Download - Namiesnik Jacek VN
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
1/45
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 tr ường
Marcinkowski Łukasz1, Spietelun Agata1,Kloskowski Adam1, Namieśnik Jacek2
1Department of Physical Chemistry, Chemical Faculty2Department of Analytical Chemistry, Chemical Faculty
Gdańsk University of Technology,80-233 Gdansk, 11/12 G. Narutowicza St., Poland
1
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
2/45
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City
Khảo sát hiện tr ạng môi tr ường và các quá trình xảy ratrong môi tr ường
Xác định khá nhiều ô nhiễm, thường tồn tại ở lượng vết
hay siêu vết trong các mẫu nền có thành phần phức tạpvà biến đổi.
Cần phải đưa vào thực nghiệm phân tích các phương
pháp và thiết bị phân tích mới đáp ứng nguyên tắc pháttriển bền vững và hóa học xanh.
VAI TRÒ CỦA HÓA PHÂN TÍCH TRONGL Ĩ NH VỰC KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
2
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
3/45
2003
1997
1996
1995
1993
1991
1987
Cơ quan kiểm soát Chất độcvàngăn ngừaô nhiễm đưa r achương trình hỗ tr ợ nghiêncứu có tên T ổng hợ p thay thế để ng ăn ng ừ aô nhi ễm
Paul Anastas đưa ra thuật ngữ HÓA HỌCXANH
Giải thưởng hàng năm cho các thành tựutrong l ĩ nh vực á p dụng các nguyên tắc củaHÓA HỌC XANH
Nhóm hoạt động Hóa học xanh của IUPAC
(IUPAC Working Party on Green Chemistry)đượ c thành l ậ p.
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 tr ường 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 tr ường và Pháttriển của liên hiệp quốc (World Commission onEnvironment and Development - WCED) xuất bảnT ươ ng lai chung c ủa chúng ta, còn được biết
với tên Báo cáo Brundtland ,
Chươ ng trình Hóa học xanh được US EPA
khởi xướng
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 3
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
4/45
GREENCHEMISTRY
1. Tránh phát thải
2. Tăng hiệu suất nguyên tửtrong các quá trình hóa học(atom economy )
3. Ít tổng hợp hóa
nguy 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 cơ
xảy ra sự cố11. Phân tích thời gianthực để ngăn ngừa ônhiễm
Nguyên tắc củaHÓA HỌC XANH
(P.T. Anastas, J. Warner, Green Chemistry.Theory and Practice,Oxford University Press,NewYork, 1998, p. 30)
PRINCIPLESof GREEN CHEMICAL TECHNOLOGY
(N. Winterton, Green Chem., 3 (2001) G73)
PRINCIPLESof 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
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
5/45
HÓAHỌC XANH
HÓA PHÂN TÍCH XANH-GAC
‘ S ử d ụ ng các k ỹ thu ật phân tích hóa học và các phươ ng pháp lu ận
nhằm gi ảm hay loại tr ừ dung môi, thu ốc thử , chấ t bảo qu ản và các
hóa chấ t nguy hại cho sứ c khỏe hay môi tr ườ ng, đồng thờ i cho phép
phân tích nhanh hơ n, ti ế t ki ệm năng l ượ ng hơ n mà không làm gi ảm
các tiêu chí hi ệu năng’
H. K. Lawrence, Green Analytical Methodology Curriculum
http://www.chemistshelpingchemists.org/GreenAnalyticalMethodologyCurriculum.ppt#257,2,Curriculum
‘Hóa học xanh, là sự sáng t ạo, thi ế t k ế và ứ ng d ụ ng các sản phẩm vàquá trình hóa học nhàm hạn chế và loại bỏ vi ệc sử d ụ ng hay t ạo ra các
chấ t nguy hại’
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 5
P. T. Anastas, J. C. Warner, Green Chemistry: Theory and Praktice. Oxford Science Publications, Oxford (1998)
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
6/45
THE COMPONENTS OF GREEN ANALYSIS
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City
A. Gałuszka, Z.M. Migaszewski, J. Namieśnik Twelve principles of green analytical chemistry –SIGNIFICANCE of green analytical practices. Trends Anal. Chem. Submitted.
6
G ọnnh ỏ , t ố ní t n ă n gl ư ợn g
D ễ
v ậ n h à
n h , a n t o à n
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
7/45
THE PRINCIPLES OF GAC EXPRESSED ASTẦM QUAN TR ỌNG ĐÁNG GHI NHẬN
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City
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 tr ực tiếp— Tích hợp quá trình phân tích và điều khiển— Ít thải hơn, nếu c ó t hể 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 v à 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
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
8/45
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 8
ĐƯ A KHÁI NIỆM PHÁT TRIỂN BỀN
V ỮNG VÀO CÁC PTN PHÂN TÍCH HÓA PHÂN TÍCH XANH
Tìm k ỹ thuật phân tích mới
Tìm k ỹ thuậtchuẩn bị mẫu không cần dung môi
Môi trường ly trích mới
Dùng chất lỏng ion trong giai đoạnchuẩn bị mẫu 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 hợpvànhỏhóa thiết bị phân tích
Đánh giá tác động môi trường của các phòng thí nghiệm và các quy trìnhphân tích ‐ ứng dụng k ỹ thuật Đánh giá vòng đời.
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
9/45
1974 Phát triển pp phân tích tiêm dòng - FIA1974 Phát triển kỹ thuật giải - hấp thụ (purge-and-trap) - PT
1976 Phát triển pp. chiết pha r ắn - 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 hóahọc sinh thái (H. Malissa)Khái niệm phát triển bền vững
1990 Phát triển pp vi chiết pha r ắn (solid-phase microextraction – SPME)Phát triển Hệ phân tích tổng vi lượng (micro total analysis system - µTAS)
1993 Phát triển pp chiết pha r ắn đóng dấu phân tử (molecularly imprinted solid-phase extraction- MIMSPE
1995 Khái niệm hóa phân tích thân thiện với môi tr ường (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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 9
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
10/45
MÔI TRƯỜNG LY TRÍCHDUNG MÔI XANHThông số CO2 Siêu tới hạn H2O Siêu nóng
Độ 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 tr ước
( Đất)tốt Kém
Khoảng biến thiên độ phân cựccủa các chất được phân tích (ε)
1-2 10-80
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 10
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
11/45
CHẤT LỎNG ION – DUNG MÔI CỦA THẾ K Ỷ 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 r ất thấp);• Độ dẫn điện cao.
NHỮNG TÍNH CHẤT HẤP DẪN VÀHỨA HẸN CỦA CHẤT LỎNG ION
TỔNG SỐ K ẾT HỢ P CATION VÀANION THEO LÝ THUYẾT CÓT HỂ
TỚ I 1012
Cho đến nay đã biết khoảng 1500 CHẤTLỎNG ION.
Mớ i có 500 đượ c thươ ng mại hóa.
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 11
MÔI TRƯỜNG LY TRÍCH MỚIDUNG MÔI XANH
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
12/45
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 tr ắc.
Cô lập chất ĐÍCH khỏi nền mẫu ban đầu hay đơn giản h ó a nền
Loại tr ừ các chất có ảnh hưởng và loại tr ừ những thành phầnhấp phụ bền lên cột sắc ký làm cột nhanh hỏng.
Chuẩn bị mẫu – giai đoạn quan tr ọng nhất trong quy trình phân tích tổng thể
KHÔNG TiỀN XỬ LÝ TRƯỚC PHÂN TÍCH – Gi ẢI PHÁP HOÀN H ẢO
TUY NHIÊN có r ất í t kỹ thuật phân tích như vậy
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 12
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
13/45
Dùng dòng khí tr ơ làm môitr ường ly trích
Làm sạchvàbẫy (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 r ắn vi lượng (μSPE)Chiết vi lượng trên pha r ắn (SPME)Chiết nano lượng pha r ắn (SPNE)Thiết bị chiết pha r ắn quay
Khối phổ màng đầu vào (MMS)Chiết trên màng với bề mặt hấp phụ (MESI)Phân tích lấy mẫu sợi r ỗng (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 BỊ MẪU KHÔNG DUNG MÔI
Phân tích Hóa hơi t ĩ nh (S-HS)Phân tích Hóa hơi động (D-HS)Bẫy lạnh (CT)
Kỹ thuật chiết pha r ắnkết hợp với giải hấp
nhiệt
Kỹ thuật chiết bằngmàng
Kỹ thuật chiết gầnnhư không dung môi
Chiết pha lỏng vi lượng dây r ỗng (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 r ắn quay
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 13
Headspace (Hóa hơi)
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
14/45
CHIẾT VI LƯỢNG ĐƠN GiỌT(SDME)
Độ chọn lọc cao
Giới hạn phát hiện thấp Đơn giản, nhanh, dễChuẩn bị mẫu nhanh gọnTự động hóa nhờ tr ợ giúp của các thiết bị đã được thương mạiCó khả năng áp dụng cho phân tích vết trong nước
Ethylene glycol
Butylacetate
Diisopropyl ether
Toluene
o -Xylene
1-Octanol
n -Octane
iso-Octane
Cyclohexane
n -Hexadecane
n -Decane
Tetradecane
DI-SDME HS-SDME
n -Hexane n -Octane
EXTRACTING SOLVENTS FOR SDME
IL-SDME
BMIM PF 6
HMIM PF 6
OMIM PF6
HMIM NTf 2
G. Liu, P.K. Dasgupta, Anal. Chem. 68 (1996) 1817
Dung lượng giọt
1 – 8 L
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 14
DUNG MÔI LY TRÍCH TRONG SDME
DI-SDME: direct immersionHS-SDME: headspace
IL-SDME:ionic liquid-base
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
15/45
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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 15
Giọt = Màng – Giọt - LPME
DÒNG LIÊN TỤC NHÚNG TRỰC TiẾP HÓA HỌC
CHẤTLỎNGION
GiỌT TRONG GiỌT
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
16/45
CHIẾT VI LƯỢNG ĐÔNG ĐẶC GiỌT HỮU CƠTRÔI (SFOD/SFOME)
Tính chất hóa lý của dung môi dùngtrong SFOME:
• Không tr ộn lẫn với nước• Độ bay hơi thấp• Tỉ tr ọng thấp• Có khả năng ly trích chất cần phân tích
2-Dodecanol
n-Hexadecane
Common used solvents in SFOME
Organic 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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 16
Dung môi thường dùng
Nhiệt độ sôi
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
17/45
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, CE Độ chọn lọc và độ linh hoạt caoChế độ Hóa hơi/nhúngKhả năng biến tính in-situ
TIẾN BỘ TRONG K Ỹ THUẬT HF-LPME :
Chiết vi lượng Lỏng-Lỏng-Lỏng Màng trêndây r ỗng (HFM-LLLME)
Chiết vi lượng pha lỏng dây r ỗng động HF-LPME
Chiết vi lượng pha lỏng dây r ỗng động dungmôi lạnh HF-LPME (SC-DHF-LPME)
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 17
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
18/45
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.
