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
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.68 MB, 91 trang )
BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN DỆT MAY
--------∗--------
BÁO CÁO TỔNG KẾT
Đề tài: “NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG QUY TRÌNH THỬ NGHIỆM CÁC
HỢP CHẤT HỮU CƠ THIẾC VÀ HÀM LƯỢNG Cr(VI) CÓ THỂ CHIẾT
RA TRÊN SẢN PHẨM DỆT MAY”
Mã số đề tài: 16.11 RD/HĐ-KHCN
Chủ nhiệm đề tài
: ThS. TRẦN THỊ HÀ
Cơ quan chủ trì đề tài : VIỆN DỆT MAY
9084
Hà Nội, tháng 12/2011
BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN DỆT MAY
--------∗--------
BÁO CÁO TỔNG KẾT
Đề tài: “NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG QUY TRÌNH THỬ NGHIỆM CÁC
HỢP CHẤT HỮU CƠ THIẾC VÀ HÀM LƯỢNG Cr(VI) CÓ THỂ CHIẾT
RA TRÊN SẢN PHẨM DỆT MAY”
Mã số đề tài: 16.11 RD/HĐ-KHCN
Chủ nhiệm đề tài
: ThS. TRẦN THỊ HÀ
Cơ quan chủ trì đề tài : VIỆN DỆT MAY
Hà Nội, tháng 12/2011
BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN DỆT MAY
--------∗--------
BÁO CÁO TỔNG KẾT
Đề tài: “NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG QUY TRÌNH THỬ NGHIỆM CÁC
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
Những người thực hiện chính:
ThS. Trần Thị Hà
ThS. Nguyễn Hữu Đông
ThS. Nguyễn Phi Hùng
ThS. Trần Ngọc Lệ
ThS. Phó Thu Thủy
CN. Lê Văn Hậu
CN. Trần Thu Phương
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU
1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
3
I.1. Tổng quan về các hợp chất cơ thiếc
3
I.1.1. Giới thiệu chung
3
I.1.2. Ứng dụng của các hợp chất cơ thiếc
4
I.1.3. Quy định về việc sử dụng các hợp chất cơ thiếc
5
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
I.2.1 Ứng dụng của các muối crôm trong các sản phẩm da và vật liệu dệt
7
I.2.2. Quy định và điều luật về hàm lượng Cr(VI)
8
I.2.3. Ảnh hưởng của Cr(VI) tới sức khỏe và môi trường
8
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.1.1. Khảo sát lựa chọn phương pháp phân tích
10
II.1.2. Thực nghiệm xác định các hợp chất cơ thiếc
10
II.2. Xác định hàm lượng Crôm (VI) trên sản phẩm dệt may
45
II.2.1. Khảo sát lựa chọn phương pháp phân tích
45
II.2.2. Thực nghiệm xác định hàm lượng Cr(VI)
45
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
63
III.1. Kết quả thực nghiệm xác định các hợp chất cơ thiếc
63
III.1.1. Tính đặc hiệu/độ chọn lọc của 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.1.4. Độ đúng của phương pháp phân tích các hợp chất cơ thiếc
66
III.1.5. Độ chụm của phương pháp phân tích các hợp chất cơ thiếc
66
III.2. Kết quả thực nghiệm xác định hàm lượng Crôm (VI)
67
III.2.1 Điều kiện tối ưu cho phân tích hàm lượng Cr(VI)
67
III.2.2 Đánh giá phương pháp phân tích
67
III.3 Thử nghiệm mẫu thực
69
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
70
TÀI LIỆU THAM KHẢO
72
PHỤ LỤC
73
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
1
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.
2
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).
Tính chất
CAS No.
