Tạp chí khoa học: Tối ưu hóa quy trình phân tích đồng thời các anion vô cơ trong mẫu nước môi trường sử dụng hệ điện di mao quản vận hành bằng tay kết hợp với detectơ độ dẫn không tiếp xúc

Chia sẻ: Hoàng Thiện | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

70
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Quy trình phân tích đồng thời cả phốt phát và các anion cơ bản khác trong nước như clorua, nitrat, nitrit và sunphat trong nước sử dụng hệ điện di mao quản vận hành bằng tay kết hợp detector độ dẫn không tiếp xúc đã được tối ưu hóa.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tạp chí khoa học: Tối ưu hóa quy trình phân tích đồng thời các anion vô cơ trong mẫu nước môi trường sử dụng hệ điện di mao quản vận hành bằng tay kết hợp với detectơ độ dẫn không tiếp xúc

Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 29, Số 4 (2013) 29-35 T i ưu hóa quy trình phân tích ng th i các anion vô cơ trong m u nư c môi trư ng s d ng h i n di mao qu n v n hành b ng tay k t h p v i detectơ d n không ti p xúc Nguy n Bích Ng c1, Nguy n Kim Di m Mai1,2, Dương H ng Anh1, Ph m Hùng Vi t1,* 1 Trư ng Trung tâm Nghiên c u Công ngh Môi trư ng và Phát tri n B n v ng, i h c Khoa h c T nhiên, HQGHN, 334 Nguy n Trãi, Hà N i, Vi t Nam 2 Trư ng i h c Sư Ph m Tp.H Chí Minh Nh n ngày 05 tháng 11 năm 2013 Ch nh s a ngày 19 tháng 11 năm 2013; ch p nh n ăng ngày 16 tháng 12 năm 2013 Tóm t t: Quy trình phân tích ng th i c ph t phát và các anion cơ b n khác trong nư c như clorua, nitrat, nitrit và sunphat trong nư c s d ng h i n di mao qu n v n hành b ng tay k t h p d n không ti p xúc ã ư c t i ưu hóa. Các i u ki n t i ưu cho quá trình phân tích là: detector h m 50 mM Tris/50 mM MOPS pH 7,7, mao qu n PEEK và áp th -15kV. Gi i h n phát hi n c a c năm anion u tương i th p t 5 n 15 µM v i l p (5 -10%) và thu h i (95- 112%) t t. K t qu phân tích m t s m u th c cho th y tương quan cao gi a phương pháp i n di mao qu n ã phát tri n và phương pháp i ch ng b ng s c ký ion. T khóa: i n di mao qu n, c m bi n d n không ti p xúc, anion vô cơ. 1. tv n ∗ V i c tính phân tách các ch t tan d a trên i n tích, ngay t r t s m, k thu t i n di (Capillary electrophoresis - CE) ã ư c nghiên c u ng d ng trong phân tích các ion vô cơ. Ban u, ngư i ta ch y u s d ng detector quang, n cu i nh ng năm 1990, detector o d n không ti p xúc (C4D) ra i ã m r ng kh năng áp d ng CE cho phân tích các anion và cation vô cơ trong môi trư ng nư c [1]. Các nghiên c u c a Kuban [2], Mai Thanh Duc [3] ã ưa ra quy trình phân tích ng th i các anion cơ b n như Cl-, NO2-, NO3-, SO42-, F-. Tuy nhiên, các nghiên c u này u chưa c p t i vi c nh lư ng ph t phát, m t ch tiêu quan tr ng trong các quy chu n k thu t Vi t Nam v ch t lư ng nư c m t (QCVN 08:2008/BTNMT) và