Áp dụng kỹ thuật chuẩn bị mẫu xanh để cô lập, làm giàu và phân

Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City

Áp dụng kỹ thuật chuẩn bị mẫu xanh để cô lập,

làm giàu và phân tích sắc ký các ô nhiễm hữu

cơ trong môi trường

Marcinkowski Łukasz1, Spietelun Agata1, Kloskowski Adam1, Namieśnik Jacek2

1Department of Physical Chemistry, Chemical Faculty 2Department of Analytical Chemistry, Chemical Faculty

Gdańsk University of Technology, 80-233 Gdansk, 11/12 G. Narutowicza St., Poland

*[email protected]

1


Khảo sát hiện trạng môi trường và các quá trình xảy ratrong môi trường

Xác định khá nhiều ô nhiễm, thường tồn tại ở lượng vếthay siêu vết trong các mẫu nền có thành phần phức tạpvà biến đổi.

Cần phải đưa vào thực nghiệm phân tích các phươngpháp và thiết bị phân tích mới đáp ứng nguyên tắc pháttriển bền vững và hóa học xanh.

VAI TRÒ CỦA HÓA PHÂN TÍCH TRONGLĨNH VỰC KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

2

2003

1997

1996

1995

1993

1991

1987

Cơ quan kiểm soát Chất độc và ngăn ngừaô nhiễm đưa ra chương trình hỗ trợ nghiêncứu có tên Tổng hợp thay thế để ngăn ngừaô nhiễm

Paul Anastas đưa ra thuật ngữ HÓA HỌCXANH

Giải thưởng hàng năm cho các thành tựutrong lĩnh vực áp dụng các nguyên tắc củaHÓA HỌC XANH

Nhóm hoạt động Hóa học xanh của IUPAC(IUPAC Working Party on Green Chemistry)được thành lập.

Viện HÓA HỌC XANH (EPA) ra đời ở USA.Viện thúc đẩy sự hợp tác giữa các cơ quannhà nước và các tập đoàn công nghiệp, sựphối hợp giữa các trường và viện nghiên cứu, Hội thảo quốc tế đầu tiên về HÓA HỌC

XANH

Hội nghị quốc gia đầu tiên về HÓA HỌCXANH được tổ chức ở Balan –EkoChemTech’03

HÓA HỌC XANH (LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN)

Hội đồng Thế giới về Môi trường và Pháttriển của liên hiệp quốc (World Commission onEnvironment and Development - WCED) xuất bảnTương lai chung của chúng ta, còn được biếtvới tên Báo cáo Brundtland,

Chương trình Hóa học xanh được US EPAkhởi xướng

Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City3

GREEN CHEMISTRY

1. Tránh phát thải

2. Tăng hiệu suất nguyên tửtrong các quá trình hóa học(atom economy )

3. Ít tổng hợp hóanguy hại

4. Hóa chất và sản phẩman toàn hơn.

5. Dung môi và điều kiệnphản ứng an toàn

6. Tăng hiệu quả nănglượng

7. Dùng nguyênliệu tái tạo

8. Tránh các dẫn xuấthóa học

9. Dùng xúc tác

10. Thiết kế hóa chất vàsản phẩm có thể phânhủy sau sử dụng

12. Giảm thiểu nguy cơxảy ra sự cố11. Phân tích thời gian

thực để ngăn ngừa ô nhiễm

Nguyên tắc của HÓA HỌC XANH(P.T. Anastas, J. Warner, Green Chemistry.Theory and Practice,

Oxford University Press,New York, 1998, p. 30)

PRINCIPLES of GREEN CHEMICAL TECHNOLOGY(N. Winterton, Green Chem., 3 (2001) G73)

PRINCIPLES of GREEN CHEMICAL ENGINEERING(P.T. Anastas, J.B. Zimmerman, Environ. Sci.Technol., 37 (2003) 94A-101A.)

Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 4

HÓA HỌC XANH

HÓA PHÂN TÍCH XANH-GAC

‘Sử dụng các kỹ thuật phân tích hóa học và các phương pháp luậnnhằm giảm hay loại trừ dung môi, thuốc thử, chất bảo quản và các

hóa chất nguy hại cho sức khỏe hay môi trường, đồng thời cho phépphân tích nhanh hơn, tiết kiệm năng lượng hơn mà không làm giảm

các tiêu chí hiệu năng’

H. K. Lawrence, Green Analytical Methodology Curriculumhttp://www.chemistshelpingchemists.org/GreenAnalyticalMethodologyCurriculum.ppt#257,2,Curriculum

‘Hóa học xanh, là sự sáng tạo, thiết kế và ứng dụng các sản phẩm vàquá trình hóa học nhàm hạn chế và loại bỏ việc sử dụng hay tạo ra các

chất nguy hại’


P. T. Anastas, J. C. Warner, Green Chemistry: Theory and Praktice. Oxford Science Publications, Oxford (1998)

THE COMPONENTS OF GREEN ANALYSIS


A. Gałuszka, Z.M. Migaszewski, J. Namieśnik Twelve principles of green analytical chemistry –SIGNIFICANCE of green analytical practices. Trends Anal. Chem. Submitted.

6

Gọn

nhỏ, tốnítnăng

lượng

Dễ

vận

hành

, an

toàn

THE PRINCIPLES OF GAC EXPRESSED ASTẦM QUAN TRỌNG ĐÁNG GHI NHẬN


A. Gałuszka, Z.M. Migaszewski, J. Namieśnik Twelve principles of green analytical chemistry –SIGNIFICANCE of green analytical practices. Trends Anal. Chem. Submitted.

— Chọn phương pháp trực tiếp— Tích hợp quá trình phân tích và điều khiển— Ít thải hơn, nếu có thể thì xử lý cẩn thận— Không hao phí năng lượng— Tự động hóa và làm phương pháp gọn lại— Ưu tiên thuốc thử từ các nguồn có khả năng tái tạo— Tăng tính an toàn cho người thực hiện— Thực hiện các phép đo in-situ— Tránh biến tính— Số mẫu và lượng mẫu càng ít và nhỏ cáng tốt— Chọn các phương pháp phân tích đa chất, đa biến— Thay thế và loại bỏ các tác chất độc hại

7


ĐƯA KHÁI NIỆM PHÁT TRIỂN BỀNVỮNG VÀO CÁC PTN PHÂN TÍCH HÓA PHÂN TÍCH XANH

Tìm kỹ thuật phân tích mới

Tìm kỹ thuật chuẩn bịmẫu không cần dung môi

Môi trường ly trích mớiDùng chất lỏng ion trong giai đoạn chuẩn bịmẫu trước khi phân tích.

Dùng nước siêu tới hạn làm môi trường ly trích

Các tácđộng gián tiếp lên các chất

Áp dụng vi sóng.Áp dụng siêu âm.Áp dụng tia UV.

Tích hợp và nhỏhóa thiết bị phân tích

Đánh giá tác động môi trường của các phòng thí nghiệmvà các quy trìnhphân tích ‐ ứng dụng kỹ thuậtĐánh giá vòng đời.

1974 Phát triển pp phân tích tiêm dòng - FIA

1974 Phát triển kỹ thuật giải - hấp thụ (purge-and-trap) - PT

1976 Phát triển pp. chiết pha rắn - SPE

1978 Phát triển pp ly trích điểm sương (cloud point extraction – CPE)

1985 Phát triển pp ly trích bằng vi sóng (microwave-assisted extraction – MAE) Phát triển pp ly trích chất lỏng siêu tới hạn (supercritical fluid extraction – SFE)

1987 Khái niệm hóa học sinh thái (H. Malissa)Khái niệm phát triển bền vững

1990 Phát triển pp vi chiết pha rắn (solid-phase microextraction – SPME)Phát triển Hệ phân tích tổng vi lượng (micro total analysis system - µTAS)

1993 Phát triển pp chiết pha rắn đóng dấu phân tử (molecularly imprinted solid-phase extraction- MIMSPE

1995 Khái niệm hóa phân tích thân thiện với môi trường (M. de la Guardia, J. Ruzicka)

1996 Phát triển pp chiết ở áp suất cao (presurized solvent extraction – PSE) Phát triển pp chiết pha lòng vi lượng (liquid phase micro extraction – LPME) Phát triển pp chiết vi lượng đơn giọt (single drop microextration –SDME)

1999 Khái niệm hóa học xanh (P.T. Anastas)Khái niệm hóa phân tích sạch ( M. de la Guardia)Khái niệm hóa phân tích xanh ( J. Namieśnik)

Phát triển pp chiết hấp thụ trên thanh khuấy (stir bar sorptive extraction- SBSE)

CÁC MỐC ĐÁNG NHỞ TRONG HÓA PHÂN TÍCH XANH


MÔI TRƯỜNG LY TRÍCHDUNG MÔI XANH

Thông số CO2 Siêu tới hạn H2O Siêu nóngĐộ tan của chất có thể thay đổi 10-100 lần 50-1000000 lần

Các chất có thể chiết được Chất phân cực Chất không phân cực

Các chất có thể chiết dễ dàng Chất không phân cực Chất phân cực

Hoạt tính của chất cần phân tích Thấp Thấp – trung bình

Làm giàu sau ly trích usually easy Độ khó thay đổi

Ly trích chọn lọc các chất với độphân cực khác nhau Trung bình tốt

Độ ly trích chọn lọc từ các mẫu vớithành phần mẫu nền cho trước

( Đất)tốt Kém

Khoảng biến thiên độ phân cựccủa các chất được phân tích (ε) 1-2 10-80


CHẤT LỎNG ION – DUNG MÔI CỦA THẾ KỶ 21ST

• Những muối này ở dạng lỏng ở nhiệt độ phòng.

• Hòa tan các hợp chất hữu cơ và vô cơ.

• Bền nhiệt;

• Độ nhớt cao;

• Ưa nước/ kỵ nước;

• không bay hơi (áp suất hơi ở 25°C rất thấp);

• Độ dẫn điện cao.

NHỮNG TÍNH CHẤT HẤP DẪN VÀHỨA HẸN CỦA CHẤT LỎNG ION

TỔNG SỐ KẾT HỢP CATION VÀANION THEO LÝ THUYẾT CÓ THỂ

TỚI 1012

Cho đến nay đã biết khoảng 1500 CHẤTLỎNG ION.

Mới có 500 được thương mại hóa.


MÔI TRƯỜNG LY TRÍCH MỚIDUNG MÔI XANH

MÔI TRƯỜNG LY TRÍCH MỚIDUNG MÔI XANH

Làm giàu chất đích (các chất cần phân tích ) về nồng độ caohơn giới hạn phát hiện của máy đo/máy quan trắc.

Cô lập chất ĐÍCH khỏi nền mẫu ban đầu hay đơn giản hóa nền

Loại trừ các chất có ảnh hưởng và loại trừ những thành phầnhấp phụ bền lên cột sắc ký làm cột nhanh hỏng.

Chuẩn bị mẫu – giai đoạn quan trọng nhất trong quy trình phân tích tổng thể

KHÔNG TiỀN XỬ LÝ TRƯỚC PHÂN TÍCH – GiẢI PHÁP HOÀN HẢO

TUY NHIÊN có rất ít kỹ thuật phân tích như vậy


Dùng dòng khí trơ làm môitrường ly trích

Làm sạch và bẫy (Purge and Trap PT) Phân tích giải loại trong ống (CLSA)Ly trích trên gôm (GPE)Chiết ộng trong kim (INDEX)Bẫy hấp phụ trong mao quản kim (INCAT)Ly trích hấp thu Hóa hơi (HHSE)Bẫy ống hở (OTT)Chiết vi lượng mao quản phủ (CCME)

Bẫy ống màng dày hở (TFOT)Bẫy mao quản màng dày (TFCT) Chiết hấp thụ trên thanh khuấy (SBSE)Chiết trên pha rắn vi lượng (μSPE)Chiết vi lượng trên pha rắn (SPME)Chiết nano lượng pha rắn (SPNE)Thiết bị chiết pha rắn quay

Khối phổ màng đầu vào (MMS)Chiết trên màng với bề mặt hấp phụ (MESI) Phân tích lấy mẫu sợi rỗng (HFSA)Vi bẫy cho chiêt màng trong dòng (OLMEM)Bẫy và giải loại trên màng (MPT)

Chiết xung trên màng (PIME)Thiết bị bán thẩm màng (SPMD)Ứng dụng giải hấp nhiệt màng (TMDA)Giải hấp nhiệt lượng kế thẩm thụ động

Chiết bằng chất lỏngsiêu tới hạn

KỸ THUẬT CHUẨN BỊMẪU KHÔNG DUNG MÔI

Phân tích Hóa hơi tĩnh (S-HS) Phân tích Hóa hơi động (D-HS)Bẫy lạnh (CT)

Kỹ thuật chiết pha rắnkết hợp với giải hấp

nhiệt

Kỹ thuật chiết bằngmàng

Kỹ thuật chiết gầnnhư không dung môi

Chiết pha lỏng vi lượng dây rỗng (HF-LPME)Tách / Chiết màng điện (EMI/EME)Chiết vi lượng đơn giọt (SDME)

Rắn hóa giọt hữu cơ trôi (SFOD)Chiết vi lượng Lỏng-Lỏng phân tán (DLLME)Thiết bị chiết pha rắn quay


Headspace (Hóa hơi)

CHIẾT VI LƯỢNG ĐƠN GiỌT(SDME)

Độ chọn lọc caoGiới hạn phát hiện thấpĐơn giản, nhanh, dễChuẩn bị mẫu nhanh gọnTự động hóa nhờ trợ giúp của các thiết bị đã được thương mạiCó khả năng áp dụng cho phân tích vết trong nước

Ethylene glycol

ButylacetateDiisopropyl ether

Tolueneo -Xylene1-Octanol

n -Octaneiso-Octane

Cyclohexanen -Hexadecane

n -DecaneTetradecane

DI-SDME HS-SDMEn -Hexane n -Octane

EXTRACTING SOLVENTS FOR SDME

IL-SDMEBMIM PF 6

HMIM PF 6

OMIM PF6

HMIM NTf 2

G. Liu, P.K. Dasgupta, Anal. Chem. 68 (1996) 1817

Dung lượng giọt

1 – 8L


DUNG MÔI LY TRÍCH TRONG SDME

DI-SDME: direct immersionHS-SDME: headspaceIL-SDME:ionic liquid-base

CONTINOUS FLOW

LLLME

Các chế độ chiết SDME

H.F. Wu, J.H. Yen, C.C. Chin, Anal. Chem., 78 (2006) 1707M. Ma, F.F. Cantwell, Anal. Chem.,

70 (1998), p. 3912

W. Liu, H.K. Lee, Anal. Chem., 72 (2000), 4462 L. Xu, C. Basheer, H.K. Lee. J. Chromatog. A, 1152 (2007), 184

T. Sikanen, S. Pedersen-Bjergaard, H. Jensen, R. Kostiainen, K. E. Rasmussen, T. Kotiaho,

Anal. Chim. Acta 658 (2010) 133

DROP-TO-DROP DMD-LPME


Giọt = Màng – Giọt - LPME

DÒNG LIÊN TỤC NHÚNG TRỰC TiẾP HÓA HỌC

CHẤTLỎNGION

GiỌT TRONG GiỌT

CHIẾT VI LƯỢNG ĐÔNG ĐẶC GiỌT HỮU CƠTRÔI (SFOD/SFOME)

Tính chất hóa lý của dung môi dùngtrong SFOME:

• Không trộn lẫn với nước• Độ bay hơi thấp• Tỉ trọng thấp• Có khả năng ly trích chất cần phân tích

2-Dodecanol

n-Hexadecane

Common used solvents in SFOMEOrganic solvent Melting point (oC)

1,10-Dichlorodecane

13-15

22-24

17-18

18

14-16

1-Undecanol

1-Dodecanol

M.R.K. Zanjani, Y. Yamini, S. Shariati, J.Å . Jönsson, Anal. Chim.Acta, 585 (2007) 286


Dung môi thường dùng

Nhiệt độ sôi

Fig. D. Han, K. H. Row, Microchim. Acta,176 (2012) 1

HF-LPME có thể có:• Chế độ ba pha (a)• Chế độ hai pha (b)

CHIẾT VI LƯỢNG PHA LỎNG DÂYRỖNG (HF-LPME)

Rẻ, đơn giản, sạchCó thể tự động hóa Thích hợp cho phân tích GC, HPLC, CEĐộ chọn lọc và độ linh hoạt caoChế độ Hóa hơi/nhúngKhả năng biến tính in-situ

TIẾN BỘ TRONG KỸ THUẬT HF-LPME :

Chiết vi lượng Lỏng-Lỏng-Lỏng Màng trêndây rỗng (HFM-LLLME)

Chiết vi lượng pha lỏng dây rỗng động HF-LPME

Chiết vi lượng pha lỏng dây rỗng động dung môi lạnh HF-LPME (SC-DHF-LPME)


CÔ LẬP MÀNG ĐiỆN HÓA (EMI) CHIẾT MÀNG ĐiỆN HÓA (EME)

EME trên chip

M. D. Ramos Payán, H. Jensen, N. J. Petersen, S. H. Hansen, S. Pedersen-Bjergaard, Anal. Chim. Acta, 735 (2012) 46

S. Pedersen-Bjergaard, K.E. Rasmussen, J. Chromatogr., A 1109 (2006) 183.


CHIẾT VI LƯỢNG PHÂN TÁN LỎNGLỎNG (DLLME)

Fig. A. V. Herrera-Herrera, M. Asensio-Ramos, J. Hernández-Borges, M. Á. Rodríguez-Delgado, Trends Anal. Chem., 29 (2010) 728

Rẻ, đơn giản, nhanhDễ thực hiệnCó thể tự động hóaDiện tích tiếp xúc giữa mẫu và pha nhận lớnThích hợp cho phân tích bằng GC, HPLC, CE và UV-visĐộng học ly trích nhanhHệ số làm giàu mẫu cao

M. Rezaee, Y. Assadi, M.R.M. Hosseini, E. Aghaee, F. Ahmadi, S. Berijani, J. Chromatogr., A 1116 (2006) 1.


Tiến bộ trong chiết vi lượng phân tán Lỏng-lỏng

DLLME giải nhũ tương hóa bằng dung môi

Dung môi ly trích mới

DLLME kết thúc bằng dung môi

DUNG MÔI LY TRÍCH NHE HƠN NƯỚC

CHẤT LỎNG ION

THIẾT BỊ LY TRÍCH CHUYÊN DỤNG TỰ CHẾ TẠO

DLLME GiỌT HỮU CƠ TRÔI RẮN

CHIẾT VI LƯỢNG DỰA TRÊN KẾT TẬP LẠNH (CIAME)

CHIẾT VI LƯỢNG TẠO DUNG MÔI IN SITU (ISFME)

DLLME CHẤT LỎNG ION KiỂM SOÁT NHIỆT (TILDLME)

DLLME tiêm tuần tự

DLLME giải nhũ tương hóa với dung môi tỉ trọng thấp

DLLME trợ giúp bằng chất hoạt động bề mặt

GiỌT TỤ VÀ MIXEN ĐẢO

DLLME trợ giúp bằng vi sóng

DLLME trợ giúp bằng lắc xoáy


Stir Membrane liquid–liquid microextraction (SM-LLME)

M. C. Alcudia-León, R. Lucena, S. Cárdenas, M. Valcárcel, Anal. Chem., 81 (2009) 8957

THIẾT BỊ CHIẾT PHA LỎNG QUAY

Hollow Fiber Solid-Liquid Phase Microextraction (HF-SLPME)

Z. Es’haghi, M. A.-K. Khooni, T. Heidari, Spectrochim. Acta Part A, 79 (2011) 603

Solvent Bar Microextraction (SBME)

X. Jiang, H. K. Lee, Anal. Chem., 76 (2004) 5591

Dual Solvent Stir Bars Microextraction(DSSBME)

C. Yu, Q. Liu, L. Lan, B. Hu, J. Chromatogr. A, 1188 (2008) 124


N.R. Neng, A.R.M. Silva, J.M.F. Nogueira, J.Chromatogr. A, 1217 (2010) 7303

Modes:•bar adsorptive μ- extraction (BaμE) •multi-spheres adsorptive μ-extraction (MSAμE)

Adsorptive μ-extraction (AμE)Stir cake sorptive extraction (SCSE)

Rotating disk sorbent extraction (RDSE)

Stir rod sorptive extraction (SRSE)

X. Huang, L. Chen, F Lin, D. Yuan, J. Sep. Sci., 34 (2011) 2145

P. Richter, C. Leiva, C. Choque, A. Giordano, B. Sepulveda, J. Chromatogr. A, 1216 (2009) 8598

Y. B. Luo, Q. Ma, Y. Q. Feng, J. Chromatogr. A, 1217 (2010) 3583.


THIẾT BỊ CHIẾT PHA LỎNG QUAY

CHIẾT HẤP THU THANH KHUẤY(SBSE)

Tiến bộ trong kỹ thuật SBSE: Áp dụng mút xốp poliurethane, PPESK, alkyl-diolsilica

RAM, vật liệu silica, lớp phủ phân tử đóng dấu, kỹ thuậtmonoliths (nguyên khối) và sol-gel để chế tạo lớp phủthanh khuấy.

