CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.6. Các phương pháp nghiên cứu xử lý DDT trong đất nhiễm
2.6.3. Phương pháp phân tích DDT
Tiến hành phân tích xác định hàm lượng DDT trong mẫu đất ban đầu được lấy để nghiên cứu xử lý và phân tích xác định hàm lượng DDT trong các mẫu đất đã được xử lý trong các phản ứng hóa học đã nêu. Kết quả xác định hàm lượng DDT trong mẫu đất trước và sau xử lý được sử dụng để đánh giá hiệu quả xử lý và so sánh mức độ xử lý DDT theo từng phương pháp đã nghiên cứu.
2.6.3.1. Tách chiết
Tách chiết là bước quan trọng trong phân tích xác định DDT, trong bước này cần chọn dung môi để chuyển chất cần xác định từ mẫu phân tích sang dung môi chiết.
Có nhiều loại dung môi khác nhau được lựa chọn để chiết mẫu, dung môi được lựa chọn cần hòa tan tốt các chất cần xác định nhằm đạt được hiệu suất thu hồi cao nhất.
40
Trong quá trình chiết, không chỉ có chất cần chiết hòa tan vào pha dung môi chiết mà còn có nhiều tạp chất khác. Các tạp chất đó sẽ được loại bỏ ở những bước tiếp sau
Mẫu đất dùng trong nghiên cứu là mẫu chất rắn nên DDT có thể nằm trong các mao quản hoặc phân tán trên bề mặt các hạt chất rắn. Chiết DDT ra khỏi đất thuộc hệ chiết dị thể rắn – lỏng. Hệ số phân bố cao DDT trong quá trình chiết được xác lập khi cân bằng của hệ được thiết lập.
Để lựa chọn dung môi chiết DDT ra khỏi đất người ta dựa vào tính chất hóa lý của dung môi. DDT là chất ít phân cực, tan tốt (hệ số phân bố cao) trong các dung môi hữu cơ là hydrocacbon thơm, dẫn xuất halogen, xeton, este, axit cacboxylic,...DDT tan kém trong các dung môi hydrocacbon mạch thẳng và mạch vòng no [4]. Trên cơ sở các đặc tính hóa lý của một số loại dung môi, người ta đã nêu ra một số dung môi có thể sử dụng để chiết DDT ra khỏi đất.
Bảng 2.1. Đặc tính hóa lý dung môi thường được sử dụng để chiết DDT trong đất
Dung môi
Độ tan trong 100g nước
(mg)
Nhiệt độ tan của dung môi
tương ứng (0C)
Độ phân cực Nhiệt độ sôi (0C)
Isooctan 0,0015 16 0,4 99
Toluen 0,057 16 2,3 110,6
Cloroform 0,0018 13 0,47 61,2
n-Hexan 0,014 15 - 69
Với các đặc tính hóa lý của dung môi đã nêu, chúng tôi đã chọn n-hecxan làm dung môi chiết DDT ra khỏi môi trường đất.
Chiết mẫu:
41
Cho vào các bình nón đựng mẫu 50 ml nước cất. Đậy nút, lắc đều trong 30 phút cho đất ngấm nước, sau đó cho thêm 50 ml axeton và lắc 1 giờ trên máy lắc. Để 1 giờ cho lắng trong rồi gạn sang ống đong 150 ml (lấy tối đa). Thêm 20 ml axeton vào mẫu đất và lắc tiếp trong 1 giờ để chiết lần 2. Để lắng 1 giờ và gạn lấy lớp axeton vào ống đong trước đây, đo thể tích tổng cộng. Từ thể tích này và thể tích cho vào mẫu gồm nước, axeton là (50 ml + 50 ml + 20 ml) 120 ml biết được lượng axeton và lượng nước còn lại trong đất để hiệu chỉnh khi tính toán. Sau đó chuyển phần chiết được từ ống đong sang phễu chiết 250 ml đã có sẵn 100 ml n-hecxan. Tráng kỹ ống đong bằng một lần nước, hai lần axeton (mỗi lần 2 ml) đổ tất cả vào phễu chiết. Lắc trên máy lắc 60 phút để các chất hữu cơ chuyển vào lớp n-hecxan, còn các chất khác tan vào nước. Đợi 20 - 30 phút cho phân lớp hoàn toàn, tách lớp nước-axeton ở dưới vào một phễu chiết khác, thêm vào phễu chiết này 50 ml n-hecxan, lắc 60 phút, để yên cho phân lớp hoàn toàn, tách bỏ lớp nước-axeton, nhập phần n-hecxan chiết lần 2 cùng với lượng n- hecxan rửa lại phễu (2ml) vào phần n-hecxan ở phễu chiết đầu tiên. Thêm 30 ml H2O vào phễu chiết này và lắc 10 - 15 phút, để yên 20 - 30 phút cho tách lớp hoàn toàn, tách bỏ lớp nước-axeton, lặp lại như vậy 2 lần nữa để loại hết axeton và các chất phân cực khác. Để loại nước ra khỏi lớp n-hecxan, cho dịch chiết n-hecxan chảy qua phễu có chứa 10 g Na2SO4 khan, sau khi dịch n-hecxan chảy hết cho tiếp 10 ml n-hecxan chảy qua lớp Na2SO4 khan. Cất loại n-hecxan trong máy cất quay chân không dưới áp suất giảm ở 500C đến còn 2-3 ml. (Sơ đồ khối hình 2.3)
2.6.3.2. Làm sạch
2-3 ml dịch chiết thu được có màu vàng ở trên cùng lượng n-hecxan tráng bình (0,5-1 ml) được chuyển vào bình nón nút mài cỡ 50 ml và được xử lý bằng H2SO4
98%. Cho từng giọt dung dịch H2SO4 98% (2-3ml) vào dung dịch vừa cất loại cho đến khi mất màu hoàn toàn, lắc trên máy lắc 10 phút, đợi phân lớp, tách bỏ lớp axit ở phần dưới. Sau khi khử màu, rửa phần n-hecxan 3-4 lần bằng nước cho đến hết axit. Lớp n- hecxan này cùng với lớp n-hecxan tráng rửa được loại nước bằng Na2SO4 khan. Sau đó cô cạn đến còn 1 ml. Theo kết quả phân tích sơ bộ, nồng độ DDT trong mẫu đất rất
42
lớn, do đó để có thể tiến hành phân tích mẫu trên máy sắc kí khối phổ, dung dịch 1ml sau cô cạn được pha loãng với n-hecxan theo tỉ lệ 1:10.000.
