Nghiên cứu, xây dựng quy trình thử nghiệm các hợp chất hữu cơ thiếc và hàm lượng crôm (VI) có thể chiết ra trên sản phẩm dệt may

Xây dựng được quy trình xác định các hợp chất cơ thiếc và quy trình xác định hàm lượng CrVI có thể chiết ra trên sản phẩm dệt may góp phần bổ sung vào các phương pháp phân tích các chất

BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN DỆT MAY - ∗ -

BÁO CÁO TỔNG KẾT

HỢP CHẤT HỮU CƠ THIẾC VÀ HÀM LƯỢNG Cr(VI) CÓ THỂ CHIẾT

BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN DỆT MAY - ∗ -

BÁO CÁO TỔNG KẾT

HỢP CHẤT HỮU CƠ THIẾC VÀ HÀM LƯỢNG Cr(VI) CÓ THỂ CHIẾT

BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN DỆT MAY - ∗ -

BÁO CÁO TỔNG KẾT

HỢP CHẤT HỮU CƠ THIẾC VÀ HÀM LƯỢNG Cr(VI) CÓ THỂ CHIẾT

RA TRÊN SẢN PHẨM DỆT MAY”

Thực hiện theo Hợp đồng số 16.11 RD/HĐ-KHCN ký ngày 10 tháng 3 năm 2011 giữa

Bộ Công Thương và Viện Dệt May

Xác nhận của cơ quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài

Trần Thị Hà

Hà Nội, tháng 12/2011

MỤC LỤC

Trang

I.1 Tổng quan về các hợp chất cơ thiếc 3

I.1.4 Độc tính của các hợp chất cơ thiếc tới sức khỏe con người và môi trường 6

I.2 Tổng quan về hợp chất crôm (VI) 7

CHƯƠNG II - THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ

THIẾC VÀ Cr(VI)

10

II.1 Thực nghiệm xác định các hợp chất cơ thiếc 10

II.2 Xác định hàm lượng Crôm (VI) trên sản phẩm dệt may 45

III.1 Kết quả thực nghiệm xác định các hợp chất cơ thiếc 63

III.1.2 Khoảng làm việc và đường chuẩn của các hợp chất cơ thiếc 65

III.1.3 Xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng cho các hợp chất cơ thiếc 65

III.2 Kết quả thực nghiệm xác định hàm lượng Crôm (VI) 67

MỞ ĐẦU

Hiện nay, người tiêu dùng ngày càng có nhiều hiểu biết và kiến thức về môi trường và sinh thái vì vậy xu hướng tiêu dùng sản phẩm "xanh" đang tăng cao ở hầu hết các nước trên thế giới Trước tình hình đó, việc xuất khẩu các mặt hàng dệt may ngày càng phải đối mặt với nhiều cạnh tranh gay gắt trên toàn cầu Vì vậy việc phát triển sản phẩm dệt may theo hướng thân thiện với môi trường và sản phẩm dệt may được kiểm nghiệm về tính an toàn với sức khỏe con người và môi trường ngày càng được quan tâm, đặc biệt đối với người tiêu dùng tại các thị trường nhập khẩu lớn như

EU, Mỹ, Nhật

Như chúng ta đã biết, gia công mặt hàng dệt gồm nhiều công đoạn và cùng với những công đoạn đó đã sử dụng rất nhiều loại hóa chất, trong số những hóa chất đó nhiều loại được biết là gây tác động xấu đến môi trường, sức khỏe và an toàn trong sản xuất, an toàn cho người sử dụng hàng dệt may khi tiếp xúc trực tiếp và dư lượng hóa chất còn lại trên sản phẩm cuối cùng Chính vì lẽ đó, nhiều nước trên thế giới đã ban hành các luật cấm hoặc hạn chế sự có mặt của các hóa chất trên sản phẩm dệt may có tiềm ẩn nguy hại đối với môi trường và sức khỏe con người

Hiện nay đã có những nghiên cứu bước đầu về các tiêu chuẩn sinh thái của các nước nhập khẩu như tiêu chuẩn sinh thái của khối EU, Oekotex 100 và đề xuất một số chỉ tiêu sinh thái cho mặt hàng dệt may Việt Nam nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển ngành theo hướng phát triển của thế giới Tuy nhiên, hiện tại phần lớn các doanh nghiệp còn chưa được trang bị kiến thức và hiểu biết về các tiêu chuẩn sản phẩm sạch, các yêu cầu và quy định đối với sản phẩm dệt may xuất khẩu Bên cạnh đó, một số công ty dệt may vẫn còn sử dụng các thiết bị cũ, trình độ công nghệ lạc hậu và một số loại hóa chất, chất trợ, thuốc nhuộm gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng tới sức khỏe con người Trước tình hình đó, để có thể phát triển ngành dệt may bền vững, đáp ứng được yêu cầu phát triển của thế giới các doanh nghiệp xuất khẩu hàng dệt may trong nước cần có định hướng và các thông tin hỗ trợ từ các nhà quản lý, các nhà cung cấp dịch vụ thử nghiệm Hiện tại nước ta chưa có một phòng thí nghiệm chuyên ngành nào có thể thử nghiệm được đầy đủ các chỉ tiêu sinh thái đồng thời còn thiếu các phương pháp thử tiêu chuẩn để sử dụng cho phân tích các chỉ tiêu sinh thái này

Trong ngành dệt các hợp chất hữu cơ thiếc được sử dụng chủ yếu làm chất ổn định nhiệt của PVC, chất xúc tác và các chất kháng khuẩn Những năm gần đây người

ta nhận thấy việc sử dụng các hợp chất này trong các mặt hàng tiêu dùng mang lại rủi

ro cho sức khỏe con người, đặc biệt cho trẻ em Bên cạnh đó, đối với các sản phẩm da, len, tơ tằm đã nhuộm thì hàm lượng crom (VI) trên những mặt hàng này cũng cần

được quan tâm vì crom (VI) đã được chứng minh là chất có ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe con người

Trước tình hình đó, việc đề xuất đề tài: “Nghiên cứu xây dựng quy trình thử nghiệm các hợp chất hữu cơ thiếc và hàm lượng crôm (VI) có thể chiết ra trên sản phẩm dệt may” là một nhiệm vụ cần thiết nhằm:

1 Xây dựng được quy trình xác định các hợp chất cơ thiếc và quy trình xác định hàm lượng Cr(VI) có thể chiết ra trên sản phẩm dệt may góp phần bổ sung vào các phương pháp phân tích các chất độc hại trên sản phẩm dệt may đồng thời phục vụ công tác quản lý, kiểm soát chất lượng và an toàn sản phẩm đáp ứng nhu cầu hội nhập Quốc tế

2 Triển khai ứng dụng các quy trình phân tích tại phòng thí nghiệm của Viện Dệt May

và đánh giá quy trình nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng các trang thiết bị sẵn có của phòng thí nghiệm

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

I.1 Tổng quan về các hợp chất cơ thiếc

I.1.1 Giới thiệu chung

Các hợp chất cơ thiếc là các hợp chất chứa thiếc liên kết trực tiếp với một số nhóm hữu cơ Chúng được đặc trưng bởi sự có mặt của liên kết giữa C-Sn và có công thức chung là: RxSnL(4-x), trong đó R: nhóm ankyl hoặc aryl hữu cơ và L biểu thị cho 1 hoặc nhiều phối tử hữu cơ (hoặc đôi khi là phối tử vô cơ), những phối tử này có thể giống hoặc khác nhau Nhìn chung, tính chất của các hợp chất cơ thiếc thay đổi đáng

kể, tùy vào cấu trúc của nó [11]

Các hợp chất cơ thiếc thế hai và ba lần tương ứng với hai và ba nhóm hữu cơ liên kết với nguyên tử thiếc Bảng 1 tóm tắt các tính chất lý hóa học của 8 hợp chất cơ thiếc (chúng đại diện cho một số hợp chất cơ thiếc thường được quan tâm): đibutyl thiếc clorua (DBTCl); đibutyl thiếc oxit (DBTO); đioctyl thiếc clorua (DOTCl); đioctyl thiếc oxit (DOTO); tributyl thiếc clorua (TBTC); tributyl thiếc oxit (TBTO); triphenyl thiếc clorua (TPTC) và triphenyl thiếc hydroxit (TPTH) [11]

