Luận án tiến sĩ hóa học: Xác định đồng thời một số chất hoạt động bề mặt mang điện tích âm trong mẫu nước bằng phương pháp điện di mao quản kết hợp làm giàu trên vật liệu nhôm oxit

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (30.71 MB, 138 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

_ ĐẠI HỌC QUOC GIAHANOI _

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Phạm Huy Đông

XÁC ĐỊNH DONG THOI MỘT SO CHAT HOAT ĐỘNG BE

MAT MANG DIEN TICH AM TRONG MAU NUOC BANG

PHUONG PHAP DIEN DI MAO QUAN KET HOP LAM GIAU

LUẬN AN TIEN SĨ HOA HOC

Hà Nội - 2022

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

_ ĐẠI HỌC QUOC GIA HÀNỘI .

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Phạm Huy Đông

XÁC ĐỊNH DONG THOI MOT SO CHAT HOẠT DONG BE

MAT MANG ĐIỆN TÍCH ÂM TRONG MAU NƯỚC BANG

PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUAN KET HỢP LAM GIAU

Chun ngành: Hóa phân tíchMã sơ: 9440112.03

LUẬN ÁN TIEN SĨ HĨA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1.PGS.TS. Phạm Thị Ngọc Mai2. TS. Phạm Tiên Đức

Hà Nội - 2022

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận án “Xác định đồng thời một số chất hoạt động bề mặtmang điện tích âm trong mẫu nước bằng phương pháp điện di mao quản kết hợp làm

giàu trên vật liệu nhôm oxif” là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Phạm

Thi Ngọc Mai và TS. Phạm Tiến Đức, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên — Đại họcQuốc gia Hà Nội. Các thông tin cũng như số liệu thu thập trong luận án đều được tríchdẫn day đủ, trung thực. Day là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi, không trùng lặp với

các công trình nghiên cứu của các tác giả khác.

Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về những nội dung mà tơi đã trình bày trong

luận án này.

Hà Nội, ngày thang namNghiên cứu sinh

Phạm Huy Đông

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

LỜI CẢM ƠN

Lời dau tiên tôi xin được bày tỏ lời cảm ơn tới các thay, cô giáo trường Đại họcKhoa học Tự nhiên - ĐHQG Hà Nội đã truyén đạt cho tôi những kiến thức quý báu

trong thời gian tôi được đào tạo và nghiên cứu tại trường.

Đề hoàn thành luận án này, tơi xin được bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS.Phạm Thị Ngọc Mai và TS. Phạm Tiến Đức đã giúp đỡ và hướng dan tận tình trong suốt

q trình thực hiện luận án.

Tơi cũng xin được gửi lời cảm ơn tới Khoa Hóa học — Trường Đại học Khoa học

Tự nhiên — ĐHQG Hà Nội đã tiếp nhận và tạo điều kiện cho tôi thực tập tại các phịng

thí nghiệm của Khoa.

Tơi xin chân thành cảm ơn tồn thé các đồng nghiệp thuộc nhóm nghiên cứu đãtạo điều kiện và giúp ao tơi trong suốt q trình thực hiện luận án.

Cuối cùng tôi xin được bày tỏ lời cảm ơn tới người thân, bạn bè và gia đình đãđộng viên, giúp đỡ và tạo điều kiện cho tơi hồn thành khố đào tạo.

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

CHUONG 1. TONG QUAN TÀI LIEU ...sccsssssssscsssssssecssecsssssssecenecessccssecaseceneceaseense 5

1.1. Giới thiệu chung về chất hoạt động bề Mat... ceccecccsesseessessessesstecsesseeseessesseeseess 5

LLL. Dinh n1 ... 5

Ba n6. ... 5

1.1.3. Phân loại va Ứng dụng oo... ce cccesccesseseesecesseesecseeseesseceeesseeeseeesecsseeeeeseeeees 7

1.1.4. Ảnh hưởng của chat HĐBM đến môi trường và con người ... -- 9

1.1.5. Giới thiệu về chất HDBM ankyl sunfat...-- 2-55 s5sc2£22£z+zxerxrsez 12

1.1.6. Quy định nồng độ chất HDBM tối da trong môi trường nước... 131.2. Các phương pháp phân tích chất HĐBM...--- 2 2 2£ x+£x++£++£x+zxezsez 15

1.2.1. Phương pháp quang phô hap thụ phân tử (UV-Vis)...---5¿©5+¿ 151.2.2. Phương pháp đo điện thé ...----2- 522 22++EE+2EE2EEtEEEEEESrkrrrrerkrerxee l61.2.3. Các phương pháp sắc ký...----2¿-©5¿+2++2E++EE+2EE2EEEEEEEEESrkrrrrerkrerxee 16

1.3. Phương pháp điện di mao quan (CTE)... - - 152 211 2 re 18

1.3.1. Nguyên lý và cầu tạO...---¿- ¿- ++2t2x2E2E22EE2E 2122122121211. re 181.3.2. Cơ chế hoạt 500150175... 211.3.3. Các thông số ảnh hưởng đến hiệu quả tách trong điện di mao quan... 26

1.3.4. Ung dụng phương pháp CE trong phân tích...-.----2- ¿©5552 31

1.4. Các kỹ thuật làm giàu chất HĐBM...- 2-22 5¿+2tc22EtEEEEEEtrkrrrrrrkrerkee 33

1.4.1. Chiết pha rắn...- -- 2-56 SE 2x22 1EE19712112112712717117112111111711 111 1xEE1cxe 34

1.4.2. Chiết pha ran phân tán ...---¿- 2: + ©5¿+2++E++EEtEEtEEEEEEEEEEEErErrrerrrrrerree 351.5. Phương pháp hấp phụ...---- -- ¿+ sSE+SE+EE£EE2EEE£EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErrkrrkee 37

1.5.1. Các yếu tổ ảnh hưởng đến quá trình hap phụ ...---2- 5-5552 37

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

1.5.2. Một số loại vật liệu hấp phụ ...--- ¿52 ++Sk+EE+EE£EEEE2EEEerEerkerkerkrree 381.5.3. Các vật liệu hap phụ chất HĐBM...-- - 2-2 2+2+E£+E+Ee£EeEkerxrrxrree 39

1.6. Tổng quan về nhơm oxit -A l24...--2-22¿©+2++2++2E++2EE+vEE+vtzxvsrxrersree 41

1.6.1. Đặc điểm bề mặt và cấu trúc của y-AlaOa ...--- 5+ ©c++ce+cxvrxecsee 411.6.2. Ung dung AlsO; làm vật liệu hap phụ, làm giàu chat HĐBM... 43

1.7. Kết luận chung phan tổng quan...---- 22 5+ ©+2+++++2E++£E++Ex++zxzxeerxesrxez 46

CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU... 47

2.1. Vật liệu, hóa chất, dụng cụ và thiết bị...- ¿22-5222 2 eEkerkrrrrrkerkervee 47

2.2.2. Xây dựng đường chuẩn, xác định giá trị sử dung của phương pháp ... 51

2.2.3. Nghiên cứu làm giàu các chất HDBM bang y-AlOs sử dung kỹ thuật chiết

pha ran phân tán DSPE...-- 2 2 E©E2E£+EE+EEEEEEEEE2E12711211211271 71711211111 re, 53

2.2.4. Nghiên cứu làm giàu các chat HDBM bằng y-AlOs sử dung kỹ thuật chiết

pha rắn SPE_...-- 2. tk TEEEE1211211211211 2111111111111 c0. 56

2.2.5. Phân tích mẫu thực và đối chứng...---2--¿- +¿+++x++£xt+rxerxeerxesrxee 58

CHƯƠNG 3. KET QUA VÀ THẢO LUẬN ...--.2-s-s°©ss©ssessecssesses 60

3.1. Kết quả khảo sát các điều kiện tối ưu tách 4 chất HDBM ankyl sunfat trên

CE-112 60

3.1.1. Lựa chọn kỹ thuật phân cực điện di...--- ¿<5 + ++e*+£+eseseeeeserek 60

3.1.2. Anh hưởng của pH và thành phan đệm...- 2-2-2 +++++>z+z++ 61

3.1.3. Ảnh hưởng của thé tách...---2-©<++++Ex+SEE£EEESEEEEEEEEEEEErrkrrrkrrkrrrei 65

3.1.4. Ảnh hưởng của thời gian bơm mẫu ...-- 2-2 2 2 2+E+zE+£x+£xezxzrszez 673.1.5. Anh hưởng của chiều cao bơm mẫu...--¿- 2 2 2 2 £+E££E+Ex+£EeEzrszez 68

il

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

3.2. Xây dựng đường chuẩn và đánh giá phương pháp ...-.-- 2-5 s52 s2 703.2.1. Xây dựng đường chuẩn...---¿- 2 ¿+ £+keSE£EEEEEEEE2 2112112112171 21 21 xe. 70

3.2.2. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp ... 73

3.2.3. Đánh giá độ thu hồi của phương pháp...--- 2-2 2 2+sezx+£x+£xezserszes 743.3. Kết quả khảo sát điều kiện hấp phụ và giải hấp đồng thời 4 chất HĐBM ankylsunfat lên vật liệu nhôm oxit y-AlzOa, làm giàu bang kỹ thuật chiết pha rắn phân tán

3.4.1. Ảnh hưởng của PHo..eeccesecssesssesssesssessssssesssecssesssessesssecsusssusssecssessesssesasecsseess 86

