Nghiên cứu chế tạo giấy chỉ thị màu xác định phenol trong nước thải công nghiệp bằng phương in phun p2

CHƢƠNG 2

THỰC NGHIỆM

2.1 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị
Đề tài sử dụng các hóa chất chính mức độ tinh khiết hóa học với các thơng số kỹ
thuật sau:
 Phenol 99%: Trung Quốc;
 NaNO2 99%: Trung Quốc;
 Chitosan: cung cấp ởi công ty TNHH MTV chitosan Việt Nam;
 Sodium tripolyphosphate (STPP): 56-60% P2O5, Trung Quốc;
 NaOH 96%: Trung Quốc;
 CH3COOH 99,5%: Trung Quốc;
 Nƣớc khử ion: Merck;
 Sodium alginate: GRM7494-500G, Himedia, Ấn độ;
 Tyrosinase from mushroom (EC 1.14.18.1): ≥1000 unit/mg, Sigma;
 Giấy lọc Newstar cellulose, kích thƣớc lỗ xốp 11 µm, Trung Quốc;
 C2H5OH 96%: Trung Quốc;
 Na2HPO4.12H2O 98%: Trung Quốc;
 KH2PO4 99%: Trung Quốc.
Thiết bị và dụng cụ chính sử dụng cho nghiên cứu này gồm có:
 Hệ thống chƣng cất Kjeldahl, Đức;
 Máy khuấy cơ IKA RW 20 digital, Đức;
 Thiết ị đo sức c ng ề mặt CSC-Duouy
 Nhớt kế mao quản thủy tinh Cannon
 Máy đo pH InoLa , Trung Quốc;
 Máy đông khô Scanvac CoolSafe, Đan Mạch;
 Tủ lạnh âm sâu Biomedical Freezer, MDF-U5312, Nhật Bản;
 Máy ly tâm 6000 vòng/phút: Hettich EBA20, Đức;
 Máy ly tâm lạnh 15000 vòng/phút: Hettich UNIVERSAL 320R, Đức;

41


 Máy siêu âm: Bransonic, 3510E-DTH, Mexico;
 Tủ sấy Memmert UN30 (32l, 300°C, đối lƣu tự nhiên, 1 màn hình), Đức;
 Cân phân tích Sartorius, Mỹ;
 Điện thoại Sony XZ Dual với Camera sau 23MP, Nhật;
 Becher: 50 mL, 100 mL, Đức;
 Micropipet: 10 µL, 100 µL, 1000 µL, 5000 µL, Đức;
 Bình định mức: 10 mL, 25 mL, 100 mL, 500 mL, Đức.
2.2 Chuẩn bị dung dịch chuẩn
Các dung dịch chuẩn đƣợc tính tốn và chuẩn ị nhƣ sau:
 Dung dịch phenol gốc 500 ppm trong nƣớc

Cân 0,25 g phenol cho vào ình định mức 500 mL, định mức ằng nƣớc cất.
 Dung dịch HCl 0,4 M trong nƣớc

Hút 2,1 mL HCl 36% cho vào ình định mức, định mức ằng nƣớc cất.
 Dung dịch TYR 10 mg/mL trong đệm phosphate pH=6,5
Enzyme TYR đƣợc pha trong dung dịch đệm phosphate, pH 6,5 ở 25°C, sử dụng
nƣớc khử ion đã đƣợc lọc qua màng lọc vi sinh. Dung dịch TYR có nồng độ 10
mg/mL có ngh a là trong 1 mL dung dịch đệm sẽ có 10 mg enzyme. Nhƣ vậy 1
lọ 9,3 mg enzyme sẽ đƣợc hòa tan trong 0,93 mL dung dịch đệm để có dung dịch
TYR 10 mg/mL. Enzyme TYR gốc có 2687 U/mg do đó 1 lọ enzyme TYR có
9,3 mg sẽ chứa 24989 U.
 Dung dịch nCTS 10 mg/mL trong acid acetic

42

Cân 0,25g nCTS hòa tan ằng acid acetic 2% và định mức 25mL.
 Dung dịch COS 10 mg/mL trong acid acetic

Cân 0,25g COS hòa tan ằng acid acetic 2% và định mức 25mL.
 Dung dịch ALG 10 mg/mL trong nƣớc

