Nghiên cứu xác định đồng thời các chất hoạt động bề mặt ankyl sunfat trong nước bằng phương pháp điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc (CE c4d)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN THỊ TUYẾT NHUNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI CÁC CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT ANKYL SUNFAT TRONG NƢỚC BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN SỬ DỤNG DETECTOR ĐỘ DẪN KHÔNG TIẾP XÚC (CE-C 4D) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA H NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN THỊ TUYẾT NHUNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI CÁC CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT ANKYL SUNFAT TRONG NƢỚC BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN SỬ DỤNG DETECTOR ĐỘ DẪN KHÔNG TIẾP XÚC (CE-C D) Chun ngành: Hóa phân tích Mã số: 8440112.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Nguyễn Thị Ánh Hƣờng PGS TS Phạm Thị Ngọc Mai Hà Nội - 2019 LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Nguyễn Thị Ánh Hƣờng, PGS.TS Phạm Thị Ngọc Mai, giao đề tài tận tình hƣớng dẫn em trình nghiên cứu, tạo điều kiện tốt để em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo mơn Hóa Phân Tích, Trƣờng Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia Hà Nội truyền đạt kiến thức để em hồn thành mơn học khóa học Đặc biệt em cảm ơn NCS Phạm Huy Đông CN Đặng Thị Huyền My Trƣờng Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, ĐHQG Hà Nội hƣớng dẫn, giúp đỡ phối hợp với em trình nghiên cứu để em có kết nhƣ ngày hơm Em xin cảm ơn công ty 3Sanalysis (http: //www 3sanalysis.vn/) cung cấp thiết bị để em thực nghiên cứu Em xin cám ơn Ban lãnh đạo, anh chị trung tâm Phân tích Cơng nghệ môi trƣờng, Viện Nghiên cứu Da Giày tạo điều kiện, giúp đỡ em suốt thời gian học tập vừa qua Cuối em xin cảm ơn gia đình, bạn bè quan tâm, động viên giúp em hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Học viên Nguyễn Thị Tuyết Nhung MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung chất hoạt động bề mặt 1.1.1 Định nghĩa 1.1.2 Tính chất 1.1.3 Phân loại 1.1.4 Ứng dụng 1.1.5 Ảnh hƣởng CHĐBM môi trƣờng 1.2 Giới thiệu CHĐBM ankyl sunfat 1.3 Các phƣơng pháp phân tích CHĐBM 1.3.1 Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis 1.3.2 Phƣơng pháp sắc ký 1.4 Các kỹ thuật làm giàu chất hoạt động bề mặt 1.4.1 Chiết lỏng - lỏng 1.4.2 Chiết pha rắn (SPE) 1.4.3 Kỹ thuật làm giàu sử dụng vật liệu hấp phụ CHƢƠNG THỰC NGHIỆM 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 2.2 Nội dung nghiên cứu 2.3 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị 2.3.1 Hóa chất 2.3.2 Dụng cụ 2.3.3 Thiết bị 2.3.4 Chuẩn bị dung dịch hóa chất 2.4 Chuẩn bị trình hấp phụ 2.4.1 Hoạt hóa -Al2O3 2.4.2 Quy trình hấp phụ -Al2O3 2.4.3 Quy trình khảo sát hấp phụ động 2.5 Chuẩn bị mẫu 2.5.1 Lấy mẫu bảo quản mẫu 2.5.2 Xử lý mẫu 2.6 Quy trình phân tích LC-MS/MS 2.6.1 Điều kiện LC 2.6.2 Điều kiện MS 3.1 Khảo sát điều kiện tối ƣu tách chất hoạt động CD 3.1.1 Ảnh hƣởng pH thành phần đệm 3.1.2 Ảnh hƣởng tách 3.1.3 Ảnh hƣởng thời gian bơm mẫu 3.1.4 Ảnh hƣởng chiều cao bơm mẫu 27 3.2 Xây dựng đƣờng chuẩn 28 3.3 Đánh giá phƣơng pháp 31 3.3.1 Giới hạn phát giới hạn định lƣợng phƣơng pháp 31 3.3.2 Đánh giá độ lặp lại thu hồi phƣơng pháp .31 3.4 Ảnh hƣởng cúa ion mẫu 32 3.5 Nghiên cứu đồng thời trình hấp phụ giải hấp ankyl sunfat nhôm oxit 34 3.5.1 Hấp phụ đồng thời chất hoạt động bề mặt ankyl sunfat nhôm oxit 34 3.5.2 Giải hấp đồng thời chất hoạt động bề mặt