3.4.2. Anh hưởng của nồng độ muối ...eceessessessessessesseessessessecseessessessecstesseeseeseess 88

3.4.3. Ảnh hưởng của tốc độ nạp mẫu ...---- - 2 + 2+2 E++E£+E+EeEEeExerxerxrrxzes 903.4.4. Ảnh hưởng của tốc độ rửa giải ...---¿©2+55c2cx2ExeEExerksrkrrrrerkrsree 913.4.5. Anh hưởng của dung mơi rửa giải...---- 2-2 + 2+ £+E+EerEerxerxerxrrszrs 933.4.6. Ảnh hưởng của tỉ lệ dung mơi rửa giải...----¿- 5 ©2©5+2cx+2zxzsesres 94

3.5. Xác định ankyl sunfat trong nước thai sau q trình làm giàu trên nhơm oxit..97

3.5.1. Kết quả phân tích nồng độ chất hoạt động bề mặt trong mẫu nước thải ....973.5.2. Phân tích đối chứng ...--- 2 2© +k+Ek+EE£EE£EE2EE2EEEEEEEEEEEEEEEEEEkrrrrkerree 102

KET LUAN 075 ... 105TÀI LIEU THAM KHẢO ...-- << s2 ©s£ se ss£Essexsevssersserssessersse 108

1H

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

DANH MỤC TU VIET TAT

AES Alcohol ethoxysulphates nhóm ancol etoxysulfat

AO Amine oxide Chất hoạt động bê mặt

nhóm amin oxit

Arg Arginin

BGE Background Electrolyte Chat dién ly nén

CE Capillary Electrophoresis Dién di mao quan

Capacitively coupled Detector độ dan khong

CD contactless conductivity tiép xuc két noi kiéu tu

detection điện

CMC Critical Micelle Concentration Nong độ mixen tới han

CZE Capillary Zone Electrophoresis Dién di mao quản vùng

EOF Electroosmotic flow Dong dién di tham thauHDBM Hoạt động bề mặt

HPLC High-performance liquid Sắc ký long hiệu năng cao

chromatography

IR Infrared spectroscopy Phố hồng ngoại

LOD Limit of Detection Giới han phát hiện

LOQ Limit of Quantification Giới han định lượng

LSE Liquid-Solid Extraction Chiết lỏng ran

Micellar electrophoresis Sắc kí điện động học

MECC Í .

capillary chromatography mixen

MS Mass spectrometry Khối phổ

1V

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

RSD Relative Standard Deviation Độ lệch chuẩn tương đối

SOS (C8) Sodium Octyl Sulfate Natri octyl sulfatSDeS (C10) Sodium Decyl Sulfate Natri decyl sulfat

SDS (C12) Sodium Dodecy] Sulfate Natri dodecyl sulfat

STS (C14) Sodium Tetradecyl Sulfate Natri tetradecyl sulfat

SPE Solid Phase Extraction Chiét pha ran

DSPE Hy Solid Phase Chiết pha rắn phân tán

Vis Ultraviolet — Visible Phổ hap thu phân tử

UV-SpectrophotometrtyVis

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

DANH MỤC BANG

Bảng 1-1. Giá trị độc cấp tính ECso của một số chất HDBM đối với sinh vat... 10

Bảng 1-2. Đặc điểm của 4 chất hoạt động bề mặt ankyl sunfat... -- --‹---«- 12

Bảng 1-3. Quy định nồng độ chất HDBM cho phép trong môi trường nước... 13

Bang 1-4. Các kỹ thuật tách trong CE...-- <6 <1 921111 1 ng ngư 19Bang 1-5. So sánh đặc điểm của các phương pháp phân tích...---5-5¿ 33Bảng 1-6. Nhiệt độ hình thành và diện tích bề mặt riêng các loại nhôm oxIt... 41

Bang 2-1. Các yếu tô được khảo sát dé tối ưu điều kiện tách và phân tích 4 chấtHĐBM ankyl sunfat bằng CE-C“D... - 2-52 SE SE EEEE2E121121121121 1111111. xe. 51Bảng 2-2. Các yếu tô được khảo sát dé làm giàu các chất HDBM bằng y-AlOs sửdụng kỹ thuật chiết pha ran phân tán DSPE...--2- 22 5¿©++2x++£x++zxzrxsrxrees 53Bang 2-3. Các yêu tố được khảo sát dé làm giàu các chất HDBM bang y-AlaO› sửdụng kỹ thuật chiết pha rắn SIPE...---2- 2 2 2E +E£EE#EE#EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkrrkrrerree 58Bang 2-4. Các điều kiện khối phơổ...-- 2-2 252 SE‡EE#EE2EEEEEEEEEEEEEEEerkrrkrrkrree 59Bảng 3-1. Diện tích pic 4 chất HDBM ankyl sunfat ở các thé tách khác nhau ... 66

Bảng 3-2. Diện tích pic 4 chất HDBM ankyl sunfat ở thời gian bơm khác nhau...68

Bảng 3-3. Diện tích pic 4 chất HDBM ankyl sunfat ở chiều cao bơm mẫu khác nhau¬... 69

Bảng 3-4. Điều kiện tối ưu xác định đồng thời 4 ankyl sunfat băng phương pháp 1... .iIN .. . .... . . ... . . .. 70

CE-Bang 3-5. Phương trình đầy đủ của đường chuẩn dé xác định 4 chất hoạt động bề mặtankyl sunfat bằng CE-CD...- 2-5 c+kềEkỀEE9 1211211215 2111111121111211 11.11111111. 73Bang 3-6. Giới hạn phát hiện LOD và giới hạn định lượng LOQ của phương phap74Bang 3-7. Độ độ thu hồi và độ lệch chuẩn tương đối của phương pháp... 75

Bảng 3-8. Hiệu suất hấp phụ tại các nồng độ muối khác nhau với pH 3,0... 76

Bảng 3-9. Hiệu suất hap phụ tại các nồng độ muối khác nhau với pH 4.0... 78

Bảng 3-10. Hiệu suất giải hap tại các nồng độ muối khác nhau với pH 3,0... 82

Bang 3-11. Hiệu suất giải hap tai các nồng độ muối khác nhau với pH 4,0... 84

VI

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

Bảng 3-12. Hiệu suất thu hồi với các hệ số làm giàu 10, 25 và 50 lần... 85Bảng 3-13. Điều kiện tối ưu quá trình làm giàu các chất HDBM ankyl sunfat bằng y-

AlzOa sử dụng kỹ thuật DSPPE... Q1 1 v2 1 2 1 11119111111 1 TH ng ng Hy S6

Bang 3-14. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất thu hồi của quá trình làm giàu các chấtHĐBM bang y-AlzOa sử dụng kỹ thuật SPE...-- 2-2 ©5c22£+Exc£xczEzrxerxrrrcrex 87Bảng 3-15. Ảnh hưởng của nồng độ muối đến hiệu suất thu hồi của quá trình làm giàu

các chat HDBM bang y-AlaOa sử dụng kỹ thuật SPE...- 2-22 2+ s+cxszxczez 89Bang 3-16. Anh hưởng của tốc độ nạp mau đến hiệu suất thu hồi của quá trình làm

giàu các chất HDBM bằng y-AlaOa sử dụng kỹ thuật SPE...---55c55+ 91Bang 3-17. Anh hưởng của tốc độ rửa giải đến hiệu suất thu hồi của quá trình làm

giàu các chất HDBM băng y-AlaO› sử dụng kỹ thuật SPE...-.----:--:-: 92Bảng 3-18. Ảnh hưởng của loại dung môi rửa giải đến hiệu suất thu hồi của quá trình

làm giàu các chất HDBM bằng y-AlzOa sử dung kỹ thuật SPE...-- ---94Bảng 3-19. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung môi rửa giải đến hiệu suất thu hồi của quá trìnhlàm giàu các chat HDBM bang y-AlOs sử dụng kỹ thuật SPE...--.--- 95Bảng 3-20. Điều kiện tối ưu quá trình làm giàu các chất HDBM ankyl sunfat bang y-

AlaOa sử dụng kỹ thuật SPE oo... eeecesseceseeseeeseesseeececeeesseeeaeeseeseesseessesseesseesaeenes 96

Bảng 3-21. Độ thu hồi các chat HDBM sau quá trình làm giàu bằng y-AlaOs sử dụngkỹ thuật SPE ở điều kiện tối ưu...----2- 22 2+SE+EESEE2 E2 171211211221 71 21.21 re, 96

Bang 3-22. Kết quả phân tích chat HDBM ankyl sunfat trong 10 mẫu nước thải sau

khi đã làm giàu 25 lần bằng y-AlzOa sử dụng kỹ thuật DSPE...--- 98Bang 3-23. Hiệu suất thu hồi các chat HDBM anky] sunfat trong các mẫu nước thải

thực tế được thêm chuẩn 2 1M và làm giàu 25 lần...---2- 2-2 5z©5z+sz+cse¿ 100Bảng 3-24. So sánh kết quả phân tích các chất HĐBM ankyl sunfat trong mẫu nước

thải và mẫu nước thai được thêm chuẩn của 2 phương pháp CE và LC-MS/MS...102

Vil

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

DANH MỤC HÌNH

Hình 1-1. Cấu tạo của chất hoạt động DG Tmặt... - - 5: tt SE2E+EEEEEESEEEEEESErrkrkerrrx 5Hình 1-2. Hình dạng mixen của chất HĐBM...---2- 2¿©-+++++zx+erxrsrxerrxee 6Hình 1-3. Cơ chế loại bỏ chất ban của mixen...---:- 2-2 52++++x++£x++rxezrxrzrxee 6Hình 1-4. Phân loại và cấu trúc các loại chất HĐBM...-.-- 2-2 5z+cz+cscxzei 7Hình 1-5. Nhu cầu sử dụng chất HDBM theo nhóm san pham năm 2018 ... 9Hình 1-6. Sơ đồ cấu tạo hệ điện di mao quản...- - 2-2 2 2+s£+£££Ee£E+£xerzrszsez 20

