Nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích phtalat trong nhựa bằng phương pháp chiết kết hợp sắc ký lỏng hiệu năng cao

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ TRANG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH PHÂN TÍCH PHTALAT TRONG NHỰA BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHIẾT KẾT HỢP SẮC KÝ LỎNG HIỆU NĂNG CAO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ TRANG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH PHÂN TÍCH PHTALAT TRONG NHỰA BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHIẾT KẾT HỢP SẮC KÝ LỎNG HIỆU NĂNG CAO Chun ngành: Hóa Phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Văn Ri Hà Nội – 2014 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Văn Ri, ngƣời giao đề tài tận tình hƣớng dẫn em hồn thành luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy, giáo mơn phân tích bảo giúp đỡ em suốt thời gian thực hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn anh chị, bạn em học tập nghiên cứu viên tai môn Hóa Phân tích - trƣờng Đại học Khoa học tự nhiên giúp đỡ, bảo em suốt trình làm luận văn Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô giáo trƣờng Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội đặc biệt thầy giáo khoa Hóa, ngƣời dìu dắt, giúp đỡ truyền đạt kiến thức cho em suốt thời gian theo học trƣờng Xin gửi lời cảm ơn tới bố mẹ, ông bà, gia đình, ngƣời thân bạn bè, đặc biệt tập thể lớp K22- Cao học Hóa quan tâm, động viên, giúp tơi hồn thành khóa luận Hà Nội, ngày 05 tháng 12 năm 2014 Học Viên Nguyễn Thị Trang MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Khái quát chung hợp chất Phtalat 1.1.1 Cấu tạo, tên gọi 1.1.2 Tính chất Phtalat 1.1.3 Ứng dụng hợp chất Phtalat nguồn gốc phát thải 1.1.4 Độc tính Phtalat 1.2 Các hợp chất thay phtalat 12 1.3 Các phƣơng pháp xác định phtalat 15 1.3.1.Phƣơng pháp HPLC – UV xác định phtalat 15 1.3.2 Các phƣơng pháp khác xác định phtalat 16 1.3.3 Phƣơng pháp chiết tách phtalat khỏi mẫu thực 18 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 19 2.1 Mục tiêu đối tƣợng nghiên cứu 19 2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 19 2.1.2 Đối tƣợng nghiên cứu 19 2.2 Chất chuẩn, hóa chất, thiết bị 19 2.2.1 Chất chuẩn 19 2.2.2 Hóa chất 20 2.2.3 Thiết bị, dụng cụ 20 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu – phƣơng pháp RP-HPLC 21 2.3.1 Nguyên tắc chung phƣơng pháp HPLC 21 2.3.2 Phƣơng pháp định tính định lƣợng 23 2.4 Phƣơng pháp phân tích 23 2.4.1 Phƣơng pháp xử lý mẫu 23 2.4.2 Phƣơng pháp phân tích 24 2.5 Thực nghiệm 24 2.5.1 Khảo sát điều kiện tối ƣu 24 2.5.2 Giới hạn phát giới hạn định lƣợng thiết bị 25 2.5.3 Xây dựng đƣờng chuẩn 25 2.5.4 Đánh giá phƣơng pháp phân tích 26 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27 3.1 Tối ƣu hóa điều kiện chạy sắc ký 27 3.1.1 Van bơm mẫu 27 3.1.2 Cột tách 28 3.1.3 Detector 28 3.1.4 Bƣớc sóng hấp thụ cực đại phtalat 29 3.1.5 Khảo sát chọn tỉ lệ thành phần pha động phù hợp 29 3.1.6 Khảo sát chọn tốc độ dòng pha động phù hợp 32 3.1.7 Khảo sát độ lặp lại thiết bị 34 3.1.8 Điều kiện tối ƣu cho trình tách phtalat 35 3.2 Đƣờng chuẩn hỗn hợp xác định 05 phtalat 37 3.2.1 Khoảng tuyến tính khoảng động học detector 37 3.2.2 Dựng đƣờng chuẩn 38 3.2.3 Giới hạn phát giới hạn định lƣợng 39 3.2.4 Kiểm tra khác có nghĩa hệ số a giá trị 41 3.2.5 Kiểm tra sai khác b b’ 42 3.3 Đánh giá phƣơng pháp phân tích 43 3.3.1 Đánh giá độ lặp lại phƣơng pháp xử lý mẫu 43 3.3.2 Đánh giá hiệu suất thu hồi phƣơng pháp 44 3.4 Phân tích mẫu thực tế 45 3.5 Hàm lƣợng cho phép hàm lƣợng phtalat đồ chơi trẻ em 48 KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên đầy đủ ACN Acetonitril BBP