بخشی از مقاله
چکیده:
استفاده از نانولولههای کربنی به عنوان فاز جامد جهت استخراج هردوی ترکیبات آلی و غیر آلی ظرفیت جذبی کافی را در اختیارمان قرار میدهد. همچنین به عنوان ماده جدید در میکرو استخراج فاز جامد بکار میرود. استخراج فاز جامد دو نوع بنزودیازپین - دیازپام و لورازپام - از محلول آبی با استفاده از نانولولههای کربنی - CNT - بررسیشده است. در نانولولههای کربنی که سطحشان به صورت کووالانسی عامل دار شده است، تغییری در انتخاب گری دیده میشود. نانولولههای کربنی تک دیواره عامل دار شده با گروههای کربوکسیل به عنوان بستره جامد برای عامل دار کردن شیمیایی سطحشان توسط Silane A174 مورداستفاده قرارگرفته است.از تکنیک سل ژل برای عامل دار کردن سطح نانولولههای کربنی استفادهشده است.
انتخاب حلال مناسب پخشکننده نانولولههای کربنی و شرایط بهینه عامل دار کردن انجامگرفته و با استفاده از طیفسنجی مادونقرمز مشخصات سطح عامل دار شده موردمطالعه قرار گرفت. از کروماتوگرافی گازی مجهز به آشکارساز جرمی برای جداسازی و شناسایی و اندازهگیری کمی دیازپام و لورازپام استفاده گردیده و آشکارساز جرمی در مد نمایش یون انتخابشده - SIM - برنامهریزیشده است.پارامترهایی مانند حلال واجذب، زمان جذب، حلال واجذب، مقدار جاذب، pH، دمای جذب و دمای واجذب که کارایی استخراج را تحت تأثیر قرار میدهند بهینه شدند. برای روش مطالعه شده برای لورازپام و دیازپام به ترتیب، حدود تشخیص 158/64 - ppb - و 24/76، محدوده کمی - ppb - 475/91 و 74/26، محدوده دینامیک خطی 0/01-4000 - ppm - بهدستآمده است.
کلیدواژهها: استخراج فاز جامد، بنزودیازپین ها، نانولولههای کربنی، سل-ژل، سیلان A 174
مقدمه:
پس از انقلاب صنعتی طی چند دهه اخیر و با توجه به توسعه علوم و فناوری بشر در حوضههای مختلف، بخش اعظمی از این پیشرفت مدیون استفاده از انواع مختلف مواد شیمیایی اعم از طبیعی و سنتزی هست. با توجه به اینکه این مواد شیمیایی آلودهکننده محیطزیست بوده و مدت زمان زیادی در طبیعت پایدار و فعال شیمیایی میباشند و همهساله از طرف موسسههای نظارتی قوانین سختگیرانهای در مورد تهیه و بهکارگیری آنها اعمال میشود. با توجه به گزارشهای سالیانه سازمان بهداشت جهانی در مورد حداکثر مقدار مجاز انواع ترکیبات شیمیایی، امروزه محققان علوم تجزیه به دنبال روشهای ساده و نوین استخراج، جداسازی و شناسایی میباشند که به کمک این روشها بتوانند حدود تشخیص را بسیار پایین آورده و برای انواع محیطها بکار ببرند. یکی از این تکنیکها استخراج فاز جامد هست که تقرباًی پاسخگوی برخی نیازهای تجزیهای بوده است.
نانولولههای کربنی که از صفحات کربن به ضخامت یک اتم و به شکل استوانهای توخالی ساختهشده است، در سال 1991 توسط ایجیما2 در ژاپن کشف شد .[1] خواص ویژه و منحصربهفرد نانولولههای کربنی، ازجمله استحکام کششی خوب از یکطرف و طبیعت کربنی نانولولهها - به خاطر اینکه کربن مادهای است کموزن، بسیار پایدار و ساده جهت انجام فرآیندها، که نسبت به فلزات برای تولید ارزانتر هست - از طرف دیگر، باعث شده است که در سالهای اخیر شاهد تحقیقات مهمی در کارایی و کاربرد نانولولههای کربنی باشیم .[2]استخراج فاز جامد، روشی برای آماده سازی سریع نمونهاست. در استخراج فاز جامد، معمولاً آنالیت ها از یکفاز مایع به درون یکفاز جامد استخراج میشوند. نمونه توسط فاز جامد به صورت فیزیکی یا شیمیایی بازداری میشود.
سپس به وسیلهی یک حلال مناسب برای اندازهگیری دستگاهی از فاز جامد شسته میشود. در این روش فاز جامد ساکن در یک سرنگ، کارتریج یا ستون قرار میگیرد و از آن برای استخراج انتخاب پذیر، تغلیظ و خالصسازی آنالیت استفاده میشود. استخراج فاز جامد، تنها محدود به استفاده از ذرات جامد برای استخراج مواد حلشده از نمونههای مایع نیست. هوا یا دیگر نمونههای گازی را نیز میتوان به منظور استخراج بخارات آلی یا دیگر موادی که در نمونه وجود دارند، از یک ستون انباشته عبور داد .[3]استخراج با فاز جامد به دو روش امکانپذیر است. یکی از روشها، روش ناپیوسته است. در این روش سوسپانسیونی از جاذب فعالشده به همراه عامل کی لیت کننده آماده گشته و سپس یونهای فلزی را به آن افزوده و در مدت معینی به کمک همزن مغناطیسی محلول را به هم زده و درنهایت سوسپانسیون را صاف میکنند.
رسوب حاصل توسط یک شویندهی مناسب با حجم معینی شسته و سپس یونهای موردنظر توسط روشی نظیر جذب اتمی مورد ارزیابی قرار میگیرد. روش دوم که روش معمول هست، روش ستونی است. در این روش فاز ساکن در داخل ستون استخراجکننده ریخته شده و محلول حاوی آنالیت، از ستون عبور داده میشود. مواد استخراجشده به وسیلهی ذرات جامد، توسط یک حلال مناسب شویش دادهشده و بازیابی میشوند. انتظار میرود که در مقایسه با استخراج ناپیوسته، در ستونهای SPE درصد استخراج بیشتر باشد چون مواد حلشده با عبور از ستون بهطور پیوسته با ذرات تازهای مواجه میشوند که اگر حاوی مقدار زیادی ماده حلشده نباشند، حداقل حاوی مقدار کمی از آن هستند 5] و .[4
یک جاذب ایده آل باید امکان استخراج آنالیت های مختلف و در pH های گوناگون - همراه با انتخاب پذیری - را فراهم کند. همچنین ظرفیت جذب بالا داشته باشد، در دسترس باشد و با قیمت مناسب قابل تهیه باشد و قابلیت بازسازی داشته باشد تا در وقت و هزینه صرفهجویی شود .[6]امروزه تعداد زیادی از جاذبها در دسترس میباشند که بیشترین گروه جاذب مورداستفاده شامل سیلیکا ژل اصلاحشده شیمیایی، جاذبهای پلیمری و کربن متخلخل میباشند .[7] فاکتورهایی مثل قطبیت آنالیت نسبت به ماتریکس، وجود گروههای عاملی باردار، قابلیت انحلال، وزن مولکولی و قدرت بازداری آنالیت به وسیله بستر پرشده، روی انتخاب پذیری جاذب مؤثر هستند .[8]روش و شرح موارد: این پروژه شامل مراحل زیر میباشد:
عامل دار کردن سطح نانولوله کربنی به وسیله Silan 174A، پیدا کردن شرایط بهینه برای استخراج با جاذب تهیهشده، مطالعه ارقام شایستگی، بررسی نمونههای حقیقی. کلیه مطالعات جداسازی و شناسایی توسط دستگاه کروماتوگرافی گازی با آشکارساز جرمی انجامگرفته است. انتخاب حلال مناسب جهت پخش نانولوله کربنی: نانولولههای کربنی از نظر فیزیکی بسیار پایدار، قوی، انعطافپذیر هستند و منسجم هستند و پخش کردن3 آنها در حلالهای آلی و معدنی مانند آب، استون، انواع الکلها، نفت و روغنها مشکل هست. استفاده از امواج مافوق صوت4 روش مؤثر برای به دست آوردن نانولوله کربنی تکی پخششده در حلالها هست؛ بنابراین مقدار یکسانی از نانولوله کربنی را در حجم ثابتی از حلالهای آب بدون یون و متانول وارد کرده و پس از هم زدن به وسیله امواج مافوق صوت، به مدت 5 دقیقه اجازه دادیم تا حلالها که نانولولههای کربنی درونشان پخششدهاند به مدت 24 و 48 ساعت به صورت ساکن ماده و مناسبترین حلال را برای پخش انتخاب نماییم.
عامل دار کردن نانولولههای کربنی توسط :Silan 174A عامل دار کردن نانولولههای کربنی توسط Silan 174A در محیط اسیدی انجام میگیرد، برای انتخاب اسید از اسید سولفوریک و تری فلورو استیک اسید استفاده شد. پس از بررسی طیف مادونقرمز بهدستآمده از آزمایشهای بالا مشخص میشود که محیط اسیدی شده با TFA مناسب برای نشاندن Silan 174Aبر روی نانولوله کربنی هست. پس از تهیه نانولوله کربنی عامل دار شده به Silan 174Aبه مقادیر موردنیاز از آن به عنوان جاذب جدید جهت مطالعه استخراج فاز جامد دو نوع بنزودیازپین - لورازپام و دیازپام - از نمونههای آبی و در شرایط بهینه استفاده میشود.
