Xác định đồng thời dư lượng thuốc trừ sâu họ pyrethroid và họ lân hữu cơ trong nước

Trang 1

ĐẠI HỌC QUOC GIA THANH PHO HO CHI MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

PHAN NGUYEN TAM MINH

NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH XÁC ĐỊNH ĐÒNG THỜI

DU LUQNG THUOC TRU SAU HO PYRETHROID VA

HỌ LÂN HỮU CƠ TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG

PHAP SAC KY KHi KET HOP VOI CHIET PHA RAN

LUAN VAN THAC Si KHOA HOC HOA HOC

Thành phố Hô Chí Minh- 2009

Trang 2

ĐẠI HỌC QUOC GIA THANH PHO HO CHI MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

PHAN NGUYEN TAM MINH

NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH XÁC ĐỊNH ĐỎNG THỜI DƯ LƯỢNG THUÓC TRỪ SÂU HỌ PYRETHROID VÀ HỌ LÂN HỮU CƠ

TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ KET HOP VOI CHIET PHA RAN

Chuyên ngành: HỐ PHÂN TÍCH Mã số: 1.04.03

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HOÁ HỌC

Người hướng dẫn khoa học

PGS TS NGUYEN THANH KHUYÉN

TS VÕ DIỆP THANH THUỶ

Thanh phé Hô Chí Minh- 2009

Trang 3

Kính dâng ba má và gia đình những người đã hết lòng thương yêu và nuôi dạy con nên người

Trang 4

Tôi xin chân thành biết ơn PGS.TS Nguyễn Thanh Khuyến; TS Võ Diệp Thanh Thủy đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi hồn thành luận văn

Xin chân thành cảm ơn quý Thay, Cô và các anh chị Khoa Hóa, Bộ

môn Hóa Phân Tích và Phòng phân tích trung tâm Trường Đại học Khoa Học

Tự Nhiên đã tạo điêu kiện thuận lợi hỗ trợ tơi hồn thành đề tài

Cảm ơn các bạn đã động viên, khích lệ tôi trong suốt quá trình thực

hiện đê tài

Trang 5

DANH MUC CHU VIET TAT

GC-ECD: gas chromatography- electron capture detector GC-FID: gas chromatography- flame ionization detector

GC-FPD: gas chromatography- flame photoionization detector GC- MS: gas chromatography- mass spectroscopy

GC-TCD: gas chromatography- thermal conductivity detector GC- TID: gas chromatography- thermal ionization detector GC- NPD: gas chromatography- nitrogen phosphorus detector GSC: gas solid chromatography

GLC: gas liquid chromatography LOD: limit of detection

LOQ: limit of quantitation SPE: solid phase extraction

TCB: 1,2,4- triclobenzen

Trang 6

DANH MUC BANG

Bảng 7.1: Tốc độ dòng và áp suất khí mang khảo sát Bảng 7.2: Vị trí các chất trên sắc ký đồ

Bảng 7.3: Kết quả khảo sát độ lặp lại của diện tích peak 14 thuốc trừ sâu

Bảng 7.4: Kết quả dựng đường chuẩn dimethoate Bảng 7.5: Kết quả dựng đường chuẩn diazinon Bảng 7.6: Kết quả dựng đường chuẩn phenitrothion Bảng 7.7: Kết quả dựng đường chuẩn clopyrifos Bảng 7.8: Kết quả dựng đường chuẩn phenthoate Bang 7.9: Kết quả dựng đường chuẩn allethrin

Bảng 7.10: Kết quả dựng đường chuẩn lambda cyhalothrin Bảng 7.11: Kết quả dựng đường chuẩn tetramethrin

Bảng 7.12: Kết quả dựng đường chuẩn cyphenothrin Bảng 7.13: Kết quả dung dwong chuan permethrin Bảng 7.14: Kết quả dựng đường chuẩn cyfluthrin Bảng 7.15: Kết quả dung dwong chuan cypermethrin Bảng 7.16: Kết quả dựng đường chuẩn fenvalerate Bảng 7.17: Kết quả dựng đường chuẩn deltamethrin

Bảng 7.18: Khoảng tuyên tính và phương trình hồi quy của 14 thuốc trừ sâu

Bảng 7.19: Giá trị LOD, LOQ của 14 hợp chất thuốc trừ sâu

Bang 8.1: Hiệu suất thu hồi khi rữa giải bằng aceton, etylacetate, hexan và

dicloromethan

Bang 8.2: Hiệu suất thu hồi khi kết hợp 2 dung môi khác nhau đề rửa giải

Bang 8.3: Hiệu suất thu hồi khi thay đổi tỉ lệ dung môi rửa giải etylacetate:hexan Bang 8.4: Hiệu suất thu hồi khi thay đổi thể tích dung môi rửa giải

Bang 8.5: Ảnh hưởng của dung môi rửa tạp methanol: nước đên hiệu suất thu hồi

Bảng 8.6: Ảnh hưởng tốc độ tải mẫu đến hiệu suất thu hôi

Bang 8.7: Hiệu suất thu hồi khi thay đổi dung môi chiết lỏng- lỏng

Trang 7

Bang 8.8: So sánh hiệu suat thu héi chiét SPE và chiết lỏng- lỏng Bảng 8.9: Kết quả so sánh độ chính xác của 2 phương pháp chiết Bang 9.1: Kết quả phân tích mẫu mạ

Bang 9.2: Kết quả phân tích mẫu mạ Bang 9.3: Kết quả phân tích mẫu mạ Bang 9.4: Kết quả phân tích mẫu mạ Bang 9.5: Kết quả phân tích mẫu m;

Bảng 9.6: Kết quả phân tích mẫu mạ

Bảng 9.7: Hiệu suất thu hồi mẫu mị Bang 9.8: Hiệu suất thu hồi mẫu m; Bảng 9.9: Hiệu suất thu hồi mẫu mạ Bảng 9.10: Hiệu suất thu hồi mẫu m¿ Bảng 9.11: Hiệu suất thu héi mau ms Bảng 9.12: Hiệu suất thu hồi mẫu mạ

Trang 8

DANH MUC HINH

Hình 3.1: Thời gian lưu của câu tử phân tích trên sắc ký đồ Hình 3.2: Mô tả cách tính số đĩa lý thuyết

Hình 3.3: Sơ đồ thiết bị sắc ký khí

Hình 4.1: cơ chế SPE phân tích mẫu trong dung môi nước

Hình 4.2: cơ chế SPE phân tích mẫu trong dung môi khác nước

Hình 7.1: Sắc ký đồ hỗn hợp 14 thuốc trừ sâu và chất nội chuẩn; tốc độ dong 1.0ml/phút, áp suất 5.65psi Hình 7.2: Sắc ký đồ hỗn hợp 14 thuốc trừ sâu và chất nội chuẩn; tốc độ dòng 1.1ml/phút, áp suất 6 13psi Hình 7.3: Sắc ký đồ hỗn hợp 14 thuốc trừ sâu và chất nội chuẩn; tốc độ dòng 1.2ml/phút, áp suất 6.60psi Hình 7.4: Sắc ký đồ hỗn hợp 14 thuốc trừ sâu và chất nội chuẩn; tốc độ dòng 1.3ml/phút, áp suất 7.06psi Hình 7.5: Sắc ký đồ hỗn hợp 14 thuốc trừ sâu và chất nội chuẩn; tốc độ dòng 1.4ml/phút, áp suất 7.51psi Hình 7.6: Sắc ký đồ hỗn hợp 14 thuốc trừ sâu và chất nội chuẩn; tốc độ dòng 1.6ml/phút, áp suất 8.38psi Hình 7.7: Đồ thị biểu

ấn sự thay đối áp suất theo tốc độ dòng Hình 7.8: Đồ thị biểu diễn ảnh hướng của tốc độ dòng