nư c th i (QCVN 14:2008/BTNMT, QCVN 24:2008/BTNMT, QCVN 28:2008/BTNMT). M c tiêu c a nghiên c u này là ưa ra ư c quy trình phân tích ng th i các anion clorua, nitrit, nitrat, sunphat và ph t phát trên h thi t 29 _______ ∗ Tác gi liên h . T: 84-913572589. E-mail: phamhungviet@hus.edu.vn 30 N.B. Ngọc và nnk. /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 29, Số 4 (2013) 29-35 b i n di mao qu n t ch t o s d ng detector o d n không ti p xúc, giúp ưa ra m t gi i pháp phân tích ơn gi n, chi phí th p và hi u qu cao cho các tr m quan tr c ch t lư ng nư c hi n nay. Quá trình t i ưu hóa ư c th c hi n theo phương pháp t i ưu l n lư t t ng y u t : pH (thành ph n m), n ng m và l a ch n mao qu n. Các thông s ư c s d ng so sánh k t qu c a các i u ki n là di n tích pic, th i gian lưu và phân gi i gi a các pic. Sau khi t i ưu, phương pháp phân tích ư c ánh giá thông qua gi i h n phát hi n – LOD (S/N = 3), hi u su t thu h i và l p l i. Phương pháp cũng ư c áp d ng phân tích các m u nư c môi trư ng l y t các gi ng nư c ng m t i xã V n Phúc, Hà ông, Hà N i và so sánh k t qu phân tích thu ư c b ng phương pháp s c ký ion. 2. Phương pháp nghiên c u 2.1. V t li u Toàn b hóa ch t ư c s d ng u thu c lo i tinh khi t phân tích mua t Merck (Darmstadt, Germany) ho c Fluka (Buchs, Switzerland). Dung d ch g c 100 mmol/L c a các anion vô cơ ư c pha t mu i natri r n tương ng, riêng NO2- ư c pha l i t dung d ch g c 1000 ppm (Merck). Các dung d ch g c này sau ư c s d ng pha m u chu n. Dung d ch m ư c pha trong ngày, siêu âm lo i b b t khí trư c khi s d ng. T t c m, m u chu n và m u gi u ư c pha trong nư c deion. 2.2. K thu t o H thi t b i n di mao qu n ư c s d ng trong nghiên c u là h thi t b t l p t v i s d ng b phát ngu n cao th EMCO (t i a ±15 kV) và detectơ d n không ti p xúc t ch t o n i v i b ghi Pico ADC-16. i n c c n i t ư c t u bơm m u. Detectơ ư c t g n u i n c c cao th . i n th tách s d ng là -15 kV. Nghiên c u ư c th c hi n trên hai lo i mao qu n là mao qu n silica và mao qu n PEEK (poly(etheretherketone)) u có ư ng kính trong 50 µm chi u dài 60 cm và chi u dài hi u d ng là 53cm. Mao qu n silica ư c x lý v i NaOH 1M trong 10 phút và nư c deion 10 phút. Còn mao qu n PEEK không ph i x lý. M u ư c bơm theo nguyên t c xiphông cao chênh l ch 16 cm trong 20 giây. 3. K t qu th o lu n 3.1. Phát tri n quy trình a) L a ch n m có pH phù h p Trong nghiên c u này, b n h m pH khác nhau ư c s d ng kh o sát nh hư ng lên s phân tách c a các anion là: h m histidine (12 mM) ư c i u ch nh pH b ng axit axetic (His/Ace) n pH 4,0; h m MOPS - axit 3-(N-morpholino)propanesulfonic và Histidine (MOPS/His) t l 1/1 v i pH 5,8; h m MES-axit 2-(N-morpholino) ethanesulfonic và Histidine (MES/His) ư c pha t l 1/1 có pH 6,5; và h m Tris - Tris(hydroxymethyl) aminomethane và MOPS (Tris/MOPS) cũng t l 1/1 v i pH 7,7. i v i các h m có pH > 4, CTAB (hexadecyltrimethylammonium bromide) ư c thêm vào i u ch nh dòng EOF. Các ion Cl-, SO42-, NO3-, NO2- ư c chu n b n ng 100 µM riêng ion HPO42ư c chu n b n ng 250 µM. Các i n di ư c trình bày trong hình 1. Trong i u ki n thí nghi m, ch có hai h m His/Ace và Tris/MOPS cho phân tách t t N.B. Ngọc và nnk. /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 29, Số 4 (2013) 29-35 31 gi a các pic. Tuy nhiên, m Tris/MOPS có ph n ưu vi t hơn do chi u cao pic c a HPO42t t hơn (65,78 mV) so v i c a m His/Ace là (-38,42 mV). Hơn th n a, phân gi i c a các pic khi s d ng m His/Ace kém hơn khi s d ng m Tris/MOPS. Không ch v y, m Tris/MOPS có kh năng ư c ti p t c t i ưu do có th i u ch nh linh ho t th i gian lưu và phân gi i nh vào vi c thay i v n t c dòng EOF. Hình 1. i n di khi phân tách các anion Cl-, SO42-, NO3-, NO2-, HPO42- s d ng các h m có pH khác nhau. b) nh hư ng c a n ng m Y u t th hai ư c kh o sát là n ng các thành ph n trong m. Hình 2. là i n di c a các anion khi thay i n ng Tris và MOPS trong m nhưng v n gi t l 1/1 không làm thay i pH. Có th th y, khi tăng n ng m, v n t c c a anion tăng hay th i gian lưu gi m. Không ch th , khi tăng n ng m, chân pic thu h p l i giúp cho phân gi i gi a các pic t t hơn như B ng 1 Hình 2. i n di phân tách ng th i các anion cơ b n các n ng m khác nhau (Tris/MOPS70: 70 mM Tris, 70 mM MOPS, 3 µM CTAB; Tris/MOPS50: 50 mM Tris, 50 mM MOPS, 3 µM CTAB; Tris/MOPS30: 30 mM Tris, 30 mM MOPS, 3 µM CTAB). 32 N.B. Ngọc và nnk. /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 29, Số 4 (2013) 29-35 B ng 1. phân gi i gi a các pic v i các n ng Cl- - NO2NO2- - NO31,51 1,74 1,77 mTris/MOPS khác nhau NO3- - SO422,87 5,73 7,79 SO42- - HPO4220,35 29,10 33,07 Tris/MOPS30 CTAB3 Tris/MOPS50 CTAB3 Tris/MOPS70 CTAB3 2,97 3,35 3,22 Tuy nhiên, n ng m càng cao d n c a dung d ch càng l n d n n h chi u cao c a pic và tăng chi u cao nhi u n n do hi u ng nhi t Jun. T th c nghi m cho th y, n ng 50 mM Tris, 50 mM MOPS là n ng phù h p cho vi c phân tách ng th i các anion, m b oc v phân gi i gi a các pic và chi u cao pic so v i chi u cao nhi u n n. c) Lo i mao qu n Trong các nghiên c u trên h CE-C4D v i mao qu n silica pH >4, CTAB – ch t i u ch nh dòng EOF – thư ng ư c thêm vào trong dung d ch m. m Tris/MOPS50 ư c kh o sát các n ng CTAB khác nhau t 0-5 µM (Hình 3.). Hình 3. i n di phân tách các anion khi thay i v n t c dòng EOF (Tris/MOPS50 CTAB0: 50 mM Tris, 50 mM MOPS, 0µM CTAB; Tris/MOPS50 CTAB3: 50 mM Tris, 50 mM MOPS, 3 µM CTAB; Tris/MOPS50 CTAB5: 50 mM Tris, 50 mM MOPS, 5µM CTAB; Tris/MOPS50 mqPEEK: 50 mM Tris, 50 mM MOPS s d ng mao qu n PEEK). Khi không cho CTAB hay n ng CTAB quá nh , v n t c dòng EOF l n y