Các hợp chất cơ thiếc được sản xuất và sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp khác nhau Các hợp chất thế hai lần (thường kết hợp với các hợp chất cơ thiếc thế 1 lần và các hợp chất thế ba lần) được sử dụng làm chất ổn định cho PVC và làm chất xúc tác cho các sản phẩm khác Trong ngành dệt, hầu hết các hợp chất cơ thiếc được sử dụng trong ba ứng dụng chính: chất ổn định nhiệt của PVC, chất xúc tác và các chất kháng khuẩn [11]

Bảng 1 Các tính chất lý, hóa của các hợp chất cơ thiếc thế hai và ba lần (butyl tin compounds, Octyl tin Compounds và Phenyl tin Compounds)

Các hợp chất cơ thiếc thế hai lần Các hợp chất cơ thiếc thế ba lần Tính chất

DBTCl DBTO DOTCl DOTO TBTCl TBTO TPTCl TPTH

Các hợp chất cơ thiếc thế hai lần Các hợp chất cơ thiếc thế ba lần Tính chất

DBTCl DBTO DOTCl DOTO TBTCl TBTO TPTCl TPTH

I.1.2 Ứng dụng của các hợp chất cơ thiếc

I.1.2.1 Chất ổn định nhiệt của PVC

Các hợp chất hữu cơ thiếc thế một lần và hai lần được sử dụng rất nhiều làm chất ổn định nhiệt cho quá trình gia công polyvinyl clorua (PVC) Mục đích chính của các chất ổn định nhiệt này là để giảm sự thoái biến của polyme trong quá trình gia công nhiệt độ cao Các chất ổn định thiếc chính được sử dụng gồm Monobutyl thiếc (MBT), Đibutyl thiếc (DBT), và Đioctyl thiếc (DOT)

I.1.2 .2 Chất xúc tác

Các ứng dụng phổ biến của các hợp chất hữu cơ thiếc là để đẩy nhanh các phản ứng hóa học (chất xúc tác), đặc biệt là quá trình trùng hợp polyuretan, polyeste và silicon Chất xúc tác dựa trên hữu cơ thiếc phổ biến nhất là Đibutyl thiếc (DBT) Đây

là chất xúc tác dạng rắn, Đibutyl thiếc được sử dụng nhiều nhất trong sản xuất các vật liệu tráng phủ uretan và bọt xốp polyuretan Nó cũng được dùng cho các phản ứng este hóa và chuyển hóa este, ví dụ trong sản xuất polyeste

I.1.2 .3 Chất kháng khuẩn

Các hợp chất hữu cơ thiếc được sử dụng làm các thành phần hoạt tính trong các tác nhân chống bám rêu, chống nấm, chống côn trùng và kháng khuẩn Tributyl thiếc (TBT) đôi khi được đưa vào bít tất và quần áo thể thao để tạo ra chức năng kháng khuẩn nhằm ngăn tạo ra mùi khó chịu do mồ hôi gây ra Do tiềm ẩn nguy hại cao do

đó việc sử dụng TBT đã bị loại bỏ [8, 9, 10]

Bảng 2 Ví dụ về các hợp chất cơ thiếc điển hình được sử dụng trong các ứng dụng cụ thể

Chất ổn định PVC

Metyl Butyl (MBT, DBT) Octyl (MOT, DOT)

Bảng 3 Các hợp chất cơ thiếc sản xuất bởi các công ty tại EU - 2007

Cơ thiếc Vị trí sản xuất Số công ty

Các hợp chất metyl thiếc Chủ yếu không sản xuất tại EU 2 công ty

Theo RAR năm 2002, khoảng 19.000 tấn các hợp chất cơ thiếc được sử dụng ở

EU Dữ liệu thu được gần đây từ ETICA cho rằng lượng các chất xúc tác cơ thiếc sản xuất hiện nay khoảng 2000 tấn, trong đó phần lớn (>90%) là các hợp chất (mono- và di-) butyl thiếc (ETICA, 2007) [11]

I.1.3 Quy định về việc sử dụng các hợp chất cơ thiếc

The Quyết định của Ủy ban châu Âu 2009/425/EC đã chính thức cấm một số các hợp chất hữu cơ thiếc trên sản phẩm tiêu dùng Nồng độ các hợp chất hữu cơ thiếc thế ba lần như là Tributyl thiếc (TBT) và Triphenyl thiếc (TPT), các hợp chất Đibutyl thiếc (DBT) và Đioctyl thiếc (DOT) trong sản phẩm tiêu dùng hoặc một bộ phận của

sản phẩm tiêu dùng sẽ không được vượt quá 0,1% theo khối lượng Các mặt hàng không tuân thủ với lệnh cấm sẽ không được bán ra thị trường [7]

Năm 2001, Đức đã đưa ra một văn bản luật hạn chế sự có mặt của các hợp chất hữu cơ thiếc trong quần áo: Điều 30 của Đạo luật về thực phẩm và hàng tiêu dùng – Hạn chế hàm lượng các hợp chất hữu cơ thiếc trong mặt hàng quần áo Đạo luật này đưa ra nhằm cấm việc bán các sản phẩm tiếp xúc với cơ thể người như quần áo, khăn trải giường, khẩu trang, tóc giả, lông mày giả, vòng tay, kính mắt nếu nồng độ của các hợp chất cơ thiếc thế ba lần vượt quá 1 mg/kg [10]

Hiện tại ở Việt Nam chưa có quy định cụ thể nào về giới hạn hàm lượng các hợp chất cơ thiếc trên sản phẩm dệt may Tuy nhiên để đáp ứng yêu cầu hội nhập và

hỗ trợ các doanh nghiệp không gặp phải các rào cản kỹ thuật khi xuất khẩu việc đưa ra quy trình phân tích các hợp chất cơ thiếc là rất cần thiết

I.1.4 Độc tính của các hợp chất cơ thiếc tới sức khỏe con người và môi trường

Các hợp chất cơ thiếc có thể được phân thành hai nhóm dựa trên ứng dụng của chúng: các loại thiếc trừ loài gây hại, thường là các hợp chất cơ thiếc thế ba lần được

sử dụng trong các loại sơn chống gỉ, các loại thuốc trừ sâu trong công nghiệp Nồng độ của những hợp chất thiếc này trong các dòng sông, các vùng cửa sông, hồ và biển thường nhỏ hơn 5 mg/l nhưng nồng độ ở mức 3.300 mg/l đã được báo cáo ở hồ Michigan

Các hợp chất cơ thiếc sử dụng làm chất ổn định nhiệt trong sản xuất các vật liệu PVC, hóa chất lưu hóa sử dụng cho cao su silicon và chất xúc tác trong sản xuất polyuretan Thông thường người ta phát hiện thấy sự có mặt của các hợp chất cơ thiếc trong nước thải xuất phát từ ứng dụng làm chất xúc tác Một nghiên cứu tại Canada đã nhận thấy nồng độ metyl và butyl thiếc trong khoảng từ 62-324 ng/l trong đó monometyl thiếc là cao nhất và đimetyl thiếc là thấp nhất Monobutyl và dibutyl thiếc

ở mức nồng độ trung gian [12]

Trong những năm gần đây, có nhiều quan ngại về việc sử dụng các hợp chất hữu cơ thiếc Người ta nhận thấy việc sử dụng các hợp chất hữu cơ thiếc trong các mặt hàng tiêu dùng mang lại rủi ro cho sức khỏe con người, đặc biệt là cho trẻ em [8, 9,10] Các ảnh hưởng đã được công bố là:

• Có thể gây tổn thương gan và thận;

• Có thể phá vỡ quá trình sinh hóa ví dụ như cơ chế tạo máu;