Công thức
phân tử
Khối
lượng mol
Các hợp chất cơ thiếc thế hai lần
Các hợp chất cơ thiếc thế ba lần
DBTCl
DBTO
DOTCl
DOTO
TBTCl
TBTO
TPTCl
TPTH
683-18-1
818-08-6
3542-36-7
870-08-6
1461-22-9
56-35-9
639-58-7
76-89-9
(C4H9)2Cl2
(C4H9)2O
(C8H17)2Cl2
(C8H17)2O
(C4H9)3Cl
(C4H9)6O
(C6H5)3Cl
(C6H5)OH
Sn
Sn
Sn
Sn
Sn
Sn2
Sn
Sn
303,8
248,9
416,0
361,1
325,5
596,1
385,5
367,0
39,1
47,7
28,5
32,9
36,5
19,9
30,8
32,3
42
105
47
230
-19
-45
106
123
(g/mol)
% Sn
Điểm
chảy (0C)
3
Tính chất
Các hợp chất cơ thiếc thế hai lần
Các hợp chất cơ thiếc thế ba lần
DBTCl
DBTO
DOTCl
DOTO
TBTCl
TBTO
TPTCl
TPTH
Điểm sôi
(0C)
250
250
250
250
250
250
250
250
Phơi
(250C), Pa
0,15
4,2E-06
2,63E-04
9,5E-02
1,00
1,0E-03
2,10E-05
4,7E-03
33
4,0
1,6
0,23
10
35
40
1
Độ tan
trong
nước
(mg/L)
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].
4
Bảng 2. Ví dụ về các hợp chất cơ thiếc điển hình được sử dụng trong các ứng
dụng cụ thể
Các ứng dụng
Các hợp chất
Chất tráng phủ thủy tinh
MBT, DBT
Chất ổn định PVC
Metyl
Butyl (MBT, DBT)
Octyl (MOT, DOT)
Chất xúc tác
Kết tủa bằng điện
DBT, DOT
Silicon
DBT, DOT
Este hóa
MBT, DBT, MOT, DOT
Polyuretan
DBT, DOT
Theo RAR, các hợp chất cơ thiếc được sản xuất tại 7 vị trí ở EU và thêm 1 vị trí
tại vùng kinh tế châu Âu (EEA). Việc sản xuất này được thực hiện bởi 7 công ty đặt
tại Đức (3 công ty), Hà Lan, Ý (2 công ty) và Thụy Sĩ. Năm 2001, các nhà máy sản
xuất này đã sử dụng tổng khoảng 12.800 tấn thiếc vô cơ (không gồm thiếc hữu cơ) để
sản xuất các loại thiếc hữu cơ và vô cơ (RPA, 2005). Tuy nhiên, số lượng này chỉ áp
dụng cho các hợp chất butyl thiếc và octyl thiếc còn các hợp chất metyl thiếc không
sản xuất tại EU và được nhập khẩu [11].
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
Các hợp chất mono-/di-butyl thiếc
Chủ yếu tại EU
5 công ty
Các hợp chất mono-/di-octyl thiếc
Chủ yếu tại EU
5 công ty
Các hợp chất tributyl thiếc
Chủ yếu tại EU
1 công ty
Các hợp chất tetrabutyl thiếc
5 công ty
5 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
5
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
6
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.
7
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 vật liệu da trong các sản phẩm tiêu
Các quy định của Đức
dùng tiếp xúc với da như các loại đồ
($64 LFGB-82.02-11 B)
chơi, túi đeo cổ, túi xách và quần áo
≤ 3 ppm
EN 420
Găng tay bảo hộ bằng da
≤ 3 ppm
Eco-label
Giầy dép
≤ 10 ppm
Quy định Liên hiệp châu Âu (EC) số 552/2009 (REACH phụ lục XVII) cấm
các hợp chất Cr(VI) theo số 47, tuy nhiên, quy định này hiện nay bị hạn chế với các
sản phẩm không phải hàng tiêu dùng [13]. Để ngày càng tăng thêm bảo vệ người tiêu
dùng tháng 1 năm 2009, Đức đã đệ trình lệnh cấm (giới hạn) Cr(VI) trong da, các vật
liệu trong đồ chơi và các sản phẩm tiêu dùng khác. Gần đây sự thông qua của dự án
này đã được sửa đổi thành sắc lệnh hàng tiêu dùng Đức (18 BedGgstVAndV). Việc
xác định hàm lượng Cr(VI) sẽ được tiến hành nhờ sử dụng phương pháp $64 LFGB
82.02-11 B.
