Luận văn thạc sĩ xác định hàm lượng phenol và một số clophenol trong mẫu sinh vật bằng phương pháp GC ECD

I HỌ QU GI H N I TRƢỜNG I HỌ HO HỌ TỰ NHI N - HU THỊ HUỆ XÁ ỊNH H M LƢỢNG PHENOL V M T S CLOPHENOL TRONG MẪU SINH VẬT BẰNG PHƢƠNG PHÁP G -ECD Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN TH SĨ HO HỌ NGƢỜI HƢỚNG DẪN HO HỌ : PGS TS Từ Bình Minh Hà Nội - 2019 LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu tài trợ Quỹ Phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) đề tài mã số 104.04-2017.310 Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp cao học Tôi xin chân thành cảm ơn thầy hƣớng dẫn PGS.TS Từ Bình Minh, thầy giao đề tài, nhiệt tình hƣớng dẫn tạo điều kiện tốt giúp tơi hồn thành sớm luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn thầy TS hu ình Bính, Viện Kĩ thuật Hóa học, Đại học Bách khoa Hà Nội giúp đỡ cho tơi nhiều kinh nghiệm q báu q trình tơi làm thực nghiệm Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy, cô môn Hóa Phân tích động viên tạo điều kiện thời gian, giảng dạy giúp tơi sớm hồn thành luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn nhóm nghiên cứu gồm em CN.Lan Anh em SV Hiển, SV Dung tham gia nghiên cứu làm thực nghiệm Tôi xin cảm ơn tới gia đình, bạn bè đồng nghiệp khoa Hóa động viên tơi q trình học tập nghiên cứu khoa Chu Thị Huệ MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu clophenol 1.1.1 Cấu trúc phân loại CPs 1.1.2 Tính chất CPs 1.1.3 Độc tính CPs 1.1.4 Tình hình sản xuất sử dụng sản phẩm chứa CPs 1.1.5 Các quy định có CPs 1.2.2 Phƣơng pháp phân tích CPs hệ thống sắc kí khí GC-ECD .10 1.2.3 Phƣơng pháp phân tích CPs hệ thống GC-MS 11 1.2.4 Một số phƣơng pháp phân tích CPs khác 11 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 13 2.1 Mục tiêu nội dung nghiên cứu 13 2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 13 2.1.2 Nội dung nghiên cứu 13 2.2 Thiết bị , dụng cụ hóa chất 15 2.2.1 Thiết bị 15 2.2.2 Dụng cụ 16 2.2.3 Hóa chất 16 2.2.4 Chất chuẩn cách pha chế dung dịch chất chuẩn 17 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 19 3.1 Kết nghiên cứu CPs thiết bị GC-ECD 19 3.1.1 Sắc đồ tách thời gian lƣu CPs hệ thống GC-EC 19 3.1.2 So sánh với điều kiện chất phân tích đƣợc dẫn xuất hóa chất phân tích khơng đƣợc dẫn xuất hóa 20 3.1.3 Kết khảo sát điều kiện dẫn xuất hóa 20 3.1.4 Phƣơng trình hồi quy 22 3.1.5 Độ ổn định tín hiệu phân tích .Error! Bookmark not defined 3.1.6 Giới hạn phát giới hạn định lƣợng thiết bị Error! Bookmark not defined 3.1.7 Kiểm tra độ độ lặp phƣơng pháp Error! Bookmark not defined 3.2 Kết nghiên cứu CPs thiết bị GC-MS 24 3.2.1 Kết khảo sát định tính CPs GC-MSError! Bookmark not defined 3.2.2 Xây dựng đƣờng chuẩn thiết bị GC-MS 24 3.2.3 Giới hạn phát giới hạn định lƣợng CPs thiết bị Error! Bookmark not defined 3.3 So sánh kết phân tích mẫu thực thiết bị GC-ECD GC-MS .24 KẾT LUẬN 