Nghiên cứu xây dựng phương pháp xác định và đánh giá hàm lượng các Alkylphenol và Alkylphenol Ethoxylat trong sản phẩm dệt may : Luận văn ThS. Hóa học: 60 44 01 18

Tuy nhiên, quy trình phân tích các hợp chất này vẫn đang được nghiên cứu, nên các quy định ban đầu của các quốc gia mới chỉ yêu cầu các nhà sản xuất tự nguyện không sử dụng các APEO tron

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

LÊ VĂN HẬU

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VÀ ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG CÁC ALKYLPHENOL VÀ ALKYLPHENOL

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

LÊ VĂN HẬU

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VÀ ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG CÁC ALKYLPHENOL VÀ ALKYLPHENOL

ETHOXYLAT TRONG SẢN PHẨM DỆT MAY

Chuyên ngành: Hóa phân tích

Mã số: 60440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TẠ THỊ THẢO

Hà Nội - 2015

LỜI CẢM ƠN

Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Tạ Thị Thảo đã định hướng nghiên cứu, tận tình hướng dẫn và tạo những điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành Luận văn này

Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới ban lãnh đạo Viện Dệt May và các anh chị, các bạn công tác tại Trung tâm thí nghiệm Dệt May, Viện Dệt May đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi được học tập và nghiên cứu

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn các anh chị, bạn bè của tập thể lớp cao học hoá K24, đặc biệt là những người bạn trong nhóm hoá phân tích K24 cùng các thầy cô giảng dạy tại Trường đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên, chia sẻ mọi khó khăn cùng tôi

Hà Nội, ngày 08 tháng 12 năm 2015

Học viên

Lê Văn Hậu

1.2 Tổng quan về các kỹ thuật phân tích AP và APEO trong sản phẩm dệt may 10

2.3.1.3 Khảo sát, lựa chọn dung môi phù hợp cho phân tích GC-MS 17

3.1.1 Các điều kiện tối ưu trên HPLC 21

3.3.1 Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp khi phân tích trên HPLC 44

3.3.2 Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp khi phân tích trên GC-MS 55

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên đầy đủ

AOAAC Association of analytical communities: Hội các nhà phân tích

ECHA European Chemicals Agency: Cơ quan Hóa chất Châu Âu

EDTA Ethylendiamin tetraacetic acid: Axit Etylendiamin tetraaxetic

FTA Free trade agreement: Hiệp định Thương mại Tự do

GC-MS Gas chromatography – mass spectrometry: Sắc ký khí khối phổ

HPLC High performance liquid chromatography: Sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC-

MSMS

High performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry: Sắc ký lỏng hiệu năng cao 2 lần khối phổ

LC50 Lethal Concentration 50%: Liều lượng gây chế 50 % khi hít phải

LD50 Lethal Dose 50%: Liều lượng gây chế 50 % khi tiếp xúc

LOD Limit of Detection: Giới hạn phát hiện

LOQ Limit of Quantitation: Giới hạn định lượng

mg/kg Miligam trên kilogram (phần triều)

MQL Method quantification limit: Giới hạn định lượng của phương pháp

PAD Photo-diode-array: mảng điot điện tử

TPP Trans-Pacific Strategic Economic Partnership Agreement: Hiệp định

Đối tác xuyên Thái Bình Dương WTO World Trade Organization: Tổ chức Thương mại Thế giới

UV-VIS Ultra-violet: Tử ngoại và khả kiến

RSD Relative Standard Deviation: Độ lệch chuẩn tương đối

DANH MỤC BẢNG BIỂU

12 Bảng 3.9: Điều kiện hoạt động máy bay hơi chân không cho các dung

môi

32

13 Bảng 3.10: Kết quả khảo sát các loại dung môi cho phân tích GC-MS 33

14 Bảng 3.11: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của axit đến sự chuyển pha 34

15 Bảng 3.12: Kết quả chuyển pha sang n-hexan với 1 ml H2SO4 (1M)

được thêm vào

35

26 Bảng 3.23: Độ lặp của phương pháp trên HPLC ở khoảng thấp 49

27 Bảng 3.24: Độ lặp của phương pháp trên HPLC ở khoảng giữa 50

39 Bảng 3.36: Phương trình đường chuẩn và hệ số tương quan của các AP

trên GC-MS

58

40 Bảng 3.37: Giới hạn định lượng của phương pháp trên GC-MS 59

41 Bảng 3.8: Độ lặp của phương pháp ở khoảng thấp trên GC-MS 60

42 Bảng 3.39: Độ lặp của phương pháp ở khoảng giữa trên GC-MS 61

43 Bảng 3.40: Độ lặp của phương pháp ở khoảng cao trên GC-MS 61

46 Bảng 3.43: Độ đúng của phương pháp ở khoảng thấp trên GC-MS 64

47 Bảng 3.44: Độ đúng của phương pháp ở khoảng giữa trên GC-MS 64

48 Bảng 3.45: Độ đúng của phương pháp ở khoảng cao trên GC-MS 64

DANH MỤC HÌNH VẼ

MỞ ĐẦU

Sản phẩm dệt may đã được con người sử dụng hàng nghìn năm nay để bảo vệ cơ thể, chống lại những ảnh hưởng xấu của thời tiết, các tác động từ thiên nhiên, để làm đẹp và đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ của con người

Khi mà khoa học công nghệ ngày càng phát triển với việc sử dụng ngày càng nhiều tác nhân hóa học để sản xuất ra các sản phẩm đẹp hơn, công năng hơn thì rủi ro nhiễm độc của con người ngày càng cao bởi một số hóa chất sử dụng trong sản xuất dệt may có nguy hại đối với con người, môi trường

Ngày nay, người tiêu dùng đã trở nên có ý thức đối với các hoạt động xanh, không độc hại và thân thiện môi trường Xu hướng tiêu dùng xanh ngày càng được mở rộng đối với hàng dệt may Các sản phẩm được quan tâm nhất là các sản phẩm có xu hướng tiếp xúc trực tiếp và kéo dài với da hoặc có thể tiếp xúc qua đường miệng như quần áo, chăn, ga giường, khăn mặt, đồ chơi và các sản phẩm chăm sóc em bé Vì vậy, cần phải có các phương pháp xác định các chất có mối nguy hại cao trong các sản phẩm dệt may với mục tiêu bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng, bảo vệ môi trường và an toàn sinh thái

Tại Việt Nam, việc nghiên cứu và ứng dụng các phương pháp xác định các chất

có mối nguy hại cao trong sản phẩm dệt may còn mới Số lượng các công trình đã nghiên cứu, thực hiện mới bao gồm: thuốc nhuộm azo, formaldehyt, một số kim loại nặng như chì, crôm hóa trị VI, niken giải phóng, các chất hóa dẻo phtalat, dimetyl fumarat, các hợp chất hữu cơ thiếc Số lượng này là còn quá ít so với lượng hóa chất được xác định là có mối nguy hại với con người, môi trường mà có thể sử dụng trong ngành công nghiệp dệt may

Trong số các chất có mối nguy hại cao trên sản phẩm dệt may có các hợp chất alkylphenol (AP) và alkylphenol ethoxylat (APEO) Chúng là các hợp chất hoạt động

bề mặt, từ lâu đã được sử dụng phổ biến trong các công đoạn xử lý ướt như giặt, nấu tẩy vải Chúng có khả năng gây rối loạn nội tiết đặc biệt là với sinh vật thủy sinh Các AP, APEO đã bị hạn chế sử dụng tại nhiều quốc gia trên thế giới AP bị hạn chế với các đồng phân của nonyl phenol (NP) và octyl phenol (OP); APEO bị hạn chế với các đồng phân của nonyl phenol ethoxylat (NPEO) và octyl phenol ethoxylat

