Ứng dụng HPLC đánh giá xử lý amoxicillin, norfloxacin bằng TiO2/SBA-15

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Nguyễn Sao Mai ỨNG DỤNG HPLC ĐỂ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ AMOXICILLIN VÀ NORFLOXACIN BẰNG VẬT LIỆU TiO2/SBA-15 TRONG NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Hà Nội - 2020 luan an luan an LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực, chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào và hoàn toàn không có sự sao chép hoặc sử dụng kết quả của đề tài nghiên cứu nào tương tự. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố. Tôi xin chịu trách nhiệm với công trình nghiên cứu này. Hà Nội, tháng 06 năm 2020 Tác giả luận văn Nguyễn Sao Mai luan an LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và tri ân sâu sắc đối với TS.

Nguyễn Thành Đồng và TS. Nguyễn Thị Thu Trang đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi để có cơ hội được tiếp cận với nghiên cứu khoa học và nhiệt tình định hướng cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn Học viện Khoa học và Công nghệ, đặc biệt là các thầy cô giáo trực tiếp giảng dạy các chuyên đề của toàn khóa học đã tạo điều kiện, đóng góp ý kiến cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn Bộ khoa học và công nghệ (Nhiệm vụ khoa học và công nghệ theo nghị định thư, mã số NĐT.GER/19) đã hỗ trợ kinh phí cho tôi trong việc thực hiện luận văn.

Có được công trình nghiên cứu này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới tập thể những người bạn, những người anh và chị là đồng nghiệp phòng Giải pháp công nghệ cải thiện môi trường – Viện công nghệ môi trường đã hết lòng giúp đỡ, đóng góp và chỉ bảo tôi những kiến thức chuyên môn vô cùng quý báu. Bên cạnh đó, công lao không thể thiếu khi kể đến góp phần không nhỏ trong quá trình tôi thực hiện luận văn thạc sỹ đó chính là nguồn năng lượng sống từ gia đình và bạn bè tôi. Tôi muốn nói lời cảm ơn tới gia đình vì đã chăm sóc, động viên tôi cả về thể chất lẫn tinh thần, luôn mang cho tôi những động lực cố gắng. luan an i MỤC LỤC MỤC LỤC.

i DANH MỤC BẢNG. iv DANH MỤC HÌNH. v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT. vii MỞ ĐẦU.

TỔNG QUAN TÀI LIỆU .TỔNG QUAN VỀ KHÁNG SINH. Khái niệm về kháng sinh. Tình hình sử dụng kháng sinh ở Việt Nam. Tổng quan về kháng sinh Norfloxacin.

Tổng quan về kháng sinh Amoxicillin .TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN .CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH NORFLOXACIN VÀ AMOXICILLIN. Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis. Phương pháp điện hóa. Phương pháp điện di mao quản .TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẮC KÍ LỎNG HIỆU NĂNG CAO.

Cơ sở lý thuyết và khái niệm. Nguyên tắc của quá trình sắc ký. Cấu tạo của hệ thống HPLC. Các đại lượng đặc trưng của HPLC .TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU TiO2/SBA-15.

30 luan an ii 1. Giới thiệu chung về vật liệu TiO2/SBA-15. Ứng dụng của TiO2/SBA-15 trong xử lý môi trường. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU.ĐỐI TƯỢNG VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.

Đối tượng nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu .THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT. Hóa chất, chất chuẩn .PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Chuẩn bị mẫu.

Khảo sát bước sóng phát hiện chất. Qui trình vận hành hệ thống HPLC. Khảo sát điều kiện tối ưu hóa hệ thống sắc ký. Thẩm định phương pháp.

Khảo sát quy trình xử lý Norfloxacin và Amoxicillin bằng vật liệu TiO2/SBA-15. Ứng dụng vật liệu TiO2/SBA-15 để xử xý kháng sinh Norfloxacin và Amoxicillin trong nước thải bệnh viện. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN PHÂN TÍCH SẮC KÝ. Khảo sát bước sóng hấp thụ cực đại của các chất nghiên cứu.

50 luan an iii 3. Pha tĩnh và thể tích vòng mẫu. Khảo sát thành phần pha động. Khảo sát tỷ lệ pha động.

Khảo sát tốc độ dòng. THẨM ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH. Tính thích hợp của hệ thống. Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng.

Khoảng tuyến tính. KHẢO SÁT QUY TRÌNH XỬ LÝ KHÁNG SINH NORFLOXACIN VÀ AMOXICILLIN BẰNG VẬT LIỆU TIO2/SBA-15. Khảo sát hàm lượng xúc tác TiO2/SBA-15. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất tham gia phản ứng.

Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng. Độ ổn định của chất xúc tác. ỨNG DỤNG VẬT LIỆU VẬT LIỆU TiO2/SBA-15 ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN CHỨA KHÁNG SINH NORFLOXACIN VÀ AMOXICILLIN. Quy trình hệ thí nghiệm.

Xác nhận giá trị sử dụng. 81 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 86 luan an iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Bảng phân loại kháng sinh theo cấu trúc hóa học [2] .2 Đặc tính chung của nước thải bệnh viện .1 Sự khác nhau giữa độ lặp lại, độ chụm trung gian và độ tái lặp .1 Kết quả khảo sát 6 hệ pha động .2 Các tỷ lệ khảo sát pha động .3 Tính thích hợp của hệ thống đối với Norfloxacin và Amoxicillin .4 Cách pha loãng dung dịch mẫu chuẩn hỗn hợp NOR và AMOX trước khi tiêm vào hệ thống HPLC .5 Chiều cao peak tương ứng với nồng độ của Norfloxacin và Amoxicillin trong dãy chuẩn .6 Phương trình hồi quy của Norfloxacin và Amoxicillin .7 Thống kê và phân tích giá trị sử dụng của hệ thống HPLC đối với các mẫu lặp Norfloxacin .8 Thống kê và phân tích giá trị sử dụng của hệ thống HPLC đối với các mẫu lặp Amoxicillin .9 Thống kê và phân tích giá trị sử dụng của hệ thống HPLC đối với các mẫu tái lặp Norfloxacin .10 Thống kê và phân tích giá trị sử dụng của hệ thống HPLC đối với các mẫu tái lặp Amoxicillin .11 Kết quả khảo sát độ đúng của phương pháp với Norfloxacin .12 Kết quả khảo sát độ đúng của phương pháp với Amoxicillin .13 Kết quả phân tích độ lặp lại đối với mẫu nước thải bệnh viện chứa kháng sinh Norfloxacin và Amoxicillin trước và sau khi xử lý bằng vật liệu TiO2/SBA-15.

