Nghiên cứu động học quá trình chuyển hóa một số chất độc quân sự bằng dẫn xuất chloro isocyanurate trong môi trường nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ CHU THANH PHONG NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA MỘT SỐ CHẤT ĐỘC QUÂN SỰ BẰNG DẪN XUẤT CHLORO- ISOCYANURATE TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC HÀ NỘI, NĂM 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ CHU THANH PHONG NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC Q TRÌNH CHUYỂN HĨA MỘT SỐ CHẤT ĐỘC QUÂN SỰ BẰNG DẪN XUẤT CHLORO- ISOCYANURATE TRONG MƠI TRƯỜNG NƯỚC Chun ngành: Hóa lý thuyết Hóa lý Mã số: 440 119 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Võ Thành Vinh PGS TS Trần Văn Chung HÀ NỘI, NĂM 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận án hoàn tồn trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu nào, liệu tham khảo trích dẫn đầy đủ Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận án Chu Thanh Phong ii LỜI CẢM ƠN Luận án thực hồn thành Viện Cơng nghệ mới/Viện KH&CNQS Viện Hóa học Mơi trường Qn sự/BTL Hóa học Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc nhất, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Võ Thành Vinh PGS TS Trần Văn Chung định hướng nghiên cứu, tận tình hướng dẫn em thực nội dung luận án Xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Viện Hóa học Mơi trường Qn sự/BTL Hóa học, Viện Cơng nghệ mới/Viện KH&CNQS, Phịng Đào tạo/Viện KH&CNQS, Phịng Công nghệ môi trường/Viện CNM cán quan, phòng, ban quan tâm, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho NCS trình thực hoàn thành luận án Đặc biệt xin chân thành cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình cán phịng Phịng Hóa học/Viện Hóa học Mơi trường Qn Cuối xin cảm ơn gia đình, đồng nghiệp, bạn bè động viên giúp đỡ NCS nhiều trình nghiên cứu, thực luận án Hà Nội, tháng năm 2020 Nghiên cứu sinh Chu Thanh Phong iii MỤC LỤC Trang MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG x DANH MỤC CÁC HÌNH xiii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chất độc quân 1.1.1 Sơ lược chất độc quân 1.1.2 Đặc điểm chất độc quân đối tượng nghiên cứu luận án 1.1.3 Phân tích nồng độ chất độc quân 17 1.2 Tổng quan tiêu độc chất độc quân 18 1.2.1 Khái niệm, phân loại phương pháp tiêu độc 18 1.2.2 Tiêu độc phương pháp hóa học 19 1.2.3 Một số chất tiêu độc sử dụng quân đội 20 1.2.4 Các chất tiêu độc nghiên cứu nước 22 1.2.5 Nghiên cứu sử dụng chất tiêu độc nhập 23 1.2.6 Phân tích xác định sản phẩm tiêu độc chất độc quân 24 1.3 Các dẫn xuất chloro- isocyanurate 24 1.3.1 Tổng quan dẫn xuất chloro- isocyanurate 24 1.3.2 Cơ chế thủy phân dẫn xuất chloro- isocyanurate 26 1.3.3 Về ảnh hưởng pH nồng độ MCCA, NaDCC, TCCA đến nồng độ clo tự dung dịch 30 1.3.4 Phân tích nồng độ clo tự dung dịch 31 1.3.5 Ứng dụng dẫn xuất chloro- isocyanurate chế tạo tiêu độc chất độc quân 32 iv 1.4 Động học q trình chuyển hóa chất độc quân dẫn xuất chloro- isocyanurate 33 1.4.1 Xác định bậc phản ứng 33 1.4.2 Thuyết va chạm ứng dụng để xác định số thông số động học 34 1.4.3 Thuyết phức chất hoạt động ứng dụng để xác định số thông số nhiệt động học 35 1.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình chuyển hóa phương pháp hóa học 38 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 2.1 Đối tượng nghiên cứu 41 2.2 Thiết bị hóa chất 41 2.2.1 Thiết bị 41 2.2.2 Hóa chất 41 2.3 Phương pháp nghiên cứu 42 2.3.1 Phương pháp xác định thơng số hóa lý 42 2.2.2 Xây dựng phương pháp phân tích clo tự 42 2.2.3 Phương pháp phân tích CS, HD, GB 45 2.2.4 Phân tích sản phẩm phản ứng chuyển hóa phương pháp sắc ký khí khối phổ GC/MS 46 2.2.5 Phương pháp sắc kí lỏng cao áp 47 2.2.6 Mô tả thực nghiệm 47 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 58 3.1 Nghiên cứu, lựa chọn phương pháp phân tích clo tự chất độc dung dịch 58 3.1.1 Nghiên cứu, lựa chọn phương pháp phân tích clo tự 58 3.1.2 Kết khảo sát đánh giá phương pháp phân tích nồng độ CS, HD, GB dung dịch tiêu độc 65 v 3.2 Nghiên cứu, đánh giá hiệu suất số yếu tố ảnh hưởng tới q trình chuyển hóa CS, HD, GB dung dịch MCCA, NaDCC, TCCA 66 