Hình 1-7. Sự hình thành dịng EOE...---2- 2 ©5£©2£EE+EE+EE+2EE+EEtEEerEerrkrrxerrrrex 23

Hình 1-8. Sự di chun của các ion trong mao quản theo điện tích và kích thước ..23Hình 1-9. Sơ đồ cấu tạo (a) và nguyên lý (b) của cảm biến đo độ dẫn không tiếp xúc

1... 4A... 25

Hình 1-10. Các kỹ thuật bơm mẫu ... + 2 5£ SE E£EE+E££E£EE+EeEE+EeEErEerxrrerrrrs 29

Hình 1-11. Các bước trong chiết pha rắn...-- ¿2-2 s52 £+E£+E+E££EerEerxerxrrsxee 34Hình 1-12. Quy trình chiết pha rắn phân tán...-- 2-2 ©5¿22£+ x+£xtzxzzezrxerxeres 36Hình 1-13. Anh SEM của y-AlzOa và œ-A]2Oa...-2- 22 5¿©2+2++2x+2zxzrxvrxesree 42Hình 1-14. Cau trúc spinel của y-A l2Qa...--¿--2¿- 5: ©5++2x£+Ex2EEtEEEtEEeerkrrrxerrecree 42

Hình 1-15. Mô phỏng sự hấp phụ chất HDBM (SDS) lên AlzOs ở nồng độ muối thấp

(a) và hình thành mixen kép ở nồng độ muối cao hơn (b)...-- ¿5s s+£szss 44Hình 2-1. Hình ảnh thiết bị CE-C “D sử dụng trong nghiên cứu...--- 49Hình 2-2. Sơ đồ quy trình thí nghiệm giải hấp và hấp phụ đồng thời 4 chất HĐBM

¡0299 0n...e... ... 54

Hình 2-3. Quy trình thí nghiệm làm giàu các chất HDBM bằng y-AlO; sử dụng kỹthuật chiết pha rắn SPEE...-- ¿- ¿2 ©S+E9EE+EE2EE£EEEEEEEEEEEEEE1211211217171 1111111. ye. 57Hình 3-1. Điện di đồ sự phân tách bốn chất hoạt động bề mặt ankyl sunfat cùng nồngđộ 50 uM ở các giá trị pH khác nhau bang cách sử dụng hệ đệm Tris/Ace... 62Hình 3-2. Điện di đồ sự phân tách bốn chất hoạt động bề mặt ankyl sunfat cùng nồngđộ 50 uM ở các giá trị pH khác nhau bằng cách sử dụng hệ đệm Arg/Ace... 63

Vili

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

Hình 3-3. Điện di đồ sự phân tách bốn chất hoạt động bề mặt ankyl sunfat cùng nồng

độ 50 uM ở các giá tri pH khác nhau băng cách sử dụng hệ đệm Tris/His... 64

Hình 3-4. Điện di đồ sự phân tách 4 chất hoạt động bề mặt ankyl sunfat cùng nồngđộ 50 UMở các thé tách khác nhau...-- 2-2 2 ¿+ E£EE£EE+EE+EE£EE£EEEEerEerxerxrrsrree 66Hình 3-5. Điện di đồ sự phân tách bốn chất hoạt động bề mặt ankyl sunfat cùng nôngđộ 50 uM ở các thời gian bơm mẫu khác nhau...-- 2-2 225+2szx+zx+z+zz+zs+2 67Hình 3-6. Điện di đồ sự phân tách bốn chat hoạt động bề mặt ankyl sunfat cùng nồngđộ 50 uMở các chiều cao bơm mẫu khác nhau...--- 2-2 2 2 £+s££E+£++£++£+2 +2 69Hình 3-7. Đường chuẩn biéu diễn sự phụ thuộc diện tích pic vào nồng độ C14...71

Hình 3-8. Đường chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc diện tích pic vào nồng độ C12...71

Hình 3-9. Đường chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc diện tích pic vào nồng độ C10...72

Hình 3-10. Đường chuan biéu diễn sự phụ thuộc diện tích pic vào nồng độ C8...72

Hình 3-11. Hiệu suất hap phụ của các chất HDBM alkyl sulfat lên AlzOa ở các nồngđộ NaCl khác nhau tại PH 3,Ú... -.-- --- 2 2331112111311. EEEkrrkrrxer 76Hình 3-12. Hiệu suất hấp phụ của các chat HDBM alkyl sulfat lên Al2O3 ở các nồngd6 NaCl khac nhau tai pH g0 ... .. 78

Hình 3-13. Phổ IR của y- AlsOa trước khi hap phụ chất HĐBM...-.- 80

Hình 3-14. Phổ IR của y- AlaOs sau hap phụ chất HĐBM...-..--- 80

Hình 3-15. Hiệu suất giải hap của các chất HDBM alkyl sulfat lên AlzOa ở các nồngđộ NaCl khác nhau tại PH 3,Ú... ... - Ác 3233111311331. EEkrrkrree 82Hình 3-16. Hiệu suất giải hap của các chat HDBM alkyl sulfat lên AlaOa ở các nồngd6 NaCl khac nhau tai pH g0 ... 83

Hình 3-17. Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình làm giàu các chatHĐBM ankyl sunfat bằng y-Al2Os sử dụng kỹ thuật SPE...---2--5¿5:55+ 87Hình 3-18. Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của nồng độ muối đến quá trình làm giàucác chất HĐBM ankyl sunfat bang y-AlzO› sử dụng kỹ thuật SPE... 89

Hình 3-19. Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của tốc độ nạp mẫu đến quá trình làm giàucác chất HDBM ankyl sunfat bang y-AlO3 sử dụng kỹ thuật SPE... 90

Hình 3-20. Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của tốc độ rửa giải đến quá trình làm giàucác chat HDBM ankyl sunfat bang y-Al2Os sử dụng kỹ thuật SPE... .. 92

1X

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

Hình 3-21. Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của loại dung môi rửa giải đến quá trìnhlàm giàu các chất HDBM ankyl sunfat bằng y-AlzOa sử dụng kỹ thuật SPE... 93Hình 3-22. Điện di đồ khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi rửa giải đến quá trìnhlàm giàu các chat HDBM ankyl sunfat bằng y-AlzOa sử dụng kỹ thuật SPE... 95Hình 3-23. Điện di đồ mẫu MI...-...--c:22++tttExtttrkttrrtrrtrrrrtrrrrrrirrrrririie 99Hình 3-24. Điện di đồ mẫu M2 trước và sau khi thêm chuẩn...---:-: 99Hình 3-25. Biéu đồ tương quan giữa kết qua phân tích bang LC-MS/MS và CE-C*D

—... 103

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

MỞ ĐẦU

Chất hoạt động bề mặt (HĐBM) là thành phần chính trong các chất tây rửa gia

dụng và công nghiệp, được sử dụng rộng rãi trong bột giặt, xà phòng, dung dịch vệ

sinh nhà cửa (như nước lau sàn, lau rửa đồ đạc), sản phẩm tây rửa và chăm sóc cánhân (như dầu gội, sữa tam, nước rửa tay va sữa rửa mat),.... [73]. Tuy nhiên, việc sửdụng nhiều các chất tây rửa đã khiến một lượng lớn chất HĐBM được thải ra ngồimơi trường, gây ra các vấn đề ơ nhiễm mơi trường do đặc tính khó phân hủy củachúng tác động đến thủy sinh [44, 46], thông qua chuỗi thức ăn ảnh hưởng đến conngười. Khi chất HĐBM với nồng độ lớn hơn nồng độ mixen tới hạn (CMC) có thêhình thành bọt nổi bên trên bề mặt nước [66], làm giảm diện tích tiếp xúc của mơitrường nước với khơng khí, cản trở q trình trao đổi oxy giữa nước và khơng khí. Vìvậy, việc phân tích các chất HĐBM có ý nghĩa quan trọng trong kiểm sốt ơ nhiễm

mơi trường.

Chất HDBM được chia thành 4 nhóm chính: chất HĐBM mang điện tích âm,chất HDBM mang điện tích dương, chất HĐBM khơng mang điện và chất HDBMlưỡng tính [68]. Trong 4 nhóm này, chất HDBM mang điện tích âm được sử dungnhiều nhất do có khả năng hoạt động bề mặt mạnh và chỉ phí sản xuất thấp [85].Trong số các chất HĐBM mang điện tích âm, ankyl sunfat là một trong số các nhómchất có độ bền cao nhất và được sử dụng rộng rãi nhất [66].