(OPEO) Tuy nhiên, quy trình phân tích các hợp chất này vẫn đang được nghiên cứu, nên các quy định ban đầu của các quốc gia mới chỉ yêu cầu các nhà sản xuất tự nguyện không sử dụng các APEO trong gia công hàng dệt

Mới đây, nghiên cứu từ tổ chức Hòa Bình Xanh cho thấy NPEO có mặt trên các sản phẩm dệt may của cả các thương hiệu thời trang nổi tiếng khác nhau, thu thập ở các quốc gia khác nhau trên toàn thế giới 52/78 mẫu phân tích cho kết quả dương tính với NPEO, 14/78 mẫu phân tích cho kết quả vượt ngưỡng quy định của châu Âu [19] Kết quả này khiến cho các nhà quản lý siết chặt hơn các quy định về hạn chế AP và APEO

Trên thế giới, các quy trình phân tích APEO vẫn chưa được đồng nhất Do các hợp chất APEO có thể chứa từ 1-40 nhóm ethoxylat (EO) mà mỗi một hợp chất lại có nhiều đồng phân Nhiều nghiên cứu chỉ đưa ra quy trình phân tích hợp chất chứa vài nhóm EO khác nhau và quy trình phân tích APEO thường phải sử dụng đến thiết bị LC-MSMS Việc lựa chọn phân tích như trên không thể đại diện và cho kết quả chính xác cho tất cả các hợp chất NPEO và OPEO (vì theo các quy định công bố hiện nay, hạn chế tổng hàm lượng các hợp chất nhóm NPEO và OPEO), hơn nữa việc phân tích chúng phải sử dụng đến thiết bị LC-MSMS, một thiết bị phân tích hiện đại, tốn kém

mà không nhiều phòng thí nghiệm được trang bị đặc biệt là ở Việt Nam Gần đây, bắt đầu có những nghiên cứu về việc phân tách các hợp chất APEO thành các hợp chất AP

có thể phân tích bằng GC-MS hoặc HPLC, điều này giúp giảm chi phí về hóa chất, chất chuẩn, thiết bị và có thể kết luận chính xác tính hợp chuẩn của các sản phẩm chứa APEO có đủ điều kiện lưu hành hay không

Chính vì vậy, việc thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xây dựng phương pháp xác định và đánh giá hàm lượng các alkylphenol (NP, OP) và alkylphenol ethoxylat (NPEO, OPEO) trong sản phẩm dệt may” nhằm cung cấp phương pháp xác định các hợp chất này trong sản phẩm dệt may mà hiện nay vẫn chưa có nhiều công bố, đồng thời đề tài áp dụng phương pháp để phân tích mẫu lưu thông trên thị trường và đánh giá về hàm lượng của NP, OP, NPEO, OPEO trên các sản phẩm

1.1.1 Nonylphenol (NP) và Octylphenol (OP)

Alkylphenol được sử dụng như là dẫn xuất của alkylphenol ethoxylat trong các chất tẩy rửa, làm sạch, nhũ hóa Ngoài ra các AP còn được sử dụng để sản xuất nhựa, chất dẻo, chất ổn định Các AP chính được sử dụng là nonylphenol và octylphenol Nolylphenol (NP) là cách gọi tắt của hợp chất đồng phân có chung công thức phân tử C6H4(OH)-C9H19 Các nolylphenol khác nhau bởi vị trí của nhóm nonyl trên phân tử phenol và mức độ phân nhánh của nhóm nonyl Tuy nhiên, trong thương mại, các nonylphenol được sản xuất chủ yếu là 4-nonylphenol với mức độ phân nhánh của nhóm nonyl rất đa dạng Nó là hỗn hợp của các đồng phân của sự phân nhánh nhóm nonyl gắn vào vị trí số 4 với phenol 4-nonylphenol (với nhóm nonyl mạch thẳng) hoặc các nonylphenol khác là chưa sản xuất được với phương pháp sản xuất nonylphenol thương mại hiện nay [10] Bảng 1.1 là thông tin về hỗn hợp các đồng phân mạch nhánh của 4-nonylphenol

Hình 1.1: Công thức cấu tạo của OP

Hình 1.2: Công thức cấu tạo chung của NP

Cũng giống như NP, OP là cách gọi tắt của các đồng phân có chung công thức

C6H4(OH)C8H17 Tuy nhiên, trong thương mại chỉ có 4-tert-octylphenol được sản xuất

Chất rắn, màu trắng hoặc hồng nhạt

Độ tan trong nước Khoảng 6 mg/l ở 25 oC,

6<pH<7

Độ tan thấp, chưa có số liệu chính xác

b) Sử dụng

AP được sử dụng chủ yếu để sản xuất APEO, ngoài ra, AP còn được sử dụng để sản xuất các loại nhựa, chất dẻo, chất ổn định Số liệu thống kê của ECHA cho thấy, lượng NP được sản xuất gia tăng tới 33% trên năm tại châu Âu vào những năm 1994-

2000, năm 1997, sản lượng NP được sản xuất tại châu ÂU là hơn 73 nghìn tấn Từ năm 2001, khi có những mối lo ngại về NP, sản lượng sản xuất tại châu Âu đã giảm [5], [12]

c) Mối nguy hại

NP được cộng đồng các nước châu Âu trong Quy chuẩn 67/548/EEC, phân loại

là chất có nguy hại với con người, động vật thủy sinh và môi trường Các nghiên cứu gần đây [10] đã cho thấy, NP có thể gây ngộ độc cấp tính, gây ăn mòn, cháy nổ, ảnh hưởng đến sinh sản Giá trị LD50 được ECHA xác định đối với đường miệng là 1200-

2400 mg/kg, tiếp xúc qua da khoảng 2000 mg/kg Giá trị LC50 qua đường hô hấp chưa

có công bố, một số nghiên cứu chỉ ra sự kích ứng của NP qua đường hô hấp từ 30-400 mg/l Các nghiên cứu cũng chỉ ra mối nguy hại về gây đột biến và ung thư của NP là thấp [25], [26]

OP được phân loại theo Thông tư (EC) số 1272/2008, độc tính với da loại 2, với mắt loại 1, thủy sản cấp tính, mãn tính loại 1

Các nghiên cứu gần đây cho thấy NP gây ra sự gia tăng các tế bào ung thư vú ở người, làm giảm kích thước tinh hoàn và sản xuất tinh trùng

Đối với động vật, NP gây rối loạn nội tiết đặc biệt là động vật thủy sinh [10] Báo cáo từ phòng chất độc sinh thái Thụy Điển cho thấy NP có độc tính cao đối với tảo, các và động vật không xương sống Giá trị LC50 của NP đối với tảo là 0,025-7,5 mg/kg; với cá 0,13-0,22 mg/kg; với động vật không xương sống là 0,02-0,3 mg/kg Cấu trúc hóa học của NP, OP cho thấy rằng chúng không dễ phân hủy sinh học

