Tối ưu quy trình Phân Tích Mẫu Môi Trường của bạn cùng kỹ thuật trích ly hoàn hảo

Chiết dung môi là một bước xử lý mẫu cần thiết để phân tích các chất tồn dư và gây ô nhiễm môi trường. Universal-Extractor E-800 của BUCHI cung cấp phương pháp chiết Soxhlet tự động, nhanh và đáng tin cậy cho nhiều dạng mẫu môi trường. Trong hướng dẫn này, các nghiên cứu về việc xác định dầu mỡ trong nước thải, dioxin trong bộ lọc không khí, cũng như PCBs và PAHs trong trầm tích được trình bày. Tất cả kết quả đều phù hợp với giá trị dự kiến. 

1. Giới thiệu: 

Vấn đề bền vững môi trường đã đạt được sự phù hợp một cách ổn định cho cả cộng đồng khoa học và công chúng nói chung. Tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường và sức khỏe con người khỏi các chất ô nhiễm chưa bao giờ hiển nhiên hơn.

Để ngăn chặn hoặc loại bỏ hiệu quả các cản nhiễu thì những quy trình và phương pháp được sử dụng để phân tích mẫu môi trường cần phải mạnh, linh động và cung cấp dữ liệu đáng tin cậy. BUCHI hỗ trợ các sáng kiến bảo vệ môi trường bằng cách cung cấp các giải pháp dẫn đầu thị trường về việc phân tích và xử lý mẫu đáng tin cậy cho các công ty, phòng thí nghiệm môi trường và các cơ quan chính phủ. Những giải pháp của chúng tôi bao gồm xử lý mẫu và thử nghiệm mẫu không khí, đất, trầm tích, bùn thải, chất thải và nước thải.

Xác định chất ô nhiễm trong nền mẫu môi trường và thực phẩm đòi hỏi phương pháp xử lý mẫu hiệu quả. Tối ưu hóa bước xử lý mẫu cho một nền mẫu cụ thể là chìa khóa để đạt được độ chính xác trong phân tích môi trường. Khuyến cáo sau đây sẽ trình bày các thông số quy trình và dữ liệu cuối cùng về việc chiết dầu mỡ trong nước thải, PAHs và PCBs trong trầm tích và mức PCDD/F trong khí quyển bằng cách sử dụng UniversalExtractor E-800 của BUCHI.

Chiết thường là một phần của quy trình phân tích xác định các chất ô nhiễm hữu cơ trong nền rắn và bán rắn. Chất lượng của quá trình chiết ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả và mẫu đưa vào vì nó thường là nút cổ chai của toàn bộ quy trình. Do đó, việc chiết hiệu quả và đáng tin cậy là điều kiện tiên quyết để xác định thành công các chất ô nhiễm môi trường. Soxhlet, là phương pháp chiết chuẩn được công nhận, được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực phân tích môi trường.

Trong hai thập kỷ vừa qua, các phương pháp chiết hiện đại như là chiết dung môi cao áp, chiết vi sóng và siêu âm đã được ứng dụng vào phân tích môi trường và trở thành phương pháp chuẩn hiện hành [1,2]. Những ưu điểm chính của các phương pháp chiết hiện đại so với chiết Soxhlet truyền thống là thời gian chiết ngắn hơn và lượng mẫu đưa vào cao hơn. Bài viết này chỉ tập trung vào phương pháp chiết dung môi cổ điển cho các mẫu môi trường bằng cách dùng chiết Soxhlet. Xác định các chất ô nhiễm môi trường với tốc độ và lượng đưa vào cao bằng cách chiết dung môi cao áp sử dụng SpeedExtractor E-914/ E-916 của BUCHI được mô tả ở phần khác [3-5].

Tất cả các phương pháp chiết hiện đại luôn được so sánh và xác nhận so với Soxhlet. Nhiều ấn phẩm so sánh những kỹ thuật chiết khác nhau, ví dụ [6-8]. Những nhược điểm chủ yếu của chiết Soxhlet truyền thống là thời gian chiết dài và tiêu tốn nhiều dung môi. Đầu tư vào một hệ chiết có thể hạn chế những vấn đề này mà không ảnh hưởng đến chất lượng có thể giúp đạt được hiệu quả cao trong phân tích môi trường.

Chiết Soxhlet tự động, được cung cấp bởi UniversalExtractor E-800 của BUCHI, có thể làm giảm đáng kể thời gian chiết và lượng dung môi tiêu thụ cho mỗi mẫu so với chiết Soxhlet truyền thống với hệ thủy tinh. Buồng chiết đa năng tất cả trong một của UniversalExtractor E-800 hỗ trợ năm phương pháp chiết khác nhau. Chức năng đa nhiệm vụ độc đáo này cho phép kiểm soát riêng lẻ và vận hành đồng thời sáu phương pháp chiết độc lập để phát triển phương pháp nhanh chóng và lượng mẫu đưa vào cao.

Những ví dụ về việc sử dụng hệ chiết Soxhlet tự động của BUCHI trong tài liệu bao gồm xác định PAH trong đất [9], xác định mức PBDE trong khí quyẻn [10], chiết các chất gây rối loạn nội tiết và các chất tương tự dioxin trong trầm tích [11], xác định PCB, PAH và OCP trong trầm tích [12] và thu được hồ sơ ô nhiễm của DDT bằng cách đo tích lũy sinh học trong cá mập ở Greenland [13]. 

Một số nghiên cứu thực hiện trên UniversalExtractor E-800 thông qua cộng tác giữa BUCHI với các trường đại học và các phòng thí nghiệm dịch vụ được trình bày bên dưới.

2. Dầu mỡ trong nước thải

Dầu là một trong những dạng ô nhiễm nước phổ biến nhất và dễ nhìn thấy. Vì dầu có thể lan rộng dễ dàng, thậm chí với những lượng nhỏ cũng có khả năng gây hại cho môi trường thủy sinh [14]. Lượng dầu mỡ trong nước mặt hoặc nước ngầm được quy định theo luật pháp ở hầu hết các quốc gia.

“Dầu mỡ” được định nghĩa là bất kỳ vật liệu nào tan được trong dung môi. Bao gồm vật liệu khác được chiết bởi dung môi từ mẫu được acid hóa (như những hợp chất lưu huỳnh, thuốc nhuộm hữu cơ, và chất diệp lục) và không bay hơi trong quá trình thử nghiệm [15]. Tổng dầu mỡ có thể được xác định bằng phương pháp trọng lượng hoặc bằng phương pháp hấp thu hồng ngoại sau khi chiết dung môi. Không giống các phương pháp trọng lượng và hồng ngoại, việc sử dụng GC-FID có khả năng thu được chi tiết các loại hydrocarbon khác nhau trong phần dầu [14].

Theo Standard AWWA 5520 phần D Soxhlet [15], mẫu nước thải đã acid hóa sẽ được lọc trên miếng vải muslin và giấy lọc. Miếng lọc được làm khô sau đó được chiết với hexane. Phần còn lại của dịch chiết hexane được xác định theo phương pháp trọng lượng và suy ra hàm lượng dầu mỡ có trong mẫu nước thải. 

Mẫu được thêm vật liệu tham khảo được chứng nhận (dầu hướng dương) có nồng độ ô nhiễm tương đương 100ppm. Mẫu này được lọc, chiết và xác định hiệu suất thu hồi. Thời gian chiết 4 giờ theo phương pháp chuẩn [15]. Kết quả được trình bày ở Bảng 1.

Bảng 1: Kết quả mẫu trắng và hiệu suất thu hồi của dầu mỡ (giá trị trung bình, n=3, rsd% của loạt mẫu) 

3. Dioxins trong bộ lọc không khí 
 
Chất lượng không khí là mối bận tâm hàng đầu đối với sức khỏe của người dân, đặc biệt ở các khu vực đô thị nơi mà các hoạt động sinh sống và các nguồn ô nhiễm cùng tồn tại. Sự quan tâm đặc biệt dành cho các vật chất dạng hạt trong không khí (PM), một hỗn hợp hạt siêu mịn và các giọt lỏng nằm trong không khí mà một khi hít vào có khả năng đi vào phổi và máu. Dioxin là những hydrocarbon thơm được halogen hóa, được hình thành như sản phẩm phụ của quá trình nhiệt, có thể đi vào môi trường một cách vô tình và kết hợp với PM. 
 
Mẫu không khí được lấy trên miếng lọc PUF hoặc lọc sợi thạch anh. Chiết Soxhlet các bộ lọc ô nhiễm được xem như là bước xử lý mẫu trước khi tiến hành phân tích, được mô tả trong phần tóm tắt của EPA TO-9 [16] và xác định dioxins theo EPA 1613 [17].
 
Bảng 2: Hiệu suất thu hồi [%] của dioxins trên các miếng lọc PUF được thêm chuẩn, n=4. Không tìm thấy chất phân tích nào được định lượng trong mẫu trắng

4. PCBs trong mẫu trầm tích 

Polychlorinated biphenyls (PCBs) là một dãy các hợp chất hữu cơ có cấu tạo từ biphenyl trong đó các nguyên tử hydrogen được thay thế bởi 1-10 nguyên tử chlorine. Có 209 cấu tử khác nhau. Để đơn giản hóa mô tả, chúng thường được chỉ định bằng một con số từ 1 đến 209.

