Trong q trình phân tích mẫu, xử lý mẫu là khâu hết sức quan trọng ảnh hưởng lớn đến độ chính xác của kết quả phân tích. Xử lý mẫu khơng triệt để dễ gây mất mẫu. Trong phân tích các chất POPs, thường các kỹ thuật xử lý mẫu hay áp dụng như kỹ thuật chiết, tách chiết trong phân tích sắc kí.
Để tách được chất cần phân tích ra khỏi nền mẫu, các dung môi được sử dụng phải có tính chất phù hợp với chất cần phân tích. Do đó, người ta thường sử dụng một hỗn hợp dung mơi để tối đa hóa được lượng chất phân tích có thể tách chiết, giảm độ nhiễu của đường nền và tăng khả năng định lượng của phép phân tích.
Sau q trình chiết là q trình làm sạch mẫu, các phương pháp làm sạch thường được áp dụng trong việc loại trừ những thành phần gây trở ngại cho q trình phân tích sắc kí như làm sạch bằng acid, sắc ký cột. Một số kỹ thuật hiện hay dùng để tách các chất hữu cơ khó phân huỷ dạng POPs là:
Kỹ thuật chiết Soxhlet hoặc chiết soxhlet tự động Phương pháp chiết bằng rung lắc cơ học
Kỹ thuật chiết lỏng áp suất cao Kỹ thuật chiết vi sóng
Kỹ thuật chiết siêu âm
Kỹ thuật chiết lỏng siêu tới hạn Kỹ thuật pha loãng dung môi
Kỹ thuật chiết pha rắn và vi chiết pha rắn
Với nền mẫu là tro thải, để xác định hàm lượng HCB thì các kĩ thuật chiết pha rắn được cân nhắc để sử dụng như kỹ thuật chiết bằng rung lắc cơ học, kỹ thuật chiết Soxhlet hoặc chiết soxhlet tự động, kỹ thuật chiết siêu âm và kỹ thuật chiết vi sóng.
Kỹ thuật chiết bằng rung lắc cơ học
Kỹ thuật rung lắc cơ học tận dụng sự xốy trộn của dịng dung mơi để gia tăng sự tương tác của nền mẫu với dung mơi chiết sử dụng, từ đó chất phân tích có thể được chiết triệt để vào dung môi. Phương pháp này yêu cầu thời gian phân tích dài do tốc độ máy lắc thường không cao (khoảng 100 - 300 vòng/phút).
Tiến hành lấy một lượng mẫu nền xác định đã được bổ sung thêm chất chuẩn, thêm 10g Na2SO4 khan và hỗn hợp dung môi như Axeton : n -Hecxan, Diclometan : n- Hecxan, Diclometan : Axeton với các tỉ lệ khác nhau theo thể tích vào bình tam giác dung tích 250 ml. Đưa bình tam giác lên thiết bị lắc ở tốc độ ở 150 vòng/ phút trong 12 giờ. Sau khi lắc, dịch chiết được lọc gạn qua phễu bơng có chứa thủy tinh và lớp Na2SO4 khan để loại nước, bã lọc được tráng bằng hệ dung mơi sử dụng để chiết. Tồn bộ dịch lọc được gộp lại rồi cô về khoảng 1 ml và đem phân tích trên thiết bị GC-ECD.
Kỹ thuật chiết bằng siêu âm
Sử dụng năng lượng của sóng siêu âm được cung cấp từ thiết bị để chiết mẫu cũng hay được áp dụng. Năng lượng của sóng siêu âm có tác dụng phá vỡ cấu trúc ban đầu của mẫu, cắt đứt liên kết giữa chất phân tích và nền mẫu, phân bố lại chúng vào dung môi hữu cơ chiết sử dụng. Kĩ thuật chiết này thường áp dụng với một số chất phân tích bền như chlorobenzen, PCBs, PBDE…và không nên áp dụng với đối tượng như thuốc trừ sâu cơ phot pho, chất hữu cơ dễ bay hơi.