• Có thể phá vỡ hệ enzym

Theo nghiên cứu gần đây cho thấy, những công nhân làm việc tiếp xúc (đóng gói) dibutyl và tributyl thiếc đã được báo cáo gây kích thích mắt và làn da bị tổn thương và kích thích màng nhầy sau khi tiếp xúc với các loại sơn có chứa thiếc Độc

tính của các hợp chất cơ thiếc với con người thường nhận thấy là sự suy giảm trí nhớ

và chứng mất ngủ cũng như các triệu chứng khác có thể dẫn tới chết Độc tính của các hợp chất cơ thiếc đặc trưng cho từng loại cơ thiếc khác nhau trimetyl thiếc độc với hệ thần kinh, dibutyl thiếc gây kích thích mắt; làm tổn thương làn da và độc với di truyền…[12]

I.2 Tổng quan về hợp chất crôm (VI)

I.2.1 Ứng dụng của các muối crôm trong các sản phẩm da và vật liệu dệt

Các muối crôm thường được sử dụng trong thuộc da và trong các quy trình nhuộm vật liệu dệt Trong thuộc da thường sử dụng muối crôm (III) sunfat Thuốc nhuộm phức kim loại và các chất màu vô cơ (pigment) có chứa Cr (III) được sử dụng

để nhuộm vật liệu dệt do chúng có các tính chất về độ bền màu tốt Kalicromat và kali đicromat, cả hai đều chứa Cr(VI) có thể được thêm vào trong các quy trình sản xuất thuốc nhuộm [15] Amoni đicromat là một trong những chất có thể được sử dụng làm chất ôxi hóa để gắn thuốc nhuộm trên các sản phẩm dệt nhằm cải tiến các tính chất về

độ bền màu Trên thực tế một số trong các chất sử dụng trên đã được liệt kê vào danh sách các chất có tiềm ẩn nguy hại cao (SVHC) [16]

Hóa chất crom được sử dụng rộng rãi ở nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau Thuộc da là một trong những ứng dụng quan trọng của crom mà được sử dụng phổ biến nhất trong ngành công nghiệp da trên thế giới

Da là một sản phẩm công nghiệp chủ đạo làm từ một loại vải tự nhiên, da thú Sản phẩm này được tạo ra thông qua quá trình thuộc da sống (da mới chỉ cạo) và da của các loại động vật, chủ yếu là da của gia súc Mặc dù ngày nay đã có nhiều loại sợi tổng hợp nhưng da vẫn được sử dụng trong ngành công nghiệp dệt Hai tính chất quan trọng của da đã làm cho nó không thể thay thế được bằng loại vật liệu khác là tính đàn hồi nhớt, mức độ thoáng khí của nó

Thuộc da là một quy trình chuyển hóa protein của da sống hoặc da thành một loại vật liệu ổn định, không bị thối rữa và thích hợp cho nhiều ứng dụng Quy trình này liên quan tới phản ứng của các sợi keo trong da sống với các tannin Da thuộc crom thường mềm mại hơn, mềm dẻo và có tính ổn định nhiệt cao hơn Chúng thường rất ổn định trong nước Da lấy từ da sống của cừu, dê, nai, tuần lộc và lợn v.v thường được thuộc da bằng crom Thuộc da là một quá trình đã có từ rất lâu Khoảng 90% lượng da sản xuất trên toàn cầu 16,6 tỉ m2 sử dụng quy trình thuộc crôm, gây ra vấn đề nghiêm trọng về môi trường

I.2.2 Quy định và điều luật về hàm lượng Cr(VI)

Gần đây, Đức đã giới hạn hàm lượng Cr(VI) trong các sản phẩm da vì các lí do

an toàn [17] Tuy nhiên, cho tới nay không có các luật tương tự nào ở các nước ngoài

EU hoặc tại EU quy định về nồng độ tối đa của Cr(VI) trên các sản phẩm dệt

Người ta cho rằng, EU đã thực hiện một mô hình tự nguyện được biết dưới dạng nhãn sinh thái [19] Các sản phẩm vật liệu dệt có thể được chứng nhận nếu chúng được đăng kí với các cơ quan có thẩm quyền quốc gia liên quan kết hợp với Ủy ban nhãn sinh thái liên hiệp EU và phù hợp với tất cả các tiêu chí đưa ra trong mô hình này

Bảng 4 Tóm tắt việc sử dụng crom theo các quy định của Đức và mô hình nhãn sinh thái - Giới hạn hàm lượng crôm (VI) theo các quy định của Đức, thị trường

CE châu Âu và mô hình nhãn sinh thái

Quy định của Đức/tiêu

chí nhãn sinh thái EU Ứng dụng Giới hạn

Các quy định của Đức

($64 LFGB-82.02-11 B)

Các vật liệu da trong các sản phẩm tiêu dùng tiếp xúc với da như các loại đồ chơi, túi đeo cổ, túi xách và quần áo

I.2.3 Ảnh hưởng của Cr(VI) tới sức khỏe và môi trường

Cr(VI) là loại crom ở trạng thái ôxi hóa +6 Nó là một chất nguy hại có khả năng gây ung thư, đột biến gien và độc với sinh sản Nó cũng có khả năng gây kích ứng da khi tiếp xúc gần với da Trước đây Cr(VI) có chứa trong các muối của axit cromic được sử dụng trong thuộc da để lại phần dư thừa trên da Hầu hết các loại da vẫn được thuộc bằng cách sử dụng các loại muối crôm nhưng Cr(VI) đã được thay thế bằng các chất khác an toàn hơn, ví dụ sử dụng các muối Cr(III) để thuộc da Tuy nhiên

do Cr(III) có khả năng chuyển hóa thành Cr(VI) & điều này vẫn thường gặp trong các sản phẩm tiêu dùng trên thị trường đặc biệt là các loại găng tay [17]

Cr(VI) nguy hại với sức khỏe con người, chủ yếu với những người làm việc trong ngành công nghiệp thép và ngành dệt may

Cr(VI) được biết là chất gây nhiều ảnh hưởng Khi nó là một hợp chất trong các sản phẩm da, nó có thể gây các phản ứng dị ứng ví dụ chứng nổi mụn da Sau khi hít phải Cr(VI) có thể gây kích ứng và chảy máu mũi [18] Ngoài ra còn có một số triệu chứng gắp phải khi tiếp xúc với Cr(VI) là:

- Gây phát ban;

- Các vấn đề về đường hô hấp;

- Làm suy yếu các hệ thống miễn dịch;

- Nguy hiểm tới gan và thận;

- Làm biến đổi tính năng di chuyền;

- Ung thư phổi;

- Gây chết

Crom có thể được tiếp xúc thông qua đường hô hấp, ăn hoặc uống và với da (hàng ngày tiếp xúc với các loại vật liệu dệt, da khác nhau) Khi tiếp xúc kéo dài với các mẫu da thuộc crom, crom bị chiết bởi mồ hôi ra khỏi vật liệu dệt Cr(VI) rất độc và được biết là chất có khả năng gây các ảnh hưởng có hại tới sức khỏe Nó có thể dẫn tới gây nguy hiểm cho gan, sung huyết phổi, kích ứng da và có khả năng gây ung thư Hợp chất này trong các sản phẩm da có thể gây chứng viêm da dị ứng và cũng gây ra nhiều loại bệnh khác Vì vậy sự có mặt của crom trong da thuộc crom gây vấn đề nghiêm trọng cho sức khỏe con người

Các hợp chất crom khi vào môi trường ở dạng Cr(III) và Cr(VI) thông qua quy trình tự nhiên và các hoạt động của con người Các hoạt động chính của con người làm tăng hàm lượng của crom là các ngành công nghiệp sản xuất thép, da và vật liệu dệt Các ngành sản xuất hóa chất, da, vật liệu dệt, mạ điện làm tăng nồng độ của Cr(VI)

Hầu hết crom trong không khí sẽ lắng xuống và cuối cùng đi vào nước hoặc đất Crom đi vào nguồn nước sẽ hấp phụ vào trầm tích và trở nên không hoạt động Cr(VI)

có tiềm ẩn tích lũy cao trong đời sống của cá [18]

CHƯƠNG II – THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC HỢP CHẤT HỮU

CƠ THIẾC VÀ Cr(VI)

