Đồ Án Nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích các hợp chất Polyclobiphenyl (PCBs) trong dầu biến thế và kh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
VŨNG TÀU, THÁNG 06 NĂM 2012



MỤC LỤC ( Đồ án 99 trang có File WORD)

Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt i
Danh mục các bảng ii
Danh mục các hình vẽ, sắc ký đồ và đồ thị iii
LỜI MỞ ĐẦU
LỜI CẢM ƠN ĐẶT VẤN ĐỀ
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về PCBs 2
1.1.1. Công thức hóa học 2
1.1.2. Tính chất vật lý 3
1.1.3. Tính chất hóa học 4
1.1.4. Ứng dụng, nguồn xâm nhiễm, tác hại, quy định về tồn lượng của các hợp
chất Polyclobiphenyl. 5
1.1.1.5. Các hợp chất Polyclobiphenyl sử dụng trong nghiên cứu này 7
1.2. Tổng quan về phương pháp sắc ký và thiết bị phân tích 9
1.2.1. Đại cương về phương pháp phân tích sắc ký 9
1.2.2. Sơ lược về phương pháp sắc ký khí 10
1.2.2.1. Khái niệm 10
1.2.2.2. Một số đại lượng cơ bản trong sắc ký khí 11
1.2.2.3. Sơ đồ thiết bị sắc ký khí 13
1.2.2.4. Định tính và định lượng trong sắc ký khí 19
1.2.3. Kỹ thuật sắc ký khối phổ 21
1.2.3.1. Sơ lược nguyên tắc hoạt động và cấu tạo 21
1.2.3.2. Bộ phận tiêm mẫu (injector) 23
1.2.3.3. Cột tách (column) 24
1.2.3.4. Bộ phân tích khối 24

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Tìm hiểu về phương pháp phân tích 29
2.1.1. Phân tích đa lượng 29
2.1.2. Phân tích vi lượng 29
2.1.2.1. Phân tích PCBs bằng phương pháp sắc ký khí 29
2.1.2.2. Phân tích PCBs bằng phương pháp thử nghiệm miễn dịch ELISA, phương pháp EIA. 32
2.1.2.3. Phân tích PCBs bằng phương pháp hóa phát quang 33
2.2. Lựa chọn phương pháp phân tích 33
2.3. Phương pháp chiết tách hợp chất Polyclobiphenyl 34
2.3.1. Phương pháp chiết lỏng lỏng 34
2.3.2. Phương pháp chiết pha rắn 35

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Chuẩn bị 37
3.1.1. Lấy mẫu 37
3.1.2. Hóa chất 37
3.1.3. Thiết bị và dụng cụ 38
3.2. Khảo sát và hiệu lực hóa phương pháp phân tích 39
3.2.1. Khảo sát các thông số của quy trình phân tích 39
3.2.1.1. Các thông số vận hành thiết bị 39
3.2.1.2. Khảo sát và tối ưu hóa các chương trình nhiệt cho cột 39
3.2.1.3. Khảo sát khoảng tuyến tính 49
3.2.2. Khảo sát quy trình phân tích 51
3.2.2.1. Khảo sát quy trình xử lý mẫu 51
3.2.2.2. Khảo sát hệ số pha loãng 56
3.2.2.3. Khảo sát hiệu suất thu hồi của quá trình phân tích 59
3.2.2.4. Khảo sát giới hạn phát hiện (MDL) và giới hạn định lượng (LOQ) của phương pháp 62
3.2.3. Ứng dụng quy trình phân tích trên mẫu thật 66
3.2.3.1. Mẫu dầu biến thế thải tại nhà máy nhiệt điện Bà Rịa (PCB-01C) 66
3.2.3.2. Mẫu dầu biến thế sạch tại Tổng kho điện lực Bình Định (PCB-02C) 67
3.2.3.3. Mẫu dầu biến thế thải tại Tổng kho điện lực Bình Định (PCB-03C) 68
3.2.3.4. Mẫu dầu Komart SHD 40 dùng trong xe Oto (PCB-04C) 69
3.2.3.5. Mẫu dầu Mobil Vacuoline 533 dùng trong máy nén khí (PCB-05C) 70
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU MỚI
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC



DANH MỤC CÁC BẢNG


Trang

Bảng 1.1 Các đồng phân của Polyclobiphenyl 2
Bảng 1.2 Tên thương mại của một số hỗn hợp PCB 3
Bảng 1.3 Một số đại lượng vật lí của một số hỗn hợp PCBs (Aroclor), ở 25oC 4
Bảng 1.4 Hàm lượng tổng số PCBs cho phép theo TCVN 7
Bảng 1.5 Hàm lượng tổng số PCBs cho phép theo TCVN 7
Bảng 1.6 Các đồng đẳng của PCBs trong nghiên cứu này 8
Bảng 2 Bảng so sánh giới hạn phát hiện hợp chất PCBs trên một số dầu dò 31
Bảng 3.1 Danh sách chất PCB trong hợp chất PCB kỹ thuật 38
Bảng 3.2 Bảng 6 hợp chất PCB, ion định lượng và ion xác nhận 40
Bảng 3.3 Hướng dẫn cách pha chuẩn từ 5ppb đến 1000ppb 49
Bảng 3.4 Xử lý kết quả phân tích mẫu PCB-1104 theo quy trình phân tích 1 52
Bảng 3.5 Xử lý kết quả phân tích mẫu PCB-1104 theo quy trình phân tích 2 55
Bảng 3.6 Xử lý kết quả phân tích của mẫu PCB-1101D 61
Bảng 3.7 Hướng dẫn phương pháp tính MDL & LOQ 62
Bảng 3.8 Xử lý kết quả phân tích PCBs của mẫu PCB-1102 64
Bảng 3.9 Xử lý kết quả phân tích PCBs của mẫu PCB-1104 65
Bảng 3.10 Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của phương pháp 65
Bảng 3.11 Xử lý kết quả phân tích PCBs của mẫu PCB-01C 67
Bảng 3.12 Xử lý kết quả phân tích PCBs của mẫu PCB-02C 68
Bảng 3.13 Xử lý kết quả phân tích PCBs của mẫu PCB-03C 69
Bảng 3.14 Xử lý kết quả phân tích PCBs của mẫu PCB-04C 69
Bảng 3.15 Xử lý kết quả phân tích PCBs của mẫu PCB-05C 70


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SẮC KÝ ĐỒ VÀ ĐỒ THỊ



Hình 1.1 Biểu diễn peak sắc ký của cấu tử A 12
Hình 1.2 Sơ đồ thiết bị sắc ký khí 13
Hình 1.3 Sơ đồ diễn tả cấu tạo và chức năng của thiết bị GC/MS 22
Hình 1.4 Sơ đồ khối của hệ sắc ký khối phổ (MS block diagram) 22
Hình 1.5 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các kỹ thuật tiêm mẫu 23
Hình 1.6 Các quá trình diễn ra trong bộ phận khối phổ 25
Hình 1.7 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của buồng ion hóa 25
Hình 1.8 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống tứ cực 27
Hình 1.9 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của detector nhận điện tử 27
Hình 3.1 Đồ thị nhiệt độ biểu diễn theo chương trình nhiệt 1 40
Hình 3.2 Sắc ký đồ tách 6 hợp chất PCBs trong mẫu PCB-1101 theo chương
trình nhiệt 1 và peak phóng to của ion 360 (hợp chất PCB 153). 41
Hình 3.3 Đồ thị nhiệt độ biểu diễn theo chương trình nhiệt 2 42
Hình 3.4 Sắc ký đồ tách 6 hợp chất PCBs trong mẫu PCB-1101 theo chương
trình nhiệt 2 và peak phóng to của ion 360 (hợp chất PCB 153). 42
Hình 3.5 Đồ thị nhiệt độ biểu diễn theo chương trình nhiệt 3 43
Hình 3.6 Sắc ký đồ tách 6 hợp chất PCBs trong mẫu PCB-1101 theo chương
trình nhiệt 3 và peak phóng to của ion 360 (hợp chất PCB 153). 44
Hình 3.7 Đồ thị nhiệt độ biểu diễn theo chương trình nhiệt 4 45
Hình 3.8 Sắc ký đồ tách 6 hợp chất PCBs trong mẫu PCB-1101 theo chương
trình nhiệt 4 và peak phóng to của ion 360 (hợp chất PCB 153). 45
Hình 3.9 Đồ thị nhiệt độ biểu diễn theo chương trình nhiệt 5 46
Hình 3.10 Sắc ký đồ tách 6 hợp chất PCBs trong mẫu PCB-1101 theo chương
trình nhiệt 5 và peak phóng to của ion 360 (hợp chất PCB 153). 47
Hình 3.11 Đồ thị nhiệt độ biểu diễn theo chương trình nhiệt 6 48
Hình 3.12 Sắc ký đồ tách 6 hợp chất PCBs trong mẫu PCB-1101 theo chương
trình nhiệt 6 và peak phóng to của ion 360 (hợp chất PCB 153). 48
Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa nồng độ và diện tích peak của các
hợp chất PCB 50
Hình 3.14 Quy trình 1 phân tích hợp chất PCBs trong mẫu dầu biến thế 51
Hình 3.15 Sắc ký đồ phân tích mẫu PCB-1104 theo quy trình phân tích 1 52
Hình 3.16 Quy trình 2 phân tích hợp chất PCBs trong mẫu dầu biến thế 53
Hình 3.17 Sắc ký đồ phân tích mẫu PCB-1104 theo quy trình phân tích 2 55
Hình 3.18 Sắc ký đồ phân tích mẫu PCB-03 với f = 50 56
Hình 3.19 Sắc ký đồ phân tích mẫu PCB-03 với f = 10 57
Hình 3.20 Sắc ký đồ phân tích mẫu PCB-03 với f = 100 58
Hình 3.21 Sắc ký đồ phân tích mẫu PCB-1101D 60
Hình 3.22 Đồ thị biểu diễn nồng độ các hợp chất PCBs trong mẫu PCB-1101D
và nồng độ các hợp chất PCBs trong hỗn hợp chuẩn Clophen A50 61
Hình 3.23 Sắc ký đồ phân tích mẫu PCB-1102 63
Hình 3.24 Sắc ký đồ phân tích mẫu PCB-1104 64
Hình 3.25 Sắc ký đồ phân tích mẫu PCB-01C 66
Hình 3.26 Sắc ký đồ phân tích mẫu PCB-02C 67
Hình 3.27 Sắc ký đồ phân tích mẫu PCB-03C 68
Hình 3.28 Sắc ký đồ phân tích mẫu PCB-04C 69
Hình 3.29 Sắc ký đồ phân tích mẫu PCB-05C 70


LỜI MỞ ĐẦU


Trên thế giới, người ta đã sản xuất và sử dụng các hợp chất Polyclobiphenyl (PCBs) rộng rãi từ năm 1930 vì nó có nhiều tính năng quý trong công nghiệp như: khả năng truyền nhiệt, cách điện tốt Việt Nam tuy không sản xuất nhưng cũng đã nhập khẩu một khối lượng lớn khoảng 27000 đến 30000 tấn PCBs từ Nga, Trung Quốc, Rumani chủ yếu dùng để làm chất cách điện trong máy biến thế. Nhưng từ những năm 60 của thế kỉ XX, người ta đã đánh giá được ảnh hưởng có hại của PCBs đến sức khỏe con người, như là khả năng gây ung thư và hàng loạt các ảnh hưởng xấu đến hệ thần kinh, hệ miễn dịch, hệ sinh dục, hệ bài tiết. Kể từ đó PCBs bị hạn chế và bị cấm sử dụng. Tuy hiện nay chúng ta không còn sử dụng các hợp chất này nhưng PCBs vẫn còn bị phát tán ra môi trường. PCBs được tìm thấy có mặt trong hầu hết các môi trường nước, đất, không khí, tích tụ dai dẳng trong các mô mỡ động vật và con người. Các vấn đề sức khỏe của con người liên quan đến PCBs đã và đang được quan tâm đúng mức[10]. Các tổ chức môi trường trên thế giới đã và đang tiếp tục giúp đỡ Việt Nam trong việc xây dựng và triển khai quy trình thu gom, quản lí và xử lý PCBs. Có thể nói, việc quan tâm thu gom và xử lý PCBs hiện nay có quy mô mang tính toàn cầu.

Với mong muốn khảo sát và kiểm tra hàm lượng PCBs trong dầu biến thế tại một số nhà máy điện trên địa bàn tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu (và có thể mở rộng địa bàn khảo sát ra một số Tỉnh lân cận), Tôi tiến hành nghiên cứu thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xây dựng quy trình phân tích các hợp chất Polyclobiphenyl (PCBs) trong dầu biến thế và khảo sát sự ô nhiễm PCBs trong dầu biến thế bằng phương pháp GC/MS”, và sử dụng đề tài này làm bài báo cáo tốt nghiệp Đại học ngành CNKT Hóa học (chuyên ngành Hóa dầu) tại trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu, khóa III, tốt nghiệp năm 2012.