Hình 3.17 trình bày giản đồ điện di khi phân tích các mẫu phục vụ việc đánh giá độ đúng của phương pháp phân tích. Trong đó, mẫu NM.1 là mẫu chiết từ nền mẫu nước mặt thực và mẫu NM.1+ là mẫu chiết từ mẫu thêm chuẩn (thêm chuẩn hỗn hợp của phenol, 4-NP, 2-NP và 2-M-4,6-DNP là 6,67 µg/L vào nền mẫu nước mặt thực).
Bảng 3.9. Kết quả phân tích đánh giá độ đúng của phương pháp phân tích
Chất phân tích Nồng độ trong nền mẫu thực (µg/L) Kết quả đo dịch chiết mẫu thêm chuẩn trên CE-UV
(mg/L) Nồng độ trong mẫu thêm chuẩn (µg/L) Hiệu suất thu hồi (%) Phenol < 0,83 1,62 6,17 92,3 2-M-4,6-DNP < 0,10 6,74 6,73 100,9 2-NP < 0,06 8,02 7,25 108,9 4-NP < 0,16 6,54 6,23 93,5
Kết quả khi phân tích mẫu nước mặt thực NM.1, không phát hiện thấy cả 4 phenol. Phân tích dịch chiết mẫu thêm chuẩn hỗn hợp 4 phenol ở nồng 6,67 µg/L vào nền mẫu này và kết hợp với hiệu suất của quá trình chiết các phenol theo bảng 3.3 sẽ thu được kết quả nồng độ các phenol trong mẫu thêm chuẩn như trong bảng 3.9. Các giá trị hiệu suất thu hồi trên nền mẫu thực của cả 4 phenol đều cao (từ 92,3% đến 108,9 %). Điều này chứng tỏ phương pháp phân tích cho kết quả có độ tin cậy cao. 3.4 Áp dụng phân tích mẫu thực
Kết quả phân tích các mẫu thực thể hiện trong hình 3.18, cả sáu mẫu phân tích (NM.1; NM.2; NM.3; NM.4; NM.5 và NT.1) đều khơng phát hiện thấy 2-NP, 4-NP và 2-M-4,6-DNP. Như vậy nồng độ 2-NP, 4-NP và 2-M-4,6-DNP trong các mẫu này đều dưới giới hạn phát hiện của phương pháp (bảng 3.11, bảng 3.12, bảng 3.13).
Hình 3.18. Giản đồ điện di phân tích phenol, 2-NP, 4-NP và 2-M-4,6-DNP trong mẫu thực
Trong các mẫu NT.1 và NM.3 phát hiện thấy phenol ở nồng độ lần lượt là 7,8 µg/L và 8,2 µg/L (bẳng 3.10). Nồng độ phenol trong các mẫu còn lại đều dưới giới hạn phát hiện của phương pháp (được biểu diễn trên bảng là < ½ giới hạn phát hiện của phương pháp). So sánh kết quả phân tích bằng CE-UV với HPLC-DAD cho độ lệch lần lượt là -7,1% và 2,5 %.
Các kết quả nồng độ phenol trong các mẫu NT.1 và NM.3 đều nhỏ hơn giới hạn hàm lượng phenol cho phép theo Quy chuẩn Việt Nam quy định cho nước mặt hạng B1 phục vụ giao thông thủy lợi và tưới tiêu với đối tượng thường là nước sông hồ (10 µg/l) [4] và Quy chuẩn Việt Nam trong nước thải công nghiệp hạng B là nước thải xả vào nguồn nước không phục vụ cấp nước sinh hoạt (500 µg/L) [5]. Ngồi ra, kết quả phân tích hai mẫu phát hiện thấy phenol có sự tương đồng về nồng độ vì đây là hai mẫu có nguồn gốc từ làng nghề tái chế giấy Phong Khê, mẫu NT.1 lấy từ cống thải chung của làng nghề và mẫu NM.3 là mẫu nước sông Ngũ Huyện Khê lấy trên cầu bắc qua sơng (cách vị trí lấy mẫu NT.1 là 130 mét).
