Khảo sát các phương pháp phân tích Phenol trong nước

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành chương trình đào tạo ngành Khoa học môi
trường, khóa học 2013 – 2017, được sự nhất trí của Khoa quản lý
tài nguyên rừng và môi trường – Trường Đại học Lâm Nghiệp Việt
Nam, em đã tiến hành thực hiện đề tài tốt nghiệp:
“Khảo sát một số phương pháp phân tích phenol trong
nước và bước đầu phân tích hàm lượng phenol trong một số
nguồn thải”
Trong quá trình thực hiện khóa luận, em đã nhận được sự
giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong Khoa QLTNR & MT.
Nhân dịp hoàn thành khóa luận, em xin bày tỏ lòng cảm ơn
sâu sắc đến thầy giáo Ths. Bùi Văn Năng, người đã tạo mọi điều
kiện và tận tình hướng dẫn em thực hiện đề tài này.
Em xin bày tỏ lòng cảm ơn đến các thầy cô giáo trong
Khoa QLTNR & MT, đặc biệt là các thầy cô trong Trung tâm Phân
tích môi trường và ứng dụng công nghệ địa không gian, đã giúp
đỡ tận tình và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình
thực tập.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, người thân và toàn thể
bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và
thực hiện khóa luận này.
Mặc dù bản thân đã có rất nhiều cố gắng, song do thời
gian và năng lực có hạn nên khóa luận không tránh khỏi những
thiếu sót nhất định. Em rất mong nhận được sự đóng góp, nhận
xét của thầy cô giáo và các bạn bè để bài khóa luận hoàn thiện
hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 14 thàng 5 năm 2017


Sinh viên

Vũ Duy Khánh


TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG VÀ MÔI TRƯỜNG
TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Tên khóa luận: “Khảo sát một số phương pháp phân tích phenol và bước đầu
phân tích hàm lượng phenol trong một số nguồn thải”.
1.
2.
3.

Sinh viên thực hiện: Vũ Duy Khánh
Giáo viên hướng dẫn: ThS. Bùi Văn Năng
Mục tiêu nghiên cứu
3.1. Mục tiêu chung
Làm cơ sở khoa học để đề xuất giải pháp nghiên cứu,
phương pháp phân tích hợp lý và hiệu quả nhằm đảm bảo chất
lượng trong quá trình phân tích đánh giá chất lượng môi trường
3.2. Mục tiêu cụ thể

-

Khảo sát đánh giá được hiệu quả của một số phương pháp phân
tích xác định hàm lượng phenol trong nước và bước đầu áp dụng

-

đánh giá hàm lượng phenol trong một số nguồn thải.
Đề xuất được phương pháp phân tích xác định hàm lượng phenol

nhằm nâng cao hiệu quả trong quá trình phân tích đánh giá chất

4.

lượng môi trường.
Nội dung nghiên cứu
Để thực hiện được những mục tiêu đã đề ra khóa luận tiến hành nghiên
cứu những nội dung sau:
- Khảo sát một số phương pháp xác định hàm lượng phenol



5.

trong môi trường nước
Phương pháp so màu quang điện
Phương pháp sắc ký khí.
Đánh giá hàm lượng phenol trong một số nguồn thải.
Đề xuất phương pháp phân tích phenol phù hợp.
Những kết quả đạt được
Sau một khoảng thời gian nghiên cứu và xử lý số liệu khóa
luận đã thu được một số kết quả đáp ứng mục tiêu ban đầu của
khóa luận đặt ra.


Kết quả khảo sát quá trình xây dựng đường chuẩn phenol trên các thiết bị
chưng cất khác nhau cho thấy, việc xây dựng đường chuẩn phenol thông qua thiết
bị chưng cất tự động UDK 139 cho phương trình có hệ số tương quan bằng
0,8382 rất thấp và không đáng tin cậy. Việc xây dựng đường chuẩn bằng thiết bị
chưng cất thủy tinh tuy thời gian chưng cất lâu nhưng lại đảm bảo độ tin cậy khi