Cân 0,25g ALG hòa tan ằng nƣớc cất và định mức 25mL.
2.3 Pha dung dịch làm việc
Các dung dịch làm việc đƣợc tính tốn và chuẩn ị nhƣ sau:
 Dung dịch phenol 100 ppm: Hút 10 mL dung dịch phenol gốc 500 ppm cho vào
ình định mức 50 mL, định mức ằng nƣớc cất.
 Dung dịch HCl 0,01 M: Pha các dung dịch HCl 0,01 M ằng cách hút 1,25 mL
dung dịch HCl 0,4 M cho vào ình định mức 50 mL, định mức ằng nƣớc cất.
 Dung dịch TYR 500 U/mL: Pha 1 mL dung dịch enzyme Tyrosinase 500 U/mL
ằng cách hút 20 µL enzyme 10 mg/mL, thêm 980 µL dung dịch đệm phosphate.
 Dung dịch nCTS: 0,5 mg/mL: Hút 0,5 mL dung dịch nCTS 10 mg/mL cho vào
ình định mức 10 mL, định mức ằng nƣớc cất.
 Dung dịch COS: 0,5 mg/mL: Hút 0,5 mL dung dịch COS 10 mg/mL cho vào
ình định mức 10 mL, định mức ằng nƣớc cất.
 Dung dịch STTP 0,25% (w/v) trong nƣớc: Cân 0,25g STPP hòa tan và định mức
100 mL ằng nƣớc cất.
 Dung dịch ALG: 0,025 mg/mL: Hút 0,25 mL dung dịch ALG 10 mg/mL cho
vào ình định mức 100 mL, định mức ằng nƣớc cất.
 Dung dịch NaNO2 0.1M trong nƣớc:

43


Cân 0,69697g NaNO2 hòa tan và định mức 100 mL ằng nƣớc cất.
 Dung dịch NaOH : 1M

Cân 4,1666g NaOH hòa tan và định mức 100 mL ằng nƣớc cất.
 Dung dịch acid acetic 1% (v/v): Hút 1 mL acid acetic đậm đặc cho vào ình định
mức 100 mL, định mức ằng nƣớc cất.
 Dung dịch đệm phosphat pH=6,2: Cần chuẩn ị 2 dung dịch A và B nhƣ sau:
Dung dịch A: Cân 23,9g Na2HPO4.12H2O 1/15M hòa tan và cho vào ình định
mức 1000 mL, định mức ằng nƣớc cất đã khử ion. Dung dịch B: Cân 9,07g
KH2PO4 1/15M hòa tan và cho vào ình định mức 1000 mL, định mức ằng
nƣớc cất đã khử ion. Dung dịch đệm phosphat pH=6,2 đƣợc tạo ra nhƣ sau: cho
184 mL dung dịch A và 816 mL dung dịch B vào ình định mức, lắc đều, kiểm
tra lại pH ằng máy đo pH, sau đó dùng ống nhỏ giọt, nhỏ thêm từ từ dung dịch
A vào hỗn hợp cho đến khi pH=6,2 thì dừng lại.
2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu
Sơ đồ và nội dung nghiên cứu của đề tài đƣợc trình ày ở Hình 2.1. Có 4 nội dung
chính trong nghiên cứu này là:
-

Điều chế COS và nCTS từ CTS thƣơng mại và xác định các đặc trƣng hóa lý
của COS và nCTS.

-

Nghiên cứu phối liệu dung dịch in phun của các vật liệu nCTS, ALG, TYR
sử dụng dung môi EtOH/H2O và chất hoạt động ề mặt (CHĐBM) Tween
20.

44


-

Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình chế tạo, điều kiện ảo quản,
điều kiện phản ứng và đặc trƣng kỹ thuật của 2 loại giấy CTM ằng phƣơng
pháp in phun từng lớp vật liệu theo trật tự sau:
Cell_nCTS: Giấy (Cell)/nCTS/TYR/ALG/nCTS

-

Xác nhận giá trị sử dụng của phƣơng pháp xác định phenol trong nƣớc thải
sử dụng giấy CTM vừa chế tạo theo tiêu chuẩn ISO/IEC 17025:2017.