Benzylbutyl phtalat CRM Certified Reference Materials: mẫu chuẩn đƣợc chứng nhận CTPT Công thức phân tử DBP Dibutyl phtalat DEHP, DOP Di(2-etylhexyl) phtalat DEP Dietyl phtalat DEPA Denmark Environmental Protection Agency: quan bảo vệ môi trƣờng Đan Mạch DINP Diisononyl phtalat DPP Di-n-propyl phtalat ECD Electron capture detector: detector bắt điện tử EDCs Endocrine Disrupting Chemicals : hóa chất gây rối loạn nội tiết FID Flame ionization detector: detector ion hóa lửa HPLC High performance liquid chromatography: sắc ký lỏng hiệu cao KLPT Khối lƣợng phân tử LOD Limit of Detection: Giới hạn phát LOQ Limit of Quantitation: Giới hạn định lƣợng MeOH Metanol MS mass spectrometry : phổ khối PDA Photo-diode-array: mảng điot điện tử ppm Part per million: phần triệu PVC Polyvinyl clorua RP-HPLC Reverse phase-HPLC: sắc ký lỏng pha đảo u Tốc độ dòng pha động UV-Vis Ultra-violet: tử ngoại khả kiến US EPA United States Environmental Protection Agency: quan bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ % RSD % Relative Standard Deviation:% độ lệch chuẩn tƣơng đối THF Tetrahydro furan DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1: Sơ đồ chức thiết bị HPLC 23 Hình 3.1: Phổ UV 05 phtalat nghiên cứu luận văn 29 Hình 3.2: Sắc đồ 05 phtalat với chƣơng trình gradient 30 Hình 3.3: Sắc đồ 05 phtalat với chƣơng trình gradient 2, 31 Hình 3.4: Sắc đồ khảo sát tốc độ dòng pha động 33 Hình 3.5: Sắc đồ khảo sát độ lặp lại thiết bị 36 Hình 3.6: Khoảng tuyến tính khoảng động học detector 37 Hình 3.7: Đƣờng chuẩn 05 phtalat nghiên cứu luận văn 40 Hình 3.8: Sắc đồ mẫu thực 47 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Tên gọi, cơng thức hóa học số Phtalat thơng dụng Bảng 1.2: Tính chất lý hóa số Phtalat Bảng 1.3: Mức độ sản xuất, tiêu thụ, xuất nhập số Phtalat (tấn/năm) EU Bảng 1.4: Tỉ lệ cho ứng dụng cụ thể số Phtalat năm EU (năm 2001) Bảng 1.5: Các chất hóa dẻo thay 13 Bảng 2.1: Thông tin mẫu đƣợc chọn phân tích 19 Bảng 2.2: Nồng độ dung dịch chuẩn phtalat 20 Bảng 3.1: Độ lặp lại thời gian lƣu phtalat 34 Bảng 3.2: Độ lặp lại diện tích pic Phtalat 35 Bảng 3.3: Các dung dịch đƣờng chuẩn 38 Bảng 3.4: Diện tích pic trung bình thu đƣợc phtalat 38 Bảng 3.5: Phƣơng trình đƣờng chuẩn 05 Phtalat 39 Bảng 3.6: Giới hạn phát giới hạn định lƣợng thiết bị 39 Bảng 3.7: Kết so sánh giá trị a phƣơng trình đƣờng chuẩn 05 phtalat với giá trị 42 Bảng 3.8: Một số đại lƣợng thống kê tập giá trị b b’ phƣơng trình hồi quy DPP 42 Bảng 3.9: Độ lặp lại phƣơng pháp xử lý mẫu 44 Bảng 3.10: Hiệu suất thu hồi phtalat 45 Bảng 3.11:Hàm lƣợng phtalat mẫu thực 46 Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Trang MỞ ĐẦU Hiện có quan tâm quan tâm ngày tăng việc nghiên cứu tác động hóa chất động vật hoang dã, ngƣời môi trƣờng Những nghiên cứu cho thấy số chất tổng hợp tự nhiên mơi trƣờng ảnh hƣởng đến hoạt động bình thƣờng hệ thống nội tiết Một nhóm hóa chất gây rối loạn nội tiết (EDCs) Trong năm gần đây, hóa chất gây rối loạn nội tiết trở thành chủ đề quan trọng nghiên cứu lĩnh vực khoa học môi trƣờng Chúng đƣợc đề cập đến nhƣ chất ngoại sinh gây ảnh hƣởng bất lợi sinh vật cháu chúng, hậu gây thay đổi chức nội tiết Chúng có mặt khắp nơi mơi trƣờng số lƣợng sử dụng chúng lớn ứng dụng công nghiệp, khu dân cƣ nông nghiệp Sự thay đổi hành vi sinh sản tình dục, hệ thống nội tiết động vật hoang dã đƣợc báo cáo khu vực bị ô nhiễm với EDCs Trong đó, phtalat nhóm đƣợc sử dụng rộng rãi hóa chất cơng nghiệp đƣợc xác định gây rối loạn nội tiết dựa vào nghiên cứu dịch tễ học gần [29] Phtalat đƣợc xác định chất độc hại cho phát triển sinh sản, độc tính chúng có thay đổi tùy thuộc vào cấu trúc phtalat cụ thể Việc sản xuất tồn cầu