Trang 9

Hình 7.14: sắc ký đồ của nội chuẩn TCB và hỗn hợp 14 chất khảo sát phân tích theo chương trình nhiệt 3 Hình 7.15: Chương trình nhiệt 4 Hình 7.16: sắc ký đồ của nội chuẩn TCB và hỗn hợp 14 chất khảo sát phân tích theo chương trình nhiệt 4 Hình 7.17: Chương trình nhiệt 5 Hình 7.18: sắc ký đồ của nội chuẩn TCB và hỗn hợp 14 chất khảo sát phân tích theo chương trình nhiệt 5 Hình 7.19: sắc ký đồ của dimethoate Hình 7.20: sắc ký đồ của diazinon Hình 7.21: sắc ký đồ của phenitrothion Hình 7.22: sắc ký đồ của clopyrifos Hình 7.23: sắc ký đồ của allethrin Hình 7.24: sắc ký đồ của phenthoate Hình 7.25: sắc ký đồ của tetramethrin Hình 7.26: sắc ký đồ của ^-cyhalothrin Hình 7.27: sắc ký đồ của cyphenothrin Hình 7.28: sắc ký đồ của permcthrin Hình 7.29: sắc ký đồ của cyfluthrin Hình 7.30: sắc ký đồ của cypermethrin Hình 7.31: sắc ký đồ của fenvalerate Hình 7.32: sắc ký đồ của deltamethrin

Hình 7.33: Khoảng tuyên tính của dimethoate Hình 7.34: Đường chuẩn dimethoate

Hình 7.35: Khoảng tuyên tính của diazinon

Hình 7.36: Đường chuẩn diazinon

Hình 7.37: Khoảng tuyên tính của phenitrothion Hình 7.38: Đường chuẩn phenitrothion

Hình 7.39: Khoảng tuyên tính của clopyrifos

Trang 10

Hình 7.40: Đường chuẩn clopyrifos

Hình 7.41: Khoảng tuyên tính của phenthoate Hình 7.42: Đường chuẩn phenthoate

Hình 7.43: Khoảng tuyến tính của allethrin Hình 7.44: Đường chuẩn allethrin

Hình 7.45: Khoảng tuyên tính của A-cyhalothrin Hình 7.46: Đường chuẩn A-cyhalothrin

Hình 7.47: Khoảng tuyên tính của tetramethrin Hình 7.48: Đường chuẩn tetramethrin

Hình 7.49: Khoảng tuyên tính của cyphenothrin Hình 7.50: Đường chuẩn cyphenothrin

Hình 7.51: Khoảng tuyên tính của permethrin Hình 7.52: Đường chuẩn permethrin

Hình 7.53: Khoảng tuyên tính của cyfluthrin Hình 7.54: Đường chuẩn cyfluthrin

Hình 7.55: Khoảng tuyên tính của cypermethrin Hình 7.56: Đường chuẩn cypermethrin

Hình 7.57: Khoảng tuyên tính của fenvalerate Hình 7.58: Đường chuẩn fenvalerate

Hình 7.59: Khoảng tuyên tính của deltamethrin Hình 7.60: Đường chuẩn deltamethrin

Hình 8.1: Sắc ký đồ mẫu nước sử dụng làm mẫu nước tự tạo

Trang 11

Hinh 8.7: Dé thi biéu dién hiệu suất thu hồi khi thay đổi tốc d6 tai mau qua cột

Hình 8.8: Qui trình chiết SPE tối ưu cho 14 thuốc trừ sâu

Hình 8.9: Hiệu suất thu hỏi qui trình chiết lồng lồng với các dung môi chiết khác nhau

Hình 8.10: Đô thị so sánh hiệu suất thu hồi của 2 phương pháp chiết

Trang 12

MUC LUC

Trang

TRANG PHU BIA

MUC LUC

DANH MUC CHU VIET TAT DANH MUC BANG

DANH MUC HINH

PHAN I: TONG QUAN

Chương 1: Mở đầu

1.1 Đặt vấn đề

1.2 Tên đề tài luận văn

1.3 Mục tiêu đề tài

1.4 Phương pháp nghiên cứu

1.5 Nội dung thực hiện

Chương 2: Đại cương về các hợp chất thuốc trừ sâu họ cúc tổng hợp

Bw

NNN

Se

và họ lân hữu cơ

2.1 Các hợp chất thuốc trừ sâu họ cúc tổng hợp (pyrethroid)

2.1.1 Đặc điểm chung

2.1.2 Câu tạo và tính chât một số pyrethroid 2.2 Cac hop chat thuốc trừ sâu họ lân hữu cơ

2.2.1 Đặc điểm chung ¬

RP

RD

2.2.2 Câu tạo và tính chât một số lân hữu cơ 10

Chương 3: Sơ lược lý thuyết về phương pháp sắc ký khí 13

3.1 Đại cương về phương pháp phân tích sắc ký 13

3.1.1 Khái niệm 13

3.1.2 Các đại lượng cơ bản trong phương pháp sắc ký 14

3.2 Phương pháp sắc ký khí đầu dò bắt điện tử (GC-ECD) 17

3.2.1 Khái niệm 17

Trang 13

3.2.2 So dé thiét bi séc ky khi

3.2.3 Dinh tinh va dinh hrong trong sac ký khí

Chương 4: Sơ lược lý thuyết về chiết pha rắn

4.1 Khái niệm

4.2 Cau tao cot SPE

4.3 Các bước tiền hành trong quá trình chiết pha rắn

4.4 Chon co ché SPE theo mau phan tich

Chương 5: Một số phương pháp phân tích dư lượng pyrethroid và lân hữu cơ

5.1 Phương pháp sắc ký khí đầu dò bắt điện tử và sắc ký khí ghép khối phố kết hợp chiết pha rắn đề xác định dư lượng

thuốc trừ sâu trong nông sản

5.2 Phân tích dư lượng thuốc trừ sâu trong mật ong bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ

5.3 Phương pháp sắc ký khí đầu dò bắt điện tử và đầu dò ion hoá phát xạ kết hợp với chiết pha rắn đề xác định dư lượng thuốc

trừ sâu lân hữu cơ trong nước rửa từ sự chế biến trái olive

5.4 Phân tích dư lượng thuốc trừ sâu trong dâu tây bằng phương pháp chiết vi sóng- vi chiết pha rắn kết hợp với sắc ký khí ghép khối phố 5.5 Phương pháp chiết pha rắn kết hợp với sắc ký khí ghép hai lần

khối pho để xác định dư lượng thuốc trừ sâu trong dầu thực vật PHẢN II: THỰC NGHIỆM Chương 6: Dụng cụ, thiết bị, hoá chất 6.1 Thiết bị và dụng cụ 6.2 Hoá chất 6.3 Chuẩn bị dung dịch

Trang 14

7.1 Khảo sát các thông số vận hành máy

7.1.1 Nhiệt độ buông tiêm, nhiệt độ đầu dò, phương pháp tiêm,

thể tích tiêm

7.1.2 Tốc độ dòng khí mang và áp suất trên cột

7.2 Khao sat và tối ưu hoá chương trình nhiệt 7.2.1 Chương trình nhiệt I 7.2.2 Chương trình nhiệt 2 7.2.3 Chương trình nhiệt 3 7.2.4 Chương trình nhiệt 4 7.2.4 Chương trình nhiệt 5 7.3 Định danh các chất trên sắc ký đồ 7.4 Khảo sát độ lặp lại của phép đo

7.5 Khoảng tuyến tính và đường chuẩn

7.6 Khảo sát giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ)

Chương 8: Xây dựng quy trình chiết pha rắn cho các hợp chất

thuốc trừ sâu trong mẫu nước

8.1 Khảo sát và tối ưu hoá qui trình chiết pha rắn 8.1.1 Khảo sát loại dung môi rửa giải

§.1.2 Khảo sát tỉ lệ etylacetate: hexan trong hỗn hợp dung môi rửa giải 8.1.3 Khảo sát thể tích dung môi sử dụng để rửa giải