hệ số tương quan là 0,9923 rất cao có thể tin cậy để tiến hành định lượng hàm
lượng phenol.
Để đánh giá đầy đủ phương pháp đề tài đã tiến hành đánh giá độ thu hồi
của phương pháp chưng cất trên 2 thiết bị là thiết bị chưng cất tự động UDK 139
và thiết bị chưng cất thủy tinh. Kết quả cho thấy ở các lần tiến hành mẫu lặp đối
với mẫu nước cất và mẫu nước hồ thì thiết bị chưng cất thủy tinh cho độ thu hồi
cao hơn nhiều so với thiết bị chưng cất tự động. Độ thu hồi trung bình trên 2 mẫu
nước của thiết bị chưng cất thủy tinh đạt 88,3 % trong khi thiết bị chưng cất tự
động chỉ cho khoảng 58,35 %.
Đề tài đã xây dựng được đường chuẩn phenol trên thiết bị sắc ký khí với
đầu dò ion hóa ngọn lửa (GC/FID), kết quả xây dựng đường chuẩn cho thấy hệ số
tương quan mẫu bằng 0,9978 rất cao, các peak phenol được thể hiện rõ trên sắc
ký đồ ứng với từng mức nồng độ.
Việc khảo sát sự ảnh hưởng của quá trình tách chiết mẫu đến độ thu hồi
của phương pháp sắc ký khí cũng đã đưa đến kết luận, việc tiến hành quá trình
tách chiết có ảnh hưởng lớn đến độ thu hồi của phương pháp, theo đó cần phải
tiến hành làm sạch mẫu trước khi tiến hành tách phenol ra khỏi mẫu để tiến hành
phân tích.
Đề tài đã tiến hành khảo sát nồng độ phenol trên 4 loại nước thải, kết quả
cho thấy rằng nồng độ phenol trong nước thải dược phẩm có nồng độ rất cao 17,72
(mg/L), nguy cơ gây ô nhiễm lớn nếu không được xử lý. Với các nguồn khác nồng
độ phenol có trong nước thải rất thấp. Điều này phù hợp với loại hình sản xuất của
từng ngành.


Đề tài đã đề xuất phương pháp phân tích phenol phù hợp nhằm đảm bảo
các kết quả phân tích phản ánh đúng thực trạng môi trường.


MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

TT

Tên viết tắt

Tên đầy đủ

1

TCVN

2

EPA

Environmental Protection
Agency

3

ĐC

Đường chuẩn

4

KTC

Mẫu không thêm chuẩn

5

TC

Mẫu thêm chuẩn

6

FID

Flame-ionization derector

7

TCD

Thermal conductivity derector

8

GTGH

Tiêu chuẩn Việt Nam

Giá trị giới hạn


DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH


ĐẶT VẤN ĐỀ
Ở nước ta hiện nay các ngành công nghiệp đang phát
triển mạnh đã làm nguồn nước bị ô nhiễm nghiêm trọng, ảnh
hưởng vô cùng lớn đến sức khỏe con người và toàn bộ hệ sinh
thái. Phenol và các hợp chất của phenol tồn tại trong môi trường
nước do các nhà máy sản xuất các sản phẩm chế biến từ hạt
điều, nhựa, luyện kim, gang thép, giấy hoặc do sự phân hủy của
các hợp chất thuốc trừ sâu là nguồn phát chính phenol vào
trong môi trường.
Các nhà sản xuất luôn mong muốn kết tinh trong mỗi sản
phẩm của mình không chỉ có công nghệ sản xuất hiện đại, quy
trình quản lý tiên tiến mà còn phải có phần trách nhiệm với môi
trường. Tuy nhiên để đạt được điều này đòi hỏi phải có sự đầu tư
quy trình sản xuất hiện đại, ít gây ô nhiễm môi trường, ít phát
sinh các chất độc hại hoặc có phương pháp xử lý chất thải hiệu
quả, chi phí hợp lý để đảm bảo giá thành sản phẩm có khả năng
cạnh tranh trên thị trường. Trong tình hình kinh tế hiện nay, đây
là vấn đề hết sức khó khăn đối với mỗi doanh nghiệp, đặc biệt
là các doanh nghiệp mà trong quy trình sản xuất thường xuyên
phải thải ra các chất hữu cơ độc hại, khó phân hủy như phenol,
các dẫn xuất phenol hay các hợp chất hữu cơ khác. Thực tiễn đã
chứng minh khi năm 2016 thảm họa sinh thái biển Việt Nam diễn
ra tại 4 tỉnh miền Trung mà một trong số nguyên nhân chính gây
ra là phenol có trong nước thải phát sinh trong quá trình luyện
cốc của Công ty Hưng Nghiệp gang thép Formosa Hà Tĩnh.
Cho đến nay cũng đã có rất nhiều công trình nghiên cứu

về khả năng xử lý chất ô nhiễm của các phụ phẩm, phế phẩm
nông nghiệp như xơ dừa, lục bình, vỏ lạc, bã cà phê, mùn cưa,
chitin. Tuy nhiên việc nghiên cứu và đánh giá phương pháp
9


