- Cô cạn d−ới áp suất giảm Hòa tan trong 100 à l nhexan
2.4.3. Nghiên cứu xây dựng qui trình xác định chất độc D trong mẫu đất.
Nh− đã trình bày ở trên, việc nghiên cứu xây dựng qui trình phân tích xác định chất độc D trong các mẫu môi tr−ờng của ta còn nhiều hạn chế. Để có thể đáp ứng đ−ợc phần nào nhu cầu thực tiễn, chúng tôi tiến hành nghiên cứu nhằm xây dựng một qui trình cho phép phân tích xác định chất độc D từ mẫu đất bằng một số ph−ơng pháp chiết và tinh chế mẫu khác nhau, mẫu đ−ợc phân tích trên hệ thống sắc kí khí khối phổ.
a. Nghiên cứu hệ dung môi chiết.
Chọn lựa dung môi để chiết chất độc D khỏi mẫu là một vấn đề khá phức tạp và đóng vai trò quan trọng trong xây dựng qui trình phân tích. Dựa vào đặc điểm của chất độc D chúng tôi đã chọn một số loại dung môi và hỗn hợp các dung môi sau để khảo sát khi chiết bằng ph−ơng pháp lỏng quá tới hạn cũng nh− ph−ơng pháp chiết có trợ giúp bằng vi sóng. Kết quả đ−ợc trình bày tại các bảng sau:
Bảng 14: Kết quả khảo sát độ thu hồi của các loại dung môi bằng chiết siêu tới hạn(%). STT n-hexan aceton S1 S2 S3 1 56,7 76,2 78,3 93,7 80,2 2 58,2 78,5 76,5 92,4 82,1 3 55,6 77,8 78,2 87,6 81,5 4 57,8 79,1 77,8 88,2 82,4 5 59,3 75,9 76,7 90,3 79,3 XTB 57,5 77,5 77,5 90,5 81,1
Qua kết quả này, nhận thấy khi chiết lỏng siêu tới hạn thì dung môi thích hợp dùng chiết chất độc D khỏi mẫu đất sẽ là hỗn hợp dung môi n-hexan:aceton với tỷ lệ 4:1 cho hiệu suất thu hồi cao nhất khoảng 90,5%.
Bảng 15: Kết quả khảo sát độ thu hồi của các loại dung môi bằng chiết có trợ giúp của vi sóng(%). STT aceton S1 S2 S3 S4 1 78,4 89,6 92,6 93,1 88,3 2 79,3 88,4 93,5 89,9 86,7 3 80,2 87,8 92,7 92,5 85,4 4 79,7 88,5 93,8 93,2 87,9 5 81,1 90,1 92,4 93,4 86,8 X 79,8 88,9 93,0 92,4 87,0
Ghi chú: S1: n-hexan:aceton (4:1). S3: n-hexan:aceton (3:2) S2: n-hexan:aceton (2:1). S4: n-hexan:aceton (1:1)
Qua kết quả trên, nhận thấy khi chiết chất độc D khỏi mẫu đất có sự trợ giúp của vi sóng nên dùng hệ dung môi S2 hoặc hệ S3 vì hai hệ này cho hiệu suất thu hồi cao nhất 93,0% và 92,4%.
b. Khảo sát l−ợng dung môi cần thiết dùng để chiết.
Khi tiến hành phân tích cần tính toán l−ợng dung môi tối thiểu để chiết hết l−ợng chất trong mẫu và đạt hiệu quả cao nhất, tiết kiệm chi phí nhất trong phân tích, với mục đich đó chúng tôi tiến hành khảo sát l−ợng dung môi cần thiết để chiết chất độc D từ mẫu đất bằng cả hai ph−ơng pháp chiết lỏng siêu tới hạn và chiết có sự trợ giúp bằng vi sóng. Dung môi chúng tôi dùng trong nghiên cứu này là hỗn hợp dung môi đạt hiệu quả tối −u khi khảo sát đó là hỗn hợp n- hexan:aceton (4:1) trong chiết siêu tới hạn và n-hexan:aceton (2:1) trong chiết có trợ giúp bằng vi sóng. Kết quả đ−ợc trình bày ở các bảng sau:
Bảng 16: Kết quả khảo sát độ thu hồi của l−ợng dung môi chiết lỏng siêu tới hạn(%). STT 30 ml 30ml 30ml 30ml Hiệu suất 1 46,7 28,9 15,9 - 91,5 2 52,3 26,6 14,2 - 93,1 3 48,7 21,3 17,8 1,5 89,3 4 50,1 25,4 16,2 - 91,7 5 49,2 26,7 13,7 - 89,6
Nh− vậy l−ợng dung môi dùng để chiết chất độc D khỏi mẫu cần phải dùng tối thiểu là 90 ml mới có thể chiết cơ bản chất độc D trong mẫu khi sử dụng chiết lỏng siêu tới hạn.