Hình 2.1 Sơ đồ và nội dung nghiên cứu
2.4.1 Điều chế COS và nCTS và xác định các đặc trưng hóa lý
2.4.1.1 Điều chế COS và nCTS
Sơ đồ quy trình điều chế COS đƣợc trình ày ở Hình 2.2. Các ƣớc thực hiện nhƣ

45


sau: 10 gam CTS nguyên liệu cho vào eacher chứa 1000 mL dung dịch acid acetic
1% (v/v), siêu âm khuấy trộn hỗn hợp trong 3 giờ với vận tốc 1500 vòng/phút.
Thêm từ từ 50 mL dung dịch NaNO2 0,1 M vào hỗn hợp, tiếp tục khuấy siêu âm
thêm 2 giờ sau đó lọc loại ỏ phần cặn ẩn. Dùng NaOH 0,5 M điều chỉnh dung
dịch sau lọc về pH=7. Để yên hỗn hợp trong 30 phút, lọc lấy phần rắn, rửa qua nƣớc
nhiều lần để loại kiềm dƣ và sấy ằng máy đông khô ở nhiệt độ -45°C, 0,001 mBar
trong 24 giờ. Sản phẩm COS đƣợc ảo quản ở -30°C. [46]
CTS
AcOH 1%

Khuấy siêu âm

NaNO2 0,1M

Khuấy siêu âm

NaOH 0,5M,
pH=7

Lọc
Khuấy
Ly tâm

H2O

Rửa

Nƣớc rửa

Sấy chân khơng
COS

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình điều chế COS
Sơ đồ quy trình điều chế nCTS đƣợc trình ày ở Hình 2.3. Các ƣớc thực hiện nhƣ
sau: Chuẩn ị dung dịch 0,5% (w/v) trong acid acetic 1% (v/v) của COS đƣợc điều
chế ở trên, sau đó điều chỉnh dung dịch đến pH=7 ằng NaOH 0,5 M, tiếp tục nhỏ
từ từ STPP 0,25% (w/v) vào dung dịch trong điều kiện khuấy siêu âm ở nhiệt độ
phòng trong 3 giờ (1500 vòng/phút). Ly tâm dung dịch với tốc độ 14000 vòng/phút
trong 30 phút, ỏ cặn, rửa dung dịch nhiều lần với nƣớc khử ion. nCTS thu đƣợc

46

sau khi đông khô dung dịch ở nhiệt độ -45°C, áp suất 0,001 mBar trong 72 giờ.
nCTS đƣợc ảo quản ở 5°C trong tủ lạnh. [47]
COS
AcOH 1%

Khuấy siêu âm

STTP 0,25%
tỷ lệ 1:6

Khuấy siêu âm

H2O

Ly tâm tốc độ cao

Chất rắn

Ly tâm tốc độ cao

Chất rắn

Sấy chân khơng
nCTS

Hình 2.3 Sơ đồ quy trình điều chế nCTS
2.4.1.2 Xác định độ deacetyl hóa
Độ deacetyl hóa (DDA) là một đặc tính quan trọng của CTS và các dẫn xuất của nó

vì thơng số này ảnh hƣởng nhiều đến các tính chất quan trọng nhƣ tính tan, độ nhớt,
tính kháng khuẩn, ... Hiện nay có rất nhiều phƣơng pháp xác định DDA của CTS
nhƣ phân tích nguyên tố, UV (Ultraviolet spectroscopy) [48], IR (infrared spectra)
và NMR (Nuclear Magnetic Resonance), ... Phƣơng pháp phổ iến hiện nay là
phƣơng pháp IR. Trong nghiên cứu này, DDA đƣợc tính ằng công thức theo
phƣơng pháp của tác giả Brugnerott [49] nhƣ sau:

[

]

47


Trong đó:
-

A1320: cƣờng độ hấp thu tại ƣớc sóng 1320 cm-1.

-

A1420: cƣờng độ hấp thu tại ƣớc sóng 1420 cm-1.