82 luan an v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Công thức cấu tạo của Norfloxacin.2 Công thức cấu tạo của Amoxicillin.3 Hệ thống cấu tạo HPLC .4 Sơ đồ hệ thống HPLC và sắc đồ tách.5 Giản đồ vè sự tách của hai pic sắc ký A và B .6 Sự cân đối của pic HPLC .1 Phổ hấp thụ cực đại của Norfloxacin và Amoxicillin .2 Sắc ký đồ hệ PD1 .3 Sắc ký đồ hệ PD2 .4 Sắc ký đồ hệ PD3 .6 Sắc ký đồ hệ PD5 .7 Sắc ký đồ hệ PD6 .8 Kết quả khảo sát các tỷ lệ pha động .9 Sắc ký đồ thể hiện tín hiệu chất AMOX và NOR với tốc độ dòng thay đổi .10 Sắc ký đồ nền mẫu trắng (không chứa chất phân tích) .11 Sắc ký đồ mẫu trắng (chứa chất phân tích) .12 Sắc ký đồ giới hạn phát hiện của Amoxicillin và Norfloxacin .13 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc chiều cao peak vào nồng độ của Norfloxacin.14 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc chiều cao peak vào nồng độ của Amoxicillin.15 Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác TiO2/SBA-15 đến hiệu quả xử lý Amoxicillin. 73 luan an vi Hình 3.16 Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác TiO2/SBA-15 đến hiệu quả xử lý Norfloxacin .17 Ảnh hưởng của hàm lượng Norfloxacin đến hiệu quả xử lý của vật liệu xúc tác TiO2/SBA-15 .18 Ảnh hưởng của hàm lượng Amoxicillin đến hiệu quả xử lý của vật liệu xúc tác TiO2/SBA-15 .19 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu quả xử lý Norfloxacin .20 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hiệu quả xử lý Amoxicillin .21 Độ ổn định của chất xúc tác TiO2/SBA-15 trong hiệu quả xử lý Norfloxacin và Amoxicillin .22 Quy trình xử lý kháng sinh NOR và AMOX trên nền mẫu thực bằng vật liệu TiO2/SBA-15 .23 Sắc ký đồ mẫu nước thải thêm chuẩn NOR và AMOX (10 mg/L) trước khi xử lý bằng vật liệu TiO2/SBA-15 .24 Sắc ký đồ mẫu nước thải thêm chuẩn NOR và AMOX sau khi xử lý bằng vật liệu TiO2/SBA-15. 81 luan an vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ Tên tiếng Anh hoặc viết tắt Tên tiếng Việt tên khoa học AAO Kỵ khí – Thiếu khí – Hiếu khí Anerobic – Anoxic – Oxic ACN Acetonitril Acetonitrile Hiệp hội các nhà hóa phân tích Association of Official AOAC chính thống Analytical Chemists AMOX Amoxicillin Amoxicillin BOD Lượng oxy hòa tan Biochemical Oxygen Demand C Nồng độ Concentration CIP Ciprofloxacin Ciprofloxacin COD Nhu cầu oxy hóa học Chemical Oxygen Demand CV Hệ số biến thiên Coefficient of Variation Liều trung bình duy trì hằng DDD ngày với chỉ định chính của một Defined Daily Dose thuốc HCl Axit Clohydric Hydrochloric Acid Hpeak Chiều cao peak sắc kí Height H3PO4 Axit Phosphoric Phosphoric Acid Sắc ký lỏng hiệu năng cao High Performance Liquid HPLC Chromatography luan an viii Chữ Tên tiếng Anh hoặc viết tắt Tên tiếng Việt tên khoa học Danh pháp hóa học theo liên minh Quốc tế về Hóa học International Union of Pure and IUPAC thuần túy và Hóa học ứng Applied Chemistry dụng KCl Kali clorua Potassium Chloride Potassium KH2PO4 Dikali photphat Dihydrogenphosphate LOD Giới hạn phát hiện Limit of Detection LOQ Limit of Quantitation Giới hạn định lượng mAU Milli-Absorbance units Đơn vị độ hấp thụ NaOH Natri hiđroxit Sodium hydroxide NOR Norfloxacin Norfloxacin Dược phẩm và các sản phẩm Pharmaceuticals and personal PPCPs chăm sóc cá nhân care products ppm Phần triệu Part per million Rs Độ phân giải Resolution R% Độ thu hồi Recovery RSD Độ lệch chuẩn tương đối Relative standard deviation SD Độ lệch chuẩn Standard Deviation T Thời gian Time luan an ix Chữ Tên tiếng Anh hoặc viết tắt Tên tiếng Việt tên khoa học Tf Hệ số kéo đuôi Tailing Factor TSS Tổng chất rắn lơ lửng Turbidity & Suspendid Solids UV Tia cực tím hay tia tử ngoại Ultraviolet UV-Vis Phổ tử ngoại và khả kiến Ultraviolet-Visible V Thể tích Volume Xtb Gía trị trung bình The average value luan an 1 MỞ ĐẦU Trong các loại dược phẩm, kháng sinh là loại thuốc phổ biến không những được sử dụng rộng rãi trong các ngành trồng trọt, chăn nuôi gia súc, gia cầm và thủy sản mà còn để điều trị các loại bệnh nhiễm khuẩn ở con người như nhiễm khuẩn đường tiêu hóa, nhiễm khuẩn đường hô hấp và các bệnh lây truyền qua đường tình dục.