MỞ ĐẦU Nước là loại tài nguyên phổ biến nhất trên trái đất. Nước tạo nên các đại dương, biển, sông, hồ và che phủ khoảng 71 % diện tích bề mặt trái đất (361 triệu km3). Trữ lượng nước được ước tính khoảng 1,5 tỷ km3, trong đó nước ngọt chỉ chiếm 28,25 triệu km 3 (1,88 % thủy quyển) và lượng nước có thể sử dụng được chỉ chiếm 4,2 triệu k n r (0,28 % thủy quyển). Nước đổng nghĩa với sự sống.
Nó là thành phần chính của các vật thể sống. Ớ động vật cao cấp nước chiếm từ 60 - 70 % trọng lượng cơ thể, còn trong một số loài sinh vật biển thì lượng nước lên tới 90 %. Nước tham gia vào thành phần sinh quyển và điều hòa các vếu tố của khí hậu, đất đai, sinh vật. thông qua chu trình vận động của nó.
Đối với con người, nước không chỉ là thành phần quan trọnơ của cơ thể mà còn rất cần thiết cho việc thỏa mãn những nhu cầu đa dạng của con nơười trons sinh hoạt, rưới tiêu cho nông nghiệp, dùng cho sản xuất công nghiệp, tạo ra điện năng và các danh thắng. Cùrm vói sụ phái triển của văn minh nhàn loại, nhu cầu về nước ngày càng lón. Hiện tại, toàn bộ lượng nước sử dụng trong sinh hoạt, công nghiệp và nôns nehiệp lên tới 250 m 3/người/năm. Lượng nước công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt thải ra ngày càng lớn, gây ô nhiễm đáng kể đến nguồn nước và môi trường.
Nước thải đưa vào nước bề mặt các loại hóa chất khác nhau, từ trạng thái tan hoặc huyền phù, nhũ tương đến các loại vi khuẩn. Mcặt khác, khi thải vào nước, do tương tác hóa học của các chất m à tạo nên các chất mới khác nsăn cản quá trình làm sạch nước và ảnh hưởng đến sự sống của các sinh vật tron 2 nước. Quá trinh đô thị hóa, công nghiệp hóa và nông nghiệp thâm canh càng phát triển thì tình trạng ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngẩm đã xuất hiên ở nhiều nước, nhiều nơi và ngày càng trở nên nghiêm trọng. Sự ô nhiễm nước không chỉ đon thuần là do vi sinh vật và các chất hữu cơ dỗ phân hủy, mà còn I LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com do nhiều chất hữu cơ khác, chất vô cơ độc hại, các loại hóa chất, các sản phẩm dầu, các chất tẩy rửa, các chất phónơ xạ.
Đó là các chất độc hại, gây nguy hiểm cho sức khỏe của con người và mọi sinh vật. Do đó, việc cung cấp nước cho các nhu cầu của con người ngày càng trở nên khó khăn và phức tạp. Trên giác độ môi trường, phenol và các dẫn xuất của phenol được xếp vào loại chất gây ô nhiễm. Đây là Iihóm chất tương đối bến trong môi trường, có khả năng tích lũy trong cơ thể sinh vật và có khả năng gãy nhiễm độc cấp tính, mãn tính cho con người.
Khi xâm nhập vào cơ thể, các phenol nói chung và clophenol nói riêns; sây ra nhiều tổn thương cho các cơ quan và hệ thống khác nhau nhưns chủ yếu là tác động lên hộ thần kinh, gan, thận, hệ thống tim mạch và máu. Do vậy, việc nghiên cứu, xác đinh sự có mặt của phenol, clophenol và các dẫn xuất của khác của nó để tìm ra biện pháp loại bỏ chúng là điều quan trọns và đặc biệt cần thiết. Việc phân tích xác định mức độ ô nhiễm môi trường do phenol và các clophenol gây ra đã được nhiêù phòng thí nghiệm trên thế siới quan tám nghiên cứu. Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ (US - EPA) và cộns đổng châu Âu đã có những qui định chung cho qui trình chuẩn phán tích đối tượng này.
