CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3.2. Tối ưu hóa quy trình xử lý mẫu
Quy trình xử lý mẫu cho phương pháp phân tích sắc ký khí thường gồm 3 bước là chuẩn bị mẫu, chiết mẫu và làm sạch dịch chiết. Trong luận văn này, quy trình phân tích PCDD/Fs được nghiên cứu và tối ưu hóa đối với nền mẫu tro xỉ.
2.3.2.1. Các thí nghiệm với mẫu trắng
Phân tích các mẫu trắng để kiểm tra sự nhiễm bẩn vào mẫu từ môi trường, dụng cụ, hóa chất, thiết bị. Các mẫu trắng được thực hiện trong luận văn này bao gồm: mẫu trắng thiết bị, mẫu trắng dung môi, mẫu trắng dụng cụ.
Mẫu trắng thiết bị: Tiờm 2 àL dung mụi nonan vào hệ thống HRGC - HRMS để kiểm tra đường nền. Nếu đường nền cao và không ổn định hoặc xuất hiện các pic lạ thì nâng nhiệt độ lò cột lên 310°C và duy trì trong thời gian 30 phút. Lặp lại thao tỏc tiờm 2 àL dung mụi nonan và kiểm tra đến khi đường nền ổn định mới cú thể bơm chuẩn và cỏc mẫu khỏc. Sau mỗi ngày bơm mẫu, tiờm 2 àL dung mụi nonan để kiểm tra đường nền và duy trì nhiệt độ cột ở 310°C trong vòng 1 – 1,5 giờ để dòng khí mang làm sạch cột.
Mẫu trắng dụng cụ: Các dụng cụ thủy tinh, dụng cụ bằng kim loại (như cell chiết) có khả năng giữ các chất hữu cơ trên bề mặt bởi sự hấp phụ hoặc bám lên bề mặt của các vết nhám nên cần phải kiểm tra độ sạch của các dụng cụ này. Trong nghiên cứu này, các dụng cụ được tiến hành kiểm tra độ sạch: bộ chiết soxhlet, bình
38
cầu (250 mL và 500 mL), cột làm sạch, bộ cell chiết và lọ đựng mẫu của thiết bị ASE.
Đối với bộ chiết soxhlet, thêm 300 mL hỗn hợp dung môi diclometan : hexan (1:4, v:v) vào bình cầu 500 mL rồi chiết trong vòng 4 giờ. Để kiểm tra độ sạch bộ cell chiết và lọ đựng mẫu của thiết bị ASE, tiến hành bố trí thí nghiệm trên hệ thống rồi chiết theo phương pháp đã cài được cài đặt trên thiết bị (1 chu kỳ chiết). Các dụng cụ còn lại, thêm 100 mL hexan vào bình cầu 500 mL, bịt kín miệng bình rồi đem rung siêu âm trong vòng 15 phút, chuyển hexan lên cột làm sạch, rồi cho chảy từ từ với tốc độ 1 giọt/giây vào bình cầu 250 mL, bịt kín miệng bình cầu và rung siêu âm trong 15 phút. Các dung dịch thu được từ mỗi thí nghiệm sau đó được cô quay chân không về thể tích khoảng 1 mL, chuyển vào ống nghiệm chia vạch, tráng bình cầu 3 lần bằng 1 mL hexan. Cụ dưới dũng khớ nitơ đến gần khụ rồi thờm 10 àL dung mụi nonan.
Tiờm 2 àL cỏc mẫu trắng dụng cụ vào hệ thống HRGC - HRMS để kiểm tra độ sạch.
Nếu đường nền cao và không ổn định hoặc xuất hiện các pic lạ cần phải tiến hành làm sạch lại các dụng cụ.
Mẫu trắng dung môi: Các dung môi sử dụng để xử lý mẫu cần được kiểm tra độ tinh khiết. Chuẩn bị 04 bình cầu 250 mL (các bình cầu cần được rửa, sấy khô và tráng lại bằng dung môi axeton, hexan), lấy mỗi bình 100 mL lần lượt các dung môi axeton, hexan, diclometan và toluen. Cô quay chân không các dung môi trên về thể tích khoảng 1 mL, chuyển vào ống nghiệm thủy tinh chia vạch, tráng bình cầu 3 lần, mỗi lần bằng 1 mL chính các dung môi đó. Cô dưới dòng khí nitơ đến gần khô rồi thờm 10 àL dung mụi nonan. Tiờm 2 àL cỏc mẫu trắng dung mụi vào hệ thống HRGC - HRMS để kiểm tra độ tinh khiết. Nếu đường nền cao, không ổn định hoặc xuất hiện pic lạ thì phải thay dung môi có độ tinh khiết cao hơn hoặc tinh chế lại dung môi bằng phương pháp chưng cất đơn.