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
8
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].
9
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
nghiền thành bột mịn:
- B1: Cân khoảng 2 g ± 0,01 g mẫu đã chuẩn bị cho vào bình phản ứng dung tích 60
ml;
- B2: Thêm 40 ml metanol vào bình phản ứng và dùng tay lắc đảm bảo mẫu được
ngấm ướt hoàn toàn bởi dung môi, đậy nắp bình lại, lắc 1 giờ ở nhiệt độ 80 0C;
- B3: Sau khi chiết, hút 20 ml dịch chiết mẫu vào bình phản ứng 60 ml;
10
- 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
Nhiệt độ
Thời gian duy trì nhiệt
(oC/phút)
(oC)
(phút)
60
1,0
1.
2.
20,0
120
2,0
3.
12,0
140
3,0
4.
10,0
160
2,0
5.
30,0
280
3,0
11
Bảng 6. Chương trình nhiệt độ 2
STT
Tốc độ gia nhiệt
Nhiệt độ
o
Thời gian duy trì nhiệt
o
( C/phút)
1.
( C)
(phút)
60
1,0
2.
25,0
120
1,0
3.
12,0
140
4,0
4.
10,0
160
1,5
5.
30,0
260
1,0
6.
10,0
280
3,0
Nhiệt độ
Thời gian duy trì nhiệt
Bảng 7. Chương trình nhiệt độ 3
STT
Tốc độ gia nhiệt
o
o
( C/phút)
1.
( C)
(phút)
60
1,0
2.
25,0
120
2,0
3.
10,0
160
4,0
4.
30,0
260
1,0
5.
8,0
270
1,5
6.
5,0
280
3,0
và điều kiện chạy sắc kí:
-
Cột tách: DB-5MS, 30 m x 0,25 µm x 0,25 mm
-
Nhiệt độ cổng bơm mẫu (inlet): 220 0C
-
Khí mang: + He
+ Tốc độ dòng: 1,0 ml/phút
- Chế độ bơm mẫu: không chia dòng (splitless)
-
Thể tích bơm: 1 µl.
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
12
RT: 0.00 - 21.70
NL:
9.66E4
Base Peak
m/z=
120.5-121.5
MS Genesis
Sn-C-100ppbRT: 20.17
AA: 115027 SCAN-1
TPhT
RT: 16.34
AA: 283924
100
95
90
85
65
60
TPT
R
e
la
tiveA
b
u
n
d
a
n
ce
DBT
RT: 7.62
AA: 167879
70
55
50
RT: 14.05
AA: 249107
RT: 10.73
AA: 163502
DOT
75
TBT
80
45
RT: 8.67
AA: 81521
40
RT: 19.07
AA: 94807
35
30
DHT
25
20
RT: 13.66
AA: 26834
15
10
5
0
0
2
4
6
8
10
12
Time (min)
14
16
18
20
Hình 1. Sắc đồ các hợp chất cơ thiếc chuẩn theo chương trình nhiệt độ 1
RT: 0.00 - 22.90
NL:
1.41E5
Base Peak
m/z=
120.5-121.5
MS Genesis
Sn-C-100ppbSCAN-2
RT: 15.30
AA: 326941
100
95
90
85
80
DBTCl
70
65
60
45
40
35
30
RT: 19.54
AA: 115830
RT: 9.72
AA: 176273
DOT
RT: 6.77
AA: 153914
50
TPhT
RT: 13.17
AA: 251031
55
RT: 14.74
AA: 64997
TPTCl
R
e
la
tiveA
b
u
n
d
a
n
ce
TBT
75
RT: 18.19
AA: 92994
25
RT: 20.73
AA: 67231
DHT
20
15
10
5
0
0
5
10
Time (min)
15
20
Hình 2. Sắc đồ các hợp chất cơ thiếc chuẩn theo chương trình nhiệt độ 2
RT: 0.00 - 22.14
95
TBT
DBT
90
85
80
75
RT: 10.72
AA: 246181
RT: 8.27
AA: 140878
70
TPhT
65
60
RT: 16.24