hàng năm phtalat đƣợc ƣớc tính 11 tỷ bảng Sản phẩm nhựa polyvinyl clorua (PVC) chứa lên đến 50 % trọng lƣợng chất hoá dẻo, phổ biến phtalat Hơn nữa, chất không tạo liên kết mạng lƣới nhựa mà đƣợc thêm vào nhựa nhƣ chất phụ gia dễ thơi nhiễm ngồi mơi trƣờng (nhất môi trƣờng nhiều chất béo nhƣ dầu, mỡ ) [13] Sáu số phtalat thƣờng đƣợc sử dụng sản phẩm tiêu dùng di2-etylhexyl phtalat (DEHP DOP), diisononyl phtalat (DINP), dibutyl phtalat (DBP), diisodecyl phtalat (DIDP), di-n octyl phthalate (DnOP), benzyl butyl phtalat (BBP BzBP) Ngồi ra, quan bảo vệ mơi trƣờng Hoa Kỳ (US EPA ) phân loại DEHP BBP nhƣ chất gây ung thƣ cho ngƣời Vì vấn đề sức Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Trang khỏe, kể từ tháng năm 2009 Đạo luật cải tiến an toàn sản phẩm tiêu dùng giới hạn DEHP, DBP BBP đồ chơi trẻ em chăm sóc trẻ em nồng độ không vƣợt 0,1 % DINP, DIDP DnOP bị cấm sử dụng Mặc dù sáu phtalat bị hạn chế sản phẩm trẻ em Mỹ Liên minh châu Âu (EU) nhƣng chúng không đƣợc kiểm soát tiếp tục đƣợc sử dụng làm đồ chơi nhiều nơi khác giới nhƣ Trung Quốc Ấn Độ [29] Ngày sản phẩm nhựa PVC đƣợc sử dụng rộng rãi tính tiện dụng nhƣ giá thành rẻ Vì chúng tơi thực đề tài “Nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích Phtalat nhựa phƣơng pháp chiết kết hợp sắc ký lỏng hiệu cao” để phần đánh giá mức độ ô nhiễm phtalat Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Trang TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Phạm Luận(2000) Cơ sở lý thuyết sắc ký lỏng hiệu cao, NXB ĐH QGHN Nguyễn Văn Ri(2006).Chuyên đề phương pháp tách chất, NXB ĐH QGHN Tạ Thị Thảo (2006) Bài giảng Thống kê Hóa phân tích, Trƣờng ĐH Khoa học Tự nhiên Tiếng Anh Adewuyi G.O and Olowu R.A (2012), “High performance liquid chromatographic (HPLC) method for comparison of levels of some phthalate esters in children’s toys and their health implications”, The Pacific Journal of Science and Technology, 13 (2), pp.1-10 Afshari A, et al (2004), “Emission of phthalates from PVC and other materials”, Indoor Air, 14(2), pp.120-128 Blount, B C., Silva M J., Caudill S P., Needham L L., Pirkle J L., Sampson E J., Lucier G W., Jackson R J and Brock J W (2000), “Levels of seven urinary phthalate metabolites in a human reference population”, Environmental Health Perspectives, 108 (10), pp 979-982 Butte W., Hoffmann W., Hostrup O., Schmidt A and Walker G (2001) “Endokrin wirksame substanzen im hausstaub: Ergebnisse eines repräsentativen monitorings” Staub-Reinhaltung der luft , 61, 19-23 Chourasia MK, Jain SK (2003), “Pharmaceutical approaches to colon targeted drug delivery systems”, J Pharm Pharm Sci, 6(1), 33-66 Dong-Ping Xu, Sha Li, Yong-Hong Chen, Hua-Bin Li, An-Na Li, XiangRong Xu (2013), “Phthalates: Toxicity, occurrence and analytical methods”, International journal of modern biology and medicine, 4(1), 12-29 Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Trang 10 Fromme H, et al (2004), “Occurrence of phthalates and musk fragrances in indoor air and dust from apartments and kindergartens in Berlin (Germany),” Indoor Air, 14(3), 188-95 11 Giovanna Tranfo, Lidia Caporossi, and Enrico Paci (2011), “Urinary phthalate monoesters concentration in couples with infertility problems”, Toxicology letters, 213, 15– 20 12 Huesgen A.G., (2013), “Optimizing analysis of phthalates in plastic toys using the Agilent 1290 infinity method development solution”, Waldbronn, Germany http://www.chem.agilent.com 13 Johanna Möller, Emma Strömberg, Sigbritt Karlsson (2008), “Comparison of extraction methods for sampling of low molecular compounds in polymers degraded during recycling”, European Polymer Journal, 44, 1583–1593 14 Lina Huang, Zhongyong