Phân tích hàm lượng phenol và một số dẫn xuất của phenol trong nước thải bằng phương pháp điện di mao quản kết hợp detector quang : Luận văn ThS. Khoa học vật chất: 84401

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN *** NGUYỄN MẠNH HUY PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG PHENOL VÀ MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA PHENOL TRONG NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN KẾT HỢP VỚI DETECTOR QUANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN *** NGUYỄN MẠNH HUY PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG PHENOL VÀ MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA PHENOL TRONG NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN KẾT HỢP VỚI DETECTOR QUANG Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 8440112.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS PHẠM HÙNG VIỆT PGS.TS DƯƠNG HỒNG ANH Hà Nội – 2018 LỜI CẢM ƠN Em xin trân trọng cảm ơn GS.TS Phạm Hùng Việt PGS.TS Dương Hồng Anh giao đề tài, nhiệt tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn TS Bùi Duy Anh cộng tác giúp đỡ thiết kế kỹ thuật trình chế tạo detector quang sử dụng đề tài Detector quang luận văn chế tạo khuôn khổ đề tài mã số: 104.04-2016.50 Quỹ Phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) tài trợ Em xin trân trọng cảm ơn quỹ NAFOSTED hỗ trợ quý giá Em xin chân thành cảm ơn ThS Nguyễn Thanh Đàm cộng tác giúp đỡ khn khổ đề tài NAFOSTED nói q trình hồn thiện luận văn Em xin cảm ơn anh, chị, em nhóm điện di mao quản, nhóm phân tích hữu tồn thể cán Trung tâm Nghiên cứu Môi trường Phát triển Bền vững – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên giúp đỡ, hỗ trợ tạo khơng khí nghiên cứu khoa học nghiêm túc đồng nghiệp gắn kết suốt trình em thực luận văn Em xin bày tỏ lịng biết ơn thầy giáo Bộ mơn Hóa Phân tích nói riêng khoa Hóa học nói chung dạy dỗ, bảo em suốt năm tháng học tập trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội cho em kiến thức bản, quý báu làm hành trang quan trọng giúp em trình phát triển bền vững trưởng thành chuyên môn sau Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Bố, Mẹ Em gia đình nguồn động viện lớn, ln ủng hộ tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành giai đoạn học tập nghiên cứu Hà Nội, tháng 11 năm 2018 Học viên Nguyễn Mạnh Huy MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHENOL 1.1 Tổng quan phenol dẫn xuất 1.1.1 Giới thiệu phenol dẫn xuất phenol 1.1.2 Tính chất vật lý hóa học phenol 1.1.3 Độc tính phenol dẫn xuất phenol 1.1.4 Ứng dụng phenol công nghiệp đời sống 1.1.5 Sự phát thải, tồn chuyển hóa phenol môi trường .10 1.2 Tổng quan phương pháp phân tích phenol 13 1.2.1 Phương pháp trắc quang xác định hàm lượng tổng phenol 13 1.2.2 Phương pháp huỳnh quang .14 1.2.3 Phương pháp cực phổ xung vi phân 14 1.2.4 Phương pháp sắc ký khí 15 1.2.5 Phương pháp sắc ký lỏng hiệu cao 16 1.2.6 Phương pháp điện di mao quản 18 1.2.7 Nghiên cứu nước phân tích phenol .20 1.2.8 So sánh phương pháp đề xuất phương pháp nghiên cứu thích hợp 21 1.3 Tổng quan phương pháp điện di mao quản .22 1.3.1 Nguyên tắc tách chất phương pháp điện di mao quản .22 1.3.2 Detector phương pháp điện di mao quản 23 1.3.3 Bơm mẫu điện di mao quản 25 1.