Sự phân hủy của NP là khác nhau tùy thuộc vào sự phân nhánh của chúng và môi trường Các thử nghiệm được chỉ ra trong tài liệu [9], [10] cho thấy sự phân nhánh càng ít thì NP phân hủy càng dễ dàng Trong môi trường nước, đất, trầm tích dưới điều kiện hiếm khí, NP có thể tự phân hủy với thời gian tương ứng sau 56-99; 17-51; 46-

703 ngày Trong điều kiện yếm khí, các nghiên cứu chưa quan sát được sự phân hủy của NP xảy ra Sự tồn tại bền vững của NP trong môi trường sẽ ảnh hướng lớn đến sinh vật thủy sinh và nguồn nước cho con người

1.1.2 Nonylphenol ethoxylat và Octylphenol ethoxylat

APEO là các hợp chất hoạt động bề mặt do cấu trúc phân tử amphiphilic của

của nhóm alkyl Các đồng phân của nhóm alkyl là chuỗi hydrocacbon phân nhánh thường chứa tám nguyên tử cacbon (tức octyl-) hoặc chín nguyên tử cacbon (tức nonyl-) Những hợp chất này được sử dụng rộng rãi trong các chất tẩy, rửa và đem lại hiệu quả kinh tế lớn Tất cả các APEO khác là ít sử dụng, bởi vì các chuỗi alkyl hoặc quá dài hay quá ngắn sẽ không phù hợp cho chức năng hoạt động bề mặt Chiều dài của chuỗi ethoxylat thay đổi từ 1 đến 40 đơn vị ethoxy, tùy thuộc vào ứng dụng Các APEO có cấu tạo bao gồm một phần phân cực và một phần không phân cực Phần phân cực là một chuỗi polyethoxy hóa có các mức độ ethoxy hóa khác nhau; phần không phân cực là các alkylphenol trong đó có các chuỗi hydrocacbon phân nhánh [9], [11]

Hình 1.3: Công thức cấu tạo của OPEO

Hình 1.4: Công thức cấu tạo chung của NPEO

a) Tính chất vật lý, hóa học

Với sự khác nhau về chuỗi ethoxylat nên chưa có công bố chính thức về các tính chất vật lý, hóa học của các hợp chất APEO Bảng 1.2 dưới đây là tổng hợp một số tính chất của một số APEO

dụ, một hợp chất ngấm ướt chứa chủ yếu là 4-5 ethoxylat và một chất phân tán chứa 12-15 ethoxylat [11], [25], [29]

c) Mối nguy hại

Các hợp chất APEO được xác định là độc tính thấp đối với người Chúng không được phân loại theo Thông tư (EC) số 1272/2008 Tuy nhiên chúng được biết đến là gây rối loạn nội tiết và độc với động vật thủy sinh

Ngoài ra, quá trình phân hủy sinh học phức tạp của các APEO dẫn đến sự hình

là các alkylphenol Các chất này thì bền vững và độc hại hơn đối với môi trường và động vật thủy sinh

1.1.3 Các quy định về AP, APEO trên sản phẩm dệt may

Các APEO đã từng được sử dụng rộng rãi từ giữa thế kỷ trước trong các chất làm sạch, tẩy, rửa đem lại hiệu quả cao Tuy nhiên, từ khi bắt đầu có các mối lo ngại cho môi trường và con người, một số quốc gia trên thế giới đã có các quy định về hạn chế

sử dụng các hợp chất này Một số quy định cụ thể như sau:

+ Năm 1986 tại Đức, đã ban hành biên bản ký kết tự nguyện bỏ sử dụng NPEO trong các chất tẩy, rửa Bản cam kết này được ký giữa các nhà sản xuất các chất phụ trợ và ngành công nghiệp dệt, da [26]

+ Năm 1993 tại Pháp đã ký kết Công ước Pari, theo đó sẽ loại bỏ việc sử dụng NPEO vào năm 2000 [27]

+ Năm 2001, Liên minh Châu Âu đã nhất trí về một thỏa thuận chấm dứt sử dụng các AP, APEO trong các ngành công nghiệp Quy định đề xuất đến năm 2010 giảm sử dụng đến 95 % AP, APEO trong các ngành công nghiệp làm sạch, dệt may, sản xuất giấy

+ Năm 2003, trong chỉ thị 2003/53/EC của Liên Minh Châu Âu yêu cầu về hạn chế tiếp thị và sử dụng các sản phẩm có chứa hơn 0,1% của NPEO hay NP Chỉ thị này

có hiệu lực từ tháng 1 năm 2005 [7]

+ Năm 2010, cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ đã ban hành kế hoạch hành động với NP, NPEO, trong đó đưa ra mối nguy hại của các hợp chất này và đề xuất các hợp chất thay thế [29]

+ Năm 2011, cơ quan liên bang môi trường Châu Âu kêu gọi đưa ra quy định về

OP Cơ quan này đề nghị thẩm định mối nguy hại của OP theo luật hóa chất Châu Âu + Năm 2011, cơ quan hóa chất Châu Âu đã đưa OP vào danh sách các chất có mối nguy hại cao, yêu cầu hạn chế hàm lượng trên các sản phẩm tiêu dùng ở mức 100 mg/kg [9]

+ Năm 2012, cơ quan hóa chất Châu Âu đã đưa NP và OPEO vào danh sách các chất có mối nguy hại cao, yêu cầu hạn chế hàm lượng trên các sản phẩm tiêu dùng ở mức 100 mg/kg đối với NP và 1000 mg/kg đối với OPEO [10]

+ Năm 2013, cơ quan hóa chất Châu Âu đã đưa NPEO vào danh sách các chất có mối nguy hại cao, yêu cầu hạn chế hàm lượng trên các sản phẩm tiêu dùng ở mức 1000 mg/kg [11]

+ Đến nay nhiều nhãn sinh thái dệt và các nhãn hàng thời trang và may mặc của các thương hiệu nổi tiếng quốc tế đã đưa ra chính sách về việc hạn chế các AP, APEO trên các nguyên phụ liệu và sản phẩm Theo đó, hàm lượng NP, OP bị hạn chế ở mức

100 mg/kg và hàm lượng NPEO, OPEO bị hạn chế ở mức 1000 mg/kg

1.2 Tổng quan về các kỹ thuật phân tích AP và APEO trong sản phẩm dệt may

Tại Việt Nam, chưa có một nghiên cứu nào được công bố về quy trình phân tích các AP và APEO trên sản phẩm dệt may Các nghiên cứu trên thế giới vẫn chưa có nhiều Dưới đây chúng tôi, liệt kê một số công trình đã công bố:

Tổ chức thử nghiệm các nước châu Âu đã công bố kết quả nghiên cứu của họ về quy trình phân tích APEO trong các loại vật liệu dệt, sợi hoặc hóa chất tẩy rửa Các mẫu sau khi chiết sẽ được phân tích trên HPLC-MS Các chất phân tích là NPEO và OPEO chứa 3-15 nhóm ethoxy Giới hạn phát hiện của phương pháp này được công bố

là 0,2 mg/kg [8]

Các tác giả Kevin Brigden, David Santillo & Paul Johnston từ phòng thí nghiệm của tổ chức Hòa Bình Xanh đã xây dựng phương pháp xác định NPEO trong các sản phẩm dệt may của nhiều thương hiệu và nhiều quốc gia trên thị trường Quy trình phân tích được mô tả là chiết các mẫu với acetonitril và phân tích trên HPLC-MSMS Các chất được phát hiện là tổng của các NPEO chứa từ 4-20 nhóm ethoxy Giới hạn phát hiện được công bố là 1 mg/kg [19]