Bảng 3.10. Kết quả phân tích phenol trong mẫu thực Mẫu Nồng độ Mẫu Nồng độ mẫu chiết (CE-UV) Nồng độ mẫu thực (CE-UV) Nồng độ mẫu chiết (HPLC- DAD) Nồng độ mẫu thực (HPLC- DAD) Độ lệch giữa kết quả CE-UV và HPLC mg/L (µg/L) mg/L (µg/L) (%) NM.1 < 0,22 < 0,83 < 0,057 < 0,22 - NM.2 < 0,22 < 0,83 < 0,057 < 0,22 - NM.3 2,15 ± 0,38 8,2 ± 1,5 2,09 8,0 2,5 NM.4 < 0,22 < 0,83 < 0,057 < 0,22 - NM.5 < 0,22 < 0,83 < 0,057 < 0,22 - NT.1 2,06 ± 0,38 7,8 ± 1,5 2,20 8,4 -7,1
Bảng 3.11. Kết quả phân tích 2-NP trong mẫu thực Mẫu Mẫu Nồng độ mẫu chiết (CE-UV) Nồng độ mẫu thực (CE-UV) Nồng độ mẫu chiết (HPLC- DAD) Nồng độ mẫu thực (HPLC- DAD) Độ lệch giữa kết quả CE-UV và HPLC mg/L (µg/L) mg/L (µg/L) (%) NM.1 < 0,07 < 0,06 < 0,11 < 0,10 - NM.2 < 0,07 < 0,06 < 0,11 < 0,10 - NM.3 < 0,07 < 0,06 < 0,11 < 0,10 - NM.4 < 0,07 < 0,06 < 0,11 < 0,10 - NM.5 < 0,07 < 0,06 < 0,11 < 0,10 - NT.1 < 0,07 < 0,06 < 0,11 < 0,10 -
Bảng 3.12. Kết quả phân tích 4-NP trong mẫu thực Mẫu Nồng độ Mẫu Nồng độ mẫu chiết (CE-UV) Nồng độ mẫu thực (CE-UV) Nồng độ mẫu chiết (HPLC- DAD) Nồng độ mẫu thực (HPLC- DAD) Độ lệch giữa kết quả CE-UV và HPLC mg/L (µg/L) mg/L (µg/L) (%) NM.1 < 0,17 < 0,16 < 0,048 < 0,046 - NM.2 < 0,17 < 0,16 < 0,048 < 0,046 - NM.3 < 0,17 < 0,16 < 0,048 < 0,046 - NM.4 < 0,17 < 0,16 < 0,048 < 0,046 - NM.5 < 0,17 < 0,16 < 0,048 < 0,046 - NT.1 < 0,17 < 0,16 < 0,048 < 0,046 -
Bảng 3.13. Kết quả phân tích 2-M-4,6-DNP trong mẫu thực Mẫu Nồng độ Mẫu Nồng độ mẫu chiết (CE-UV) Nồng độ mẫu thực (CE-UV) Nồng độ mẫu chiết (HPLC- DAD) Nồng độ mẫu thực (HPLC- DAD) Độ lệch giữa kết quả CE-UV và HPLC mg/L (µg/L) mg/L (µg/L) (%) NM.1 < 0,10 < 0,10 < 0,071 < 0,071 - NM.2 < 0,10 < 0,10 < 0,071 < 0,071 - NM.3 < 0,10 < 0,10 < 0,071 < 0,071 - NM.4 < 0,10 < 0,10 < 0,071 < 0,071 - NM.5 < 0,10 < 0,10 < 0,071 < 0,071 - NT.1 < 0,10 < 0,10 < 0,071 < 0,071 -
KẾT LUẬN
Trên cơ sở chế tạo detector quang cho hệ điện di mao quản và kết hợp với kỹ thuật chiết lỏng – lỏng hai giai đoạn, nghiên cứu trong luận văn này đã khẳng định các kết quả sau:
1. Đã phát triển được detector quang thích hợp cho hệ điện di mao quản loại thao tác vận hành bằng tay (CE-UV) phù hợp với phân tích các phenol bao gồm bốn đơn chất là phenol, 2-NP, 4-NP và 2-M-4,6-DNP với các thông số vận hành tối ưu là: bước sóng vùng UV ở 220 nm; dung dịch điện ly nền borat với nồng độ borac là 55 mmol/L điều chỉnh pH = 11,75 bằng dung dịch NaOH 2M; điện thế tách -18 kV và thời gian bơm mẫu 100 giây. Giới hạn phát hiện thiết bị (IDL) của phenol, 2-NP, 4-NP và 2-M-4,6-DNP lần lượt là 0,44; 0,14; 0,34 và 0,20 mg/L. Giới hạn định lượng thiết bị (IQL) đối với bốn hợp chất nói trên lần lượt là 1,46; 0,46; 1,12 và 0,66 mg/L.