ion HPO42v phía ngư c l i, do ó pic c a ph t phát ch xu t hi n khi n ng EOF l n. Vi c tăng n ng CTAB làm gi m v n t c EOF cũng d n n chân pic h p l i, chi u cao pic tăng nhưng ng th i cũng làm gi m phân gi i gi a các pic. K t qu th c nghi m cho th y khi tăng n ng CTAB phân gi i gi a hai pic NO2- - NO3- gi m t 2 (0 µM CTAB) xu ng N.B. Ngọc và nnk. /Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 29, Số 4 (2013) 29-35 33 1,47 (5 µM CTAB). M t khác, nhi u n n tr nên rõ r t hơn khi gi m v n t c EOF b ng vi c tăng n ng CTAB. Như v y, trong i u ki n c a nghiên c u này khi s d ng mao qu n silica, m Tris/MOPS 50 CTAB 3 cho k t qu t t nh t trong vi c phân tách ng th i các anion. Bên c nh mao qu n silica truy n th ng, mao qu n làm t v t li u polime như mao qu n PEEK ư c coi là m t l a ch n m i trong CE. Do không có l p silanol trên b m t, bên dòng i n th m không xu t hi n khi s d ng mao qu n PEEK. K t qu so sánh vi c s d ng hai mao qu n ư c th hi n trong Hình 3..Vi c s d ng mao qu n PEEK còn cho k t qu chi u cao pic t t hơn, hình nh ư ng n n ph ng hơn so v i vi c s d ng mao qu n silica. ng th i, do không ch u tác ng c a EOF nên l pl i c a th i gian lưu khi ó cũng t t hơn. V i kh năng phân tách t t, cho tín hi u pic cao rõ ràng so v i nhi u n n, th i gian phân tích n nh, m 50 mM Tris và 50 mM MOPS s d ng mao qu n PEEK ư c l a ch n là i u ki n t i ưu cho quá trình phân tích ng th i các anion trong m u nư c môi trư ng. 3.2. ánh giá quy trình phân tích úng c a phương pháp ư c ki m ch ng b ng vi c tính toán hi u su t thu h i khi phân tích m u gi ch a năm ion n ng 100 µM. Phương pháp cho k t qu thu h i tương i t t v i c năm anion trong kho ng t 95112% (B ng 2.). l ch chu n tương i c a di n tích pic i v i m u ch a c năm anion n ng 50 µM, 100 µM và 200 µM ư c s d ng ánh giá l p l i c a phép phân tích (n=7) cho k t qu trong kho ng t 4-10%. K t qu gi i h n phát hi n cũng như kho ng ư ng chu n thu ư c t nghiên c u này ã ch ng minh kh năng áp d ng c a phương pháp trong ánh giá ch t lư ng nư c theo các Quy chu n K thu t Qu c gia. ng th i các anion B ng 2. Kho ng ư ng chu n, gi i h n phân tích và l p l i trong phân tích s d ng h CE v n hành b ng tay và detector C4D LOD ion ClNO2NO3SO42PO43*: N ng **: N ng (µM) (mg/L) Kho ng ư ng chu n (µM) 20-600 25-200 25-200 15-600 50-600 R2 ư ng chu n 0,9980 0,9998 0,9988 0,9992 0,9991 Hi u su t thu h i (%) 112±6 102±4 105±9 107±5 95±6 RSD1 (%) (n=7, 50 µM) 4 3 9 5 10 RSD2 (%) (n=7, 100 µM) 5 4 8 4 6 RSD3 (%) (n=7, 200 µM) 6 4 5 5 5 5 10 10 5 15 0,18 0,14* 0,14* 0,48 0,46** tính theo N tính theo P ng th i phương pháp này cũng ã thành công trong vi c h gi i h n phát hi n c a PO4315 µM (465 ppb PO43--P) xu ng th p hơn các nghiên c u phân tích ph t phát trên h mao qu n trư c ây [4]. i n di