FT-IR của CTS, COS, nCTS đƣợc xác định ằng thiết ị quang phổ hồng ngoại
FT/IR4700, Đức tại Trƣờng Đại học Công nghiệp TP.HCM.
2.4.1.3 Xác định khối lượng phân tử trung bình
Khối lƣợng phân tử của CTS, COS và nCTS đƣợc xác định ằng phƣơng pháp sắc
kí gel thẩm thấu (Gel Permeation Chromatography - GPC) với thiết ị Agilent 1100
Series, Đức tại Phịng thí nghiệm trung tâm, Đại học KHTN, TP.HCM.
2.4.1.4 Xác định hình thái và cấu trúc bề mặt

Hình thái và cấu trúc ề mặt của CTS, COS và nCTS đƣợc xác định ằng phƣơng
pháp đo SEM sử dụng thiết ị FE-SEM JSM 7401, Nhật Bản tại phịng thí nghiệm
Cơng nghệ nano, khu Công nghệ cao TP.HCM (nCTS) và thiết ị FE-SEM SU8020, Nhật Bản tại Viện Công nghệ nano Đại học Quốc gia TP.HCM (CTS và
COS).
2.4.1.5 Xác định kích thước hạt
nCTS đƣợc xác định phân ố kích thƣớc hạt và kích thƣớc hạt ằng phƣơng pháp
DLS sử dụng thiết ị Particle Size Analysis Refractive Index Analytical Instrument
Laser Granulometer, Trung Quốc tại Viện Công nghệ nano Đại học Quốc gia
TP.HCM.
2.4.1.6 Xác định trạng thái pha và tinh thể
CTS, COS và nCTS đƣợc kiểm tra trạng thái pha và tinh thể ằng phƣơng pháp
XRD sử dụng thiết ị XRD-6100, Shimadzu tại khoa Cơng nghệ Hóa học trƣờng
Đại học Cơng nghiệp TP.HCM.

48


2.4.2 Phối liệu dung dịch in phun
nCTS, TYR và ALG đƣợc phối liệu với dung môi EtOH và chất HĐBM Tween 20
để có các tính chất quan trọng nhƣ độ nhớt, sức c ng ề mặt, pH tƣơng tự nhƣ dung
dịch mực in. Trong quá trình phối liệu dung dịch in đƣợc kiểm tra độ nhớt (ASTM
D 445 -11), sức c ng ề mặt (TCVN 4864:2007), pH (TCVN 6492:2011) và khả
n ng in phun trên ề mặt giấy lọc. Ảnh hƣởng các tỷ lệ phối trộn của vật liệu với
dung môi và chất HĐBM cũng đã đƣợc khảo sát.
2.4.3 Chế tạo hộp đo màu và lựa chọn phần mềm định lượng màu sắc
Màu của giấy CTM xác định dựa trên hình ảnh đƣợc chụp

ằng camera của

smartphone sử dụng phần mềm ImageJ và không gian màu RGB. Hộp chụp mẫu là

một hộp nhựa bên trong phủ màu đen đồng nhất dài 25cm, rộng 15cm, cao 10cm, có
hệ thống chiếu ánh sáng trắng

ằng thanh đèn Led SMD 7020 công suất

18W/1m/72, điện áp 12V DC. Máy ảnh đƣợc đặt cố định trên ề mặt hộp có góc
chụp vng góc với bề mặt mẫu đặt cố định ở trong hộp (Hình 2.4). Các vùng xác
định màu đều có cùng diện tích và đƣợc đặc trƣng ởi các giá trị màu đỏ (R), xanh
lá (G), xanh da trời (B), cƣờng độ màu (I) (Hình 2.5). Mỗi mẫu đƣợc đo lặp lại 3
lần, lấy giá trị trung ình.

Hình 2.4 Hộp đo màu

49


Hình 2.5 Phần mềm ImageJ
2.4.4 Chế tạo giấy CTM
Giấy lọc đƣợc ngâm trong ethanol 60 phút, để khơ hồn tồn và đƣợc gắn lên ề
mặt đế là tờ giấy in khổ A4. Dùng út sáp vẽ lên ề mặt giấy lọc các vịng trịn
đƣờng kính 1,2 cm, đặt vào giữa hai tờ giấy ạc và gia nhiệt 140°C 10 phút để sáp
nóng chảy thấm qua tờ giấy, tạo một lớp kỵ nƣớc hiệu quả đồng thời ng n chặn sự
uốn cong của giấy trong quá trình in phun.
Máy in phun Epson T50 có 6 hộp màu mực tiếp ngồi. Mỗi hộp màu đƣợc quy ƣớc
cho từng dung dịch in với các thông số R, G và B tƣơng ứng:

