MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 2 1.1. Khái quát chung về các hợp chất Phtalat 2 1.1.1. Cấu tạo, tên gọi 2 1.1.2. Tính chất của Phtalat 5 1.1.3. Ứng dụng của các hợp chất Phtalat và nguồn gốc phát thải 6 1.1.4. Độc tính của Phtalat 8 1.2. Các hợp chất thay thế phtalat. 12 1.3. Các phƣơng pháp xác định phtalat 15 1.3.1.Phƣơng pháp HPLC – UV xác định phtalat 15 1.3.2. Các phƣơng pháp khác xác định phtalat 16 1.3.3. Phƣơng pháp chiết tách các phtalat ra khỏi nền mẫu thực 18 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 19 2.1. Mục tiêu và đối tƣợng nghiên cứu. 19 2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu 19 2.1.2. Đối tƣợng nghiên cứu 19 2.2. Chất chuẩn, hóa chất, thiết bị. 19 2.2.1. Chất chuẩn 19 2.2.2. Hóa chất. 20 2.2.3. Thiết bị, dụng cụ. 20 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu – phƣơng pháp RP-HPLC. 21 2.3.1. Nguyên tắc chung của phƣơng pháp HPLC. 21 2.3.2. Phƣơng pháp định tính và định lƣợng. 23 2.4. Phƣơng pháp phân tích 23 2.4.1. Phƣơng pháp xử lý mẫu. 23 2.4.2. Phƣơng pháp phân tích. 24 2.5. Thực nghiệm 24 2.5.1. Khảo sát điều kiện tối ƣu 24 2.5.2. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng của thiết bị 25 2.5.3. Xây dựng đƣờng chuẩn. 25 2.5.4. Đánh giá phƣơng pháp phân tích 26 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27 3.1. Tối ƣu hóa các điều kiện chạy sắc ký. 27 3.1.1. Van bơm mẫu. 27 3.1.2. Cột tách. 28 3.1.3. Detector. 28 3.1.4. Bƣớc sóng hấp thụ cực đại của các phtalat. 29 3.1.5. Khảo sát và chọn tỉ lệ thành phần pha động phù hợp. 29 3.1.6. Khảo sát và chọn tốc độ dòng pha động phù hợp. 32 3.1.7. Khảo sát độ lặp lại của thiết bị. 34 3.1.8. Điều kiện tối ƣu cho quá trình tách các phtalat. 35 3.2. Đƣờng chuẩn hỗn hợp xác định 05 phtalat. 37 3.2.1. Khoảng tuyến tính và khoảng động học của detector . 37 3.2.2. Dựng đƣờng chuẩn 38 3.2.3. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng 39 3.2.4. Kiểm tra sự khác nhau có nghĩa giữa hệ số a và giá trị 0. 41 3.2.5. Kiểm tra sự sai khác giữa b và b’. 42 3.3. Đánh giá phƣơng pháp phân tích. 43 3.3.1 Đánh giá độ lặp lại của phƣơng pháp xử lý mẫu. 43 3.3.2 Đánh giá hiệu suất thu hồi của phƣơng pháp. 44 3.4. Phân tích mẫu thực tế. 45 3.5. Hàm lƣợng cho phép của hàm lƣợng phtalat trong đồ chơi trẻ em 48 KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên đầy đủ ACN Acetonitril BBP Benzylbutyl phtalat CRM Certified Reference Materials: mẫu chuẩn đƣợc chứng nhận CTPT Công thức phân tử DBP Dibutyl phtalat DEHP, DOP Di(2-etylhexyl) phtalat DEP Dietyl phtalat DEPA Denmark Environmental Protection Agency: cơ quan bảo vệ môi trƣờng Đan Mạch DINP Diisononyl phtalat DPP Di-n-propyl phtalat ECD Electron capture detector: detector bắt điện tử EDCs Endocrine Disrupting Chemicals : hóa chất gây rối loạn nội tiết FID Flame ionization detector: detector ion hóa ngọn lửa HPLC High performance liquid chromatography: sắc ký lỏng hiệu năng cao KLPT Khối lƣợng phân tử LOD Limit of Detection: Giới hạn phát hiện LOQ Limit of Quantitation: Giới hạn định lƣợng MeOH Metanol MS mass spectrometry : phổ khối PDA Photo-diode-array: mảng điot điện tử ppm Part per million: phần triệu PVC Polyvinyl clorua RP-HPLC Reverse phase-HPLC: sắc ký lỏng pha đảo u Tốc độ dòng pha động UV-Vis Ultra-violet: tử ngoại và khả kiến US EPA United States Environmental Protection Agency: cơ quan bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ % RSD % Relative Standard Deviation:% độ lệch chuẩn tƣơng đối THF Tetrahydro furan DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1: Sơ đồ chức năng của thiết bị HPLC 23 Hình 3.1: Phổ UV của 05 phtalat nghiên cứu trong luận văn 29 Hình 3.2: Sắc đồ của 05 phtalat với chƣơng trình gradient 1 30 Hình 3.3: Sắc đồ của 05 phtalat với chƣơng trình gradient 2, 3 và 4. 31 Hình 3.4: Sắc đồ khảo sát tốc độ dòng pha động. 33 Hình 3.5: Sắc đồ khảo sát độ lặp lại của thiết bị. 36 Hình 3.6: Khoảng tuyến tính và khoảng động học của detector 37 Hình 3.7: Đƣờng chuẩn 05 phtalat nghiên cứu trong luận văn. 40 Hình 3.8: Sắc đồ của mẫu thực 47 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Tên gọi, công thức hóa học của một số Phtalat thông dụng 3 Bảng 1.2: Tính chất lý hóa của một số Phtalat . 6 Bảng 1.3: Mức độ sản xuất, tiêu thụ, xuất nhập khẩu của một số Phtalat (tấn/năm) ở EU 7 Bảng 1.4: Tỉ lệ cho các ứng dụng cụ thể của một số Phtalat trong một năm ở EU (năm 2001) . 8 Bảng 1.5: Các chất hóa dẻo thay thế 13 Bảng 2.1: Thông tin về mẫu đƣợc chọn phân tích. 19 Bảng 2.2: Nồng độ các dung dịch chuẩn phtalat. 20 Bảng 3.1: Độ lặp lại thời gian lƣu của các phtalat. 34 Bảng 3.2: Độ lặp lại diện tích pic của các Phtalat. 35 Bảng 3.3: Các dung dịch đƣờng chuẩn 38 Bảng 3.4: Diện tích pic trung bình thu đƣợc của các phtalat 38 Bảng 3.5: Phƣơng trình đƣờng chuẩn của 05 Phtalat 39 Bảng 3.6: Giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng của thiết bị 39 Bảng 3.7: Kết quả so sánh giữa giá trị a của phƣơng trình đƣờng chuẩn của 05 phtalat với giá trị 0. 42 Bảng 3.8: Một số đại lƣợng thống kê của tập giá trị b và b’ trong phƣơng trình hồi quy của DPP. 42 Bảng 3.9: Độ lặp lại của phƣơng pháp xử lý mẫu 44 Bảng 3.10: Hiệu suất thu hồi của các phtalat. 45 Bảng 3.11:Hàm lƣợng các phtalat trong mẫu thực. 46 Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Trang 1 MỞ ĐẦU Hiện nay đã có một sự quan tâm và sự quan tâm này ngày càng tăng đối với việc nghiên cứu các tác động của hóa chất trên động vật hoang dã, con ngƣời và môi trƣờng. Những nghiên cứu cho thấy một số chất tổng hợp và tự nhiên trong môi trƣờng có thể ảnh hƣởng đến hoạt động bình thƣờng của hệ thống nội tiết. Một trong những nhóm chính là hóa chất gây rối loạn nội tiết (EDCs). Trong những năm gần đây, các hóa chất gây rối loạn nội tiết đã trở thành một trong những chủ đề quan trọng nhất của nghiên cứu trong lĩnh vực khoa học môi trƣờng. Chúng đƣợc đề cập đến nhƣ là các chất ngoại sinh gây ảnh hƣởng bất lợi trong các sinh vật hoặc con cháu của chúng, hậu quả gây thay đổi chức năng nội tiết. Chúng có mặt khắp nơi trong môi trƣờng do số lƣợng sử dụng của chúng lớn trong các ứng dụng công nghiệp, khu dân cƣ và nông nghiệp. Sự thay đổi trong hành vi sinh sản tình dục, hệ thống nội tiết của động vật hoang dã đã đƣợc báo cáo tại các khu vực bị ô nhiễm với EDCs. Trong đó, phtalat là một trong những nhóm