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết Tiếng Anh Tiếng việt tắt CPs Chlorophenol Clophenol GC-ECD Gas chromatography-electron Săc kí khí ghép nối detectơ bắt capturedetection giữ điện tử Gas chromatography-mass Săc kí khí ghép nối detectơ spectrometry khối phổ IS Internal standard Chất nội chuẩn LC50 Lethal concentration to kill 50% of Nồng độ gây chết 50% cá thể test organisms thí nghiệm Lethal does to kill 50% of test Liều lƣợng gây chết 50% cá animals thể thí nghiệm GC-MS LD50 LOAEL Lowest observed adverse effect level Liều lƣợng thấp gây tác động xấu quan sát đƣợc LOD Limit of detection, a lowest quantity Giới hạn phát thiết bị of tagert analyte that can be detected reliably LOQ Limit of quantification Giới hạn định lƣợng thiết bị NOAEL No observed adverse effect level Liều lƣợng không gây ảnh hƣởng xấu quan sát đƣợc ppb Part per billion Nồng độ/hàm lƣợng phần tỉ ppm Part per million Nồng độ/hàm lƣợng phần triệu DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Phân loại CPs theo số nguyên tử Clo phân tử Bảng 1.2: Cơng thức, tên gọi, khối lƣợng phân tử kí hiệu số CPs .3 Bảng 1.3: Tính chất số CPs Error! Bookmark not defined Bảng 1.4: Một số liều lƣợng nồng độ gây độc CPsError! Bookmark not defined Bảng 1.5: Sản lƣợng CPs số khu vực giới .6 Bảng 1.6: Ứng dụng số CPs Bảng 1.7: Giá trị ngƣỡng liều lƣợng số CPs gây rủi ro cho ngƣời Bảng 1.8: Một số loại cột điều kiện làm CPs cột chiết pha rắn .Error! Bookmark not defined Bảng 1.9: Một số phản ứng dẫn xuất hóa CPs Error! Bookmark not defined Bảng 1.10: Tổng quan số điều kiện dẫn xuất hóa CPsError! Bookmark not defined Bảng 1.11: Điều kiện tách CPs GC-ECD .Error! Bookmark not defined Bảng 2.1: Điều kiện tách phân tích CPs thiết bị GC-ECDError! Bookmark not defined thiết bị GC-MS .Error! Bookmark not defined Bảng 2.2: Thông tin chất chuẩn gốc sử dụng để phân tích CPs 17 Bảng 2.3: Cách chuẩn bị dung dịch chuẩn 17 Bảng 2.4 : Cách chuẩn bị dung dịch làm việc 18 Bảng 2.5: Nồng độ CPs dung dịch chuẩn 18 Bảng 3.1: Thời gian lƣu CPs chất nội chuẩn phân tích 19 hệ thống GC-ECD 19 Bảng 3.2: Giá trị trung bình tỷ số diện tích pic chất phân tích so với chất nội chuẩn độ lệch chuẩn tƣơng đối phân tích lặp lần dung dịch chuẩn C3 hệ thống GC-ECD Error! Bookmark not defined Bảng 3.4: Giới hạn phát giới hạn định lƣợng phƣơng pháp phân tích CPs .Error! Bookmark not defined Bảng 3.5: Độ thu hồi độ lặp lại quy trình phân tích mẫu thêm chuẩn Error! Bookmark not defined Bảng 3.6: Kết phân tích mẫu CRM Error! Bookmark not defined Bảng 3.7: Các mảnh phổ đặc trƣng CPs thiết bị GC-MSError! Bookmark not defined Bảng 3.8: Thông số đƣờng chuẩn CPs đo thiết bị GC-MS 24 Bảng 3.9: Kết LOD LOQ thiết bị GC-MS .40 Bảng 3.10: Kết phân tích PCP hai thiết bị GC-MS GC-ECD 24 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Công thức cấu tạo tổng quát CPs Hình 2.1: Phản ứng axetyl hóa CPs với anhydric axetic