AA: 104662
55
RT: 6.24
AA: 122392
50
45
DOT
40
TPT
R
e
la
tiveA
b
u
n
d
a
n
ce
NL:
1.15E5
Base Peak
m/z=
120.5-121.5
MS Genesis
Sn-C-100ppbScan-1
RT: 12.15
AA: 355249
100
35
30
RT: 14.84
AA: 77878
25
DHT
20
RT: 17.65
AA: 40609
15
10
5
0
0
5
10
Time (min)
15
20
Hình 3. Sắc đồ các hợp chất cơ thiếc chuẩn theo chương trình nhiệt độ 3
13
Bảng 8. Các mảnh phổ đặc trưng
Tên chất
Đám a1/a2
Đám b1/b2
Đám c1/c2
Dibutyldietyltin
263/261
179/177
151/149
Tributylmonoetyltin
291/289
263/261
179/177
Dietyldioctyltin
375/373
263/261
151/149
Monoetyltriphenyltin
351/349
197/195
Monoetyltripropyltin- nội chuẩn
249/247
235/233
193/191
Dietyldiheptyltin-nội chuẩn
347/345
249/247
151/149
Bảng 9. Thời gian lưu của các hợp chất cơ thiếc theo chương trình nhiệt độ
DBT
TBT
DOT
TPhT
DHT
TPT
tR (phút)
tR (phút)
tR (phút)
tR (phút)
tR (phút)
tR (phút)
CT1
10,73
14,05
19,07
20,17
18,25
8,67
CT2
9,72
13,17
18,19
19,54
17,21
7,80
CT3
8,27
10,72
14,84
16,24
13,85
7,03
CT
Trong 3 chương trình nhiệt độ đã khảo sát, từ sắc đồ và kết quả thu được nhận
thấy chương trình 3 tách các hợp chất cơ thiếc rõ ràng hơn, các cấu tử DHT, DOT,
TPhT được tách tốt hơn và rút ngắn được thời gian phân tích. Do đó đề tài lựa chọn
chương trình nhiệt độ 3 cho các nghiên cứu tiếp theo. Với chương trình nhiệt độ đã
chọn, đề tài tiến hành chạy chế độ SIM và chia nhóm các mảnh SIM cũng như thời
gian lưu để tăng độ nhạy cho từng hợp chất cơ thiếc.
Bảng 10. Chia nhóm các hợp chất cơ thiếc
Tên nhóm
Tên chất
Thời gian lưu
Mảnh SIM
Nhóm 1
TPT
7,03
249, 247, 235, 233, 193, 191
Từ 4,5-9,5 phút
DBT
8,27
263, 261, 179, 177, 151, 149
TBT
10,72
291, 289, 263, 261, 179, 177
Nhóm 3
DHT
13,85
347, 345, 249, 247, 151, 149
Từ 13,0-15,5 phút
DOT
14,84
375, 373, 263, 261, 151, 149
TPhT
16,24
351, 349, 197, 195
Nhóm 2
Từ 9,5-13,0 phút
Nhóm 4
Từ 15,5 phút
14
RT: 0.00 - 22.14
RT: 6.23
AA: 73843
95
90
NL:
3.35E4
TIC MS
Genesis
Sn-C-50ppbSIM
RT: 12.16
AA: 75423
DBT
100
RT: 7.95
AA: 66806
85
80
R
elativeAbundance
65
RT: 13.85
AA: 350941
60
RT: 11.75
AA: 162886
55
50
TPhT
70
DOT
TBT
75
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
2
4
6
8
10
12
Time (min)
14
16
18
20
22
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:
-
Cột tách: DB-5MS; 30 m x 0,25 µm x 0,25 mm;
-
Nhiệt độ cổng bơm mẫu (inlet): 220 0C;
-
Khí mang: He;
- Chế độ bơm mẫu: không chia dòng (splitless);
-
Thể tích bơm: 1 µl;
-
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.
15
Bảng 11. Ảnh hưởng của tốc độ khí mang đến quá trình tách chất
Vkhí mang
(ml/phút)
DBT
TBT
DOT
TPhT
TPT
DHT
tR (phút)
tR (phút)
tR (phút)
tR (phút)
tR (phút)
tR (phút)
1,8
7,31
9,44
14,14
15,34
6,07
13,25
1,6
7,49
9,70
14,28
15,51
6,26
13,37
1,4
7,71
10,01
14,43
15,72
6,47
13,48
1,2
7,98
10,38
14,62
15,94
6,75
13,66
1,0
8,26
10,73
14,85
16,25
7,03
13,87
0,8
8,69
11,10
15,16
16,63
7,43
14,12
0,6
9,31
11,56
15,59
17,20
7,92
14,49
RT: 0.00 - 22.15
RT: 0.00 - 22.14
NL:
4.73E4
TIC MS
Genesis
Sn-C-50ppb0,6mlmin
RT: 7.12
AA: 128181
100
RT: 9.31
AA: 324668
95
90
RT: 12.79
AA: 158900
12.44
95
90
85
85
80
80
75
RT: 7.43
MA: 54745
75
RT: 11.56
AA: 162669
70
70
65
R elativ e Abundance
65
Relative Abundance
NL:
5.36E4
TIC MS
Sn-C-50ppb0,8mlmin
RT: 8.69
MA: 154911
100
60
55
50
RT: 14.49
AA: 524836
45
40
60
RT: 11.10
MA: 75088
55
50
RT: 14.12
MA: 240929
45
4.56
40
35
35
30
30
25
25
20
20
15
15
10
10
5
5
RT: 16.63
AA: 32357
5.98
8.91
20.40
16.91
0
0
0
2
4
6
8
10
12
Time (min)
14
16
18
20
0
22
2
4
6
8
10
12
Time (min)
14
16
18
20
22
RT: 0.00 - 22.16
NL:
6.53E4
TIC MS
Sn-C-50ppb1,0mlmin
12.16
100
95
90
RT: 0.00 - 22.14
85
90
85
75
RT: 7.03
MA: 58500
70
80
75
65
70
60
65
55
50
Relative Abundance
Relative Abundance
11.93
RT: 6.75
MA: 53622
95
80
NL:
6.13E4
TIC MS
Sn-C-50ppb1,2mlmin
RT: 7.95
MA: 150822
100
RT: 8.26
MA: 151020
RT: 10.73
MA: 72201
45
40
RT: 13.87
MA: 223104
35
30
25
RT: 16.25
MA: 40419
5.64
55
50
45
RT: 10.38
MA: 68485
40
35
20
30
20.60
8.48
15
60
RT: 13.66
MA: 221822
RT: 15.94
MA: 45493
25
20
10
16.56
5
20.06
8.14
15
20.57
10
0
0
2
4
6
8
10
12
Time (min)
14
16
18
20
22
16.28
5
20.16
0
0
2
4
6
8
10
12
Time (min)
14
16
18
20
16
22
RT: 0.00 - 22.16
RT: 0.00 - 22.16
NL:
5.96E4
TIC MS
Sn-C-50ppb1,4mlmin
11.75
100
95
RT: 7.71
MA: 141690
90
95
90
85
80
80
75
75
70
70
65
65
Relative Abundance
Relative Abundance
85
RT: 6.47
MA: 49535
60
55
50
45
40
NL:
4.71E4
TIC MS
Sn-C-50ppb1,6mlmin
RT: 7.49
MA: 121010
100
35
RT: 10.01
MA: 66200
30
9.25
11.60
60
55
50
45
RT: 9.70
MA: 60171
40
35
RT: 13.48
MA: 190942
RT: 13.37
MA: 180109
7.15
RT: 15.51
MA: 21460
30
25
RT: 15.72
MA: 27183
25
5.55
20
20
15
15
10
10
15.74
5
19.57 21.32
15.98
5
19.34
21.31
0
0
0
0
2
4
6
8
10
12
Time (min)
14
16
18
20
2
4
6
8
22
10
12
Time (min)
14
16
18
20
22
RT: 0.00 - 22.13
NL:
3.86E4
TIC MS
Sn-C-50ppb1,8mlmin
RT: 7.31
MA: 105345
100
95
11.45
5.40
90
85
80
75
70
Relative Abundance
65
60
55
50
RT: 9.44
MA: 50134
45
6.97
40
8.75
10.90
35
RT: 13.25
MA: 164376
RT: 15.34
MA: 18612
30
25
20
15
10
15.70
5
19.68 20.56
0
0
2
4
6
8
10
12
Time (min)
14
16
18
20
22
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.