2.3.2.2. Khảo sát tiền xử lý mẫu
Chuẩn bị 2 mẫu tro xỉ giả mỗi mẫu cân khoảng 2 g (kí hiệu A1 và A2). Sau đó thờm vào mỗi mẫu 50 àL chất chuẩn đồng vị (labeled) nồng độ 2 – 4 ng/mL (giữ yờn mẫu trong vòng 15 phút). Thêm 16 mL dung dịch axit HCl nồng độ 1 M vào mẫu A2, mẫu A1 giữ nguyên. Sau đó, các mẫu được rung siêu âm 30 phút và giữ yên trong 2
39
giờ. HCl được tách ra khỏi mẫu bằng cách quay ly tâm ở tốc độ 6000 vòng/phút, hút bỏ dung dịch phía trên và rửa lại mẫu 3 lần bằng nước deion để loại hết axit dư. Mẫu sau khi tiền xử lý được sấy khô qua đêm trong tủ sấy ở nhiệt độ 40°C. Dựa trên kết quả của một số nghiên cứu đã được công bố [4,37], các mẫu sau khi tiền xử lí được chiết trên thiết bị chiết ASE, sau đó được làm sạch lần lượt trên cột silica gel đa lớp và cột than hoạt tính. Mẫu sau khi làm sạch được cô quay chân không về thể tích khoảng 1 mL, chuyển sang ống nghiệm chia vạch (tráng 3 lần bình cầu, mỗi lần khoảng 1 mL). Cụ dưới dũng khớ nito đến gần khụ, thờm 50 àL chất nội chuẩn (IS) nồng độ 2 ng/mL, sau đó tráng thành ống nghiệm bằng 1 mL hexan và tiếp tục thổi khụ dưới dũng khớ nito. Mẫu được định mức chớnh xỏc bằng 10 àL nonan rồi chuyển vào lọ đựng mẫu. Tiờm 2 àL mẫu vào hệ thống HRGC - HRMS.
2.3.2.3. Khảo sát số chu kỳ chiết trên thiết bị chiết ASE
Chuẩn bị 06 mẫu tro xỉ giả mỗi mẫu cân khoảng 2 gam (kí hiệu từ S1 đến S6) sau đó trộn đều với khoảng 2 gam đất chiết DE. Chuẩn bị 6 cell chiết theo thứ tự:
giấy lọc → 2 gam đất chiết DE → mẫu đó chuẩn bị → thờm chớnh xỏc 50 àL chất chuẩn đồng vị (labeled) nồng độ 2 – 4 ng/mL vào từng mẫu. Các mẫu sau đó được chiết trên hệ thống ASE với các điều kiện chiết như sau:
- Dung môi chiết: toluen - Thể tích chiết: 33 mL/chu kỳ - Nhiệt độ chiết: 150°C
- Thời gian giữ chiết: 7 phút - Thể tích xả: 65%
- Chu kỳ chiết: Các mẫu S1 đến S3 chiết 2 chu kỳ, các mẫu S4 đến S6 chiết 3 chu kỳ
- Thời gian xả: 90 giây - Áp suất: 10 MPa / 14 Mpa.
Dịch chiết thu được tiến hành chuyển sang bình cầu (tráng lại lọ đựng mẫu chiết 3 lần mỗi lần bằng khoảng 1 mL dung môi hexan) và đem cô quay chân không về thể tích khoảng 1 mL, sau đó chuyển vào ống nghiệm chia vạch, tráng bình cầu 3
40
lần, mỗi lần khoảng 1 mL hexan. Cụ dưới dũng khớ nito đến gần khụ, thờm 50 àL chất nội chuẩn (IS) nồng độ 2 ng/mL, sau đó tráng thành ống nghiệm bằng 1 mL hexan và tiếp tục thổi khô dưới dòng khí nito. Mẫu được định mức chính xác bằng 10 àL nonan rồi chuyển vào lọ đựng mẫu. Tiờm 2 àL mẫu vào hệ thống HRGC - HRMS.
2.3.2.4. Tối ưu hóa điều kiện làm sạch mẫu
a, Khảo sát thể tích dung môi rửa giải trên cột silica gel đa lớp
Chuẩn bị 1 ống nghiệm chia vạch sạch, thêm ống 5 mL dung môi hexan để làm mẫu giả. Sau đú thờm 50 àL chất chuẩn đồng vị (labeled) nồng độ 2 – 4 ng/mL (vortex đều). Mẫu được chuyển lên cột silica gel đa lớp (cột được nhồi và hoạt hóa như trình bày trong bảng 2.2 mục 2.2.3), hỗn hợp dung môi rửa giải được chọn là Hex : DCM (95:5, v/v). Quá trình rửa giải chia làm 6 phân đoạn: phân đoạn 1 đến 4 sử dụng 50 mL Hex : DCM (95:5, v/v), phân đoạn 5 và 6 đều sử dụng 25 mL Hex : DCM (95:5, v/v) và mỗi phân đoạn được chứa trong 6 bình cầu riêng biệt (F1 – F6).