Các phương pháp phân tích xác định phenol và các clophenolthònơ thường gồm hai giai đoạn : 1. Sử dụns các kĩ thuật để chiết tách và làm giầu như : chiết lỏng - lỏng trực tiếp từ nước bằng dietylete hoặc diclometan; cất lôi cuốn hơi nước: kĩ thuật sục khí và bẫy lại; kĩ thuật sục khí tuần hoàn; chiết pha rắn với các chất hấp phụ XAD - 2, XAD - 4, C6, Cg, C 18 - Silica. Sử dụng các phương pháp để định tính và định lượng như : sắc ký lỏng hiệu năng cao với detector quang (ƯV) và huỳnh quang (RF); sắc ký khí với đetector ion hoá ngọn lửa (FID), Bắt giữ điện tử (ECD) và khối phổ (MS); phăn tích dònơ chảy (FIA); trắc quang. Trons khuôn khổ luận văn này, chúng tôi muốn nghiên cứu, xây dựng một quv trình để xác định các clophenol trong nước bao gồm các bước sau : nghiên cứu sử dụnơ kỹ thuật chiết pha rắn để tách và làm giàu các clophenol LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com trons nước và ứng dụng kỹ thuật sắc ký khí cột mao quản với detector ECD và MS để định lượng chúng, đồng thời áp dụng để phân tích một số mẫu thực tế tại một vài khu vực thuộc địa bàn Hà Nội.
Tuy nhiên, do điều kiện hạn chế của phòng thí nghiệm cứu nên chúng tôi chỉ tiến hành nghiên cứu với 8 clophenol bao gồm : 2 - clophenol ; 2,4 - diclophenol ; 2,6 - diclophenol ; 2,4,6 - triclophenol ; 2,4,5 - triclophenol ; 3,4 - diclophenol ; 2,3,4 ,6 - tetraclophenol ; pentaclophenol. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com PH Ầ N I : TỔ N G Q U A N 1. Khái niệm Phenol là một dãy các hợp chất hóa học, châ't đại diện đầu tiên là hydroxybenzen được Runge tìm thấy năm 1943 khi chưng cất phân đoạn nhựa than đá. Vì mang tính axit nên họp chất này còn được gọi tên là axit cacbolic hoặc axit phelic, và về sau để thể hiện nó với ancol, người ta gọi nó là "phen - o r [ 1 ].
Các clophenol là các hợp chất hữu cơ được tạo thành bàng cách thav thế một nhay nhiều neu yên tử hidro trong vòng thơm của phân tử phenol bằng các nsuyèn tử clo. ^ * Còns thức tổns quát là : C6H 5 „nCln-OH với n = 1 - 5. Cấu trúc nóa học chung của các clophenol như sau : OH X Với X = 1 - 5 nguyên tử clo [10]. Các clophenol lập thành một dãy 19 chất gồm các mono di tri tetra-.
và một pentaclophenol. Tính chất vật lý hóa học của các clophenol ỏ nhiệt độ phòng, hầu hết các các clophenol ở trạng thái rắn có cấu trúc rinh thè nsoại trừ o - clophenol (2 - monoclophenol). ơ nồng độ lớn, các chất nàv có mùi khá manh. 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Độ tan trong nước của các clophenol rất nhỏ, thay đổi từ 2,1.
10 1 mol/lít với o - clophenol cho tới 7,9 .3,4 ,6 - tetraclophenol, nhung chúng dễ cỉàns tan trong một số dung mỏi hữu CO' như metanol, ete, diclometan. [ 1 1 ] Các clophenol trong dung dịch nước có tính axit. Tính chất này tăng lên khi số lượns clo thế trong vòng tăng lên. Do có tính axit nên trong môi trường kiềm, các clophenol tạo thành các muối tương ứng tan tốt hon các clophenol ban đầu.