Lớp phủ thanh khuấy nhị pha

Nhanh, đơn giản, không dung môiLy trích nhạy và hiệu quảThích hợp cho phân tích bằng GC, HPLC, CEChế độ Hóa hơi và Nhúng trực tiếpNhiệt và hóa học của lớp phủ thanh khuấy ổn định

E. Baltussen, H. G. Janssen, P. Sandra, C. A. Cramers, J. High. Resolut. Chromatogr., 20 (1997) 385


Chiết pha rắn vi lượng (µSPE)

Tiến bộ trong kỹ thuật (µSPE) : Ứng dụng túi giấy gân, sợi composite polyaniline-nylon-6

(PANI-N6) và sợi polypyrrole-polyamide (PP-PA) điều chếbằng phương pháp spin điện hóa để chế tạo tấm hấp thu.

Rẻ, đơn giản, sạchDễ áp dụngDễ thao tácThích hợp cho phân tích GC, HPLCChế độ Hóa hơi và NhúngĐộ nhạy đảm bảoĐộ lặp lại tốtĐộ làm giàu tuyệt vời

C. Basheer, A. A. Alnedhary,B. S. M. Rao, S. Valliyaveettil, H. K. Lee, Anal. Chem., 78 (2006) 2853



Ứng dụng hạt nano trong kỹ thuật ly trích ở quymô nano

PHƯƠNG ÁN I PHƯƠNG ÁN II

ChiẾT nano pha rắn (SPNE)H. Wang, A. D. Campiglia, Anal. Chem., 80 (2008) 8202

MẪU NƯỚC THỦY TINH KÍCH THƯỚCMICRO VỚI HẠT NANO Au

LẮC VÀ LY TÂM

THU KẾT TỦA

THÊM DUNG MÔI

LẮC VÀ LY TÂM

LẤY THỨ NỔI TRÊN MẶT

HPLC LETRESS

H. Wang, A. D. Campiglia, Anal. Chem., 80 (2008) 8202Y. Zhu, S. Zhang, Y. Tang, M. Guo, C. Jin, T. Qi, J Solid State Electrochem, 14 (2010) 1609.

CHIẾT VI LƯỢNG PHA RẮN(SPME)

1. Đầu trên2. Ống rỗng3. Bao kim4. Kim trong5. Dây silica phủ nóng

Thao tác đơn giản Thời gian ly trích và giải hấp ngắn Hoàn toàn không dung môi Kích thước rất nhỏ (tiện để thiết kế thiết bị để bàn) Có thể hoàn toàn tự động hóa Kết nối trực tiếp với GC Khả năng lấy mẫu in-situ và in-vivo Chế độ Nhúng trực tiếp hay Hóa hơi

C. L. Arthur, J. Pawliszyn, Anal. Chem., 62 (1990) 2145


CÁC MỐC PHÁT TRIỂNPHƯƠNG PHÁP SPME

SPME Hóa hơi(HS-SPME)

SPME LẠNH TRÊN SỢI PHỦ(CCF-SPME)

SPME TRONG ỐNG

SPME DÂY TRONG ỐNGSPME SỢI TRONG ỐNG

SPME MÀNG(M-SPME)


TiẾN BỘ TRONG KỸ THUẬTSPME

TỰ ĐỘNG

PHA LY TRÍCH MỚI

THIẾT BỊ MỚI VÀ CÁC CẢI TiẾN

CHẤT LỎNG ION

CARBON NANOTUBES VÀ GRAPHEN

SILICA CẤU TRÚC MICRO

SPME MÀNG

CHIẾT VI LƯỢNG LỎNG-LỎNG-RẮN

SPME GIA TỐC BẰNG ĐiỆN HẤP PHỤAnalytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 28

SỢI CHO SPME TRÊN THỊ TRƯỜNG

Ít lựa chọn Đắt Độ chọn lọc kém cho

chất phân cực khả năng cạnh tranh chiếm các tâm hấp phụ

giữa các chất nền và chất đích Cần nhiệt độ cao để giải hấp các chất khó bay

hơi

Sự phân hủy chất cần phân tíchXúc tiến, xúc tác sự phân rã các chất đích đã

được bắt giữ

HẤP THỤCó thể có sự phân hủyGiải hấp không hoàn toànTương tác xúc tác giữa chất hấp thụ và

chất bị bắt giữ

HẤP PHỤChất bị bắt hòa tan trong pha hấp phuNhiệt độ giải hấp thấpChất bị bắt giữ không bị phân hủyKhông có tương tác đặc biệt giữa chất

bị bắt giữ và pha hấp phụanalyte and sorbent


CHIẾT VI LƯỢNG LỎNG-LỎNG-RẮN

đơn giảnchi phí thấp rất hấp dẫnthân thiện với môi trườnglượng dung môi không đáng kểhiệu năng caoxử lý chọn lọc và nhạy

Y. Hu, Y. Wang, Y. Hu, G. Li, J. Chromatogr. A, 1216 (2009) 8304


SPME HẤP PHỤ ĐiỆN HÓA GIA TĂNG(EE-SPME)

Đơn giản, nhanh, nhạyHiệu suất tốtThời gian hấp phụ ngắnKhoảng tuyến tính lớnLOD thấpĐộ phục hồi cao

X. Chai, Y. He, D. Ying, J. Jia, T. Sun, J. Chromatogr. A, 1165 (2007) 26

Q. Li, Y. Ding, D. Yuan, Talanta 85 (2011) 1148

Phương pháp ly trích với điện cực làm việc phủ hạt nano đượcbiết với tên:

LY TRÍCH NANO PHA RẮN ĐiỆN HÓA

Y. Zhu, S. Zhang, Y. Tang, M. Guo, C. Jin, T. Qi, J. Solid State Electrochem, 14 (2010) 1609.


SPME TRÊN MÀNG (M-SPME)

1) Dây silica2) Lớp phủ polyethylene glycol (PEG)3) Lớp phủ polydimethylsiloxane (PDMS)

Lớp phủ trong Lớp phủ ngoàiVật liệu hấp phụ PEG PDMSBề dày trung bình của lớp phủ 40-50μm 100-110μmChiều dài lớp phủ 1cm 1,2 cm

Vai trò của lớp phủ chất hấp phụMôi trường bắt giữchất rất phân cực

Kỵ nước, màng khôngphân cực

A. Kloskowski, M. Pilarczyk, J. Namieśnik, Anal. Chem., 81 (2009) 7363.


ƯU ĐiỂM CỦA SPME TRÊN MÀNG Chi phí cho dây rất thấp

độ bền nhiệt cao (PDMS bền cho đến 300oC)

thời gian ly trích và giải hấp ngắn

nước không bị hấp thu (nhờ lớp màng kỵ nước)

Ái lực cao với hợp chất phân cực

Ở nhiệt độ ly trích, PEG phân tử lượng thấp hoạt động như làchất lỏng bị cố định (polymer lỏng nhớt)

Chất cần phân tích bị bắt giữ nhờ hòa tan vào lớp hấp phụ

Bản chất hấp phụ của sự bắt giữCơ chế phân tách của quá trình giải hấp


A. Kloskowski, M. Pilarczyk, J. Namieśnik, Anal. Chem., 81 (2009) 7363

Xác định phenols Bằng SPME màng và GC

Hợp chấtKhoảng

tuyến tính(µg/L)

R2LOD (µg/L)

M-SPME PA

4-Chloro-3-methylphenol 15-1500 0.9953 7 50

2-Chlorophenol 3-300 0.9936 43 530

2,4-Dichlorophenol 3-300 0.9987 15 120

2,4-Dimethylphenol 3-300 0.9921 9 110

2,4-Dinitrophenol 10-1000 0.9963 110 950

2-Methyl-4,6-dinitrophenol 15-1500 0.9898 81 680

2-Nitrophenol 3-300 0.9945 9 60

4-Nitrophenol 15-1500 0.9937 150 1800

Pentachlorophenol 15-1500 0.9914 83 740

2,4,6-Trichlorophenol 10-1000 0.9932 61 440


Compound

R2 LOD (mg/L) RSD (%)

M-SPME DVB/CAR/PDMS M-SPME DVB/CAR

/PDMS M-SPME DVB/CAR/PDMS

chlorobenzene 0.997 0.994 0.031 0.016 11 9p-xylene 0.992 0.986 0.022 0.015 9 6o-xylene 0.986 0.994 0.018 0.014 12 7

isopropylbenzene 0.994 0.995 0.015 0.018 12 8n-propylbenzene 0.998 0.997 0.013 0.017 14 102-chlorotoluene 0.997 0.993 0.016 0.019 8 64-chlorotoluene 0.995 0.995 0.017 0.018 10 6t-butylbenzene 0.997 0.985 0.011 0.021 12 8

sec-butylbenzene 0.987 0.992 0.011 0.021 11 81,3-dichlorobenzene 0.989 0.998 0.017 0.017 14 101,4-dichlorobenzene 0.994 0.987 0.017 0.023 13 71,2-dichlorobenzene 0.986 0.988 0.016 0.028 13 7

Xác định VOCs Bằng SPME màng và GC


Kết luận về SPME màngCơ chế phân tách của quá trình chiết đặc trưng bởi khoảng tuyến tính lớn hơn so với cácsợi ly trích trên thị trường.

Cho phép dùng các chất hấp phụ phân cực mạnh mà không có nguy cơ tan vào nền mẫuphân cực

Cho cơ hội ứng dụng các vật liệu hoàn toàn mới mà cho đến nay không được chú ý tới do có nhiệt nóng chảy thấp hay tan trong nước

Hiệu suất ly trích cao phenols và VOCs bằng ly trích vi lượng pha rắn màng trên dây, bằng và cao hơn so với dùng dây có trên thị trường

M-SPME kết hợp với GC có thể trở thành công cụ hữuhiệu và thân thiện với môi trường để lấy mẫu, cô lập vàlàm giàu các ô nhiễm hữu cơ.

• có thể áp dụng trong giai đoạn chuẩn bị mẫu có nồng độppb trước bước định lượng cuối cùng.


ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG CỦA CÁCQUY TRÌNH PHÂN TÍCH

CÔNG CỤ:

Đánh giá vòng đời (LCA)1

Quy mô sinh thái 2

Phạm vi sinh thái 3

1 Consoli, F., D. Allen, R. Weston, I. Boustead, J. Fava, W. Franklin, A. Jensen, N. de Oude, R. Parrish, R. Perriman, D. Postlethwaite, B. Quay, J. Séguin and B. Vigon., Guidelines for life cycle assessment: A Code of practice. SETAC, Brussels and Pensacola, 1993.

2 Aken K., L. Strekowski, L. Patiny, EcoScale, a semi-quantitative tool to select an organic preparation based on economical and ecological parameters, Beilstein J. Org. Chem. 2, 3, 2006.

3 Home Sustainability Assessment, http://www.ecocompass.com.au/


Công cụ mới để đánh giá độ xanh của của phương pháp phân tích

Quy mô sinh thái = 100 – tổng số điểm phạt

Kết quả được đánh giá như sau:>75 – phân tích xanh tốt>50 – phân tích xanh chấp nhận được<50 – không đạt phân tích xanh

Điểm phạt được cho dựa trên lượng chất, rủi ro (vật lý, môi trường, sức khỏe và nghề

nghiệp), năng lượng tiêu hao và chất thải trong một quá trình phân tích.

Gałuszka A., Konieczka P., Migaszewski Z.M., Namieśnik J. 2012. Analytical Eco-Scale for assessing the greenness of analytical procedures.

Trends in Analytical Chemistry 37, 61–72.

QUY MÔ SINH THÁI CỦAPHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH


TÁC CHẤTĐiểm phạt con Điểm phạt tổng

Lượng<10 mL (g) 1

Amount PPHazard

PP

10-100 mL (g) 2>100 mL (g) 3

Rủi ro (vật lý, môi trường, sức khỏe và nghề nghiệp)

Không 0Ít rủi ro 1Rủi ro 2

THIẾT BỊ

Năng lượng

≤0.1 kWh / mẫu 0

≤1.5 kWh kWh / mẫu 1

>1.5 kWh kWh / mẫu 2

Rủi ro nghề nghiệpHệ thống phân tích kín 0

Thải hơi và khí vào không khí 3

Chất thải

Không 0

<1 mL (g) 1

1-10 mL (g) 3

>10 mL (g) 5

Tái chếPhân hủyThụ động hóaKhông xử lý

0123

ĐIỂM PHẠT (PPS) TRONG TÍNH QUY MÔ SINH THÁI


BỘ MÔN HÓA PHÂN TÍCHKHOA HÓA

ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GDANSKDepartment of

Analytical Chemistry

Có thể tìm bài giảng này ở địa chỉhttp://www.pg.gda.pl/chem/Katedry/Analityczna/analit.html


EUROPEAN MASTER IN QUALITY IN ANALYTICAL LABORATORIES- EMQAL

http://eacea.ec.europa.eu/erasmus_mundus/Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 41

MODAS„Sản xuất và chứng thực các vật liệumới quan trọng đặc

biệt để các phòng thí nghiệmcủa Balan đạt chứngnhận của châu Âu ‐MODAS”

http://www.pg.gda.pl/chem/modas/


43

43

MEMBERS OF MY RESEARCH GROUP


THANK YOU FOR YOUR ATTENTION!


Documents

Áp dụng kỹ thuật chuẩn bị mẫu xanh để cô lập, làm giàu và phân