Mẫu được cô quay chân không về thể tích khoảng 1 mL, chuyển sang ống nghiệm chia vạch, tráng 3 lần bình cầu, mỗi lần khoảng 1 mL. Cô dưới dòng khí nito đến gần khụ, thờm 50 àL chất nội chuẩn (IS) nồng độ 2 ng/mL, sau đú trỏng thành ống nghiệm bằng 1 mL hexan và tiếp tục thổi khô dưới dòng khí nito. Mẫu được định mức chính xỏc bằng 10 àL rồi chuyển vào lọ đựng mẫu. Tiờm 2 àL mẫu vào hệ thống HRGC - HRMS.
b, Khảo sát thể tích dung môi rửa giải trên cột than hoạt tính
Chuẩn bị một ống nghiệm chia vạch sạch, thêm vào ống 5 mL dung môi hexan để làm mẫu giả. Sau đú thờm vào 50 àL chất chuẩn đồng vị (labeled) nồng độ 2 – 4 ng/mL (vortex đều). Hoạt hóa cột than hoạt tính bằng 100 mL hexan (cột được nhồi như trình bày trong bảng 2.2 mục 2.2.3), sau đó chuyển mẫu lên cột. Chia quá trình rửa giải thành 9 phân đoạn (F7 – F15), được hứng vào các bình cầu riêng biệt: phân đoạn F7 được rửa giải bằng 50 mL toluen và phân đoạn F8 – F15 mỗi phân đoạn được rửa giải bằng 25 mL toluen. Mẫu được cô quay chân không về thể tích khoảng 1 mL, chuyển sang ống nghiệm chia vạch, tráng 3 lần bình cầu, mỗi lần khoảng 1 mL. Cô
41
dưới dũng khớ nito đến gần khụ, thờm 50 àL chất nội chuẩn (IS) nồng độ 2 ng/mL, sau đó tráng thành ống nghiệm bằng 1 mL hexan và tiếp tục thổi khô dưới dòng khí nito. Mẫu được định mức chớnh xỏc bằng 10 àL nonan rồi chuyển vào lọ đựng mẫu.
Tiờm 2 àL mẫu vào hệ thống HRGC - HRMS.
2.3.2.5. Đánh giá quy trình làm sạch
Chuẩn bị 4 mẫu tro xỉ giả, mỗi mẫu cân khoảng 2 gam. Trong đó 1 mẫu thêm 50 àL chất đồng vị (labeled) nồng độ 2 – 4 ng/mL (mẫu khụng thờm chuẩn M1). Ba mẫu cũn lại thờm 50 àL chất chuẩn thường (chuẩn PAR) nồng độ 0,2 – 2 ng/mL và 50 àL chất chuẩn đồng vị (labeled) nồng độ 2 – 4 ng/mL (M2, M3, M4). Cỏc mẫu được chiết theo quy trình chiết trên thiết bị ASE.
Các cột silica gel được nhồi và hoạt hóa như quy trình đã nêu trên, các mẫu M1, M2, M3, M4 được chuyển lên cột. Thể tích rửa giải trên cột silica gel được lựa chọn, sau đó dung dịch mẫu được cô quay chân không về thể khoảng 1 mL. Sau khi kết thúc quá trình làm sạch trên cột silica gel đa lớp các mẫu tiếp tục được làm sạch trên cột than hoạt tính. Các cột than hoạt tính được chuẩn bị và hoạt hóa như quy trình đã nêu trên. Chuyển các mẫu M1 – M4 lên cột, thể tích dung môi toluen được lựa chọn để rửa giải các chất phân tích ra khỏi cột. Dung dịch mẫu thu được được cô về thể tích khoảng 1 mL trên thiết bị cô quay chân không. Sau đó mẫu được chuyển sang ống nghiệm chia vạch (tráng bình cầu 3 lần, mỗi lần khoảng 1 mL), thổi khô dưới dũng khớ nitơ. Thờm 50 àL dung dịch nội chuẩn IS nồng độ 2 ng/mL, trỏng lại thành ống nghiệm với khoảng 1 mL dung mụi hexan rồi tiếp tục thổi khụ, thờm 10 àL nonan, vortex kĩ rồi chuyển sang lọ đựng mẫu trước khi phân tích. Hiệu quả của quá trình làm sạch được xác định thông qua hiệu suất thu hồi của chất chuẩn đồng hành và chất chuẩn thường PCDD/Fs.