Yellow

Black

Light
Magenta

Light Cyan

50

Magenta

Cyan


Stt

Màu hộp mực

Dung dịch in
phun

Thông số (R, G, B) cài
đặt

1

Yellow

Mẫu trắng

2

Black

ALG

0; 0; 0

3

Light Cyan

nCTS

129; 255; 255

4

Light Magenta

COS

255; 129; 255

5

Magenta

TYR

255; 0; 255

6

Cyan

STPP

0; 255; 255

255; 255; 0

Giấy CTM đƣợc chế tạo ằng cách lắng đọng từng lớp vật liệu sử dụng phƣơng
pháp in phun có cấu trúc nhƣ sau:
-

Giấy CTM sử dụng chất mang nCTS để cố định TYR:

Cell_nCTS: Giấy (Cell)/nCTS/TYR/ALG/nCTS
Tiến hành in phun từng lớp dung dịch theo trật tự cấu trúc trên. Trƣớc khi phun tiếp
lớp dung dịch khác, giấy CTM phải đƣợc để khơ hồn tồn. Sau khi in lớp dung
dịch cuối cùng, để yên giấy CTM một thời gian để ổn định ma trận, tạo các liên kết
ngang giữa các polyme đa điện tích nCTS, ALG và TYR.

Hình 2.6 Máy in phun Epson T50 với 6 hộp màu mực tiếp ngoài

51


2.4.5 Khảo sát ảnh hưởng màu sắc của từng lớp hóa chất trên bề mặt giấy
Màu sắc của từng lớp đơn chất trên ề mặt giấy đƣợc khảo sát khi tiến hành in phun
từng dung dịch vật liệu ký hiệu lần lƣợt là Cell/nCTS, Cell/ALG. Cell/TYR,

Cell/phenol. Sự thay đổi màu cũng đƣợc so sánh giữa mẫu trắng là giấy CTM và
giấy CTM sau khi nhỏ phenol (3 µL, 1,0 ppm) tạo ra quinone là sản phẩm oxy hóa
của phenol với TYR. Mỗi dung dịch đƣợc in phun 5 lớp và theo trật tự sau:
Cell_nCTS: nCTS/TYR/AlG/nCTS.
Sau khi in phun xong mỗi loại dung dịch, các màu R, G và B đã đƣợc xác định để
so sánh và đánh giá.
2.4.6 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng quá trình chế tạo và điều kiện phản ứng
của giấy CTM
Các yếu tố ảnh hƣởng của q trình chế tạo Cell_nCTS gồm thể tích, nồng độ và số
lớp của các chất mang nCTS, enzyme TYR, ALG và các chất phủ ảo vệ ề mặt
nCTS, thời gian ổn định ma trận giữa TYR và các polyme đa điện tích, nhiệt độ chế
tạo. Các yếu tố ảnh hƣởng đến điều kiện phản ứng gồm có nhiệt độ và thời gian
phản ứng, thể tích phenol. Các điều kiện lƣu trữ giấy CTM là thời gian và nhiệt độ
lƣu trữ cũng là một trong những thông số quan trọng đƣợc khảo sát. Phƣơng pháp
nghiên cứu đƣợc thực hiện theo nguyên tắc tối ƣu từng iến. Ảnh hƣởng của các
yếu tố quá trình đƣợc đánh giá dựa vào xu hƣớng thay đổi của các màu R, G, B chủ
yếu là màu R vì đây là màu của sản phẩm oxy hóa TYR với phenol và cƣờng độ I.
Phƣơng pháp nghiên cứu là tối ƣu từng iến.
Để khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng của quá trình chế tạo Cell_nCTS, các thông số
đƣợc thay đổi theo trật tự và lần lƣợt nhƣ sau:

52


Bảng 2.1 Khảo sát ảnh hƣởng của nCTS

Thông số khảo sát

Loại giấy

Thông số cố định

CTM

Số lớp
nCTS/TYR (30 U/mL, 5 lớp)/ ALG
(0,25 mg/mL, 5 lớp), nCTS (0,5
Cell_nCTS

mg/mL, 5 lớp)/phenol (1 ppm, 3 L,

1-20

1 lớp), thời gian ổn định 20 phút,
nhiệt độ phản ứng 40°C, thời gian
phản ứng 60 phút.
Bảng 2.2 Khảo sát ảnh hƣởng của TYR

Thông số khảo sát
Loại giấy

Thông số cố định

CTM

Số lớp

nCTS/TYR/ALG (0,25 mg/mL, 5
lớp),
Cell_nCTS

nCTS

(0,5

mg/mL,

5

lớp)/phenol (1 ppm, 3 L, 1 lớp),
thời gian ổn định 20 phút, nhiệt độ
phản ứng 40°C, thời gian phản ứng
60 phút.