Hiện nay, trên thế giới cũng như tại Việt Nam, nhiều phương pháp đã đượcnghiên cứu dé xác định chất HDBM như phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV-Vis[48, 71], các phương pháp điện hóa [59], các phương pháp tách và sắc ký [60, 75,76]. Các phương pháp quang phổ và phương pháp điện hóa chỉ được ứng dụng khixác định riêng rẽ từng chất HĐBM, trong khi các phương pháp tách và sắc ký chophép xác định đồng thời nhiều chất HDBM trong cùng một nhóm hoặc nhiều nhóm

khác nhau [72]. Phương pháp điện di mao quản (CE) thuộc nhóm các phương pháp

tách, có độ chính xác cao. Ưu điểm so với các phương pháp sắc ký là trang thiết bị

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

đơn giản, rẻ tiền, đòi hỏi lượng hóa chất ít, do đó CE được xem là một trong số các

“phương pháp phân tích xanh” [1].

Tùy vào kỹ thuật tách CE sử dụng các detector khác nhau, trong đó, detector

độ dẫn khơng tiếp xúc kiêu ghép nối tụ điện (C*D) đã và đang được nghiên cứu pháttriển kết hop với CE tạo thành một phương pháp mới (CE-C*D) phù hợp tách đượcnhiều chất mang điện trong các đối tượng [53]. Detector này có ưu điểm đơn giảnhon detector quang, chi phí thấp và khơng phức tạp như detector khối phổ (MS) [1].

Phương pháp CE đã được nghiên cứu để xác định đồng thời một số chấtHĐBM với nồng độ tương đối cao, LOQ trên 1,2 mg/L. Tuy nhiên, thực tế nồng độchất HĐBM trong các mẫu nước và nước thải đã qua xử lý thực tế cũng như cácQCVN đặt ra cho chất HDBM trong nước là khá thấp, dưới 0,1 mg/L [4-6]. Đề có théxác định được chất HDBM bằng phương pháp CE-C*D, cần phải sử dụng các kĩ thuậtlàm giàu trước khi phân tích. Trong số các kĩ thuật làm giàu mẫu phân tích, hấp phụlà một trong số các kĩ thuật có hiệu năng cao, có thể ứng dụng làm giàu chất HĐBMtrong mơi trường nước thông qua chiết pha ran (SPE) hoặc chiết pha ran phân tán(DSPE). Nhôm oxit (Al2O3) là vật liệu hấp phụ cơ bản và được sử dụng rộng rãi trongnhiều lĩnh vực, đối tượng khác nhau [39, 49], trong đó có khả năng hấp phụ đồng thờicác chất HĐBM mang điện tích âm trên AlzOa, phù hợp cho ứng dụng dé làm giàu và

phân tích đồng thời nhóm các chất này trong nền mẫu nước [26, 79, 81]. Nghiên cứu

hap phụ đồng thời các chat HĐBM nhóm ankyl sunfat trên vật liệu AloO; dé làm giàuvà xác định chúng băng phương pháp CE-C*D hiện chưa được công bồ trong nướcvà quốc tế.

Xuất phát từ những van dé trên, luận án: “Xác định đồng thời một số chấthoạt động bề mặt mang điện âm trong mẫu nước bằng phương pháp điện di maoquan kết hợp làm giàu trên vật liệu nhôm oxit” được thực hiện.

s* Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích đồng thời 4 chất HĐBM mang điệntích âm nhóm ankyl sunfat bằng phương pháp điện di mao quản với detector độ dẫnkhông tiếp xúc (CE-C*D).

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

Nghiên cứu xây dựng quy trình SPE và DSPE sử dụng vật liệu hấp phụ oxitnhôm kết hợp với phương pháp CE-C4D để làm giàu và xác định đồng thời các chất

HĐBM trong mẫu nước thải.

s* Nội dung nghiên cứu

Đề đạt được mục tiêu trên, các nội dung nghiên cứu đã được thực hiện gồm:

- _ Tối ưu các điều kiện tách và phân tích đồng thời 4 chất HDBM ankyl sunfat C8,C10, C12, C14 bang phương pháp CE-C^D. Xác nhận giá trị sử dụng của phươngpháp CE-C*D khi phân tích 4 chất HDBM ankyl sunfat

- _ Tối ưu các điều kiện hấp phụ và giải hấp đồng thời 4 chat HDBM ankyl sunfat sử

dụng vật liệu nhôm oxit y-AlaOa, làm giàu bằng kỹ thuật chiết pha rắn phân tán

% Tính mới của đề tài

Là một trong các nghiên cứu đầu tiên nghiên cứu xây dựng quy trình xác địnhđồng thời một số chất hoạt động bề mặt mang điện tích âm trong mẫu nước bằngphương pháp điện di mao quản kết hợp làm giàu trên vật liệu nhơm oxit. Hai điểm

Đóng góp thêm một phương pháp xác định chất hoạt động bề mặt, mở rộng

phạm vi ứng dụng của phương pháp CE-CD trong phân tích.

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

Nghiên cứu quá trình hap phụ của các chất HDBM trên vật liệu oxit nhôm, bổsung phương pháp làm giàu mẫu, tăng độ nhạy khi phân tích các chất hoạt động bề

mặt mang điện tích âm trong nước.

“= Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu đề xuất một phương pháp xác định các chất hoạt động bềmặt mang điện tích âm đơn giản, chi phí thấp, có thé áp dụng cho các phịng thínghiệm địa phương; là một phương pháp phân tích xanh, tiêu tốn ít hóa chất.

s%% Bồ cục của luận án

Luận án gồm 124 trang với 33 bảng, 43 hình và 113 tài liệu tham khảo, đượcchia thành các phần như sau:

- Mở đầu, 4 trang

- _ Chương 1: Tổng quan tài liệu, 43 trang

- Chương 2: Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu, 13 trang

- _ Chương 3: Kết quả va thảo luận, 45 trang- Kết luận, 2 trang

- _ Danh mục các cơng trình của tác giả có liên quan đến luận án, 1 trang

- Tai liệu tham khảo, 9 trang- Phụ lục, 8 trang.

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

CHUONG 1. TONG QUAN TÀI LIEU

1.1. GIỚI THIEU CHUNG VE CHAT HOẠT ĐỘNG BE MAT

1.1.1. Dinh nghia

Chat hoạt động bề mặt (HDBM) là chất hữu cơ gồm phần đầu ưa nước và phần

đi ki nước (Hình 1-1), là thành phan chính trong các chất tay rửa gia dụng và cơngnghiệp. Đầu ưa nước là các nhóm chức chứa oxi (-COOH, -OH), chứa nitơ, các nhóm

chứa lưu huỳnh (sunfat, sunphonat), photpho... được gọi là hydrophilic. Đuôi ki nước

có thé là parafin, isoparafin, benzen, ankylbenzen, naphtalen, vịng ngưng tụ

hidrocacbon có mạch nhánh được gọi là hydrophobic [10].

Ki nước

Ua nước

Hình 1-1. Cấu tạo của chất hoạt động bề mặt

Do phân tử có chứa nhóm ưa nước và nhóm ki nước nên chất HDBM tan tốt

cả trong nước và dung mơi hữu cơ.

1.1.2. Tính chất

Các tính chat cơ ban của chất HDBM gồm tính thấm ướt, khả năng tao bọt, cóthé hịa tan tốt trong cả nước và dung mơi hữu cơ, khả năng nhũ hóa [10, 51, 84]. Bêncạnh các tính chất này, các chất HĐBM có khả năng tạo thành mixen, đây là tính chất

đặc biệt khiến chất HĐBM được chọn làm thành phần chính trong các chất tây rửa.

Mixen là tập hợp các phân tử HDBM tạo thành các tiêu phân hình cầu, hìnhtrụ hay màng, với phần kị nước chụm vào nhau, còn phần ưa nước hướng ra ngồimơi trường nước. Trong dung dịch, ở nồng độ nhỏ, các phân tử chất hoạt động bề mặthoà tan riêng biệt, khi nồng độ chất họat động bề mặt tăng lên đến một giá tri nhấtđịnh (nồng độ mixen tới hạn - CMC), các phân tử riêng biệt liên kết với nhau tạo

thành các mixen (Hình 1-2) [66].

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

Hình 1-2. Hình dạng mixen cia chất HĐBM

Ở các nồng độ cao hơn, các mixen có kích thước tăng lên và các gốchydrocacbon song song với nhau hình thành các mixen tam. Số phân tử chat HDBMtrong khoảng từ 100 đến 1000 đối với loại HĐBM không ion và thường dưới 100 đốivới các chất HĐBM ion [51]. Với chất HĐBM anion như SDS, các mixen có nănglượng 6n định cao nhất khi có khoảng 60 phân tử SDS trong tiểu phân [68]. Sự hình

thành mixen có ý nghĩa quan trọng trong các ứng dụng làm sạch bởi các mixen sẽ

hoạt động như một đơn vi để loại bỏ chất ban. Q trình này được mơ tả như Hình

Chất ban bị kéo khỏi bề mat Bề mặt được làm sạch

Hình 1-3. Cơ chê loại bỏ chat ban của mixen

Khi lượng chat HDBM được hoà tan vào nước đên diém CMC, các mixen

được hình thành (Hình 1-3(1)), các đuôi ky nước bị hút bởi các hạt chat ban sẽ bám

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

vào hạt chat ban đó (Hình 1-3(2)), trong khi các đầu ưa nước kéo chat ban xung quanhkhỏi bề mặt (Hình 1-3(3)), đi vào mơi trường nước. Dạng mixen mới hình thành vớihạt chất ban nằm ở trung tâm của cấu trúc, bề mặt vật cần giặt/rửa đã được làm sạch

(Hình 1-3(4)).