Liu, Lezhou Yi, Chonghua Liu and Danhua Yang (2011), “Determination of the banned phthalates in PVC plastic of toys by the soxhlet extraction-gas chromatography/mass spectrometry method”, International Journal of Chemistry, (2), 1-5 15 Marin, M.L., J Lopez, A Sanchez, J Villaplana, and A Jiminez (1998), “Analysis of potentially toxic phthalate plasticizers used in toy manufacturing” Bull environ contam toxicol, 60, 68-73 16 Meek M.E and P.K.L Chan (1994) “Bis(2-ethylhexyl) phthalate: evaluation of risks to health from environmental exposure in Canada”, Environ carcinog ecotoxicol rev, 12,179–194 17 Nour Kayali, Fernando G Tamayo (2006), “Determination of diethylhexyl phtalate in water by solid phase microextraction coupled to high performance liquid chromatography”, Talanta, 69, 1095–1099 18 Opinion of The Scientific Committee on Cosmetic Products and Non-Food Products Intended for Consumers (4 June 2002), “Diethyl phthalate”, SCCNFP/0411/01 Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Trang 19 Poon, R., P Lecavaliert, R Mueller, V Valli, B Procter, and I Chu I (1997), “Subchronic oral toxicity of di-n-octyl phthalate and di (2ethylhexyl) phthalate in plastic toys”, Chromatographia, 47:724-726 20 Rastogi S.C (1998) “Gas chromatographic analysis of phthalate esters in plastic toys”, Chromatographia, 47, 724 – 726 21 Silvia Marten (2010), “Determination of phthalates”, Application Note www.knauer net 22 Shanker R.C., C Ramakrichma, and P Seth (1985), “Degradation of some phthalic acid esters in soil”, Environ pollut, 39, 1-5 23 Staples, C A.; Adams, W J.; Parkerton, T F.; Gorsuch, J W.; Biggingers, G R.; Reiner, K H (1997), “Aquatic toxicity of eighteen phthalate esters”, Environ toxicol chem, 16 (5), 875–891 24 Susana Lin, Hsiu-Ying Ku and Pen-Hua Su (2010), “Phthalate exposure in pregnant women and their children in central Taiwan”, Chemosphere, 82, 947–955 25 Ursel Heudorf, Volker Mersch-Sundermann, Jürgen Angerer (2007), “Phthalates: Toxicology and exposure”, International Journal of Hygiene and Environmental Health, 210(5), 623-634 26 Yuan, B., Z Li, and N Graham (2008), “Aqueous oxidation of dimethyl phthalate in a Fe(VI)-TiO2-UV Reaction System”, Water Res, 42:1413-1420 27 Yun Zou, Min Cai (2013) “Determination of Phthalate Concentration in Toys and Children’s Products”, Shanghai Co.Ltd, 412 YingLun Road Waigaoqiao Free Trade Zone Shanghai China 28 Walker Camacho, Sigbritt Karlsson (2000), “Quality-determination of recycled plastic packaging waste by identification of contaminants by GCMS after microwave assisted extraction (MAE)”, Polymer Degradation and Stability 71 (2001), 123-134 29 Wang Ling, Jiang Gui-bin, Cai Ya-qi, He Bin, Wang Ya-wei, Shen Da-zhong (2007), “Cloud point extraction coupled with HPLC-UV for the Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Trang determination of phthalate esters in environmental water samples”, Journal of Environmental Sciences, 19, 874–878 ... NGUYỄN THỊ TRANG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH PHÂN TÍCH PHTALAT TRONG NHỰA BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHIẾT KẾT HỢP SẮC KÝ LỎNG HIỆU NĂNG CAO Chun ngành: Hóa Phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN... giá thành rẻ Vì thực đề tài ? ?Nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích Phtalat nhựa phƣơng pháp chiết kết hợp sắc ký lỏng hiệu cao? ?? để phần đánh giá mức độ ô nhiễm phtalat Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn... Phổ UV 05 phtalat nghiên cứu luận văn 29 Hình 3.2: Sắc đồ 05 phtalat với chƣơng trình gradient 30 Hình 3.3: Sắc đồ 05 phtalat với chƣơng trình gradient 2, 31 Hình 3.4: Sắc đồ khảo