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng chủ yếu phương pháp điện di mao quản 26 1.4 Tổng quan phương pháp làm xử lý làm giàu mẫu 27 1.4.1 Phương pháp chiết pha rắn 27 1.4.2 Phương pháp chiết lỏng – lỏng 27 1.4.3 So sánh chiết lỏng – lỏng chiết pha rắn 28 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM .29 2.1 Mục tiêu nội dung nghiên cứu .29 2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 29 2.1.2 Nội dung nghiên cứu 29 2.2 Hóa chất thiết bị 30 2.2.1 Hóa chất .30 2.2.2 Hệ thiết bị điện di mao quản sử dụng detector quang tự chế tạo (CE-UV) .31 2.2.3 Thiết bị dụng cụ phụ trợ 33 2.2.4 Chuẩn bị hóa chất 34 2.2.5 Lấy mẫu chuẩn bị mẫu 34 2.3 Phương pháp nghiên cứu 36 2.3.1 Khảo sát tối ưu điều kiện phân tích phenol thiết bị CE-UV .36 2.3.2 Khảo sát tối ưu điều kiện chiết sở áp dụng kỹ thuật chiết lỏng – lỏng hai giai đoạn 37 2.4 2.4.1 Giới hạn phát (LOD) giới hạn định lượng (LOQ) 39 2.4.2 Khoảng tuyến tính đường chuẩn 40 2.4.3 Độ xác phương pháp 40 2.5 Xác định thông số đánh giá hiệu phương pháp phân tích .39 Áp dụng phân tích mẫu thực 42 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43 3.1 Khảo sát tối ưu điều kiện phân tích thiết bị CE-UV 43 3.1.1 Khảo sát tối ưu pH dung dịch điện ly 43 3.1.2 Khảo sát tối ưu nồng độ borac dung dịch điện ly 45 3.1.3 Khảo sát tối ưu điều kiện điện tách .47 3.1.4 Khảo sát tối ưu điều kiện thời gian bơm mẫu 48 3.2 Khảo sát tối ưu điều kiện chiết sở áp dụng phương pháp chiết lỏng – lỏng hai giai đoạn 50 3.2.1 Khảo sát dung môi chiết 50 3.2.2 Khảo sát tỉ lệ thành phần dung môi chiết .52 3.2.3 Khảo sát thể tích dung mơi chiết 53 3.2.4 Khảo sát thời gian lắc chiết giai đoạn giai đoạn 54 3.2.5 Hiệu suất chiết .55 3.3 Đánh giá phương pháp 56 3.3.1 Giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng 58 3.3.2 Độ lặp lại độ tái lặp 60 3.3.3 Khoảng tuyến tính đường chuẩn 61 3.3.4 Độ phương pháp phân tích 65 3.4 Áp dụng phân tích mẫu thực 66 KẾT LUẬN………………………………………………………………………70 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sản lượng phenol năm 2010 - 2017 nhu cầu sản xuất phenol toàn giới năm 2015 10 Hình 1.2 Sự phân hủy lignin tự nhiên 11 Hình 1.3 Sự phân hủy than đá sản xuất than cốc 12 Hình 1.4 Nguyên lý hệ điện di mao quản 22 Hình 1.5 Lớp điện kép tốc độ di chuyển ion EOF 23 Hình 1.6 Nguyên tắc cấu tạo detector quang thơng thường 25 Hình 1.7 Các kỹ thuật bơm mẫu điện di mao quản 26 Hình 2.1 Sơ đồ hệ thiết bị điện di mao quản sử dụng detector quang tự chế tạo 31 Hình 2.2 Hình ảnh hệ thiết bị điện di mao quản sử dụng detector quang tự chế tạo 32 Hình 2.3 Detector quang tự chế tạo 32 Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo detector UV tự chế tạo 33 Hình 2.5 Quy trình chiết lỏng – lỏng hai giai đoạn 38 Hình 3.1 Giản đồ điện di khảo sát ảnh hưởng pH dung dịch điện ly đến tín hiệu chất phân tích độ phân giải hai pic 2-NP 4-NP 43 Hình 3.2 Biểu đồ khảo sát ảnh hưởng pH dung dịch điện ly tới tín hiệu phân tích thời gian di chuyển phenol 44 Hình 3.3 Giản đồ điện di khảo sát ảnh hưởng nồng độ borac đến tín hiệu chất phân tích độ phân giải hai pic 2-NP 4-NP 45 Hình 3.4 Biểu đồ khảo sát ảnh hưởng nồng độ borac đến tín hiệu chất phân tích độ phân giải hai pic 2-NP 4-NP 46 Hình 3.5 Giản đồ điện di khảo sát ảnh hưởng điện tách đến tín hiệu chất phân tích độ phân giải hai pic 2-NP 4-NP 47 Hình 3.6 Biểu đồ khảo sát ảnh hưởng điện tách đến tín hiệu phân tích độ phân giải hai pic 2-NP 4-NP 48 Hình 3.7 Giản đồ điện di khảo sát ảnh hưởng thời