Đánh giá ô nhiễm các chất cơ clo mạch ngắn trong nước cấp sinh hoạt tại một số vùng thuộc nội thành Hà Nội
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.07 MB, 85 trang )
Khoa Hoá học
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của nền công nghiệp
nước ta, tình hình ô nhiễm môi trường cũng gia tăng đến mức báo động. Do đặc
thù của nền công nghiệp mới phát triển, chưa có sự quy hoạch tổng thể và nhiều
nguyên nhân khác nhau như: điều kiện kinh tế của nhiều xí nghiệp còn khó
khăn, hoặc do chi phí xử lý ảnh hưởng đến lợi nhuận nên hầu như chất thải công
nghiệp của nhiều nhà máy chưa được xử lý mà thải thẳng ra môi trường. Mặt
khác nước ta là một nước đông dân, có mật độ dân cư cao, nhưng trình độ nhận
thức của con người về môi trường còn chưa cao, nên lượng chất thải sinh hoạt
cũng bị thải ra môi trường ngày càng nhiều. Điều đó dẫn tới sự ô nhiễm trầm
trọng của môi trường sống, ảnh hưởng đến sự phát triển toàn diện của đất nước,
sức khỏe, đời sống của nhân dân. Trong đó, ô nhiễm nguồn nước là một trong
những thực trạng đáng ngại nhất của sự hủy hoại môi trường tự nhiên. Ngày nay
vấn đề xử lý nước và cung cấp nước sạch đang là một mối quan tâm lớn của
nhiều quốc gia, nhiều tổ chức xã hội và chính bản thân mỗi cộng đồng dân cư.
Và đây cũng là một vấn đề cấp bách cần giải quyết của nước ta trong quá trình
công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
Hiện nay, hơn 70% các nhà máy cấp nước ở Việt Nam sử dụng nước mặt
là nguồn nước chính, phục vụ cho nhu cầu cấp nước sinh hoạt và sản xuất. Tuy
nhiên, ở nhiều nơi, nguồn nước mặt lại là nơi tiếp nhận các loại chất thải sinh
hoạt, công nghiệp, nông nghiệp từ các khu đô thị, khu dân cư, nông thôn, các
làng nghề sản xuất,... với nhiều loại chất ô nhiễm, kể cả các hợp chất hữu cơ
phức tạp, đa dạng, có những dạng tồn tại khó xử lý, nguy hiểm cho sức khoẻ con
người. Một số nhà máy nước đã có những biện pháp cố gắng giảm thiểu sự tồn
tại của các hợp chất hữu cơ trong nước sau xử lý và đảm bảo độ an toàn cho
nước sinh hoạt, tuy nhiên còn thiếu những cơ sở khoa học chắc chắn, hiệu quả
Ngô Thị Minh Tân – 2011
1
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
xử lý phần lớn chưa cao, còn nhiều vấn đề khó khăn trong giải pháp bố trí công
trình và trong quản lý vận hành.
Mỗi người mỗi ngày cần khoảng 20 lít nước ngọt để ăn, uống. Ngoài ra
cần từ 50 đến 150 lít nước sinh hoạt. Dân số ngày một tăng, nông nghiệp ngày
một phát triển vì thế tài nguyên nước ngày càng khan hiếm và ngày càng bị ô
nhiễm nặng nề hơn. Hậu quả đối với sức khỏe con người là gây hại đến hệ thống
tiêu hóa, bệnh đường ruột. Theo số liệu của Tổ chức Y tế thế giới (WHO) thì ô
nhiễm nước là một trong các nguyên nhân chính gây tử vong từ yếu tố môi
trường. Xuất phát từ những yêu cầu thực tế cần phải phân tích, kiểm soát các
chất cơ clo mạch ngắn trong nước sinh hoạt, chúng tôi đã lựa chọn và tiến hành
nghiên cứu đề tài:
“Đánh giá ô nhiễm các chất cơ clo mạch ngắn trong nước cấp sinh hoạt
tại một số vùng thuộc nội thành Hà Nội”.
Nội dung thực hiện của đề tài này gồm:
-
Khảo sát điều kiện tối ưu để chiết các hợp chất cơ clo dễ bay hơi trong môi
trường nước sinh hoạt với kỹ thuật không gian hơi.
-
Khảo sát các điều kiện tối ưu để định tính và định lượng hợp chất cơ clo dễ
bay hơi trên thiết bị sắc kí khí detectơ cộng kết điện tử (GC-ECD).
-
Áp dụng qui trình phân tích đã chọn xác định hàm lượng một số chất cơ clo
dễ bay hơi như Diclometan; Triclometan; Tricloetylen và Tetracloetylen
trong nước cấp sinh hoạt thuộc khu vực nội thành Thành phố Hà Nội
Ngô Thị Minh Tân – 2011
2
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
CHƯƠNG 1.
TỔNG QUAN
1.1.
Giới thiệu về các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi [1,3,4,6,16]
Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs, Volatile organic compounds) là
các chất hữu cơ dễ bay hơi ở nhiệt độ không khí bình thường. Có hàng nghìn sản
phẩm khác nhau chứa VOCs được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày như: các
sản phẩm công nghiệp, thương mại, đồ dùng gia đình… Sự ô nhiễm VOCs trong
môi trường chủ yếu do hoạt động xả thải các chất thải công nghiệp, sản xuất và
sử dụng sản phẩm có chứa các dung môi như: sơn, hoá chất làm sạch, xăng,
dung môi, mỹ phẩm, chất dính công nghiệp… VOCs thường không hấp phụ vào
đất ở nồng độ thấp và dễ dàng bay hơi vào không khí, và từ nước đi vào đất (khi
nước được sử dụng cho mục đích tưới tiêu).
Các VOCs đôi lúc được phát thải ngẫu nhiên vào môi trường và trở thành
một trong những tác nhân gây ô nhiễm môi trường đất, không khí và nước (nước
ngầm hoặc nước mặt). Các VOCs là một trong những tác nhân chính liên quan
đến sự hình thành của ozon mặt đất. Một số VOCs phản ứng với NOx trong
không khí khi có ánh sang mặt trời tạo ra ozon. Ở khí quyển tầng cao, ozon hấp
thụ các tia UV do đó bảo vệ con người, động thực vật khỏi tiếp xúc với bức xạ
mặt trời nguy hiểm. Nhưng ở tầng khí quyển thấp hơn chúng lại gây ra mối đe
doạ tới sức khoẻ con người bằng việc gây ra các vấn đề về hô hấp. Thêm vào đó,
nồng độ cao của ozon ở khí quyển tầng thấp có thể huỷ hoại mùa màng, cây
trồng.