43
Đất sau chiết lần 1 + 20 ml axeton
Dung dịch chiết nước- axeton
Loại bỏ bã đất
Phễu chiết
+ 100 ml n-Hecxan (lắc 60 phút)
Lớp nước-axeton
Dịch chiết n-Hecxan + 30 ml nước (lắc 10
phút)
Thêm vào bình nón 50 ml axeton (lắc 1 giờ, để lắng 1 giờ)
Loại bỏ nước Dịch chiết n-Hecxan
Cô cất chân không đến còn 2-3 ml
Làm sạch bằng H2SO4 98%
Cô cạn còn 1 ml
Máy sắc kí khối phô GC-MS
Bình nón: 10 g đất + 50 ml H2O (lắc 30 phút)
Phễu chiết
+ 50ml n-Hecxan (lắc 60 phút) Loại nước-axeton
Làm giàu DDT qua cột C18
Hình 2.3. Sơ đồ chuẩn bị mẫu phân tích
44
2.6.3.3. Lâp đường chuẩn DDT
Để đánh giá hiệu quả phương pháp xử lý DDT trong đất cần phải xác định nồng độ DDT trong đất trước và sau xử lý bằng phương pháp đo sắc kí khối phổ. Nồng độ DDT trong đất được xác định thông qua đường chuẩn. Luận văn sử dụng hỗn hợp chất chuẩn cơ clo gồm 19 chất trong đó có DDT, sắc đồ phân tích và thời gian lưu của các chất được biểu diễn ở bảng dưới:
Bảng 2.2. Danh mục và thời gian lưu của hỗn hợp chất chuẩn cơ clo Danh mục các chất chuẩn cơ clo Thời gian lưu (phút)
1. α-BHC 19,007
2. γ-BHC 19,673
3. β-BHC 19,894
4. Hepta chlor 20,643
5. δ-BHC 21,739
6. Aldrin 22,620
7. Heptachlor epoxide (isomer B) 23,579
8. γ-chlordane 24,152
9. α-chlordane 24,466
10. Endosulfan I 25,022
11. 4,4’-DDE 25,105
12. Dieldrin 25,595
45
13. Endrin 25,854
14. 4,4’-DDT 26,008
15. Endosulfan II 26,201
16. 4,4’-DDE 26,752
17. Endrin aldehyde 26,873
18. Endosulfan sulfate 27,826
19. Methoxychlor 28,173
Hình 2.4. Sắc đồ của hỗn hợp chất chuẩn cơ clo
Kết quả phân tích hỗn hợp chất chuẩn ở các nồng độ khác nhau được trình bày ở bảng 2.3.
46
Bảng 2.3. Sự phụ thuộc giữa nồng độ và số đếm diện tích píc trung bình của DDT
Mẫu chuẩn Nồng độ (μg/ml)
Số đếm diện tích píc trung bình
Phương trình đường ngoại chuẩn và hệ số
tương quan
1 4,8 191.024
Y = 41444x - 9924,4 R2 = 0,9992
2 9,6 402.646
3 19,2 760.229
4 38,4 1.590.407
Trên cơ sở kết quả ở bảng 2.3 tiến hành xây dựng đường ngoại chuẩn của DDT thể hiện trên hình 2.5. Đường ngoại chuẩn này được sử dụng để xác định nồng độ DDT trước và sau xử lý DDT trong các mẫu đất.
y = 41444x - 9924.4 R2 = 0.9992
0 200,000 400,000 600,000 800,000 1,000,000 1,200,000 1,400,000 1,600,000 1,800,000
0 10 20 30 40 50
Nồng độ DDT (ug/ml)
area
DDT
47
Hình 2.5. Đường ngoại chuẩn của DDT
Trong phương trình đường ngoại chuẩn của DDT có giá trị sai số R2=0,9992, điều đó chứng tỏ rằng độ ổn định của thiết bị và kĩ thuật bơm mẫu là tương đối cao và chính xác. Từ số đếm diện tích píc thu được khi phân tích các mẫu đất, dựa vào đường ngoại chuẩn sẽ xác định được nồng độ của DDT trong mẫu đất này.