Có nhiều loại cột chiết được sử dụng để làm sạch mẫu, tuy nhiên cột silicagel + than hoạt tính và florisil là hai cột thường được sử dụng phổ biến để làm sạch mẫu trong phân tích các hợp chất hữu cơ POPs. Vì vậy trong điều kiện phòng thí nghiệm, luận án đã tiến hành thử nghiệm hai phương pháp làm sạch qua cột silicagel + than hoạt tính và florisil với mẫu thực tế là mẫu tro đáy của lò đốt rác đô thị được lấy tại công ty Môi trường Xanh Hải Dương mẫu được phơi khô tự nhiên, nghiền nhỏ đến kích thước 0,2 - 0,5 mm. Quy trình xử lý mẫu được thực hiện theo các điều kiện tối ưu đã chọn ở các mục trên. Đánh giá độ thu hồi của các CBz khi chiết trên hai cột, để đảm bảo có thể loại trừ được ảnh hưởng của nền mẫu và độ thu hồi trung bình thu được từ 80 – 120%.
3.2.2.1. Phương pháp làm sạch dịch chiết trên cột sử dụng hỗn hợp Silica gel trộn than hoạt tính
Tiến hành các bước khảo sát đồng thời dung môi rửa giải và thể tích dung môi rửa giải khác nhau từ 40 mL đến 120 mL để lựa chọn được thể tích thích hợp nhất. Luận án dựa trên kết quả khảo sát của mục 3.2.1 để lựa 3 dung môi có độ thu hồi tốt
là axeton : hecxan tỉ lệ 1/1; 1/2 (v/v) và diclometan : hecxan ở tỉ lệ 1/3 (v/v). Sử dụng mẫu thử nghiệm là tro đáy của lò đốt rác thải Hải Dương, bổ sung chất chuẩn CBz có nồng độ 10 ng/g. Kết quả được thể hiện ở Bảng 3.12
Bảng 3.12. Khảo sát dung môi rửa giải trên cột chiết silicagel + than hoạt tính
Diclometan : hecxan Aceton : hecxan Aceton : hecxan
(1/3) (1/1) (1/2) Tên chất CH 1 (mL) CH 2 (mL) CH 3 (mL) 40 60 120 40 60 120 40 60 120 1,3 – DCB 76,5 81,3 79,8 78,6 79,1 64,9 73,3 81,2 67,7 1,2 - DCB 78,3 82,4 70,9 75,7 79,6 63,1 72,6 79,1 61,2 1,2,4 – TCB 80,2 80,5 72,5 79,8 79,5 64,4 78,3 81,7 73,7 1,2,4,5 – TeCB 78,3 86,8 79,4 70,1 74,7 60,6 72,8 80,8 70,2 1,2,3,4 – TeCB 77,6 87,4 73,5 70,2 76,6 65,7 77,9 82,9 70,7 PeCB 81,2 83,6 72,0 71,4 75,7 70,2 77,5 79,8 72,6 HCB 80,5 87,2 80,2 73,6 77,1 63,7 80,7 80,2 75,9
Cột silicagel đa lớp + than hoạt tính 10% được sử dụng để làm sạch dịch chiết cho phân tích sắc kí khí trên nguyên tắc chiết pha rắn, nhưng bản chất của quá trình là chất hấp phụ sẽ giữ lại các chất ảnh hưởng, còn chất phân tích gần như không bị lưu giữ khi di chuyển qua cột. Cụ thể: natri sunfat để loại lượng vết nước, silicagel+ than hoạt tính để loại các hợp chất phân cực như axit cacboxylic, phenol, clophenol, polyclo phenoxy phenol, loại màu mẫu; silicagel tẩm axit H2SO4 để loại các hợp chất có tính bazơ. Dung môi để rửa giải CBz có độ phân cực thấp, thường phổ biến nhất hỗn hợp của n-hecxan và lượng nhỏ diclometan.