2. Đã xây dựng quy trình xử lý và làm giàu mẫu cho bốn hợp chất phenol trên cơ sở kỹ thuật chiết lỏng – lỏng hai giai đoạn và tối ưu các thông số chiết như sau: 150 ml mẫu phân tích được điều chỉnh về pH = 2; thể tích của hệ dung mơi chiết gồm hai cấu tử n-hexan/1-octanol (60:40 v/v) là 10 ml (đối với chiết giai đoạn 1) và thể tích của dịch chiết (dung dịch NaOH 0,1M) là 100 µL. Thời gian lắc chiết giai đoạn 1 là 3 phút và thời gian lắc chiết giai đoạn 2 là 2 phút. Hệ số làm giàu với các phenol từ 262 đến 1106 lần.
3. Kết hợp các thông số đã tối ưu của hệ thiết bị CE-UV với detector quang tự chế tạo (theo kết luận 1) và các điều kiện tối ưu của kỹ thuật chiết lỏng – lỏng hai giai đoạn ( theo kết luận 2), phương pháp đã phát triển đạt giới hạn phát hiện cho phenol, 2-NP, 4-NP và 2-M-4,6-DNP lần lượt là 1,67; 0,12; 0,32 và 0,20 µg/L và giới hạn định lượng cho bốn hợp chất nói trên lần lượt là 5,56; 0,41; 1,07 và 0,66 µg/L. Hầu hết các giá trị MDL đều vượt trội so các giá trị tương ứng nếu sử dụng phương pháp tiêu chuẩn GC-FID hoặc GC-ECD (kết hợp với kỹ thuật xử lý và làm giàu mẫu bằng chiết lỏng – lỏng và cô cất) cũng
như các phương pháp khác như HPLC kết hợp với kỹ thuật chiết lỏng – lỏng hai giai đoạn hoặc chiết lỏng – lỏng pha phân tán.
4. Áp dụng tồn bộ quy trình đã phát triển (theo kết luận 3) phân tích mẫu thực là 5 mẫu nước mặt (nước sông, hồ) gần các khu công nghiệp, làng nghề sản xuất và tái chế giấy, làng nghề tái chế đồng, sắt và 1 mẫu nước thải từ nguồn thải của làng nghề tái chế giấy cho kết quả tin cậy. Kết quả phát hiện thấy phenol trong 2 mẫu ở nồng độ thấp hơn ngưỡng cho phép của phenol trong Quy chuẩn Việt Nam cho nước mặt và Quy chuẩn Việt Nam trong nước thải. So sánh kết quả phân tích mẫu thực có sử dụng kỹ thuật làm giàu mẫu, phân tích đồng thời trên thiết bị CE-UV và thiết bị HPLC-DAD cho độ lệch -7,1% và 2,5%, chứng tỏ quy trình phân tích trên hệ thiết bị CE-UV có độ tin cậy cao. Nghiên cứu này đã mở ra triển vọng về sử dụng thiết bị CE-UV để phân tích và đánh giá nhanh, chính xác hàm lượng phenol, 2-NP, 4-NP, 2-M-4,6-DNP tại hiện trường với chi phí thấp hơn so với phương pháp tiêu chuẩn được ban hành hiện nay.
TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT
[1] Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường (1996), TCVN 6216:1996 Chất lượng nước - xác định chỉ số phenol - phương pháp trắc phổ dùng 4- Aminoantipirin sau khi chưng cất, Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường.
[2] Bộ Khoa học và Công Nghệ (2008), TCVN 7874:2008 Nước - xác định phenol và dẫn xuất của phenol - phương pháp sắc ký khí chiết lỏng – lỏng , Bộ Khoa
học và Công Nghệ.
[3] Bộ Khoa học và Công Nghệ (2018), Chất lượng nước - Lấy mẫu - Phần 6: Hướng dẫn lấy mẫu nước sông và suối TCVN 6663-6:2008, Bộ Khoa học và
Công Nghệ.
[4] Bộ Tài nguyên và Môi trường (2015), QCVN 08-MT:2015/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước mặt, Bộ Tài nguyên và Môi trường.
[5] Bộ Tài nguyên và Môi trường (2011), QCVN 40-2011/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp, Bộ Tài nguyên và Môi trường.
[6] Nguyễn Văn Huống (2013), Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải nhiễm thuốc nổ nhóm nitrophenol bằng q trình quang fenton , luận văn thạc sĩ khoa học,
Đại học Khoa Học Tự Nhiên - ĐHQG Hà Nội.
[7] Lê Đức Ngọc (2017), Nhập mơn xử lý số liệu và kế hoạch hóa thực nghiệm hóa học, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội.
[8] Hồ Viết Q (2007), Các phương pháp phân tích cơng cụ trong hóa học hiện đại, Nhà xuất bản Đại học Sư Phạm.
[9] Nguyễn Văn Ri (2013), Các phương pháp tách, Chuyên đề cao học, Đại học
Khoa Học Tự Nhiên - ĐHQG Hà Nội.
[10] Nguyễn Thanh Thảo, Lê Trung Việt, Nguyễn Quang Trung (2017), "Phát triển quy trình phân tích một số dẫn xuất chính của phenol trong nước thải cốc trên
TIẾNG ANH
[11] Agency for Toxic Substances and Disease Registry (1992), Toxicological profile for nitrophenols: 2-nitrophenol 4-nitrophenol.
[12] Busca G., Berardinelli S., Resini C., and A. L. (2008), "Technologies for the removal of phenol from fluid streams: a short review of recent developments",
J. Hazard. Mater, 160, pp. 265–288.
[13] Agency for Toxic Substances and Disease Registry (2017), Toxicological profile for phenol.
[14] Basha K.M., Rajendran A. and T. V. (2010), "Recent advances in the
biodegradation of phenol: A review", Asian J. Exp. Biol. Sci, 1(2),
pp. 219–234.
[15] EPA (1999), Federal Register Environmental Document, Hazardous Waste Identification Rule (HWIR): Identification and Listing of Hazardous Waste,
USEPA.
[16] EPA (2002), Toxicological review of Phenol, USEPA.
[17] EPA (2015), Update of Human Health Ambient Water Quality Criteria: 2-Methyl-4,6-dinitrophenol, USEPA.
[18] Gami A. A., Shukor M. Y., Khalil K. A., Dahalan F. A., Khalid A., Ahmad S.
A. (2014), "Phenol and its toxicity", Journal of Environmental Microbiology and Toxicology, 2(1), pp. 11–24.
[19] Gardziella A., Pilato L. A., & Knop A. (2013). Phenolic resins: chemistry, applications, standardization, safety and ecology. Springer Science & Business
Media.
[20] Gayathri K.V., and V. N. (2010), "Enrichment of phenol degrading moderately
halophilic bacterial consortium from saline environment", J. Bioremed. Biodeg, 1(1), pp. 104–110.