Bảng 1 : Danh m ục một sô clophenol Ký hiệu Nhiệt độ sỏi Nhiệt độ TT Tên hụp chất Khối lượng khí nóng chảy °c °c (760 mnHịỉ) (760 mnHg) l 2 - đophenol 2 - CP 128,56 174,9 9 2 2,4 - diclop h en ol 2.5 - TjCP 197,45 thăn« hoa 68 - 70 6 3 ,4 - d icloph en ol 3.6 - tetraclophenol 2 ,? ,4 ,6 - T4CP 2 3 1 ,8 9 15 0 15 70 s p en u clop h en ol PCP 2 6 6 ,3 4 309 - 310 1 9 0 - 191 1. Nguổn tự nhiên Một số clophenol được phát hiện tronR mòi trườn 2 có nguồn gốc từ các loại nhựa cây. nhựa than đá và trons một số loài sinh vạt. Trong nhựa cây, các sán phẩm phenol là kết quả của quá trình phân huỳ các hợp chất thiên nhiên LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com có cấu trúc khác nhau bằng con đường vi sinh vật.
Trong than đá loại antraxit, hàm lượng các phenol có thể lên tới 0,001 % [12]. Trong một số loài sinh vật, 2.4 - điclophenol được phát hiện trong nấm penicilium, 2,6 - diclophenol đóng vai trò như một phenornon của một số loài phát ra [13].Lượng lớn các họp chất clophenol được phát hiện trong môi trường có nguồn gốc tự nhiên, tuy nhiên chúns không đáng kể so với tổng lượng clophenol. Nguốn nhân tạo Vào thập kỷ 70, sản lượng hàng năm của clophenol trên toàn thế giới ước tính k h o ả n g 200 nghìn tấn, và chủ yếu là 2,4 - dioclophenol và 2,3,4 ,6 - tetraclophenol. Các nước sàn xuất clophenol chủ yếu là Mỹ, Nhật, Anh, Thụy Điển.
Đến cuối thập kỷ 70. khi các nghiên cứu về độc tính của clophenol khá đầy đủ thì một sô nước phát triển đã để ra quy định về việc hạn chế sử dụns loại hợp chất này và do đó sản lượng có giảm rõ rệt [14]. Tron 2 công nghiệp, các clophenol được tổng họp theo hai con đường : (1) Clo hóa trực tiếp phenol để tạo ra các clophenol hoặc polyclophenol r] 1 rV'Vì òr ưu u u u i w Ak m õ t II H i t C u « vA V/ iI/V1' xt A /-» \Vf X u v T-t U •A f A A U C I V J. Cl V '111n v t u V (2) Thủy phán các clobenzen trons dung môi metanol, etylenơlycol hoặc một số duns môi khác.
Các chất được sàn xuất theo con đường thứ nhất là : 2 - MCP ; 4 -MCP ; 2.4,6 - T,CP ; 2,3,4,6 - T4CP ; PCP. Quá trình clo hóa khòna định lượng thu được một nhóm các clophenol khác nhau. Theo con đườns thứ hai. người ta sản xuất được 2,5 - DCP ; 3,4 - DCP ; 2,4,5 - T3CP ; 23.CP; 2,3,5 ,6 - T4CP và PCP.
Cả hai con đường này đều cho những chất 2 à\ ổ nhiễm khác nhau có hai cho sức khỏe, nhất là khi các điều kiện thuận lợi của phản ứng không được duy trì [ 1 0 ]. 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. ứng dụng của các clophenol Ngay từ đầu thập kỷ 30, các clophenol đã được tổng hợp trong công nghiệp để sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Trong công nghiệp sản xuất thuốc báo vệ thực vật, diclophenol và triclophenol được sử dụng để sản xuất các chất diệt cỏ nhóm phenoxi như 2,4 - D : 2,3,5 - T.
Các tetraclophenol và triclophenol được dùng làm thuốc diệt khuẩn, diệt tảo, động vật thân mềm, diệt nấm mốc và tẩy uế, khử trùng. Pentaclophenol và các tetraclophenol được sử dụns để tẩm tre, gỗ nhằm chống mối mọt và chống mốc.