ankyl sunfat nhôm oxit 37 3.6 Khảo sát tối ƣu điều kiện hấp phụ động làm giàu chất hoạt động bề mặt ankyl sunfat nhôm oxit 39 3.6.1 Khảo sát pH 40 3.6.2 Khảo sát nồng độ muối 41 3.6.3 Khảo sát tốc độ nạp 42 3.6.4 Khảo sát tốc độ rửa giải 42 3.6.5 Khảo sát dung môi rửa giải 43 3.6.6 Khảo sát tỉ lệ dung môi rửa giải 44 3.7 Xác định ankyl sunfat nƣớc thải sau trình làm giàu nhôm oxit 46 3.7.1 Xác định hiệu suất làm giàu ankyl sunfat nƣớc thải 46 3.7.2 Kết phân tích nồng độ chất hoạt động bề mặt mẫu nƣớc thải 48 3.7.3 Phân tích đối chứng 51 KẾT LUẬN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 PHỤ LỤC 58 KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt His Tris CD CE CHĐBM H(%) LOD LOQ LC LC-MS/MS S/N SD SPE RSD DANH MỤC HÌNH Hình 1 Hình Hình Hình Cấu tạo phân tử chất ho Cấu tạo mixen Mô tả thiết bị điện di m Hình ảnh thiết bị CE-C defined Hình Hình Hình 3 Hình Hình Hình Hình Khảo sát pH đệm Argin Khảo sát pH đệm Tris/A Khảo sát thành phần đệ 4.Khảo sát ảnh hƣởng củ 5.Khảo sát ảnh hƣởng củ 6.Khảo sát ảnh hƣởng ch 7.Đƣờng chuẩn biểu diễ Bookmark not defined Hình Đƣờng chuẩn biểu diễn phụ thuộc diện tích pic vào nồng độ C12Error! Bookmark not defined Hình Đƣờng chuẩn biểu diễn phụ thuộc diện tích pic vào nồng độ C10Error! Bookmark not defined Hình 10 Đƣờng chuẩn Bookmark not defined Hình 11 Khảo sát ảnh defined Hình 12 Hình 13 Hình 14 Hình 15 Hình 16 Hình 17 Hình 18 Hình 19 Hình Hình Hình Hình Khảo sát Khảo sát Khảo sát Khảo sát Khảo sát pH Khảo sát nồn Khảo sát tốc Khảo sát tốc 20 Khảo sát dun 21 Khảo sát tỉ lệ 22 Điện di đồ m 23 Điện di đồ m Hình 24 Biểu đồ tƣơng quan kết phân tích LC-MS/MS CEC4DError! Bookmark not defined DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Một số chất hoạt độ defined Bảng Bảng Ứng dụng chất Độc tính chất h defined Bảng Đặc điểm bốn c not defined Bảng Tóm tắt số nghiên cứu xác định CHĐBM UV-Vis Error! Bookmark not defined Bảng Tóm tắt số nghiên cứu xác định CHĐBM sắc ký lỏng Error! Bookmark not defined Bảng Tóm tắt số nghiên cứu xác định CHĐBM phƣơng pháp CEError! Bookmark not defined Bảng Tóm tắt số ngh Bảng Bảng 2 Bảng Điều kiện gradient c Điều kiện phân mản Điều kiện tối ƣu xá Bookmark not defined Bảng Giới hạn phát v Bookmark not defined Bảng 3 Bảng Độ lặp lại độ thu Khảo sát ảnh hƣởng defined Bảng Bảng Bảng Khảo sát trình h Khảo sát trình h Khảo sát trình g Bảng Khảo sát trình giải hấp pH=4 Bảng Khảo sát pH hấp phụ động Bảng 10 Bảng 11 Bảng 12 Bảng 13 Bảng 14 Bảng 15 Bookmark not defined Bảng Bảng Bảng Bảng Bookmark not defined Bảng 20 Độ thu hồi ankyl sunfat mẫu nƣớc thải Error! Bookmark not defined Bảng 21 Kết phân tích ankylsunfat nƣớc CE LC-MS/MSError! Bookmark not defined Khảo sát Khảo sát Khảo sát Khảo sát Khảo sát Điều kiện 16.Hiệu suất 17.Hiệu suất 18.Hiệu suất 19.Kết p MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, chất hoạt động bề mặt (CHĐBM) với đặc tính đặc biệt có khả tạo bọt, ổn định huyền phù, tạo nhũ tƣơng,… đƣợc sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp (dệt nhuộm, khai thác dầu, mỹ phẩm,…), ngành nông nghiệp (tạo nhũ tƣơng, chất bảo vệ thực vật,…) sản phẩm gia đình, chất tẩy rửa tổng hợp Các chất hoạt động bề mặt không đƣợc xử lý trƣớc thải môi trƣờng dẫn đến hậu ngộ độc sinh vật, nhiễm nguồn nƣớc gây kích ứng da, chí dẫn đến ung thƣ Trong số nhiều loại chất hoạt động bề mặt, nhóm ankyl sunfat bao gồm: natri octyl sunfat (C8), natri decyl sunfat (C10), natri dodecyl sunfat (C12), natri tetradecyl sunfat (C14) đƣợc sử dụng rộng rãi có độ bền cao khả hoạt động bề mặt