3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian phản ứng pH dung dịch đến hiệu suất chuyển hóa CS, HD, GB dung dịch MCCA, NaDCC, TCCA 69 3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ MCCA, NaDCC, TCCA đến hiệu suất chuyển hóa CS, HD, GB dung dịch 74 3.3 Kết nghiên cứu đặc điểm động học nhiệt động học q trình chuyển hóa CS, HD, GB dung dịch MCCA, NaDCC, TCCA 80 3.3.1 Nghiên cứu đặc điểm động học trình chuyển hóa 80 3.3.2 Nghiên cứu, xác định số thông số nhiệt động học trình chuyển hóa 85 3.3.3 Kết nghiên cứu, xác định sản phẩm trình chuyển hóa 106 3.4 Kết tiêu độc CS, HD, GB chế phẩm tiêu độc điều chế sở dẫn xuất chloro- isocyanurate 117 KẾT LUẬN 121 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ 123 TÀI LIỆU THAM KHẢO 124 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu, Tiếng Anh chữ viết tắt BX24 Tiếng Việt Chất tiêu độc diệt trùng BX24 (hãng Cristanini, Italy) BWC Biological weapons convention Công ước Cấm vũ khí sinh học CA Cyanuric acid Axit cyanuric CBRN Chemical, biological, Hố học, sinh học, phóng xạ, radiological, nuclear hạt nhân Cl-HĐ Clo hoạt động Cl-LK Clo liên hết Cl-TD Clo tự CTBT Comprehensive nuclear-test ban Hiệp ước Cấm thử hạt nhân treaty toàn diện CT Hằng số tích phân CTĐM1 Chất tiêu độc, diệt trùng M1 CS 2-chlorobenzylidene Chất độc CS malononitrile CWC Chemical weapons convention Ea FDA Cơng ước Cấm vũ khí Hóa học Năng lượt hoạt hóa [kJ/mol] Food and drug administration Cục Quản lý Thực phẩm Dược phẩm Hoa Kỳ GB O-isopropyl Chất độc thần kinh sarin methylphosphonofluoridat GC/MS Gas chromatography/Mass Hệ sắc ký khí ghép khối phổ spectrometry h Hằng số Plank (6,625.10-34 J.s) vii H Độ thu hồi HD Bis(2-chloroethyl) sulfide Chất độc loét da yperit HPLC High pressure liquid Sắc ký lỏng hiệu cao chromatography ICt50 Incapacition concentration time, Liều lượng tích lũy gây sức 50% chiến đấu 50% người bị trúng độc k Hằng số tốc độ phản ứng K Hằng số cân phản ứng kB Hằng số Boltzmann (1,381.10-23 J.K-1) LCt50 Lethal concentration time, 50% Liều lượng tích lũy gây tử vong 50% người bị trúng độc LCt100 Lethal concentration time, 100% Liều lượng tích lũy gây tử vong 100% người bị trúng độc LC50 Lethal concentration, 50% Nồng độ gây tử vong 50% người bị nhiễm độc LD50 Lethal dose, 50% Liều lượng gây tử vong 50% số người bị nhiễm độc LOD Limit of detection Giới hạn phát LOQ Limit of quantification Giới hạn định lượng MCCA Chloroisocyanuric acid Axit cloisocyanuaric MSDS Material safety data sheet Bảng liệu an toàn vật liệu NaDCC Sodium dichloroisocyanurate Natri dicloisocyanurat NaC Natri cyannurat NCS Nghiên cứu sinh NPT Treaty on the non-proliferation Hiệp ước Không phổ biến vũ viii P.a of nuclear weapons khí hạt nhân Pro analysi Tinh khiết phân tích PHH Phức hoạt hóa R Hằng số khí lý tưởng (8,314 Jmol−1K−1) RSD Relative standard deviation RSD SD Độ lệch chuẩn tương đối Độ lặp lại phép đo Standard deviation Độ lệch chuẩn SP Sản phẩm t1/2 Thời gian bán hủy T Nhiệt độ tuyệt đối (Kelvin) TCCA Trichloroisocyanuric acid Axit tricloisocyanuaric TĐ17-1 Chất tiêu độc tổng hợp TĐ17-1 TĐD-01 Lọ tiêu độc cho da TĐQT-01 Bao tiêu độc quân trang TĐVK-01 Lọ tiêu độc vũ khí TTCT Trạng thái chuyển tiếp UV/VIS Quang phổ tử ngoại khả kiến VKHDL Vũ khí hủy diệt lớn Vn Tốc độ phản ứng nghịch Vt Tốc độ phản ứng thuận VX N,N-diethyl-2-(methyl-(2- Chất độc thần kinh VX methylpropoxy)phosphoryl)sulf anylethanamine WHO ∆H#298 World health organization Tổ chức y tế giới Biến thiên entanpi hoạt hóa 298 K, [kJ/mol] ... KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ CHU THANH PHONG NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA MỘT SỐ CHẤT ĐỘC QUÂN SỰ BẰNG DẪN XUẤT CHLORO- ISOCYANURATE TRONG MƠI TRƯỜNG NƯỚC Chun ngành: Hóa. .. Các chất tiêu độc nghiên cứu nước Trong nước, chất tiêu độc chủ yếu nghiên cứu sở BTL Hóa học, cụ thể Viện Hóa học Mơi trường qn Một số chất tiêu độc nghiên cứu bao gồm 23 1.2.4.1 Chất tiêu độc. .. với cố hóa chất có tính cấp thiết cao Từ lý đó, NCS lựa chọn luận án ? ?Nghiên cứu động học trình chuyển hóa số chất độc quân dẫn xuất chloro- isocyanurate môi trường nước? ?? nội dung nghiên cứu có