gian bơm mẫu đến tín hiệu chất phân tích độ phân giải hai pic 2-NP 4-NP 49 Hình 3.8 Biểu đồ khảo sát ảnh hưởng thời gian bơm mẫu đến tín hiệu phân tích độ phân giải hai pic 2-NP 4-NP 50 Hình 3.9 Biểu đồ khảo sát tỉ lệ thành phần dung môi chiết đến hiệu chiết phenol 53 Hình 3.10 Biểu đồ khảo sát thể tích dung mơi chiết đến hiệu chiết 53 Hình 3.11 Biểu đồ khảo sát ảnh hưởng thời gian lắc chiết giai đoạn đến hiệu suất chiết phenol 54 Hình 3.12 Biểu đồ khảo sát ảnh hưởng thời gian lắc chiết giai đoạn đến hiệu suất chiết phenol 55 Hình 3.13 Đường chuẩn phân tích phenol 63 Hình 3.14 Đường chuẩn phân tích 2-metyl-4,6-dinitrophenol 63 Hình 3.15 Đường chuẩn phân tích 2-nitrophenol 64 Hình 3.16 Đường chuẩn phân tích 4-nitrophenol 64 Hình 3.17 Giản đồ điện di đánh giá độ phương pháp phân tích .65 Hình 3.18 Giản đồ điện di phân tích phenol, 2-NP, 4-NP 2-M-4,6-DNP mẫu thực 66 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Tính chất đặc trưng phenol, 2-nitrophenol, 4-nitrophenol 2-metyl-4,6-dinitrophenol Bảng 2.1 Thơng tin mẫu phân tích 35 Bảng 3.1 Khảo sát hiệu suất chiết phenol đơn dung môi chiết 51 Bảng 3.2 Khảo sát ảnh hưởng hệ dung môi đến hiệu suất chiết phenol 52 Bảng 3.3 Đánh giá quy trình chiết phenol 56 Bảng 3.4 Giới hạn phát giới hạn định lượng thiết bị CE-UV 58 Bảng 3.5 Giới hạn phát giới hạn định lượng phương pháp phân tích 59 Bảng 3.6 Bảng so sánh giới hạn phát phương pháp nghiên cứu với giới hạn phát phương pháp nghiên cứu khác 60 Bảng 3.7 Độ lặp lại độ tái lặp 61 Bảng 3.8 Khoảng tuyến tính đường chuẩn 62 Bảng 3.9 Kết phân tích đánh giá độ phương pháp phân tích 65 Bảng 3.10 Kết phân tích phenol mẫu thực 67 Bảng 3.11 Kết phân tích 2-NP mẫu thực 68 Bảng 3.12 Kết phân tích 4-NP mẫu thực 68 Bảng 3.13 Kết phân tích 2-M-4,6-DNP mẫu thực 69 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên đầy đủ CE Điện di mao quản CL Detector hóa phát quang CTAB/ MMT Cetyltrimetyl amoni bromua/ montmorillonit DAD Detector mảng diot DDNP Diazodinitrophenol ECD Detector bắt điện tử ED Detector điện hóa đo dịng EOF Dịng điện di thẩm thấu EPA Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ FID Detector ion hóa lửa GC Sắc ký khí HPLC Sắc ký lỏng hiệu cao IDL Giới hạn phát thiết bị IQL Giới hạn định lượng thiết bị LC Sắc ký lỏng LD50 Liều gây chết 50% số cá thể thử nghiệm LOD Giới hạn phát LOQ Giới hạn định lượng MDL Giới hạn phát phương pháp MQL Giới hạn định lượng phương pháp MS Detector khối phổ PLS Phương pháp bình phương tối thiểu PVC Poli vinyl clorua RSD Độ lệch chuẩn tương đối SD Độ lệch chuẩn TNP Axit picric (2,4,6-trinitrophenol) UV Detector hấp thụ phân tử đo vùng tử ngoại ... PHENOL VÀ MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA PHENOL TRONG NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN KẾT HỢP DETECTOR QUANG? ?? đề xuất thực Nghiên cứu mở khả phát triển phương pháp phân tích hệ thiết bị điện di mao. ..ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN *** NGUYỄN MẠNH HUY PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG PHENOL VÀ MỘT SỐ DẪN XUẤT CỦA PHENOL TRONG NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN... triển phương pháp điện di mao quản (có thể thao tác ngồi trường) cho mục tiêu phân tích phenol dẫn xuất phenol nước thải sinh hoạt công nghiệp, đề tài luận văn với tựa đ? ?: “PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG PHENOL