II.1 THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC HỢP CHẤT CƠ THIẾC

II.1.1 Khảo sát lựa chọn phương pháp phân tích

Căn cứ vào các quy định hiện có trên thế giới về việc hạn chế cũng như cấm sử dụng các hợp chất hữu cơ thiếc trên sản phẩm dệt may Đề tài đã tiến hành khảo sát lựa chọn phương pháp xác định 4 hợp chất hữu cơ thiếc (DBT, TBT, DOT, TPhT) được coi là đại diện cho các hợp chất cơ thiếc được quan tâm nhất có ảnh hưởng tới tuyến giáp và độc với hệ miễn dịch

Hiện nay, ở Việt Nam cũng như trên thế giới chưa có một phương pháp tiêu chuẩn nào sử dụng để xác định các hợp chất hữu cơ thiếc trên sản phẩm tiêu dùng Vì vậy, việc nghiên cứu phân tích các hợp chất cơ thiếc trên sản phẩm dệt may nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển của ngành theo hướng phát triển của thế giới - sản phẩm dệt may theo hướng thân thiện với môi trường Tuy nhiên, việc xác định và định lượng các hợp chất cơ thiếc đòi hỏi sử dụng một kỹ thuật phân tích có thể tách và nhận dạng từng chất riêng biệt

Theo các tài liệu nghiên cứu, phương pháp sắc kí khí khối phổ (GC/MS) là một công cụ được sử dụng nhiều nhất để xác định và định lượng các hợp chất này trên sản phẩm dệt may dựa vào thời gian lưu và phổ khối của chúng Hầu hết các phòng thí nghiệm trong nước và nước ngoài đã sử dụng tiêu chuẩn ISO 17353 và DIN 38407-13 làm tài liệu tham khảo để phân tích các hợp chất cơ thiếc Dựa vào năng lực thiết bị sẵn có của phòng thí nghiệm và các tiêu chuẩn quốc tế về phân tích các hợp chất cơ thiếc, đề tài lựa chọn kỹ thuật sắc kí khí khối phổ (GC/MS) để phân tích các chất này

II.1.2 Thực nghiệm xác định các hợp chất cơ thiếc

II.1.2.1 Khảo sát các điều kiện sắc ký tối ưu cho phân tích các hợp chất cơ thiếc

a Quy trình chuẩn bị mẫu

Mẫu sau khi được cắt nhỏ thành miếng kích thước (5 x 5) mm2 hoặc được

- B4: Thêm 15 ml dung dịch đệm axetat, điều chỉnh pH nằm trong khoảng 4-5 (nếu cần), thêm 5 ml n-hexan, thêm 100 ul dung dịch nội chuẩn (1 mg/l) và 200 ul dung dịch chất dẫn xuất;

- B5: Đậy nắp bình và lắc 1 giờ trên máy lắc cơ học;

- B6: Chuyển toàn bộ dịch chiết vào phễu chiết 100 ml, lắc đều, để yên trong 2 phút để tách pha hoàn toàn;

- B7: Thu lấy pha hexan và thêm 1 g natrisunfat khan vào, lắc nhẹ khoảng 1 phút, lọc qua đầu lọc 0,45 um thu vào lọ vial tối màu 1,5 ml và phân tích trên GC-MS

b Lựa chọn cột tách

Cột tách (pha tĩnh) là yếu tố quan trọng trong phân tích sắc ký Tùy bản chất của hỗn hợp chất phân tích mà lựa chọn cột tách với pha tĩnh thích hợp Theo các tài liệu tham khảo để phân tích hỗn hợp các hợp chất cơ thiếc đã nêu sau khi đã ankyl hóa người ta sử dụng loại cột mao quản trên thiết bị GC/MS Trong điều kiện phòng thí nghiệm, chúng tôi chọn cột tách mao quản DB-5MS với các thông số như sau:

- Bản chất pha tĩnh: Metylpolisiloxan với 5 % phenyl;

- Chiều dài cột: 30 m;

- Đường kính trong: 0,25 mm;

- Bề dày lớp phim: 0,25 µm;

- Nhiệt độ tối đa: 325 0C

c Khảo sát chương trình nhiệt độ cột tách

Khi đã lựa chọn được cột tách, thì việc lựa chọn chương trình nhiệt độ cho phù hợp

là rất quan trọng để có thể tách các hợp chất cơ thiếc và các nội chuẩn

Chuẩn hỗn hợp cơ thiếc nồng độ 1 mg/l (cả chất chuẩn và nội chuẩn) sau khi đã được dẫn xuất hóa theo qui trình chuẩn bị mẫu chuẩn (a - II.1.2.1) được bơm vào hệ thống GC/MS với các chương trình nhiệt độ sau:

Bảng 5 Chương trình nhiệt độ 1

STT Tốc độ gia nhiệt

( o C/phút)

Nhiệt độ ( o C)

Thời gian duy trì nhiệt

Bảng 6 Chương trình nhiệt độ 2

STT Tốc độ gia nhiệt

( o C/phút)

Nhiệt độ ( o C)

Thời gian duy trì nhiệt

Thời gian duy trì nhiệt

điều kiện cho MS:

- Trì hoãn dung môi: 4,5 phút

- Nhiệt độ MS: 220oC

- Nhiệt độ transferline: 280oC

- Chế độ chạy MS: EI (va chạm điện tử) - SIM/Scan

- Chế độ Scan: dải khối lượng (50-400) amu

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Time (min) 0

RT: 20.17 AA: 115027 RT: 7.62

AA: 167879

RT: 14.05 AA: 249107 RT: 10.73

NL:

9.66E4 Base Peak m/z=

120.5-121.5

MS Genesis Sn-C-100ppb- SCAN-1

Hình 1 Sắc đồ các hợp chất cơ thiếc chuẩn theo chương trình nhiệt độ 1

RT: 0.00 - 22.90

Time (min) 0

RT: 19.54 AA: 115830 RT: 6.77

AA: 153914 RT: 9.72AA: 176273

RT: 13.17 AA: 251031

RT: 18.19 AA: 92994

RT: 20.73 AA: 67231

RT: 14.74 AA: 64997

NL:

1.41E5 Base Peak m/z=

120.5-121.5

MS Genesis Sn-C-100ppb- SCAN-2

Hình 2 Sắc đồ các hợp chất cơ thiếc chuẩn theo chương trình nhiệt độ 2

RT: 0.00 - 22.14

Time (min) 0

RT: 10.72 AA: 246181

RT: 8.27 AA: 140878

RT: 16.24 AA: 104662 RT: 6.24

AA: 122392

RT: 14.84 AA: 77878

RT: 17.65 AA: 40609

NL:

1.15E5 Base Peak m/z=

120.5-121.5

MS Genesis Sn-C-100ppb- Scan-1

Hình 3 Sắc đồ các hợp chất cơ thiếc chuẩn theo chương trình nhiệt độ 3

DHT

Bảng 8 Các mảnh phổ đặc trưng

Tên chất Đám a1/a2 Đám b1/b2 Đám c1/c2

Tributylmonoetyltin 291/289 263/261 179/177 Dietyldioctyltin 375/373 263/261 151/149

Bảng 10 Chia nhóm các hợp chất cơ thiếc

Tên nhóm Tên chất Thời gian lưu Mảnh SIM

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Time (min) 0

RT: 7.95 AA: 66806

RT: 6.23 AA: 73843

RT: 13.85 AA: 350941

RT: 11.75 AA: 162886

NL:

3.35E4 TIC MS Genesis Sn-C-50ppb- SIM

Hình 4 Sắc đồ chuẩn các hợp chất cơ thiếc, chạy chế độ SIM, nồng độ 50 µg/l

d Khảo sát tốc độ khí mang

Tốc độ khí mang có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả tách và số đĩa lý thuyết cho quá trình tách Để khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khí mang đến việc phân tích mẫu, chúng tôi tiến hành phân tích mẫu hỗn hợp chuẩn của cơ thiếc (50 µg/l) sau khi đã dẫn xuất hóa (a - II.1.2.1) với các điều kiện chạy sắc ký như sau:

- Chương trình nhiệt độ 3 (tối ưu ở trên)

điều kiện cho MS:

- Trì hoãn dung môi: 4,5 phút;

- Nhiệt độ MS: 220 0C;

- Nhiệt độ transferline: 280 0C;