Thuộc chương trình hóa chất chính phủ Ai Cập, các thành thành viên tham gia đã xây dựng quy trình xác định các APEO trên vật liệu dệt Các tác giả sử dụng phương pháp chiết gia tốc dung môi với nước và metanol (tỷ lệ 50/50) để chiết NP9EO và OP10EO từ các mẫu vật liệu dệt tiếp theo là làm sạch bằng chiết pha rắn (SPE) Quy trình phân tích được kết hợp giữa sắc ký khí - khối phổ để định tính, và sắc ký lỏng

tương đối; 91,1% cho NPEO ở mức RSD 6,10% và 89,7% cho OPEO với RSD 7,31% Giới hạn phát hiện được xác định là 50 mg /ml cho GC-MS và 0,25 mg/ml HPLC [3] Các tác giả Ma Hewei, Huang Xinxia, Zhu Guangzhong, Zhang Danyun - Trung tâm Nhà nước Giám sát chất lượng và kiểm tra cho sản phẩm da Trung Quốc đã xây dựng quy trình phân tích xác định NPEO trong da bằng phương pháp GC-MS NPEO

sẽ được phân tách thành NP bằng axit iodic Tuy nhiên, hiệu suất phân tách được công

bố cao nhất chỉ là 42,4% và độ lệch chuẩn tương đối tới hơn 14% [21]

Các tác giả WEN Yu-yun, OU Yan, HONG Xiao-yan, GONG Zhen-bin đã công

bố phương pháp xác định nhanh AP, APnEO (n=3-16) trong da và vật liệu dệt Phương pháp được mô tả là chiết siêu âm bằng metanol và phân tích bằng LC-MS Giới hạn phát hiện được thông báo của phương pháp là từ 0,25-2,5 mg/kg [30]

Các tác giả Lü Chunhua, CHEN Xiaomei, LIU Haishan đã công bố kết quả nghiên cứu phương pháp xác định AP, APnEO (n=2-16) trong vật liệu dệt Với sử dụng phương pháp chiết Soxhlet, làm sạch với cột chiết pha rắn, rửa giải bằng hỗn hợp dung môi hexan-isopropanol và phân tích bằng sắc ký lỏng pha đảo Giới hạn phát hiện được công bố là 1,0 mg/kg cho mỗi hợp chất; độ thu hồi từ 90,4-104,1 %; độ lệch chuẩn tương đới 0,64-4,21 % [6]

Nhóm xây dựng tiêu chuẩn Quốc tế cho vật liệu dệt đã xây dựng phương pháp phát hiện và xác định các APEO trong vật liệu dệt bằng phương pháp LC-MSMS Dự thảo tiêu chuẩn này đã được gửi đi lấy ý kiến các phòng thí nghiệm nhưng đến nay vẫn chưa được ban hành [15]

Hội liên hiệp Quốc tế các nhà Công nghệ và hóa chất vật liệu da (IULTCS) kết hợp với Ủy ban Tiêu chuẩn Châu Âu về vật liệu da (CEN/TC 289) đã xây dựng và công bố Tiêu chuẩn Quốc tế ISO 18218-2015: Da – Xác định hàm lượng ankylphenolethoxylat với hai phần là:

+ Phần 1: Phương pháp trực tiếp: phần này giống với dự thảo Tiêu chuẩn trên vật liệu dệt, cho phép xác định các APEO bằng kỹ thuật LC-MSMS

+ Phần 2: Phương pháp gián tiếp:

- Quy trình 1: Xác định các AP bằng cách chiết trực tiếp và phân tích trên

GC-MS hoặc HPLC;

- Quy trình 2: Từ dịch chiết của quy trình 1, tiến hành phân tách các APEO thành các AP và tiến hành phân tích bằng HPLC-DAD hoặc GC-MS

Phần 2 của bản dự thảo tiêu cung cấp phương pháp phân tích cả AP, APEO trong một quy trình phân tích trên thiết bị HPLC-PAD hoặc GC-MS phổ biến hơn rất nhiều

so với LC-MSMS [13], [14]

1.3 Các quy trình dẫn xuất APEO cho phân tích

Trong các APEO, chuỗi polyethoxylat có các mức độ ethoxy hóa khác nhau (có thể từ 1-40 nhóm EO) Do đó, việc phân tích các hợp chất này phải sử dụng đến thiết

bị LC-MSMS Tuy nhiên, đây là thiết bị hiện đại, tốn kém mà không nhiều phòng thí nghiệm được trang bị đặc biệt là ở Việt Nam Để có thể phân tích các APEO bằng các thiết bị phổ biến hơn như HPLC-DAD; HPLC-FLD hoặc GC-MS thì có thể dẫn xuất các APEO thành các hợp chất phù hợp với các thiết bị này

Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế về chất lượng nước (ISO/TC 147) đã nghiên cứu và công bố tiêu chuẩn ISO 18857-2:2009 (Chất lượng nước – Xác định một số alkylphenol chọn lọc – Phần 2: Sắc ký khí khối phổ xác định các alkylphenol, các ethoxylat của chúng và bisphenpl A (BPA) trong mẫu không lọc tiếp theo là chiết pha rắn và dẫn xuất) Theo tiêu chuẩn này các mẫu nước uống, nước bề mặt và nước thải được cho lên cột chiết pha rắn chứa đồng polymer của stryren-divinylbenzen, sau đó được rửa giải bằng axeton và dẫn xuất với 2,2,2-triflo-n-metyl-n-(trimetylsilyl)axetamit (C6H12F3NOSi) trong iso-octan Các chất phân tích mục tiêu tạo thành các hợp chất dẫn xuất của trimetylsilyl với AP, AP1EO, AP2EO, BPA và được phân tích bằng GC-MS Kết quả thử nghiệm liên phòng theo tiêu chuẩn này cho hệ số biến thiên của 26 phòng thí nghiệm thử nghiệm là từ 2,5-3,5% với OP; 2,0-2,5% với OP1EO; 3,4-4,1% với OP2EO; 5,5-7,8% với NP; 3,9-6,2% với NP1EO; 3,1-4,2% với NP2EO và 1,9-3,8% với BPA Độ thu hồi từ cuộc thử nghiệm này lần lượt cho OP, OP1EO, OP2EO, NP, NP1EO, NP2EO, BPA lần lượt là 103,6-107,3%; 97,3-98%; 96,5-101,0%; 108,6-144,1&; 95,4-123,4%; 101,1-105,6%; 98,2-103,4% Kết quả này

nhiên với các mẫu có chứa đồng đẳng có nhiều nhóm EO của các APEO thì sẽ làm tăng kết quả phân tích cho các AP, AP1EO, AP2EO [16]

Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế về chất lượng đất (ISO/TC 190) đã nghiên cứu và công bố tiêu chuẩn ISO/TS 13907:2012 (Chất lượng đất – Xác định nonylphenol (NP)

và nonylphenol-mono- và diethoxylat – Phương pháp sắc ký khí với detector khối phổ chọn lọc (GC-MS) Theo đó, nonylphenol-monoethoxylat (NP1EO) và nonylphenol-diethoxylat (NP2EO) trong mẫu đất và chất thải sinh học sau khi chiết với quy trình phù hợp làm sạch qua cột silicagel sẽ được dẫn xuất với C6H12F3NOSi trong iso-octan, thời gian để thực hiện phản ứng dẫn xuất là 15 phút và phân tích trên GC-MS Kết quả thử nghiệm liên phòng theo tiêu chuẩn này cho hệ số biến thiên của NP, NP1EO, NP2EO lần lượt là 13,4%; 3,0%; 7,8% cho thấy phương pháp có độ lặp lại tốt Dữ liệu

độ thu hồi theo tiêu chuẩn chưa được công bố [17]

Các tác giả Ma Hewei, Huang Xinxia, Zhu Guangzhong, Zhang Danyun - Trung tâm Nhà nước Giám sát chất lượng và kiểm tra cho sản phẩm da Trung Quốc đã xây dựng quy trình phân tích xác định NPEO trong da bằng phương pháp GC-MS NPEO

sẽ được phân tách thành NP bằng axit iodic Tuy nhiên, hiệu suất phân tách được công

bố cao nhất chỉ là 42,4% và độ lệch chuẩn tương đối tới hơn 14% [21]

Một công bố khác của các tác giả Ma Hewei, Huang Xinxia, Zhu Guangzhong, Zhang Danyun tại Hội nghị Quốc tế về Khoa học công nghệ Vật liệu Da (tại Ấn Độ vào tháng 11 năm 2010) trong việc phân tách các APEO bằng AlI3 ở 90oC trong 5-10 phút hồi lưu với ACN Sau đó đem chiết lỏng-lỏng với n-hexan và phân tích bằng GC-

MS Kết quả phân tích cho độ thu hồi đạt từ 80-100% và độ lệch chuẩn tương đối nhỏ hơn 10% [20]

Hội liên hiệp Quốc tế các nhà Công nghệ và hóa chất vật liệu da (IULTCS) kết hợp với Ủy ban Tiêu chuẩn Châu Âu về vật liệu da (CEN/TC 289) đã nghiên cứu công

bố tiêu chuẩn ISO 18218-2:2015 (Da – Xác định các alkylphenol ethoxylat – Phần 2: Phương pháp gián tiếp) Theo tiêu chuẩn này các APEO sẽ được phân tách thành AP tương ứng bằng nhôm iotdua (AlI3) với điều kiện hồi lưu trong axetonitril trong 30 phút và phân tích sử dụng HPLC hoặc GC-MS Các dữ liệu về độ chính xác của phương pháp chưa được công bố trong tiêu chuẩn Tuy nhiên phương pháp sẽ phân tích đồng thời các AP, APEO [14]

Các tác giả MV Bhatt, JR Babu đã công bố kết quả nghiên cứu của họ về việc phân tách ete trong các hợp chất hữu cơ Kết quả nghiên cứu cho việc phân tách cho 1-metoxy-2-2phenoxy etan (C6H5-O-CH2-CH2-O-CH3) bằng các tác nhân tách như AlI3, BCl3, BBr3, Me3SiCl/NaI, SiCl4/NaI Kết quả cho thấy, việc phân tách với AlI3 trong axetonitril ở 82oC cho hiệu quả tốt nhất về thời gian là 4 giờ và độ thu hồi là lớn hơn

90 % khi sản phẩm cuối là phenol Các tác giả cũng cho biết hiệu suất sẽ cao hơn khi

sử dụng AlI3 mới tạo thành được từ nhôm và iot trong điều kiện hồi lưu trong axetonitril Thời gian phản ứng để tạo thành AlI3 là trong khoảng 3 giờ [24]

Các tác giả Mehran Ghiaci & Jila Asghari thực hiện phân tách akyl hóa của các alkyl và aryl ete với AlCl3/NaI trong trường hợp không có dung môi Kết quả cho phân tách methoxybenzen trong 15 phút với tỷ lệ mol của các chất methoxybenzen/AlCl3/NaI là 2/2/1 ở 70-80oC cho sản phẩm cuối là phenol với hiệu suất 98% [23]

Tác giả Manabu Node và các cộng sự đã nghiên cứu hệ thuốc thử kết hợp của AlCl3-NaI-ACN để tách các alkyl trong các hợp chất Cơ chế của phản ứng tách được

mô tả như sau:

CH3CN + AlCl3 → CH3CN+-Al-Cl3

R-O-R’ + CH3CN+-Al-Cl3 ⇄ CH3CN + R-(Al-Cl3)O+-R’

R-(Al-Cl3)O+-R’ + I- → R-O-Al-Cl3 + R’I

R-O-Al-Cl3 + H2O → R-OH + AlCl + [OH]-

Với tỷ lệ mol của các hợp chất benzyl ete hoặc bezyl este/ AlCl3/NaI là 1/10/10 Hiệu suất của phản ứng tách này đối với các hợp chất này là từ 71-98% với thời gian

từ phân tách là 0,7 đến 4 giờ [ 22]

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM

2.1 Đối tượng, mục tiêu và nội dung nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu

Trong luận văn này, chúng tôi tập trung vào nghiên cứu quy trình phân tách các APEO thành AP để có thể xác định đồng thời các hợp chất AP (NP, OP), APEO (NPEO, OPEO) trong sản phẩm dệt may bằng phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) với detector PAD và sắc ký khí khối phổ (GC-MS) Ứng dụng phương pháp

để phân tích, đánh giá hàm lượng các AP, APEO trong các mẫu thật lưu thông trên thị trường

2.1.2 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu đề ra, cần nghiên cứu một cách hệ thống các vấn đề sau:

 Xây dựng phương pháp

 Khảo sát, tối ưu hóa phương pháp bao gồm:

 Các điều kiện chạy máy HPLC

 Các điều kiện chạy máy GC-MS

 Tối ưu hóa quy trình chuẩn bị mẫu

 Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp

 Giới hạn phát hiện LOD, giới hạn định lượng LOQ

 Khoảng tuyến tính, đường chuẩn

 Độ chụm (độ lặp lại)

 Độ đúng (độ thu hồi)

 Ứng dụng phương pháp

Áp dụng phương pháp mới xây dựng để xác định hàm lượng các hợp chất NP,

OP, NPEO, OPEO trên sản phẩm dệt may trên thị trường và đánh giá kết quả

2.2 Thiết bị, dung môi hóa chất

2.2.1 Các thiết bị, dụng cụ:

- HPLC- Accella 600 (Thermo Sciencetific – Mỹ) với dectector PAD

- Cột pha đảo Phenomenex C18 (250 x 4,6) mm x 5 µm

- GC/MS DSQII (Thermo Sciencetific – Mỹ)

- Cột tách DB-5MS; 30m x 0,25mm x 0,25 µm

- Máy siêu âm (Elmasonic – Đức)

- Thiết bị bay hơi chân không (Heidolph – Đức)

- Các thiết bị, dụng cụ thông thường khác trong phòng thí nghiệm

Định mức trong dung môi (ml) Nồng độ (mg/l)

2.2.3 Các hóa chất sử dụng

- Các loại hóa chất:axit sunfuric, nhôm, iot, natri sunfat, natri clorua… đạt tinh khiết phân tích

2.3 Phương pháp nghiên cứu

Trên cơ sở các tài liệu tham khảo, cơ chế phản ứng tách ở tài liệu tham khảo [14], [20], [22], [23], [24] và hóa chất, vật tư hiện có, đề tài tiến hành khảo sát theo hướng phân tách các APEO thành các AP tương ứng với các tách nhân tách là AlI3, AlCl3/KI trong axetonitril và tối ưu hóa với từng tác nhân

2.3.1.2 Khảo sát, lựa chọn dung môi chiết

Theo tính chất của các AP, APEO chúng tan khá tốt trong các dung môi từ phân cực đến không phân cực Theo một số tài liệu tham khảo (ở Phần 1.2), dung môi chiết

sử dụng là metanol và ACN Tuy nhiên mục đích nghiên cứu là phân tích đồng thời các AP, APEO trên thiết bị HPLC-PAD và GC-MS, thì phải phân tách các APEO thành AP Mà điều kiện phân tách là trong môi trường axetonitril nên đề tài lựa chọn axetonitril là dung môi chiết mẫu và tiến hành tối ưu hóa quy trình chiết mẫu

2.3.1.3 Khảo sát, lựa chọn dung môi phù hợp cho phân tích GC-MS

Axetonitril được lựa chọn là dung môi chiết Tuy nhiên đây là dung môi có độ phân cực rất cao nếu sử dụng dung môi này cho phân tích GC-MS sẽ xảy ra các hiện tượng: phá hủy cột GC; sự kém tập trung của pic sắc ký gây doãng pic, gây nhiễm bẩn

hệ thống và làm giảm độ nhạy Với các dung môi hiện có trong phòng thí nghiệm, đề tài tiến hành khảo sát việc chuyển chất phân tích sang các dung môi n-hexan, xyclohexan, toluen, tert-butylmetyl ete bằng cách chiết lỏng-lỏng

Khi chiết lỏng-lỏng, môi trường axit có thể làm tăng độ điện ly và việc chuyển các chất mục tiêu giữa các pha sẽ tốt hơn do đó đề tài tiến hành khảo sát nồng độ axit

H2SO4 cho chất phân tích chuyển pha tốt nhất

2.3.2 Phương pháp phân tích

Phép phân tích các AP được thực hiện trên cả 2 hệ thống là sắc ký khí khối phổ GC/MS DSQII của Thermo và sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC-Accella 600 của Thermo với detector Photo-Diot Array (PAD) để phân tích các AP sau khi đã tối ưu các điều kiện vận hành thiết bị

 Tối ưu hóa điều kiện vận hành GC-MS, cần khảo sát, lựa chọn các thông số tối

ưu về:

+ Cột tách

+ Nhiệt độ cổng bơm mẫu, nhiệt độ detector, kiểu bơm mẫu:

+ Khảo sát chương trình nhiệt độ cột tách

+ Khảo sát tốc độ khí mang

+ Lựa chọn thể tích bơm mẫu

+ Lựa chọn nội chuẩn cho phân tích

+ Lựa chọn số khối của các chất cho định danh, định lượng

 Tối ưu điều kiện vận hành HPLC, cần khảo sát, lựa chọn các thông số tối ưu

2.3.3 Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp

Chuẩn bị mẫu giả: để xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp cần sử dụng các mẫu có các khoảng nồng độ khác nhau của chất phân tích Tuy nhiên, trong thực tế để

có được nhiều mẫu như vật là rất khó Vì vậy, chúng tôi tiến hành tạo mẫu giả cho quá trình đánh giá phương pháp Mẫu giả được chuẩn bị như sau: từ vật liệu vải bông chuẩn (phù hợp tiêu chuẩn ISO 105 –F09) được cắt nhỏ tới kích thước khoảng (0,5x0,5) cm vào các bình phản ứng, tiến hành thêm hàm lượng các AP, APEO ở mức mong muốn, đậy nắp bình và bảo quản trong tủ mát ở nhiệt độ 20± 2oC và để qua đêm Các phép xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp sẽ được thực hiện trên mẫu các mẫu giả

 Độ lặp của thiết bị

Phương pháp phân tích thể hiện tính đúng đắn trước tiên phải thể hiện độ lặp Trong nghiên cứu đề tài đã khảo sát độ lặp lại trên hệ thiết bị HPLC-PAD, GC-MS sau khi chọn các điều kiện tối ưu Đánh giá độ lặp của hệ thiết bị dựa trên độ lặp diện tích

và thời gian lưu của các cấu tử trong dung dịch khảo sát Một mẫu có nồng độ xác định nằm trong giới hạn tuyến tính của đường chuẩn các AP đã chọn Mẫu được bơm vào

hệ 3 lần sau đó lấy diện tích pic và thời gian lưu trung bình của các lần và tính được giá trị % RSD Giá trị này đánh giá độ lặp cần khảo sát

 Khoảng làm việc, đường chuẩn

Sau khi có đầy đủ các điều kiện tối ưu, tiến hành dựng đường chuẩn cho NP, OP trên hệ thống GC-MS và HPLC-PAD đã khảo sát và thu được các phương trình đường chuẩn

 Độ chụm

+ Độ lặp: Khi phân tích mẫu thực thì độ lặp lại của quá trình xử lý mẫu cũng được khảo sát và đánh giá Cùng một mẫu được cân 5 lần khối lượng gần giống nhau,

xử lý cùng một điều kiện Mỗi mẫu sau xử lý được bơm lên thiết bị và tính toán nồng

độ theo đường chuẩn Tính toán giá trị trung bình và giá trị RSD% được dùng làm giá trị đánh giá độ lặp của phương pháp xử lý mẫu

+ Độ lặp lại: Để đánh giá độ lặp lại của phương pháp xử lý mẫu, tiến hành thử nghiệm trên cùng một mẫu nhưng tại 2 mẻ thí nghiệm khách nhau Cùng một mẻ được

cân 5 lần khối lượng gần giống nhau, xử lý cùng một điều kiện, bơm lên thiết bị và tính toán nồng độ theo đường chuẩn Giá trị trung bình và % RSD được sử dụng để đánh giá độ lặp lại của phương pháp Chuẩn Fisher cũng được sử dụng để đánh giá sự khác nhau có nghĩa của 2 mẻ thí nghiệm

 Độ đúng

Mẫu thêm chuẩn cũng được thực hiện để đánh giá độ thu hồi của phương pháp

xử lý mẫu Mẫu thực được thêm một lượng nhất định các AP, APEO chuẩn vào ở 3 mức nồng độ sao cho tổng hàm lượng các AP sau khi xử lý nằm trong 3 khoản nồng

độ của đường chuẩn Xử lý mẫu theo quy trình đã chọn và phân tích trên hệ thống HPLC và GC-MS thu được hàm lượng các chất và đánh giá độ thu hồi của phương pháp xử lý mẫu

2.3.4 Phân tích mẫu thực

Trên cơ sở phương pháp đã được tối ưu, đề tài tiến hành ứng dụng phương pháp

để phân tích hàm lượng các AP, APEO trên các mẫu lưu thông trên thị trường Tiến hành phân tích trên cả 2 hệ thống HPLC-PAD và GC-MS và tiến hành so sánh 2 thiết

bị và đánh giá kết quả

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Tối ưu các điều kiện phân tích trên thiết bị

3.1.1 Các điều kiện tối ưu trên HPLC-PAD

+ Cột tách: Cột tách có vai trò rất quan trọng trong một phép tách sắc ký, nó

quyết định hiệu quả tách của quá trình Để chọn được một pha tĩnh hay một cột tách phù hợp nhất ta phải dựa trên những đặc điểm như: độ phân cực của chất phân tích, chất phân tích được pha trong môi trường như thế nào thì mới quyết định chọn pha tĩnh phù hợp Chất phân tích ở đây là các akylphenol không phân cực nên cần lựa chọn pha tĩnh có bản chất gần giống như chất phân tích [1] Trong điều kiện phòng thí nghiệm, đề tài lựa chọn cột pha đảo C18 (250 mm x 4,6 mm x 5 µm) để tách và định lượng các alkylphenol

+ Van bơm mẫu, thể tích bơm mẫu: Trên thực tế một trong những khó khăn của

phép tách sắc ký là: sự doãng chân pic dẫn đến hiện tượng chồng pic, trong đó thể tích bơm mẫu vào cột cũng là một nguyên nhân gây ra hiện tượng này; nếu vòng mẫu quá dài, lượng mẫu bơm vào cột quá lớn sẽ dẫn đến hiện tượng doãng pic càng lớn, các pic càng chồng lên nhau trong khi tách [1] Đó là do lượng mẫu quá lớn sẽ dẫn đến hiện tượng một phần mẫu vào cột tách trước, một phần ra sau dẫn đến trong quá trình tách trên cột sẽ có một phần chất phân tích ra trước và một phần ra sau gây ra hiện tượng doãng chân pic Nếu thể tích bơm mẫu là quá nhỏ thì sai số cũng sẽ rất lớn, ví dụ nếu sai số của van bơm mẫu là 0,05l, khi bơm thể tích mẫu là 1l thì sai số sẽ là 5%, còn nếu thể tích mẫu bơm là 50l thì sai số là 0,1% Ngày nay, van bơm mẫu 6 chiều rất phổ biến, do đó, chúng tôi lựa chọn loại van này và thể tích mẫu bơm là 10l

+ Detector: detector là một bộ phận có vai trò theo dõi, phát hiện các chất tan

trong pha động từ cột sắc ký chảy ra một cách liên tục, nó là một bộ phận thu nhận và phát hiện các chất hay hợp chất dựa theo một tính chất nào đó của chất phân tích Trên thực tế, hầu hết các chất nghiên cứu đều hấp thụ ánh sáng trong vùng tử ngoại UV – VIS, vì vậy detector UV – VIS thường được sử dụng nhiều nhất trong các nghiên cứu

[1] Hiện nay mảng diot–photo–array phát triển, chúng có vai trò như một detector UV – VIS, nhưng chúng có khả năng theo dõi chất ở nhiều bước sóng khác nhau ở cùng một thời điểm, và độ nhạy của nó cao hơn detector UV-VIS Tuy nhiên, dựa vào điều kiện phòng thí nghiệm và mục tiêu của nghiên cứu, chúng tôi quyết định chọn detector PAD để phát hiện các chất phân tích

+ Bước sóng hấp thụ cực đại của các AP: trong nghiên cứu này đề tài lựa chọn

phân tích NP, OP và NPEO, OPEO sau khi đã phân tách thành NP, OP tương ứng Chúng có cấu tạo rất giống nhau Chỉ khác nhau là nhóm nonyl- và octyl- liên kết với phenol ở vị trí số 4, vì vậy bước sóng hấp thụ quang của NP, OP này đều giống nhau,

ở 225 nm Dải phổ hấp thụ của NP, OP được quét trên detector PAD từ 200 nm đến

600 nm, bước sóng 225 nm là đỉnh hấp thụ cực đại của các AP

wavelength (nm) 0

Hình 3.1: Phổ UV-VIS của alkylphenol

+ Khảo sát và lựa chọn thành phần pha động phù hợp: thành phần pha động ảnh

hưởng rất lớn đến hiệu quả tách chất Pha động có thể ảnh hưởng tới những vấn đề sau của sự tách sắc ký của các chất:

- Độ chọn lọc của hệ pha

- Thời gian lưu của các chất

- Độ phân giải của các chất

Các chất phân tích là các chất kém phân cực, pha tĩnh đƣợc chọn cũng là cột pha đảo, kém phân cực, vậy pha động dùng để tách phải có độ phân cực vừa phải thì mới

có thể tách các chất phân tích Với việc chỉ phân tích NP, OP nên đề tài chọn chế độ chạy đẳng dòng và tiến hành khảo sát các hệ dung môi: MeOH-H2O, ACN-H2O

Chuẩn bị dung dịch chuẩn nồng độ 10 mg/l của NP, OP, tiến hành bơm 10 µl lên

hệ thống HPLC, nhiệt độ cột là 35 oC, tốc độ dòng 800 µl/phút, chạy đẳng dòng trong

30 phút với các hệ dung môi của ACN-H2O là ACN 100%; ACN/H2O: 90/10%; ACN/H2O: 85/15%; ACN/H2O: 80/20%; ACN/H2O: 70/30% Và các hệ dung môi của metanol là MeOH 100%; MeOH/H2O: 90/10%; MeOH/H2O: 80/20%; MeOH/H2O: 70/30% Kết quả thể hiện trong bảng 3.1 và hình 3.2; 3.3

RT: 0.00 - 30.00

Time (min) 0

5.09 7.85 9.82

4.79 3.72

UV Chuan-ACN NL:

4.32E5 Channel A

UV chuan-acn- h2o-10%

NL:

2.83E5 Channel A

UV chuan-acn- h2o-15% NL:

2.63E5 Channel A

UV chuan-acn- h2o-20% NL:

1.16E5 Channel A

UV chuan-acn- h2o-30%

Hình 3.2: Khảo sát hệ dung môi pha động với ACN/H 2 O

RT: 0.00 - 30.00

Time (min) 0

8.33

10.62 0.28 2.81 4.58

16.00 16.18 22.7322.90

23.49 16.59

23.90 17.58

6.88

24.48 18.17

7.76

3.90 2.79

1.10 1.27

2.85 3.32

NL:

3.09E5 Channel A

UV Chuan- MeOH

NL:

7.85E4 Channel A

UV chuan-me- h2o-10%

NL:

8.04E4 Channel A

UV chuan-me- h2o-20%-2

NL:

6.20E4 Channel A

UV chuan-me- h2o-30%

Hình 3.3: Khảo sát hệ dung môi pha động với MeOH/H 2 O

Bảng 3.1: Kết quả khảo sát hệ dung môi pha động

Hệ dung môi Thời gian lưu OP (phút) Thời gian lưu NP (phút)

nhưng chưa tách khỏi nhau; với hệ dung môi của ACN/H2O: 90/10% hoặc MeOH/H2O: 90/10% các pic đã tách rõ khỏi nhau nhưng lại bị trùng chân; Các hệ dung môi ACN/H2O: 70/30% hoặc MeOH/H2O: 70/30% các chất phân tích chưa ra hết trong thời gian khảo sát; các hệ dung môi ACN/H2O: 85/15%; ACN/H2O: 80/20%; MeOH/H2O: 80/20% các pic đã tách riêng hoàn toàn Trong đó hệ dung môi ACN/H2O: 85/15% cho lợi nhất về thời gian phân tích Vì vậy đề tài lựa chọn hệ dung môi này cho các nghiên cứu tiếp theo và giảm thời gian chạy mẫu xuống còn 20 phút Như vậy, qua khảo sát, lựa chọn các điều kiện tối ưu cho phân tích các NP, OP trên thiết bị HPLC, đề tài đã chọn được các điều kiện tối ưu như Bảng 3.2:

Bảng 3.2: Các điều kiện tối ưu trên HPLC

3.1.2 Các điều kiện tối ưu trên GC-MS

+ Cột tách: theo các tài liệu tham khảo [14], [16], [17], để phân tích các AP

thường sử dụng cột mao quản có độ phân cực kém trên thiết bị GC-MS Trong điều kiện phòng thí nghiệm, đề tài lựa chọn cột 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

- Độ dày lớp phim: 0,25 µm

- Nhiệt độ tối đa: 325oC

+ Nhiệt độ cổng bơm mẫu, nhiệt độ detector, kiểu bơm mẫu:

Các thông số nhiệt độ cổng bơm mẫu, nhiệt độ detector, kiểu bơm là những thông số cần được lựa chọn thích hợp để máy vận hành ổn định và thu được kết quả tốt

Nhiệt độ cổng bơm mẫu thông thuờng có thể chọn từ 220-250˚C Do các AP có nhiệt độ bay hơi cao nên nhiệt độ cổng bơm mẫu được đặt ở 250˚C nhằm đảm bảo điều kiện hóa hơi toàn bộ mẫu

Detector MS chịu đuợc nhiệt độ cao từ 250˚C- 400˚C và để cho detector hoạt động ổn định thì nhiệt độ đặt thuờng cao hơn nhiệt độ cao nhất của chương trình nhiệt

lò cột từ 5˚C-20˚C Do cột DB-5MS có khả năng chịu đuợc nhiệt độ tối đa là 325˚C nên để đảm bảo tuổi thọ cột đồng thời cũng phù hợp với đối tuợng phân tích chuơng trình nhiệt lò cột thường ở mức tối đa từ 270˚C-280˚C Vì vậy nhiệt độ detector đựợc chọn là 280˚C Ở nhiệt độ này các chất phân tích sẽ hóa hơi hoàn toàn, không đọng lại trên detector làm giảm độ nhạy của detector

Ngoài ra, đối tuợng mẫu có hàm luợng AP thấp nên kiểu bơm không chia dòng được lựa chọn

+ Khảo sát chương trình nhiệt độ cột tách: Việc chỉ phát hiện 2 hợp chất là NP,

OP và nội chuẩn nên chương trình nhiệt độ cột tách sẽ tương đối đơn giản Chương trình nhiệt độ: 80 oC trong 0,5 phút; 30 oC/phút đến 180 oC, giữ 2 phút; 10 oC/phút đến

200 oC, giữ 1 phút; 20 oC/phút đến 280 oC, giữ 5 phút Tổng thời gian phân tích là 18 phút

+ Khảo sát tốc độ khí mang: tốc độ khí mang có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả

tách và số đĩa lý thuyết của quá trình tách Sự thay đổi tốc độ dòng sẽ làm thay đổi áp suất, thời gian lưu và diện tích pic Dựa vào tài liệu hướng dẫn sử dụng thiết bị và các tài liệu tham khảo đề tài đã lưa chọn khảo sát tốc độ khí mang He ở 0,6; 0,8; 1,0 và 1,2 ml/phút Kết quả được thể hiện ở Bảng 3.3 và Hình 3.4

100 0 50

100 0 50 100

12.29 12.39 14.19 16.86 9.56

5.04

10.50

11.86 11.96 15.57 16.465.52 6.26 7.92 10.28

NL:

5.64E5 TIC MS AP-0,6ml-min

NL:

4.48E5 TIC MS ap-0,8ml-min

NL:

5.14E5 TIC MS ap-1ml-min

NL:

4.67E5 TIC MS ap-1,2ml-min

Hình 3.4: Sắc đồ khảo sát tốc độ dòng khí He

Nhận xét: Khi thay đổi tốc độ khí mang (từ 0,6-1,2 ml/phút), sự chênh lệch về

thời gian lưu tăng lên không nhiều Điều này có thể được giải thích 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, sự tách chất được quyết định chủ yếu do pha tĩnh Do yêu cầu phân

tích và vận hành máy chúng tôi chọn tốc độ khí mang 1,0 ml/phút để đảm bảo sự tách chất tốt mà không làm doãng pic sắc ký cho các nghiên cứu tiếp theo

+ Lựa chọn thể tích bơm mẫu: Trong sắc ký khí, thể tích bơm mẫu ảnh hưởng

đến nhiều yếu tố như sự cân đối của pic sắc ký, sai số, độ nhạy của phép phân tích, tuổi thọ cột…Nếu thể tích bơm mẫu quá nhỏ, có thể gây sai số lớn khi bơm bằng tay

và giảm độ nhạy Còn nếu thể tích bơm mẫu quá lớn sẽ gây doãng pic, giảm tuổi thọ của cột Dựa vào tài liệu hướng dẫn sử dụng của thiết bị và các tài liệu tham khảo, đề tài lựa chọn thể tích bơm mẫu là 1µl

+ Lựa chọn chất nội chuẩn: 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

Các chất nội chuẩn được sử dụng là các chất có tính chất gần giống với chất phân tích, nhưng không có trong mẫu phân tích Với các NP trong thương mại chỉ có 4-nonylphenol với nonyl- mạch nhánh được sử dụng Với OP chỉ có 4-tert-octylphenol được sản xuất và sử dụng Do đó đề tài lựa chọn 4-n-nonylphenol (với nonyl- mạch thẳng) làm nội chuẩn cho phân tích NP, OP

+ Lựa chọn số khối các chất để định danh và định lượng:

Nguyên tắc chung của phương pháp khối phổ là phá vỡ phân tử trung hòa thành ion phân tử và các mảnh ion dương có số khối z = m/e Sau đó phân tách các ion này theo số khối và ghi nhận thu được phổ khối lượng Tùy thuộc vào cấu trúc phân tử của các chất mà hình thành các ion phân tử có cấu trúc khác nhau

Với cấu trúc phân tử của 4-tert-octylphenol (khối lượng phân tử 220) có thể có các quá trình bắn phá như Bảng 3.4

Bảng 3.4: Cơ chế tạo thành phổ khối của OP

(CH3)3C-CH2- → [(CH3)3C-CH2-C(CH3)2-C6H4-OH]

+ m/z = 206

+

Với cấu trúc phân tử của nonylphenol (khối lƣợng phân tử 220), do là hỗn hợp của nhiều đồng phân với sự phân nhánh của nhóm nonyl nên sự phân mảnh có thể xảy

T: + c Full ms [50.00-400.00]

m/z 0

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

77.03

189.03 147.11 234.91 249.95 280.71 311.79 343.27 393.20

Hình 3.5: Phổ MS của OP

m/z 0

50 100 0 50 100 0 50 100 0 50 100 0 50 100

162.95

348.08 391.60 135.00

NL: 5.74E3 AP-1ml-min#497 RT: 10.97 AV: 1 T: + c Full ms [50.00-400.00]

NL: 3.05E4 AP-1ml-min#507 RT: 11.09 AV: 1 T: + c Full ms [50.00-400.00]

NL: 2.54E4 AP-1ml-min#517 RT: 11.21 AV: 1 T: + c Full ms [50.00-400.00]

NL: 1.09E4 AP-1ml-min#523 RT: 11.28 AV: 1 T: + c Full ms [50.00-400.00]

NL: 7.62E3 AP-1ml-min#531 RT: 11.38 AV: 1 T: + c Full ms [50.00-400.00]

NL: 2.04E4 AP-1ml-min#538 RT: 11.46 AV: 1 T: + c Full ms [50.00-400.00]

NL: 5.22E4 AP-1ml-min#544 RT: 11.54 AV: 1 T: + c Full ms [50.00-400.00]

NL: 1.82E4 AP-1ml-min#551 RT: 11.62 AV: 1 T: + c Full ms [50.00-400.00]

Hình 3.6: Phổ MS của hỗn hợp NP

T: + c Full ms [50.00-400.00]

m/z 0

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