Mỏy khối phổ nam chõm hỡnh quạt thƣờng ớt đƣợc chọn để ghộp nối với sắc kớ bởi vỡ từ trƣờng khụng thể thay đổi đủ nhanh để ghi phổ của những dải sắc kớ
Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Nguyễn Thị Phƣơng – K22 hẹp. Loại đƣợc sử dụng phổ biến hiện nay để kết nối với sắc kớ là mỏy khối phổ tứ
cực (quadrupole mass spectrometer).
Khi đú mỗi chất đi qua cột sắc kớ đƣợc tỏch ra khỏi nhau và tớn hiệu thu đƣợc dƣới dạng pic. Chất đú đƣợc dẫn đến buồng ion húa tƣơng tỏc electron cú ỏp suất chõn khụng, tại đõy cỏc phõn tử chất phõn tớch bị cỏc electron đƣợc gia tốc bắn phỏ tạo cỏc ion mảnh vỡ. Cỏc ion này lại tiếp tục đƣợc gia tốc bởi một thế khoảng 5- 15V trƣớc khi đi vào bộ tỏch theo khối lƣợng tứ cực (quadupole mass seperator).
Bộ tỏch gồm 4 thanh kim loại song song với nhau, trong đú một cặp sẽ đƣợc ỏp vào một thế khụng đổi và cặp kia một thế hiệu dao động tần số radio. Từ trƣờng đƣợc tạo ra làm lệch cỏc hành trỡnh phức tạp khi chỳng di chuyển từ buồng ion húa hƣớng đến detector và chỉ cỏc ion nào cú tỉ số khối lƣợng với điện tớch (m/z) đó chọn trƣớc mới tiếp cận với detector. Cỏc ion khỏc va đập vào cỏc thanh kim loại và bị mất trƣớc khi vƣơn đến detector.
Bằng việc thay đổi nhanh chúng thế ỏp vào, cỏc ion cú khối lƣợng khỏc nhau đƣợc chọn lọc để đƣợc tiếp cận với detector. Cỏc bộ tỏch khối phổ tứ cực đƣợc quột đủ nhanh để ghi lại đến tỏm phổ trong một giõy với khoảng 800 đơn vị khối.
Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Nguyễn Thị Phƣơng – K22
CHƢƠNG 2 - PHƢƠNG PHÁP NGHIấN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM 2.1. THIẾT BỊ, VẬT TƢ HểA CHẤT
2.1.1. Húa chất, vật tƣ
Sử dụng dóy chất chuẩn gồm 17 đồng loại độc thuộc nhúm cỏc chất dioxin/furan để nghiờn cứu và khảo sỏt cỏc yếu tố ảnh hƣởng đến độ nhạy của phƣơng phỏp phõn tớch.
Bảng 2.1: Danh sỏch 17chất đồng loại độc thuộc nhúm dioxin/furan và nồng độ ban đầu
TT Tờn chất thuộc nhúm dioxin/furan Nồng độ ban đầu (pg/l)
1 2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-p-dioxin 100 2 1,2,3,7,8-Pentachlorodibenzo-p-dioxin 100 3 1,2,3,4,7,8-Hexachlorodibenzo-p-dioxin 100 4 1,2,3,6,7,8- Hexachlorodibenzo-p-dioxin 100 5 1,2,3,7,8,9- Hexachlorodibenzo-p-dioxin 100 6 1,2,3,4,6,7,8-Heptachlorodibenzo-p-dioxin 100 7 Octachlorodibenzo-p-dioxin 100 8 2,3,7,8- Tetrachlorodibenzofuran 100 9 1,2,3,7,8-Pentachlorodibenzofuran 100 10 2,3,4,7,8-Pentachlorodibenzofuran 100 11 1,2,3,4,7,8-Hexachlorodibenzofuran 100 12 1,2,3,6,7,8-Hexachlorodibenzofuran 100 13 1,2,3,7,8,9-Hexachlorodibenzofuran 100 14 2,3,4,6,7,8-Hexachlorodibenzofuran 100 15 1,2,3,4,6,7,8-Heptachlorodibenzofuran 100 16 1,2,3,4,7,8,9-Heptachlorodibenzofuran 100 17 Octachlorodibenzofuran 100
Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Nguyễn Thị Phƣơng – K22 Ngoài ra, đề tài cũn sử dụng một số húa chất, vật tƣ khỏc cho quỏ trỡnh chuẩn
bị mẫu phõn tớch cỏc chất dioxin/furan theo phƣơng phỏp EPA 8280b bao gồm: - N-Hexan C6H14
- Dichlor metane CH2Cl2
- Toluen C6H5CH3
- Iso octan (CH3)3CCH2CH(CH3)2 - Chuẩn CC3
- Na2SO4 (tinh thể, khan): Làm sạch bằng cỏch nung ở 4000C trong 4h, hoặc chiết với Dichlor metane. Sau khi nung nếu Na2SO4 chuyển thành màu xỏm (do sự cú mặt của cacbon trong tinh thể nền) thỡ mẻ Na2SO4 đú khụng sử dụng đƣợc.
- KOH: chuẩn bị dung dịch 5% trong nƣớc khụng cú chất hữu cơ. - Sulfuric axit, đặc: khối lƣợng riờng 1,84kg/l.
- Cột silicagel đa lớp - Cột than 2 lớp
2.1.2. Thiết bị và dụng cụ thớ nghiệm
Nghiờn cứu này sử dụng hệ thiết bị phõn tớch gồm hai phần chớnh: Thiết bị sắc ký và detector khối phổ. Mỗi phần
cú một chức năng riờng nhƣng đƣợc liờn kết với nhau tạo thành một thiết bị phõn tớch hoàn chỉnh. Thiết bị sắc ký cú chức năng phõn tỏch ra cỏc chất riờng biệt từ hỗn hợp mẫu đƣợc bơm vào ban đầu và chuyển vào detector khối phổ.
Hệ thống thiết bị sử dụng là mỏy sắc kớ khớ phõn giải cao/khối phổ phõn giải thấp: Agilent GC 6890/MSD 5975 gồm hai bộ phận chớnh:
Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Nguyễn Thị Phƣơng – K22 Sắc ký khớ: Agilent GC 6890, cột DB-5MS, dài 30m, đƣờng kớnh trong
0,25m, bề dày film 0,25m.
Detector khối phổ: Agilent MSD 5975, Nguồn EI, CI, sử dụng bộ tỏch khối bằng thanh tứ cực, detector khối lƣợng EMS cú giải điện ỏp làm việc từ 700V đến 3000V, chế độ quột toàn dải (SCAN), giỏm sỏt ion đơn (SIM) hoặc kết hợp cả 2 chế độ trờn. Thƣ viện phổ NIST 05 Cú 163,198 phổ chuẩn EI/MS. Ngoài ra thiết bị cũn đƣợc trang bị bơm mẫu tự động, thể tớch bơm từ 0,2l đến 10l, khay chứa mẫu tối đa 100 mẫu.
Ngoài thiết bị chớnh trờn, một số thiết bị phụ trợ khỏc đƣợc sử dụng gồm: - Cõn phõn tớch
- Mỏy cất quay chõn khụng - Tủ sấy
- Mỏy ly tõm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Mỏy chiết Soxhlet
- Cỏc loại dụng cụ thủy tinh, micro pipet…
2.2. Phƣơng phỏp nghiờn cứu
2.2.1. Thiết lập điều kiện phõn tớch sắc ký khớ
Cỏc chất thuộc nhúm dioxin/furan cú cấu trỳc và số lƣợng chất khỏc nhau nờn khả năng phõn tỏch khi phõn tớch trờn sắc ký rất khỏc nhau. Trong phạm vi nghiờn cứu của luận văn, tiến hành nghiờn cứu, khảo sỏt cỏc điều kiện phõn tớch khỏc nhau đối với nhúm cỏc chất dioxin/furan. Điều kiện làm việc của sắc ký cho phõn tớch nhúm chất đƣợc thiết lập dựa trờn phƣơng phỏp US-EPA 8280b [25].
2.2.2. Thiết lập điều kiện làm việc của detector khối phổ
2.2.2.1. Phƣơng phỏp chuẩn húa detector khối phổ với nguồn ion húa va chạm điện tử (EI).
Tối ƣu húa detector khối phổ với nguồn ion húa va chạm điện tử đƣợc tiến hành dựa vào việc sử dụng 3 ion với số khối khỏc nhau: 69amu; 219amu và 502amu. Cỏc ion này đƣợc cung cấp từ chất Perfluorotributylamine, kốm theo thiết bị. Việc tối ƣu húa gồm 3 cụng đoạn: hiệu chỉnh số khối với độ sai lệch tiờu chuẩn
Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Nguyễn Thị Phƣơng – K22 trong khoảng ±0,2amu; Hiệu chỉnh giỏ trị độ rộng nửa chõn pic về giỏ trị trong
khoảng 0,6 ± 0,1; Hiệu chỉnh điện thế cấp cho detector khối lƣợng để giỏ trị chiều cao tớn hiệu trờn chiều cao nhiễu là cực đại. Việc hiệu chỉnh cú thể tiến hành thủ cụng hoặc hoàn toàn tự động, sau đú cỏc thụng số này đƣợc lƣu lại để sử dụng trong suốt quỏ trỡnh phõn tớch.
Trong luận văn này, tỏc giả sử dụng chức năng tự động chuẩn húa cú sẵn trong thiết bị để chuẩn húa detector khối phổ ở chế độ EI.
2.2.2.2. Phƣơng phỏp chuẩn húa detector khối phổ với nguồn ion húa húa học, ion õm ion õm
Tối ƣu húa detector khối phổ với NCI cần thực hiện 3 bƣớc:
- Bƣớc 1: Tối ƣu húa tự động detector khối phổ với nguồn ion húa va chạm điện tử EI đó đƣợc đề cập ở phần 2.2.2.1.
- Bƣớc 2: Thay nguồn ion va chạm điện tử EI bằng nguồn ion húa húa học CI với khớ làm tỏc nhõn ion húa trung gian là metan. Để mỏy ổn định 8giờ rồi chuẩn húa bỏn tự động ở chế độ ion húa húa học, ion dƣơng (PCI) theo trỡnh tự: tối ƣu húa lƣu lƣợng khớ metan, tối ƣu húa detector khối phổ ở chế độ PCI. Nếu sử dụng khớ ion húa trung gian khỏc khớ metan thỡ phải tối ƣu húa với metan trƣớc, sau đú lựa chọn khớ cần dựng rồi thực hiện lại bƣớc 2 với khớ mới.
- Bƣớc 3: Tối ƣu húa detector khối phổ với chế độ ion húa húa học, ion õm: do tớnh chất phức tạp của NCI nờn ở chế độ này, ngƣời dựng hoàn toàn phải tối ƣu húa thủ cụng bằng cỏch chuyển mỏy sang chế độ làm việc với ion õm, sau đú thay đổi điện thế cấp với detector khối lƣợng EMV và vận hành mỏy với đối tƣợng mẫu chất tựy chọn. Trong nghiờn cứu này, 2,3,7,8-TCDF đƣợc lựa chọn làm đối tƣợng để chuẩn húa, sau đú thu giỏ trị tớn hiệu/nhiễu để so sỏnh và lựa chọn giỏ trị của EMV mà tại đú tỷ lệ tớn hiệu/nhiễu (S/N) lớn nhất.
2.2.3. Tối ƣu húa cỏc điều kiện phõn tớch với GC-MS/NCI 2.2.3.1. Xỏc định tỏc nhõn ion húa trung gian tối ƣu 2.2.3.1. Xỏc định tỏc nhõn ion húa trung gian tối ƣu
Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Nguyễn Thị Phƣơng – K22 nguồn ion đặt ở chế độ mặc định với NCI là 1500C, nhiệt độ thanh tứ cực đặt ở giỏ trị
mặc định: 1000C, ỏp suất buồng ion phụ thuộc vào lƣu lƣợng khớ ion húa trung gian, giỏ trị này đƣợc lựa chọn từ bƣớc 2 tối ƣu húa detector khối phổ với chế độ PCI.
Nghiờn cứu lựa chọn khớ làm tỏc nhõn ion húa trung gian tối ƣu cho phõn tớch cỏc chất dioxin/furan bằng cỏch chọn lần lƣợt 3 loại khớ trờn, phõn tớch dóy chuẩn với mỗi loại khớ, so sỏnh diện tớch pic của cỏc chất thu đƣợc để lựa chọn khớ cho độ nhạy tốt nhất. Trƣớc khi phõn tớch dóy chuẩn cần tiến hành chuẩn húa detector khối phổ với mỗi loại khớ trƣớc để đảm bảo thiết bị đang hoạt động ở chế độ tốt nhất với loại khớ đang sử dụng.
2.2.3.2. Xỏc định lƣu lƣợng khớ tỏc nhõn ion húa tối ƣu
Áp suất trong buồng ion gõy ảnh hƣởng rất lớn đến quỏ trỡnh ion húa húa học mẫu chất phõn tớch. Nhƣng ỏp suất này lại phụ thuộc rất lớn vào lƣu lƣợng khớ làm tỏc nhõn ion húa trung gian. Do đú, tiến hành thay đổi lƣu lƣợng khớ này để khảo sỏt, lựa chọn lƣu lƣợng khớ tối ƣu để tại đú detector khối phổ đạt độ nhạy cao nhất đối với cỏc chất nghiờn cứu.
Phƣơng phỏp tiến hành: chuẩn húa detector khối phổ ở chế độ NCI với khớ ion húa trung gian tối ƣu đó đƣợc lựa chọn từ kết quả nghiờn cứu ở mục 2.3.1. Đặt cỏc giỏ trị nhiệt độ nguồn ion ở giỏ trị mặc định là 1500C, tiến hành phõn tớch lần lƣợt cả 3 dóy chuẩn trờn với cỏc lƣu lƣợng khớ tỏc nhõn ion húa trung gian khỏc nhau: từ 10 đến 70%. Dóy chuẩn đƣợc phõn tớch 3 lần ở cựng điều kiện, diện tớch pic trung bỡnh của 3 lần phõn tớch của từng chất trong dóy ở mỗi điều kiện đƣợc thu thập và so sỏnh, lựa chọn giỏ trị lƣu lƣợng khớ mà tại đú diện tớch pic thu đƣợc của hầu hết cỏc chất cực đại.
2.2.3.3. Xỏc định nhiệt độ tối ƣu của nguồn ion
Tƣơng tự nhƣ quỏ trỡnh nghiờn cứu, khảo sỏt lƣu lƣợng khớ làm tỏc nhõn ion húa trung gian. Tối ƣu húa detector khối phổ ở chế độ NCI với khớ tỏc nhõn ion húa và giỏ trị lƣu lƣợng tối ƣu đó đƣợc lựa chọn từ kết quả nghiờn cứu trƣớc. Thay đổi nhiệt độ buồng ion: khảo sỏt với nhiệt độ buồng ion từ 120oC đến 220oC.
Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Nguyễn Thị Phƣơng – K22 So sỏnh giỏ trị diện tớch pic mỗi chất tại cỏc nhiệt độ của buồng ion từ đú lựa
chọn nhiệt độ tối ƣu trờn cơ sở diện tớch pic lớn nhất tƣơng ứng độ nhạy detector cao nhất.
2.2.4. Đỏnh giỏ hiệu suất thu hồi của quỏ trỡnh xử lý mẫu
2.2.4.1. Túm tắt quy trỡnh xử lý mẫu phõn tớch cỏc chất dioxin/furan
Phƣơng phỏp phõn tớch EPA 8280b hƣớng dẫn quy trỡnh phõn tớch hàm lƣợng cỏc chất dioxin/furan trong mẫu đất, nƣớc và trầm tớch trờn mỏy sắc ký khớ khối phổ phõn giải thấp sử dụng nguồn ion húa va chạm điện tử. Quy trỡnh xử lý mẫu đất và mẫu trầm tớch gồm cỏc bƣớc sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Đồng húa mẫu đất
- Cõn 30g mẫu, thờm nội chuẩn.
- Chiết soxhlet với 250ml toluen trong 24 giờ với tốc độ hồi lƣu của dung mụi là 6-8 lần/giờ
- Cụ cạn dịch chiết để chuyển sang dung mụi n-hexan
- Rửa dịch chiết bằng axit và bazơ sau đú chiết tỏch loại bỏ axit, bazơ
- Cho qua cột silicagel đa lớp để loại bỏ cỏc chất gõy ảnh hƣởng, thu dung dịch rửa giải cần thiết.
- Tiếp tục cho qua cột than 2 lớp, sử dụng dung mụi toluen để rửa giải cỏc chất dioxin/furan ra khỏi cột than 2 lớp.
- Dung dịch rửa giải đƣợc bổ sung thờm 100l n-Nonan và cụ đặc cũn 100l, và phõn tớch trờn mỏy.
2.2.4.2. Khảo sỏt thời gian chiết cần thiết của quỏ trỡnh chiết soxhlet
Tiến hành chiết 02 mẫu (30g đất/mẫu) cú nồng độ khỏc nhau, một mẫu cú nồng độ rất lớn (cỡ 2.000.000ppt) và một mẫu cú nồng độ cỡ 1000ppt. chiết 02 mẫu này trờn mỏy chiết soxhlet với dung mụi Toluen (250ml/mẫu) trong 24 giờ (hồi lƣu từ 6 đến 8 lần/giờ), thu dịch chiết lại. Tiếp tục chiết tiếp 02 mẫu đất này thờm 24giờ nữa bằng dung mụi toluene khỏc. Sau 48 giờ chiết ta thu dịch chiết lại, cụ đặc cũn 1ml và tiến hành phõn tớch trờn mỏy ở chế độ SIM.
Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Nguyễn Thị Phƣơng – K22 Cho một lƣợng chất chuẩn cú nồng độ 100pg/μl 2,3,7,8-TCDD qua cột đa
lớp, sau đú thu lại dung dịch qua cột và tiến hành rửa giải để thu hồi phần nhỏ 2,3,7,8-TCDD cũn bị giữ lại trong cột. Sau đú phõn tớch trờn mỏy, so sỏnh kết quả phõn tớch thu đƣợc của mẫu trƣớc và sau khi đi qua cột.
2.2.4.4. Đỏnh giỏ hiệu suất thu hồi quỏ trỡnh làm sạch bằng cột than
Cho một lƣợng chất chuẩn cú nồng độ 100pg/μl 2,3,7,8-TCDD qua cột than 2 lớp, sau đú tiến hành rửa giải để thu hồi 2,3,7,8-TCDD. Tiến hành phõn tớch trờn mỏy, so sỏnh kết quả phõn tớch thu đƣợc của mẫu trƣớc và sau khi đi qua cột.
2.2.5. Đỏnh giỏ khả năng phõn tớch cỏc hợp chất dioxin/furan 2.2.5.1. Giới hạn phỏt hiện 2.2.5.1. Giới hạn phỏt hiện
Để đỏnh giỏ giới hạn phỏt hiện của phƣơng phỏp với 1 chất, cần tiến hành làm giảm nồng độ chất phõn tớch đến khi nào pic của chất đấy cú giỏ trị tớn hiệu/nhiễu (S/N) đạt giỏ trị 2,5. Khi đú, hàm lƣợng của chất tại thời điểm đấy chớnh là giới hạn phỏt hiện của phƣơng phỏp với chất đú.
Pha 1 dóy mẫu chuẩn gần với giỏ trị khuyến cỏo của phƣơng phỏp phõn tớch, tiến hành phõn tớch và đỏnh giỏ kết quả thụng qua giỏ trị tớn hiệu/nhiễu (S/N), so với giỏ trị 2,5.
2.2.5.2. Đỏnh giỏ độ lặp lại
Độ lặp lại của phƣơng phỏp đƣợc đỏnh giỏ qua kết quả phõn tớch của cựng 1 mẫu trong 3 lần phõn tớch khỏc nhau.
Lấy một mẫu, thờm chuẩn chia thành 3 và tiến hành xử lý mẫu, phõn tớch trờn mỏy, từ kết quả thu đƣợc đỏnh giỏ độ sai lệch về diện tớch pic giữa cỏc lần đo.
2.2.5.3. Độ tỏi lặp
Tiến hành thực nghiệm 3 lần, lần thứ nhất: tắt mỏy 3 ngày; lần thứ 2: tắt mỏy 7 ngày; lần thứ 3: tắt mỏy 15 ngày.
Sau khi tắt mỏy, mỗi lần bật lại thiết bị, cần để mỏy ổn định trong 24 giờ và tiến hành phõn tớch cựng 1 mẫu chuẩn ở cỏc thời điểm khỏc nhau. Đỏnh giỏ kết quả thu đƣợc.
Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Nguyễn Thị Phƣơng – K22
2.2.6. Ứng dụng phƣơng phỏp phõn tớch, phõn tớch mẫu thực lấy tại sõn bay Biờn Hũa. Biờn Hũa.
Để bƣớc đầu sơ bộ đỏnh giỏ khả năng ụ nhiễm dioxin tại sõn bay Biờn Hũa, Luận văn đó tiến hành phõn tớch cỏc mẫu lấy tại sõn bay biờn Hũa thuộc dự ỏn Z9: “Điều tra, đỏnh giỏ mức độ ụ nhiễm chất độc hoỏ học/dioxin do Mỹ sử dụng trong chiến tranh ở Việt Nam tại 7 sõn bay và đề xuất cỏc giải phỏp xử lý” do Viện Húa học - Mụi trƣờng quõn sự chủ trỡ thực hiện.
2.2.6.1. Đặc điểm địa chất, thổ nhƣỡng
Dự ỏn đó tiến hành khoan 3 lỗ khoan K1, K2, K3 để khảo sỏt. Kết quả phõn tớch thổ nhƣớng nhƣ sau:
Tại lỗ khoan K1: độ sõu từ 0 - 0,6 m thành phần lớp chủ yếu là đỏ 1x2, đất và cỏt; từ độ sõu 0,6 - 1,3 m là sột pha màu nõu trạng thỏi cứng; Từ 1,3 - 4,6 m là sột pha nặng màu hồng nhạt, vàng nhạt loang lổ xỏm trạng thỏi dẻo cứng đến nửa cứng; từ 4,5 - 10,2 m là sột pha màu xỏm xi măng vàng nhạt, xỏm xanh, nõu; lớp sõu hơn chủ yếu là đỏ granit nứt nẻ; Chỡnh vỡ thành phần nhƣ vậy nờn khả năng thẩm thấu
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});