Nghiên cứu phân tích một số amin thơm trong các sản phẩm da bằng phương pháp LC MS MS

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

TẠ THỊ NGỌC ÁNH

NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH MỘT SỐ AMIN THƠM TRONG CÁC SẢN
PHẨM DA BẰNG PHƢƠNG PHÁP LC/MS/MS

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

TẠ THỊ NGỌC ÁNH

NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH MỘT SỐ AMIN THƠM TRONG CÁC SẢN
PHẨM DA BẰNG PHƢƠNG PHÁP LC/MS/MS

CHUYÊN NGÀNH: HÓA PHÂN TÍCH
MÃ SỐ: 60440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN VĂN RI

Hà Nội – Năm 2016

LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Văn Ri đã
tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành Luận văn này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các anh chị đồng nghiệp công tác tại
Trung tâm Phân tích và Công nghệ Môi trƣờng – Viện Nghiên cứu Da giầy đã tạo điều
kiện tốt nhất cho tôi đƣợc học tập và nghiên cứu.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giảng dạy tại Khoa Hóa học –
Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội cùng tập thể lớp cao
học K24 đã giúp đỡ động viên tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trƣờng.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè – những ngƣời đã luôn
động viên, khuyến khích và cổ vũ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Hà Nội, tháng 12 năm 2016
Học viên

Tạ Thị Ngọc Ánh


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TổNG QUAN............................................................................................ 3
1.1. Tổng quan về thuốc nhuộm azo ............................................................................... 3
1.1.1.

Giới thiệu về thuốc nhuộm azo ....................................................................... 3

1.1.2.

Sự chuyển hoá thuốc nhuộm azo thành các amin thơm ................................. 5

1.1.3.

Ảnh hưởng của các amin thơm được giải phóng từ thuốc nhuộm azo đến

sức khoẻ con người ...................................................................................................... 6
1.2. Tổng quan hiện trạng sử dụng thuốc nhuộm azo trong ngành thuộc da .................. 7
1.2.1. Hiện trạng sử dụng thuốc nhuộm azo trên thế giới ........................................... 7
1.2.2.

Hiện trạng sử dụng thuốc nhuộm azo tại Việt Nam ....................................... 9

1.3. Tổng quan phƣơng pháp phân tích các amin thơm giải phóng ra từ thuốc nhuộm
azo ................................................................................................................................. 11
1.3.1. Phương pháp sắc ký lỏng khối phổ .............................................................. 11
1.3.2. Phương pháp phân tích các amin thơm trên thế giới và Việt Nam ................. 13
CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM .................................................................................... 24
2.1. Hóa chất – Thiết bị ................................................................................................. 24
2.1.1. Hoá chất chuẩn ................................................................................................ 24
2.1.2. Dung môi và hoá chất phụ trợ ......................................................................... 24
2.1.3. Thiết bị phân tích ............................................................................................. 24
2.1.4. Thiết bị phụ trợ ................................................................................................ 25
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu........................................................................................ 26
2.2.1. Phương pháp kế thừa ....................................................................................... 26
2.2.2. Phương pháp thực nghiệm ............................................................................... 26
2.2.2.1. Khảo sát điều kiện tối ưu cho thiết bị sắc ký lỏng khối phổ...................... 26
2.2.2.2. Xây dựng quy trình xử lý mẫu ................................................................... 27
2.2.2.3. Xác nhận giá trị sử dụng của phương pháp phân tích .............................. 28

2.2.2.4. So sánh phương pháp phân tích mới xây dựng với phương pháp tiêu
chuẩn ...................................................................................................................... 32
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................ 34
3.1. Khảo sát điều kiện tối ƣu cho thiết bị sắc ký lỏng khối phổ .................................. 34
3.1.1 Khảo sát quá trình tách sắc ký ......................................................................... 34
3.1.2 Khảo sát các thông số tối ưu cho đầu dò khối phổ........................................... 38
3.1.3 Khảo sát thời gian lưu của các chất amin thơm ............................................... 42
3.2. Khảo sát các điều kiện tối ƣu cho xử lý mẫu ......................................................... 44
3.2.1. Các phương pháp xử lý mẫu da phân tích các amin thơm .............................. 44
3.2.2. Ảnh hưởng của pH đến độ thu hồi của phương pháp chiết lỏng lỏng ..................... 45
3.2.3. Ảnh hưởng của dung môi chiết ........................................................................ 47
3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của số lần chiết .............................................................. 47
3.2.6. Tổng hợp quy trình xử lý mẫu phân tích các amin thơm trong mẫu da .......... 48
3.3. So sánh phƣơng pháp phân tích mới xây dựng với phƣơng pháp tiêu chuẩn
(TCVN 7536: 2005 ) ..................................................................................................... 54
3.4. Ứng dụng phƣơng pháp phân tích nghiên cứu vào phân tích một số sản phẩm da
đang lƣu hành trên thị trƣờng Việt Nam ....................................................................... 55
KẾT LUẬN ................................................................................................................... 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 60
PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 63
PHỤ LỤC 1: KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN TỐI ƢU XÁC ĐỊNH CÁC AMIN THƠM
TRÊN DETECTOR MS/MS ......................................................................................... 64
PHỤ LỤC 2: ĐƢỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH CÁC AMIN THƠM BẰNG HỆ
THỐNG HPLC-MS/MS................................................................................................ 83
PHỤ LỤC 3: QUY TRÌNH PHÂN TÍCH 18 AMIN THƠM BẰNG HỆ THỐNG
HPLC – MS/MS .......................................................................................................... 102


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. 1: Chuyển hóa amin thơm từ thuốc nhuộm azo .............................................5

Hình 1. 2: Độ thu hồi của các phƣơng pháp xác định amin thơm từ mẫu da thật ....19
Hình 2. 1: Hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao kết hợp đầu dò khối phổ HPLC –
MS/MS ......................................................................................................................25
Hình 2. 2: Các thông số cần tối ƣu hóa cho đầu dò khổi phổ để phân tích các amin
thơm...........................................................................................................................27
Hình 2. 3: Khoảng tuyến tính của phƣơng pháp phân tích .......................................32
Hình 3. 1: Phân tách sắc ký các chất amin thơm trên cột Hypersil Gold C18 ..........34
Hình 3. 2: Phân tách sắc ký các chất amin thơm trên cột Hypersil Gold aQ ............35
Hình 3. 3: Phân tách sắc ký các chất amin thơm trên cột Hypersil Gold PFP ..........35
Hình 3. 4: Phân tách các chất amin thơm trên cột C18 với pha động A-H2O (0,1%
FA) và B-MeOH .......................................................................................................36
Hình 3. 5: Phân tách các chất amin thơm trên cột C18 với pha động AH2O(CH3COONH4 25mM) và B-MeOH ..................................................................37
Hình 3. 6: Phân tách các chất amin thơm trên cột C18 với pha động A-H2O và BMeOH ........................................................................................................................37
Hình 3. 7: Tối ƣu hóa các thông số cho nguồn ion hóa ESI .....................................39
Hình 3. 8: Phổ khối tiêu biểu của NTA quét ở chế độ Fullscan ...............................40
Hình 3. 9: Phổ khối tiêu biểu của NTA chạy ở chế độ Fullscan – product ..............40
Hình 3. 10: Tối ƣu hóa năng lƣợng bắn phá của NTA ..............................................41
Hình 3. 11: Ảnh hƣởng của pH đến độ thu hồi (pH=8,93) .......................................46
Hình 3. 12: Ảnh hƣởng của pH đến độ thu hồi (pH=4,13) .......................................46
Hình 3. 13: So sánh độ thu hồi khi sử dụng các dung môi chiết khác nhau .............47
Hình 3. 14: Ảnh hƣởng của số lần chiết đến độ thu hồi............................................48
Hình 3. 16: Quy trình xử lý mẫu da phân tích các amin thơm trên HPLC-MS/MS .49


Hình 3. 15: : Quy trình xử lý mẫu da phân tích các amin thơm trên HPLC-MS/MS
...................................................................................................................................49
Hình 3. 17: Độ chọn lọc của phƣơng pháp phân tích đối với chất TDA ..................50
Hình 3. 18: Độ thu hồi của phƣơng pháp chiết các amin thơm ................................51
Hình 3. 19: Đƣờng chuẩn của ASD trong khoảng hàm lƣợng 1,0 – 10 mg/kg ........53

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1: Danh sách các amin thơm trong thuốc nhuộm bị EU cấm sử dụng [22]...4
Bảng 1. 2: Phân tích đánh giá phản ứng của 6 amin thơm........................................13
Bảng 1. 3: Độ thu hồi trung bình của các amin thơm trong quá trình khử (n=3) .....15
Bảng 1. 4: Các phƣơng pháp phân tích xác định thuốc nhuộm azo bị cấm trong sản
phẩm tiêu dùng ..........................................................................................................16
Bảng 1. 5: Thông số tối ƣu cho quá trình phân tích MS/MS ....................................19
Bảng 1. 6: Đƣờng chuẩn và giới hạn phát hiện của các amin (trung bình lặp lại)....20
Bảng 1. 7: Độ thu hồi của hỗn hợp chuẩn amin thơm trong sợi không nhuộm (trung
bình lặp lại) ...............................................................................................................21
Bảng 3. 1: Thông số thiết lập cho HPLC/DAD ........................................................34
Bảng 3. 2: Các thông số thiết lập cho nguồn ion hóa ESI.........................................39
Bảng 3. 3: Tổng hợp mảnh phổ của các hợp chất amin và năng lƣợng bắn phá tối ƣu
...................................................................................................................................42
Bảng 3. 4: Tổng hợp thời gian lƣu của 21 amin thơm ..............................................43
Bảng 3. 5: Hằng số pKa và logKow của các amin thơm ..........................................45
Bảng 3. 6: Độ lặp lại của phƣơng pháp phân tích amin thơm trong da thuộc (n=6) 51
Bảng 3. 7: Đánh giá giới hạn phát hiện của phƣơng pháp phân tích da thuộc .........52
Bảng 3. 8: Kết quả tính toán độ chụm và độ đúng theo phƣơng pháp tiêu chuẩn ..........54
Bảng 3. 9: Kết quả tính toán độ chụm và độ đúng theo phƣơng pháp nghiên cứu ...54
Bảng 3. 10: Kết quả phân tích thuốc nhuộm azo trong mẫu da thuộc trên thị trƣờng
...................................................................................................................................56


DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

TT
1

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31

32
33
34

4-Aminobiphenyl
O-Anisidine
Atomic Absorption Spectrophotometric
Association of Official Agricultural Chemists
Benzidine
Bureau Veritas Quality International
4-Chloroaniline
4-Chloro-o-toluidine
Comité Européen de Normalisation
Consumer Product Safety Improvement Act
4-Cresidine
Deutsches Institut für Normung
Diode Array Detector
4,4-Diaminodiphenylmethane
3,3'-Dimethoxybenzidine
3,3-Dimetylbenzidine
3,3-Dimethyl-4,4 diaminodiphenylmethane
3,3'-Diclobenzidine
2,4-Diaminotoluen
Electron Spray Ionization
European Economic Community
European Commission
Gas Chromatography
High Performance Liquid Chromatography
High Performance Capillary Electrophoresis
Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

International Standard Organization
International Union of Pure and Applied Chemistry
Limit of Detector
Limit of Quantitation
Mass Spectrography
Method Detector Limit
4,4'-Metylen-bis-(2-cloaniline)
2-Naphthylamine

35

Organisation for Economic Co-operation and Development

Tên viết tắt
ABP
ASD
AAS
AOAC
BZD
BVQI
CAN
COT
CEN
CPSIA
CSD
DIN
DAD
DDM
DTB
DBD

DPM
DBZ
DAT
ESI
EEC
EC
GC
HPLC
HPCE
ICP-MS
ISO
IUPAC
LOD
LOQ
MS
MDL
MTB
NTA
OECD


TT
36
37
38
39
40
41
42
43

44
45
46

Từ viết tắt
4,4'-Oxydianiline
Recovery Standard Deviation
Registration Evaluation Authorization Restriction
Shoe and Allied Trades Research Association
Tiêu chuẩn Việt Nam
Thin Layer Chromatography
4,4'-Thiodianiline
o-Toluidine
2,4,5-Trimethylaniline
Ultraviolet–visible spectroscop
Văn phòng Công nhận Chất lƣợng

Tên viết tắt
ODA
RSD
REACH
SATRA
TCVN
TCL
TDA
TLD
TMA
UV-Vis
BoA

 

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Hóa học

MỞ ĐẦU
Từ nửa cuối thế kỷ 19, thuốc nhuộm azo đƣợc sử dụng rộng rãi trong các nhiều
lĩnh vực công nghiệp. Trong sản xuất đồ da và dệt may, các thuốc nhuộm azo đƣợc sử
dụng trong công đoạn nhuộm (có tới 90% thuốc nhuộm dùng trong thuộc da là thuốc
nhuộm azo). Một số thuốc nhuộm azo có khả năng giải phóng ra các hợp chất amin thơm
có thể gây bệnh ung thƣ. Qua nhiều năm, các nghiên cứu dịch tễ học đã đƣa thêm nhiều
bằng chứng rằng việc tiếp xúc lâu dài trong môi trƣờng làm việc với các hợp chất amin
thơm nhƣ benzidine, 4-aminobiphenyl và 2-naphtyamin đƣợc sử dụng trong công nghiệp
nhuộm làm tăng nguy cơ phát triển bệnh ung thƣ [19], [23].
Từ đầu những năm 70 thế kỷ trƣớc, một vài nƣớc thành viên OECD đã thông qua
các biện pháp giới hạn tồn dƣ của nhiều loại chất độc, bao gồm cả thuốc nhuộm azo trong
hàng tiêu dùng nhƣ đồ chơi, dệt may, quần áo, giầy dép. Vào tháng 7 năm 1994, Chính
phủ Cộng hòa liên bang Đức đã đƣa ra bản sửa đổi lần thứ hai về pháp lệnh hàng hóa tiêu
dùng, pháp lệnh này đã cấm việc sử dụng một số chất tạo màu azo trong các loại hàng hóa
mà có tiếp xúc trực tiếp, lâu dài với da ngƣời hay qua đƣờng miệng nhƣ: Giầy dép, găng
tay, túi xách, ví, va ly, ghế tựa, đồ chơi bằng da hay dệt may [12]. Nhận thức về nguy cơ
của việc tiếp xúc với các thuốc nhuộm azo gây nguy hại tới sức khỏe ngƣời tiêu dùng, liên
minh châu Âu đã ban hành các Chỉ thị 76/769/EEC, 2002/61/EC và 2004/21/EC cấm sử
dụng các thuốc nhuộm azo mà trong các điều kiện khử tạo ra bất cứ các hợp chất amin
thơm nào trong số 22 chất có danh sách kèm theo trong các sản phẩm dệt may và bằng da
mà có thể tiếp xúc trực tiếp và kéo dài với da ngƣời hoặc qua đƣờng miệng. Luật
REACH do liên minh EU ban hành bắt đầu có hiệu lực vào tháng 6/2007, trong đó cấm
bán và sử dụng các thuốc nhuộm azo nguy hại [14], [15], [16].

Liên quan đến phƣơng pháp xác định các amin thơm bị cấm có trong các sản
phẩm bằng da, Việt Nam đã ban hành tiêu chuẩn TCVN 7536:2005 quy định phƣơng
pháp xác định 18 amin thơm bị cấm bằng các kỹ thuật sắc ký mao quản, sắc ký lỏng
hiệu năng cao kết nối detector chuỗi diode, điện di mao quản và sắc ký lớp mỏng [9].
Tiêu chuẩn này đƣợc dịch từ tiêu chuẩn ISO/TS 17324: 2003. Hiện nay, đã ban hành
thêm TCVN 9557-1: 2013 xác định các amin thơm với nội dung tƣơng tự TCVN
7536:2005 [13]. Tuy nhiên, phƣơng pháp này có nhiều bất cập nhƣ độ chính xác và độ
lặp lại kém, tốn thời gian, sử dụng các dung môi hữu cơ độc hại có hại cho sức khỏe
và gây ô nhiễm môi trƣờng. Hiện nay, Việt Nam chƣa có một nghiên cứu nào về xây
1

Luận văn Thạc sỹ

Tạ Thị Ngọc Ánh


 

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Hóa học

dựng phƣơng pháp xác định đồng thời các amin thơm bị cấm trong các sản phẩm da sử
dụng phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao ghép nối detector khối phổ kép (HPLCMS/MS).
Từ những thực tế nhƣ trên, việc thực hiện đề tài “Nghiên cứu phân tích một số
amin thơm trong các sản phẩm da bằng phƣơng pháp LC/MS/MS” góp phần đƣa
ra một trong các công cụ để đánh giá khả năng đáp ứng quy định quốc tế về thuốc
nhuộm azo trong một số sản phẩm da và ứng dụng quy trình xác định trên vào phân
tích một số mẫu da đang lƣu hành trên thị trƣờng Việt Nam. Từ đó giúp các cơ quan
chức năng đƣa các biện pháp nhằm kiểm soát việc sử dụng các thuốc nhuộm azo nguy

hại trong sản phẩm da, bảo vệ sức khỏe ngƣời tiêu dùng và môi trƣờng.

2

Luận văn Thạc sỹ

Tạ Thị Ngọc Ánh


 

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Hóa học

CHƢƠNG 1: TổNG QUAN

1.1. Tổng quan về thuốc nhuộm azo
1.1.1. Giới thiệu về thuốc nhuộm azo
Thuốc nhuộm là những chất hữu cơ có màu, hấp thụ mạnh một phần nhất định
của quang phổ ánh sáng nhìn thấy và có khả năng gắn kết vào vật liệu trong những
điều kiện nhất định (tính gắn màu). Thuốc nhuộm có thể có nguồn gốc thiên nhiên
hoặc tổng hợp. Hiện nay, con ngƣời hầu nhƣ chỉ sử dụng thuốc nhuộm tổng hợp. Đặc
điểm nổi bật của các loại thuốc nhuộm là độ bền màu - tính chất không bị phân hủy
bởi những điều kiện, tác động khác nhau của môi trƣờng, đây vừa là yêu cầu với thuốc
nhuộm lại vừa là vấn đề với xử lý nƣớc thải dệt nhuộm. Màu sắc của thuốc nhuộm có
đƣợc là do cấu trúc hóa học của nó: một cách chung nhất, cấu trúc thuốc nhuộm bao
gồm nhóm mang màu và nhóm trợ màu. Nhóm mang màu là những nhóm chứa các nối
đôi liên hợp với hệ điện tử π linh động nhƣ >C=C<, >C=N-, >C=O, -N=N-... Nhóm
trợ màu là những nhóm thế cho hoặc nhận điện tử, nhƣ -SOH, -COOH, -OH, NH2...,

đóng vai trò tăng cƣờng màu của nhóm mang màu bằng cách dịch chuyển năng lƣợng
của hệ điện tử [31]. Thuốc nhuộm tổng hợp rất đa dạng về thành phần hóa học, màu
sắc, phạm vi sử dụng.
Thuốc nhuộm azo là chất tạo màu hữu cơ tổng hợp, đặc trƣng bởi các nhóm azo
mang màu (-N=N-) trong phân tử. Thuốc nhuộm azo là những chất màu có chứa ít
nhất một nhóm azo (-N=N-) trong cấu trúc phân tử của chúng. Amin thơm là dẫn xuất
amino của các hidrocacbon thơm, trong đó có một hay nhiều nguyên tử H của nhóm
chức amino đƣợc thay thế bằng một hay nhiều gốc R với ít nhất một gốc R là
hydrocarbon thơm. Tùy theo số nguyên tử H đƣợc thay thế mà tạo thành amin thơm
bậc 1, bậc 2 hay bậc 3.
Các hợp chất amin thơm đa số ở trạng thái rắn trừ Toluidin, ít tan trong nƣớc,
độ tan tăng theo số nhóm –NH2. Chúng không có tính bazơ mạnh, tuy nhiên có khả
năng tạo thành muối khi tƣơng tác với các axit.

3

Luận văn Thạc sỹ

Tạ Thị Ngọc Ánh


 

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Hóa học

Bảng 1. 1: Danh sách các amin thơm trong thuốc nhuộm bị EU cấm sử dụng [22]
Tên amin

STT
1

2,4-Diaminoanisol

Số CAS
615-05-4

2
3

2,4-Diaminotoluen
o-Anisidine

95-80-7
90-04-0

4

o-Toluidine

99-55-8

5
6

Benzidine
4,4'-Oxydianiline

92-87-5

101-80-4

7
8

4-Chloroaniline
2-Amino-4-nitrotoluene

106-47-8
99-55-8

9
10

4-Cresidine
4,4-diaminodiphenylmethane

120-71-8
101-77-9

11
12
13

3,3'-dimethoxybenzidine
3,3-dimetylbenzidine
4,4'-thiodianiline

119-90-4
119-93-7

139-65-1

14
15
16
17

2-naphthylamine
4-Chloro-o-toluidine
Trimethylaniline
3,3-dimethyl-4,4 diaminodiphenylmethane

91-59-8
95-69-2
137-17-7
838-88-0

18
19
20
21
22

4-Aminobiphenyl
3,3'-Diclobenzidine
4-Aminoazobenzene
4,4'-metylen-bis-(2-cloanilin)
o_aminoazotuluen

92-67-1

91-94-1
60-09-3
101-14-4
97-56-3

Amin thơm có tính bazơ do H+ của phân tử nƣớc có thể kết hợp vào cặp điện tử
tự do của nguyên tử N, đồng thời tạo thành ion OH-. Khả năng kết hợp với proton H+
càng cao thì tính bazơ càng mạnh. Thông thƣờng amin mạch hở có tính bazơ mạnh
hơn NH3 (nhất là các amin đầu dãy có chứa nhóm alkyl (-CH3, -C2H5…) do tác dụng
hiệu ứng cảm, mật độ điện tử trên nguyên tử N tăng cao, khả năng kết hợp với proton
H+ vì thế mạnh hơn. Với các amin thơm, tính bazơ yếu hơn NH3, đó là vì cặp electron
tự do của nguyên tử N chuyển về phía nhân thơm. Do đó, mật độ điện tử của N giảm
đi, khả năng kết hợp với H+ vì thế mà giảm đi.
Các hợp chất amin thơm để lâu sẽ bị oxi hoá chuyển từ màu vàng sang nâu sẫm.
Tuỳ theo tác nhân oxi hoá đƣợc sử dụng, amin thơm sẽ tạo thành các sản phẩm oxi hoá
khác nhau, ví dụ với tác nhân oxi hoá là clorua vôi, anilin sẽ chuyển sang màu tím
4

Luận văn Thạc sỹ

Tạ Thị Ngọc Ánh


 

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Hóa học

thẫm, với tác nhân là (K2Cr2O7 + H2SO4) thì đầu tiên anilin có màu xanh tối, sau khi

đun nóng sẽ chuyển sang màu đen.
1.1.2. Sự chuyển hoá thuốc nhuộm azo thành các amin thơm
Trong quá trình sản xuất, sử dụng và thải bỏ, thuốc nhuộm azo sẽ đƣợc thải bỏ
vào môi trƣờng nƣớc, đất và không khí theo các con đƣờng khác nhau. Các nguồn thải
bỏ bao gồm: da phế phẩm, thuốc nhuộm rơi vãi trong quá trình sản xuất, bao bì đựng
thuốc nhuộm…Sau khi xâm nhập vào môi trƣờng, thuốc nhuộm azo sẽ chuyển hóa
thành các amin thơm khi gặp điều kiện thuận lợi.
Dƣới tác dụng của tác nhân khử nhƣ hỗn hống natri hay kẽm trong kiềm hoặc
dƣới tác dụng của các tác nhân khử mạnh nhƣ iothidric, thiếc clorua, natri dithionit có
mặt chất xúc tác, các sản phẩm màu azo sẽ chuyển hóa thành các amin bậc một. Hầu
hết các hợp chất azo đều có thể chuyển hóa thành các amin bậc một trong điều kiện
tƣơng ứng với điều kiện của sự khử hóa các hợp chất nitro thơm.

Hình 1. 1: Chuyển hóa amin thơm từ thuốc nhuộm azo
Trong phản ứng chuyển hoá có thể sử dụng khá nhiều tác nhân khử, ví dụ nhƣ
dùng hỗn hợp thiếc kim loại (dạng hạt nhỏ) và axit HCl khá đậm đặc. Quá trình khử
đƣợc tiến hành trong thời gian khoảng 40 – 60 phút ở nhiệt độ 60 – 70oC. Một tác
nhân khử khác có thể sử dụng là NaBH4 (Natri tetrahiđroborat), tiến hành trong môi
trƣờng HCl ở nhiệt độ thƣờng, quá trình khử diễn ra nhanh chóng và sản phẩm chuyển
hoá đƣợc chiết bằng ete. Tác nhân khử mạnh khác thƣờng đƣợc sử dụng trong công
nghiệp là natri dithionit, đây là tác nhân khử mạnh, trong môi trƣờng nƣớc chúng
chuyển thành NaHSO3 cung cấp H mới sinh cho quá trình chuyển hoá. Sau khi đi vào
môi trƣờng, các amin tồn tại trong nƣớc, đất, bụi và cơ thể sinh vật. Amin thơm có khả
năng vận chuyển từ môi trƣờng này sang môi trƣờng khác thành một chu trình khép
kín.
5

Luận văn Thạc sỹ

Tạ Thị Ngọc Ánh

 

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Hóa học

1.1.3. Ảnh hưởng của các amin thơm được giải phóng từ thuốc nhuộm azo
đến sức khoẻ con người
Các amin thơm sau khi xâm nhập vào môi trƣờng sẽ làm ô nhiễm đất, nguồn
nƣớc và không khí. Hàm lƣợng các amin trong các môi trƣờng là khác nhau, trong đó
môi trƣờng đất và khí cao hơn môi trƣờng nƣớc. Khi môi trƣờng khí bị ô nhiễm amin
thơm thì các amin thơm xâm nhập qua đƣờng hô hấp khi hít phải hơi và bụi, qua mắt
khi tiếp xúc với hơi và bụi, qua da khi tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm có chứa amin
thơm. Ngoài ra, các amin thơm sẽ theo nguồn nƣớc và gió làm ô nhiễm vùng nƣớc, đất
và không khí ở vùng lân cận. Khi đất và nƣớc bị ô nhiễm các amin thơm, các amin
thơm sẽ qua nƣớc hoặc chuỗi thức ăn đi vào cơ thể sinh vật và gây hại cho sức khỏe
của chúng. Sau khi đi vào cơ thể, các amin sẽ đi vào phổi, một lƣợng nhỏ dễ hòa tan
thì đi vào máu, phần còn lại đƣợc tích lũy tại các mô mỡ. Cụ thể là nhiễm độc các
amin thơm sẽ làm tổn thƣơng thận, gan, máu… của các loài sinh vật. Ngoài ra, theo
nghiên cứu của Xenopus laevis, bốn amin thơm acridine, anilin, pyridin và quinoline
gây quái thai ở động vật lƣỡng cƣ. Mức độ gây độc của các amin đối với các sinh vật
khác nhau là khác nhau và LD50 của các amin khác nhau đối với một loài sinh vật là
khác nhau. Ví dụ, LD50 trên chuột của TLD là 940 mg/Kg, CAN là 30 mg/Kg, DAA là
460 mg/kg, DPM là 880 mg/kg [7].
Những amin nói trên đều là những amin thơm ở dạng rắn ở nhiệt độ
phòng, không màu và một số có mùi đặc trƣng. Dễ bị oxi hoá khi để ngoài không khí
ngay cả trong bóng tối. Có tính bazơ mạnh, yếu tuỳ thuộc vào nhóm thế. Tan rất ít
trong nƣớc, tan tốt trong t- butyl methylether (MTBE), methanol (MeOH)... Tính độc

hại của các amin thơm đã trở thành mối lo ngại cho việc nghiên cứu bởi vì cả hai tác
động cấp tính và mãn tính của nó. Mối nguy hiểm chủ yếu đối với các amin thơm đó là
bệnh methemhemoglobin và gây ung thƣ. Đó chính là quá trình tạo những sản phẩm
của sự chuyển hoá hay oxi hoá thông thƣờng trong cơ thể ngƣời. Các amin thơm bị
cấm đi vào cơ thể qua hít thở hoặc tiếp xúc trực tiếp qua da dẫn đến thiếu oxi trong
máu, bởi vì chúng làm suy yếu hệ thống vận chuyển oxi trong máu. Khi có mặt các
amin gây hại thì nguyên tử sắt bị oxi hoá từ Fe(II) thành Fe(III), kết quả là chúng
không kết hợp đƣợc với O2 hay CO2. Sự phát triển của bệnh sau khi bị nhiễm thƣờng
xảy ra chậm; có thể sau hàng giờ triệu chứng mới phát hiện nhƣ: nhức đầu, mặt tái
xanh khi mức độ hemoglobin bị khử tăng tới 15%, ở mức 40% sức khoẻ kém, hoa mắt
chóng mặt thƣờng xảy ra, lớn hơn 70% hôn mê và có thể gây tử vong. Các amin thơm
6

Luận văn Thạc sỹ

Tạ Thị Ngọc Ánh


 

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Hóa học

ở nồng độ cao có khả năng gây ung thƣ. Những nghiên cứu chủ yếu của nó là khả năng
gây ung thƣ trên ngƣời trong những môi trƣờng công nghiệp. Những nghi ngờ đầu tiên
về các amin này đó là bệnh ung thƣ bàng quang của một công nhân thuốc nhuộm
ngƣời Thuỵ Sỹ vào năm 1895. Từ đó đến nay các nhà nghiên cứu vẫn đang tìm ra và
phát triển lý thuyết cho việc xác định những chất gây ung thƣ , dƣ̣a vào ki ểu cấu trúc
nhƣ là những hệ vòng thơm, vị trí nhóm amin trên vòng, sự có mặt và vị trí những

nhóm thế khác là những vấn đề chủ yếu. Bản chất tác động gây ung thƣ là do sự phá
huỷ DNA, dẫn đến sự tạo thành các khối u. Những amin thơm chính là s ản phẩm của
các phản ứng chuyển hoá, nó đã phá huỷ DNA. Những chất này có ái lực điện tử và
liên kết đồng hoá trị với những axit bazơ nucleic của DNA. Những nhân tố cấu trúc
trên amin thơm thuận lợi tạo Cation (ví dụ nhƣ những nhóm thế đẩy electron trên vị trí
otho và para về vị trí nhóm NH2) làm tăng khả năng gây ung thƣ [27] .
Các amin thơm đƣợc phân loại thành:
- Nhóm III A1: Các amin thơm gây ung thƣ cho ngƣời bao gồm: BZD, COT,
NTA, ABP.
- Nhóm III A2: Các amin bị nghi ngờ có khả năng gây ung thƣ (mới thử nghiệm
trên động vật) gồm: TLD, ASD, CAN, DBZ,…
Hai nhóm này có tất cả 12 amin trong số 22 amin nói trên. Sự phân loại này dƣ̣a
trên sự nguy hiểm ở nơi làm việc đối với những ngƣời làm việc trực tiếp với amin.
Trong quá trình sản xuất và đóng gói, các amin và thuốc nhuộm, chúng có thể tồn tại ở
dạng những hạt bụi trong không khí và những công nhân có thể hít thở vào trong lá
phổi, dạ dày, bàng quang và thận. Bên cạnh đó ngƣời tiêu dùng cũng bị ảnh hƣởng
nhƣng ở mức độ nhỏ, sau mô ̣t thời gian chúng tić h lũy dầ n lƣơ ̣ng amin

đô ̣c ha ̣i trong

cơ thể ngƣời. Sự nguy hiểm của các amin thơm đƣợc khảo sát đến sức khoẻ con ngƣời,
mức độ và biểu hiện bệnh trạng phụ thuộc vào liều lƣợng và thời gian nhiễm độc chất
này [7].

1.2. Tổng quan hiện trạng sử dụng thuốc nhuộm azo trong ngành thuộc da
1.2.1. Hiện trạng sử dụng thuốc nhuộm azo trên thế giới
Hiện nay, ngành công nghiệp da của các nƣớc trên thế giới phát triển không
đồng đều. Trung Quốc là nhà sản xuất hàng đầu với sản lƣợng chiếm tới gần 60% sản
lƣợng da giầy toàn cầu. Ấn độ, Braxin, Việt Nam, Indonesia…là các trung tâm sản
xuất da giầy lớn tiếp theo. Tuy nhiên, việc sử dụng hóa chất nói chung và thuốc nhuộm

7

Luận văn Thạc sỹ

Tạ Thị Ngọc Ánh


 

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Hóa học

azo nói riêng không tƣơng ứng với sản lƣợng da của các nƣớc. Trên thế giới tồn tại 3
nhóm quốc gia tƣơng ứng với trình độ hiện đại về công nghệ sản xuất và mức độ an
toàn của hóa chất sử dụng. Ba nhóm quốc gia này bao gồm: các quốc gia có ngành
công nghiệp da hiện đại, phát triển và kém phát triển [2], [33].
Châu Âu là mô ̣t thi ̣trƣờng quan tro ̣ng trong ngành công nghiê ̣p da thế giới

.

Châu Âu chiế m khoảng 25% sản lƣợng da của thế giới và là thị trƣờng tiêu dùng lớn .
Ở khối các nƣớc EU này có hơn 3000 công ty về liñ h vƣ̣c da gi ầy. Sản phẩm của họ
nổ i tiế ng trên toàn cầ u và đƣơ ̣c đánh giá cao về chấ t lƣơ ̣ng

, kiể u dáng và đô ̣ an toàn

sinh thái và sƣ́c khỏe con ngƣời . Tấ t cả các công ty nổ i tiế ng này đã sƣ̉ du ̣ng dây
chuyề n công nghê ̣ sa ̣ch và hiê ̣n đa ̣i thế giới , đồ ng thời ho ̣ cũng thay thế hóa chấ t đô ̣c
hại bằng hóa chất thân thiện với môi trƣờng . Và đƣợc kiể m soát chă ̣t chẽ , triê ̣t để hóa

chấ t đô ̣c ha ̣i trong ngành Da

– Giầ y bởi các chỉ thi ̣

76/769/EEC, 2002/61/EC và

2004/21/EC cấm sử dụng các thuốc nhuộm azo mà trong các điều kiện khử tạo ra bất
cứ các hợp chất amin thơm nào trong số 22 chất có danh sách kèm theo [15], [16].
Trung Quố c là mô ̣t quố c gia lớn và cũng là quố c gia xuấ t khẩ u da giầ y lớn nhấ t
thế giới, nhƣng viê ̣c sƣ̉ du ̣ng hóa chấ t của nƣớc này cũng rấ t đa da ̣ng và có sƣ̣ phân
cấ p. Đối với những công ty lớn hàng đầ u Trung Quố c , chuyên sản xuấ t hàng xuấ t khẩ u
sang các thi ̣trƣờng lớn nhƣ EU và Mỹ có công nghê ̣ sản xuấ t hiê ̣n đa ̣i , với nhƣ̃ng hóa
chấ t thân thiê ̣n môi trƣờng đã đáp ƣ́ng đƣơ ̣c nhu cầ u và yêu cầ u của các thi ̣trƣờng
trên. Trong khi đó nhƣ̃ng công ty nhỏ và vƣ̀a , các công xƣởng gia công giầy da với các
thị trƣờng nội địa hoặc xuất khẩu sang Đông Nam Á và Châu Phi thì chƣa đƣợc quản
lý về việc sử dụng thuốc nhuộm azo có th ể giải phóng ra các amin thơm, cũng nhƣ các
hóa chất độc hại khác các sản phẩm có thể gây hại tới sức khỏe con ngƣời

. Điề u này

cũng đƣợc chính các nhà chức tránh Trung Quốc cảnh báo [1], [32].
Ấn Độ là quốc gia có ngành công nghiệp thuộc da lớ n, đƣ́ng thƣ́ hai thế giới về
sản xuất giày dép. Chỉ riêng Ấn Độ đã cung cấp 10% lƣơ ̣ng da thuô ̣c cho toàn thế giới.
Và thị trƣờng chủ yế u vẫn là Châu Âu và Mỹ . Công nghiê ̣p da đang là ngành mũi nho ̣n
và đƣợc chính phủ Ấn Độ quản lý chặt chẽ và quy hoạch vào những khu công nghiệp
lớn. Các doanh nghiệp Ấn Độ sử dụng công nghiệp sản xuất hiện đại

, với hóa chấ t

thân thiê ̣n với môi trƣờng và có hê ̣ thố ng kiể m soát ô nhiễm . Ấn Độ nổi tiếng trên thế

giới là quố c gia có nguồ n thƣ̣c vâ ̣t phong phú và đa da ̣ng . Chính vì thế, họ đã tận dụng

8

Luận văn Thạc sỹ

Tạ Thị Ngọc Ánh


 

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Hóa học

nguồ n thuố c nhuô ̣m tƣ̀ thiên nhiên thay thế thuố c nhuô ̣m azo thông thƣờng và không
gây ha ̣i tới sƣ́c khỏe ngƣời sƣ̉ du ̣ng.
Đối với các nƣớc nhƣ Thái Lan, Indonexia, Viê ̣t Nam, Mexico…có 3 hình thức
sản xuất là công ty trách nhiệm hữu hạn , các công ty có vốn đầu tƣ nƣớc ngoài , và các
cơ sở sản xuấ t nhỏ thuô ̣c làng nghề . Cùng với đó là việc sử dụng hóa chấ t nhuô ̣m màu
da cũng có sƣ̣ phát triể n không đồ ng đề u . Và hiện vẫn chƣa có một quy định rõ ràng
nào về kiểm soát hóa chất sử dụng trong ngành.
Cuối cùng là những quốc gia có ngành công nghiệp da chƣa phát triển. Nhóm
này chủ yếu là các nƣớc Châu Phi, chiế m 20% tổ ng số gia súc thế giới nhƣng chỉ sản
xuấ t 14,9% sản lƣợng da và xuất khuẩu chƣa đến 10% tổ ng lƣơ ̣ng da sản xuấ t đƣơ ̣c .
Tại các quốc gia này chủ yếu tồn tại các cơ sở sản xuất thủ công và sử d

ụng hóa chất

có xuất xứ từ Trung Quốc . Thuố c nhuô ̣m azo sƣ̉ du ̣ng nhi ều và không đƣơ ̣c kiể m soát

chặt chẽ [7].
1.2.2. Hiện trạng sử dụng thuốc nhuộm azo tại Việt Nam
Trước thập kỷ 1990:
Ngành công nghiệp thuộc da chủ yếu sử dụng công nghệ truyền thống, thủ công,
thiết bị thô sơ lạc hậu, hóa chất đa phần tự pha chế từ nguyên liệu trong nƣớc (chất
thuộc crôm, các loại dầu, tanin thực vật, hóa chất trau chuốt,...) hoặc nhập khẩu từ
Trung Quốc. Đặc biệt, thuốc nhuộm azo chiếm trên 90% tổng lƣợng thuốc nhuộm
đƣợc sử dụng. Các sản phẩm da thuộc có chất lƣợng thấp và phục vụ chủ yếu cho quốc
phòng, công nghiệp.
Các cơ sở sản xuất nhỏ lẻ sản lƣợng thấp, tập trung thành làng nghề (làng nghề
Phú Thọ Hoà thành phố Hồ Chí Minh, làng nghề Phố Nối, Hƣng Yên...), những cơ sở
khác nằm rải rác ở các vùng trong cả nƣớc. Hoạt động hợp tác quốc tế, quan hệ giao
lƣu với nƣớc ngoài còn rất hạn chế.
Từ năm 1990 đến nay:
Sau năm 1990, ngành công nghiệp thuộc da Việt Nam mới thực sự phát triển
mạnh. Các nhà máy và cơ sở thuộc da trong nƣớc có điều kiện tiếp xúc, quan hệ với
nƣớc ngoài, đặc biệt là chuyên gia công nghệ, các hãng hóa chất và thiết bị của các
nƣớc trên thế giới. Do đó, chất lƣợng da thuộc ngành càng đƣợc nâng cao và các hóa
chất độc hại giảm đi đáng kể.
Hiện nay, ngành công nghiệp da giầy có 812 doanh nghiệp, bao gồm 516 doanh
nghiệp sản xuất giầy dép, 263 doanh nghiệp sản xuất cặp túi ví và nguyên phụ liệu
9

Luận văn Thạc sỹ

Tạ Thị Ngọc Ánh


 

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Hóa học

ngành giầy, 33 doanh nghiệp thuộc da. Trong đó, doanh nghiệp nhà nƣớc chiếm 1,8%,
doanh nghiệp ngoài nhà nƣớc chiếm 74,6% và doanh nghiệp có vốn đầu tƣ nƣớc ngoài
chiếm 23,6%. Công nghệ sản xuất và hóa chất sử dụng của các loại hình doanh nghiệp
rất khác nhau [2].
- Nhóm các doanh nghiệp có vốn đầu tƣ nƣớc ngoài (FDI):
Nhóm này nằm trong các khu công nghiệp và chủ yếu nằm ở phía nam. Đây
cũng chính là nguồn lực xuất khẩu lớn nhất trong cả nƣớc. Tổng sản phẩm xuất khẩu
chiếm 90% của cả nƣớc. Một số công ty có đầu tƣ nƣớc ngoài tiêu biểu nhƣ: Công ty
Green Tech (Hàn Quốc), Công ty Prime Asia Việt Nam (Hồng Kông), Samwoo (Hàn
Quốc), Tong Hong Việt Nam, Perin Rostaning, Sài Gòn Tantech (Đức)...Các doanh
nghiệp này đều sử dụng công nghệ hiện đại của Đài Loan, Hàn Quốc, Ý...,100% hóa
chất sử dụng là nhập khẩu từ các hãng hóa chất có chất lƣợng cao đƣợc nhập từ Đức,
Ý, Singapore, Hàn Quốc có nhãn mác ghi rõ tên, thành phần, ngày sản xuất, hạn sử
dụng và có giấy chứng nhận không gây độc hại với môi trƣờng của nhà cung cấp. Thị
trƣờng tiêu thụ sản phẩm của các công ty này chủ yếu là nƣớc ngoài, trong đó bao gồm
cả các thị trƣờng lớn và khó tính nhƣ EU, Mỹ và Nhật. Chính vì lý do này nên các hóa
chất đƣợc sử dụng bị quản lý rất chặt chẽ. Các hóa chất độc hại nói chung và thuốc
nhuộm azo có thể giải phóng ra các amin nói riêng không còn đƣợc sử dụng nữa. Thay
thế cho các hóa chất này là những hóa chất thân thiện với môi trƣờng.
- Nhóm các Công ty cổ phần, trách nhiệm hữu hạn:
Nhóm này bao gồm các công ty: Công ty thuộc da Đặng Tƣ Ký, Công ty cổ
phần da Sài Gòn, Công ty cổ phần da Tây Đô, Công ty da Đông Hải, cơ sở thuộc da
Huynh đệ Hƣng Thái...Các doanh nghiệp trên có sử dụng công nghệ sạch, tuy nhiên
chỉ thực hiện ở một số công đoạn. Hóa chất sử dụng phần lớn có chất lƣợng vừa phải
nhƣng giá rẻ và đƣợc nhập khẩu từ Thổ Nhĩ Kỳ, Trung Quốc, Malayxia... Trong đó,
vẫn có một số công ty sử dụng thuốc nhuộm chứa nhóm azo gây độc.

- Nhóm các cơ sở sản xuất tƣ nhân:
Bên cạnh công ty thuộc da lớn, nhỏ tồn tại một cách độc lập hoặc hoạt động
trong các khu công nghiệp, không thể không nói đến làng nghề thuộc da vì vai trò và
vị trí quan trọng của nó trong ngành da giầy Việt Nam. Có thể nói việc phát triển làng
nghề đã làm cho bộ mặt nông thôn đổi mới, nhƣng kèm theo đó là hiện tƣợng ô nhiễm
môi trƣờng ở nhiều nơi đã đến mức báo động. Làng nghề ở nƣớc ta phần lớn tổ chức
10

Luận văn Thạc sỹ

Tạ Thị Ngọc Ánh


 

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Hóa học

theo hộ gia đình; truyền nghề theo kiểu kèm cặp, lao động thủ công là chính và không
đƣợc trang bị kiến thức môi trƣờng và an toàn lao động. Nơi sản xuất chế biến thƣờng
cùng ở nơi gia đình sinh hoạt. Ở nƣớc ta có hai làng nghề thuộc da nổi tiếng đó là làng
nghề thuộc da ở Hƣng Yên và làng nghề thuộc da Phú Thọ Hoà thành phố Hồ Chí
Minh nơi có tới 60% công việc là sản xuất thủ công, chỉ có 37% là trang bị nửa cơ khí.
Mỗi năm sản xuất, chế biến hàng trăm tấn da nguyên liệu, từ đó đổ ra hàng chục tấn
phế thải rắn, hàng nghìn mét khối nƣớc không đƣợc xử lý làm ô nhiễm môi trƣờng đất,
nƣớc, không khí.
Hoá chất độc hại, trong đó có thuốc nhuộm azo gây độc vẫn đƣợc sử dụng ở
hầu hết các doanh nghiệp nhỏ lẻ này do chƣa đƣợc sự quản lý chặt chẽ. Việc sử dụng
thuốc nhuộm azo độc hại đã khiến các sản phẩm da chứa hàm lƣợng amin thơm làm ô

nhiễm môi trƣờng và ảnh hƣởng tới sức khỏe con ngƣời. Đặc biệt những hóa chất sử
dụng đều không rõ nguồn gốc xuất xứ hoặc nhập khẩu từ những cơ sở sản xuất hóa
chất kém chất lƣợng từ Trung Quốc. Những hóa chất này không có nhãn mác, hạn sử
dụng hay đƣợc chứng nhận an toàn bởi bất kỳ cơ quan y tế nào. Trong quá trình sử
dụng, lƣợng hóa chất bị rơi vãi, bao bì thải bỏ trực tiếp vào môi trƣờng làm ô nhiễm
môi trƣờng. Hơn thế nữa, tất cả các hóa chất này sau khi thải ra môi trƣờng không hề
đƣợc xử lý khiến môi trƣờng xung quanh bị ô nhiễm. Thực trạng sử dụng chất độc hại
chƣa đƣợc sự quản lý chặt chẽ tại các cơ sở tƣ nhân đang là một vấn đề nghiêm trọng
của ngành da giầy và công nghiệp da giầy. Ngoài ra, hàm lƣợng các amin, PCP và kim
loại nặng trong da cao làm giảm giá trị của các sản phẩm rất nhiều, làm mất đi cơ hội
xuất khẩu ra thị trƣờng thế giới, đồng thời làm giảm tính cạnh tranh với các sản phẩm
da của các hãng nổi tiếng trong thị trƣờng nội địa.

1.3. Tổng quan phƣơng pháp phân tích các amin thơm giải phóng ra từ
thuốc nhuộm azo
1.3.1. Phƣơng pháp sắc ký lỏng khối phổ
a, Hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao-HPLC
Sắc ký lỏng là một kỹ thuật tách chất dựa trên sự tổ hợp của nhiều quá trình vừa
có tính chất hóa học lại vừa có cả tính chất lý học. Nó là những cân bằng động xảy ra
trong cột sắc ký giữa pha tĩnh và pha động, là sự vận chuyển và phân bố lại liên tục
của các chất tan (hỗn hợp mẫu phân tích) theo từng lớp qua chất nhồi cột (pha tĩnh) từ
đầu cột tách đến cuối cột tách. Trong quá trình đó chất tan luôn luôn đƣợc phân bố lại
11

Luận văn Thạc sỹ

Tạ Thị Ngọc Ánh


 

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Hóa học

giữa hai pha, trong khi pha động chảy liên tục qua cột tách với một tốc độ và thành
phân pha động nhất định hay gradient. Nghĩa là đối với một phân tử chất tan thì trong
quá trình sắc ký nó luôn chuyển từ pha này sang pha kia nhiều lần từ đầu cột đến cuối
cột sắc ký. Mặt khác, cũng vì cấu trúc và tính chất của mỗi phân tử của chất tan là
khác nhau nên tốc độ dịch chuyển trung bình của mỗi chất tan là khác nhau. Khi ở
trong pha động, nó dịch chuyển theo tốc độ của dòng pha động, còn khi ở trên pha tĩnh
nó lại không chuyển dịch, mà bị pha tĩnh giữ lại. Nhƣ vậy là có một khoảng thời gian
nhất định chất tan bị pha tĩnh giữ lại trong cột tách sắc ký, thời gian này phụ thuộc vào
bản chất sắc ký của cột pha tĩnh, cũng nhƣ cấu trúc và tính chất của mỗi chất tan khác
nhau, đồng thời cũng phụ thuộc vào bản chất của thành phần pha động dùng để rửa
giải chất tan ra khỏi cột sắc ký. Vì thế trong quá trình sắc ký có chất tan bị lƣu giữ lâu
trên cột có chất ít bị lƣu giữ. Điều đó dẫn đến kết quả là có quá trình tách của các chất
xảy ra trong cột sắc ký. Quá trình tách chất có thể xảy ra theo ba cơ chế chính nhƣ
tƣơng tác hấp thụ, tƣơng tác trao đổi ion và tƣơng tác theo cơ chế rây phân tử. Tƣơng
ứng với ba cơ chế này có ba phƣơng pháp tiến hành tách khác nhau nhƣ sắc ký hấp
phụ (hấp phụ pha thƣờng và hấp phụ pha đảo, sắc ký trao đổi ion và sắc ký rây phân
tử).
Vậy phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao là một kỹ thuật tách chất trong đó xảy ra
quá trình các chất tan chuyển dịch trong cột tách có chứa các chất nhồi kích thƣớc nhỏ,
chất tan chuyển dịch với vận tốc khác nhau phụ thuộc vào hệ số phân bố của nó. Các
chất nhồi cột có kích thƣớc đủ nhỏ để đáp ứng hiệu quả tách sắc ký tốt nhất. Thành
phần pha động có thể thay đổi để đạt đƣợc lực rửa giải phù hợp nhất. Sau khi chất tan
chuyển tới cuối cột tách đƣợc chuyển tới detector để phát hiện. Tùy thuộc vào bản chất
của chất tan mà dùng các loại detector khác nhau [3].
b, Khối phổ

Khối phổ là thiết bị phân tích dựa trên cơ sở xác định khối lƣợng phân tử của
các hợp chất hóa học bằn việc phân tách các ion phân tử theo tỉ số giữa khối lƣợng và
điện tích (m/z) của chúng. Các ion có thể tạo ra bằng cách thêm hay bớt điện tích của
chúng nhƣ loại bỏ electron, proton hóa… Các ion tạo thành này đƣợc tách theo tỉ số
m/z và phát hiện, từ đó có thể cho thông tin về khối lƣợng hoặc cấu trúc phân tử của
hợp chất.

12

Luận văn Thạc sỹ

Tạ Thị Ngọc Ánh


 

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Hóa học

Cấu tạo của một thiết bị khối phổ bao gồm ba phần chính: nguồn ion hóa, thiết
bị phân tích và bộ phận phát hiện. Đầu tiên, các mẫu đƣợc ion hóa trong nguồn ion,
tiếp theo đƣợc đƣa vào bộ phận phân tích khối để tách các ion theo tủ số m/z. Sau đó
các ion đi vào bộ phận phát hiện (detector) sẽ đƣợc khuếch đại và chuyển thành tín
hiệu. Các tín hiệu thu đƣợc sẽ chuyển vào máy tính để lƣu trữ và xử lý.
Phƣơng pháp sắc ký lỏng khối phổ là một phƣơng pháp nhanh, nhạy và đƣợc
phát triển nhiều hiện nay. Sau khi qua cột tách, chất phân tích đƣợc hóa hơi, các chất
hữu cơ trung hòa đƣợc oxi hóa thành các ion phân tử hay ion mảnh của phân tử mang
điện âm hoặc dƣơng, các gốc tự do. Sau đó, các ion đƣợc đƣa sang bộ phận tách theo
khối lƣợng. Từ các tín hiệu thu đƣợc, dựa vào khối lƣợng phân tử, dựa vào đồng vị,

dựa vào các mảnh ion phân tử, dựa vào cơ chế tách và dựa vào ngân hàng dữ liệu các
ion và mảnh ion ngƣời ta định tính và định lƣợng đƣợc các chất phân tích một cách
chính xác.
1.3.2. Phương pháp phân tích các amin thơm trên thế giới và Việt Nam
Thế giới:
Trên thế giới đã có nhiều các nghiên cứu xác định hàm lƣợng của các amin
thơm có thể giải phóng ra từ thuốc nhuộm azo trong các nguồn khác nhau nhƣ: sản
phẩm dệt may, khói thuốc lá, đồ nhựa… bằng nhiều kỹ thuật khác nhau.
Trong một nghiên cứu, các nhà khoa học Ấn Độ đã đƣa ra phƣơng pháp xác
định đồng thời 6 chất amin thơm gây ung thƣ trong khói thuốc lá bằng phƣơng pháp
sắc ký lỏng ghép nối khối phổ kép HPLC-MS/MS. Sáu amin thơm đƣợc nghiên cứu
lần lƣợt là Aniline, Bezidine, o-Toluidine, 1-Naphthyamine, 2-Naphthyamine và 4Aminobiphenyl. Cột sắc ký đƣợc sử dụng là cột pha đảo C18 Polaris với kích thuớc
50mm x 4.6mm. Pha động A là acetonitrile với 0.05% axit formic và pha động B là
nƣớc và axit formic ở pH 4,5 và nhiệt độ là 25oC. Nhiệt độ cột là 40oC với tốc độ dòng
là 1ml/phút, chạy ở điều kiện gradient trong 8 phút. Kết quả của nghiên cứu đƣợc tổng
hợp trong bảng 1.2.
Bảng 1. 2: Phân tích đánh giá phản ứng của 6 amin thơm
Tên amin

Mảnh mẹ

Aniline

94

Bezidine

185

Mảnh con

77
51
168

Thời gian lƣu
(phút)
1,22
1,62

Năng luợng
bắn phá (V)
20
30
19

13

Luận văn Thạc sỹ

Tạ Thị Ngọc Ánh


 

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Tên amin

Mảnh mẹ

o-Toluidine

108

1-Naphthyamine

144

2-Naphthyamine

144

4-Aminobiophenyl

170

Mảnh con
139
91
65
127
77
127
117
153
126

Khoa Hóa học

Thời gian lƣu

(phút)
2,14
4.03
4.32
4.68

Năng luợng
bắn phá (V)
47
17
30
23
35
23
25
20
35

Nghiên cứu này đã chỉ ra phƣơng pháp sắc ký lỏng ghép khối phổ kép có độ
nhạy và độ chọn lọc cao hơn khi định tính và định lƣợng các amin thơm trong khói
thuốc so sánh với GC – MS (chế độ SIM) đang đƣợc sử dụng rộng rãi. Phƣơng pháp
xác định trực tiếp của các amin thơm từ khói thuốc lá trong môi trƣờng mà không
chuẩn bị bất kỳ một sự chuyển hóa nào của các amin thơm. Thời gian chạy cho chế độ
LC chỉ có 8 phút cho sáu amin thơm bao gồm cả quá trình tái cân bằng của cột. Bằng
phƣơng pháp này, tác giả và các cộng sự đã đánh giá đƣợc độ thu hồi, độ chính xác, độ
chụm và độ tuyến tính của và giới hạn phát hiện. Kỹ thuật tách nhanh lỏng-lỏng đƣợc
phát triển sẽ giúp tiết kiệm cả thời gian và chi phí. Ngoài ra phƣơng pháp sắc ký lỏng
ghép khối phổ kép cũng thể thể xác định đƣợc các amin thơm từ các nguồn ở dạng vết.
[30].
Một nghiên cứu xác định các amin thơm tạo thành sau quá trình tách thuốc

nhuộm azo đang đƣợc sử dụng hầu hêt cho các loại đồ chơi đã đƣợc thực hiện bởi M.C.
Garrigo´s và các cộng sự. Natri dithionite đƣợc sử dụng trong quá trình khử nhóm azo
trong thuốc nhuộm và giải phóng ra các amin thơm, sau đó đƣợc phân tích bằng sắc ký
lỏng hiệu năng cao với detector UV. Sự ảnh hƣởng của các nhân tố khác nhau có liên
quan đến quá trình khử bằng việc sử dụng thiết kế đa biến. Tác nhân khử khác nhau
cho mỗi chất màu đƣợc nghiên cứu bởi thay đổi số lƣợng amin thu đƣợc với các tỉ lệ
natri dithionite/chất màu. Các amin thơm dự kiến tạo thành từ thuốc nhuộm azo đã
đuợc phát hiện, sự hiện diện của nhóm nitơ đã đƣợc phát hiện. Hiệu suất của quá trình
khử đƣợc đƣợc xác định bằng phƣơng pháp thêm chuẩn với các lƣợng amin khác nhau.
Theo kết quả nghiên cứu, đƣờng chuẩn của 24 amin thơm đƣợc lựa chọn trong nghiên
cứu đƣợc dựng trên 5 nồng độ khác nhau bằng phƣơng pháp pha loãng dung dịch
chuẩn. Mỗi nồng độ đƣợc bơm vào ba lần và diện tích píc đƣợc tính bằng phƣơng
14

Luận văn Thạc sỹ

Tạ Thị Ngọc Ánh


 

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Khoa Hóa học

pháp hồi quy tuyến tính. Khoảng tuyến tính là từ 0.2 đến 20 ug/g với hệ số tƣơng quan
lớn hơn 0.9999. Quá trình khử đƣợc tiếp tục áp dụng cho các amin thơm tự do để đánh
giá ảnh hƣởng của quá trình đến độ thu hồi của các amin thơm [24]. Độ thu hồi của
các amin thơm trong nghiên cứu đƣợc thể hiện trong bảng bên dƣới
Bảng 1. 3: Độ thu hồi trung bình của các amin thơm trong quá trình khử (n=3)

STT

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

Amin thơm
4,49-Methylenbis(2chloroaniline)
Aniline
1,4-Diaminobenzene
2-Cloro-1,4-diaminobenzene

2,4,5-Trimethylaniline
2,4-Diaminotoluene
o-Toluidine
4,49-Thiodianiline
4,49-Oxidianiline
p-Cresidine
4,49-Methylene di-otoluidine
3,39-Dimethylbenzidine
3,39-Dimethoxibenzidine
Benzidine
2-Naphtylamine
4-Aminobiphenyl
4-Cloro-o-toluidine
4-Chloroaniline
4,49-Methylenedianiline
3,39-Dichlorobenzidine
2,4-Dimethylaniline

65℃, 5 phút
dit / col 10,
Trung
%
bình
RSD

5 phút,
dit / col 10
Trung
%
bình

RSD

65 ℃, 5 phút
Trung
bình

%
RSD

93.4

1.7

93.1

1.2

96.7

0.6

89.2
96
97.1
86.4
96.1
99.6
84.8
82.2
97.6

1.7
1.3
1.8
2.1
2.7
2.1
2
1.3
3.1

88
98.9
97.9
84
97.7
98.9
86.5
84.3
99.1

2.2
0.9
2.1
0.1
2.7
3
1.8
1.9
3.2

88.5
95
98.3
86.4
99.4
97.6
86.1
87.4
97.3

1.7
1.3
1.8
2.1
2.7
2.1
2
1.3
3.1

94.1

0.8

93.5

2.7

95.7

0.8

99.3
97.8
89.1
97.9
93.6
97.9
90.9
92.4
98.8
89

1.8
2.5
1.6
1.5
0.7
2
0.6
3
2.8
2.1

99.1
98.3
90.8
97.6
91.1

98.5
90.8
97.3
97.3
88.9

2.1
2.9
3.8
2.5
2.8
0.8
0.4
3
2.3
0.9

99
98.6
93.8
99.3
91.9
99.6
92.9
96.2
98.3
92.3

1.8
2.5

1.6
1.5
0.7
2
0.6
3
2.8
2.1

Qua nghiên cứu này cho thấy sử dụng natri dithionite trong quá trình phân tách liên kết
–N=N– sử dụng phƣơng pháp phân tích HPLC cho sản phẩm cho phép khảo sát và xác
định các amin thơm gây ƣng thƣ tạo thành từ thuốc nhuộm azo trong nguyên vật liệu
polymer và đồng thời đánh giá đƣợc rủi ro của các sản phẩm đồ chơi. Thời gian chiết
không có ảnh hƣởng rõ ràng (ngay cả đối với thuốc nhuộm diazo) mà nhiệt độ là một
nhân tố đóng vai trò quan trọng nhất, cũng nhƣ là tỉ lệ dithionit/chất màu. Mỗi cấu
hình chiết cho mỗi chất màu đƣợc thể hiện ở 65oC, tỉ lệ dit/col là 10 và trong thời gian
15

Luận văn Thạc sỹ

Tạ Thị Ngọc Ánh