8.1.4 Khảo sát sự ảnh hưởng của dung môi rửa tạp 8.1.5 Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ tai mau lên cột §.2 Khảo sát quy trình chiết lồng- lồng các thuốc trừ sâu

8.3 So sánh phương pháp chiết SPE với phương pháp chiết lồng-lồng

Trang 15

Chuong 1

MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn dé:

Việt Nam là một nước nông nghiệp với khoảng bây mươi phan trăm dân số sống bằng nghề nông, vì vậy năng suất và sản lượng cây trồng luôn là vân đề thiết yêu Trên con đường tìm kiếm các biện pháp để tăng năng suất cây trồng, cũng như các nước khác trên thê giới thì việc đưa hoá chất vào sử dụng trong sản xuất nông

nghiệp ở nước ta là một thành tựu to lớn đã vẽ ra một viễn cảnh tốt đẹp cho cuộc

sống người dân Nhờ sự ứng dụng này năng suất thu hoạch tăng lên rõ rệt, cuộc sống vật chất của người dân no đủ hơn Song cũng chính từ những tác dụng tích cực đó đã dẫn đến người nơng dân lạm dụng hố chất trong sản xuất nông nghiệp, đặc

biệt là thuốc bảo vệ thực vật Sự lạm dụng này đã tạo nên một hậu quả xấu làm ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng lớn đến hệ sinh thái

Theo thông kê của Tổ chức y tế thế giới, mỗi năm con người đã sử dụng

hàng chục triệu tan thuốc bảo vệ thực vật các loại bao gom thuốc trừ sâu, thuốc diệt nắm, điệt cỏ , ngoài một phần thuốc có tác dụng diệt trừ các loài địch hại mùa

màng, phan lớn khối lượng thuốc còn lại được đưa vào môi trường Dưới tác động

của nước tưới, nước mưa dư lượng thuốc bảo vệ thực vật bị cuồn trôi từ những khu

vực phun thuốc dén kênh rạch, sông hồ làm ô nhiễm nguồn nước ngọt, phần khác sẽ

ngâm vào đất hay tích tụ trong các loài thực vật Sự hiện diện và tồn lưu thuốc bảo vệ thực vật trong môi trường nước, đất, cây cỏ đã làm ngộ độc, gây chết cho nhiều loài động vật Đối với con người, thuốc bảo vệ thực vật có thể ảnh hướng trực tiếp

gây ngộ độc mãn tính, ngộ độc cấp tính dẫn đền tử vong hoặc làm biến đổi gen gây

nên các bệnh về di truyền ảnh hướng đến nhiều thê hệ sau Do tác hại to lớn này trong nhiều năm trở lại đây vấn đề ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật luôn được quan

tâm nghiên cứu

Với sự phát triển cao của khoa học công nghệ các loại thuốc bảo vệ thực vật

ngày nay vô cùng phong phú và đa chủng loại Trong thực tế sản xuất, đề chống lại

Trang 16

sự kháng thuốc của các loài địch hại, người nông dân thường sử dụng cùng một lúc

nhiều loại thuốc bảo vệ thực vật khác nhau, chẳng hạn đối với thuốc trừ sâu người

dân có thể sử dụng các loại thuốc lân hữu cơ, pyrethroid hoac carbamate trong cing

một mùa vụ Vì vậy việc xác định tồn lượng các thuốc bảo vệ thực vật trong môi

trường ngày nay thường được phát triển theo hướng xác định đồng thời nhiều nhóm

thuốc bảo vệ thực vật có thể có trong cùng một mẫu Điều này có một ý nghĩa lớn, đáp ứng yêu cầu thực tế và tiết kiệm được thời gian, hoá chất

Ở nước ta đã có một sô công trình khảo sát về tình hình sử dụng thuốc trừ

sâu và ảnh hưởng của thuốc trừ sâu đến sức khoẻ người nông dân [10],[12],[14]

Bên cạnh đó cũng có một số nghiên cứu xác định dư lượng của thuốc trừ sâu bằng

phương pháp sinh học và sac ky [3],[11],[13],[16] Tuy nhiên phan lớn các nghiên

cứu xác định dư lượng của thuốc trừ sâu này chỉ được thực hiện trên một nhóm thuốc trừ sâu hoặc tập trung nhiều vào nhóm clo hữu cơ

Từ những lý do trên, đề tài được thực hiện nhằm tìm ra qui trình giúp xác định tốt hỗn hợp các thuốc trừ sâu họ pyrethroid và lân hữu cơ trong cùng mẫu phân tích với giới hạn phát hiện thấp

1.2 Tên đề tài luận văn:

NGHIÊN CỨU QUI TRÌNH XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI DƯ LƯỢNG THUÓC TRỪ SÂU HỌ PYRETHROID VÀ HỌ LÂN HỮU CƠ TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ

KHÍ KẾT HỢP VỚI CHIÉT PHA RẮN 1.3 Mục tiêu của đề tài:

- Khảo sát các điều kiện tối ưu để phân tích đồng thời các hợp chất thuốc trừ sâu họ pyrethroid và lân hữu cơ bằng phương pháp sắc ký khí đầu dò bắt điện tử

- Xây dựng qui trình chiết và làm giàu các hợp chất thuốc trừ sâu họ cúc tổng hợp và họ lân hữu cơ trong nước bằng phương pháp chiết pha rắn

1.4 Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp phân tích sắc ký khí với đầu dò bắt điện tử - Phương pháp xử lý mẫu với kỹ thuật chiết pha rắn

- Phương pháp thông kê để đánh giá qui trình phân tích

Trang 17

1.5 Nội dung thực hiện:

- Khảo sát và tối ưu hố các thơng số vận hành máy - Khảo sát và tối wu hoá chương trình nhiệt

- Khảo sát khoảng tuyên tính, giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng - Khảo sát và tối ưu qui trình chiết và làm giàu các hợp chất thuốc trừ sâu họ cúc tổng hợp và họ lân hữu cơ

- Ứng dụng xác định dư lượng các hợp chất thuốc trừ sâu trong mẫu nước

Trang 18

Chương 2

DAI CUONG VE CAC HOP CHAT THUOC TRU SAU HQ CUC TONG HOP VA HO LAN HUU Co

2.1 Các hợp chất thuốc trừ sâu họ cúc tông hợp:

2.1.1 Đặc điểm chung:

Các hợp chat thuốc trừ sâu họ cúc tông hợp (pyrethroid) có nguồn gốc ban đầu từ cây cúc lá nhỏ thuộc họ Chrysanthemum cinerariaefolium Các hợp chất họ pyrethroid tan tốt trong dung môi hữu cơ như acetone, hexan, toluen nhưng lại ít tan trong nước Chúng tương đối bền với ánh sáng, nhiệt, bền trong môi trường trung tính và acid nhẹ, nhưng lại dễ bị thủy phân trong môi trường kiềm

Đây là các hợp chất có tác dụng chọn lọc cao, ít độc hại với côn trùng có ích

và trừ được các chủng sâu kháng thuốc lân, clo và carbamate Pyrethroid hoà tan nhanh trong lipit, lipoprotein nên có tác dụng tiếp xúc và vị độc mạnh, không gây tác dụng nội hấp và xông hơi Thuốc gây hiện tượng choáng độc nhanh, có phổ trừ sâu rộng diệt được nhiều loại sâu bọ và côn trùng Khả năng gây độc của pyrethroid với người và động vật máu nóng thap nhưng lại rất độc hại với cá và các loài thủy sinh