tốt Tuy nhiên, hàm lƣợng CHĐBM nƣớc mức nồng độ siêu vết (cỡ ppb) nên sử dụng phƣơng pháp phân tích thơng thƣờng khơng thể phát hay định lƣợng trực tiếp Vì làm giàu CHĐBM trƣớc phân tích cần thiết Trong số phƣơng pháp làm giàu, hấp phụ vật liệu rắn hƣớng nghiên cứu tƣơng đối phù hợp áp dụng cho CHĐBM Phân tích chất hoạt động bề mặt mẫu môi trƣờng đƣợc thực số phƣơng pháp nhƣ phổ hấp thụ phân tử UV-Vis, sắc ký khí (GC), sắc ký lỏng ghép khối phổ (LC-MS), điện di mao quản (CE) Trong đó, CE phƣơng pháp hiệu với thời gian phân tích ngắn, hiệu tách cao, chi phí thấp, sử dụng hóa chất, phù hợp với hóa học xanh Detector độ dẫn không tiếp xúc (C D) đƣợc giới thiệu vào năm 1998 nhƣ detector vạn cho CE hữu ích để xác định nhiều chất mang điện Tuy nhiên, xác định CHĐBM ankyl sunfat mang điện âm phƣơng pháp CE-C D sau làm giàu hấp phụ hầu nhƣ chƣa đƣợc nghiên cứu ngồi nƣớc Do đó, đề tài “Nghiên cứu xác định đồng thời bốn chất hoạt động bề mặt ankyl sunfat phương pháp điện di mao quản sử dụng detector độ dẫn không tiếp xúc CE-C D” đƣợc lựa chọn với mục tiêu nghiên cứu phát triển quy trình phân tích chất hoạt động bề mặt ankyl sunfat mẫu môi trƣờng 25 Chiều cao bơm mẫu (cm) 20 15 Phụ lục Kết khảo sát hấp phụ động Các kết khảo sát hấp phụ động làm giàu CHĐBM ankyl sunfat nhôm oxit đƣợc thể bảng từ PL1-15 Bảng PL4 Kết khảo sát pH=2 Lần Chất C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 Lần Chất C14 C12 C10 C8 Lần Chất C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 Lần Chất C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 Lần Chất C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 Lần Chất C14 C12 C10 C8 Lần Chất C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 Lần Chất C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 Bảng PL10 Kết khảo sát tốc độ nạp 5ml/phút Lần Chất C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 Lần Chất C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 65 Bảng PL12 Kết khảo sát tốc độ rửa giải 1ml/phút Lần Lần Chất C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 66 Bảng PL14 Kết khảo sát tốc độ rửa giải 5ml/phút Lần Chất Lần C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 Chất C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 67 Bảng PL16 Kết khảo sát dung môi ACN Lần Chất C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 Lần Chất C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 68 Bảng PL18 Kết khảo sát tỷ lệ 6:4 Lần Chất C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 C14 C12 C10 C8 Phụ lục Quy trình xử lý mẫu phân tích mẫu Hình PL3 Quy trình xử lý mẫu Bảng PL19 Điều kiện phân tích mẫu CE-C D 69 Phụ lục Sắc ký đồ phân tích mẫu phƣơng pháp LC-MS/MS Hình PL4 Sắc ý đồ mẫu M11 Hình PL5 Sắc ý đồ mẫu M7 thêm chuẩn 70 Hình PL6 Sắc ý đồ mẫu M9 thêm chuẩn 71 ... hoạt động bề mặt là: chất hoạt động bề mặt anion, chất hoạt động bề mặt cation, chất hoạt động bề mặt không ion chất hoạt động bề mặt lƣỡng tính [4] a) CHĐBM anion Chất hoạt động bề mặt mà hòa... NGUYỄN THỊ TUYẾT NHUNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI CÁC CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT ANKYL SUNFAT TRONG NƢỚC BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN SỬ DỤNG DETECTOR ĐỘ DẪN KHÔNG TIẾP XÚC (CE- C D) Chun ngành:... chọn nghiên cứu 16 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM 2.1 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu ứng dụng phƣơng pháp điện di mao quản sử dụng detector đo độ dẫn không tiếp xúc (CE- C D) nhằm xác định đồng thời