Hình 4: Công thức cấu tạo của Polychlorinated Biphenyles

PCBs độc, bền, chúng tích lũy sinh học trong các hệ sinh thái trên cạn và dưới nước và có mặt khắp nơi trong môi trường. Hiện nay việc sản xuất và sử dụng bị cấm hầu như trên toàn thế giới. Mẫu trầm tích SETOC vòng tròn [18] được chiết theo EPA 3541 [19] bằng cách sử dụng chế độ chiết Soxhlet ấm. Hexane:Acetone 1:1 được sử dụng làm dung môi chiết. Dịch chiết được cô lại đến thể tích 1 mL bằng hệ Syncore® Analyst của BUCHI. Thời gian chiết 3 giờ là tối ưu để chiết PCBs từ mẫu trầm tích. Kết quả phân tích phù hợp với các giá trị consensus. Thời gian chiết lâu hơn không làm tăng hiệu suất thu hồi (xem Hình 5).

Hình 5: Hiệu suất thu hồi của PCBs sau khi chiết 2 giờ, 3 giờ và 4 giờ, các error bar cho thấy khoảng chấp nhận (+/- độ lệch chuẩn) của giá trị concensus của mẫu SETOC.

5. PAHs trong mẫu trầm tích

PAHs nằm trong dầu, than và nhựa đường được tạo thành bởi quá trình carbon hóa than. Chúng cũng có thể được tìm thấy trong thịt nướng, khói thuốc lá và khí thải ô-tô. PAHs tồn tại khắp nơi, bền và một số trong chúng có khả năng gây ung thư, đột biến và quái thai Có nhiều hơn 100 PAH khác nhau, nhưng thường chỉ có 16 PAH được định nghĩa bởi Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) được phân tích. Mẫu trầm tích SETOC vòng tròn [18] được chiết theo EPA 3541 [19] bằng cách sử dụng chế độ chiết Soxhlet ấm. Hexane:Acetone 1:1 được sử dụng làm dung môi chiết và tổng thời gian chiết là 3 giờ. Các kết quả cuối cùng nằm trong giá trị consensus của mẫu SETOC (xem Hình 6)

Hình 6: Kết quả PAH trong mẫu trầm tích sử dụng UniversalExtractor E-800. Các error bar cho thấy khoảng chấp nhận (+/- độ lệch chuẩn) của giá trị concensus của mẫu SETOC

6. Kết luận

UniversalExtractor E-800 của BUCHI cung cấp một hệ dung môi chiết hiệu năng cao đặc biệt dành riêng cho các mẫu môi trường. Hệ chiết có khả năng tiết kiệm thời gian thông qua thiết kế đầy thông minh và có khả năng thực hiện đa nhiệm vụ cho phép nhiều lần chạy độc lập được tiến hành đồng thời. Ngoài ra, hệ chiết được trang bị bộ phận gia nhiệt tốc độ cao, thiết kế các van từ và cảm biến thông minh, kiểm soát quá trình một cách chặt chẽ và các bộ phận thủy tinh được tối ưu hóa dẫn đến việc chiết đạt hiệu quả và nhanh chóng ngay cả đối với những dung môi có nhiệt độ sôi cao như toluene. Khả năng linh hoạt của buồng chiết "tất cả trong một" cho phép người sử dụng chọn phương pháp tối ưu, nhiệt độ chiết lý tưởng và tương tác dung môi-mẫu cho bất kỳ ứng dụng nào, dẫn đến hiệu suất thu hồi cao và độ sai lệch thấp.

Trong hướng dẫn này, chúng tôi đã chứng minh rằng UniversalExtractor E-800 cung cấp phương pháp chiết Soxhlet hoàn toàn tự động, nhanh và đáng tin cậy như là một bước xử lý mẫu trong việc xác định các chất ô nhiễm môi trường. Dầu mỡ từ nước thải, dioxins từ bộ lọc không khí và PCBs và PAHs từ mẫu trầm tích được chiết một cách thành công. Hiệu suất thu hồi và kết quả phân tích phù hợp với giá trị dự kiến hoặc được chứng nhận

 

Cần hỗ trợ thêm thông tin, Quý khách vui lòng liên hệ: 

Hotline: 0906 654 815

Email: techinfo.vn@dksh.com

Hoặc để lại thông tin như form bên dưới: