thu Huyền (2012), Xác định lượng vết thủy ngân phương pháp chiết pha rắn – quang học, Luận văn Thạc sĩ, trường Đại học Khoa học Tự nhiên 17 Liên mơn Hóa phân tích – Kiểm nghiệm – Độc chất (2017), Giáo trình lý thuyết Kiểm nghiệm dược phẩm, Khoa Dược Đại học Y dược Cần Thơ, tr.67 – 134 18 Trần Đức Lợi Nguyễn Văn Đông (2016), “Nghiên cứu phương pháp xác định methyl thủy ngân bùn lắng GC–AFS sử dụng tác chất alkyl hóa Grignard”, Tạp chí phát triển Khoa học Công nghệ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia TPHCM, 19, tr.70 – 82 19 Lê Thị Mùi (2010), “Xây dựng phương pháp xác định tổng thủy ngân số nguồn nước bề mặt nước ngầm thành phố Đà Nẵng phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Đại học Đà Nẵng, (39), tr.50 – 56 20 Nguyễn Minh Quý, Đặng Ngọc Định, Vũ Thị Nha Trang (2015), “Xác định lượng vết thủy ngân sau làm giàu phương pháp chiết pha rắn dùng vỏ trấu biến tính làm pha tĩnh”, Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học, 20, tr.256 – 262 21 Lê Văn Tán (2013), Thuốc thử hữu hóa phân tích, NXB Khoa học kĩ thuật, tr.206 – 212 22 Nguyễn Thị Trang (2012), Phân tích đánh giá tổng hàm lượng thủy ngân số loại nghêu, sò vẹm thuộc bờ biển Đà Nẵng phương pháp chiết trắc quang phân tử UV – Vis, luận văn tốt nghiệp Đại học, trường Đại học Đà Nẵng 23 Viện kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm Quốc gia (2010), Thẩm định phương pháp phân tích hóa học vi sinh vật, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, Hà Nội TÀI LIỆU TIẾNG ANH 24 Ayjan Dawlet, Dilnur Talip, Hong Yu Mi, MaLiKeZhaTi (2013) ,”Removal of Mercury from aquaous solution using sheep bone charcoal”, Procedia Environment Sciences, 18, pp 800 – 808 25 Barbara Gworek, Olga Bemowska-Kałabun, Marta Kijeńska, Justyna Wrzosek-Jakubowska (2016), “Mercury in Marine and Oceanic Waters”, Wate Air Soil Pollut, pp.227 – 371 26 David G Streets, Hannah M Horowitz, Daniel J Jacob, Zifeng Lu, Leonard Levin (2017), “Total mercury released to the environment by human activities”, Environmental Science & Technology, 51, pp.5969 – 5977 27 Eunhee Ha, Niladri Basu, Stephan Bose-O’Reilly, José G Dórea, Emeir McSorley (2017), “Current progress on understanding the impact of mercury on human health”, Environmental Research, 152, pp.419 – 433 28 Fernanda Maciel Rebelo, Eloisa Dutra Caldas (2016), “Arsenic, lead, mercury and cadmium: Toxicity, levels in breast milk and the risks for breastfed infants”, Environmental Research, 151, pp.678 – 688 29 Garcia Calvo, Saul Vallejos, Felix C Garcia, Josefa Rojo, Jose M Garcia and Tomas Torroba (2016), “A smart material for the in situ detection of mercury in fish”, Chemical communications, 52 (80), 11915 – 11918 30 Geir Bjørklunda, Maryam Dadarb, Joachim Mutterc, Jan Aaseth (2017), “The toxicology of mercury: Current research and emerging trends”, Environmental Research, 159, pp.545 – 554 31 Hamta Shoaee, Mina Roshdi, Nasibeh Khanlarzadeh, Asadollah Beiraghi (2012), “Simultaneous preconcentration of copper and mercury in water samples by cloud point extraction and their determination by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry”, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 98, pp.70 – 75 32 José Soares dos Santos, Miguel de la Guárdia, Augustin Pastor, Maria Lúcia Pires dos Santos (2009), “Determination of organic and inorganic mercury species in water and sediment samples by HPLC on-line coupled with ICP-MS”, Talanta journal, 15 (80), pp.207 – 211 33 Joze M Pacyna, Oleg Travnikov, Francesco De Simone, Ian M Hedgecock, Kyrre Sundseth, Elisabeth G Pacyna1, Frits Steenhuisen, Nicola Pirrone, John Munthe (2016), “Current and future levels of merrcury atmospheric pollution on a global scale”, Atmospheric Chemistry and Physics, 16, pp.12495 – 12511 34 K.P Lisha, Shihabudheen M Maliyekkal, T.Pradeep (2010), “Manganese dioxide nanowhiskers: A potential adsorbent for the removal of Hg(II) from water”, Chemical Engineering Journal, 160, pp.432 – 439 35 Kevin M Rice, Ernest M Walker Jr, Miaozong Wu, Chris Gillette, Eric R Blough (2014), “Environmental Mercury and Its Toxic Effects”, J Prev Med Public Health, 47, pp.74 – 83 36 Kim Ki Hyun, Ehsanul Kabir, Shamin Ara Jahan (2016), “A review on the distribution of Hg in the environment and its human health impacts”, Journal of Hazardous Materials, 306, pp.376 – 385 37 Khandaker Rayhan Mahbub, Kannan Krishnan, Ravi Naidu, Stuart Andrews (2017), “Mercury toxicity to terrestrial biota”, Ecological Indicators, 74, pp.451 – 462 38 Mark A Bradley, Benjamin D Barst and Niladri Basu (2017), “A Review of Mercury Bioavailability in Humans and Fish”, International Journal of Environmental Research and Public Health, 14, pp 169 – 189 39 Max J H Worthington, Renata L Kucera, Inês S Albuquerque, Christopher T.Gibson, Alexander Sibley, Ashley D Slattery, Jonathan A Campbell, Salah F K Alboaiji, Katherine A Muller et al (2017), “Laying Waste to Mercury: Inexpensive sorbents made from Sulfur and recycled cooking oils”, ChemPubSoc Europe journals, 23, pp.1 – 13 40 Michael P Crockett, Austin M Evans, Max J H Worthington, Inês S Albuquerque, Ashley D Slattery, Christopher T Gibson, Jonathan A Campbell, David A Lewis,Goncalo, J L Bernardes, and Justin M Chalker (2015), “Sulfur-Limonene Polysulfide: A material synthesized entirely from Industrial by-products and its use in removing toxic metals from water and soil”, Angewandte Chemie International Edition, 55 (5), pp.1714 – 1718 41 Mohammad Zabihi, A Ahmadpour, A Haghighi Asl (2009), “Removal of mercury from water by carbonaceous sorbents derived from walnut shell, Journal of Hazardous Materials, 167, pp.230 – 236 42 Yindong Tong, Mengzhu Wang, Xiaoge Bu, Xin Guo, Yan Lin, Huiming Lin, Jing Li, Wei Zhang, Xuejun Wang (2017), “Mercury concentrations in China's coastal waters and implications for fish consumption by vulnerable populations”, Environmental pollution, 231, pp.396 – 405 PHỤ LỤC Phụ lục Phổ UV-VIS phức thủy ngân dithizonat Phụ lục Phổ IR dầu hạt cải Phụ lục Phổ IR vật liệu hấp phụ tối ưu Phụ lục Phổ GC-FID phân tích thành phần acid béo dầu hạt cải Phụ lục Phổ EDX dầu hạt cải Phụ lục Phổ EDX vật liệu tỉ lệ dầu:lưu huỳnh (50:50 w/w) Phụ lục Phổ UV-VIS phức thủy ngân dithizonat Phụ lục Phổ IR dầu hạt cải Phụ lục Phổ IR vật liệu hấp phụ tối ưu Phụ lục Phổ GC-FID phân tích thành phần acid béo dầu hạt cải Phụ lục Phổ EDX dầu hạt cải Phụ lục Phổ EDX vật liệu tỉ lệ dầu:lưu huỳnh (50:50 w/w) ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC CẦN THƠ HẦU VĨNH KHOA ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ THỦY NGÂN CỦA VẬT LIỆU DẦU ĂN GẮN KẾT LƯU HUỲNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP UV - VIS Chuyên ngành:... lượng thủy ngân 37 3.3 Điều chế vật liệu dầu ăn gắn kết lưu huỳnh 41 3.3.1 Khảo sát tỉ lệ dầu ăn : lưu huỳnh 41 3.3.2 Đánh giá khả hấp phụ vật liệu điều chế 42 3.3.3 Đặc tính vật liệu. .. kết lưu huỳnh? ?? lựa chọn thực Mục tiêu cụ thể Điều chế vật liệu dầu ăn gắn kết lưu huỳnh Đánh giá khả hấp phụ thủy ngân vật liệu vừa điều chế 3 Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan thủy ngân