Các VOCs có thể xâm nhập vào cơ thể con người thông qua đường hô
hấp, qua tiếp xúc với da, qua thực phẩm và các nguồn nước uống. Chúng có thể
Ngô Thị Minh Tân – 2011
3
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khoẻ con người như: đau mắt,
viêm họng, đau đầu, gây ung thư, ảnh hưởng đến gan, thận…
Một số VOCs được sử dụng phổ biến cho mục đích công nghiệp và dân
dụng như: axeton, diclometan, clorofom, toluen, benzen, etylbenzen, xylen,
styren, naphtalen… Trong luận văn tập trung vào nghiên cứu các hợp chất cơ
clo mạch ngắn dễ bay hơi (các dẫn xuất clo chứa 1 đến 2 cacbon), đó là:
diclometan, clorofom, tricloetylen và tetracloetylen.
1.2. Giới thiệu về các hợp chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi
Các chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi là một nhóm chất thuộc các hợp
chất hữu cơ dễ bay hơi. Do độc tính và tác hại đối với môi trường mà người ta
đặc biệt chú ý đến các hợp chất này. Một số chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi
thường gặp như: diclometan; clorofom; tricloetylen; tetracloetylen; vinylclo;
cacbon tetraclorit; 1,1- dicloetan; 1,2 – dicloetan; 1,1 – dicloeten; 2,2 –
diclopropan; 1,1,1 – tricloetan; 1,1,2 – tricloetan; 1,2,3 – triclopropan,…
Các chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi chủ yếu được dung trong công
nghiệp và một số sản phẩm dùng trong gia đình. Do đó, nguồn thải chứa các
chất này chủ yếu từ nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp như [5]; hoạt
động phân tích hoá học và sử dụng hoá chất trong phòng thí nghiệm; cơ sở giặt
khô là hơi; cơ sở sản xuất và pha sơn; cơ sở sản xuất chất tẩy rửa; cơ sở sản xuất
các chi tiết kim loại, điện tử; khu vực hoạt động thương mại, dịch vụ, y tế, …
Với các chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi nói riêng và các VOCs nói
chung, hô hấp là con đường chủ yếu để chúng xâm nhập vào cơ thể con người
cũng như động vật, sau đó là sự xâm nhập qua da và qua đường tiêu hoá. Sự lưu
chuyển các chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi trong môi trường và tác động đến
hệ sinh thái và con người được chỉ ra trong hình 1.
Ngô Thị Minh Tân – 2011
4
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
Hình 1.1: Sơ đồ sự lưu chuyển các chất cơ clo mạch ngắn
dễ bay hơi trong môi trường
Một số tiêu chuẩn cho phép các chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi trong
môi trường nước được nêu trong bảng 1.1 dưới đây.
Bảng 1.1 : Một số tiêu chuẩn quy định về nồng độ các chất cơ clo
mạch ngắn dễ bay hơi trong nước ăn uống
Stt
Tên chất
USEPA
WHO
TCVN
CTPT
(mg/L)
(mg/L)
(mg/L)
1
Diclometan
CH2Cl2
0,005
0,02
0,02
2
Tricloetylen
C2HCl3
0,005
0,03
0,03
3
Tetracloetylen
C2Cl4
0,005
0,01
0,02
4
Triclometan
CHCl3
0,008
0,06
0,02
Ngô Thị Minh Tân – 2011
5
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
- USEPA: Tiêu chuẩn về nồng độ các chất cơ clo dễ bay hơi trong nước ăn
uống do cơ quan bảo vệ môi trường của Mỹ ban hành.
WHO: Tiêu chuẩn về nồng độ các chất cơ clo dễ bay hơi trong nước ăn
-
uống do Tổ chức y tế thế giới ban hành [16].
TCVN: Tiêu chuẩn vệ sinh nước ăn, uống do Bộ Y tế Việt Nam ban hành
-
(QCVN 01 – 2009/BYT) [12].
1.3. Cấu tạo và tính chất của một số chất cơ clo mạch ngắn dễ bay hơi
1.3.1. Diclometan
a. Đặc tính hóa lý [14]
- Tên gọi: Diclometan. Các tên gọi khác: metylen clorua, metylen diclorua,
metylen biclorua.
- Công thức cấu tạo
Cl
Cl
C
H
H
- Công thức phân tử: CH2Cl2
-
Khối lượng phân tử: M = 84,93 đvC.
-
Nhiệt độ sôi ở 760 mmHg: 400C.
-
Nhiệt độ nóng chảy: -95,10C.
-
Tỷ trọng ở 200C: d = 1,33 g/cm3.
-
Hằng số điện môi ở 250C: £ = 8,93.
-
Độ nhớt ở 250C : η = 0,413 mPa.s.
-
Áp suất hơi ở 500C: P = 145 Kpa.
-
Dạng dung dịch: dung môi diclometan là một chất lỏng không màu, dễ
bay hơi, có vị ngọt. Khi tiếp xúc với nhiệt (> 4000C) nó bị phân hủy thành
photgen, HCl … [ 6 ]
Ngô Thị Minh Tân – 2011
6
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
-
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
Độ hòa tan: tan ít trong nước (1,3 g/100g H2O ở 250C); tan trong
tetraclorua cacbon; tan hoàn toàn trong etanol, etylete, DMF.
-
Độ tinh khiết: 99,9%
b. Ứng dụng
Diclometan (CH2Cl2) là hợp chất có khả năng bay hơi cao và có thể hoà
tan rất nhiều hợp chât hữu cơ nên nó là một dung môi lí tưởng cho rất nhiều quá
trình hoá học khác nhau. Nó là loại dung môi được sử dụng nhiều trong công
nghiệp sơn, chất tẩy rửa và sản xuất nhựa. Trong công nghiệp thực phẩm,
Diclometan được sử dụng để chiết các chất cafein từ quả cà phê, chiết hương
liệu từ cây hoa bia. Trong nông nghiệp, chúng được sử dụng làm dung môi của
loại thuốc phun bảo quản quả dâu tây và quả xương cá. Ngoài ra, Diclometan
còn được sử dụng làm một tác nhân tạo bọt trong bọt poliuretan. Một hãng bán
hàng lớn “EMA Plastic Weld” của Mỹ gọi Diclometan là một hợp phần của
công nghiệp sản xuất hiện đại. Lượng Diclometan được sản xuất trung bình
hàng năm trên thế giới là 570 000 tấn.
c. Độc tính [24]
Diclometan (CH2Cl2) được chuyển hóa bởi oxi nguyên tử (tự do) như
sau
HO
MO
CH2Cl2
- HCl
Cl
CH
HC = O
HCl + CO (1)
( O)
Cl
Cl
Ở một số loài động vật, nó cũng được chuyển hóa bởi cytosolic glutathion
transferase (GTF) tạo ra S - clometylglutathion trung gian có hoạt tính mạnh:
H
GSH
CH2Cl2
+H2O
GS
C
GTF
Cl
GS
CH2OH (2)
- HCl
H
Ngô Thị Minh Tân – 2011
7
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
Con đường chuyển hóa sinh học thứ (2) chỉ được tiến hành khi con đường
chuyển hóa thứ nhất (1) đã được bão hòa, và con đường chuyển hóa sinh học thứ
(2) không phải là xảy ra ở tất cả các loài động vật. Người ta nghi ngờ liệu
CH2Cl2 có được chuyển hóa bởi cơ chế này ở người hay không.