2.1.2 Câu tạo và tính chất của một số pyrethroid: 2.1.2.1 Allethrin:

Tên tương ứng: 2,2-Dimethyl-3-(2-methyl-I-

propenyl)cyclopropanecarboxylic acid 2-methy]-4-oxo-3-(2-propenyl)-2-

cyclopenten-1-yl ester; allethrolone ester of chrysanthemummonocarboxylic acid

Trang 19

Công thức phân ti: C,,H,,0, Khối lượng phân tử: 302.41

Tinh chat: allethrin tinh khiết ở dang sét mau vang nhat, bi phan huy 6 nhiét

độ > 400°C LD¿o đối với chuột là 210mg/kg; với thỏ là 4290mg/kg

Nhiệt độ sôi: 160C

2.1.2.2 A-cyhalothrin:

Cac tén twong tng: (15,3S)-rel-3-[(1Z)-2-Chloro-3,3,3-trifluoro-1-propenyl]-

2,2-dimethylcyclopropanecarboxylic acid (R)-cyano(3-phenoxyphenyl) methyl ester; hoặc (+)-ơ-cyano-3-phenoxybenzy] 3-(2-chloro-3,3,3-trifluoroprop- I-enyl)- 2,2-dimethylcyclopropane carboxylate Công thức câu tạo: HạC, I o OL ĐƠ FạC S ‘0

Công thức phân tử: C,.H,,CIF;NO; Khối lượng phân tử: 449.86

Tính chất: là chất rắn không mùi màu trắng LDao đối với chuột đực

79mg/kg, đối với chuột cái 56mg/kg

Nhiệt độ nóng chảy: 49.2°C Nhiệt độ sôi: 275°C

2.1.2.3 Cyfluthrin:

Các tên tương ứng: 3-(2,2-Dichloroethenyl)-2,2-

dimethylcyclopropanecarboxylic acid cyano(4-fluoro-3-phenoxyphenyl) methyl

ester; hoặc (R,S)-œ-cyano-4-fluoro-3-phenoxybenzyl-(!R,,S)-cis,trans-3-(2,2-

dichlorovinyl)-2,2-dimethylcyclopropanecarboxylate; cyfoxylate

Công thức câu tạo:

Trang 20

HsC_ CH; F

x OO = T : 2

ci Ỗ CN (1R,3R,oF)-torm

Công thức phân tử: C.,.H,;CLENO, Khối lượng phân tử: 434.29

Tinh chất: ở dạng sệt màu vàng nâu LDsạ đồi với chuột 500-800mg/kg

Nhiệt độ nóng chảy: dạng đồng phan (1R,3R, aS) 1a 50-52°C

dạng đồng phân (1R,3S, œS) là 68-69°C

2.1.2.4 Cypermethrin:

Các tên tương ứng: 3-(2,2-Dichloroethenyl)-2,2-

dimethylcyclopropanecarboxylic acid cyano (3-phenoxyphenyl) methyl ester ; hoac (+)-a-cyano-3-phenoxybenzyl]-(+)-cis, trans-3-(2,2-dichlorovinyl)-2,2- dimethylcyclopropane carboxylate Công thức câu tạo: Hạ CH; cl 0 Ô ơ al ° CN cis-form

COng thite phan tit: C,,H,,ClLNO,

Khối lượng phân tử: 416.30

Tính chất: dang sét mau vang nau nhat LDs đối với chuột trướng thành

250mg/kg

Nhiệt độ nóng chảy: 60°- 80°C

Nhiệt độ sôi: 220°C

2.1.2.5 Cyphenothrin:

Các tên tương ứng: 2,2-Dimethyl-3-(2-methyl-I-propenyl)

cyclopropanecarboxylic acid cyano (3-phenoxyphenyl) methyl ester ; hoặc (RS)-œ-

Trang 21

cyano-3-phenoxybenzyl (1R)-cis,trans-chrysanthemate; o-cyano-m-phenoxybenzyl 2,2-dimethy]-3-(2-methylpropenyl)cyclopropanecarboxylate; 3-phenoxy-ơ- cyanobenzylchrysanthemate Công thức câu tạo: HsC_ CH; „ X ( oO Ơ Hy Oo CN

Cong thite phan tt: C,,H,,NO,

Khối lượng phân tử: 375.46

Tính chất: là chất lỏng sệt màu vàng nhạt

Nhiệt độ sôi: bpạ¿ 153C 2.1.2.6 Deltamethrin:

Các tên tương ứng: [LR-[1œ(S*),3œ]]-3-(2,2-Dibromoetheny])-2,2-

dimethylcyclopropanecarboxylic acid cyano (3-phenoxyphenyl) methyl ester ; hoac

(S)-a-cyano-3-phenoxybenzyl-(1R)-cis-3-(2,2-dibromovinyl)-2,2-

dimethylcyclopropane carboxylate; decamethrin; esbecythrin

Công thức câu tạo:

HạC CH;

LA

Br 4 Y ứ ơ

Š CN

Công thức phân tử: C,,H,oBr,NO, Khối lượng phân tử: 505.21

Tinh chât: ở dang tinh thé ran không màu LDsg đối với chuột 33-34mg/kg

Nhiệt độ nóng chảy: 98°- 101°C Nhiệt độ sôi: 300°C

2.1.2.7 Fenvalerate:

Các tên tương ứng: 4-Chloro-œ-(I-methylethy])benzeneacetic acid cyano (3- phenoxyphenyl) methyl ester ; hoặc œ-cyano-3-phenoxybenzyl œ-(4-chlorophenyl)

Trang 22

isovalerate; cyano (3-phenoxypheny!) methyl] 4-chloro-a-(1-methylethyl) benzeneacetate; o-cyano-3-phenoxybenzy]-2-(4-chloropheny])-3-methylbutyrate; HạC CH œ ° oO CN phenvalerate Công thức câu tạo: cl

Công thức phân tử: C,.H,„CINO, Khối lượng phân tử: 419.91

Tính chất: là chất lồng sệt màu vàng nâu, phân huỷ nhanh ở môi trường pH>8 LD¿; đối với chuột 100-300mg/kg Rat độc đối với ong và cá

Nhiệt độ sôi: 300°C

2.1.2.8 Permethrin:

Các tên tương ứng: 3-(2,2-Dichloroethenyl)-2,2-

dimethylcyclopropanecarboxylic acid (3-phenoxyphenyl) methyl ester ; hoặc 3- (phenoxyphenyl) methyl] (+)-cis, trans-3-(2,2-dichloroethenyl)-2,2-

dimethylcyclopropanecarboxylate; m-phenoxybenzyl (+)-cis,trans-3-(2,2- dichlorovinyl)-2,2-dimethylcyclopropanecarboxylate Công thức câu tạo: HạG CHạ SAR cr (1R-cis)-form Céng thie phan tt: C,,H,,C1,0, Khối lượng phân tử: 391.29

Tính chất: permethrin tinh khiết là những tỉnh thể không màu ở nhiệt độ phòng có thể chuyền sang dạng sệt màu vàng nhạt LDso đối với chuột tiếp xúc qua đường miệng là 430-470mg/kg

Trang 23

Nhiệt độ nóng chây: 63-65°C

Nhiệt độ sôi: bpạo; 220%

2.1.2.9 Tetramethrin:

Các tên tương ứng: 2,2-Dimethyl-3-(2-methyl-I-

propenyl)cyclopropanecarboxylic acid (1,3,4,5,6,7-hexahydro-1,3-dioxo-2H- isoindol-2-yl)methy] ester ; hoac N-(3,4,5,6-tetrahydrophthalimide) methyl- cis,trans-chrysanthemate; N-(chrysanthemoxymethyl)-1-cyclohexene-1,2- dicarboximide; phthalthrin Công thức câu tạo: Hạ CH; ° HạC ¬ ro Hạể ư ở (1R-trans)-form

Cơng thức phan tit: C,,H,,NO, Khối lượng phân tử: 331.41

Tính chất: là chất lồng không màu LD¿ đối với chuột tiếp xúc qua đường miệng là 1000mg/kg

Nhiệt độ nóng chảy: 56-80°C

2.2 Các hợp chất thuốc trừ sâu họ lân hữu cơ:

2.2.1 Đặc điểm chung:

Nhóm lân hữu cơ gồm những hợp chất ester của phosphoric acid hay

thiophosphoric acid với các gốc của các hợp chất hữu cơ khác Ví dụ như diazinon, parathion, fenitrothion, Nhóm này có thời gian bán hủy nhanh hơn thuốc bảo vệ thực vật nhóm clo hữu cơ nhưng lại có độ độc cao hơn đôi với người và động vật

Nhóm lân hữu cơ tác động vào hệ thần kinh của cá thể trúng độc bằng cách

ức chế sự tạo thành men acetylcholinesterase và tác động lên khoảng không gian giữa các tê bào thản kinh, gây nên những hưng phan than kinh đi kèm với các hoạt động loạn nhịp, choáng váng, các chỉ va đầu co giật liên tục, yêu dần và chết Day

Trang 24

là nhóm thuốc bảo vệ thực vật vẫn còn được sử dụng rộng rãi hiện nay bên cạnh

nhóm cúc tổng hợp

Trong môi trường tự nhiên, dưới tác dụng của ánh sáng, nhiệt độ, độ am va vi sinh vat sw chuyén hoá các lân hữu cơ diễn ra rât phức tạp làm xuất hiện nhiều

hợp chất trung gian độc đối với côn trùng và động vật máu nóng hơn rất nhiều lần

dang thuốc ban đầu

Các hợp chat lân hữu cơ tương đối ít tích lũy lâu trong lipit, mơ mỡ,

lipoprotein nhưng lại hồ tan và tôn tại rất lâu trong dẫn xuất ester của các acid hữu cơ vòng thơm Các hợp chất này có thể gây ngộ độ cấp tính cho sinh vật khi tiếp xúc trực tiếp, nuốt nhằm hoặc qua đường hô hấp Chúng cũng có thể gây độc mãn

tính mà không có triệu chứng ban đầu cụ thể nào

2.2.2 Câu tạo và tính chất một sô hợp chất lân hữu cơ:

2.2.2.1 Diazinon :

Các tên tương ứng: Phosphorothioic acid O,O-diethyl Ø-[6-methyl-2-(1- methylethyl)-4-pyrimidinyl] ester ; hoặc thiophosphoric acid 2-isopropyl-4-methyl- 6-pyrimidyl diethyl ester; Ø,Ó-diethyl Ø-2-isopropyl-4-methy]-6-pyrimidyl

thiophosphate; diethyl 2-isopropyl-4-methyl-6-pyrimidy] thionophosphate; dimpylate Công thức câu tạo: HạC cH Xe ° HO Ox\ 0 Nw CHs ll Ss | uN CHs

Cong thite phan ti: C,,H,,N,O;PS Khối lượng phân tử: 304.35

Tính chất: là chất lồng có mùi khó chịu LDso đối với chuột 250-285mg/kg

Nhiệt độ sôi: 110°C

2.2.2.2 Phenitrothion:

Trang 25

Các tên tương ứng: Phosphorothioic acid Ø,Ø-dimethy] O-(3-methy]-4- nitrophenyl) ester ; hoac O,O-dimethyl O-4-nitro-m-tolyl phosphorothioate; O,O- dimethyl O-(3-methy]-4-nitrophenyl) phosphorothioate; O,O-dimethyl O-4-nitro- m-tolyl thiophosphate; MEP; metathion NO2 s I HạCOZ7+ CH HạCƠ

Công thức câu tạo:

Công thức phân tit: C,H,,NO.PS Khối lượng phân tử: 277.24

Tính chất: dang nhữ dầu màu vàng LDao đối với chuột qua đường miệng

250mg/kg

Nhiệt độ sôi: bpoo; 118°C

2.2.2.3 Dimethoate:

Các tên tương ứng: Phosphorodithioic acid O,O-dimethy] S-[2-

(methylamino)-2-oxoethyl] ester ; hoặc Ø,Ø-dimethyl S-methylcarbamoylmethyl phosphorodithioate Công thức câu tạo: s li HạcOZ/ ae OCH; lở Sch; °

Công thức phân tử: C.H,,NO,PS,

Khối lượng phân tử: 229.26

Trang 26

Các tên tương ứng: S-alpha-ethoxycarbonylbenzy] O,O-dimethyl phosphorodithioate Công thức câu tạo: NN ra cH, S-CH-G-0-C,H,

Công thức phân tử: C¡;H¡;O,PS;

Khối lượng phân tử: 320.3

Tính chat: dang sệt màu vàng hơi đỏ LDao đôi với chuột qua đường miệng 350-400mg/kg Nhiệt độ nóng chảy: 17-18°C Điểm cháy: 165-170°C Nhiệt độ sôi: bp; 186- 187°C 2.2.2.5 Chlopyriphos: Các tên tương ứng: 0,0-diethyl 0-(3,5,6-trichloro-2-pyridyl) Phosphorothioate Công thức câu tạo: a a pP—o— a

Công thức phân tử: CoH,,Cl:O:NPS

Khối lượng phân tử: 348.93

Tính chat: 14 chat rắn, màu trắng Phân huỷ nhanh trong môi trường pH> 8 LDsp đối với chuột qua đường miệng 155mg/kg

Nhiệt độ nóng chảy: 42°- 43.5°C Nhiệt độ sôi : 160°C

Trang 27

Chuong 3

SƠ LƯỢC LÝ THUÊT VÈ PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ

3.1 Đại cương về phương pháp phân tích sắc ký: [3],[6],[8],[13]

3.1.1 Khái niệm:

Phương pháp sắc ký là một trong những phương pháp phân tích được ứng dụng rộng rãi nhất hiện nay vì là phương pháp có độ nhạy và khả năng định lượng tốt, phù hợp đề xác định nhiều đối tượng khác nhau như các chất khó hoặc dễ bay hơi, chất phân cực hoặc kém phân cực, Phương pháp này do nhà bác học Nga M.X.Txvet phát minh ra vào năm 1930

Nguyên tắc cơ bản của sắc ký là dựa vào sự khác biệt của ái lực của các câu

tử trong hỗn hợp chât cần phân tích với pha động và pha tĩnh Pha động có thể là chất lỏng hoặc khí có tác dụng lôi kéo các chất cần tách di chuyển trong cột sắc ký có chứa pha tĩnh Pha tĩnh là chất lồng nhớt được phủ trên bề mặt bên trong của cột

mao quản hoặc là những hạt chất rắn nhỏ được nhôi vào cột có tác dụng giữ chat 6 lai Dé tách được các chất từ một hỗn hợp cần có sự tác động của cả pha tĩnh và pha

động Sự tác động này đối với từng cấu tử khác nhau là khác nhau Vì vậy khi cho hỗn hợp chất cần phân tích đi qua bề mặt pha tĩnh thì các cấu tử sẽ bị tách khỏi nhau và từ đó có thé định tính cũng như định lượng chúng

Tùy theo bản chất pha động mà ta chia thành hai loại sắc ký sau:

e Sắc ký lỏng: pha động là chất lỏng, có thể sử dụng một loại dung môi hay hỗn hợp nhiều loại dung môi Các phương pháp sắc ký lỏng thông dụng gồm sắc ký hap phụ, sắc ký phân bồ và sắc ký ion

Trang 28

- Sac ky khi dau do bat dién tix (GC- ECD)

- Sac ky khi đầu dò quang hoá ngọn lửa (GC- FPD)

- Sắc ký khí đầu đò ion hoá phát xạ (GC- TID hoặc GC- NPD) - _ Sắc ký khí ghép khối phổ (GC- MS) 3.1.2 Các đại lượng cơ bản trong phương pháp sắc ký: 3.1.2.1 Hệ số phân bồ: Cân bằng của cầu tử trong hệ sắc ký được mô tả bằng phương trình đơn giản sau:

Xphadéng ==—Y Xoha tinh

Hằng số cân bằng cho cân bằng này được gọi là tỉ lệ phân bé hay hệ số phân

bố (partition coefficient), được tính như sau:

Cs

k= (1)