- Chế độ chạy MS: EI – SIM;

- Chế độ SIM: các mảnh phổ đặc trưng để nhận biết và đánh giá

Kết quả thu được chỉ ra ở bảng 11 và hình 5

Bảng 11 Ảnh hưởng của tốc độ khí mang đến quá trình tách chất

Time (min) 0

RT: 7.12

AA: 128181

RT: 12.79 AA: 158900

RT: 11.56 AA: 162669

RT: 14.49 AA: 524836

NL:

4.73E4 TIC MS Genesis Sn-C-50ppb- 0,6mlmin

Time (min) 0

RT: 10.73 MA: 72201

RT: 7.03

MA: 58500

RT: 16.25 MA: 40419

RT: 13.87 MA: 223104 12.16

5.64

20.60 8.48

16.56 20.06

NL:

6.53E4 TIC MS Sn-C-50ppb- 1,0mlmin

RT: 0.00 - 22.14

Time (min) 0

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

RT: 11.10 MA: 75088

RT: 16.63 AA: 32357

RT: 14.12 MA: 240929

RT: 7.43 MA: 54745

NL: 5.36E4 TIC MS Sn-C-50ppb- 0,8mlmin

Time (min) 0

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

RT: 10.38 MA: 68485

RT: 15.94 MA: 45493

RT: 13.66 MA: 221822

RT: 6.75 MA: 53622

11.93

16.28 20.16

NL: 6.13E4 TIC MS Sn-C-50ppb- 1,2mlmin

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Time (min) 0

NL:

5.96E4 TIC MS Sn-C-50ppb- 1,4mlmin

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Time (min) 0

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

RT: 9.70 MA: 60171 RT: 13.37MA: 180109 RT: 15.51 MA: 21460

RT: 0.00 - 22.13

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Time (min) 0

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

RT: 9.44 MA: 50134

RT: 15.34 MA: 18612

RT: 13.25 MA: 164376

11.45 5.40

6.97 8.7510.90

20.56 15.70 19.68

NL:

3.86E4 TIC MS Sn-C-50ppb- 1,8mlmin

Hình 5 Sắc đồ của các hợp chất cơ thiếc khi tốc độ khí mang giảm dần

Nhận xét: Khi giảm tốc độ khí mang, sự chênh lệch về thời gian lưu và độ phân giải tăng lên nhưng không nhiều Điều này có thể là do trong sắc ký khí, pha động (khí mang) chỉ đóng vai trò cơ học nên không làm thay đổi đáng kể khả năng tách chất mà

sự tách chất được quyết định chủ yếu do pha tĩnh Do yêu cầu phân tích và vận hành máy, nên chúng tôi chọn vận tốc khí mang là 1,0 ml/phút để đảm bảo sự tách chất tốt

mà không làm doãng pic sắc ký cho các nghiên cứu tiếp theo

e Tổng kết điều kiện chạy sắc ký

Sau khi khảo sát các điều kiện có thể ảnh hưởng đến quá trình phân tích, đề tài

đã lựa chọn các điều kiện tối ưu để tách các hợp chất hữu cơ thiếc dưới dạng dẫn xuất ankyl hóa thể hiện trong bảng 12

Bảng 12 Điều kiện chạy tối ưu cho phân tích các hợp chất cơ thiếc đã dẫn xuất

RT: 7.95 AA: 66806

RT: 6.23 AA: 73843

RT: 13.85 AA: 350941

RT: 11.75 AA: 162886

NL:

3.35E4 TIC MS Genesis Sn-C-50ppb- SIM

Hình 6 Sắc đồ các hợp chất cơ thiếc chuẩn nồng độ 50 µg/l (sau khi đã dẫn

xuất) theo điều kiện sắc kí tối ưu

DBT

TPhT

II.1.2.2 Tối ưu hóa quá trình dẫn xuất các hợp chất cơ thiếc

a Khảo sát lựa chọn dung môi và hóa chất dẫn xuất các hợp chất cơ thiếc

Các hợp chất cơ thiếc có thể sử dụng phương pháp gắn kết giữa 1 phân tử đường glucô với proteinvà phương pháp glycosyl hóa, hoặc phương pháp hydrua Hai phương pháp này là các phương pháp yêu cầu mẫu có độ khô cao và không được có mặt của các ion hydro hoạt động với dung môi không phân cực, và quá trình dẫn xuất rất phức tạp và tốn nhiều thời gian Phương pháp dẫn xuất bằng hydrua là phương pháp thực hiện dưới điều kiện môi trường axit, các hợp chất cơ thiếc tạo thành các hydrua tương ứng Phương pháp này thường sử dụng các dẫn xuất ankyl của natri bohydrua như etyl hoặc propyl Đây là phương pháp đơn giản, và quá trình dẫn xuất không phức tạp, do đó đề tài lựa chọn natri tetraetylborat làm chất dẫn xuất

Do natri tetraetylborat là chất dễ cháy nổ khi tiếp xúc với không khí, vì vậy để thuận tiện trong quá trình sử dụng, cần loại bỏ yếu tố trên Để làm được điều này, có thể hòa tan nó vào dung môi phù hợp Nhiều tài liệu đã chỉ ra có thể hòa tan natri tetraethylborat vào nước (H2O) hoặc tetrahydrofuran (THF) Tuy nhiên các nghiên cứu cũng cho thấy sử dụng H2O làm dung môi hòa tan thì chất dẫn xuất kém bền chỉ sử dụng được trong 1 ngày còn sử dụng THF thì dung dịch này có thể bền tới 1 tháng Vì vậy, đề tài lựa chọn THF làm dung môi pha chất dẫn xuất

Phản ứng dẫn xuất xảy ra là phản ứng thế, các nhóm etyl của natri tetraetylborat

sẽ thay thế các nhóm clorua trong các hợp chất cơ thiếc tạo thành các hợp chất thiếc

b Khảo sát lựa chọn pH của dung dịch đệm

Phương pháp dẫn xuất bằng hydrua được thực hiện trong môi trường axit Các nghiên cứu cho thấy, dẫn xuất các hợp chất cơ thiếc thường sử dụng môi trường đệm acetate với pH từ 4-5 Do đó, đề tài lựa chọn môi trường đệm acetate với các pH là 4,0; 4,5; 5,0 để khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu quả của quá trình dẫn xuất

Hút 25 µl dung dịch chuẩn hỗn hợp các hợp chất cơ thiếc (nồng độ 10 mg/l) vào các bình phản ứng 60 ml, thêm 15 ml dung dịch đệm acetate ở các pH 4,0; 4,5; 5,0 vào các bình (mỗi pH làm lặp 3 lần), thêm 25 µl dung dịch chất nội chuẩn (nồng độ 10 mg/l) thêm 5ml n-hexan, thêm 300µl dung dịch chất dẫn xuất, đậy nắp bình, tiến hành lắc trên máy lắc cơ trong 1 giờ, chuyển toàn bộ dịch chiết vào phễu chiết, lắc đều và

để yên trong khoảng 1 phút, chiết lấy pha n-Hexan, làm khô bằng 1g Na2SO4, lọc qua đầu lọc 0,45µm, chuyển vào lọ vial tối mầu, phân tích trên GC-MS theo chương trình tối ưu đã chọn (bảng 12) Kết quả thu được như sau:

Bảng 14 Sự phụ thuộc diện tích píc của các hợp chất cơ thiếc theo pH

Diện tích pic (mAu)

Hình 7 Ảnh hưởng của pH tới quá trình dẫn xuất

Kết quả trên cho thấy, trong khoảng pH khảo sát, không có sự khác nhau đáng

kể về diện tích píc của từng chất phân tích cũng như nội chuẩn Vì vậy có thể dẫn xuất các hợp chất cơ thiếc trong khoảng pH từ 4-5 Tuy nhiên, trong dịch mẫu chiết pH có thể thay đổi, vì vậy để pH dễ điều chỉnh về 4-5 đề tài lựa chọn dung dịch đệm acetate

có pH = 4,5 cho các nghiên cứu tiếp theo

c Khảo sát lựa chọn phương pháp chiết

Để các chất phân tích có thể xác định được bằng GC-MS, cần phải chuyển chúng sang 1 pha hữu cơ thích hợp không chứa nước Theo tài liệu tiêu chuẩn và các tài liệu tham khảo đều sử dụng n-hexan là dung môi cuối cùng Do đó, đề tài cũng sử dụng n-hexan để chiết chất phân tích từ pha nước sang