Diclometan gây mê ở hàm lượng cao, có nghi ngờ gây ung thư [15], là tác
nhân làm suy yếu hệ thần kinh trung ương, kích thích da và niêm mạc, đặc biệt
khi sự bay hơi bị cản trở. Khi đó, sự tiếp xúc kéo dài có thể gây ra những vết
bỏng hóa chất. Tiếp xúc với diclometan qua đường hô hấp và qua dẫn tới mức
CO.Hb (cacboxy hemoglobin) lớn, thời gian bán hủy sinh học dài hơn so với
mức tiếp xúc trực tiếp với cacbon monoxit (CO) [8]. Ngoài ra, diclometan còn
có thể làm suy giảm chức năng của gan và thận.
Diclometan là chất gây độc cấp thấp. Sự nhiễm diclometan theo đường
nước uống có thể không đáng kể so với các nguồn khác. Một nghiên cứu trên
chuột bạch được cho hít thở diclometan, kết quả cho thấy nó có tính gây ung
thư, còn một nghiên cứu khác thực hiện bằng đường uống thì bằng chứng thu
được chỉ có tính gợi ý. Diclometan được xếp vào nhóm độc 2B, tuy nhiên các
bằng chứng có được cho thấy nó không phải là tác nhân gây ung thư qua cơ chế
nhiễm độc gen [7, 14, 24].
1.3.2. Triclometan
a. Đặc tính hóa lý [14]
Tên gọi: triclometan, tên thương mại là clorofom. Các tên gọi khác như: metan
triclo, metyl triclo.
-
Công thức cấu tạo
Cl
Cl
-
C
H
Cl
Công thức phân tử: CHCl3
Ngô Thị Minh Tân – 2011
8
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
-
Khối lượng phân tử: M = 119,38 đvC.
-
Nhiệt độ sôi ở 760 mmHg: 61,10C.
-
Nhiệt độ nóng chảy: - 63,6 0C.
-
Tỷ trọng ở 200C : d= 1,48 g/cm3
-
Hằng số điện môi ở 200C : = 4,81
-
Độ nhớt ở 500C : η = 0,427 mPa.s.
-
Áp suất hơi ở 100 0C: P = 308 Kpa.
-
Dạng dung dịch: dung môi triclometan là một chất lỏng không màu, dễ
bay hơi, không dễ cháy, có mùi đặc trưng. Nó có thể bị oxi hóa bởi các
tác nhân oxi hóa mạnh tạo thành photgen và khí clo [24].
-
Độ hòa tan: tan ít trong nước ( độ tan ở 200C là 0,8 g/100 g H2O); tan
trong axeton; tan hoàn toàn trong etanol, etylete, ete dầu hỏa, benzen,
tetraclorua cacbon,… [6,8 ].
-
Độ tinh khiết: 99,9%
b. Ứng dụng
Triclometan hay clorofom được dùng làm dung môi và thường được dùng
làm nguyên liệu trong các ngành công nghiệp sản xuất thuốc trừ sâu, sản xuất
thuốc và dược phẩm, trong sản xuất các loại hương liệu và mỹ phẩm. Trong y
học nó được sử dụng làm chất gây mê. Trong nông nghiệp, CHCl3 được sử
dụng làm thuốc bảo quản lương thực, diệt nấm mốc cho các kho chứa nông sản.
Còn trong các phòng thí nghiệm, nó được dùng làm dung môi và bảo quản mẫu
nước [8, 14]
c. Độc tính
Clorofom cũng là một đối tượng cho sự chuyển hóa khử và tạo thành các
gốc hóa học hoặc carben (là hợp chất cacbon thể hiện hai hóa trị với nguyên tử
cacbon, hai điện tử hóa trị được phân bố trong các hóa trị, chẳng hạn:
CH2 )
chịu trách nhiệm đối với độc tính gen [1,16, 24].
CHCl3 được chuyển hóa oxi hóa như sau:
Ngô Thị Minh Tân – 2011
9
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
O
MO
CHCl3
- HCl
HO
CCl2
Cl
C
Cl
(O)
Cl
Photgen
Photgen trung gian có hoạt tính mạnh, có thể tác dụng với các thành phần
nuclephili DNA do đó tạo ra các ảnh hưởng độc tính gen. Tuy vậy, chưa có bằng
chứng nào về ảnh hưởng gây ung thư hoặc gây đột biến của photgen [24].
Clorofom là một dẫn xuất thế halogen của metan - trihalometan, là một
trong những sản phẩm phụ của quá trình khử trùng nước bằng clo. Clorofom là
hợp chất bền, có mặt trong nước sông, nước ngầm do ô nhiễm công nghiệp,
nông nghiệp, xuất hiện trong nước máy do phản ứng clo hóa những hợp chất
hữu cơ có trong nước tự nhiên. Clorofom không những được sinh ra trong quá
trình xử lý nước mà còn tiếp tục hình thành trong hệ thống phân phối nước dưới
tác dụng của clo dư [1]. Nồng độ clorofom trong nước uống đôi khi lên đến vài
trăm g/L. Trong môi trường không khí nồng độ của nó thường rất thấp, còn
trong một số loại thực phẩm người ta đã phát hiện được clorofom ở nồng độ từ
1-30 g/kg [15].
Clorofom được hấp thụ qua đường hô hấp và qua da, sau đó có thể tạo
thành nhiều chất chuyển hóa trung gian có hoạt tính với lượng tùy thuộc vào
loài và giới tính. Khi tiếp xúc lâu dài với clorofom ở mức độ >15 mg/kg thể
trọng/ngày có thể gây ra những thay đổi ở thận, gan và tuyến giáp [15].
Clorofom xâm nhập vào cơ thể sẽ nhanh chóng đi vào máu và vận chuyển
tới các tế bào. Quá trình trao đổi chất của clorofom diễn ra trong gan. Clorofom
thải ra khỏi cơ thể qua phổi dưới dạng khí CO2 và qua thận dưới dạng clorua.
Clorofom làm suy yếu hệ thần kinh trung ương, gây ảnh hưởng xấu tới gan và
thận. Ảnh hưởng độc tức thời của clorofom là mất ý thức, có thể dẫn tới hôn mê
rồi chết. Thận bị nguy hiểm sau 24 - 48 giờ, gan tổn thương sau 2 - 5 ngày
nhiễm độc.
Ngô Thị Minh Tân – 2011
10
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
LD50 của clorofom đối với người: 630 mg/kg khối lượng cơ thể.
LD50 của clorofom đối với chuột: 1120 mg/kg khối lượng cơ thể.