53

1-20


Bảng 2.3 Khảo sát ảnh hƣởng của ALG

Thông số khảo sát
Loại giấy

Thông số cố định

CTM

Số lớp

nCTS/TYR/ALG/nCTS (0,5 mg/mL,
5 lớp)/phenol (1 ppm, 3 L, 1 lớp),
Cell_nCTS thời gian ổn định 20 phút, nhiệt độ

1-20

phản ứng 40°C, thời gian phản ứng
60 phút.
Bảng 2.4 Khảo sát ảnh hƣởng của COS và nCTS phủ bề mặt

Thông số khảo sát
Loại giấy
CTM

Thông số cố định
Số lớp

nCTS/TYR/ALG/nCTS/phenol
Cell_nCTS

(1

ppm, 3 L, 1 lớp), thời gian ổn định
20 phút, nhiệt độ phản ứng 40°C,
thời gian phản ứng 60 phút.

54

1-20

Các thơng số cịn lại ảnh hƣởng đến điều kiện chế tạo giấy CTM và phản ứng của
phenol khi đƣợc nhỏ lên ề mặt giấy CTM đƣợc khảo sát trong phạm vi sau:
 Thời gian ổn định ma trận liên kết ngang của các polyme đa điện tích nhƣ nCTS,
ALG cố định TYR trên nền cellulose của giấy lọc ký đƣợc khảo sát từ 45 phút
đến 120 phút.
 Thể tích phenol phản ứng hoàn toàn với TYR khi đƣợc nhỏ lên ề mặt giấy
CTM đƣợc khảo sát tƣơng ứng từ 2,5-5,0 (µL).
 Nhiệt độ phản ứng và thời gian phản ứng đƣợc khảo sát đƣợc trình ày trong
Bảng 2.5. TYR có hoạt tính cao nhất 40°C do đó nhiệt độ phản ứng chỉ tập trung
khảo sát ở nhiệt độ thƣờng và 40°C.
Bảng 2.5 Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ ổn định và nhiệt độ phản ứng
Chất mang

Điều kiện khảo sát
Nhiệt độ phản ứng (0C)

Thời gian phản ứng (phút)
30
45

30

60
75
30

nCTS

45

40

60
75
30
45

50

60

75
 Giấy CTM đƣợc khảo sát lƣu trữ ở điều kiện nhiệt độ phòng và nhiệt độ lạnh
4°C trong tủ lạnh từ 60 phút cho đến 15 ngày.

55


2.4.7 Khảo sát các tính chất đặc trưng của giấy nguyên liệu và giấy CTM
2.4.7.1 Hàm lượng tro
Hàm lƣợng tro của giấy lọc Newstar và CTM đƣợc xác định nhƣ sau: Chén sứ sạch
đƣợc sấy 105oC trong 1 giờ, để nguội tới nhiệt độ phòng, cân ghi nhận m1 (g). Bỏ
giấy lọc vào chén, cân ghi nhận m2 (g), than hóa cho đến cháy đen thì nung ở 800oC
trong 30 phút cho tới khi tro có màu xám trắng, để nguội tới nhiệt độ phòng trong tủ
hút, cân ghi nhận m3 (g). Hàm lƣợng tro của giấy đƣợc xác định theo cơng thức:

2.4.7.2 Xác định hình thái và cấu trúc bề mặt
Cell_nCTS đƣợc xác định hình thái và cấu trúc ề mặt ằng phƣơng pháp đo SEM
tại phịng thí nghiệm Công nghệ nano, khu Công nghệ cao TP.HCM, sử dụng thiết