Quá trình chuyển các chất phân tích từ pha nước sang pha n-hexan là quá trình chiết lỏng-lỏng Để quá trình này diễn ra tốt cần cho 2 pha tiếp xúc tốt với nhau Điều này có thể làm được nhờ sử dụng phương pháp lắc hoặc ly tâm Tuy nhiên lượng dung môi của 2 pha đều rất lớn, trong khi quá trình ly tâm xảy ra trong ống ly tâm dài và hẹp nên sự tiếp xúc giữa các pha là không nhiều Vì vậy, đề tài sử dụng phương pháp lắc để thực hiện quá trình chiết lỏng-lỏng các chất cơ thiếc từ pha nước sang pha n-hexan

d Khảo sát phản ứng dẫn xuất

Để quá trình dẫn xuất xảy ra hoàn toàn cần dùng dư hóa chất và thời gian Để đạt được điều này, đề tài tiến hành khảo sát lượng chất dẫn xuất sử dụng trong khoảng làm việc đã chọn, đồng thời tiến hành khảo sát thời gian cần thiết cho phản ứng tạo dẫn xuất

* Khảo sát thời gian tạo dẫn xuất: tiến hành thêm 25 µl dung dịch chuẩn các hợp chất

cơ thiếc nồng độ 10 mg/l vào bình phản ứng 60 ml, thêm 15 ml dung dịch đệm acetate pH= 4,5; thêm 25 µl dung dịch nội chuẩn nồng độ 10 mg/l, 5ml n-hexan, 300 µl dung dịch chất dẫn xuất Tiến hành chiết lắc với các khoảng thời gian là 30 phút, 45 phút,

60 phút, 75 phút và 90 phút Chuyển toàn bộ dung dịch vào phễu chiết 100 ml, lắc đều, rồi để yên trong 1 phút, thu lấy pha hexan, thêm 1 g Na2SO4 vào pha hexan, lọc qua đầu lọc 0,45 µm Phân tích trên GC-MS với các điều kiện tối ưu (bảng 12) Kết quả thu được như sau:

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Time (min) 0

AA: 179914

RT: 10.73 AA: 69409

RT: 16.25 AA: 41684

RT: 13.87 AA: 519649

NL:

9.75E4 TIC MS Genesis Sn-C-50ppb- DX30'-lan1

RT: 0.00 - 22.14

Time (min) 0

RT: 7.95 AA: 66806

RT: 6.23

AA: 73843

RT: 13.85 AA: 350941

RT: 11.75 AA: 162886

NL:

3.35E4 TIC MS Genesis Sn-C-50ppb- DX1h-lan1

Time (min) 0

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

RT: 8.26 AA: 235628

RT: 12.16 AA: 309746

NL: 2.78E5 TIC MS Genesis Sn-C-50ppb- DX45'-lan1

RT: 0.00 - 22.14

Time (min) 0

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

RT: 12.16 AA: 271423

RT: 6.25 AA: 63753

RT: 13.87 AA: 626784

RT: 16.25 AA: 20391

NL: 2.79E4 TIC MS Genesis Sn-C-50ppb- DX1h15'- lan1

RT: 0.00 - 22.13

Time (min) 0

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

AA: 70221 RT: 7.94 AA: 65050

RT: 13.84 AA: 376508 RT: 11.74

AA: 154538

RT: 14.86 AA: 141902

NL:

3.31E4 TIC MS Genesis Sn-C-50ppb- DX1h30'- lan1

Hình 8 Sắc đồ của các hợp chất cơ thiếc theo thời gian tạo dẫn xuất

Bảng 15 Sự phụ thuộc diện tích pic của các chất cơ thiếc theo thời gian tạo dẫn xuất

Diện tích pic (mAu) Thời gian khảo

30 phut

45 phut

60 phut

75 phut

90 phut

Thời gian tạo dẫn xuất

Hình 9 Ảnh hưởng của thời gian tạo dẫn xuất

Qua các sắc đồ của các chất phân tích và nội chuẩn và đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian tạo dẫn xuất cho thấy khi tăng thời gian tạo dẫn xuất thì diện tích pic của các hợp chất cơ thiếc cũng tăng Tuy nhiên, ở thời gian chiết 30 phút và 45 phút sắc đồ thu được của các chất phân tích nhận thấy có nhiều pic lạ, các pic không rõ nét Khi tiếp tục tăng thời gian dẫn xuất từ 60 phút trở đi nhận thấy sắc đồ của các chất phân tích không thấy có pic lạ, pic của các chất cũng sắc nét hơn và diện tích pic của các chất phân tích thay đổi không đáng kể Do đó đề tài tiến hành lựa chọn thời gian tạo dẫn xuất là 60 phút cho các nghiên cứu tiếp theo

* Khảo sát lượng chất dẫn xuất: tiến hành lựa chọn 3 lượng chất dẫn xuất cho 3

khoảng nồng độ khác nhau của khoảng làm việc Quá trình thực hiện như sau: thêm 10,

25, 40 µl dung dịch chất chuẩn cơ thiếc (10 mg/l) với lượng tương tự của chất nội chuẩn vào các bình phản ứng 60ml (mỗi nồng độ cần 3 bình phản ứng) Thêm 15 ml dung dịch đệm acetate pH = 4,5; thêm 5ml n-hexan, và cho lần lượt 100; 200; 300 µl chất nội chuẩn; lắc trong 1 giờ trên máy lắc cơ Chuyển toàn bộ dịch vào phễu chiết

100 ml, lắc đều, rồi để yên trong 1 phút, thu lấy pha hexan, thêm 1 g Na2SO4 vào pha hexan, lọc qua đầu lọc 0,45 µm Phân tích trên GC-MS với các điều kiện tối ưu (bảng 12)

Kết quả thu được như sau:

Bảng 16 Sự phụ thuộc diện tích píc của các chất cơ thiếc theo lượng chất dẫn xuất sử dụng

Ảnh hưởng của lượng chất dẫn xuất tại

Ảnh hưởng của lượng chất dẫn xuất tại

Ảnh hưởng của lượng chất dẫn xuất tại

C = 50 ug/l

10000 30000 50000 70000 90000 110000 130000 150000 170000 190000

Thể tích chất dẫn xuất, ul

DBTCl TBTCl DOTCl TPhTCl

Hình 10 Ảnh hưởng của lượng chất dẫn xuất tại các nồng độ của chất phân tích

Từ đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của lượng chất dẫn xuất tại các nồng độ và kết quả thu được trong bảng 16 nhận thấy ở nồng độ 20 µg/l ở cả 3 nồng độ chất dẫn xuất

sử dụng đều cho sắc đồ và diện tích píc của các chất gần như nhau Với nồng độ 50 µg/l và 80 µg/l, khi sử dụng 200 µl và 300 µl chất dẫn xuất, sắc đồ của các chất phân tích cho pic rõ nét hơn và diện tích píc lớn hơn, tuy nhiên giữa 200 µl và 300 µl thì sự khác nhau là không đáng kể Vì vậy, đề tài lựa chọn nồng độ chất dẫn xuất là 200 µl nồng độ 5 % cho các nghiên cứu tiếp theo

e Tổng kết quy trình tạo dẫn xuất

Dựa vào các điều kiện tối ưu cho quá trình tạo dẫn xuất ở trên, đề tài đề xuất quy

trình tạo dẫn xuất cho các hợp chất cơ thiếc mục tiêu như sau:

Từ dịch chiết mẫu hoặc chuẩn cho vào bình 60 ml, thêm 15 ml đệm acetate pH

= 4,5; điều chỉnh pH về từ 4-5; thêm 5 ml n-hexan; thêm 100µl dung dịch chất nội chuẩn nồng độ 1 mg/l; thêm 200 µl dung dịch chất dẫn xuất nồng độ 5% Tiến hành lắc 1 giờ trên máy lắc cơ Chuyển toàn bộ dịch chiết vào phễu chiết 100 ml, lắc đều phễu, để yên trong 1 phút để các pha tách hoàn toàn ra khỏi nhau Thu lấy phần hexan

và thêm vào đó 1g Na2SO4 khan, lọc qua đầu lọc 0,45 µm vào lọ vial tối màu 1,5 ml Phân tích trên GC-MS theo chương trình tối ưu (bảng 12)