[21] Huang Wensheng, Zhou Dazhai, Liu Xiaopeng, Zheng Xiaojiang (2009), "Electrochemical determination of phenol using CTAB-functionalized
[22] Ilyina A. D., Martínez Hernández J. L., Mauricio Benavides J. E., López Luján B. H., Bogatcheva E. S., Romero García J., Rodríguez Martínez J. (2003), "Determination of phenol using an enhanced chemiluminescent assay",
Luminescence, 18(1), pp. 31–36.
[23] John McMurry (2010), Organic Chemistry with Biological Applications 2e,
Brooks/Cole cengage learning, pp. 342.
[24] Karci A. (2014), "Review: Degradation of chlorophenols and alkylphenol ethoxylates, two representative textile chemicals, in water by advanced oxidation processes: the state of the art on transformation products and
toxicity", Chemosphere, 99, pp. 1–18.
[25] Le M. D., Duong H. A., Nguyen M. H., Sáiz J., Pham H. V. & Mai T. D. (2016),
"Screening determination of pharmaceutical pollutants in different water matrices using dual-channel capillary electrophoresis coupled with contactless
conductivity detection", Talanta, 160, pp. 512–520.
[26] Llompart M., Lourido M., Landı́n P., Garcı́a-Jares C., & Cela R. (2002), "Optimization of a derivatization solid-phase microextraction method for the
analysis of thirty phenolic pollutants in water samples", Journal of Chromatography A, 963(1-2), pp. 137–148.
[27] Mai T. D., Le M. D., Sáiz J., Duong H. A., Koenka I. J., Pham H. V. & Hauser P. C. (2016), "Triple-channel portable capillary electrophoresis instrument with individual background electrolytes for the concurrent
separations of anionic and cationic species", Analytica chimica acta, 911,
pp. 121–128.
[28] Melber C., Kielhorn J. and Inge Mangelsdorf (2004), Coal tar creosote,
Concise International Chemical Assessment Document 62.
[29] Morales S. and Cela R. (2000), "Highly selective and efficient determination
of US Environmental Protection Agency priority phenols employing
solid-phase extraction and non-aqueous capillary electrophoresis", Journal of Chromatography A, 896, pp. 95–104.
[30] P.Alarcón (1987), "Determination of priority pollutant phenols by isocratic
HPLC", Chromatographia, 24, pp. 24–28.
[31] Peacock R. (2016), "Phenol and acetone - under pressure", ICIS, pp. 1–3.
[32] Pistonesi M. F., Di Nezio, M. S., Centurión M. E., Palomeque M. E., Lista A. G., Fernández Band B. S. (2006), "Determination of phenol, resorcinol and hydroquinone in air samples by synchronous fluorescence using partial
least-squares (PLS)", Talanta, 69(5), pp. 1265–1268.
[33] Ruana J., Urbe I. and Borrull F. (1993), "Determination of phenols at the ng/l level in drinking and river waters by liquid chromatography with UV and
electrochemical detection", Journal of Chromatography A, 655(2),
pp. 217–226.
[34] Saraji M. and Marzban M. (2010), "Determination of 11 priority pollutant phenols in wastewater using dispersive liquid-liquid microextraction followed
by high performance liquid chromatography diode array detection", Analytical and Bioanalytical Chemistry, 396(7), pp. 2685–2693.
[35] Simões N. G., Cardoso V. V., Elisabete F., Benoliel M. J., Almeida C. M.M. (2007), "Experimental and statistical validation of SPME-GC-MS analysis of
phenol and chlorophenols in raw and treated water", Chemosphere, 68(3),
pp. 501–510.
[36] Susskind L., Chittaranjan R. and Jain R. (2011), Drinking Water Treatment:
Focusing on Appropriate Technology and Sustainability (Strategies for Sustainability), Springer.
[37] Tchaikovskaya O. N., Sokolova I. V., Kuznetsova R. T., Swetlitchnyi V. A., Kopylova T. N.Mayer, G. V. (2000), "Fluorescence investigations of phenol
phototransformation in aqueous solutions", Journal of Fluorescence, 10(4),
pp. 403–408.