1.1.3. Phân loại và ứng dụng

Hiện nay có nhiều cách phân loại chat HDBM, tuy nhiên, cách phân loại phổbiến là dựa trên sự phân ly của chúng trong nước. Theo cách này, có 4 loại chất hoạtđộng bề mặt dựa trên đầu ưa nước của chúng (do đuôi ky nước thường giống nhau)là: chất HĐBM anion, chất HDBM cation, chất HDBM không ion và chất HDBM

lưỡng tính [68] được minh họa như ở hình 1-4.

CH,CH,***CH,CH Anion

CH;CH;"**CH;CH; Cation

CH;CH,“ --CH,CH,(OCH2CH2)nH Khơng ion

CH;CH,"**CH;CH;——|— N—CH)C Lưỡng tính

Hình 1-4. Phân loại và cấu trúc các loại chất HĐBM

Mỗi chất có những đặc điểm riêng và được ứng dụng trong các lĩnh vực khác

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

Các chất HĐBM anion tạo ra rất nhiều bọt khi trộn. Điện tích âm giúp cácphân tử chất hoạt động bề mặt chuyền và giữ chất bân như đất trong mixen, nên cókhả năng làm sạch cao, được sử dụng nhiều trong xà phòng và chất tây rửa. ChấtHĐBM anion là những chat HDBM được sử dụng phổ biến nhất, chiếm khoảng 50-55% sản lượng các loại chất HDBM của thé giới.

b) Chất HĐBM cation

Chất HĐBM cation phân ly trong nước tạo thành nhóm mang điện tích dươngtrên đầu phân cực. Phần lớn các chất HĐBM cation là các hợp chất nitơ như muối

amin béo và amoni bậc bốn, với một hoặc một vài mạch dài của loại ankyl.

Điện tích dương giúp các chat HDBM cation hữu ích trong các sản phẩmchống tĩnh điện, như chất làm mềm vải. Các chất HĐBM cation thường có giá thànhcao hơn loại anion, do quá trình tổng hợp cần thực hiện phản ứng hydro hóa áp suấtcao, thường chỉ được sử dụng trong trường hợp khơng có chất thay thế rẻ hơn. Do đó,chất HĐBM cation chỉ chiếm khoảng 4% sản lượng các loại chất HĐBM trên thế

c) Chat HDBM không ion

Chất HDBM không ion là các chat khi hịa tan vào trong nước khơng phân lythành ion, do đầu ưa nước khơng có nhóm mang điện tích. Hầu hết các chất hoạt độngbề mặt không ion đều ở dạng lỏng hoặc huyền phù, độ hòa tan của chúng trong nước

giảm khi nhiệt độ tăng.

Các chất hoạt động bề mặt không ion được sử dung rộng rãi trong ngành dệt,giấy, thực pham, nhựa, thủy tinh, sợi, thuốc, thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm và các ngànhcông nghiệp khác. Số lượng sản phẩm lớn thứ hai với khoảng 40-45% tổng các loạichất HĐBM trên thé giới, chi sau các chất HDBM anion.

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

động bề mặt không cao nên lượng dùng chỉ khoảng 1% tổng các loại chất HĐBMtrên thế giới, thường được sử dụng trong các sản phẩm tây rửa.

Hiện nay, chất HDBM được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau, sẽtiếp tục mở rộng phạm vi ứng dụng và mức tiêu thụ cũng tăng lên. Tổng nhu cầu sử

dụng các loại chat HDBM trong năm 2018 là 16,8 triệu tắn/năm, gần một nửa trong

số này là các loại xà phòng [43] chi tiết như ở hình 1-5.

Chăm sóccá nhân

Chat tay rửa

gia dung

Hình 1-5. Nhu cau sử dụng chat HĐBM theo nhóm sản phẩm năm 2018

Phân theo nhóm sản phẩm (Hình 1-5), chat HĐBM được sử dụng nhiều nhấttrong chat tay rửa gia dụng, sau đó là các ứng dụng trong công nghiệp (sơn, dầu mỏ,thực pham, đồ uống,...) và các sản pham chăm sóc cá nhân như mỹ pham, dầu gội...

1.1.4. Ảnh hưởng của chất HĐBM đến môi trường và con người

a) Ảnh hưởng tới thực vật thủy sinh

Các chất HĐBM có trong nước gây ngộ độc cấp tính đối với thủy sinh. Khihàm lượng chất HDBM trong nước cao sẽ ảnh hưởng đến sự phát triển của tảo và cácvi sinh vật khác trong nước, dẫn đến giảm năng suất sinh học và suy yếu chuỗi thứcăn của sinh vật. Chat HDBM làm tăng tính thâm thấu qua màng tế bào tới exosomes,làm cấu trúc tế bào dần tan rã, các enzym và chất diệp lục giảm. Mối quan hệ giữacấu trúc hóa học của chất HĐBM và tính độc hại của nó với sinh vật đưới nước cóthé được tóm tắt như hai điểm sau [108]:

- Độ ky nước càng lớn, độc tính thủy sinh càng lớn;

- _ Nhóm ethoxylate càng nhiều thì độc tính với sinh vật đưới nước càng thấp;

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

b) Ảnh hướng tới động vật thủy sinh

Động vật thủy sinh bị ảnh hưởng trực tiếp qua da và nguồn thức ăn. Khi nồngđộ chất hoạt động bề mặt trong nước quá cao, chất hoạt động bề mặt có thể xâm nhập

vào máu, thận, tuyên tụy, túi mật và gan, tạo ra hiệu ứng độc tính dưới nước. Các

chất hoạt động bề mặt anion có thê liên kết với các đại phân tử có hoạt tính sinh họcnhư peptide, enzyme và DNA. Khi liên kết với protein và peptide, chất HĐBM sẽthay đôi đặc tính xoắn của chuỗi polypeptide và đặc tính điện tích của phân tử, từ đólàm thay đổi chức năng sinh học của sinh vật [46]. Ngưỡng độc cấp tính đối với cácsinh vật của các chất HDBM khác nhau là khác nhau chi tiết như trong bang 1-1.

Bang 1-1. Giá trị độc cấp tính ECso của một số chất HĐBM doi với sinh vật

A Tài liệu

Sinh vật Chat | Ngưỡng| mạm

. HDBM (mg/l) khảo

Vibrio fischeri SDS 2,6 [63]Vibrio fischeri LAS 109,7 90

Vi khuẩn Pseudomonas putida LAS 33,4 90]

Nhim bién Paracentrotuslividus SDS 3,2 [63]

Lưỡng cu Xenopuslaevis AES 6,8 [87]

Ghi chú: SDS Sodium dodecyl! sulfate, LAS Linear alkylbenzene sulfonates, AO Amine oxide, AE - Alcohol ethoxylates, AES - Alcohol ethoxysulfates.

-10

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

Cá rất dễ hap thụ các chat HDBM qua bề mặt cơ thé và mang, sau đó phát tánđến các mơ và cơ quan thơng qua sự lưu thông máu. Khi cá tiếp xúc với chất HDBM,huyết thanh và các hoạt tính phosphatase axit, phosphatase kiềm tăng lên, tạo ra cáctác dụng phụ khiến cá bị nhiễm độc. Nếu cá bị nhiễm độc, con người cũng sẽ bị nhiễmđộc thông qua chuỗi thức ăn, tạo ra sự ức chế các loại enzyme khác nhau trong cơ thể

người, do đó làm giảm kha năng miễn dịch của cơ thé [108].

c) Ảnh hướng tới môi trường nước

Khi nông độ của chất hoạt động bề mặt đạt tới 0, mg/L, nước có thể xuất hiệnbọt. Khi có rất nhiều bọt trên bề mặt nước sẽ tạo thành lớp cách nhiệt, làm giảm sựtrao đơi giữa nước và khí quyền, dẫn đến giảm oxy hịa tan. Bên cạnh đó, nếu nồngđộ chat HDBM vượt quá nồng độ CMC sẽ hình thành các mixen, dẫn tới tăng nồngđộ các chat 6 nhiễm khơng hịa tan và hịa tan trong nước. Một số chất HDBM chứapolyphosphate là tác nhân khiến nước thải chứa một lượng lớn phốt pho, dễ dẫn đến

hiện tượng phú dưỡng.

Trong công tác vận hành hệ thống xử lý nước thải nhà máy bằng cơng nghệbùn hoạt tính hiếu khí, khi nồng độ chat HDBM vượt quá nồng độ nhất định sẽ ảnhhưởng đến khả năng sục khí, lăng, nitrat hóa bùn và nhiều q trình khác gây khókhăn trong xử lý nước thải. Các chat HDBM thúc đây q trình nhũ hóa và phân táncác chất hữu cơ khơng tan trong nước và polyclo hóa, làm giảm hiệu quả xử lý chất

ô nhiễm.

d) Ảnh hưởng tới con người

Ảnh hưởng của chất HDBM đối với co thé con người được chia thành các hiệuứng trên da và hiệu ứng trong cơ thể. Thành phần chính của chất tây rửa là chấtHĐBM, tiếp xúc lâu với chất tay rửa sẽ gây ra hiệu ứng kích ứng da. Khi vào cơ théngười, chất HĐBM làm hỏng hoạt động của enzyme và phá vỡ chức năng sinh lý bìnhthường của cơ thê.

11

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

Nhìn chung, độc tính của chất HĐBM cation là lớn nhất, sau đó đến chấtHĐBM anion và lưỡng tính, cuối cùng chất hoạt động bề mặt khơng ion có độc tínhthấp nhất [104].