Bảng 17: Kết quả khảo sát độ thu hồi của l−ợng dung môi chiết có trợ giúp bằng vi sóng(%). STT 20 ml 20ml 10ml 10ml Hiệu suất 1 56,2 28,6 6,9 - 91,7 2 48,7 27,7 14,3 2,6 93,2 3 55,3 27,8 10,6 - 93,7 4 55,8 22,7 9,3 - 92,8 5 53,1 28,6 9,8 - 91,5
Nh− vậy, l−ợng dung môi dùng để chiết chất độc D khỏi mẫu đất với sự trợ giúp của vi sóng sẽ tiết kiệm đ−ợc dung môi, chỉ cần khoảng 50 ml hỗn hợp dung môi n-hexan:aceton (2:1) đã có thể chiết cơ bản chất độc D trong mẫu. c. Khảo sát thời gian và công suất khi chiết bằng vi sóng.
Để có những thông số tối −u cho quá trình phân tích và đạt hiệu quả tốt, chúng tôi tiến hành khảo sát các thông số về thời gian và công suất của máy (t−ơng ứng với nhiệt độ).
+. Khảo sát thời gian chiết: Khi khảo sát thông số thời gian chúng tôi đặt máy vi sóng ở công suất 30 w và cũng tiến hành 3 lần chiết nh− trên. Kết quả đ−ợc trình bày ở bảng sau.
Bảng 18: Kết quả khảo sát độ thu hồi của chất độc D theo thời gian khi chiết có trợ giúp bằng vi sóng(%). STT 3 phút 5 phút 7 phút 10phút 15 phút 1 75,2 88,5 92,9 86,1 71,2 2 73,6 87,2 94,3 84,6 73,1 3 77,3 89,8 90,6 82,7 68,7 4 76,2 90,2 93,8 83,5 62,8 5 73,7 88,4 94,8 84,7 71,7 XTB 75,2 88,8 93,3 84,3 69,5
Nh− vậy, thời gian cần thiết để chiết chất độc D khỏi mẫu đất với sự trợ giúp của vi sóng khoảng 7 phút là thích hợp. Khi kéo dài hiệu suất thu hồi bị giảm rất có thể do một phần chất độc D bị phân hủy.
+. Khảo sát chế độ máy (công suất đặt khi chiết): Khi khảo sát thông số công suất của máy đặt khi tiến hành chiết chất độc D từ mẫu đất chúng tôi đều chọn thông số thời gian là 7 phút, rồi theo dõi hiệu suất thu hồi trong các công suất khác nhau. Các thí nghiệm đ−ợc tiến hành nh− đã mô tả ở phần thực nghiệm. Kết quả đ−ợc trình bày ở bảng sau.
Bảng 19: Kết quả khảo sát độ thu hồi của chất độc D theo công suất của vi sóng khi chiết bằng vi sóng(%). STT 20 w 25 w 30 w 35 w 40 w 1 65,7 89,3 91,9 85,8 62,3 2 67,3 87,8 93,7 82,3 67,5 3 64,5 90,2 95,6 83,4 60,7 4 66,8 88,7 91,3 81,8 62,3 5 63,9 86,3 94,7 82,1 67,6 X 65,7 88,5 93,5 83,1 64,1
Qua kết quả trên, nhận thấy với thời gian chiết là 7 phút thì công suất của mày cần đặt là 30 w (t−ơng ứng với nhiệt đội khoảng 65-70 0C) là thích hợp, vì nếu thấp hơn sẽ ch−a đủ nhiệt độ và ng−ợc lại nhiệt độ sẽ quá cao gây phân huỷ chất độc D trong mẫu.
d. Khảo sát điều kiện tinh chế mẫu.
Mẫu thu đ−ợc từ dịch chiết của các ph−ơng pháp trên có thể đ−ợc dùng để tiến hành phân tích định l−ợng hoặc định tính bằng ph−ơng pháp sắc kí khí khối phổ, tuy nhiên nếu bơm thẳng dịch chiết đó th−ờng còn lẫn nhiều tạp, do vậy đ−ờng nền th−ờng không đ−ợc ổn định hoặc cột rất chóng bị bẩn, ảnh h−ởng đến kết quả phân tích. Để khắc phục một số nh−ợc điểm đó chúng tôi tiến hành nghiên cứu các điều kiện tinh chế để thu đ−ợc mẫu có độ tinh khiết cao hơn tr−ớc khi tiến hành phân tích bằng GC-MS.