[38] Tsukagoshi K., Kameda T. and Yamamoto M. (2002), "Separation and determination of phenolic compounds by capillary electrophoresis with
pp. 213–220.
[39] Vallja L. (2011), "Spectrophotometric determination of phenol in water", J. Int. Environmental Application & Science, 6(5), pp. 738–742.
[40] Wang L. K., Shammas N. K. and Hung Y.-T. (2009), Waste treatment in the metal manufacturing, forming, coating, and finishing industries, CRC Press,
Taylor & Francis Group.
[41] Wei Wei, Xue-Bo Yin and Xi-Wen He (2008), "pH-mediated dual-cloud point extraction as a preconcentration and clean-up technique for capillary electro-
phoresis determination of phenol and m-nitrophenol.", Journal of Chromatog- raphy A 1202.2, pp. 212–215.
[42] Ying C.C., Whang Chen Wen (1994), "Capillary zone electrophoresis of eleven
priority phenols with indirect fluorescence detection", Journal of Chroatog- raphy A, 663, pp. 229-237.
[43] Zewe J. W., Steach J. K. & Olesik S. V. (2010), "Electrospun fibers for solid-
phase microextraction", Analytical chemistry, 82(12), pp. 5341-5348.
[44] Zhang J., Su T. & Lee H. K. (2006), "Development and application of microporous hollow fiber protected liquid-phase microextraction via gaseous
diffusion to the determination of phenols in water", Journal of Chromatography A, 1121(1), pp. 10-15.
[45] Zhang P. P., Shi Z. G. & Feng Y. Q. (2011), "Determination of phenols in en-
vironmental water samples by two-step liquid-phase microextraction
coupled with high performance liquid chromatography", Talanta, 85(5),
pp. 2581–2586.
PHỤ LỤC
Bảng PL1. Khảo sát tỉ lệ dung môi chiết Chất phân tích
Hiệu suất chiết (%)
20:80 30:70 40:60 50:50 60:40 70:30 80:20
Phenol 17,3 16,6 16,1 16,4 16,5 13,8 13,1
4-NP 53,4 53,4 53,6 49,5 47,1 31,9 24,1
2-NP 53,5 54,5 56,5 53,4 60,3 51,3 55,2
2-M-4,6-DNP 16,6 27,6 37,7 46,3 59,9 53,8 59,1 Bảng PL2. Khảo sát thể tích dung mơi chiết
Chất phân tích
Hiệu suất chiết (%)
2,5 ml 5 ml 7,5 ml 10 ml 12,5 ml 15 ml 17,5 ml
Phenol 13,6 14,5 16,3 16,3 14,7 14,5 12,4
4-NP 32,6 45,6 56,4 65,0 71,3 73,6 68,5
2-NP 42,0 54,4 63,9 69,9 72,7 72,7 64,1
2-M-4,6-DNP 50,8 57,5 61,4 61,7 60,7 55,4 48,1 Bảng PL3. Khảo sát thời gian lắc chiết
Chất phân tích
Hiệu suất chiết giai đoạn 1(%) Hiệu suất chiết giai đoạn 2(%) 1 phút 2 phút 3 phút 4 phút 1 phút 2 phút 3 phút 4 phút Phenol 15,9 16,2 17,6 17,9 16,9 17,5 14,6 14,6
4-NP 62,3 65,0 67,4 68,4 64,7 66,8 61,8 60,8
2-NP 64,3 70,2 74,5 74,1 70,7 73,7 67,5 67,4
Bảng PL4. Khảo sát ảnh hưởng của pH dung dịch điện ly nền Giá trị pH 9 9,5 10 10,5 11 11,5 11,75 12 Đơn vị mAU.s Phenol 41,3 38,6 44,4 81,5 70,9 60,2 47,9 80,0 2-M-4,6-DNP 41,9 45,9 47,2 63,1 52,3 62,3 147,9 61,2 2-NP - - - - - - 203,9 -