Trong ba loại dung môi khảo sát rửa giải thì dung môi Diclometan: hecxan ( 1:3) cho kết quả độ thu hồi cao và đồng đều đối với cả 7 chỉ tiêu CBz. Kết quả này phù hợp với nhiều nghiên cứu đã được công bố và phương pháp tham khảo method 8121. Ở 40 mL độ thu hồi khá thấp do thể tích rửa giải chưa đủ để rửa giải hết các chất nghiên cứu ra khỏi cột chiết. Khi tăng thể tích dung môi rửa giải từ 40 mL đến 60 mL thì độ thu hồi của các chất chuẩn CBz tăng đáng kể, tiếp tục tăng thể tích dung môi rửa giải đến 120 mL thì độ thu hồi giảm, có thể do thể tích rửa giải lớn nên quá trình chiết, cô cất chân không lâu, dễ mất chất, mất thời gian và dễ nhiễm bẩn mẫu.
Như vậy, để đảm bảo độ thu hồi của quá trình rửa giải CBz trên cột silicagel + than hoạt tính 10% nằm trong giới hạn cho phép, cũng như tiết kiệm dung môi và hạn chế lượng dung môi thải, luận án lựa chọn dung môi rửa giải là diclometan: hecxan (1:3) với thể tích rửa giải là 60 mL (độ thu hồi nằm trong khoảng từ 80 % đến 87,2 %) cho các thí nghiệm khảo sát tiếp theo và cho qui trình phân tích mẫu thật.
3.2.2.2. Phương pháp làm sạch dịch chiết trên cột sử dụng cột florisil
Cột florisil cũng tương tự như cột silicagel đa lớp, đều có khả năng loại bỏ các chất phân cực và dung môi rửa giải thường dùng là dung môi phân cực yếu. Dựa vào kết quả nghiên cứu dung môi rửa giải ở trên, lựa chọn dung môi CH1 để nghiên cứu hiệu quả khi sử dụng cột florisil. Sử dụng mẫu thử nghiệm là tro đáy của lò đốt rác thải Hải Dương, bổ sung chất chuẩn CBz có nồng độ 10 ng/g.
Kết quả độ thu hồi của các CBz khi chiết bằng cột florisil với hệ dung môi diclometan : hecxan (1:3 v/v) nằm trong khoảng 80 đến 115% ( với giá trị RSD trong khoảng từ 2,6 đến 9,8 %). Như vậy cả hai cột silicagel + than hoạt tính và Florisil đều cho độ thu hồi ( > 80 %), nằm trong giới hạn cho phép theo tài liệu hướng dẫn phương pháp của EPA 8121 (với độ thu hồi biến thiên từ 59 đến 116 %). Kết quả so sánh được thể hiện ở Hình 3.19
Độ thu hồi %
140
Florisil Silicagel + than hoạt tính
120 100 80 60 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 Florisil 84.3 80.9 83.5 84.2 115.1 85.5 107
Silicagel + than hoạt tính 81 82.4 80.5 86.8 87.4 83.6 87.2
Hình 3.19. So sánh giữa hai cột chiết silicgel + than hoạt tính và florisil
Tín hiệu detector
(a – chiết bằng cột silicagel + than hoạt tính tỉ lệ 9:1 về khối lượng)
Tín hiệu detector
(b )- khi chiết bằng cột Florisil
Hình 3.20. Sắc đồ mẫu thực tế tro bay của lò đốt rác Hải Dương được làm sạch trên cột silicagel + than hoạt tính 10% và cột florisil
( 1: 1,3-DCB; 2: 1,2- DCB; 3: 1,2,4 - TCB; 4: 1,2,4,5 - TeCB;5: 1,2,3,4 – TeCB; 6: PeCB; 7: HCB; )
Kết quả được thể hiện khá rõ trên sắc đồ Hình 3.20 khi sử dụng hai cột làm sạch mẫu là có rất ít pic nhiễu trên đường nền, tín hiệu của các chất CBz tốt và không bị ảnh hưởng đáng kể bởi pic của các hữu cơ khác thường có trong mẫu khác như PCB hay naphtalen, đặc biệt là khi dùng cột silicagel + than hoạt tính.
