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

*[email protected]

1


2/45


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


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


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


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’


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


6/45

THE COMPONENTS OF GREEN ANALYSIS


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

6

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


7/45

THE PRINCIPLES OF GAC EXPRESSED ASTẦM QUAN TR ỌNG ĐÁNG GHI NHẬN


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

— Chọn phương pháp 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


8/45


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.


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



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



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.


MÔI TRƯỜNG LY TRÍCH MỚIDUNG MÔI XANH


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



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


Headspace (Hóa hơi)


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


DUNG MÔI LY TRÍCH TRONG SDME

DI-SDME: direct immersionHS-SDME: headspace

IL-SDME:ionic liquid-base


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


Giọt = Màng – Giọt - LPME

DÒNG LIÊN TỤC NHÚNG TRỰC TiẾP HÓA HỌC

CHẤTLỎNGION

GiỌT TRONG GiỌT


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


Dung môi thường dùng

Nhiệt độ sôi


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)



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.



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


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



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



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


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


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



25/45


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.


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



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)



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



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



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



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.



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.



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



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



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



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.



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/



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


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



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



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


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/



43/45

4 3

43


44/45

MEMBERS OF MY RESEARCH GROUP



45/45

THANK YOU FOR YOUR ATTENTION!


Namiesnik Jacek VN

Documents

Transcript of Namiesnik Jacek VN