+ Khảo sát dung môi dùng rửa giải.
Trên cơ sở các kết quả định h−ớng thu đ−ợc ở phần trên chúng tôi chọn một số dung môi hiện phòng thí nghiệm có khả năng cung cấp. Kết quả đ−ợc trình bày ở bảng sau.
Bảng 20: Kết quả khảo sát độ thu hồi của các loại dung môi rửa giải qua cột C18(%). STT n-hexan aceton S1 S2 S3 1 55,7 66,1 88,5 96,7 82,7 2 53,6 67,3 90,4 95,2 81,1 3 52,3 65,9 92,1 91,3 84,7 4 54,9 68,0 89,8 97,2 83,6 5 52,8 66,3 91,7 93,4 86,5 XTB 53,9 66,7 90,5 94,8 83,7
Ghi chú: S1: n-hexan:aceton (4:1). S2: n-hexan:aceton (2:1). S3: n-hexan:aceton (1:1)
Qua kết quả này, nhận thấy khi dùng dung môi rửa giải hoạt chất khỏi cột C18 thì hỗn hợp dung môi n-hexan:aceton với tỷ lệ 2:1 sẽ cho hiệu suất thu hồi cao nhất khoảng 94,8%.
+ Khảo sát l−ợng dung môi dùng rửa giải.
Để có cơ sở sử dụng l−ợng dung môi thích hợp khi tiến hành tinh chế các mẫu thu đ−ợc, dùng đúng, đủ l−ợng dung môi để tiết kiệm thời gian và tránh lãng phí trong tiến hành thực nghiệm, chúng tôi khảo sát l−ợng dung môi cần thiết. Kết quả đ−ợc trình bày ở bảng sau.
Bảng 21: Kết quả khảo sát độ thu hồi phụ thuộc vào thể tích dung môi rửa giải qua cột C18(%). n-hexan:aceton (2:1) STT 5 ml 5ml 5ml 5 ml Hiệu suất (%) 1 23,4 37,8 28,4 - 89,6 2 24,1 32,5 27,8 3,5 87,9 3 29,7 40,7 23,3 - 93,7 4 27,3 38,2 25,7 - 91,2 5 28,9 37,9 25,7 - 92,5
Từ kết quả trên, nhận thấy với hệ dung môi n-hexan:aceton (2:1) thì thể tích cần thiết để rửa hết l−ợng chất độc D (100àl dung dịch 100 ppm) cho vào cột sẽ phải cần 20 ml.
e. Xây dựng qui trình phân tíchxác định chất độc D trong mẫu đất.
+ Thu mẫu: mẫu nghiên cứu là các mẫu đất đ−ợc thu ngoài hiện tr−ờng, đ−ợc chia làm hai phần: một phần dùng để xác định hàm ẩm, phân kia dùng tiến hành phân tích xác định chất độc D. Mẫu cần đ−ợc thu đúng và đủ: thu đúng đó là thu làm sao tập trung vào các vị trí nghi có hóa chất nhất; đủ là đủ l−ợng nh−ng chú ý không trộn đều những mẫu thu tập trung với những mẫu khác để cho đủ l−ợng. Mẫu thu cần đ−ợc bảo quản trong những bao bì chuyên dụng, hoặc chai thủy tinh đậy kín, để chỗ mát, tránh ánh sáng (tốt nhất là bảo quản trong đá tránh tác động của môi tr−ờng đặc biệt nhiệt độ và độ ẩm). Cần chuyển tới các phòng thí nghiệm có chức năng phân tích chất độc chiến tranh càng nhanh càng tốt.
+. Chiết xuất: Mẫu đ−ợc chiết xuất bằng ph−ơng pháp lỏng siêu tới hạn hoặc chiết xuất có sự trợ giúp của vi sóng.
Chiết bằng ph−ơng pháp lỏng siêu tới hạn: mẫu đ−ợc chiết xuất bằng hỗn hợp dung môi n-hexan:aceton (4:1).
Chiết xuất có sự trợ giúp của vi sóng: mẫu đ−ợc chiết xuất bằng hỗn hợp dung môi n-hexan:aceton với tỷ lệ 2:1, trong lò vi sóng đặt công suất 30 w, trong thời gian 7 phút.