Cu

Với Cs: nồng độ cau tử trong pha tĩnh Cu: néng độ câu tử trong pha động

Hệ số k phụ thuộc vào bản chất pha tĩnh, pha động và chất phân tích

3.1.2.2 Thời gian lưu (tạ):

Các chất tan trong hỗn hợp mẫu phân tích khi được nạp vào cột sắc ký thì chúng sẽ bị lưu giữ trên pha tĩnh theo một thời gian nhất định gọi là thời gian lưu Thời gian lưu này được tính từ lúc nạp mẫu vào cột tách sắc ký cho đến lúc chât tan

được rửa giải hoàn toàn ra khỏi cột, tại thời điểm đó chất phân tích có nông độ cực

đại

Với tạ: thời gian lưu của câu tử chất phân tích (min)

to: thời gian để cho chất hoàn toàn không có ái lực với pha tĩnh đi qua cột, hay là thời gian pha động đi vào cột đên khi ra khỏi cột và còn gọi là thời gian

chết (min)

tạ:: thời gian lưu hiệu chỉnh (min)

te = tr -to (2)

Trang 29

0 min Hình 3.1: Thời gian lưu của câu tử phân tích trên sắc ký đồ 3.1.2.3 Hệ số dung lượng: Được định nghĩa theo công thức sau: Cs Vs a K’= (3) Cu Vụ Với Vạ: thể tích pha tĩnh Vụ: thể tích pha động, K’ 1a đại lượng quan trọng nhất trong sắc ký và được đo bằng thực nghiệm, có thể tính theo công thức: tạ—fo KỲ=————— (đ) ty

Néu K’x 0, tạ“ tạ: chất ra sớm nhất, cột không có khả năng giữ chất lại

K' càng lớn (tạ càng lớn) chất ở trong cột càng lâu, thời gian phân tích càng dài thì mũi sắc ký có khả năng bị tù

K' nhỏ thì các mũi chất ra nhanh và khả năng tách kém

Khoảng K" lý tướng là từ 2-5 nhưng khi phân tích một hỗn hợp phức tạp thì

K' có thể chấp nhận I- 20

3.1.2.4 Số đĩa lý thuyệt của cột:

Số đĩa lý thuyết (N) của cột đặc trưng cho khả năng tách mũi sắc ký của các

câu tử trên cột

Trang 30

0 - min Hình 3.2: Mô tả cách tính sô đĩa lý thuyêt tr” tr = 5,54 Ww, Win Với W,: bề rộng đáy của mũi sắc ký N= 16 @®$)

W¡¿: bề rộng đáy của mũi sắc ký ở phân nửa chiều cao

Số đĩa lý thuyết càng lớn và bê rộng W, cang nhỏ thì mũi sắc ký càng nhọn Khi chiều cao của cột không đổi, số đĩa lý thuyết tăng thì hiệu năng tách của cột càng cao

3.1.2.5 Độ chọn lọc:

Độ chọn lọc (ơ) là đại lượng biễu diễn sự khác nhau của các mũi kề nhau trong một hệ sắc ký đã chọn Khi œ càng khác 1 thi sw tách của hai chất càng rõ

Trang 31

V6i ta): thoi gian Iwu cia cau te thứ nhat tạa: thời gian lưu của cau tử thứ hai

W:: bé rộng đáy của mũi sắc ký thứ nhất W>: bé rong đáy của mũi sắc ký thứ hai

œ: độ chọn lọc của cột sắc ký cho hai câu tử 1 và 2

Trường hợp Rs=l, hai mũi có độ lớn tương tự nhau được phân tách khỏi nhau khoảng 95% Nếu Rạ= I.5 thì sự phân giải được coi là hoàn toàn (99.7%)

3.2 Phương pháp sắc ký khí đầu dò bắt điện tử (GC- ECD): [3], [13] 3.2.1 Khái niệm:

Sắc ký khí là một phương pháp phân tích có nguyên lý dựa trên hai quá trình hấp thụ (hoặc hấp phụ) và giải hấp liên tục giữa pha tĩnh là chất rắn hoặc lồng và pha động là chất khí

Do pha động hồn tồn khơng có tương tác với chat can phân tích nên thời gian lưu giữ của các chất trong cột phân tích chỉ phụ thuộc vào bản chất của tương tác giữa chất phân tích với pha tĩnh Dựa vào sự khác nhau về ái lực giữa các chất can phân tích với pha tĩnh và nhiệt độ sôi mà các chất cần phân tích trong mẫu được tách ra khỏi nhau nhờ sự chuyền dịch liên tục của pha động dọc lớp pha tĩnh Khi pha tĩnh là một chất hấp phụ rắn thì kỹ thuật phân tích được gọi là sắc ký khí- rắn (GSC) Khi pha tĩnh là chât lỏng được gắn lên bê mặt của chất mang trơ hoặc được phủ dưới dạng một lớp phim mỏng lên thành cột mao quản thì kỹ thuật này được

gọi là sắc ký khí-lồng (GLC)

Trong sắc ký khí, các đại lượng thời gian lưu, độ chọn lọc œ, số đĩa lý

thuyết, cũng được sử dụng đề đánh giá khả năng tách các chất trong mẫu phân

tích Tuy nhiên điều kiện tiền hành thí nghiệm như nhiệt độ, áp suất, tốc độ đồng,

Trang 32

u: tốc độ trung bình của dòng khí mang ^: độ không đồng nhất của chat nhdi cột d;: đường kính trung bình của hạt chat mang

y: hé sé Labyrinth vé dwong kinh của khí trong cột Da: hệ số khuếch tán phân tử trong pha khí

Dy: hệ số khuếc tán phân tử trong pha lỏng

K';: hệ số dung lượng

d; độ dày của lớp phim pha tĩnh trên chat mang Phương trình Van-Deemter có thể rút gọn như sau:

B

h=A+—+Cu

u

A: hệ số khuếch tán xoáy dién ta các đường đi khác nhau của dòng khí mang do khuếch tán xoáy trong cột gây ra

B: hệ sô khuếch tán dọc theo chiều dài cột C: hệ số trở kháng chuyền khối 3.2.2 Sơ đô thiết bị sắc ký khí: @-CED Cc E G A F D A: khí mang E: dau do B: bộ lọc E: lò cột Gc buông tiêm mẫu G: thiết bị ghi nhận tín hiệu D: cột Hình 3.3: Sơ đồ thiết bị sắc ký khí 3.2.2.1 Khí mang:

Pha động trong sắc ký khí hay còn gọi là khí mang giữ vai trò vận chuyền chất phân tích dọc theo cột sắc ký và tiếp nhận các phân tử chất phân tích đã bị giữ

Trang 33

lại trước đó giải hấp đi tới để tiếp tục tương tác với các phần khác của bề mặt pha tinh Điều kiện để một khí được sử dụng làm khí mang: -_ Phân tử lượng nhỏ - Tro vé mat hoa hoc d6i voi chat phân tích, pha tĩnh, vật liệu làm cột - Tinh khiét

- Phu hgp voi detector st dung

Khí mang trong sắc ký khí thường dùng là các khí như heli, nitơ, argon,

Với detector ECD có thể vận hành với các khí mang khác nhau Khi làm việc

theo kiểu dòng một chiêu có thể dùng khí nitơ, khi vận hành theo kiểu xung có thể dùng argon bé sung 5% metan sẽ cho kết quả tốt hơn

3.2.2.2 Buông tiêm:

Buông tiêm là nơi khi mẫu được bơm vào sẽ hóa hơi và bị lôi cuốn theo dòng

khí mang

s* Phương pháp tiêm mẫu:

Trong phương pháp sắc ký khí, việc lựa chọn kỹ thuật tiêm và tối ưu điều kiện tiêm đóng vai trò quyết định kết quả phân tích Hai kỹ thuật tiêm mẫu thường dùng nhất trong sắc ký khí là tiêm chia dòng và không chia dòng

* Tiêm chia dòng:

- _ Mẫu được tiêm vào buông tiêm, tại đây tồn bộ mẫu được hố hơi, đồng

thời cuối buông tiêm van xả được mở ra phân lớn hơi sẽ theo van ra

ngoài, chỉ một phần nhỏ được giữ lại đưa vào cột

- Tilé yea là tỉ lệ chia dòng Tỉ lệ chia dòng từ 20:1 đến 100:1

- _ Các thông số đề đánh giá phương pháp tiêm chia dòng là nhiệt độ buồng

tiêm, tỉ số chia dong, ap suất khí mang,

- Phuong phap tiêm chia dòng cho mũi sắc ký nhọn, phù hợp về mặt định tính Về mặt định lượng thì không tốt bởi vì tỉ lệ chia dòng sẽ thay đổi tuỳ

thuộc điều kiện tiêm và nhật là đối với các hỗn hợp mẫu chứa các chất có

khả năng bay hơi khác nhau

Trang 34

- Phuong phap tiêm chia dòng phù hợp cho phân tích mẫu có hàm lượng lớn, nhưng không phù hợp cho phân tích lượng vét do lượng mẫu vào cột rat ít

* Tiêm không chia dòng:

- _ Toàn bộ mẫu được chuyền thẳng vào cột, tiêm không chia dòng sử dụng buông tiêm giống như tiêm chia dòng nhưng khác ở chỗ trong quá trình tiêm mẫu van thoát khí sẽ đóng lại Thời gian tiêm không chia dòng từ

40-90 giây, thể tích tiêm 1-2HI

- Nhiét độ cột sắc ký lúc đầu thấp, sau tăng lên Nhiệt độ đầu thấp hơn nhiệt độ của dung môi 20-30°C, khi vào đầu cột gặp nhiệt độ thấp hơn

hỗn hợp hơi sẽ đọng lại (gồm hơi chất phân tích và hơi dung môi) như

vậy sẽ giúp lơi kéo tồn thề chất phân tích trong buông tiêm vào cột Khi tăng nhiệt độ hơi dung môi ra trước, các chất phân tích từ từ ra sau cho mũi tương đối nhỏ

- _ Phương pháp này thích hợp cho phân tích dạng vết, siêu vết nhưng không dùng cho chất có nhiệt độ sôi thấp hơn dung môi

3.2.2.3 Cột tách sắc ký khí:

Trong thực tế có nhiều đạng cột tách dùng cho các mục đích nghiên cứu khác

nhau Nhìn chung cột sắc ký cần đạt các yêu cầu sau đây:

- Dam bao trao đối chất tốt giữa pha tĩnh và pha động nhờ việc tối ưu hoá các thông số của phương trình Van-Deemtcr

-_ Độ giảm áp suất nhỏ với một tốc độ khí mang nhất định - Vat liéu ding chế tạo cột phải có tính bên ở nhiệt độ cao Cột sắc ký được chia làm hai loại cột nhôi và cột mao quản * Cột nhôi:

Vật liệu làm cột nhỏi thường là thủy tinh, polytetrafluoethylene, thép không

gi, niken hoặc đồng Chiều dài của cột từ 1-3m Do các hat nhéi thường làm giảm

áp suất lớn nên các cột thường ngắn hơn 3m Đường kính của cột khoảng 1/8 đến

Trang 35

1⁄4 inches Đối với cột nhỏi yếu tố quan trọng nhát chính là pha tĩnh của cột bởi nó

quyết định tính chọn lọc của cột

Cột nhôi thường cho hiệu quả tách thấp Một cột có chiều dài Im được nhôi

bởi các hạt có kích thước 125-150nm và không bao giờ tạo ra quá 3000 đĩa lý thuyết

Tuy nhiên cột nhôi cũng có những ưu điểm nhất định như hệ số lưu giữ cao,

thích hợp với các detector có thể tích lớn, dung lượng mẫu cao, ít chịu ảnh hướng

cia chat ban trong mâu nên không đòi hỏi nhiều công tỉnh chế mẫu

* Cột mao quản:

Cột mao quân là loại cột tách có đường kính nhỏ hon 1mm và thành trong của cột được tâm pha tĩnh Nhờ cấu trúc đặc biệt này của cột mao quản, khí mang sẽ

đưa mẫu đi qua cột tách rất dài (do vậy năng suât tách cao) mà không gặp trở kháng gì lớn (độ chêch lệch áp suât thấp)

So voi cét nhéi, cét mao quản có ưu điểm là:

- Cac hon hợp phức tạp được tách với hiệu suất cao hơn hẳn - _ Tách được cả các chất có câu trúc hoá học rất gần nhau - D6 tin cay cao hon trong viéc nhan biết các câu tử

- D6 nhay phát hiện cao hơn - Giảm thời gian phân tích

-_ Cho phép nồi trực tiếp với khối phố kê mà không cần bộ tách

Cột mao quản được chia làm hai loại chính:

- C6t WCOT (Wall Coated Open Tubular): kết câu gồm một ống mao quản bang fused silica được phủ trực tiếp một lớp pha tĩnh Đường kính trong khoảng 0.2-0.5mm Bê dày d; của lớp pha tĩnh này quyết định hệ số lưu giữ và dung lượng của cột Ở nhiệt độ thường lớp pha tĩnh này ở dạng sệt gần như đặc Đây chính là dạng sắc ký khí-lỏng Nếu lớp pha tĩnh không được gắn lên thành cột mà qua một lớp trung gian thì ta có cột SCOT (Support coated open tubular) với tính chất giống như cột WCOT Hầu

hết các phép phân tích GC được thực hiện trên cột WCOT

Trang 36

- Cot PLOT (Porous Layer Open Tubular): cting cấu tạo bởi một ông silica

nóng chảy nhưng còn có thêm một lớp móng các hạt chất hap phu x6p đường kính d, đóng vai trò như chất mang giữa thành trong của cột tách và lớp phim pha tĩnh Do lực cân áp suất thấp nên có thể sản xuất cột

PLOT có độ dài lớn để tăng hiệu quả tách (50-100m) Cột thường có

đường kính trong khoảng 0.53mm

Việc lựa chọn cột mao quân phụ thuộc vào bản chất và độ phức tạp của mẫu

phân tích Chiêu dài cột, đường kính trong của cột, pha tĩnh và độ dày của lớp phim pha tinh ảnh hướng đền độ phân giải, thời gian phân tích và độ nhạy của phép đo

3.2.2.4 Pha tĩnh trong sắc ký khí:

Trong sắc ký khí, pha tĩnh đóng vai trò chính trong việc tạo nên tương tác cần thiết để tách các câu tử chất phân tích khỏi nhau Sự thay đổi pha tĩnh sẽ ảnh hưởng đến lực tương tác trong quá trình tách Pha tĩnh không được phản ứng bất thuận nghịch với khí mang, chất mang rắn và các câu tử cần phân tích Mỗi pha tĩnh

đều có nhiệt độ chặn trên và chặn dưới Nhiệt độ chặn dưới được xác định bởi điểm nóng chảy, còn nhiệt độ chặn trên được xác định bởi áp suất hơi và độ bền nhiệt của

pha tinh Nhiệt độ sử dụng tối đa phải thấp hơn điểm sôi khoảng 70°C sao cho áp suất hơi không vượt quá ImmHg Tuy nhiên đối với các loại detector nhạy, nhiệt độ

đó vẫn còn quá cao, đặc biệt đối với các pha tĩnh thuộc loại các hợp chất mà phân

tử dễ bị bay hơi sẽ làm thay đối khả năng tách của cột Do vậy, điều quan trọng là tật cả các cột tách sau khi nhỏi phâi được luyện thật kỹ đề thành phan trong cột trở

nên ổn định hoàn toàn

Một nguyên tắc cơ bản đề chọn pha tĩnh là: pha tĩnh phân cực sẽ giữ tốt các chat phân cực, tương tự pha tinh không phân cực sẽ giữ tốt các chật không phân cực Lựa chọn pha tĩnh cho một dãy đồng đẳng không khó khăn, nhưng để tách các

chất có điểm sôi tương tự nhau, phải chọn pha tĩnh sao cho hệ số hoạt độ của chúng

phải khác nhau

Một số pha tĩnh thông dụng dùng cho cột mao quản trong sắc ký khí:

Trang 37

- Pha nh có độ phân cực thấp: dimethylpolysiloxan, methylpolysiloxan, dùng phân tích các hidrocarbon, thuốc trừ sâu có chứa vài nhóm phân

cực

- _ Pha nh phân cực cao hơn: thêm vào các pha tĩnh có độ phân cực thấp cdc géc phenyl, cyano

3.2.2.5 Dau do (detector):

Detector là bộ phận ghi nhận sự xuất hiện và nồng độ các chat trong dòng

khí mang Detector có nhiệm vụ chuyển hoá một đại lượng không điện (nồng độ của các chất được tách khỏi cột sắc ký) thành tín hiệu điện

Tính chất cần có của một detector: độ nhạy cao, có khả năng cho tính hiệu với nhiều loại hợp chất, khoảng tuyến tính rộng, cho tín hiệu nhanh, ổn định, độ ồn

thấp

Các loại detector thông dụng trong sắc ký khí:

-_ Phố quát: FID, TCD, MS

- Chon loc: ECD

- Bao toan chất phân tích: TCD

- Pha huy chat phan tich: ECD, FPD, FID, MS “ Detector bat dién tt ECD:

Detector ECD bao gồm một bng ion hố chứa nguồn phóng xạ Ni phat ra tia B Detector hoạt động dựa trên nguyên tắc dùng tia B bắn phá phân tử khí mang tạo thành các ion dương và ion âm có động năng lớn:

Ñ:&£——>N: +e

Cac electron di chuyén vé anod tao dong dién ion hoa

Khi các hợp chất phân tích có chứa nguyên tó có độ âm điện lớn (như

halogen) có khả năng bắt giữ điện tử xuất hiện trong dòng khí mang sẽ kết hợp với các electron làm giảm cường độ dòng điện Mật độ dòng electron giảm nhiều hay it phụ thuộc vào bản chất và nồng độ chat phân tích trong luồng khí mang qua

đetector Quá trình biến đổi điện này được ghi lại và khuếch đại thành tín hiệu

đetector

Trang 38

AM +e — AM

AM +N,* > AM+N,,

Các nhóm chất có độ nhạy cao đối với detector ECD là các hợp chất hữu cơ

có nhóm halogen (độ nhạy tăng theo thứ tu F < CI< Br < ]), các thuốc trừ sâu clo

hữu cơ, PCB, furan Độ chọn lọc phụ thuộc vào ái lực của chất đồi với electron

Để detector ECD hoạt động tốt nguồn khí mang phải có độ tinh khiết rât cao

(không chứa hơi Am, oxi, hidrocarbon)

3.2.3 Dinh tinh và định lượng trong sắc ký khí:

3.2.3.1 Định tính:

Dựa vào thời gian lưu tạ của câu tử phân tích và thời gian lưu của chât chuẩn trong cùng điều kiện phân tích sắc ký Tuy nhiên thời gian lưu không đảm bảo hai

chất trùng nhau hoàn toàn, để đâm bảo hơn cho việc định danh có thể so sánh thời

gian lưu của chât phân tích và chất chuẩn trên hai pha tĩnh khác nhau

3.2.3.2 Định lượng:

Diện tích mũi sắc ký trên sắc ký đồ tỉ lệ với nồng độ của chất từ đó có thể tính được chính xác nồng độ của mỗi thành phan trong hỗn hợp Có hai phương pháp dùng đề định lượng:

s* Phương pháp ngoại chuẩn:

So sánh trực tiếp diện tích mũi sắc ký của mau theo diện tích mũi sắc ký của

chất chuẩn từ đó suy ra nông độ mẫu

Trong phương pháp này dùng chất chuẩn tinh khiết của chất cần xác định

pha thành nhiều nông độ khác nhau, dựng đường chuẩn theo diện tích mũi trên sắc

ký đồ và nồng độ chat phân tích Dựa vào đường chuẩn và diện tích mũi của chất cần phân tích trên sắc ký đồ có thể suy ra nồng độ chất cần phân tích

Phương trình đường chuẩn cho phương pháp ngoại chuẩn:

A=kC+b

A: diện tích mũi sắc ký

C: nông độ chât phân tích

s* Phương pháp nội chuẩn:

Trang 39

So sánh gián tiếp mũi sắc ký của chất phân tích theo diện tích mũi sắc ký của chất chuẩn thông qua diện tích của chất nội chuẩn từ đó suy ra nồng độ của chất phân tích trong mẫu

Chất nội chuẩn được sử dụng cân có các tính chât:

- Có lý tính và hoá tính gần giống với chât cần phân tích - _ Không hiện diện trong thành phần mẫu

- C6 thdi gian lưu gần với cdc chat can phân tích nhưng phải tách hoàn toàn khỏi chất phân tích

- _ Cường độ tín hiệu đo tương đương với chất cần phân tích - _ Không tham gia phân ứng với chất phân tích

Phương pháp nội chuẩn có ưu điểm là cho kết quả chính xác hơn, tránh được sai số do thể tích mẫu đưa vào máy sắc ký không đều nhau Tuy nhiên cũng có hạn

chế do khó chọn được chất nội chuẩn phù hợp với điều kiện phân tích

Phương trình đường chuẩn trong phương pháp nội chuẩn:

Ax

= kŒ,+b

Ais ñ x ‘

A,, Ais: dién tich cia chat can phan tich và chat nội chuẩn

Ce: nong độ của chất cần phân tích

Trang 40

Chuong 4

SO LUQC LY THUYET VE CHIET PHA RAN

4.1 Khái niệm :

Chiết pha rắn (SPE) là một phương pháp chuẩn bị mẫu đề làm giàu và làm sạch mẫu phân tích từ dung dịch bằng cách cho chat cần phân tích hấp phụ lên một cột pha rắn sau đó chất phân tích sẽ được rửa giải bằng dung môi thích hợp Cơ chế của quá trình lưu giữ bao gồm phân bồ pha đảo, pha thường và trao đổi ion

Ưu điểm của phương pháp SPE là khả năng làm giàu mẫu cao, giúp loại bỏ ảnh hưởng của các chất gây nhiễu, qui trình thực hiện dễ tự động hoá, phù hợp với phân tích sắc ký và giảm lượng dung môi sử dụng so với phương pháp chiết lỏng- long

4.2 Cấu tạo cột SPE:

Cột SPE có nhiều dạng nhưng loại thường sử dụng là những cột nhỏ có dạng thân ống tiêm, bên trong nhỏi các pha tĩnh Pha tĩnh nhỏi vào cột chiêm bề dày cột khoảng 0.5- 2cm, lượng sử dụng từ 100mg đến 1g, trong một số trường hợp có thể lên đến vài gram Trong cột có 2 đĩa thuỷ tinh xóp giúp giữ chất tách không cho rơi

theo dung môi để giữ cho cột ổn định

Cột SPE có 3 loại:

-_ Loại chứa các pha tĩnh như C18, C8, C4, C2, cyclophenyl là silic ghép các nhánh không phân cực dùng đề tách các chất không phân cực hay ít

phân cực

-_ Loại chứa các chat tach như silica, florisil, amino alumina, có ghép các

nhóm như -OH, -NH;, -CN dùng chủ yếu đề tách các chất tương đồi

phân cực Phân lớn được sử dụng để tách chiết trong điều kiện pha

thường (cột ghép ~CN có thể sử dụng trong pha đảo)

-_ Loại chứa nhựa trao đối ion dé tách các hợp chất ion (cột SAX tách anion, cột SCX tách cation)

4.3 Các bước tiền hành trong quá trình chiết pha rắn: