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
1
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City
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’
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)
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
Gọn
nhỏ, tốnítnăng
lượng
Dễ
vận
hành
, an
toàn
THE PRINCIPLES OF GAC EXPRESSED ASTẦM QUAN TRỌNG 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 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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 8
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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 9
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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 10
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.
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 11
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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 12
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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 13
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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 14
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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City15
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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 16
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)
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 17
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
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.
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 19
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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 20
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 City21
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
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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 23
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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 24
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 25
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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 26
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)
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 27
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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 29
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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 30
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.
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 31
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.
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 32
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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 33
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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 34
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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 35
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.
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 36
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/
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 37
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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 38
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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 39
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
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 40
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/
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 42
43
43
MEMBERS OF MY RESEARCH GROUP
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 44
THANK YOU FOR YOUR ATTENTION!
Analytica Vietnam , 17-19.04.2013, Ho Chi Minh City 45