Khả năng gây ung thư: các thí nghiệm đã chứng minh khả năng gây u gan
của clorofom đối với động vật gặm nhấm ở liều cao. Đối với người, đã có nhiều
khảo sát dịch tễ học cho thấy có mối liên hệ giữa nồng độ clorofom trong nước
uống và một số trường hợp tử vong do ung thư bàng quang, gan, ruột. Nếu nồng
độ clorofom trong nước là 0,03 mg/L, mỗi ngày uống 2 lít nước, thì rủi ro mắc
bệnh ung thư là 1/100.000 trong suốt thời gian sống [1].
1.3.3. Tricloetylen
a. Đặc tính hóa lý [6, 14].
Tên gọi: tricloetylen. Các tên gọi khác: tricloeten, tricloran, tricloren,
clorylen, trimar…
-
Công thức cấu tạo:
Cl
Cl
C
H
C
Cl
-
Công thức phân tử: C2HCl3
-
Khối lượng phân tử: M = 131,39 đvC.
-
Nhiệt độ sôi ở 760 mmHg: 87,20C.
-
Nhiệt độ nóng chảy: -84,7 0C.
-
Tỷ trọng ở 200C: d = 1,46 g/cm3.
-
Hằng số điện môi ở 280C: = 3,39.
-
Độ nhớt ở 750C: η = 0,376 mPa.s.
-
Áp suất hơi ở 750C: P = 69,3 Kpa.
-
Dạng dung dịch: dung môi tricloetylen là một chất lỏng không màu, dễ
bay hơi, mùi dễ chịu hơn clorofom. Khi tiếp xúc với bề mặt nóng hoặc
lửa, nó bị phân hủy tạo thành chất độc, trong đó có photgen và HCl. Nó
Ngô Thị Minh Tân – 2011
11
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
cũng bị phân hủy bởi ánh sáng và khi tiếp xúc với kiềm mạnh tạo ra
cloaxetylen, chất này làm tăng nguy cơ cháy.
-
Độ hòa tan: không tan trong nước; tan hoàn toàn trong etanol, etylete,
clorofom.
-
Độ tinh khiết: 99,9%
d. Ứng dụng
Tricloetylen là dung môi chủ yếu được dùng để làm sạch khô, khử dầu
mỡ kim loại, làm chất gây mê và dung môi trong y học, được sử dụng nhiều
trong công nghiệp sản xuất ô tô, luyện kim và một số ngành khác [6].
c. Độc tính
Tricloetylen xâm nhiễm chủ yếu vào khí quyển nhưng cũng có thể đi vào
nước bề mặt và nước ngầm do chất thải công nghiệp. Người ta dự đoán rằng
mức độ phơi nhiễm với tricloetylen từ không khí sẽ lớn hơn từ nước uống và
thực phẩm. Trong nước bề mặt, tricloetylen có nồng độ thấp do đặc tính dễ bay
hơi. Trong nước ngầm yếm khí, tricloetylen có thể bị khử thành các hợp chất
độc hơn bao gồm cả vinylclorua [20]. Tricloetylen là chất ô nhiễm thường xuyên
phát hiện thấy trong nước ngầm. Theo số liệu của Tổ chức Bảo vệ Môi trường
của Mỹ (USEPA) cho thấy nồng độ của nó trong nước ngầm là khoàng 1 - 20
g/L [1]
Với tricloetylen hoặc tetracloetylen, sự chuyển hóa oxi hóa hầu như có
thể xảy ra không chiu trách nhiệm đối với các ảnh hưởng độc tính gen. Cơ chế
của quá trình này được chỉ ra dưới đây [24].
Con đường chuyển hoá của tricloetylen như sau [24]
Ngô Thị Minh Tân – 2011
12
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
Cl
Cl
GSH
Cl
H
Cl Sự chuyển vị H
SG
Cl
Xystein
Cl
H
Cl
Thận
Β - lyaza
Khả năng gây ung thư
Cl
SH
+ NH4+ + CH3COCOO
Khả năng gây đột biến gen
H
Cl
(-Lyaza: enzyme xúc tác sự phân cắt không thuỷ phân chất nền của nó với sự
hình thành liên kết kép. Xystein (Cysteine) có CTPT là C3H7O2NS – axit amin
kết tinh, tồn tại như một thành phần của glutathione và xystein [24] ).
Tricloetylen là chất gây độc đặc biệt, bởi vì các sản phẩm chuyển hóa của
tricloetylen trong cơ thể liên kết với protein và axit nucleic gây ảnh hưởng tới hệ
thống thần kinh và gan như: gây rối loạn ở hệ thống thần kinh trung ương, nghi
ngờ gây ung thư gan. Đồng thời cũng thấy có hiện tượng kích thích mắt, họng
nhức đầu, mệt mỏi, lú lẫn tâm thần. Hơi tricloetylen nhanh chóng đi vào hệ tuần
hoàn qua phổi, do đó lan truyền đi khắp cơ thể. Ở mức độ nnào đó, dung môi
này tích tụ trong mỡ và các mô nên các triệu chứng có chiều hướng dai dẳng và
không khỏi được. Người ta nhận thấy rằng, tricloetylen chuyển hóa chậm trong
cơ thể thành dạng epoxide còn độc hơn nhiều so với chất đầu. Tricloetylen còn
có thể gây ra bệnh điếc nghề nghiệp, quan trọng hơn nữa là nó gây ra những rủi
ro nghiêm trọng cho sức khỏe một cách âm ỉ [15].
Trong cơ thể động vật gặm nhấm 50% tricloetylen tích lũy ở buồng trứng,
25% ở mô mỡ. Tricloetylen đào thải khỏi cơ thể theo đường phổi, nước tiểu, mồ
hôi và nước bọt [1]. Tricloetylen là chất gây đột biến đối với hệ vi khuẩn và
động vật gặm nhấm. Nó có thể tạo thành liên kết cộng hóa trị với các đại phân tử
của tế bào, dẫn tới gây ung thư. Nếu nồng độ tricloetylen trong nước là 30 g/L,
Ngô Thị Minh Tân – 2011
13
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
mỗi ngày uống 2 lít nước thì rủi ro ung thư là 1/100.000 trong suốt thời gian
sống [1].
1.3.4. Tetracloetylen
a. Đặc tính hóa lý [6, 14]
Tên gọi: tetracloetylen. Các tên gọi khác: tetracloeten, percloetylen,
etylentetraclorua, didakene, perclene…
-
Công thức cấu tạo
Cl
Cl
C
C
Cl
Cl
-
Công thức phân tử: C2Cl4
-
Khối lượng phân tử: M = 165,83đvC.
-
Nhiệt độ sôi ở 760 mm Hg: 121,30C.
-
Nhiệt độ nóng chảy: - 22,3 0C.
-
Tỷ trọng ở 200C: d = 1,62 g/cm3.
-
Hằng số điện môi ở 300C: ε = 2,27.
-
Độ nhớt ở 1000C: η = 0,442 mPa.s.
-
Áp suất hơi ở 100 0C : P = 54,2 Kpa.