phân tích thì còn rất hạn chế, thực tế hiện nay cho thấy rằng sự
thừa nhận các kết quả phân tích theo một quy trình cho trước
mà không có sự kiểm soát trong phương pháp phân tích, các
dụng cụ và thiết bị phân tích chưa được kiểm nghiệm chặt chẽ
về mức độ phù hợp với chất phân tích khiến cho các kết quả
phân tích chưa thực sự đánh giá đúng hiện trạng môi trường.
Từ sự cấp thiết của những vấn đề nêu trên, đề tài “Khảo
sát một số phương pháp phân tích phenol và bước đầu
phân tích hàm lượng phenol trong một số nguồn thải”
được lựa chọn và tiến hành thực hiện.

10


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.1.1.

1.1. Tổng quan về Phenol
Giới thiệu chung về phenol [4],[6],[11],[10],[12]
Phenol là những hợp chất hữu cơ trong phân tử có nhóm
OH liên kết trực tiếp với nguyên tử C vòng benzen. Để lâu ngoài
không khí, phenol bị oxi hóa một phần nên có màu hồng và bị
chảy rữa do hấp thụ hơi nước. Phenol ít tan trong nước lạnh, tan

trong một số hợp chất hữu cơ. Phenol và các dẫn chất như
cresyl (acid cresylic) là những chất rất thông dụng trong công
nghiệp (hoá hữu cơ, chất dẻo, hoá dược) và dễ tẩy uế, sát
khuẩn (dung dịch 1%).

Hình 1.1. Công thức cấu tạo của phenol.
Phenol và các dẫn xuất của phenol là hợp chất hữu cơ có
tính rất độc, gây bỏng nặng khi rơi vào da. Phenol và các dẫn
xuất của phenol là các chất độc hại gây nguy hiểm cho sức
khoẻ con người và mọi sinh vật sống. Trên góc độ môi trường
phenol và các dẫn xuất của phenol được xếp vào loại chất gây ô
nhiễm. Đây là nhóm tương đối bền, có khả năng tích luỹ trong
cơ thể sinh vật và có khả năng gây nhiễm độc cấp tính, mãn
tính cho con người. Khi xâm nhập vào cơ thể các phenol nói
chung và Clophenol nói riêng gây ra nhiều tổn thương cho các
cơ quan và hệ thống khác nhau nhưng chủ yếu là tác động lên
hệ thần kinh, hệ thống tim mạch và máu. Liều nguy hiểm: từ 2 -

11


5gam. Liều gây chết: trên 10gam. Tác dụng ăn mòn tại chỗ và
ức chế chuyển hoá.
Phenol có nhiều dẫn xuất phụ thuộc vào nhóm gắn lên
vòng nhân thơm. Theo tổ chức bảo vệ môi trường của Mỹ - (EPA)
hiện có 11 hợp chất phenol gây ô nhiễm môi trường chủ yếu
hiện

nay

là:

4-Cloro-3-Methylphenol,

2-Clorophenol,

2,4-

Dimethylphenol, 2,4-Dinitrophenol, 2-Methyl-4,6-Dinitrophenol,
2-Nitrophenol,

1.1.2.1.

4-Nitrophenol,

Pentaclorophenol,

2,4,6-

Triclorophenol và phenol.
1.1.2. Nguồn gốc phát sinh, [11],[13]
Nguồn gốc tự nhiên
Trong tự nhiên phenol và các clophenol được phát hiện
trong chất thải động vật, là chất nội sinh trong ruột từ sự trao
đổi chất của các axit amin thơm. Một số được phát hiện trong
môi trường có nguồn gốc từ các nhựa cây, nhựa than đá. Trong
nhựa cây các sản phẩm phenol được tìm thấy thông qua quá
trình phân hủy các hợp chất thiên nhiên có cấu trúc khác nhau
bằng con đường vi sinh vật. Trong than, hàm lượng phenol được
tìm thấy trong than antraxit lên đến 0,001 %. Ở một số loài sinh

vật như nấm penicilium phát hiện thấy 2,4 – diclophenol. Hàm
lượng lớn clophenol được phát hiện trong môi trường có nguồn
gốc xuất phát từ tự nhiên.

1.1.2.2.

Nguồn gốc nhân tạo
Phenol được phát hiện vào năm 1834 từ đó mà phenol và
các dẫn xuất của phenol như clophenol bắt đầu được áp dụng
rộng rãi vào trong quá trình sản xuất của các ngành, lĩnh vực
khác nhau.

12


Ngành công nghệp nặng: công nghiệp gang thép, công
nghiệp mạ, luyện kim. Phenol là sản phẩm thứ cấp từ các quá
trình luyện cốc sinh ra.
Ngành công nghiệp dược phẩm: Phenol là thành phần
dùng để điều chế Aspirin (hay axit acetylsalicilic hay axit 2acetoxi benzoic) làm giảm đau và chữa huyết phổi… việc sử
dụng để sản xuất đã tăng quá trình sản xuất phenol cung cấp
cho các ngành công nghiệp dược phẩm.
1.1.3.

Tính chất vật lý của một số hợp chất phenols
Phenol, tên khác là Carbolic Acid, Benzenol, Phenylic Acid,
Hydroxybenzene, Phenic acid, là tinh thể không màu, có mùi
đặc trưng, ít tan trong nước lạnh, tan vô hạn ở 66 °C, tan tốt
trong dung môi hữu cơ. Ngoài những đặc điểm trên Phenol còn
mang một số tính chất vật lý khác như:

-

Khối lượng phân tử: 94,11 g/mol.
Màu: không màu đến màu hồng nhạt.
Điểm sôi: 182ᵒC.
Điểm nóng chảy: 42ᵒC.
Nhiệt độ tới hạn: 694,2ᵒC.
Trọng lượng riêng: 1,057.
Tỉ trọng bay hơi: 3,24.
Ngưỡng mùi: 0,048 ppm.
Khi để lâu ngoài không khí, phenol chảy rữa do hấp thụ
hơi nước và bị oxi hóa một phần nên tạo thành chất lỏng có
màu hồng.

1.1.4.

Tính chất hóa học [13]
•

Tính axit yếu
Phenol có hiệu ứng cộng hưởng xảy ra trong phân tử,

nhóm phenyl hút e mạnh làm liên kết O-H phân cực tạo nên tính
axit yếu của phenol. Tuy nhiên, tính axit của phenol rất yếu
pKa=9,75 nên không làm đổi màu quỳ tím.
13


Phenol tác dụng với bazơ mạnh tạo muối phenolat (VD:

natri phenolat):
C6H5OH + NaOH ---> C6H5ONa + H2O
Phenol có tính axit yếu hơn axit cacbonic (CO 2) nên muối
phenolat phản ứng với axit cacbonic tạo lại phenol. Phản ứng
này được dùng để tái tạo phenol trong công nghiệp:
C6H5ONa + CO2 + H2O ---> C6H5OH + NaHCO3
•

Tính chất như ancol:
Phenol có thể tác dụng được với Na như ancol nhưng khác

ở chỗ là tạo muối phenolat không bị thủy phân:
2C6H5OH + 2Na --> 2C6H5ONa + H2
C6H5ONa + H2O --không phản ứng-Do hệ liên hợp của nhóm OH với vòng thơm làm mật độ
điện tích âm của O nhóm -OH giảm hơn so với O nhóm -OH của
ancol thông thường và hiệu ứng không gian cản trở của vòng
thơm nên phenol khó tấn công vào phân tử axit tạo este. Vì
vậy phenol chỉ tạo được este khi tác dụng với clorua axit hoặc
anhiđrit axit:
C6H5OH + CH3COCl ---> CH3COOC6H5 + HCl
C6H5OH + (CH3CO)2O ---> CH3COOC6H5 + CH3COOH
•

Phản ứng thế H ở vòng Benzen (Tính chất của nhân
thơm)
14


Phenol phản ứng với dung dịch brom tạo kết tủa trắng,
nếu Br2 dư cũng tạo kết tủa trắng.

Phenol phản ứng với HNO3 tạo kết tủa vàng (axit picric).
1.1.5.

Độc tính của phenol và các hợp chất của phenol, [12],
[22],[23]
Độc cấp tính: Người sau khi nhiễm phenol ở liều lượng
cao thường có những biểu hiện nhiễm độc cấp tính như sau:
Gây tổn thương hệ thần kinh ngoại vi (phá hủy bao myelin
của sợi trục thần kinh). Làm biến chất Protein.
Sự ngộ độc toàn thân có thể xảy ra khi tiếp xúc trực tiếp
với lượng nồng độ lớn phenol thông qua 3 con đường tiếp xúc.
Thông thường, sự kích thích hệ thần kinh trung ương xảy ra
nhanh sau đó hệ thần kinh này suy giảm nhanh chóng. Hệ quả
của sự tổn thương hệ thần kinh này là tử vong. Tuy nhiên nếu sự
ngộ độc xảy ra ở các cơ quan khác, triệu chứng có thể bị trì
hoãn đến 18 giờ.
Một số triệu chứng:
Đối với tim mạch: việc sảy ra ngộ độc phenol có thể làm
tăng huyết áp, sau đó huyết áp thấp dần và bị sốc. Ngoài ra
cóng có triệu chứng rối loạn nhịp tim.
Ở hệ thần kinh: sự ngộ độc phenol dẫn đến các triệu chứng như
buồn nôn, ói mửa, nhức đầu, hòa mắt, chóng mặt và ù tai. Sau
đó có thể rơi vào trạng thái mất kiểm soát, hôn mê dẫn đến sự
suy giảm hô hấp và tử vong
Đường hô hấp: tiếp xúc ở nồng độ cao sẽ gây sưng cổ
họng, viêm và loét khí quản. Ngoài ra, phenol nặng hơn không
khí nên khi đi vào phổi sẽ hóa lỏng và không bay ra.
15

Đường tiêu hóa: ngoài triệu chứng buồn nôn, ói mửa như
đề cập ở trên, sự tiếp xúc với phenol qua đường tiêu hóa có thể
dẫn đến viêm loét cổ họng, dạ dày và thực quản.
Đối với hệ tuần hoàn máu: hầu hết là các thay đổi huyết
học (như tán huyết, ức chế tủy xương và thiếu máu có thể được
quan sát rõ ràng khi tiếp xúc với phenol.
Ngoài ra phenol còn gây bỏng mắt, viêm mắt.
Với các mô biểu bì (da): sự ngộ độc phenol có thể gây ra
các triệu chứng chết tế bào da (hoại tử). Tuy nhiên do đặc tính
gây tê nên rất khó cảm nhận được cơn đau trong thời gian
ngắn, có thể dẫn đến tử vong.
Độc mãn tính: việc tiếp xúc với phenol trong thời gian
dài tại khu vực làm việc hoặc sinh sống trong khu vực có nồng
độ phenol cao có thể gây tổn thương một số cơ quan trong cơ
thể như:
Thận: viêm thận, sưng ở ống thận và các tế bào, thoái
hóa ở cầu thận.
Da: thay đổi sắc tố da (hoại tử) có thể xảy ra như đã nêu
ở trên.
Máu: tăng nguy cơ các bệnh động mạch vành và thiếu
máu cung cấp cho tim ở những người tiếp xúc với phenol trong
thời gian dài chủ yếu là những người lao động. Phenol không
được phân loại như một tác nhân có thể gây ung thư nhưng lại
được biết đến như một chất hoạt hóa cho các khối u phát triển.
1.1.6.

Sự tồn tại và chuyển hóa của các hợp chất của phenol
trong môi trường

16

Phenol đi vào trong môi trường đất, nước và không khí là
kết quả của các quá trình tự nhiên và các hoạt động của con
người.
Trong môi trường đất: Phenol được tìm thấy chủ yếu nhờ
quá trình sa lắng bao gồm sa lắng khô và sa lắng ướt. Trong đất
thì cả 2 loại vi sinh vật đất hiếu khí và kỵ khí đều có khả năng
sử dụng phenol như một chất nền tăng trưởng, tuy nhiên khả
năng phân hủy phenol nhanh thường thấy ở các loài sinh vật
hiếu khí. Sự tồn tại của phenol trong môi trường đất thường từ 2
đến 5 ngày.
Trong môi trường nước: Phenol đi vào môi trường nước
qua hoạt động xả thải trực tiếp của các nguồn công nghiệp, sa
lắng từ không khí, ngấm từ đất vào nguồn nước ngầm. Phenol
trong nước có thể tồn tại trong nước 1 tuần, hoặc nhiều hơn.
Mặt khác phenol liên kết theo kết tủa sắt (III) hình thành trầm
tích lắng đọng. Phenol trong môi trường nước có khả năng gây
độc cao, có thể thấy như sự kiện tháng 6 năm 2016. Công ty
gang thép Hưng Nghiệp Formosa Hà Tĩnh đã gây ra thảm họa
nghiêm trọng về hệ sinh thái biển Việt Nam nguyên nhân là do
trong quá trình luyện cốc đã sinh ra các chất độc như Xyanua
và Phenol. Các chất này đã đi theo đường nước thải và gây nên
hiện tượng cá chết hàng loạt tại 4 tỉnh Miền Trung.
Phenol trong không khí: Phenol đi vào môi trường không
khí qua khí thải của các ngành công nghiệp sản xuất, sử dụng
và xử lý sản phẩm có chứa phenol và sự phân hủy của thực vật.
Phenol tồn tại trong không khí trong vòng 1,5 đến 2 ngày nó
không di chuyển xa trong bầu khí quyển do bị loại bỏ khỏi bầu

17


khí quyển bằng phản ứng oxy hóa với hydroxyl và gốc nitrat,
quang phân, lắng đọng ướt và khô.
1.1.7.

Ứng dụng của phenol [13]
Phenol và các dẫn xuất của nó được ứng dụng rộng rãi
trong sự phát triển của loài người. Được tìm ra vào năm 1834
phenol đã được đưa vào sử dụng trong các nghành:

•

Công nghiệp chất dẻo: phenol là nguyên liệu để điều chế nhựa
phenol formaldehyde.

•

Công nghiệp tơ hóa học: Từ phenol tổng hợp ra tơ polyamide.

•

Nông dược: Từ phenol điều chế được chất diệt cỏ dại và kích
thích tố thực vật 2,4 - D (là muối natri của axit 2,4
điclophenoxiaxetic).

•

Phenol cũng là nguyên liệu để điều chế một số phẩm nhuộm,

thuốc nổ (axit picric).

•

Do có tính diệt khuẩn nên phenol được dùng để trực tiếp
làm chất sát trùng, tẩy uế, được sử dụng bởi Sir Joseph Lister
(1827-1912). Hoặc để điều chế các chất diệt nấm mốc (ortho và para - nitrophenol…)

•

Phenol cũng là thành phần hoạt chất trong một số thuốc giảm
đau đường uống như Chloraseptic, Axit salicilic (axit 2- hidroxi
benzoic) được dùng làm thuốc giảm đau, hạ nhiệt và chống
viêm, đường xông hơi (phun) như Carmex. Nó cũng là thành
phần chính của quả cầu khói Carbolic Ball, một thiết bị trên thị
trường tại London vào thế kỷ 19 sử dụng để chống dịch bệnh
cúm và các bệnh khác.
18


Vì rẻ tiền, dễ điều chế, gây ra cái chết nhanh chóng và
êm dịu chỉ với 10 gram, phenol được sử dụng như một phương
tiện giết người của Đức quốc xã trong thế chiến thứ hai vào năm
1939 vào những ngày cuối cùng của cuộc chiến. Thời kỳ đó,
Zyklon-B, một phát minh bởi Gerhard Lenz, được sử dụng trong
các phòng hơi ngạt để tiêu diệt các nhóm lớn của người dân,
phát xít Đức còn dùng phenol tiêm cho từng nạn nhân để sát
hại nhóm ít người như một biện pháp tiết kiệm kinh tế. Việc
tiêm Phenol được áp dụng lên hàng ngàn người dân trong các
trại tập trung, đặc biệt là ở Auschwitz-Birkena.

1.2.

Một số nghiên cứu về phenol trên thế giới và tại Việt
Nam

1.2.1.

Trên thế giới
Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về phenol cũng như
nghiên cứu xử lý nguồn thải nhiễm phenol đã đạt được như sử
dụng công nghệ màng lọc sinh học trong xử lý ô nhiễm phenol
trong nước (theo Lin J., Reddy M., Moorthu V., Qoma B.E, Đại học
KwaZulu – Natal).
Theo nghiên cứu và cuộc điều tra về sự có mặt và ảnh
hưởng của phenol ảnh hưởng đến sức khỏe người dân dọc con
sông Dzierzejzna (miền trung Balan), kết quả điều tra cho thấy
nồng độ các hợp chất phenol trong nước từ 0,01 đến 2 µg/L
[18].
Năm 2004 một cuộc điều tra khác được tiến hành tại Nga (Czukczi, địa phương
Uelan) gần vùng Bắc Cực [19]. Đã tiết lộ nồng độ trung bình của
Pentachlorophenol (PCP) trong huyết tương của người là 0,64 µg/L.
19


Một vài nghiên cứu khác trên thế giới như: Theo nghiên cứu đánh giá sự
hiện diện của ankylphenol trong mẫu cá thu thập từ sông kalamazoo (Michigan,
USA) cho thấy nồng độ ankylphenol trên thể là 3,4 µg/Kg [20]. Một nghiên cứu
khác được thực hiện tại biển Baltic chỉ ra sự tích tụ các nonylphenol trong các
mô của nhuyễn thể - Dreissena Plymorpha và Mytilus edulius lên đến 112
µg/Kg thể trọng [21].

1.2.2.

Tại Việt Nam
Theo báo cáo hiện trạng môi trường lưu vực sông Srepok
năm 2013 (tr23,24). Hàm lượng Phenol trong nước dưới đất thay
đổi từ 0,1 đến 1,9 µg/l, trung bình 0,6 µg/l. Trong tổng số 177
mẫu phân tích có 5 mẫu (chiếm 2,8%) vượt GTGH. Kết quả phân
tích của 5 mẫu có hàm lượng Phenol vượt quá GTGH cho phép
thuộc “đề án Điều tra nguồn nước dưới đất ở một số vùng trọng
điểm tỉnh Đăk Lăk”: 3 mẫu ở xã Dliê Yang – Ea H’leo (0,3 – 1,9
µg/l), một mẫu ở xã Cư Pơng – Krông Buk (1,124 µg/l), một mẫu
ở xã Ea H’Đỉng – CưM’gar (1,9 µg/l). Tuy nhiên, hàm lượng của
chúng chỉ vượt chút ít so với GTGH cho phép (1 µg/l).
Sự kiện nổi bật năm 2016 liên quan đến sự cố môi trường
biển Việt Nam do công ty Hưng Nghiệp gang thép Formosa gây
ra ô nhiễm thu hút gần 100 nhà khoa học trên thế giới. Kết quả
điều tra cho thấy trong nước thải của nhà máy Formosa có chứa
hàm lượng lớn độc tố cyanua và phenol, các chất này kết hợp
với phức sắt ở dạng keo (Mixel) [15]. Quá trình gây cá chết được
mô phỏng như hình sau:

20


Hình 1.2. Mô phỏng quá trình gây độc của phenol trong
nước biển
(Nguồn: Internet)
Theo ước tính nếu lượng nước thải của nhà máy Formosa
không được xử lý thì mỗi ngày sẽ có khoảng 1 tấn phenol được
đổ ra biển. [16]

Hậu quả của nó đã ảnh hưởng đến hơn 100000 người có thu
nhập thấp, phá hủy hệ sinh thái biển của 4 tỉnh miền trung,
khiến hơn 350 ha tôm nuôi và 1613 lồng nuôi cá bị chết. Hải
sản tồn kho, không tiêu thụ được với số lượng rất rất lớn. [15].
1.3.

Các phương pháp xác định phenol
Phenol trong môi trường tồn tại ở nhiều các dẫn xuất khác
nhau, tuy nhiên với khả năng bay hơi ở nhiệt độ khoảng 60 ᵒC do
đó mà việc xác định nồng độ phenol trong môi trường đất, nước
và môi trường không khí cũng gặp nhiều khó khăn do quá trình
phân hủy phenol trong môi trường. Do đó việc áp dụng các
phương pháp vào trong quá trình phân tích xác định hàm lượng
21


phenol để chỉ ra ưu và nhược điểm của từng phương pháp để
lựa chọn được phương pháp thích hợp nhất để xác định hàm
lượng phenol trong môi trường.
1.3.1.

Phương pháp so màu quang điện [2],[7]
Nguyên tắc của phương pháp: Tách các chất phenol khỏi
tạp chất và chất bảo quản mẫu bằng chưng cất. Vì tốc độ bay
hơi của các hợp chất phenol chậm nên thể tích phần cất phải
bằng thể tính mẫu đem chưng cất. Cho các hợp chất phenol
chưng cất được phản ứng với 4-aminoantipyrin ở pH 10,0 ± 0,2
khi có mặt kali hexexyanoferat (III) để tạo phẩm màu antityrin.
Chiết phẩm màu này bằng clorofom, rồi đo độ hấp thụ ở 450 nm.
Chỉ số phenol được biểu thị bằng miligam phenol trong lít.

Phạm vi áp dụng của phương pháp: phương pháp này cho
phép xác định chỉ số phenol khoảng từ 0,002 mg/l đến khoảng
0,10 mg/l.
Lĩnh vực áp dụng: Phương pháp này được áp dụng dùng
để xác định hàm lượng phenol tổng số ở trong nước mặt, nước
uống và nước thải công nghiệp.
- Ưu, nhược điểm của phương pháp:
Ưu điểm:
Giới hạn phát hiện thấp (0,002 mg/l) điều này đáp ứng được các
•

-

-

mẫu có hàm lượng phenol thấp.
Độ chính xác cao.
- Sử dụng để phân tích phenol tổng số
• Nhược điểm:
Mẫu phân tích có thể bị nhiễu dẫn đến kết quả không chính xác,

-

điều này phụ thuộc vào quá trình chiết và chưng cất mẫu.
Thời gian phân tích lâu.
Cần sử dụng các thiết bị hiện đại.
Chất dùng chiết là dung môi dễ bay hơi và độc.

-

22


-

1.3.2.
1.3.2.1.

Cần chất phản ứng tạo phức màu chọn lọc với chất cần phân
tích.
Phương pháp sắc ký khí
Cơ sở lý thuyết, [5]
Sắc ký khí là phương pháp phân tách trong đó pha động là
khí trơ (còn gọi là khí mang) và pha tĩnh là chất rắn (hoặc một
lớp phim mỏng được phủ lên thành chất mang rắn) được phủ
lên bề mặt trong của cột sắc khí. Phương pháp sắc ký khí dùng
để phân tích các chất có khả năng bay hơi.
Dung dịch mẫu thử sau khi tiêm vào máy sẽ hóa hơi. Đám
hơi này được thổi vào dòng khí mang và chuyển tới lò cột. Sự
tương tác hấp phụ giữa các thành phần hóa học trong dòng khí
(cả khí mang lẫn đám hơi mẫu thử) với pha tĩnh sẽ quyết định
sự phân tách các hợp chất khác nhau trong hỗn hợp. Những
chất có sự tương tác khác nhau sẽ có thời gian lưu trong cột
khác nhau, đây là một trong các yếu tố giúp nhận danh chất
phân tích (kết hợp so sánh thời gian lưu với đường chuẩn của
cùng chất phân tích). Sau khi ra khỏi cột, chất phân tích sẽ được
đưa tới đầu dò. Tại đây bộ phận xử lý tín hiệu sẽ ghi nhận nồng
độ chất phân tích dười dạng các tín hiệu (tùy vào từng loại đầu
dò mà phương pháp ghi nhận tín hiệu sẽ khác nhau).

23


Sơ đồ khối và nguyên tắc hoạt động của sắc ký khí

1.3.2.2.

Hình 1.3. Sơ đồ máy sắc ký khí GC
Nguồn khí (bình chứa dung môi pha động): nơi chứa hơi
pha động là khí trơ, không tương tác với chất phân tích trong
mẫu.
Thiết bị đầu vào: Bộ phận bơm mẫu (auto sampler) sẽ
đưa mẫu chứa phenol vào thiết bị hóa hơi. tại đây dung dịch
mẫu sẽ được hóa hơi và chuyển vào dòng khí mang pha động
(khí trơ) để đưa đến cột.
Lò cột: Tại đây các chất phân tích khác nhau có trong
mẫu được phân tách dựa trên sự khác biệt về sự tương tác đối
với pha tĩnh (dạng lỏng được phủ lên bề mặt chất mang rắn).
Đầu dò: Xác định và đo lường nồng độ phenol dựa trên
tín hiệu của nó. loại tín hiệu của phenol tùy thuộc vào loại
derector sử dụng và phương pháp phân tích. Một trong số
derector chính sử dụng trong phân tích phenol là: Derector ion
hóa ngọn lửa FID (Flame-ionization derector), [8].
-

Nguyên tắc hoạt động:

24

Dựa trên sự biến đổi độ dẫn điện của ngọn lửa được tạo bởi
hộn hợp khí H2 và O2 trong không khí (nguồn ion hóa) và được đặt
trong một điện trường (buồng điện cực).
Khí mang sau khi rời khỏi cột đi qua nguồn ion hóa vào
buồng điện cực. Ở đó chúng bị bắn phá bởi các chùm hạt
electron tạo thành các hạt tích điện (ion dương và ion âm,
electron). Sự tạo thành các hạt tích điện như vậy tạo nên dòng
điện giữa 2 bản điện cực. Dòng điện này đi qua điện trở đo R. Sự
rơi thế E0 qua điện trở R sẽ được khuếch đại rồi đưa đến máy
ghi lại sự thay đổi đó (sắc ký đồ).
Đường nền được sinh ra do dòng khí mang với thành phần
và tốc độ ổn định. để giảm thiểu dòng này người ta sử dụng một
dòng điện bổ chính.
Khi khí mang mang theo các phân tử chất cần phân tích, các
phân tử này bị ion hóa và dòng điện cực tăng lên. Các tín hiệu
được ghi lại dưới dạng các peak.

Hình 1.4. Mô hình mô phỏng derector ion hóa ngọn lửa
FID
-

Đặc điểm:
Không bị ánh hưởng bởi vận tốc khí mang.
25