Trong nghiên cứu này với đối tượng mẫu phân tích chủ yếu là tro bay và tro đáy của các lò đốt công nghiệp và đốt rác. Vì vậy, luận án chọn phương pháp làm sạch
bằng cột nhồi silicagel và than hoạt tính với tỉ lệ 9 : 1 (khối lượng), sử dụng 60 mL hệ dung môi rửa giải diclometan : Hecxan tỉ lệ 1 : 3 (v/v), cho kết quả thu hồi tốt và có thể loại trừ được ảnh hưởng của nền mẫu phân tích trong nghiên cứu này.
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu và khảo sát các điều kiện chiết, làm sạch mẫu, quy trình tối ưu cho phân tích mẫu thực tế như sau:
Phân tích mẫu rắn Cân 10 g mẫu vào bình tam giác 250 mL
←Thêm vào bình 60mL hỗn hợp axeton/hecxan (1:1, (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
v/v) thêm chất chuẩn đồng hành CB 209 10 ng/g
←Chiết lỏng rắn lắc rung cơ học 12 -16h (thường qua
đếm)
← Lọc dung dịch mẫu qua giấy lọc vào phễu chiết
250mL, cô cất chân không về 5 mL
5 mL dịch chiết
← Loại lưu huỳnh bằng đồng hoạt hóa
← Rửa dịch chiết 3 lần, mỗi lần bằng axit sunfuric đặc
← Làm giàu mẫu bằng cô cất quay chân không
Làm sạch bằng cột nhồi silicagel + than hoạt tính
←Chuyển lên cột silicagel + than hoạt tính 10% (W/W)
← Rửa giải bằng 60 mL hỗn hợp Diclometan:hecxan
(1/3 v/v)
←Cô quay chân không về 5mL,
←Làm giàu bằng hệ thổi khí Nitơ đến 0,5 mL
← Thêm 10 μl chất nội chuẩn IS 10ppm, thêm hecxan
1mL dung dịch phân tích CBz
← Thêm 10 μl chất nội chuẩn IS PeCNB 10ppm, thêm
hecxan đến 1mL, chuyển vào vial.
1 µL dung dịch phân tích CBz
Hình 3.21. Quy trình phân tích các CBz trong mẫu rắn
Phân tích mẫu khí:
Chuyển toàn bộ mẫu nằm ở trong filter (sau khi đã xác định khối lượng) vào XAD-2 vào ống chiết Soxhlet, cho một lượng khoảng 2 g Na2SO4 làm chất nền và loại ẩm trong mẫu. Tiến hành chiết Soxhlet bằng 300 mL dung môi axetone : hecxan
(1:1) trong thời gian 12 - 15 giờ. Tráng bộ đựng mẫu bằng khoảng 20mL hecxan thu toàn bộ dịch chiết vào bình quả lê.
Quá trình xử lý mẫu tiếp theo tương tự như đối với mẫu khí, được trình bày ở hình 3.22
Filter và chất hấp thụ XAD-2 vào thimble
←300mL hỗn hợp axetone:hecxan (1/1, v/v) + CB
209 10 ng/g
←Chiết Sohxlet trong 12 giờ. Tráng bằng n-hecxan
5 mL dịch chiết (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
←Loại lưu huỳnh bằng đồng hoạt hóa
← Rửa dịch chiết 3 lần, mỗi lần bằng axit sunfuric
đặc
← Làm giàu mẫu bằng cô cất quay chân không
Làm sạch bằng cột nhồi silicagel + than hoạt tính
←Chuyển lên cột silicagel + than hoạt tính 10% w/w)
← Rửa giải bằng 60 mL hỗn hợp Diclometan:hecxan
(1/3 v/v)
←Cô quay chân không về 5mL,
←Làm giàu bằng hệ thổi khí Argon đến 0,5 mL
←Thêm 10 μl chất nội chuẩn IS 10ppm, thêm hecxan
đến 1mL, chuyển vào vial.
1mL dung dịch phân tích CBz
1µL dung dịch phân tích CBz
Hình 3.22. Quy trình phân tích các CBz trong mẫu khí