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 18
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
19/45
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 hiện
Có thể tự động hóaDiện tích tiếp xúc giữa mẫu và pha nhận lớnThích hợp cho phân tích bằng GC, HPLC, CE và UV-vis Động 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. Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 19
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
20/45
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
CH ẤT LỎNG ION
THIẾT BỊ LY TRÍCH CHUYÊN DỤNG TỰ CHẾ T ẠO
DLLME GiỌT HỮU CƠ TRÔI R ẮN
CHIẾT VI LƯỢNG DỰ A TRÊN KẾT T ẬP L ẠNH (CIAME)
CHIẾT VI LƯỢNG T ẠO DUNG MÔI IN SITU (ISFME)
DLLME CH ẤT LỎNG ION KiỂM SOÁT NHIỆT (TILDLME)
DLLME tiêm tuần tự
DLLME giải nhũ tương hóa với dung môi tỉ tr ọng thấp
DLLME tr ợ giúp bằng chất hoạt động bề mặt
GiỌT TỤ VÀ MIXEN ĐẢO
DLLME tr ợ giúp bằng vi sóng
DLLME tr ợ giúp bằng lắc xoáy
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 20
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
21/45
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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 21
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
22/45
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. Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 22
THIẾT BỊ CHIẾT PHA LỎNG QUAY
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
23/45
CHIẾT HẤP THU THANH KHUẤ Y(SBSE)
Tiến bộ trong kỹ thuật SBSE:
Áp dụng mút xốp poliurethane, PPESK, alkyl-diolsilicaRAM, vật liệu silica, lớp phủ phân tử đóng dấu, kỹ thuậtmonoliths (nguyên khối) và sol-gel để chế tạo lớp phủ
thanh 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 tr ực 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 Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 23
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
24/45
Chiết pha r ắn 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 dụng
Dễ thao tácThích hợp cho phân tích GC, HPLCChế độ Hóa hơi và Nhúng Độ nhạy đảm bảo Độ lặp lại tốt
Độ làm giàu tuyệt vời
C. Basheer, A. A. Alnedhary,B. S. M. Rao, S. Valliyaveettil, H. K. Lee, Anal. Chem., 78 (2006) 2853
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 24
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
25/45
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 25
Ứng dụng hạt nano trong kỹ thuật ly trích ở quy
mô nano
PHƯƠNG ÁN I PHƯƠNG ÁN II
ChiẾT nano pha r ắn (SPNE)
H. Wang, A. D. Campiglia, Anal. Chem., 80 (2008) 8202
M Ẫ U NƯỚC THỦ Y TINH KÍCH THƯỚC
MICRO V ỚI H Ạ T NANO Au
L Ắ C VÀ LY TÂM
THU KẾT TỦ A
THÊM DUNG MÔI
L Ắ C VÀ LY TÂM
L Ấ Y THỨ NỔI TRÊN M Ặ T
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.
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
26/45
CHIẾT VI LƯỢNG PHA RẮN(SPME)
1. Đầu trên2. Ống r ỗng3. 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 r ất nhỏ (tiện để thiết kế thiết bị để bàn)
Có thể hoàn toàn tự động hóa Kết nối tr ực tiếp với GC
Khả năng lấy mẫu in-situ và in-vivo
Chế độ Nhúng tr ực tiếp hay Hóa hơi
C. L. Arthur, J. Pawliszyn, Anal. Chem., 62 (1990) 2145
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 26
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
27/45
CÁC MỐC PHÁT TRIỂN
PHƯƠNG 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)
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 27
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
28/45
TiẾN BỘ TRONG K Ỹ THUẬT
SPME
TỰ ĐỘNG
PHA LY TRÍCH MỚI
THIẾT BỊ MỚI VÀ CÁC C ẢI TiẾN
CH ẤT LỎNG ION
CARBON NANOTUBES VÀ GRAPHEN
SILICA C ẤU TRÚC MICRO
SPME MÀNG
CHIẾT VI LƯỢNG LỎNG-LỎNG-R ẮN
SPME GIA TỐC B ẰNG ĐiỆN H ẤP PHỤ
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 28
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
29/45
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 phụgiữa các chất nền v à c hất đích
Cần nhiệt độ cao để giải hấp các chất khó bayhơi
Sự phân hủy chất cần phân tích
Xúc tiến, xúc tác sự phân rã các chất đích đãđược bắt giữ
HẤP THỤ
Có thể có sự phân hủy
Giải hấp không hoàn toàn
Tương tác xúc tác giữa chất hấp thụ vàchất bị bắt giữ
HẤP PHỤ
Chất bị bắt hòa tan trong pha hấp phu
Nhiệt độ giải hấp thấpChất bị bắt giữ không bị phân hủy
Không có tương tác đặc biệt giữa chấtbị bắt giữ và pha hấp phụanalyte and sorbent
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 29
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
30/45
CHIẾT VI LƯỢNG LỎNG-LỎNG-RẮN
đơn giản
chi phí thấp r ất hấp dẫnthân thiện với môi tr ườnglượng dung môi không đáng kểhiệu năng caoxử lý chọn lọcvànhạy
Y. Hu, Y. Wang, Y. Hu, G. Li, J. Chromatogr. A, 1216 (2009) 8304
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 30
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
31/45
SPME HẤP PHỤ ĐiỆN HÓA GIA TĂNG(EE-SPME)
Đơn giản, nhanh, nhạyHiệu suất tốtThời gian hấp phụ ngắnKhoảng tuyến tính lớnLOD thấp Độ 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.