1.1.5. Giới thiệu về chất HĐBM ankyl sunfat

Các chất HDBM ankyl sunfat (AS) thuộc nhóm các chất HDBM anion, là các

este hữu cơ của axit sunfuric tạo ra bởi sự sunfat hóa của một chuỗi nhóm rượu mạch

thăng có chiều dài thay đơi theo số lượng cacbon trong chuỗi hydrocacbon đó. Cáctính chất của ankyl sunfat thay đổi theo chiều dai mạch cacbon trong chuỗi ankyl.Các ankyl sunfat được điều chế bằng cách trung hòa axit ankyl-ester-sulfuric với một

bazơ thích hợp:

R-O-SO3 H* + NaOH > R-O-SO3 Na”

Trong các chất HDBM ankyl sunfat, natri dodecyl sunfat (SDS) là dạng phổbiến nhất, bên cạnh đó là các chất HDBM ankyl sunfat đồng dang như natri tetradecyl

sunfat (C14), natri decyl sunfat (C10) và natri octyl sunfat (C8). Khi hịa tan trong

nước chúng có khả năng hoạt động bề mặt mạnh, khả năng giữ dầu cao, tạo bọt tonhưng kém bên. Trong nhóm chất HDBM ankyl sunfat này thì chất có khối lượng

mol càng lớn thì nồng độ mixen tới hạn càng nhỏ, chỉ tiết như bảng 1-2.

Bang 1-2. Đặc diém của 4 chất hoat dong bé mat ankyl sunfat

Khối | Nông độ

lượng | mixen tới

mol hạn

(g/mol) (mol/l)

Tén Ki hiéu Công thức cấu tạo

Natri tetradecyl CH3(CH2)130SO3Na

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

Natri octyl CH3(CH2)70SO3Na L2 x10

sunfat C8 Woe | 23227 Joey

(SOS) H7 ^z `£ a

Các AS thuộc nhóm chat HDBM anion — nhóm có san lượng nhất trong các

loại chat HDBM nên AS là các chất HDBM được sử dụng rất phổ biến, chúng được

tìm thấy nhiều trong các sản phẩm vệ sinh cá nhân và chat tay rửa gia dung [68].

Độc tính của các AS đến mơi trường tương tự như các chất HDBM anion đãđề cập ở trên, ngoài ra một số loại AS phổ biến, nhất là natri dodecyl sunfat (SDS)cũng đã được nghiên cứu thay có ảnh hưởng nguy hại đến cơ thé người như làm suygiảm chymotryptic (chất giảm viêm, phù nề), giảm hấp thu hexamers (một loại phântử DNA hoặc RNA ngăn), thay đôi cấu trúc và hoạt động của một số enzyme, gây haicho tế bào sừng trên da (keratinocyte) [92]. Do đó, các AS là các đối tượng cần đượcquan tâm, phân tích và kiểm soát chặt chẽ.

1.1.6. Quy định nồng độ chất HDBM tối đa trong môi trường nước

Chất HĐBM được sử dụng nhiều trong chất tây rửa gia dụng và ngành đệtmay, khi thải ra môi trường, nơi tiếp nhận thường là các thủy vực lân cận. Chính vìvậy, Việt Nam đã ban hành các Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia quy định nồng độ chấtHĐBM tối đa cho phép trong 3 loại mơi trường nước được trình bày ở Bảng 1-3.

Bang 1-3. Quy định nông độ chất HĐBM cho phép trong môi trường nước

Loai môi Nồng độ chất

ĐI mol 4 ak k HĐBM cho

trường Trích dân Đơi tượng hé

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

Loai môi Nồng độ chất—— ca xã R HĐBM cho

trường Trích dân Đơi tượng hé

Bì: áp dung với nước mặt dùng cho mục dich tưới tiêu, thủy lợi hoặc các mục dich

sử dụng khác có yêu cau chất lượng nước tương tự.

Bo: áp dụng với nước mat dùng cho giao thông thủy và các mục dich khác với yêu

câu nước chất lượng thấp.

Hiện nay, nhắm siét chặt việc xa chat ô nhiễm ra ngoai môi trường, hau het

các địa phương Việt Nam quy định chất lượng nước thải phải đạt mức A nên nồng độchất HĐBM tối đa cho phép trong nước thải chỉ là C = 5 mg/L, giá trị này chưa tính

đên các hệ sơ lưu lượng và hệ sô khu vực tiêp nhận nước thai đê tinh Cmax.

Đối với ngành dệt nhuộm - một ngành phô biến ở Việt Nam, sử dụng rất nhiềuchat HDBM đề tây rửa cũng như làm mềm vải. Thông thường, các cơ sở dệt nhuộmđều thải lượng rất lớn, do đó, nếu áp dụng hệ số phát thải (Kr = 0,9) và hệ số cho khuvực tiếp nhận (Kạ = 0,9), nồng độ HĐBM tối đa cho phép đối với nước thải ngành

dét nhuộm theo QCVN 13- MT:2015/BTNMT chỉ còn [6]:

14

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

Cmax = C x Ke x Kg = 4,05 mg/L.

Đối với nước mặt, theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT, giá trị này còn thấp hơnnhiều (chỉ 0,1 mg/L). Nồng độ tối đa cho phép càng thấp càng đòi hỏi các phươngpháp phân tích chất HĐBM phải có độ nhạy cao, giới hạn phát hiện LOD và giới hạnđịnh lượng LOQ thấp. Đây chính là thách thức cho các nhà phân tích khi nghiên cứuxác định các chất HĐBM này, đặc biệt là khi nghiên cứu, phát triển các phương phápmới, chưa được tối ưu các kỹ thuật dé tăng độ nhạy.

1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHAN TÍCH CHAT HĐBM

Hiện nay, nhiều phương pháp đã được nghiên cứu phát triển và ứng dụng déphân tích các chất HĐBM với độ nhạy cao như phương pháp quang phổ hap thụ phân

tử, phương pháp điện thế và các phương pháp tách, sắc ký.

1.2.1. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (UV-Vis)

Nghiên cứu phân tích chất HDBM sử dụng phương pháp quang phơ hap thụphân tử (UV-Vis) được thực hiện khá phổ biến.

Năm 2006, Jurado và các cộng sự [48] đã đề xuất phương pháp đơn giản déxác định chất HĐBM mang điện tích âm dựa trên sự hình thành cặp ion giữa chấthoạt động bề mặt mang điện tích âm và xanh methylen (AS-MB) với cải tiến làmgiảm đáng ké thé tích cloroform sử dụng trong quá trình chiết đồng thời cũng làmgiảm lượng mẫu cần thiết để phân tích. Phương pháp này đã được ứng dụng trongnghiên cứu động lực học của alkylbenzen sulfonat mạch thang (LAS), giới hạn phat

hién cua phuong phap 1a 0,22 mg/L.

Phạm Tiến Đức va cộng sự [71] đã sử dụng phương pháp UV-Vis để xác địnhSDS va STS sử dụng cloroform là dung môi hữu cơ và MB là thuốc thử cation. Dođộ hap thụ quang trong pha cloroform tại bước sóng 655 nm thu được đường chuẩncó khoảng tuyến tính trong khoảng nồng độ 5x10” đến 1,5x10°M cho cả SDS vàSTS với hệ số tương quan lớn hon 0,999.

Nhìn chung, phương pháp phố hap thụ phân tử (UV-Vis) có độ chính xác khácao khi phân tích một số chất HDBM. Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp UV-Vis

15

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

là không đo được trực tiếp mà cần tạo cap ion, chiét va do trong dung môi hữu cơ,chỉ xác định riêng từng chất HDBM hoặc tổng các chat HDBM, không thé xác địnhđồng thời nhiều chất HDBM có trong nước thai.

1.2.2. Phương pháp đo điện thế

Phương pháp đo điện thế được tiến hành trên thiết bị đo thế sử dụng điện cựcchọn lọc ion. Thế điện cực được xác định dựa vào chênh lệch thế của điện cực sosánh Ag/AgCl và điện cực chỉ thị là điện cực chọn lọc với ion chất HĐBM.

Liu B - X và cộng sự [59] đã xác định nồng độ của SDS bằng phương pháp đođiện thế sử dụng điện cực chọn lọc 1on đối với anion ankyl sunfat. Két qua cho thaycó thê xác định trực tiếp SDS trong dung dich điện li với giới han phát hiện thấp LOD= 107 M (=0,029 mg/L) nên không cần sử dụng kĩ thuật chiết lỏng- rắn dé làm giàu

mẫu phân tích. Trong một nghiên cứu khác, nhóm nghiên cứu của Aloulou [12] đã

nghiên cứu chế tạo điện cực màng chọn lọc ion chất HDBM để xác định natri dodecylbenzene sunfonat. Giới hạn định lượng (LOQ) đạt được 10° M (= 0,35 mg/L). Sai sỐ

của phương pháp so với phương pháp đối chứng là UV-Vis không vượt quá 5 %.

Phương pháp điện thế xác định được các chất HĐBM với chỉ phí thấp. Tuynhiên, cũng như phương pháp UV-Vis, phương pháp điện thế chỉ có thể xác định

riêng từng chất HĐBM, không thê xác định đồng thời nhiều chất hoạt động cùng lúc

có trong nước thải.

16

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

trong đó có nhóm chất HĐBM mang điện âm. Tuy nhiên, giá thành cao là trở ngạilớn nhất của phương pháp này [47, 109].

Sử dụng phương pháp LC-MS, hai tác gia Petrovic va Barcelo [76] đã xác định

đồng thời nhiều chất HĐBM mang điện âm và không mang điện trong các mẫu bùnthải. Các mẫu phân tích được xử lý bằng chiết siêu âm sử dụng dung môi Methanolvà Dichloromethan theo tỉ lệ 7:3 sau đó được chiết pha rắn sử dụng octadecyl — C18với hiệu suất thu hồi cao đạt được từ 84 đến 100%, giới hạn phát hiện LOD đạt 0,15

— 15 ng với lượng mẫu bơm vào 20 uL.

Liu va cộng sự [60] đã sử dụng cột Acclaim Polar Advantage II chứa pha tĩnh

mới bền trong cả môi trường axit và bazơ dé xác định nhiều chat HDBM trong đó cónhóm ankyl sunfat. Các chất sau khi tách được phát hiện bằng detector đo độ dẫnđiện. Khoảng tuyến tính khi xác định ankyl sunfat thu được từ 0,1 tới 1000 ppm, LOD

là 0,02 mg/L.

Sử dụng phương pháp HPLC, Jung-Min Park và cộng sự [75] đã xác định các

chất HĐBM trong nước rửa chén cho độ nhạy cao, kết quả phân tích SDS thu được

giá tri LOD là 0,07 mg/L.

1.2.3.2. Phương pháp sắc ký khí (GC)

Sắc ký khí (GC) là phương pháp phân tích dùng dé tách và xác định các hợpchat dé bay hơi mà không làm phân hủy mẫu phân tích. Một số chất HDBM có théđược xác định bằng phương pháp GC sau khi dẫn xuất hoặc biến tính để tạo thànhcác hợp chất dé bay hơi.

Trong một nghiên cứu của Campbell và các cộng sự (2005) [22], phương pháp

sắc ký khí đã được phát triển để định lượng chính xác natri dodecyl sulfat (SDS) trongcác mẫu sinh hóa dạng nước. Dựa trên sự chuyền đôi định lượng SDS thành 1-dodecanol ở nhiệt độ cao, sản phẩm phân hủy nhiệt 1-dodecanol được phân tích déxác định nồng độ SDS. Phuong pháp nay có tinh năng phân tích trực tiếp các mẫu

SDS đã pha lỗng, khơng bị nhiễu, và có khả năng định lượng dưới 1 ng SDS trong

các mẫu sinh hóa.

17

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

Pei Chuan Tsai và Wang Hisen Ding (2004) [93] đã sử dụng phương pháp sắcký khí khối phố (GC-MS) trong điều kiện áp suất thấp với nguồn ion hóa dương đểxác định đồng thời các chất HDBM nhóm alkylammonium từ C12 đến C18. Khoảngtuyến tính của phương pháp đối với 4 chất HDBM từ 0,5 đến 10 ug/mL.. Hiệu suấtthu hồi đối với mẫu thực đều đạt trên 80% với độ lệch chuẩn tương đối (RSD) trong

khoảng 6-12%, giới han phát hiện là 0,2 mg/L. Bên cạnh đó, các kỹ thuật cải thiện độ

nhạy khi phân tích chất HDBM bang GC cũng rat đa dạng, nhờ đó phép phân tíchnày có giới hạn phát hiện của các chất HĐBM như nonylphenol, octyphenol trong

nước sơng chỉ cịn 0,01 — 0,1 ng/L [40, 47].

So với các phương pháp khác, các phương pháp sắc ký cho độ nhạy, độ chọnlọc cao hơn [47, 65], có thé xác định đồng thời các chất HDBM. Tuy nhiên, đây làphương pháp địi hỏi chi phí phân tích cao, thời gian phân tích lâu đồng thời cần sử

dụng lượng khá lớn dung môi hữu cơ.

1.3. PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN DI MAO QUẢN (CE)

Phương pháp điện di mao quản được nghiên cứu và phát triển từ năm 1937

nhằm tách và phân tích các hỗn hợp protein, amin, amino axit bằng kỹ thuật điện théthấp 110— 220V. Hiện nay, kỹ thuật này đã được phát triển với thé tách cao 5 — 30kV,tính chất cột mao quản và detector đa dạng hơn, cho khả năng tách và ghi nhận tínhiệu tốt, nhờ đó ứng dụng hiệu quả trong nhiều lĩnh vực phân tích y được và sinh học.

Phương pháp CE tránh được những nhược điểm của các phương pháp trên như

chi phí phân tích thấp, tiêu tốn ít mẫu và hóa chất. Với kha năng tách tốt các phần tửmang điện, CE hồn tồn có tiềm năng phân tích đồng thời các chất HĐBM anionankyl sunfat. Chi tiết về phương pháp CE được chi cụ thé trong phan 1.3.1 đến 1.3.4.

1.3.1. Nguyên lý và cấu tạo

1.3.1.1. Nguyên lý

Điện di mao quản (CE) thuộc nhóm các phương pháp tách chất dựa trên cơ sởsự di chuyên khác nhau của các phần tử chất (chủ yếu là các ion mang điện tích) trong

18

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

dung dịch đệm chứa bên trong một mao quản dưới tác dụng của điện trường E nhấtđịnh sinh ra từ nguồn thế áp cao (V) đặt vào hai đầu mao quản [98].

Tương tự như các phương pháp sắc ký, cách phân tích trong CE dựa trên thờigian di chuyên khác nhau của các chất dé định tinh, cịn phân tích định lượng sẽ dựa

trên tín hiệu diện tích pic thu được sau q trình điện di của các chất tương ứng hiển

thị trong điện di đồ. Kết quả hién thi dưới dạng điện di đồ là đồ thị dạng đường biểudiễn tín hiệu detector theo thời gian di chuyền, trong đó chiều cao và diện tích picphụ thuộc vào nồng độ. Dựa vào nguyên tắc tách, phương pháp CE được chia thànhnhiều kỹ thuật khác nhau [1] như điện di mao quản vùng, điện di mao quan gel, điệndi mao quản hội tụ đăng điện, chi tiết như trong bảng 1-4.

Bang 1-4. Các kỹ thuật tách rong CE

TT Kỹ thuật tách Kí hiệu Nguyên tắc tách

Điện di mao quản vùng Tach nhờ độ linh động của ion khác

1 CZE

2 Sắc kí điện động học | MEKC/ | Tương tác ki nudc/ion với mixen chất

mixen MECC | HĐBM

3 | Điện di mao quản gel CGE_ | Tach theo kích thước và điện tích

Điện di mao quản hội tụ Tách dựa vào tính chất của điểm đăng

4 3 wn CIEF wn

dang dién điện pI

Dién di mao quan dang Dịch chuyền các ranh giới của vùng

5 Lan CITP h

toc độ chât

Trong các kỹ thuật trên, kỹ thuật linh hoạt, dễ thực hiện nhất là điện di maoquản vùng CZE. Mặc dù kỹ thuật này không tách được các chất trung hòa về điệnnhưng với khả năng phân tách tốt các phân tử mang điện, CZE vẫn là kỹ thuật đượcsử dụng phô biến và rộng rãi nhất. Đây cũng là kỹ thuật được sử dụng trong nghiêncứu này dé tách và xác định các chất HĐBM ankyl sunfat.

1.3.1.2. Cấu tạo

Cấu tao chung của một hệ CE cơ bản gồm các bộ phận được thé hiện trong

Hình 1-6 [2]:

19

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

Dung dịch Dung dịch

đệm Mẫu phân tích đệm

Nguồn điện

thê cao

Hình 1-6. Sơ đồ cau tạo hệ điện di mao quản

Mao quản: thường làm bang vật liệu silic oxit (silica), teflon hoặc PEEK,đường kính trong từ 10 — 150 um, chiều dai tổng từ 30 — 120 cm, chiều dài hiệu dụnglà phần mao quản thực sự dùng để phân tách các chất được tính từ đầu bơm mẫu củamao quản đến vị trí phát hiện của detector, thường ngắn hơn chiều dai tông từ 5 — 10

Dung dịch đệm được đặt trong hai bình chứa dung dịch đệm điện di, tạo mơi

trường cho q trình điện di khi áp thế cao vào hai đầu mao quản.

Nguồn điện thé cao: thường từ 5 — 30 kV, dé áp vào hai dau mao quản nhằm

sinh ra điện trường lớn cho quá trình điện di xảy ra.

Detector: là bộ phận phát hiện và khuếch đại tín hiệu của chất phân tích sauquá trình tách chất trên mao quản, thường đặt ở cuối hoặc gần cuối mao quản.

Bộ phận điều khiển: là máy tính được cài phần mềm chuyên dụng để ghi nhận,hiển thị và xử lý kết quả phân tích.

20

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

1.3.2. Cơ chế hoạt động

Cơ chế hoạt động của phương pháp CE có thé chia thành 2 q trình: quá trìnhđiện di các chất trong mao quản đến detector và q trình thu nhận tín hiệu tại

1.3.2.1. Cơ chế tách các chất trong mao quản

Đầu tiên, toàn bộ ống mao quản sẽ được bơm đầy dung dịch đệm dé tạo môitrường điện di bên trong mao quản. Một dau mao quản có gắn detector được cắm cốđịnh vào một bình chứa dung dịch đệm, đầu mao quản cịn lại được bơm một lượngmẫu rất nhỏ từ lọ đựng mẫu cần phân tích sau đó được cắm trở lại vào bình chứa dung

dịch đệm cịn lại.

Khi bật nguồn điện thế cao áp, dưới tác dụng của lực điện trường E (ElectricField Force: EFF) va dòng điện di thâm thấu (Electro-Osmotic Flow: EOP), các phântử do có điện tích, kích thước và độ linh động khác nhau nên sẽ di chuyên với tốc độkhơng giống nhau, nhờ đó tách được ra khỏi nhau. Thời gian di chuyền hay thời giandé phân tử của một chất di chuyển từ đầu mao quản đến vị tri detector ghi tín hiệu

được tính bởi cơng thức 1.1.

- Leer: chiều đài hiệu dụng mao quản (cm)

- __v: vận tốc di chuyền của chất phân tích trong mao quản (cm/s)- — V: điện thé áp vào hai đầu mao quản (V)

- — Hot? tổng độ linh động diện di (cm2/V.s), được xác định băng công thức 1.2.

Utot = He + WEOF (1.2)

uc: độ linh động điện di riêng (cm”/V.s)

21

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

ueor: độ linh động của dịng EOF (cm”/V.s)

Như vậy, với mao quản có chiều dài và được áp thế tách nhất định, thời giandi chuyền của chất phân tích phụ thuộc hồn tồn vào độ linh động điện di riêng (u.)

và độ linh động của dòng EOF (Hror).

a) Đồ linh động điện đi riêng

Độ linh động điện di riêng ue được sinh ra bởi điện trường E, trong mơi trườngđiện di có độ nhớt n, độ linh động điện di riêng ue tỷ lệ thuận với điện tích ion và tỷ

lệ nghịch với kích thước của từng chất phân tích theo cơng thức:

uec=—" (cm?/V.s) (1.3)

~ 6.1.9.0

Trong đó:

- q: điện tích ion của chất phân tích (C)

- 1: độ nhớt của môi trường điện di (Pa.s)

- r: bán kính ion của chất phân tích (cm)

Khi thực hiện phân tích đồng thời, dưới cùng một điện thế tách và mơi trườngđiện di, ion nào có điện tích (q) lớn và kích thước (r) nhỏ hon thì sẽ di chuyên nhanh

b) Dé linh động EOF

Dòng điện di thẩm thấu (EOF - Electro Osmotic Flow) là dong chuyên độngcủa khối dung dịch di chuyên từ anot (đương) về phía catot (âm) khi áp một điện thécao vào hai đầu mao quản silica chứa đầy dung dich đệm [1].

Sự hình thành dong EOF do bề mat mao quản làm bang silica tồn tai các nhómsilanol (SiO H*). Ở pH càng cao, thành mao quản sẽ bi hydroxyl hóa, giải phóng raion H* khiến bề mặt mang điện tích âm, tạo nên một lớp điện kép giữa các cationtrong dung dịch đệm và lớp điện tích âm trên bề mặt mao quản. Khi áp điện thế caovào hai đầu mao quản, các cation sẽ bị kéo về phía catot kéo theo ln cả khối dung

dịch cùng di chuyển về phía catot (Hình 1-7) [1].

22

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

Điện the cao

Khi mẫu được bơm vào đầu anot (cực đương), độ điện di tổng tuoi bang tổng

hợp của độ linh động điện di riêng (ue) và độ linh động EOF (uzor). Do đó, sẽ xảy ra

các trường hợp di chuyên về phía 2 cực như Hình 1-8 [1]:

Anion Anion Phẩntử Cation Cation

điện tích điện tích trung điện tích điện tíchlớn, kích nhơ. kích hịa nhỏ. kích lớn. kích

thước nhỏ thước lớn thước lớn thước nho

Hình 1-8. Sự di chuyển của các ion trong mao quản theo điện tích và kích thướcTrường hợp | - Chat phân tích dạng cation, ở dang này pe > 0 nên pot = He + MEOF> uror, dẫn đến chat phân tích sẽ di chuyên cùng chiều và nhanh hơn so với địngEOF về phía catot, cation có điện tích càng lớn, kích thước càng nhỏ thì tốc độ di

chuyền càng nhanh;

Trường hợp 2 — Chat phân tích trung hịa điện có pe = 0 nên tu = MOF, do đó dichun cùng tốc độ với dịng EOF;

23

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

- _ Trường hợp 3 - Chất phân tích dang anion có tốc độ điện di riêng nhỏ hon tốc độ

cua dòng EOF, ke < 0 và 0 < Huy = He + HEor < HEor, trường hợp này anion sẽ bị

dong EOF kéo theo về phía cực catot nhưng chậm hơn dong EOF. Thường xảy ra

với các anion điện tích nhỏ nhưng kích thước lớn.

- _ Trường hợp 4 - Chat phân tích dang anion có tốc độ điện di riêng lớn hon tốc độcủa dong EOF, te < 0 và He: = te + Heor < 0, trường hợp này anion sẽ di chuyểnngược dòng EOF về phía anot. Thường xảy ra với các anion điện tích lớn nhưng

kích thước nhỏ.

Thơng thường, đề phân tích một chất dạng anion, mẫu cần được bơm vào đầumao quản phía catot (âm) dé tạo hiện tượng điện tích cùng dau đây nhau, đầu catot sẽđây các chất anion về phía cực anot (đương). Tuy nhiên, nhờ dịng EOF mà các chấtanion có điện tích nhỏ nhưng kích thước lớn như các chất HĐBM nhóm anky] sunfatvẫn có thể được phân tích bằng cách bơm mẫu vào phía anot như trường hợp 3 nói

trên [1].

1.3.2.2. Cơ chế nhận tín hiệu của detector

a) Các loại detector trong CE

Một số loại detector thường được dùng trong CE gồm có [1, 3]:

- Detector hap thu phan tu (UV-Vis)

- Detector huynh quang phan tu

- Detector khối phố MS

- Detector điện hóa (đo dịng, do thế, đo độ dẫn).

Trong các detector trên, detector độ dẫn khơng tiếp xúc kết nói tụ điện (C*D Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detector) xuất hiện lần đầu trên thếgiới vào năm 1998 và vẫn đang được phát triển. Nhờ ưu điểm có thê đáp ứng với tấtcả các hợp phan mang điện, chế tao dé dàng và có thể thu nhỏ, C*D đang dan trởthành một trong những detector phổ biến trong điện di mao quản [2].

-b) Detector độ dan khơng tiếp xúc CfD

CD có cấu tạo gồm hai điện cực hình ống được đặt nối tiếp đồng trục bênngồi mao quản có chứa dung dịch cần đo (Hình 1-9a). Hai điện cực hình ống tạo với

24

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

dung dịch bên trong mao quản như hai tụ điện C. Khoảng dung dịch nằm giữa hai

điện cực đóng vai trò như một điện trở R. Mạch điện tương đương được mơ tả như

trong Hình 1-9b. Việc xác định giá trị điện trở này sẽ cho thông tin về độ dẫn của các

ion có trong dung dich đó. [1]

Tín hiệu dau ra (I)

Tam chắn

Tin hiệu Vou

Mao quản chứa dung dịch =

_ Điện cực1- | Điện cực 2

(điện cực kích thích) (điện cực thu tín hiệu)

a) Sơ đồ câu tạo

Điện cực 1 Điện cực 2

Điện trở

\ dung dịch ⁄

Vit f R VoutC C

Điện trở dung dịch càng nhỏ, tín hiệu I đo được sẽ càng lớn. Tín hiệu đầu ra

thu được ở dạng cường độ dịng điện (xoay chiều), sau đó sẽ được chun đơi thành

dịng một chiều và khuếch đại thành tín hiệu dang vôn thé (Vou), thông qua việc sửdụng một điện trở khuếch đại (Rkiéch dại).

25

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

- Thể tích đo mẫu chỉ vài chục nL;

- Là detector vạn năng đáp ứng tất cả hợp phần mang điện tích trong mơi trường

- C6 thé đặt ở bat kì vị trí nào doc theo cột mao quản và dùng được cho các loạimao quan làm từ vật liệu khác nhau, không yêu cầu cố định, trong suốt cũng nhưtạo cửa số quang học như detector UV, giảm được nguy cơ gãy mao quản;

- Don giản, dé ché tao.

Tom lat, CD có cau tạo don giản hon các detector UV, chi phí thấp va khơng

phúc tạp như detector khối phơ (MS). Tuy nhiên, nhược điểm của CD là độ nhạy

không cao, đối với một số chất phân tích yêu cầu giới hạn phát hiện thấp, cần có cơngđoạn xử lý mẫu, làm giàu chất phân tích trước khi phân tích bằng CE-C#D. Đối với

các chất HDBM ankyl sunfat, giới han phát hiện chi đạt khoảng 0,70 — 1,58 mg/L,

trong khi nhu cầu phân tích thực tế với nồng độ chỉ dưới 0,1 mg/L, mẫu cần phảiđược làm giàu trên 20 lần.

1.3.3. Các thông số ảnh hướng đến hiệu quả tách trong điện di mao quản

Khả năng tách của phương pháp CE phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, chủ yếuxoay quanh các yếu tơ ảnh hưởng đến dịng EOF và độ điện di riêng. Để việc táchchất đạt hiệu quả cao, cần tiến hành khảo sát để chọn được các thơng số tối ưu cho

các chât cân phân tích.

26

</div>