-
Dạng dung dịch: dung môi tetracloetylen là một chất lỏng không màu, rất
linh động, có mùi giống với mùi của clorofom.
-
Độ hòa tan: tan hoàn toàn trong etanol, etylen, clorofom, benzen.
-
Độ tinh khiết: 99,9%.
b. Ứng dụng:
Tetracloetylen đã và đang được dùng làm dung môi để làm sạch khô và
một phần làm chất khử dầu mỡ, Hiện nay, người ta đã phát hiện ra nó có mặt
trong xăng [6, 8]. Tetracloetylen phân bố rộng rãi trong môi trường và được phát
hiện ở lượng vết trong nước, không khí, thực phẩm đóng gói, mô người và động
Ngô Thị Minh Tân – 2011
14
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
vật dưới nước. Lượng cao nhất được tìm thấy trong khu công nghiệp sản xuất
chất khử dầu và làm sạch khô.
c, Độc tính:
Tetracloetylen xâm nhập vào nước do các nguồn thải công nghiệp, dân
dụng. Đôi khi sự phát tán tetracloetylen có thể làm nồng độ của nó trong nước
ngầm cao lên. Trong ngầm yếm khí nó có thể bị khử thành các hợp chất độc
hơn, bao gồm cả vinylclorua [16]. Tetracloetylen có mặt trong nước bề mặt ở
nồng độ <1 μg/L, tuy nhiên trong nước ngầm hàm lượng của nó cao hơn,
khoảng 0,2 - 3,1 μg/L [1].
Ở nồng độ cao, tetracloetylen có ảnh hưởng độc cấp và làm suy yếu hệ
thần kinh trung ương. Với nồng độ thấp, nó gây hại cho gan và thận [16]. Trong
cơ thể tetracloetylen hấp thụ ở ruột, hợp chất này bị chuyển hóa qua nhiều giai
đoạn thành tricloaxetic và thải ra ngoài qua nước tiểu. Tetracloetylen gây đột
biến cho một số loại vi khuẩn do khả năng thay thế và thay đổi cấu trúc trong tế
bào, bị nghi ngờ là tác nhân gây ung thư. Nếu nồng độ tetracloetylen trong nước
là 10 μg/L, mỗi ngày uống 2 lít nước thì rủi ro ung thư là 1/100.000 trong suốt
thời gian sống [1].
1.4. Sự lưu chuyển và tác hại của các chất cơ clo mạch ngắn đối với sức
khỏe con người. [14, 24, 32]
Sự có mặt của các chất cơ clo mạch ngắn trong môi trường không khí và
nước không chỉ ảnh hửng trực tiếp hoặc gián tiếp tới sức khỏe con người theo cơ
chế trên mà còn có tác động trực tiếp tới hệ sinh thái trên trái đất. Sự có mặt của
các chất cơ clo như tetraclometan, tricloetan là một trong những nguyên nhân
gây ra sự phá hủy tầng ôzon - một hiểm họa lớn hiện nay của trái đất.
Cách đây khoảng hơn chục năm, một số nhà khoa học người Đức đã bỏ ra
nhiều công sức để nghiên cứu nồng độ các chất cơ clo mạch ngắn, đặc biệt là
tetracloetylen và sự dịch chuyển, sự phân bố của chúng trong quyển đối lưu
Ngô Thị Minh Tân – 2011
15
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
bằng cách lấy các mẫu trong không khí ở các hòn đảo rất xa các trung tâm công
nghiệp quan trọng. kết quả nghiên cứu của họ đã cho thấy rằng các hợp chất cơ
clo mạch ngắn vượt qua vùng hội tụ nhiệt đới ngăn cách các khối không khí của
Bắc bán cầu với Nam bán cầu, và gây tổn hại cho Nam bán cầu. Theo tính toán
của các nhà khoa học, hàng năm có ít nhất 80% sản lượng của các hợp chất cơ
clo (khoảng hơn 480.800 tấn/năm) tác động đến quyển đối lưu. Do các hợp chất
cơ clo tương đối bền trong không khí (ví dụ: tetracloetylen: 25 ngày ) nên các
chất này dưới tác động của tia tử ngoại sẽ bị phân hủy một phần tạo ra clo, khí
này tấn công trực tiếp vào tầng ozon, một nhân tố làm thủng tầng ozon.
Tại Hà Lan, người ta cũng đã tìm thấy sự có mặt của các hợp chất cơ clo
mạch ngắn trong hơi thở của những người sống cạnh các xưởng giặt khô tại
trung tâm thủ đô Hà Lan, nồng độ của chúng giảm dần khi dịch chuyển xa các
xưởng đó, điều này ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe đặc biệt là của người già và
trẻ em.
1.5.
Các phương pháp chuẩn bị mẫu
1.5.1. Giới thiệu chung
Chuẩn bị mẫu (tiền xử lý, tách, chiết, tinh chế chất ra khỏi mẫu thô ban
đầu) là một công việc chi phối nhiều thời gian và công sức nhất trong thành
công của phương pháp phân tích [1, 5, 6] Sự lựa chọn kỹ thuật chuẩn bị mẫu
phụ thuộc chính vào dạng mẫu, khả năng bay hơi hoặc nồng độ của các chất cần
xác định. Mẫu phân tích thường tồn tại ở ba dạng chính: mẫu khí, mẫu lỏng và
mẫu rắn.
Kỹ thuật chuẩn bị mẫu được áp dụng rộng rãi trong phân tích mẫu khí là
dùng chất hấp phụ (kỹ thuật định lượng tự động hay gián đoạn) và ngưng tụ
mẫu, trong đó kỹ thuật dùng chất hấp phụ được coi trọng hơn cả. Sau đó các cấu
tử được giải hấp ra khỏi chất hấp phụ nhờ nhiệt hoặc dung môi chiết. Trong các
phương pháp được tổ chức bảo vệ môi trường Mỹ (U.S.EPA) giới thiệu để xử lý
Ngô Thị Minh Tân – 2011
16
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
mẫu khí đã dùng nhiệt để giải hấp các chất hữu cơ bay hơi ra khỏi cột chứa chất
hấp phụ [15].
Đối với mẫu lỏng, việc chuẩn bị mẫu nhìn chung đỡ phức tạp hơn so với
mẫu khí, bán rắn, mẫu rắn hoặc mẫu sinh học bởi thành phần xác định và tính
đồng nhất của mẫu lỏng tốt hơn. Trong trường hợp mẫu nước, nguyên tắc cơ bản
đẻ lưu mẫu là làm đầy mẫu trong bình chứa (không có không gian hơi) và giữ
mẫu ở khoảng 40C cho đến khi phân tích [5, 6, 23]. Kỹ thuật chuẩn bị mẫu thông
thường trong phân tích mẫu lỏng là làm bay hơi, dùng chất hấp phụ, dùng dung
môi chiết và chiết màng. Nhìn chung, các kỹ thuật chuẩn bị mẫu lỏng được phân
loại thành các nhóm như sau: nhóm kĩ thuật chiết dung môi gồm chiết đơn giọt
(SDE) và vi chiết dung môi (SME) cả hai kỹ thuật này đều dùng với lượng nhỏ
dung môi; kỹ thuật chiết pha rắn gồm kỹ thuật tự động và vi chiết pha rắn
(SPME); kỹ thuật chiết khí gồm không gian hơi (HS), không gian hơi màng
mỏng (TLHS), bẫy lọc và loại trừ (PT), phân tích loại bỏ theo chu trình kín
(CLSA); kỹ thuật chiết màng bao gồm kỹ thuật màng lồng ghép khối phổ
(MIMS) và chiết màng.
1.5.2. Các kỹ thuật chuẩn bị mẫu truyền thống
Kỹ thuật trực tiếp:
Lấy mẫu trực tiếp là một kỹ thuật đơn giản nhất trong các kỹ thuật chuẩn
bị mẫu đang được sử dụng. Không cần qua các bước xử lý phức tạp, mẫu sau
khi được thu thập về và có thể đưa trực tiếp vào thiết bị để phân tích ngay dưới
dạng lỏng hoặc khí. Ưu điểm của kỹ thuật này là chỉ cần các thao tác xử lý thô
như gạn lọc, thêm tác nhân phản ứng …, do đó không cần các thiết bị phụ trợ
cho quá trình tách, chiết, chưng cất và đăc biệt không sử dụng dung môi độc hại.
Tuy nhiên, vì là kỹ thuật xử lý mẫu trực tiếp nên nó sẽ có những hạn chế nhất
định như khả năng chọn lọc kém, phép phân tích có thể bị sai do ảnh hưởng của
các tạp chất không mong muốn, và giới hạn phát hiện khi sử dụng kỹ thuật này
thường thấp [6, 25, 37].
Ngô Thị Minh Tân – 2011
17
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
Kỹ thuật chiết lỏng - lỏng
Chiết lỏng - lỏng là một kỹ thuật tách chất đơn giản và trung thực nhất. Kỹ thuật
này thường được sử dụng để làm sạch hoặc để tách một cấu tử riêng hoặc một
loạt các cấu tử từ mẫu mẹ. Mẫu rắn hoặc lỏng được chiết bằng dung môi hữu cơ
thích hợp [5, 6]. Đối với các mẫu nước, dung môi phải không tan trong nước. Sự
lựa chọn dung môi chiết phụ thuộc vào tính tan của chất phân tích ở trong dung
môi đó và vào sự dễ dàng tách được chất cần tách ra khỏi mẫu. Sự làm giàu chất
và hiệu quả của phương pháp chiết phụ thuộc vào tỉ số thể tích của mẫu, dung
môi chiết và vào hệ số phân bố. Tỷ lệ thể tích mẫu/dung môi không thể quá rộng
vì nó có ảnh hưởng đến độ chính xác khi định lượng. Hệ số phân bố có thể được
cải thiện nhờ thay đổi pH của dung dịch mẫu, khử muối hoặc sử dụng ion đối,
… Các quá trình chiết lỏng - lỏng trên cột và chiết đối dòng.
Chiết không liên tục: Được thực hiện bằng cách lắc mẫu cùng với
dung môi chiết và được dùng trong những trường hợp có hệ số phân
bố lớn và có thể bỏ qua sự mất mát chất nào đó.
Chiết liên tục: Được áp dụng cho những trường hợp có hệ số phân bố
nhỏ, buộc phải chiết đoạn lặp nhiều lần, nên tốt hơn là ta tiến hành
chiết liên tục, cũng như đối với những trường hợp không thể bỏ qua
được sự mất mát chất (chiết phân tích).
Chiết lỏng - lỏng trên cột: là một phương pháp chiết lỏng - lỏng khác
được sử dụng nhiều gần đây, chiết lỏng - lỏng trên cột cũng dựa vào
định luật phân bố của chất tan giữa hai pha không trộn lẫn vào nhau.
Trong phân tích các chất ưa dầu (kị nước) ở trong các mẫu phức tạp
như dịch cơ thể, các mẫu môi trường, phân tích tồn lưu, việc chuẩn bị
mẫu bằng phương pháp chiết thông thường (dùng phễu chiết) thường
gặp những điều bất lợi: sự hình thành nhũ, sự tách pha kém, tiêu tốn
nhiều dung môi và thời gian. Phương pháp chiết lỏng - lỏng trên cột
Ngô Thị Minh Tân – 2011
18
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
trong trường hợp ở đây tỏ ra hiệu quả hơn, tránh được những điều bất
lợi nêu trên, không cần làm khô dung môi thu được và độ thu hồi cao.
Chiết đối dòng: chiết đối dòng cho phép tách các chất có hệ số phân
bố gần nhau, tuy nhỉên hiện nay ít dùng vì đòi hỏi thiết bị chuyên
dùng đắt tiền và không cho phép tách những hỗn hợp phức tạp [5, 6].
Kỹ thuật chiết lỏng - rắn
Chiết lỏng - rắn dùng để tách các chất phân tích ra khỏi vật rắn (thực vật,
đất, các mẫu sinh học…) bằng dung môi thích hợp. Chất phân tích trong mẫu
vật rắn thường nằm ở thành nang nhỏ hoặc phân tán trong chất rắn, vì vậy cần
nghiền nhỏ để tăng bề mặt tiếp xúc giữa dung môi và chất phân tích. Tùy thuộc
vào tính phân cực của chất cần tách ta lựa chọn dung môi chiết, bắt đầu từ
những dung môi hidrocacbon nhẹ với những chất ít phân cực đến những dung
môi phân cực hơn như đietyl, ete, axeton, etanol kể cả nước đối với những chất
phân cực. Quá trình chiết lỏng - rắn có thể tiến hành theo phương pháp chiết
đoạn hoặc chiết liên tục tùy theo yêu cầu của việc chiết.
Chiết đoạn: Quá trình chiết đoạn có hiệu quả thấp hơn so với quá trình
chiết liên tục. Trong quá trình này mẫu rắn được ngâm vào dung môi
trong cối nghiền, trong bình tam giác hoặc trong cốc một thời gian,
sau đó dịch chiết được tách ra bằng lắng gạn hoặc lọc hoặc quay li
tâm. Cặn còn lại có thể được chiết tiếp một hai lần nữa bằng dung môi
mới. Các dịch chiết được gộp lại và cho bay hơi để thu sản phẩm và
xử lý trực tiếp.
Chiết liên tục: Quá trình chiết liên tục được thực hiện trong một thiết
bị riêng, tốt nhất là sử dụng bộ chiết Soxhlet cải tiến. Trong đó phần
thân máy chứa ống giấy đựng mẫu được cải tiến để hơi nóng dung
môi bốc lên bao quanh được ống đựng mẫu, nhờ đó chất được chiết
bằng dung môi nóng, không phải bằng dung môi ngưng lạnh [5, 6].
Kỹ thuật chiết pha rắn
Ngô Thị Minh Tân – 2011
19
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
Chiết pha rắn (Solid phase extraction: SPE) là một quá trình bao gồm một
pha tĩnh ( pha rắn) và một pha động (pha lỏng hoặc pha khí ). Các cấu tử cần
quan tâm và các chất cản trở nằm trong pha lỏng. Khi cho mẫu lỏng chảy qua
cột nhồi chất hấp lưu chuyên dụng, trong trường hợp lý tưởng, các cấu tử cần
quan tâm được lưu lại trên chất hấp lưu, còn các chất cản trở không bị lưu giữ
được thải loại ra khỏi cột theo dòng chảy, sau đó chất cần quan tâm được rửa
giải ra khỏi cột nhờ dung môi thích hợp, hoặc ngược lại các chất cản trở được
lưu giữ trên chất hấp lưu, còn các cấu tử cần quan tâm không bị lưu giữ chảy ra
khỏi cột.
Chiết pha rắn làm việc dựa trên nguyên tắc của sắc ký lỏng. Nhờ những
tương tác mạnh nhưng bất thuận nghịch giữa chất phân tích và bề mặt của pha
tĩnh như tương tác kị nước, phân cực hoặc trao đổi ion. Còn tương tác giữa pha
tĩnh và các chất cản trở trong mẫu có thể không xảy ra hoặc xảy ra ở mức độ
khác với chất cần quan tâm do sự khác nhau trong tính chất hóa học và vật lý
giữa chất phân tích và các chất cản trở, mà chúng được lưu giữ ở những phạm vi
khác nhau. Điều này cũng có thể đạt được nhờ thay đổi pH hoặc lực ion của
dung dịch mẫu. Dưới các điều kiện như vậy, chất phân tích được lưu giữ, làm
giàu như một giải hẹp trên pha tĩnh và được rửa giải chọn lọc ra khỏi cột sau đó
nhờ dung môi thích hợp.
Ưu điểm của kỹ thuật chiết pha rắn này là hiệu suất thu hồi cao, khả năng
làm sạch và làm giàu chất phân tích lớn. Là một kỹ thuật tương đối an toàn, đơn
giản dễ sử dụng, có thể tiến hành hàng loạt và tự động hóa do đó tiết kiệm được
thời gian. Giống như các phương pháp truyền thống khác, chiết pha rắn vẫn có
nhược điểm là cần lượng mẫu lớn (cỡ 100 đến 1000 lít mẫu khí hoặc vài đến
1000 mL mẫu lỏng) và phải sử dụng lượng dung môi rửa giải còn lớn mà thường
là có độc tính cao, hiệu quả kinh tế thấp, điều kiện phân tích phức tạp,… Tuy
nhiên do độ chính xác ổn định và phổ thông trong các phòng thí nghiệm hiện
nay, nên đây vẫn là kỹ thuật rất tốt để làm kiểm chứng cho các kỹ thuật nghiên
cứu mới [2, 3, 4, 5, 33, 39].
Ngô Thị Minh Tân – 2011
20
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
1.5.3. Một số kỹ thuật chuẩn bị mẫu hiện đại
Kỹ thuật không gian hơi trực tiếp [15]
Không gian hơi (headspace: HS) là một kỹ thuật chuẩn bị mẫu cho phân
tích sắc ký rất đơn giản và hiệu quả. Nguyên tắc của kỹ thuật này là dựa vào khả
năng dễ bay hơi của các chất cần phân tích trong mẫu mẹ ban đầu. Hiệu quả của
qua trình bay hơi được tăng lên bằng việc gia nhiệt, thêm muối, thay đổi pH cho
mẫu hoặc giảm áp trên phần kkông gian hơi (KGH) mẫu.
Cách thức tiến hành (hình 1.2): Một lượng mẫu vừa đủ (có thể là lỏng
hoặc rắn) được cho vào lọ có nắp kín. Tiến hành gia nhiệt để cho cân bằng lỏng
- hơi hoặc rắn - hơi của các chất được thiết lập, sau đó dùng kim tiêm lấy phần
không gian hơi trên mẫu bơm trực tiếp vào cổng bơm mẫu injectơ của máy sắc
ki khí để tiến hành phân tích. Ưu điểm của phương pháp là lượng mẫu sử dụng ít
(cỡ vài mL), thao tác đơn giản, thời gian chuẩn bị mẫu nhanh, không cần dùng
dung môi chiết và cột tách như các phương pháp cổ điển. Tuy nhiên hạn chế của
kĩ thuật này là chỉ áp dụng tốt cho các hợp chất có nhiệt độ bay hơi thấp và tính
chọn lọc không cao khi trong mẫu có nhiều chất đều có khả năng bay hơi [1].
Hình 1.2: Mô hình kĩ thuật không gian hơi trực tiếp
Kỹ thuật vi chiết pha lỏng
Vi chiết pha lỏng (liquid phase microextraction: LPME) là một kỹ thuật
tách chất hiện đại cho phân tích sắc ký khí và được sử dụng rộng rãi trong
Ngô Thị Minh Tân – 2011
21
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
những năm gần đây. Nguyên tắc của kỹ thuật này là dựa trên cân bằng phân bố
của một hoặc một loạt các cấu tử phân tích từ môi trường chứa mẫu (mẫu lỏng,
KGH mẫu lỏng hoặc mẫu khí) vào một giọt dung môi cỡ 1-3μL được “treo” trên
đầu kim như kim tiêm Hamilton (hình 1.3). Sau thời gian đạt trạng thái cân
bằng, toàn bộ lượng chất chiết được và giọt dung môi được đưa vào đầu injectơ
của máy sắc ký khí. Tại đầu injectơ, giọt dung môi có thể được đưa vào cột tách
cùng chất phân tích (trường hợp dung môi chiết bay hơi) hoặc chỉ có các chất
phân tích được giải hấp ra khỏi giọt dung môi (trường hợp dung môi chiết không
bay hơi) và đi vào cột tách sắc ký còn giọt dung môi được kéo trở lại kim tiêm
để có thể tái sử dụng.
Hình 1.3. Mô hình kỹ thuật vi chiết pha lỏng
(a)
Vi chiết pha lỏng tĩnh với mẫu khí
(b)
Vi chiết pha lỏng tĩnh với mẫu lỏng
(c)
Vi chiết pha lỏng tĩnh với KGH mẫu lỏng hoặc mẫu rắn
Ưu điểm của kỹ thuật LPME là thiết bị và thao tác rất đơn giản, chỉ cần
bơm kim tiêm Hamilton và chọn được loại dụng môi thích hợp là có thể tiến
hành vi chiết. Khó khăn của kỹ thuật là giọt dung môi có thể bị phân tán vào
môi trường mẫu hoặc khi thực hiện trong mẫu lỏng giọt dung môi có thể bị bật
ra khỏi đầu kim tiêm Hamilton khi bị tác động lực va đập. Tùy theo cách thức
Ngô Thị Minh Tân – 2011
22
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
tiến hành trong quá trình vi chiết mà chia thành vi chiết pha lỏng tĩnh và vi chiết
pha lỏng động.
-Vi chiết pha lỏng tĩnh (S-LPME): Giọt dung môi được giữ yên tại đầu
kim Hamilton trong môi trường chứa mẫu. Sau một khoảng thời gian các chất
phân bố vào giọt dung môi đạt trạng thái cân bằng, kéo giọt dung môi đã hấp thu
dược chất phân tích trở lại kim tiêm Hamilton. Tiến hành giải hấp bởi nhiệt để
đưa chất phân tích vào cột tách sắc ký tại đầu injectơ.
Vi chiết pha lỏng động (D-LPME): Khác với vi chiết pha lỏng tĩnh, vi
chiết pha lỏng động thực hiện khi giọt dung môi liên tục được kéo, đẩy bên
trong kim tiêm Hamilton. Như vậy sau mỗi chu kỳ, cân bằng phân bố của chất
phân tích vào giọt dung môi sẽ nhanh hơn, do quá trình trộn lẫn của chất trong
dung môi diễn ra liên tục. Ưu điểm của kỹ thuật vi chiết pha lỏng động là rút
ngắn được thời gian vi chiết đáng kể so với kỹ thuật vi chiết pha lỏng tĩnh [29,
32]
Kỹ thuật vi chiết pha rắn thường [15].
Kỹ thuật vi chiết pha rắn (solid -phase microextraction: SPME) lần đầu
tiên được đề xuất tại trường đại học Waterloo (Ontrio, Canada), khoảng những
năm 1990. Đây là một phương pháp lấy mẫu hiện đại để tách và làm giàu các
hợp chất hữu cơ cần phân tích từ pha lỏng hoặc pha khí để đưa vào cột tách và
xác định bởi các đetectơ khác nhau. Mô hình cấu tạo của thiết bị SPME được
trình bày như trong hình 1.4
Hình 1.4. Mô hình cấu tạo của bơm kim vi chiết pha rắn
Ngô Thị Minh Tân – 2011
23
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
Dụng cụ này bao gồm hai phần: sợi chiết và các bộ phận phụ trợ được bố
trí theo kiểu xilanh. Sợi chiết ở đây là một đoạn sợi silica dài khoảng 1 cm,
đường kính ngoài cỡ 0,11 mm, được phủ một lớp pha tĩnh polyme kị nước. Sợi
chiết được gắn với một cần kim loại, tất cả được đặt trong một ông kim loại bảo
vệ. Cần kim loại sau đó được gắn với pittông đặt trong xilanh. Trên thế giới hiện
đã có dụng cụ thương mại và sợi phủ pha tĩnh có thể tái sử dụng nhiều lần.
1.6. Tổng quan về nước cấp sinh hoạt và hệ thống cấp nước [11].
1.6.1. Nước cấp sinh hoạt
Nước cấp sinh hoạt là loại nước phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của con
người như ăn uống, tắm rửa, nước cấp cho các khu nhà vệ sinh,… Hệ thống cấp
nước cho sinh hoạt chiếm phổ biến nhất và chiếm tỷ lệ lớn trong tổng số các hệ
thống cấp nước hiện có. Nước dùng trong sinh hoạt phải đảm bảo các tiêu chuẩn
về lý học, hóa học và vi sinh theo quyết định 1329/2002/BYT/QĐ của Bộ Y Tế,
không chứa các thành phần lý học, hóa học và vi sinh ảnh hưởng đến sức khỏe
của con người.
1.6.2. Các loại nguồn nước dùng để cấp nước sinh hoạt
Để cung cấp nước sạch, có thể khai thác từ các nguồn nước thiên nhiên
(thường gọi nước thô): nước mặt, nước ngầm. Nguồn nước để khai thác cho hệ
thống cấp nước phải đảm bảo các tiêu chuẩn quy định về giới hạn các thông số
và nồng độ cho phép của các chất. Khi lựa chọn nguồn nước cấp, nên dựa vào
tiêu chuẩn TCXD 233 - 1999 do Bộ Xây dựng ban hành để quyết định.
-
Nước mặt: bao gồm các nguồn nước trong các hồ chứa, sông, suối. Do kết
hợp từ các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí
nên các đặc trưng của nước mặt là: chứa khí hòa tan (đặc biệt là oxy),
chứa nhiều chất rắn lơ lửng (riêng nước trong các ao, hồ chứa ít chất rắn
lơ lửng và chủ yếu ở dạng keo), có hàm lượng chất hữu cơ cao, có sự hiện
diện của nhiều loại tảo, chứa nhiều vi sinh vật.
Ngô Thị Minh Tân – 2011
24
Luận văn Thạc sỹ khoa học
Khoa Hoá học
-
Trường ĐH KHTN – ĐHQG HN
Nước ngầm: được khai thác từ các tầng chứa dưới đất. Chất lượng nước
ngầm phụ thuộc vào cấu trúc địa tầng mà nước thấm qua. Nước chảy qua
các tầng địa tầng chứa cát hoặc granit thường có tính axit và chứa ít chất
khoáng. Khi chảy qua địa tầng chứa đá vôi thì nước thường có độ cứng và
độ kiềm hydrocacbonat khá cao. Ngoài ra, các đặc trưng của nước ngầm
là: độ đục thấp, nhiệt độ và thành phần hóa học tương đối ổn định, chứa
một lượng nhỏ các khoáng hòa tan (sắt, mangan, canxi, magiê, flo …),
không có sự hiện diện của vi sinh vật.
-
Đối với các hệ thống cấp nước cộng đồng, nguồn nước ngầm luôn là
nguồn nước được ưa thích. Nguồn nước mặt thường hay bị ô nhiễm và
lưu lượng khai thác phụ thuộc vào sự biến động theo mùa. Nguồn nước
ngầm ít chịu ảnh hưởng bởi các tác động của con người, và chất lượng
của nó tốt hơn chất lượng nước mặt rất nhiều. Hơn nữa, Việt Nam là quốc
gia có nguồn nước ngầm khá phong phú về trữ lượng và tốt về chất
lượng.
1.6.3. Hệ thống cấp nước
Ở Việt Nam, hệ thống cấp nước đô thị được bắt đầu bằng khoan giếng
mạch nông tại Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh vào năm 1894. Hiện nay, hầu hết
các khu đô thị đã có hệ thống cấp nước, khai thác cả nước ngầm và nước mặt.
Nhiều trạm cấp nước đã áp dụng công nghệ tiên tiến của các nước phát triển như
Pháp, Phần Lan, Australia, … Những trạm cấp nước cho các thành phố lớn đã
áp dụng công nghệ tiên tiến và tự động hóa.
-
Một hệ thống cấp nước sinh hoạt có thể bao gồm các bộ phận như nêu
trong hình 1.5
Ngô Thị Minh Tân – 2011
25
Luận văn Thạc sỹ khoa học