đƣợc sử dụng rộng rãi nhất của hóa chất công nghiệp và đã đƣợc xác định là gây rối loạn nội tiết dựa vào các nghiên cứu dịch tễ học gần đây [29]. Phtalat đã đƣợc xác định là các chất độc hại cho sự phát triển và sinh sản, mặc dù độc tính của chúng có thay đổi tùy thuộc vào cấu trúc của từng phtalat cụ thể. Việc sản xuất toàn cầu hàng năm của phtalat đƣợc ƣớc tính là 11 tỷ bảng. Sản phẩm nhựa polyvinyl clorua (PVC) có thể chứa lên đến 50 % trọng lƣợng chất hoá dẻo, phổ biến nhất là phtalat. Hơn nữa, những chất này không tạo liên kết trong mạng lƣới của nhựa mà chỉ đƣợc thêm vào nhựa nhƣ một chất phụ gia vì vậy rất dễ thôi nhiễm ra ngoài môi trƣờng (nhất là môi trƣờng nhiều chất béo nhƣ dầu, mỡ ) [13]. Sáu trong số phtalat thƣờng đƣợc sử dụng trong các sản phẩm tiêu dùng là di- 2-etylhexyl phtalat (DEHP hoặc DOP), diisononyl phtalat (DINP), dibutyl phtalat (DBP), diisodecyl phtalat (DIDP), di-n octyl phthalate (DnOP), và benzyl butyl phtalat (BBP hoặc BzBP). Ngoài ra, cơ quan bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ (US EPA ) phân loại DEHP và BBP nhƣ chất có thể gây ung thƣ cho con ngƣời. Vì vấn đề sức Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Trang 2 khỏe, kể từ tháng 2 năm 2009 Đạo luật cải tiến an toàn sản phẩm tiêu dùng đã giới hạn DEHP, DBP và BBP trong đồ chơi trẻ em và chăm sóc trẻ em ở nồng độ không vƣợt quá 0,1 %. DINP, DIDP và DnOP bị cấm sử dụng. Mặc dù sáu phtalat đang bị hạn chế trong các sản phẩm của trẻ em ở Mỹ và Liên minh châu Âu (EU) nhƣng chúng không đƣợc kiểm soát và tiếp tục đƣợc sử dụng trong làm đồ chơi ở nhiều nơi khác trên thế giới nhƣ Trung Quốc và Ấn Độ [29]. Ngày nay sản phẩm nhựa PVC đang đƣợc sử dụng rất rộng rãi vì tính tiện dụng cũng nhƣ giá thành rẻ của nó. Vì vậy chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích Phtalat trong nhựa bằng phƣơng pháp chiết kết hợp sắc ký lỏng hiệu năng cao” để phần nào đánh giá mức độ ô nhiễm phtalat. Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Trang 3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Khái quát chung về các hợp chất phtalat. 1.1.1. Cấu tạo, tên gọi. Phtalat là este dialkyl hoặc alkyl aryl của axit 1,2-benzendicacboxylic. Công thức cấu tạo chung của phtalat nhƣ sau: Tên gọi, công thức hóa học của một số phtalat thông dụng đƣợc thể hiện trong bảng 1.1 dƣới đây. Bảng 1.1: Tên gọi, công thức hóa học của một số phtalat thông dụng [8] S T T Tên gọi Viết tắt Công thức hóa học M (g/mol) 1 Dimethyl phthalate DMP C 6 H 4 (COOCH 3 ) 2 194 2 Diethyl phthalate DEP C 6 H 4 (COOC 2 H 5 ) 2 222 3 Diallyl phthalate DAP C 6 H 4 (COOCH 2 CH=CH 2 ) 2 246 4 Di-n-propyl phthalate DPP C 6 H 4 [COO(CH 2 ) 2 CH 3 ] 2 250 5 Di-n-butyl phthalate DBP C 6 H 4 [COO(CH 2 ) 3 CH 3 ] 2 278 6 Diisobutyl phthalate DIBP C 6 H 4 [COOCH 2 CH(CH 3 ) 2 ] 2 278 Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Trang 4 7 Butyl cyclohexyl phthalate BCP CH 3 (CH 2 ) 3 OOCC 6 H 4 COOC 6 H 11 304 8 Di-n-pentyl phthalate DNPP C 6 H 4 [COO(CH 2 ) 4 CH 3 ] 2 306 9 Dicyclohexyl phthalate DCP C 6 H 4 [COOC 6 H 11 ] 2 330 10 Butyl benzyl phthalate BBP CH 3 (CH 2 ) 3 OOCC 6 H 4 COOCH 2 C 6 H 5 312 11 Di-n-hexyl phthalate DNHP C 6 H 4 [COO(CH 2 ) 5 CH 3 ] 2 334 12 Diisohexyl phthalate DIHxP C 6 H 4 [COO(CH 2 ) 3 CH(CH 3 ) 2 ] 2 334 13 Diisoheptyl phthalate DIHpP C 6 H 4 [COO(CH 2 ) 4 CH(CH 3 ) 2 ] 2 362 14 Butyl decyl phthalate BDP CH 3 (CH 2 ) 3 OOCC 6 H 4 COO(CH 2 ) 9 CH 3 362 15 Di(2-ethylhexyl) phthalate DEHP DOP C 6 H 4 [COOCH 2 CH(C 2 H 5 )(CH 2 ) 3 CH 3 ] 2 390 16 Di(n-octyl) phthalate DNOP C 6 H 4 [COO(CH 2 ) 7 CH 3 ] 2 390 17 Diisooctyl phthalate DIOP C 6 H 4 [COO(CH 2 ) 5 CH(CH 3 ) 2 ] 2 390 18 n-Octyl n-decyl phthalate ODP CH 3 (CH 2 ) 7 OOCC 6 H 4 COO(CH 2 ) 9 CH 3 418 19 Diisononyl DINP C 6 H 4 [COO(CH 2 ) 6 CH(CH 3 ) 2 ] 2 418 Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Trang 5 phthalate 20 Diisodecyl phthalate DIDP C 6 H 4 [COO(CH 2 ) 7 CH(CH 3 ) 2 ] 2 446 21 Diundecyl phthalate DUP C 6 H 4 [COO(CH 2 ) 10 CH 3 ] 2 474 22 Diisoundecyl phthalate DIUP C 6 H 4 [COO(CH 2 ) 8 CH(CH 3 ) 2 ] 2 474 23 Ditridecyl phthalate DTDP C 6 H 4 [COO(CH 2 ) 12 CH 3 ] 2 530 24 Diisotridecyl phthalate DIUP C 6 H 4 [COO(CH 2 ) 10 CH(CH 3 ) 2 ] 2 530 1.1.2. Tính chất của phtalat. Phtalat dạng tinh khiết ở nhiệt độ phòng là chất lỏng dạng dầu không màu hoặc vàng nhạt, một số có mùi thơm nhẹ. Chúng có áp suất hơi từ thấp tới trung bình, tan không đáng kể trong nƣớc nhƣng tan tốt trong các dung môi hữu cơ nhƣ: Acetonitril, n – hexan, metanol, chất béo,… Khả năng hòa tan trong nƣớc, giảm áp suất hơi và hệ số phân tán octanol-nƣớc (log K ow ) tăng với sự gia tăng trọng lƣợng phân tử [24]. Áp suất hơi dao động từ 3,4.10 -5 – 9,7.10 -5 Pa ở 20 o C, độ tan trong nƣớc từ 3,81.10 -5 – 10 mg/l và log K ow 4,11 đến 9,46. Tính chất lý hóa của một số phtalat đƣợc thể hiện trên bảng 1.2 . [...]... cao áp LC-10Advp, đèn SPD-M10A (đèn D2 và W) Vòng nạp mẫu 25µl Các điều kiện phân tích trên máy và xử lý mẫu đều đƣợc khảo sát và tối ƣu hóa trƣớc khi phân tích mẫu 18 Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Trang CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Mục tiêu và đối tƣợng nghiên cứu 2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu Phân tích định lƣợng xác định đồng thời các phtalat trong một số mẫu nhựa bằng phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao. .. Để phù hợp với thiết bị sắc kí lỏng HPLC – UV nên chúng tôi xây dựng các đƣờng chuẩn của các hợp chất phtalat với nồng độ từ 10 – 480 ppm Thông tin về các đƣờng chuẩn của các hợp chất phtalat đƣợc trình bày trong phần kết quả 25 Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Trang 2.5.4 Đánh giá phương pháp phân tích Phƣơng pháp phân tích thể hiện tính đúng đắn trƣớc tiên phải thể hiện độ lặp lại Trong nghiên cứu chúng... trọng trong một phép tách sắc ký, nó quy t định hiệu quả tách của quá trình Để chọn đƣợc một pha tĩnh hay một cột tách phù hợp nhất ta phải dựa trên những đặc điểm nhƣ: độ phân cực của chất phân tích, chất phân tích đƣợc pha trong môi trƣờng nhƣ thế nào, có pH ra sao thì mới quy t định chọn pha tĩnh phù hợp Chất phân tích đƣợc chọn là các phtalat, không tan trong nƣớc, đƣợc pha trong ACN, chất phân tích. .. thống sắc ký lỏng hiệu năng cao đƣợc tóm tắt nhƣ sau: Hình 2.1 Sơ đồ chức năng của thiết bị HPLC 1 Bộ phận cấp dung môi (pha động) 2 Bơm cao áp 3 Van bơm mẫu 4 Cột tách (pha tĩnh) 5 Detector 6 Máy ghi tín hiệu 7 Bơm mẫu tự động 8 Phần điều khiển, xử lý kết quả 22 Luận văn Thạc Sĩ Nguyễn Thị Trang 2.3.2 Phương pháp định tính và định lượng - Phương pháp phân tích định tính: Nguyên tắc của các phép phân tích. .. trƣng và cực đại hấp thụ của chất chuẩn với chất cần phân tích - Phương pháp phân tích định lượng: Trong sắc kí, hai phƣơng pháp thƣờng đƣợc sử dụng để định lƣợng chất phân tích là phƣơng pháp ngoại chuẩn và phƣơng pháp nội chuẩn Nguyên tắc của phƣơng pháp ngoại chuẩn là so sánh trực tiếp độ lớn của các tín hiệu (diện tích hay chiều cao pic thu đƣợc) trong mẫu chƣa biết với dung dịch chuẩn của chất đó... tráng bằng nƣớc cất, sau đó tráng bằng metanol và để khô, tráng n-hexan 3 lần sau đó sấy ở 1050C trong vòng 1 giờ, lấy ra để nguội trƣớc khi sử dụng 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu – Phƣơng pháp RP-HPLC 2.3.1 Nguyên tắc chung của phương pháp HPLC Sắc ký lỏng là một kỹ thuật tách chất dựa trên sự tổ hợp của nhiều quá trình vừa có tính chất hoá học lại vừa có tính chất lý học Nó là những cân bằng động xảy ra trong. .. của chất phân tích mà hệ thống còn cho tín hiệu phân tích khác có nghĩa với tín hiệu mẫu trắng hay tín hiệu nền, đƣợc tính thông qua công thức : LOD = 3× SD Giới hạn định lƣợng (LOQ): đƣợc xem là nồng độ thấp nhất của chất phân tích định lƣợng đƣợc với tín hiệu phân tích khác có ý nghĩa định lƣợng với tín hiệu của mẫu trắng hay tín hiệu nền đƣợc tính theo công thức : LOQ= 10× SD 2.5.3 Xây dựng đường... Thành phần pha động ảnh hƣởng rất lớn đến hiệu quả tách chất Pha động có thể ảnh hƣởng tới những vấn đề sau của sự tách sắc ký của các chất:  Độ chọn lọc của hệ pha  Thời gian lƣu giữ của chất tan  Hiệu lực cột tách (đại lƣợng Nef)  Độ phân giải của chất trong một pha tĩnh  Độ rộng của pic sắc ký Pha động trong sắc ký lỏng hiệu năng cao sử dụng tách có độ phân cực lớn và trung bình thƣờng chủ yếu... vậy phƣơng pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC 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 Thành phần pha động có thể thay đổi để đạt đƣợc lực rửa giải phù hợp nhất... chất cần phân tích với các nồng độ thích hợp Từ các kết quả thu đƣợc ta xây dựng đƣờng chuẩn có dạng: y = a + bx Đo diện tích (hoặc chiều cao) pic của chất cần phân tích (giá trị y) và áp vào đƣờng chuẩn ta có thể tính ra nồng độ cấu tử cần phân tích (giá trị x) Trong trƣờng hợp này, các thông số làm việc của máy nhƣ nhiệt độ, tốc độ dòng …phải rất ổn định, các lần bơm mẫu phải có độ lặp lại cao 2.4 . thực hiện đề tài Nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích Phtalat trong nhựa bằng phƣơng pháp chiết kết hợp sắc ký lỏng hiệu năng cao để phần nào đánh giá mức độ ô nhiễm phtalat. . Phƣơng pháp nghiên cứu – phƣơng pháp RP-HPLC. 21 2.3.1. Nguyên tắc chung của phƣơng pháp HPLC. 21 2.3.2. Phƣơng pháp định tính và định lƣợng. 23 2.4. Phƣơng pháp phân tích 23 2.4.1. Phƣơng pháp. đồ chức năng của thiết bị HPLC 23 Hình 3.1: Phổ UV của 05 phtalat nghiên cứu trong luận văn 29 Hình 3.2: Sắc đồ của 05 phtalat với chƣơng trình gradient 1 30 Hình 3.3: Sắc đồ của 05 phtalat