17
Bảng 12. Điều kiện chạy tối ưu cho phân tích các hợp chất cơ thiếc đã dẫn xuất
Cột tách
DB-5MS; 30 m x 0,25 µm x 0,25 mm
Khí mang
Khí He ( 99,9 %)
Tốc độ khí mang
1,0 ml/phút
60 0C giữ trong 1 phút
25 0C/phút, 120 0C, giữ trong 2 phút
10 0C/phút, 160 0C, giữ trong 4 phút
30 0C/phút, 260 0C, giữ trong 1 phút
Chương trình nhiệt độ
8 0C/phút, 270 0C, giữ trong 1,5 phút
5 0C/phút, 280 0C, giữ trong 3 phút
Nhiệt độ cổng bơm mẫu (inlet)
220 0C
Nhiệt độ MS
280 0C
Thể tích bơm mẫu
1 µl
Kiểu bơm
splitless
Chế độ chạy MS
EI - SIM
RT: 0.00 - 22.14
NL:
3.35E4
TIC MS
Genesis
Sn-C-50ppbSIM
RT: 12.16
AA: 75423
100
RT: 6.23
AA: 73843
95
90
RT: 7.95
AA: 66806
DBT
85
80
75
TBT
70
Relative Abundance
65
RT: 13.85
AA: 350941
DOT
60
RT: 11.75
AA: 162886
55
50
TPhT
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
2
4
6
8
10
12
Time (min)
14
16
18
20
22
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
18
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 protein và 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 ankylthiếc.
Bảng 13. Sản phẩm của phản ứng thế
Các hợp chất hữu cơ-thiếc
Chất dẫn xuất
Các hợp chất ankyl-thiếc
(C4H9)2SnCl2
(C4H9)2Sn(C2H5)2
(C4H9)3SnCl
(C4H9)3SnC2H5
(C8H17)2SnCl2
(C6H11)3SnCl
NaB(C2H5)4
(C8H17)2Sn(C2H5)2
(C6H11)3SnC2H5
(C7H15)2SnCl2
(C7H15)2Sn(C2H5)2
(C3H7)3SnCl
(C3H7)3SnC2H5
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.
19
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
pH khảo sát
4,5
5,0
DBT
TBT
DOT
TPhT
DHT
TPT
Lần 1
12156
20132
8456
19851
15324
7856
Lần 2
12975
20486
9587
18754
15642
7924
Lần 3
13246
21568
9015
19021
18796
7012
TB
12792,3
20728,7
9019,3
19208,7
16587,3
7597,3
Lần 1
13125
21653
9452
20135
18624
7236
Lần 2
12579
20457
8756
18285
16542
7154
Lần 3
12875
20157
8763
18975
15364
7035
TB
12859,7
20755,7
8990,3
19131,7
16843,3
7141,7
Lần 1
12864
22057
9136
19865
17258
7789
Lần 2
13251
21054
8736
19756
16895
7534
Lần 3
12468
21135
8624
18542
17123
7512
TB
12861
21415,3
8832
19387,7
17092
7611.7
24000
DBT
22000
TBT
20000
DOT
18000
TPhT
16000
Spic
4,0
Diện tích pic (mAu)
14000
12000
10000
8000
6000
4000
3.8
4
4.2
4.4
4.6
4.8
5
pH
Hình 7. Ảnh hưởng của pH tới quá trình dẫn xuất
20