ị FE-SEM S4800 Hitachi, Nhật Bản.
2.4.8 Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp
Để giấy CTM có thể sử dụng để xác định phenol trong nƣớc thải công nghiệp thì
sau khi chế tạo giấy CTM phải đƣợc xác nhận giá trị sử dụng của phƣơng pháp theo
tiêu chuẩn ISO/IEC 17025:2017. Nội dung của tiêu chuẩn gồm có các ƣớc chính
nhƣ sau:
 Xác định khoảng tuyến tính và phƣơng trình đƣờng chuẩn: Khoảng tuyến tính
của phƣơng pháp là khoảng nồng độ có sự phụ thuộc tuyến tính giữa cƣờng độ
màu đo đƣợc và nồng độ C của phenol chuẩn. Các ƣớc tiến hành nhƣ sau:
Chuẩn ị 21 tờ giấy CTM Cell_nCTS với các thông số đƣợc xác định ở 2.4.6.
Nhỏ dung dịch phenol chuẩn có nồng độ từ 0,005ppm đến 20ppm trên giấy.
Thời gian và nhiệt độ phản ứng, thể tích phenol nhỏ đƣợc xác định ở 2.4.6. Sử
dụng phần mềm Excel phân tích ANOVA với độ tin cậy 95% sử dụng chuẩn t và
chuẩn F để kiểm định hệ số hồi quy và phƣơng trình hồi quy tuyến tính giữa
cƣờng độ màu đỏ (R) của giấy CTM sau phản ứng và nồng độ phenol chuẩn.

56


 Xác định giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lƣợng (LOQ): LOD và LOQ
đƣợc xác định ằng cách đo cƣờng độ màu của mẫu trắng đối chứng ( lank) với
khoảng tuyến tính của đƣờng chuẩn. Kết quả theo công thức sau:

SD: độ lệch chuẩn của các phép đo mẫu trắng.
a: hệ số góc của đƣờng tuyến tính hay phƣơng trình đƣờng chuẩn
 Độ chính xác của phƣơng pháp ao gồm độ lặp và độ đúng. Độ lặp hay độ chụm
đƣợc đo dƣới điều kiện cùng phƣơng pháp, cùng mẫu, cùng phịng thí nghiệm và
do một ngƣời thực hiện. Mẫu nƣớc thải chƣa xử lý của nhà máy giấy đƣợc chia
làm 3 phần, các ƣớc tiến hành tƣơng tự nhau từ khâu xử lý mẫu, chƣng cất
phenol và nhỏ phenol lên Cell_nCTS, đo màu R 6 lần cho mỗi mẫu. Độ lặp đƣợc

đánh giá ằng phƣơng pháp phân tích ANOVA với độ tin cậy 95% kiểm định
chuẩn F ằng phần mềm Excel.
 Độ đúng của phƣơng pháp Cell_nCTS đƣợc đánh giá qua việc khảo sát độ
chệch. Độ chệch của phƣơng pháp so với CASE đƣợc kiểm định ằng chuẩn t sử
dụng phần mềm Excel với độ tin cậy 95%:
|̅̅̅̅

|

√

Độ chệch của phƣơng pháp Cell_nCTS đƣợc kiểm định ằng chuẩn F (so sánh 2
phƣơng sai) và chuẩn F (so sánh 2 trung ình) sử dụng phần mềm Excel với độ
tin cậy 95%. USFDA quy định độ chệch của các phƣơng pháp xác định dƣ lƣợng
phải không đƣợc lớn hơn 15% [51].
2.4.9 Chuẩn bị mẫu thử
Mẫu nƣớc thải đƣợc lấy từ Công ty TNHH giấy A.F.C số C6/4C Ấp 3, Xã V nh Lộc
B, Huyện Bình chánh, TP.HCM. Nƣớc thải từ quy trình sản xuất ột giấy đặc iệt là
ột giấy sản xuất ằng phƣơng pháp Kraft sử dụng nguyên liệu gỗ sẽ có hàm lƣợng
phenol cao hơn đi từ giấy đã qua sử dụng vì phenol và các hợp chất của phenol sẽ
đƣợc tạo ra trong quá trình oxy hóa, thủy phân các thành phần chính của gỗ. Các
dẫn xuất và đồng đẳng của phenol có mặt trong nƣớc thải nếu cùng ị chƣng cất và