Sơ đồ 3: Qui trình phân tích chất độc D trong mẫu đất Dịch chiết chứa yperit thô Mẫu đất (10 g) sấy khô Dịch yperit sạch Cô cạn bằng cất áp suất giảm và dòng khí nitơ nhẹ Hoạt hóa cột: - 5 ml methanol - 10 ml aceton
Ph−ơng pháp 1: Chiết lỏng/lỏng siêu tới hạn - 30 ml x 3 lần n-hexan:aceton (4:1) - Lắc, rồi ly tâm Thêm 1 ml n-hexan GC-MS Rửa cột: 20 ml n-hexan:aceton (2:1) Cột C18
- Cô cạn d−ới áp suất giảm - Hòa tan trong 100 àl n-hexan - Hòa tan trong 100 àl n-hexan - Đ−a lên cột Ph−ơng pháp 2: Chiết lỏng/lỏng có trợ giúp của vi sóng - 20 ml x20ml x 10ml n-hexan:aceton (4:1) - Vi sóng, rồi ly tâm
+ Tinh chế mẫu: sau khi thu đ−ợc mẫu qua chiết xuất, mẫu đ−ợc tinh chế qua cột C18. Rửa giải chất độc D bằng hỗn hợp dung môi n-hexan:aceton với tỷ lệ 2:1.
+ Tiến hành phân tích mẫu bằng ph−ơng pháp GC-MS theo các điều kiện nêu ở phần thực nghiệm.
+ Kết quả:
- Đối với mục đích phân tích định tính: Phổ đồ khối phổ của mẫu phân tích phải có các ion mảnh đặc tr−ng của chất độc D đó là: 109, 158 và 63 m/z.
- Khi tiến hành phân tích định l−ợng hàm l−ợng chất độc D trong mẫu đất: Kết quả phân tích đ−ợc tính theo công thức và dựa vào đ−ờng chuẩn ngoại suy, đ−ợc xây dựng theo ph−ơng pháp đã trình bày ở phần trên.
2.5. Kết luận.
Do những điều kiện còn nhiều hạn chế cả về thời gian, kinh phí và những hạn chế của phòng thí nghiệm, những khó khăn về dung môi hóa chất, tuy vậy trong điều kiện cho phép tập thể nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu xây dựng thành công một qui trình cho phép phân tích xác định chất độc D trong mẫu đất. Đây là qui trình cho phép xác định chất độc D với giới hạn phát hiện tới 10-2ng, có hiệu suất thu hồi khá cao trên 90% (đối với cả hai ph−ơng pháp chiết lỏng siêu tới hạn và chiết xuất có sự trợ giúp của vi sóng).
Đây là qui trình lần đầu tiên đ−ợc nhóm nghiên cứu đề xuất và công bố. Đánh giá về qui trình so sánh với các ph−ơng pháp của các tác giả ngoài n−ớc đã công bố qui trình đạt tiêu chuẩn về độ nhạy (rất ít ph−ơng pháp đạt giới hạn phát hiện mức ppb). Điểm đặc biệt có ý nghĩa là qui trình đã đ−a ph−ơng pháp chiết với sự trợ giúp của vi sóng giúp tiết kiệm đ−ợc dung môi và đảm bảo hiệu suất thu hồi của ph−ơng pháp, có thể tiết kiệm đ−ợc cả thời gian.
Lần đầu tiên nhóm các tác giả đề xuất một mô hình chiết với trợ giúp của vi sóng đối với chất độc D, các tác giả cũng đã tối −u hóa đ−ợc các điều kiện để chiết xuất chất độc D từ mẫu đất: dung môi sử dụng là hỗn hợp n- hexan:aceton với tỷ lệ 2:1, thời gian chiết là 7 phút, công suất vi sóng là 30 w. Chiết với trợ giúp của vi sóng không phải là mới, nhiều tác giả đã ứng dụng nó để chiết các loại hoạt chất từ các mẫu khác nhau nh−ng ch−a có công trình nào về ứng dụng chiết vi sóng đối với chất độc D.
Nghiên cứu để tối −u hóa các qui trình phân tích là việc làm cần thiết, các phòng thí nghiệm, các nhà phân tích cần tập trung đầu t− tìm ra những qui trình chuẩn, pháp qui hóa để thuận lợi hơn trong các quá trình quản lí xã hội cũng nh− trong phân tích đánh giá các loại mẫu khác nhau.
Ch−ơng III. xyanua
3.1 Sơ l−ợc các nghiên cứu về cyanua.