chất BTEX trong mẫu nƣớc
Để xây dựng quy trình vi chiết cần phải tối ưu hoá các yếu tố ảnh hưởng nhằm làm tăng hiệu quả của vi chiết các chất lên màng pha tĩnh. Vi chiết trong KGH mẫu nước do các tác Ďộng thay Ďổi bên ngoài có thể làm thay Ďổi cả hai cân bằng lỏng-hơi và hơi-rắn nên các yếu tố cần Ďược khảo sát bao gồm: Tỉ lệ thể tích không gian hơi (KGH) và dung dịch, nhiệt Ďộ, pH, loại muối thêm vào dung dịch, nồng Ďộ muối, thời gian Ďạt cân bằng phân bố… Mỗi một yếu tố ảnh hưởng Ďược nghiên cứu, khảo sát Ďộc lập khi cố Ďịnh các yếu tố còn lại. Ở Ďây, hiệu quả vi chiết Ďược hiểu là lượng chất vi chiết Ďược lên màng pha tĩnh Ďược nhiều hơn, toàn bộ lượng chất vi chiết Ďược Ďưa vào giải hấp trực tiếp ngay tại Ďầu injectơ của máy sắc kí khí. Do Ďó, tín hiệu thu Ďược từ máy sắc kí khí là số Ďếm diện tích píc nhiều hay ít sẽ phản ánh mức Ďộ và hiệu quả vi chiết của phương pháp. Hiệu quả vi chiết Ďược hiểu như là lượng chất vi chiết Ďược nhiều hơn, Ďộ chọn lọc của màng pha tĩnh và thời gian vi chiết Ďược rút ngắn hơn.
64
2.3.4.1. Khảo sát thời gian đạt cân bằng phân bố khi vi chiết các chất BTEX trong mẫu nƣớc
Thời gian vi chiết là khoảng thời gian Ďược tính từ khi bắt Ďầu Ďưa kim vi chiết vào và ra khỏi KGH mẫu. Thời gian vi chiết là tối ưu khi cân bằng phân bố của các chất phân tích vào pha tĩnh Ďược thiết lập. Để xác Ďịnh thời gian cân bằng phân bố, các khoảng thời gian Ďược nghiên cứu lần lượt là: 3 phút, 5 phút, 7 phút, 10 phút, 13 phút; 15 phút và 20 phút với tốc Ďộ kéo, Ďẩy pittông trung bình là 30 lần/phút, cố Ďịnh tốc Ďộ khuấy dung dịch là 200 vòng/phút và vi chiết ở nhiệt Ďộ 250C. Các chất vi chiết Ďược giải hấp bởi nhiệt tại Ďầu injectơ của máy sắc kí khí GC-FID, ở 2000
C, sự phụ thuộc của số Ďếm diện tích píc vào thời giai vi chiết Ďược chỉ ra ở bảng 2.3 và hình 3.7.
Bảng 2.3: Khảo sát thời gian Ďạt cân bằng phân bố khi vi chiết các chất nhóm BTEX trong KGH mẫu nước
Thời gian vi chiết (phút)
Số Ďếm diện tích píc của các chất
Benzen Toluen Etylbenzen m-Xilen
3 10381 22384 29013 37211 5 16820 35719 48137 64989 7 25906 52171 74550 99075 10 36271 70226 94020 123688 13 36682 70532 94198 123901 15 37527 72341 95670 126662 20 37522 72367 95679 126701
2.3.4.2. Khảo sát tỉ lệ thể tích KGH mẫu trên dung dịch đến hiệu quả vi chiết
Mẫu Ďược chứa trong lọ (14ml) với các tỉ lệ thể tích khác nhau là: 9:5; 7:7; 4:10; 2:12. Thực hiện pha mẫu giả với nồng Ďộ các chất BTEX là 10-
6
g/ml (benzen là 10-7g/ml). Tiến hành vi chiết màng kim rỗng trong khoảng thời gian Ďều là 15 phút, không thêm muối và dung dịch Ďược khuấy với tốc
65
Ďộ 200 vòng/phút ở nhiệt Ďộ 250
C, tốc Ďộ kéo Ďẩy pittông là 30 lần/phút (bơm tiêm vi chiết là 1ml). Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của tỉ lệ thể tích KGH mẫu trên thể tích dung dịch Ďến hiệu quả vi chiết thu Ďược như ở bảng 2.4 và hình 3.9.
Bảng 2.4: Ảnh hưởng tỉ lệ thể tích KGH/thể tích mẫu Ďến hiệu quả vi chiết các chất nhóm BTEX trong KGH mẫu nước.
Tỉ lệ KGH/thể tích mẫu
Số Ďếm diện tích píc của các chất
Benzen Toluen Etylbenzen m-Xilen
9/5 25891 46078 66231 84312
7/7 32664 60324 82079 103272
4/10 43827 82897 112958 146126
2/12 43618 83370 114063 148875
2.3.4.3. Khảo sát ảnh hƣởng của tốc độ khuấy dung dịch đến hiệu quả vi chiết
Để cho cân bằng lỏng hơi của các chất trong dung dịch và trên phần KGH liên tục Ďược thiết lập nhanh trong quá trình vi chiết, nên dung dịch cần Ďược khuấy Ďều. Mẫu giả Ďược pha trong lọ 14ml với thể tích mẫu là 7ml và sử dụng thanh từ 1cm. Tốc Ďộ khuấy Ďược thay Ďổi lần lượt: không khuấy, 50 vòng/phút, 100 vòng/phút và 200 vòng/phút. Thực hiện vi chiết ở nhiệt Ďộ phòng (khoảng 250C) không thêm muối và các Ďiều kiện khác khi vi chiết Ďều cố Ďịnh như tỉ lệ thể tích KGH trên thể tích dung dịch, tốc Ďộ kéo, Ďẩy pittông 30 lần/phút và thời gian vi chiết là 13 phút. Sau khi vi chiết các chất BTEX Ďược giải hấp và phân tích trên thiết bị GC-FID, sự phụ thuộc của số Ďếm diện tích píc vào tốc Ďộ khuấy dung dịch Ďược chỉ ra như bảng 2.5 và hình 3.11.
Bảng 2.5: Ảnh hưởng của tốc Ďộ khuấy dung dịch Ďến khả năng vi chiết các chất nhóm BTEX trong KGH mẫu nước.
66
Tốc Ďộ khuấy
Số Ďếm diện tích píc của các chất
Benzen Toluen Etylbenzen m-Xilen
Không khuấy 2205 5659 7155 8108
50 2796 6388 8564 10715
100 3383 6423 9380 12622
200 3307 6439 9359 12395
2.3.4.4. Khảo sát ảnh hƣởng của loại muối đến hiệu quả vi chiết
Tiến hành khảo sát quá trình vi chiết khi thêm vào dung dịch nước từng loại muối gồm: NaCl, Na2SO4, NaNO3, K2SO4, KNO3 có nồng Ďộ bão hoà của từng muối tương ứng ở Ďiều kiện nhiệt Ďộ phòng. Thực hiện việc vi chiết màng kim rỗng trong khi cố Ďịnh các Ďiều kiện khác như tốc Ďộ khuấy trộn dung dịch 100 vòng/phút, tiến hành vi chiết ở nhiệt Ďộ phòng trong khoảng thời gian 13 phút và tốc Ďộ kéo Ďẩy pittông 30 lần/phút. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của loại muối thêm vào dung dịch mẫu Ďến cân bằng lỏng-hơi và làm thay Ďổi hiệu quả vi chiết thu Ďược như ở bảng 2.6 và hình 3.13.
Bảng 2.6: Ảnh hưởng của muối Ďến hiệu quả vi chiết các chất nhóm BTEX trong KGH mẫu nước
Loại muối Số Ďếm diện tích píc của các chất
Benzen Toluen Etylbenzen m-Xilen
Không muối 5004 4129 2173 2607 NaCl 26469 23165 21926 16327 Na2SO4 44573 45228 37909 35692 NaNO3 45991 41720 30829 37910 K2SO4 8445 6089 4071 7239 KNO3 10067 8790 6823 7901
2.3.4.5. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ muối đến hiệu quả vi chiết
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của loại muối thêm vào dung dịch, với hai muối Na2SO4 và NaNO3 cho hiệu quả vi chiết cao hơn cả. Chúng tôi lựa chọn
67
một muối Na2SO4 Ďể tiến hành khảo sát ảnh hưởng của nồng Ďộ muối thêm vào. Lấy từng lượng 4; 3; 2; 1 gam muối Na2SO4 vào dung dịch mẫu giả các chất nhóm BTEX với thể tích mẫu 7ml trong lọ 14ml. Tiến hành vi chiết trong khi cố Ďịnh các Ďiều kiện khác như tốc Ďộ khuấy trộn dung dịch là 100 vòng/phút, thời gian vi chiết là 13 phút ở nhiệt Ďộ phòng với tốc Ďộ kéo, Ďẩy pittông 30 lần/phút. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng Ďộ muối Ďến hiệu quả vi chiết các chất nhóm BTEX trong KGH mẫu nước thu Ďược như ở bảng 2.7 và hình 3.15.
Bảng 2.7: Ảnh hưởng của nồng Ďộ muối thêm vào dung dịch Ďến hiệu quả vi chiết các chất nhóm BTEX trong KGH mẫu nước.
Nồng Ďộ muối (g/7ml)
Số Ďếm diện tích píc của các chất
Benzen Toluen Etylbenzen m-Xilen
1 19377 16095 10266 8825
2 27284 25610 21535 19511
3 32189 31900 30183 25538
4 45102 44982 38219 34012
2.3.4.6. Khảo sát ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả vi chiết
Với yếu tố ảnh hưởng này Ďược khảo sát khi chỉnh pH của dung dịch với các giá trị khác nhau là 3, 5, 7, 9 và 11, bằng cách thêm những lượng chính xác dung dịch HCl 0,1N khi muốn pH bằng 3 và 5, cũng như thêm NaOH 0,1N khi muốn pH là 9 và 11 (giá trị pH Ďược kiểm chứng lại bằng máy Ďo pH cầm tay). Tiến hành vi chiết trong khi các Ďiều kiện khác Ďều giữ cố Ďịnh như không thêm muối, tốc Ďộ khuấy dung dịch 100 vòng/phút, thời gian vi chiết là 13 phút với tốc Ďộ kéo, Ďẩy của pittông là 30 lần/phút. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của sự thay Ďổi pH trong dung dịch Ďến hiệu quả vi chiết thu Ďược như ở bảng 2.8 và hình 3.17.
68
Bảng 2.8: Ảnh hưởng của pH Ďến hiệu quả vi chiết các chất nhóm BTEX trong KGH mẫu nước.
pH Số Ďếm diện tích píc của các chất
Benzen Toluen Etylbenzen m-Xilen
3 47865 87347 132966 173421
5 46779 85901 127567 160783
7 46321 84531 122902 159921
9 48527 86012 130135 175690
11 48904 86745 137756 178561
2.3.4.7. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu quả vi chiết
Lọ chứa dung dịch Ďược Ďặt trong bình Ďiều nhiệt và duy trì nhiệt Ďộ trong quá trình vi chiết ở những giá trị khác nhau tương ứng là: 250C (nhiệt Ďộ phòng), 300C, 400C, 500C, 600C và 700C. Thực hiện vi chiết khi cũng cố Ďịnh các Ďiều kiện khác như không thêm muối, thời gian vi chiết là 13 phút và tốc Ďộ kéo, Ďẩy pittông là 30 lần/phút, kết quả khảo sát ảnh hưởng của yếu tố nhiệt Ďộ Ďến hiệu quả vi chiết các chất BTEX trong mẫu nước thu Ďược như ở bảng 2.9 và hình 3.19.
Bảng 2.9: Ảnh hưởng của nhiệt Ďộ Ďến hiệu quả vi chiết các chất nhóm BTEX trong KGH mẫu nước
Nhiệt Ďộ (0C) Số Ďếm diện tích píc của các chất
Benzen Toluen Etylbenzen m-Xilen
25 44312 81457 124971 165202 30 48875 93561 130191 176931 40 49693 93218 139970 180339 50 40809 84760 123252 166098 60 40762 77217 112505 147430 70 36207 71550 100782 138982