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 31
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
32/45
SPME TRÊN MÀNG (M-SPME)
1) Dây silica2) Lớp phủ polyethylene glycol (PEG)3) Lớp phủ polydimethylsiloxane (PDMS)
Lớp phủ trong Lớp phủ ngoài
Vật 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 tr ường bắt giữchất r ất phân cực
Kỵ nước, màng khôngphân cực
A. Kloskowski, M. Pilarczyk, J. Namieśnik, Anal. Chem., 81 (2009) 7363.
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 32
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
33/45
ƯU ĐiỂM CỦA SPME TRÊN MÀNG Chi phí cho dây r ất 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 lựccaovới 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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 33
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
34/45
A. Kloskowski, M. Pilarczyk, J. Namieśnik, Anal. Chem., 81 (2009) 7363
Xác định phenolsBằng 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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 34
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
35/45
Compound
R2 LOD (mg/L) RSD (%)
M-SPMEDVB/CAR
/PDMS
M-SPME DVB/CAR
/PDMS
M-SPMEDVB/CAR
/PDMSchlorobenzene 0.997 0.994 0.031 0.016 11 9
p-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 10
2-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 7
1,2-dichlorobenzene 0.986 0.988 0.016 0.028 13 7
Xác định VOCsBằng SPME màng và GC
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 35
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
36/45
Kết luận về SPME màngCơ chế phân tách của quá trình chiết đặc tr ưng bởi khoảng tuyến tính lớn hơn so với cácsợi ly trích trên thị tr ường.
Cho phép dùng các chất hấp phụ phân cực mạnh mà không có nguy cơ tan vào nền mẫu
phân cực
Cho cơ hội ứng dụng các vật liệu hoàn toàn mới mà cho đến nay không được chú ý tới docó nhiệt nóng chảy thấp hay tan trong nước
Hiệu suất ly trích cao phenols và VOCs bằng ly trích vi lượng pha r ắn màng trên dây,
bằng và cao hơn so với dùng dây có trên thị tr ường
M-SPME kết hợp với GC có thể tr ở thành công cụ hữu
hiệu và thân thiện với môi tr ường để lấy mẫu, cô lập vàlàm giàu các ô nhiễm hữu cơ.
• có thể áp dụng trong giai đoạn chuẩn bị mẫu c ó nồng độppb tr ước bước định lượng cuối cùng.
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 36
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
37/45
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 cycleassessment: 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/
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 37
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
38/45
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
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
39/45
TÁC CHẤT Điểm phạt con Điểm phạt tổng
Lượng100 mL (g) 3
Rủi ro (vật lý, môi tr ường,sức khỏe và nghề nghiệp)
Không 0Ít r ủi 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
10 mL (g) 5
Tái chếPhân hủyThụ động hóaKhông xử lý
0123
ĐIỂM PHẠT (PPS) TRONG TÍNH QUY MÔ SINH THÁI
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 39
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
40/45
BỘ MÔN HÓA PHÂN TÍCHKHOA HÓA
ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GDANSKDepartment ofAnalytical Chemistry
Có thể tìm bài giảng này ở địa chỉ
http://www.pg.gda.pl/chem/Katedry/Analityczna/analit.html
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 40
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
41/45
EUROPEAN MASTER IN QUALITYIN ANALYTICAL LABORATORIES- EMQAL
http://eacea.ec.europa.eu/erasmus_mundus/ Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 41
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
42/45
MODAS„Sản xuấtvàchứng thựccácv ật liệu mới quan trọng đặcbiệt để các phòng thí nghiệm của Balan đạt chứng
nhận của châu Âu ‐ MODAS”
http://www.pg.gda.pl/chem/modas/
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 42
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
43/45
4 3
43
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
44/45
MEMBERS OF MY RESEARCH GROUP
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 44
-
8/18/2019 Namiesnik Jacek VN
45/45
THANK YOU FOR YOUR ATTENTION!
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 45