RT: 0.00 - 22.14

Time (min) 0

RT: 7.95 AA: 66806

RT: 6.23 AA: 73843

RT: 13.85 AA: 350941

RT: 11.75 AA: 162886

NL:

3.35E4 TIC MS Genesis Sn-C-50ppb- SIM

Hình 11 Sắc đồ chuẩn của các hợp chất cơ thiếc nồng độ 50 µg/l với các điều kiện

tối ưu của quá trình dẫn xuất

II.1.2.3 Xây dựng phương pháp định lượng hỗn hợp các hợp chất cơ thiếc

a Lựa chọn chất nội chuẩn cho từng hợp chất cơ thiếc

Với sắc ký khí, dung môi cuối cùng để phân tích thường là các dung môi hữu

cơ, chúng rất dễ bay hơi vì vậy lượng chất phân tích trong dung môi cuối cùng có thể thay đổi Hơn nữa, quá trình bơm mẫu bằng tay cũng dẫn đến những sai số nhất định

về thể tích mẫu được bơm lên hệ thống Vì vậy trong sắc ký khí, người ta thường sử dụng các chất nội chuẩn để loại bỏ ảnh hưởng của thể tích dung môi đến nồng độ chất phân tích

Dựa theo sự giống nhau về nhóm thế clorua trong các hợp chất mục tiêu cùng các tài liệu tham khảo, đề tài đã lựa chọn các chất nội chuẩn cho từng chất phân tích như sau:

- Chất phân tích DBT, nội chuẩn DHT

- Chất phân tích TBT, nội chuẩn TPT

- Chất phân tích DOT, nội chuẩn DHT

- Chất phân tích TPhT, nội chuẩn TPT

Khi đó, đường chuẩn của từng chất phân tích sẽ được xây dựng: một cột là tỷ lệ diện tích pic của chất phân tích so với diện tích pic của nội chuẩn tương ứng, còn cột kia là nồng độ chất phân tích

DBT

TPhT

b Khảo sát quy trình chuẩn bị mẫu

Các hợp chất cơ thiếc là các hợp chất có nhiệt độ sôi cao, dễ tan trong nước

cũng như các dung môi hữu cơ, vì vậy có thể dễ dàng lựa chọn dung môi cũng như

phương pháp chiết cơ thiếc từ mẫu phân tích

Theo các tài liệu tham khảo cho thấy, có thể sử dụng nước hoặc metanol với

phương pháp chiết phù hợp để chiết mẫu Trong phạm vi phòng thí nghiệm, đề tài tiến

hành khảo sát điều kiện chiết mẫu bằng nước và bằng metanol, kết hợp phương pháp

chiết bằng lắc cơ học với nhiệt độ chiết phù hợp Kết quả được đánh giá thông qua độ

thu hồi các hợp chất cơ thiếc trên nền mẫu

Với phương pháp chiết bằng nước, đề tài tiến hành khảo sát nhiệt độ chiết là

(50, 60, 70, 80, 90) 0C với thời gian chiết là 1 giờ Quy trình như sau: cân khoảng 2

gam mẫu vải Cotton sạch (theo ISO 105 F09) (chính xác tới 0,1 mg) cho vào bình

phản ứng 60 ml, thêm 50 µl dung dịch chuẩn hợp chất cơ thiếc nồng độ 10 mg/l, để

qua đêm ở nhiệt độ 40C Sau đó thêm 40 ml nước cất, tiến hành lắc trong 1 giờ ở các

nhiệt độ tương ứng (50, 60, 70, 80, 90) 0C Hút 20 ml dịch chiết vào bình phản ứng 60

ml, tiến hành làm các bước tiếp theo như mục e - II.1.2.2

Bảng 17 Khảo sát nhiệt độ chiết bằng nước

Nhận xét: Khi tiến hành chiết mẫu bằng nước nhận thấy độ thu hồi trung bình rất thấp

từ (5,0-99,9) % Khi tăng nhiệt độ chiết, hiệu suất thu hồi có tăng, khi tăng tới 90 0C,

hiệu suất thu hồi đạt từ (59,3-95,4) % Theo AOAC, với nồng độ cỡ 10-7, độ thu hồi

phải đạt từ (80-110) % Như vậy phương pháp chiết mẫu bằng nước là chưa đạt yêu

cầu

Với phương pháp chiết bằng metanol, đề tài tiến hành khảo sát nhiệt độ chiết

là (60, 70, 80, 90) 0C với thời gian chiết là 1h30 phút Quy trình như sau: Cân 2 gam

mẫu vải Cotton sạch (theo ISO 105-F09) (cân chính xác tới 0,1mg), cho vào bình phản

ứng 60 ml, thêm 50 µl dung dịch chuẩn hợp chất cơ thiếc nồng độ 10 mg/l, để qua

đêm ở nhiệt độ 40C Sau đó thêm 40 ml metanol, tiến hành lắc trong 1 giờ 30 phút ở

nhiệt độ là (60, 70, 80, 90)0C Lấy 20 ml dịch chiết, cho vào bình phản ứng 60 ml, tiến

hành làm các bước tiếp theo như mục e - II.1.2.2

Bảng 18 Khảo sát nhiệt độ chiết bằng metanol

Nhận xét: Khi tiến hành chiết mẫu bằng metanol nhận thấy hiệu suất thu hồi đạt từ

(42,0-102,6) % Khi tăng nhiệt độ, hiệu suất thu hồi trung bình tăng Ở nhiệt độ chiết

600C, hiệu suất thu hồi trung bình đạt từ (42,0-88,1) %; ở nhiệt độ chiết 70 0C, hiệu

suất thu hồi trung bình đạt từ (59,0-96,2) %; ở nhiệt độ chiêt 80 0C, hiệu suất thu hồi

trung bình đạt từ (87,6-99,6) %; ở nhiệt độ chiết 90 0C, hiệu suất thu hồi đạt

(89,2-102,6) % Theo AOAC với nồng độ 10-7, hiệu suất thu hồi phải đạt từ (80-110) %

Như vậy, tại nhiệt độ chiết (80 và 90) 0C đều cho hiệu suất đạt yêu cầu Do vậy, để tiết

kiệm chi phí đề tài lựa chọn nhiệt độ chiết là 800C cho quá trình chiết các hợp chất

hữu cơ thiếc từ mẫu thực

Với phương pháp chiết bằng metanol, thời gian chiết mẫu là 1 giờ 30 phút là khá dài, vì vậy đề tài tiếp tục khảo sát thời gian chiết mẫu, với các ngưỡng thời gian

là: (30; 45; 60; 75; 90) phút Quy trình như sau: cân khoảng 2 gam mẫu vải Cotton

sạch (theo ISO 105-F09) (cân chính xác tới 0,1 mg), cho vào bình phản ứng 60 ml,

thêm 50 µl dung dịch chuẩn hợp chất cơ thiếc nồng độ 10 mg/l, để qua đêm ở nhiệt độ

4 0C Sau đó thêm 40 ml metanol, tiến hành lắc trong (30; 45; 60; 75; 90) phút ở nhiệt

độ 80 0C Lấy 20 ml dịch chiết, cho vào bình phản ứng 60 ml, tiến hành làm các bước

tiếp theo như mục e - II.1.2.2

Bảng 19 Khảo sát thời gian chiết bằng metanol

Nhận xét: Theo AOAC, ngưỡng nồng độ 10-7, hiệu suất thu hồi phải đạt từ (80-110) %

Như vậy, với kết quả trên nhận thấy thời gian chiết là (60, 75, 90) phút đều cho kết

quả đạt yêu cầu Vì vậy, đề tài chọn thời gian chiết mẫu khi phân tích các hợp chất hữu

cơ thiếc trên sản phẩm dệt may là 60 phút

Dựa vào các điều kiện tối ưu cho quá trình dẫn xuất hóa và cho quá trình chiết

mẫu đã khảo sát ở trên, đề tài đề xuất quy trình phân tích các hợp chất hữu cơ thiếc

trên sản phẩm dệt may như sau:

Bước 1: Cắt mẫu thành từng miếng kích thước (2x2) mm2 rồi trộn đều;

Bước 2: Cân 2 g mẫu (chính xác đến 0,1 mg) cho vào bình phản ứng 60 ml, thêm 40 ml metanol, lắc trong 1 giờ ở 800C;

Bước 3: Thu lấy dịch chiết metanol, hút 20 ml dịch chiết cho vào bình phản ứng 60 ml, thêm 15 ml đệm acetate pH = 4,5; thêm 5 ml n-hexan; thêm 100 µl dung dịch chất nội chuẩn nồng độ 1mg/l; thêm 200 µl dung dịch chất dẫn xuất;

Bước 4: Tiến hành lắc trong 1 giờ trên máy lắc cơ;

Bước 5: Chuyển toàn bộ dịch chiết vào phễu chiết 100 ml, lắc đều phễu, để yên khoảng 1 phút để các pha tách hoàn toàn ra khỏi nhau;

Bước 6: Thu lấy phần hexan và thêm 1 g Na2SO4 khan, lọc qua đầu lọc 0,45 µm vào lọ vial tối màu 1,5 ml;

Bước 7: Phân tích trên GC-MS theo chương trình tối ưu (bảng 12)

- Nếu kết quả phân tích nhỏ hơn giới hạn phát hiện của phương pháp thì tăng thể tích bơm mẫu lên thành 2 µl để tăng độ nhạy, hoặc thực hiện lại từ bước 3 với thể tích dịch chiết metanol tăng lên

- Nếu kết quả phân tích nằm ngoài khoảng làm việc thì thực hiện lại bước 3 với thể tích dịch chiết metanol ít hơn

- Với quy trình trên, kết quả hàm lượng các hợp chất hữu cơ thiếc trên sản phẩm sẽ được tính theo công thức:

m

V C

C S = × ×2

trong đó:

Cs: hàm lượng của hợp chất cơ thiếc có trong mẫu (µg/kg)

C: hàm lượng của hợp chất cơ thiếc được tính toán theo đường chuẩn (µg/l) V: thể tích của n-hexan sử dụng (ml)

m: khối lượng của mẫu (g)

c Xác định tính đặc hiệu, độ chọn lọc của các hợp chất cơ thiếc

Tính đặc hiệu, độ chọn lọc của phương pháp dựa trên việc xây dựng cửa sổ thời gian lưu và xác định các mảnh ion tương ứng (m/z) cho mỗi đối tượng phân tích Mỗi chất chuẩn được bơm 9 lần trong khoảng thời gian 72 giờ Kết quả thời gian lưu được

thể hiện trong bảng 20 Thiết lập cửa sổ thời gian lưu bằng cách sử dụng thời gian lưu

tuyệt đối của chuẩn điểm giữa của hiệu chuẩn ban đầu và 3 lần độ lệch chuẩn của 9 lần

bơm mẫu:

Bảng 20 Thời gian lưu của các hợp chất cơ thiếc chạy trong 72 giờ

Thời gian lưu (phút)

Thời gian lưu của

Cửa sổ thời gian lưu

Từ kết quả thu được và bằng phép phân tích phổ khối của mỗi chất chuẩn cơ

thiếc, đề tài đã xác nhận được các mảnh ion (m/z) tương ứng với đối tượng phân tích

Bảng 21 Mảnh ion nhận diện của các hợp chất cơ thiếc

Tên chất Đám a1/a2 Đám b1/b2 Đám c1/c2

Tributylmonoetyltin 291/289 263/261 179/177 Dioctyldietyltin 375/373 263/261 151/149

Diheptyldietyltin-nội chuẩn 347/345 249/247 151/149

d Xác định khoảng làm việc và xây dựng đường chuẩn cho các hợp chất cơ thiếc

Dựa vào một số tài liệu tham khảo, đề tài tiến hành xây dựng khoảng làm việc cho các hợp chất cơ thiếc từ (5-100) µg/l, với nồng độ các chất nội chuẩn là 20 µg/l Tiến hành xác định cận dưới của đường chuẩn - giới hạn phát hiện của thiết bị Kết quả về tỷ lệ diện tích pic của chất chuẩn và chất nội chuẩn theo nồng độ của chất chuẩn được thể hiện ở bảng 22

Bảng 22 Tỷ lệ diện tích của chất chuẩn và chất nội chuẩn theo nồng độ chất chuẩn

Tỷ lệ diện tích píc

Chất phân

tích Nồng

2 4 6 8 10

Y = 0.134978+0.060824*X R^2 = 0.9992 W: Equal

ppb 0

5 10 15 20

Hình 12 Đường chuẩn của các hợp chất cơ thiếc dựng trên phần mềm GC-MS

e Xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lượng

Trong một qui trình phân tích bất kì, giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) là 2 thông số quan trọng

Giới hạn phát hiện là giá trị nồng độ thấp nhất của chất phân tích mà hệ thống phân tích còn cho tín hiệu phân tích khác có nghĩa với tín hiệu của mẫu trắng hay tín hiệu của đường nền

Giới hạn định lượng được xem là nồng độ thấp nhất của chất phân tích mà hệ thống phân tích định lượng được với tín hiệu phân tích khác có nghĩa với tín hiệu của mẫu trắng hay tín hiệu nền LOQ được tính như sau:

103

LOQ= LOD

Thông thường trong sắc ký có thể xác định giới hạn phát hiện bằng cách xác định nồng độ chất phân tích tại tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (S/N) ∼ 3 Tuy nhiên, với việc phân tích đồng thời nhiều chất trong cùng một phép đo, thì có thể chất này sẽ là nhiễu đường nền của chất kia Điều này là do các chất cùng phân tích thường có tính chất khác nhau không nhiều, do đó chúng có thời gian lưu tương đối gần nhau Trong khi hiện nay có rất nhiều phương pháp khác nhau để xác định giới hạn phát hiện của phương pháp Một trong các phương pháp đó là: xác định giới hạn phát hiện của thiết

bị, thông qua xây dựng đường chuẩn và sử dụng phần mềm thống kê Origin Từ đó thêm một lượng chính xác các hợp chất cơ thiếc cần phân tích (được tính toán phù hợp, theo hệ số pha loãng của phương pháp xử lý mẫu) lên mẫu trắng Tiến hành xử lý mẫu lặp lại nhiều lần (thông thường là 7 lần), bơm lên GC-MS, xác định nồng độ các chất

trong các mẫu, từ đó tính độ lệch chuẩn “s” Khi đó, giới hạn phát hiện của phương pháp là:

LOD = 3s Với tỷ lệ diện tích pic thu được của chất phân tích có nồng độ trong khoảng từ (5-100) µg/l và nồng độ chất nội chuẩn tưng ứng là 20 µg/l Tiến hành dựng đường chuẩn trên phần mềm thống kê Origin, thu được đường chuẩn và các hệ số tương ứng như sau:

0.99987 0.05175 5 <0.0001 -

C-DBT (ppb)

B Linear Fit of Data1_B

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Parameter Value Error -

A 1.30675 0.02969

B 0.08165 5.8162E-4 -

0.99992 0.04572 5 <0.0001 -

C-TBT (ppb)

B Linear Fit of Data1_B

0.99958 0.07982 5 <0.0001 -

C-DOT (ppb)

B Linear Fit of Data1_B

0 5 10 15 20 25

Parameter Value Error -

A 0.57829 0.09974

B 0.20944 0.00195 -

0.99987 0.15363 5 <0.0001 -

Hình 13 Đường chuẩn của các hợp chất cơ thiếc dựng trên phần mềm Origin

Từ độ lệch của đường chuẩn - Sd và hệ số góc - B của từng đường chuẩn có thể tính được giới hạn phát hiện của thiết bị cho từng chất phân tích theo công thức sau:

B

Sd LOD

×

×

=310

Kết quả thu được như sau: