Xây dựng quy trình phân tích các hợp chất polyclobiphenyl trong nước trên máy sắc kí khí đầu dò bắt điện tử

39 CHƯƠNG 7 XÂY DỰNG QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT CÁC HỢP CHẤT PCBs 7.1. Khảo sát dung môi rửa giải 7.1.1. Khảo sát thành phần dung môi rửa giải Thực nghiệm: Tiến hành trên mẫu giả, và mẫu giả thêm chuẩn mỗi mẫu đo lặp lại 3 lần; khảo sát thêm chuẩn lần lượt ở các nồng độ 0.02ppm và 0.1ppm. Lấy 1 mL dung dịch chuẩn cho vào cốc sạch, thêm 10mL aceton, lắc tan, rồi thêm 250mL nước cất hai lần. Hoạt hóa cột chiết SPE với 10mL MeOH và 10mL MeOH : nước (85:15 v/v), không để khô cột trong quá trình hoạt hóa. Chuyển các mẫu đã chuẩn bị lên cột SPE đã hoạt hóa, tốc độ chuyển mẫu 3mL/ phút. Rút khô và rửa giải bằng 10mL dung môi, lần lượt khảo sát các dung môi rửa giải trong bảng sau: Bảng 7.1 Thành phần dung môi rửa giải Thành phần dung môi STT Dung môi 1 Dung môi 2 Tỉ lệ thể tích (v/v) 1 Hexan - 1:0 2 Hexan Diclometan 2:1 3 Hexan Diclometan 4:1 4 Hexan Dietylete 4:1 5 Toluen - 1:0 Tính toán hiệu suất thu hồi: 100% 3 21              IS A IS A IS A S S S S S S H Với 1     IS A S S và 2     IS A S S được tính toán trên mẫu giả thêm chuẩn và mẫu không thêm chuẩn 3     IS A S S được tính toán trên chuẩn có nồng độ tương ứng. 40 Bảng 7.2 Giá trị hiệu suất thu hồi theo thành phần dung môi rửa giải Tên Hexan Toluen Hexan:DCM (4:1) Hexan: DCM(2:1) Hexan:DEE(4:1) PCB 18 65.8±1.73 62.6±4.29 68.4±4.29 69.4±3.27 56.7±4.62 PCB 31+28 64.5±3.50 63.0±2.01 69.1±2.01 70.9±3.15 57.8±3.94 PCB 52 78.8±2.38 80.0±0.61 75.4±0.83 76.4±0.72 62.4±2.87 PCB 44 85.9±1.53 87.8±0.29 81.7±1.71 79.2±1.38 55.2±1.68 PCB 101 89.8±2.32 92.2±1.21 89.4±0.33 70.4±2.82 53.4±3.14 PCB 149+118 93.1±1.25 99.8±2.79 87.7±0.19 75.8±2.56 60.1±2.38 PCB 153 90.1±3.06 93.4±1.56 88±0.63 77.2±2.04 61.8±2.42 PCB 138 90.7±3.43 95.0±1.44 89.0±3.17 78.4±3.64 62.4±2.30 PCB 180 92.0±3.14 95.3±0.85 94.7±0.24 80.4±2.86 63.9±2.72 PCB 170 96.8±2.82 98.1±2.02 96.5±1.72 76.8±2.14 65.1±2.34 PCB 194 96.0±1.58 101.9±0.81 96.8±0.34 82.4±2.81 66.4±1.92 PCB 209 97.1±0.30 100±0.91 97.6±0.43 78.4±1.83 66.9±1.86 40 70 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 PCBs H % Hexan Toluen Hexan: DCM (4:1 v/v) Hexan: DCM (2:1 v/v) Hexan: DEE (4:1 v/v) Hình 7.1 Đồ thị so sánh hiệu suất rửa giải của các hệ dung môi đối với hợp chất PCBs 41 Với hệ dung môi hexan:dietylether(4:1) và hệ dung môi Hexan: diclometan(2:1) hiệu suất thu hồi R% <80%; với ba hệ dung môi Hexan: DCM (4:1), toluen, hexan giá trị hiệu suất thu hồi R%> 80%, tính toán giá trị độ lệch chuẩn tương đối giữa các hiệu suất thu hồi trong ba hệ dung môi đầu trong bảng giá trị RSD%<10%, do vậy các hệ dung môi này có hiệu suất rửa giải như nhau đối với hỗn hợp các hợp chất PCBs này. Vì khó đuổi dung môi toluen trong giai đoạn thổi dung môi, chúng tôi lựa chọn dung môi hexan cho các khảo sát tiếp theo. 7.1.2. Khảo sát thể tích dung môi rửa giải Thực nghiệm: Chúng tôi cũng chuẩn bị các mẫu tự tạo theo các bước trên. Tiến hành các mẫu phân tích trong điều kiện thí nghiệm tương tự. Khảo sát các thể tích rửa giải lần lượt là 3mL; 5mL; 6mL; 7mL; 8mL; 10mL. Ở mỗi nồng độ khảo sát lập lại 4 lần. Bảng 7.3 Giá trị R% theo các thể tích dung môi rửa giải Tên 3mL 5 mL 6 mL 7 mL 8mL 10mL PCB 18 25.4±1.59 53.8±2.13 62.8±1.23 64.2±1.05 65.0±1.25 65.8±1.73 PCB 31+28 28.7±1.30 42.0±2.04 62.5±3.50 62.0±1.73 64.3±2.15 64.5±3.50 PCB 52 27.6±3.32 72.6±2.73 75.8±2.38 75.4±2.33 75.1±2.22 78.8±2.38 PCB 44 35.5±1.22 59.4±4.17 83.9±2.53 84.0±2.05 85.8±1.88 85.9±1.53 PCB 101 35.3±1.99 62.9±1.28 87.8±1.32 88.2±1.56 88.0±1.05 89.8±2.32 PCB 149+118 33.1±1.83 76.5±1.01 90.1±1.25 92.7±2.73 92.5±1.79 93.1±1.25 PCB 153 40.7±2.30 62.9±1.28 90.2±2.06 90.4±1.57 90.1±1.79 90.1±3.06 PCB 138 38.4±2.98 75.2±4.70 89.7±3.43 90.2±1.76 90.5±1.58 90.7±3.43 PCB 180 38.2±2.39 62.9±1.28 90.0±2.14 90.5±2.33 91.8±2.34 92.0±3.14 PCB 170 47.2±1.88 72.9±1.90 94.8±2.12 95.0±1.73 95.5±1.67 96.8±2.82 PCB 194 47.3±2.25 63.4±0.90 92.0±1.28 94.1±1.32 94.6±1.53 96.0±1.58 PCB 209 39.9±2.49 71.6±3.27 94.1±0.30 95.5±1.73 95.8±1.06 97.1±0.30 Sau đây, chúng tôi xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất rửa giải vào thể tích dung môi rửa giải 42 PCB 180 0 20 40 60 80 100 0 2 4 6 8 Vdm (mL) H % PCB 170 0 50 100 150 0 2 4 6 8 Vdm (mL) H % PCB 18 0 20 40 60 80 0 2 4 6 8 Vdm (mL) H % PCB 31&28 0 20 40 60 80 0 2 4 6 8 Vdm (mL) H % PCB 101 0 20 40 60 80 100 0 2 4 6 8 Vdm (mL) H % PCB 44 0 20 40 60 80 100 0 2 4 6 8 Vdm (mL) H % PCB 138 0 20 40 60 80 100 0 2 4 6 8 Vdm (mL) H % PCB 149&118 0 20 40 60 80 100 0 2 4 6 8 Vdm (mL) H % PCB 52 0 20 40 60 80 100 0 2 4 6 8 Vdm (mL) H % PCB 153 0 20 40 60 80 100 0 2 4 6 8 Vdm (mL) H % 43 Hình 7.2 Đường cong biểu diễn sự phù hợp của hiệu suất thu hồi vào thể tích dung dịch rửa giải Kết luận: Qua khảo sát ta thấy với thể tích dung môi rửa giải từ 6 đến 8mL thì đường biểu diễn gần như song song trục hoành, tính toán giá trị độ lệch chuẩn tương đối của hiệu suất thu hồi (tương ứng với các thể tích rửa giải từ 6mL đến 10mL) RSD% < 5%, sự thay đổi R% khi rửa giải với các thể tích từ 6mL đến 10mL thì kết quả R% không khác nhau nhiều. Do đó chúng tôi chọn thể tích dung môi n- hexan rửa giải các hợp chất PCBs trên cột C18 là 6 mL. 7.2. Khảo sát dung môi làm sạch 7.2.1. Khảo sát thành phần dung môi làm sạch Mục đích Loại trừ các chất phân cực hoặc phân cực yếu có khả năng gây nhiễu nền khi phân tích mẫu. Tiến hành: Theo tài liệu tham khảo có thể có các hệ dung môi rửa tạp chất trên cột SPE như Methanol: H2O(15:85), Aceton:H2O (1:10)., Acetonnitrin: H2O (15:85) . . . Tiến hành phân tích trên mẫu trắng và mẫu trắng thêm chuẩn, chúng tôi khảo sát ở các nồng độ thêm chuẩn lần lượt Cthêm chuẩn=0.02 và 0.1ppm, lặp lại quy trình tách chiết pha rắn như trên với bước rửa tạp với 5mL hỗn hợp dung môi rửa tạp, chúng tôi tiến hành khảo sát trên hai hệ dung môi rửa tạp là Methanol: H2O, Aceton:H2O. Sau đó rửa giải với dung môi 6 mL Hexan, thổi khô và định mức lại với Hexan, thêm nội chuẩn, tiến hành phân tích với GC-ECD, tính toán hiệu suất thu hồi của từng PCB . Với mỗi nồng độ tiến hành đo lặp lại 3 lần. PCB 209 0 50 100 150 0 2 4 6 8 Vdm (mL) H % PCB 194 0 50 100 150 0 2 4 6 8 Vdm (mL) H % 44 Bảng 7.4 Thành phần dung môi làm sạch Thành phần dung môi STT Dung môi 1 Dung môi 2 Tỉ lệ thể tích (v:v) 1 Metanol Nước 1:0 2 Metanol Nước 1:10 3 Aceton Nước 1:0 4 Aceton Nước 1:6 5 Aceton Nước 1:10 Bảng 7.5 Kết quả hiệu suất thu hồi khi làm sạch với các hệ dung môi sau Tên Metanol : Nước (1:0) Metanol: Nước (1:10) Aceton: Nước (1:0) Aceton: Nước (1:6) Aceton: Nước (1:10) PCB 18 58.2±1.61 60.2±1.72 46.8±1.24 53.3±2.14 63.2±1.23 PCB 31+28 59.9±1.55 63.6±1.56 47.0±1.57 59.1±1.86 62.5±3.50 PCB 52 53.1±2.15 80.2±1.42 42.5±2.14 63.7±1.73 75.8±2.38 PCB 44 56.1±2.41 87.8±1.57 52.9±2.04 66.1±1.34 83.9±2.53 PCB 101 58.3±1.56 88.6±1.73 62.5±1.98 70.3±2.04 87.8±1.32 PCB 149+118 50.1±1.34 92.5±2.04 74.7±1.75 82.8±1.54 90.1±1.25 PCB 153 58.18±2.05 92.1±2.14 58.8±1.98 67.0±2.14 90.2±2.06 PCB 138 60.2±2.07 90.4±2.01 59.0±2.14 71.8±2.45 89.7±3.43 PCB 180 61.0±1.54 91.7±1.24 57.0±1.45 69.2±1.86 90.0±2.14 PCB 170 65.8±1.64 96.1±1.56 55.1±1.42 69.6±1.64 94.8±2.12 PCB 194 57.5±1.54 98.1±1.34 55.1±1.85 66.5±2.14 92.0±1.28 PCB 209 65.2±1.42 97.8±1.64 56.5±1.20 61.6±1.24 95.6±0.30 Nhận xét: Với dung môi metanol, aceton đều có khả năng rửa giải chất phân tích do vậy hiệu suất thu hồi R% <60% , trong đó aceton có khả năng rửa giải PCBs mạnh hơn MeOH, có thể giải thích là độ phân cực của MeOH lớn hơn ái lực với PCBs yếu hơn so với ái lực của aceton và PCBs. Chúng tôi tiếp tục khảo sát với hai hệ dung môi metanol : nước (1:10) và aceton : nước (1:10). Chúng tôi nhận thấy cả hai hệ dung môi này đều không thể rửa giải chất phân tích ra khỏi cột. Khi so sánh khả năng làm sạch của hỗn hợp metanol : nước (1:10 v/v) và aceton : nước (1:10 v/v), ta thấy hiệu suất thu hồi sau khi rửa giải và rửa tạp không khác nhau nhiều vì 45 RSD%<10%)*2. Khi làm sạch với hỗn hợp dung môi metanol : nước (1:10 v/v) trên sắc kí đồ vẫn còn các nhiễu đường nền. Trong khi đó khi làm sạch với hỗn hợp aceton : nước (1:10) thì kết quả trên sắc kí đồ ít có nhiễu nền. Do vậy, chúng tôi sẽ tập trung chọn hệ dung môi aceton: nước cho bước lám sạch. Chúng tôi khảo sát thêm tỉ lệ aceton: nước (1:6 v/v) và nhận thấy R% giảm, PCBs bị rửa trôi khi thêm aceton. Cuối cùng chúng tôi chọn dung môi làm sạch là hỗn hợp aceton : nước (1:10 v/v). 7.2.2. Khảo sát thể tích dung môi làm sạch Tiến hành: Lựa chọn hệ dung môi rửa tạp chất là hệ Aceton:nước tỉ lệ 1:10 (v/v). Tiến hành phân tích trên mẫu nước thêm chuẩn với nồng độ chuẩn thêm lần lượt là 0.02 và 0.1ppm. Khảo sát thể tích rửa tạp lần lượt là 3; 5; 8; 15mL, rửa giải với 6mL n-hexan. Tiến hành phân tích các mẫu trên trong cùng điều kiện sắc kí. Mỗi nồng độ lần lượt thực hiện 3 lần. Bảng 7.6 Kết quả hiệu suất thu hồi của các PCBs theo thể tích dung môi làm sạch Tên 3mL 5mL 8mL 15mL PCB 18 64.2±1.25 63.2±1.23 62.8±2.15 60.3±1.53 PCB 31+28 64.9±2.12 62.5±3.50 61.7±1.57 60.1±1.75 PCB 52 78.1±2.01 75.8±2.38 75.5±2.04 72.7±1.62 PCB 44 86.1±1.86 83.9±2.53 82.2±1.57 80.1±1.84 PCB 101 89.3±1.85 87.8±1.32 86.5±1.95 85.3±1.82 PCB 149+118 94.1±1.34 90.1±1.25 90.7±1.68 85.8±1.64 PCB 153 89. 8±1.98 90.2±2.06 90.8±2.10 87.0±1.42 PCB 138 90.2±3.04 89.7±3.43 89.0±2.57 87.8±1.64 PCB 180 92.4±2.15 90.0±2.14 91.5±2.54 89.2±1.85 PCB 170 96.4±2.46 94.8±2.12 94.2±2.15 91.6±1.53 PCB 194 96.5±1.76 92.0±1.28 91.1±2.42 92.5±2.42 PCB 209 95.2±1.72 95.6±0.30 95.5±1.42 93.6±1.72 Chúng tôi nhận thấy khi lượng dung môi làm sạch càng lớn tuy hiệu quả làm sạch tăng nhưng cũng có khả năng rửa trôi một phần chất phân tích, chúng tôi so sánh R% ứng với các thể tích làm sạch 3mL, 5mL và 8mL nhận thấy RSD%<10%, só 2 SKĐ hiệu quả làm sạch của hệ dung môi MeOH:nước và Aceton:nước (xem hình phụ lục C.2) 46 sánh trên sắc kí đồ thì hiệu quả làm sạch ở thể tích 5mL và 8mL tương tự nhau . Do vậy, chúng tôi quyết định chọn thể tích dung môi làm sạch là 5ml Aceton: nước (1:10). 7.3. Khảo sát tốc độ thổi khí đuổi dung môi Mục đích: Đánh giá khả năng mất mẫu do giai đoạn thổi khí đuổi dung môi Tiến hành: Phân tích mẫu trắng thêm chuẩn nồng độ thêm chuẩn là 1ppm, tiến hành qua các giai đoạn xử lý như trên, khảo sát giai đoạn đuổi dung môi ở các tốc độ thổi khí là 10mL/40 phút và 10mL/20 phút. Bảng 7.7 Bảng kết quả hiệu suất thu hồi sau giai đoạn thổi khí đuổi dung môi v (ml/phút) R% Tên 10mL/40phút 10mL/20phút RSD% PCB 18 63.2±1.23 64.8±1.73 2.13 PCB 52 62.5±3.50 63.5±3.50 1.55 PCB 44 75.8±2.38 76.0±1.38 0.67 PCB 101 83.9±2.53 85.9±1.53 1.58 PCB 153 87.8±1.32 89.8±2.32 1.43 PCB 138 90.1±1.25 91.1±1.05 1.68 PCB 180 90.2±2.06 92.1±3.06 2.48 PCB 170 89.7±3.43 90.0±1.13 0.23 PCB 194 90.0±2.14 92.6±1.14 2.14 PCB 209 94.8±2.12 95.4±1.02 0.15 Kết luận: Vì RSD% Є ( 0, 5%), chứng tỏ các kết quả hiệu suất thu hồi của chất phân tích khi khảo sát ở hai tốc độ thổi khí không sai khác nhau nhiều, vậy tốc độ dòng khí thổi dung môi không gây mất mẫu. 7.4. Khảo sát độ lặp lại của kết quả tính hiệu suất thu hồi Chúng tôi cũng tiến hành các bước tạo mẫu giả tương tự các khảo sát trên, khảo sát với nồng độ lần lượt là 0.02; 0.05; 0.06; 0.1ppm, làm sạch với 5mL Aceton: nước (1:10 v/v) và rửa giải với 6mL n-hexan. Tiến hành phân tích trong các 47 điều kiện phân tích như trên. Kết quả tính hiệu suất thu hồi và khảo sát độ lặp lại theo chuẩn chi phương Bactelet.Bảng kết quả xem phụ lục B.2. Dùng kiểm định thống kê theo chuẩn chi phương Bactelet, chúng tôi tính toán được giá trị B= 22 LTTH   = 2 3,95.0 , giá trị lớn nhất của B tính được B= 7.76 < BLT=7.8 nên các phương sai mẫu được phép chấp nhận là đồng nhất thống kê lấy theo mức xác suất 0.95. Kết luận: Hiệu suất thu hồi của quy trình lặp lại, quy trình có độ lặp lại tốt. 7.5. Quy trình phân tích PCBs trong mẫu nước Hình 7.3 Sơ đồ quy trình xử lí mẫu nước V=500mL đã lọc qua giấy 0.45µm. Bước 2: Dội mẫu tốc độ 3mL/phút Bước 3: Làm sạch với 5mL Aceton:nước (1:10).Rút khô. Bước 1 Hoạt hóa( đảm bảo thấm ướt cột) 10mL Metanol 10mL Metanol/Nước (85:15) Bước 4: Rửa giải 6mL Hexan Đuổi dung môi Mẫu nước Tiêm GC-ECD 1 µL Thêm nội chuẩn và định mức lại với n-hexan để được thể tích cuối cùng 1mL 48 7.6. Khảo sát giới hạn phát hiện(MLOD) và giới hạn định lượng(MLOQ) của phương pháp Mục đích: Đánh giá độ nhạy của quy trình phân tích. Thực nghiệm: Tiến hành phân tích trên 8 mẫu trắng theo quy trình đề xuất trong cùng các điều kiện sắc kí, tính LOD dựa vào phương pháp xử lí thống kê, ta được kết quả như trong bảng 7.8: Bảng 7.8 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp Tên chất Giới hạn định tính (ppb) Giới hạn định lượng (ppb) PCB 18 0.33 1.1 PCB 31+28 0.1 0.33 PCB 52 0.336 1.12 PCB 44 0.26 0.87 PCB 101 0.105 0.35 PCB 149+118 0.133 0.44 PCB 153 0.189 0.63 PCB 138 0.888 2.96 PCB 180 0.125 0.42 PCB 170 0.089 0.30 PCB 194 0 085 0.28 PCB 209 0.109 0.36