mơi trƣờng kiềm .14 Hình 3.1: Sắc đồ tách CPs chất nội chuẩn hệ thống GC-ECD 19 Hình 3.2: Sắc đồ tách CPs chất nội chuẩn dẫn xuất không dẫn xuất hệ thống GC-ECD 20 Hình 3.3: Độ bền sản phẩm dẫn xuất hóa theo thời gian 21 Hình 3.4: Mối quan hệ diện tích chất phân tích với thể tích dung dịch 21 anhydric axetic 21 Hình 3.5: Mối quan hệ diện tích pic chất phân tích với thể tích 22 dung dịch K2CO3 0,2M 22 Hình 3.6: Đƣờng chuẩn CPs 23 Hình 3.7: Độ thu hồi quy trình phân tích mẫu thêm chuẩnError! Bookmark not defined Hình 3.8: Kết phân tích mẫu CRM .Error! Bookmark not defined Hình 3.9: Tƣơng quan kết phân tích PCP mẫu sinh vật hai phƣơng pháp GC-ECD GC-MS Error! Bookmark not defined MỞ ẦU Trong vài năm trở lại đây, vấn đề ô nhiễm môi trƣờng dần trở thành vấn đề nghiêm trọng, gây nên tác hại trực tiếp gián tiếp đến ngƣời nhƣ sinh vật Sự ô nhiễm chủ yếu bị gây dị rỉ chất gây nhiễm (thƣờng chất hố học) mơi trƣờng Trong báo cáo này, quan tâm đến hợp chất phenol nói chung chlorophenol nói riêng Clophenol (CPs) nhóm hợp chấthữu bao gồm 19 đồng loại, đƣợc sản xuất sử dụng rộng rãi từ năm 1970 Đây chất gây ô nhiễm nghiêm trọng xuất nhiều nguồn nƣớc đất [1] CPs chủ yếu đƣợc thải từ ngành công nghiệp nhƣ sản xuất giấy hay thuốc trừ sâu [2] Các hợp chất CPs đƣợc chứng minh gây ảnh hƣởng xấu đến sức khoẻ ngƣời, ví dụ nhƣ làm suy giảm chức nội tạng (nhƣ gan thận); gây rối loạn hệ thần kinh,viêm da, viêm đƣờng hơ hấp hay dẫn đến ung thƣ Do mang độc tính cao có nguy gây ung thƣ, đa số hợp chất CPs nằm danh sách ƣu tiên chất gây ô nhiễm Cơ quan bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ (US Environmental Protection Agency) [3] Hơn nữa, Liên minh Châu Âu (European Union) thiết lập mức cho phép tối đa CPs nƣớc uống 0.5 Vì lí này, việc xác lập phƣơng pháp đáng tin cậy, có độ nhạy cao dễ dàng thực để phân tích hợp chất CPs môi trƣờng vô cần thiết Tại Việt Nam chƣa có quy định, tiêu chuẩn, quy chuẩn CPs, thiếu thốn sở liệu cơng cụ pháp lí khó khăn để thực đƣợc mục tiêu quản lí an tồn tiến tới giảm thiểu loại bỏ chất gây ô nhiễm nói chung CPs nói riêng Trong luận văn này, chúng tơi tập trung nghiên cứu quy trình tối ƣu nhằm phân tích CPs đối tƣợng mẫu sinh vật Đây đối tƣợng phân tích tƣơng đối chƣa đƣợc quan tâm nhiều nghiên cứu trƣớc Việt Nam Phƣơng pháp phân tích sử dụng sắc kí khí dùng detector bắt giữ điện tử (GC-ECD) GC-MS, định lƣợng phƣơng pháp nội chuẩn Đây phƣơng pháp có độ nhạy độ xác cao dùng cho phân tích lƣợng vết siêu vết chất hữu mẫu phức tạp phƣơng pháp tiêu chuẩn đƣợc quy định tổ chức quốc tế nhƣ Cục Bảo vệ Môi trƣờng Mỹ (US EPA) HƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu clophenol 1.1.1 Cấu trúc phân loại CPs Clophenol (CPs) hợp chất hữu đƣợc tạo thành cách thay hay nhiều nguyên tử hidro vòng thơm phân tử phenol nguyên tử clo [4] Các clophenol lập thành dãy 19 hợp chất có cơng thức phân tử tổng quát C6H6n ClnO (0