57


cũng có phản ứng với TYR tƣơng tự nhƣ phenol đƣợc coi là phenol và đƣợc tính
quy về tổng phenol trong kết quả phân tích [21].
2.4.9.1 Phương pháp lấy mẫu
Mẫu nƣớc thải đƣợc lấy theo TCVN 5999:1995 (ISO 5667-10:1992) - Chất lƣợng

nƣớc - Lấy mẫu. Hƣớng dẫn lấy mẫu nƣớc thải, thể tích mẫu lấy để xác định phenol
1000 mL. Mẫu đƣợc ảo quản và xử lý mẫu nƣớc thải để xác định phenol theo
TCVN 5993-95. Xác định phenol trong 24 giờ sau khi lấy mẫu. Trong trƣờng hợp
cần ảo quản mẫu lâu hơn 24 giờ, cần dùng NaOH trung hoà nƣớc thải cho đến dƣ
khoảng 1,0 g NaOH cho 1 L nƣớc thải đã trung hoà [52].
2.4.9.2 Xử lý mẫu [21]
Đầu tiên mẫu đƣợc xử lý loại ỏ ảnh hƣởng của sunfua và các thành phần hữu cơ
khác vì các sunfua (hidro sunfua, các muối sunfua tan) có trong nƣớc thải sẽ cản trở
việc xác định phenol do đó cần phải loại trƣớc khi phân tích mẫu. Các ƣớc tiến
hành nhƣ sau: khoảng 150 mL nƣớc thải vào cốc thủy tinh 500 mL, kiềm hoá mẫu
nƣớc cho đến pH 12-12,5 để phenol chuyển hết thành phenolat ằng NaOH (nếu
mẫu đã đƣợc ảo quản kiềm thì cần kiểm tra lại pH và điều chỉnh đến pH 12-12,5),
chuyển dung dịch vào phễu chiết 250 mL. Chiết 2 lần để tách ỏ các chất hữu cơ có
thể có ằng 15 mL CHCl3. Phần dung dịch nƣớc đƣợc chuyển vào cốc, chƣng trên
nồi cách thuỷ 10-15 (phút) để loại clorofom dƣ. Sau đó dung dịch mẫu nƣớc đƣợc
trung hoà ằng dung dịch H2SO4 1:3 đến pH=5. Thêm 10-15 (mL) dung dịch
CuSO4 để kết tủa sunfua (nếu có). Lọc ỏ kết tủa và chuyển vào ình cất để cất
phenol.
Sau đó mẫu tiếp tục đƣợc xử lý để loại ỏ ảnh hƣởng của các tạp chất khơng ay
hơi (kể cả cặn khơng tan...) vì nó ảnh hƣởng đến các phép đo màu ằng cách tiến
hành chƣng cất phenol. Phenol ay hơi chậm nên thể tích mẫu cất an đầu phải đủ
lớn và trong quá trình cất cần tiếp tục ổ sung nƣớc. Các ƣớc đƣợc thực hiện nhƣ
sau: 150 mL nƣớc thải sau khi xử lý ở sunfua đƣợc chuyển vào ình cất, thêm đá
ọt vào và cất đến khi trong ình cịn khoảng 10 mL, thêm tiếp 150 mL nƣớc cất

58


vào ình và cất tiếp đến khi thu đƣợc thêm 100 mL dịch cất nữa, gộp 2 dung dịch
cất và xác định thể tích dịch cất thu đƣợc (mL).

2.4.10 Phân tích phenol bằng phương pháp giấy CTM và tính tốn nồng độ
phenol
Dùng micropipette nhỏ dung dịch phenol (chuẩn hay phenol của mẫu thử sau khi xử
lý) lên ề mặt giấy CTM, để yên một thời gian cho phản ứng xảy ra hồn tồn tức là
màu của giấy CTM khơng thay đổi, đặt giấy CTM vào hộp chụp mẫu, tiến hành
chụp ảnh mẫu và định lƣợng màu. Mỗi khảo sát đƣợc thực hiện 3 lần, 3 phép đo/lần
đo, lấy kết quả trung ình. Giá trị của màu đƣợc tính ằng giá trị của màu mẫu trừ
đi màu của mẫu đối chiếu ( lank) là mẫu giấy CTM chƣa có phenol.
Nồng độ phenol có trong mẫu nƣớc thải an đầu đƣợc tính theo công thức sau:

C: nồng độ của phenol suy ra từ đƣờng chuẩn của các màu R, G hay B.

59