Cách tiến hành: Mẫu tùy theo hàm lượng của chất phân tích cao hay thấp mà
khối lượng lấy ít hay nhiều (thơng thường từ 1 - 10 g), trộn với Na2SO4 khan, chuyển vào bình chiết, thêm 100ml dung mơi thích hợp, hệ dung mơi cũng được khảo sát đồng thời giống như phương pháp chiết lắc thông thường ở trên. Sau đó đưa bình chiết vào rung siêu âm từ 15 đến 30 phút. Dịch chiết được tách khỏi bã bằng cách quay li tâm hay lọc qua phễu bông thủy tinh với Na2SO4 khan. Quá trình chiết được lặp lại từ 2 đến 3 lần rồi gộp dịch chiết lại, cơ về 1ml đem phân tích trên thiết bị GC-ECD.
Kỹ thuật chiết Soxhlet hoặc chiết Soxhlet tự động
Dịch chiết sau khi đã chiết bằng phương pháp soxhlet thường không cần sử dụng thêm phương pháp lọc tách nền mẫu nào khác, đặc biệt kỹ thuật này đưa ra độ thu hồi mẫu cao. Mẫu được đưa vào thimble, dưới sự hồi lưu liên tục của dịng dung mơi, mẫu sẽ được tách ra khỏi nền mẫu và đi vào hệ dung môi chiết. Dung môi chiết được hóa hơi bằng bếp gia nhiệt và ngưng tụ bằng sinh hàn. Dung môi đi vào thimble là dung môi tinh khiết, nên đảm bảo tách chiết mẫu ra khỏi nền không bị nhiễm bẩn.
Phương pháp chiết kiểu này thích hợp với các hợp chất hữu cơ bán bay hơi, dịch chiết thường sạch và hiệu suất chiết đáp ứng được trong khi phân tích các mẫu mơi trường, hệ chiết Soxhlet được mô phỏng trong hình 1.2.
Hình 1.2. Mơ phỏng kỹ thuật chiết Soxhlet.
Cách tiến hành: Mẫu thường lấy 10 g được trộn với Na2SO4 khan (10 g) rồi đặt trong buồng mẫu, lấy 400 ml hệ dung mơi phù hợp đưa vào bình cầu đặt dưới buồng mẫu và gia nhiệt để dung môi sôi. Hệ dung môi cũng được khảo sát như phương pháp chiết lắc rung cơ học. Thời gian chiết thường từ 12 giờ trở lên, mỗi giờ chiết từ 4 đến 6 vòng. Thiết bị chiết Soxhlet được sử dụng là Behr Labor-Technik Reihenheizgerät 6, Đức. Sau khi chiết, mẫu được cô về 1 ml rồi chuyển vào thiết bị GC-ECD để phân tích. Trong 3 kỹ thuật chiết mẫu nói trên, kỹ thuật chiết soxhlet cho độ thu hồi cao nhất (> 95 %) phù hợp với mẫu nền phức tạp, nồng độ mẫu thấp. Chiết rung lắc cơ học cho độ thu hồi thấp hơn so với kỹ thuật chiết Soxhlet nhưng vẫn đáp ứng được với đối tượng phân tích là mẫu mơi trường, độ thu hồi với phương pháp rung lắc cơ học là > 80 %. So sánh về thời gian chiết mẫu, chiết siêu âm và chiết shoxlet đều trên 12 tiếng, chiết siêu âm cho khả năng chiết nhanh nhất nhưng hiệu suất thu hồi kém nhất, chỉ nên áp dụng cho những mẫu có hàm lượng cao.
Phương pháp chiết vi sóng được sử dụng để chiết các chất hữu cơ không bay hơi hoặc bán bay hơi từ nền mẫu rắn chẳng hạn như đất, bùn khô và các chất thải rắn. Trong phương pháp này, năng lượng từ hệ thống vi sóng sẽ tạo ra điều kiện áp suất và nhiệt độ cao trong ống kín có chứa hỗn hợp mẫu phân tích và dung mơi chiết. Chất phân tích dưới điều kiện đó sẽ được tách ra khỏi nền mẫu và hịa tan vào dung mơi chiết sử dụng. Trước khi đưa vào ống chiết mẫu, mẫu phân tích phải được trộn với Na2SO4 khan để loại nước cịn dư trong mẫu phân tích. Sau q trình chiết, dịch chiết được làm giàu và chuyển sang hệ dung môi khác nếu cần. Phương pháp này cho ưu điểm là thời gian phân tích ngắn, hiệu suất phân tích cao, lượng dung môi chiết sử dụng nhỏ. Trên thực tế, phương pháp chiết này không được sử dụng rộng rãi trong các phịng phân tích do thiết bị chiết vi sóng rất đắt tiền.