بخشی از مقاله
چکیده
در کار حاضر با روش رسوبدهی همگن در محلول، نانوذرات با سطح غیرقطبی در محلول تشکیل داده شد. از این روش برای استخراج و پیش تغلیظ یون های وانادیوم - V - از نمونه های کیک زرد استفاده شد. در این روش، پس از انحلال نمونه کیک زرد، یون های وانادیوم موجود در نمونه با افزایش عامل کمپلکس -n بنزوییل--n هیدروکسیل آمین - BPHA - به کمپلکس غیر قطبی تبدیل می شود. پیش ماده تشکیل نانوذرات -n - دودسیل تری متیل آمونیوم برماید - به محلول نمونه اضافه شده و سپس این محلول توسط پمپ دستگاه ICP-OES به طرف یک اتصال T شکل که از یکی از مسیرهای آن، جریانی از عامل رسوب دهنده - سدیم هگزافلوئورید - برقرار است، هدایت می شود. در اثر برهمکنش پیش ماده و عامل رسوب دهنده، نانوذرات سفید رنگی تشکیل می شود که به علت غیرقطبی بودن سطح آن - به علت وجود گروههای دودسیل - ، کمپلکس غیرقطبی وانادیوم را استخراج می کند. با استفاده از یک فیلتر، این نانوذرات از فاز آبی جدا شده و در نهایت با یک عامل شوینده مناسب، وانادیوم های واجذب شده برای اندازه گیری غلظت وارد دستگاه ICP-OES می شود.
کلمات کلیدی:نانوذره، وانادیوم، ICP-OES
-1 مقدمه
در کار حاضر از نانوذرات غیرقطبی تولید شده در محل با روش رسوبدهی همگن، برای پیش تغلیظ وانادیوم از نمونه های آبی استفاده شد.در این روش، پس از انحلال نمونه، یون های وانادیوم موجود در محلول آبی با افزایش عامل کمپلکس کننده BPHA به کمپلکس غیر قطبی تبدیل می شود. پیش ماده تشکیل نانوذرات -n - دودسیل تری متیل آمونیوم برماید - به محلول نمونه اضافه شده و سپس این محلول توسط پمپ دستگاه ICP-OES به طرف یک اتصال T شکل که از یکی از مسیرهای آن، جریانی از عامل رسوب دهنده - سدیم هگزافلوئورید - برقرار است، هدایت می شود.
در اثر برهمکنش پیش ماده و عامل رسوب دهنده، نانوذرات سفید رنگی تشکیل می شود که به علت غیرقطبی بودن سطح آن - به علت وجود گروههای دودسیل - ، کمپلکس غیرقطبی وانادیوم را استخراج می کند. با استفاده از یک فیلتر، این نانوذرات از فاز آبی جدا شده و در نهایت با یک عامل شوینده مناسب، وانادیوم های واجذب شده برای اندازه گیری غلظت وارد دستگاه ICP-OES می شود.این روش علاوه بر سادگی اجرا، درصد بازیابی بالایی در استخراج وانادیوم از محلول های آبی از خود نشان میدهد که دلیل اصلی ان را می توان به سطح تماس بسیار زیاد نانوذرات تولید شده و همچنین به نحوه تولید همگن نانوذرات در محلول نمونه نسبت داد .[1-2]
-2 روشهای آزمایشی یا محاسباتی
1؛-2 دستگاهها و مواد مورد استفاده
از اسپکترومتر نشر اتمی پلاسما ساخت شرکت Perkin Elmer مدل 2100 DV مجهز به پمپ پریستالتیک سه کاناله و دتکتور CCD ، برای اندازه گیری استفاده شده است. تمامی مواد دارای درجه خلوص تجزیه ای بوده و از شرکت Merck و Aldrich تهیه شده اند. آب مورد استفاده برای محلول سازی، یون زدایی شده و دارای هدایت الکتریکی < 0/1ʽs/cm بوده است.
2؛-2 آماده سازی نمونه
0/50 گرم نمونه کیک زرد در حضور 5 میلی لیتر HNO3 غلیظ تا انحلال کامل، بر روی هیتر و بدون جوشیدن محلول حرارت داده شد. حرارت تا زمانیکه حجم باقیمانده محلول به حدود 1 میلی لیتر برسد ادامه داده شد. بعد از سرد شدن محلول، نمونه با 2 HCl مولار رقیق شد و بعد از انتقال به بالن حجم سنجی 50 میلی لیتری، با 2 HCl مولار به حجم رسانده شد.
3؛-2 فرآیند کلی انجام شده در تولید نانوذره، پیش تغلیظ و اندازه گیری وانادیوم
سیستم طراحی شده برای انجام استخراج در شکل 1 نشان داده شده است. از -N دو دسیل تری متیل آمونیوم برماید - DTAB - به عنوان پیش ماده و از NaPF6 به عنوان معرف رسوب دهنده استفاده شد. به 20/0 میلی لیتر از محلول های استاندارد و نمونه حاوی لیگند کمپلکس کننده - BPHA - ، مقدار مشخصی از DTAB اضافه شده و از طریق کانال مشخص شده در شکل 1، توسط پمپ پریستالتیک به سمت میکرو ستون جریان پیدا کرد. جریانی از محلول NaPF6 نیز توسط پمپ پریستالتیک به مسیر جریان نمونه اضافه شد. در نتیجه برهمکنش DTAB و NaPF6، ذرات بسیار ریز و کلوییدی جاذب در محل اختلاط دو جریان ذکر شده تشکیل شد. سپس این ذرات جامد توسط یک میکروستون حاوی فیلتر با منافذ بسیار ریز 0/22 - میکرومتر - ، صاف شد. بعد از عبور کامل نمونه، مسیر جریان NaPF6 بسته شد و از مسیر جریان نمونه، 5/0 میلی لیتر آب یون زدایی شده عبور داده شد. درنهایت، با استفاده از یک شوینده - نیتریک اسید - ، آنالیت ها از جاذب واجذب شده و وارد ICP-OES شدند تا در آنجا اندازه گیری غلظت انجام گیرد. تصویر میکروسکوپ الکترونی نانو جاذب در شکل 1 نشان داده شده است.
-3 بررسی نتایج
تمامی مراحل بهینه سازی بر روی یک نمونه کیک زرد فاقد وانادیم که به آن مقادیر مشخص از محلول استاندارد وانادیم اضافه شده بود، انجام شد.با بررسی میزان اسیدیته محیط از 1 تا 6 مول بر لیتر HCl، مشخص شد که بیشترین درصد بازیابی در غلظت 1 تا 3 مول بر لیتر HCl قابل حصول است. لذا از HCl با غلظت 2 مول بر لیتر برای تنظیم اسیدیته محیط استفاده شد.غلظت BPHA نیز در گستره 0 تا 1× 10-3 مول بر لیتر مورد بررسی قرار گرفت که نتایج نشان دهنده ثابت ماندن میزان استخراج در غلظت های بالاتر از 2 × 10- 4 بوده است. لذا غلظت 5/0 × 10-4 به عنوان غلظت بهینه لیگاند انتخاب شد.برای فیلتر کردن حداکثری ذرات جامد تشکیل شده، از فیلتری با اندازه منافذ 0/22 میکرومتری و از جنس پلی پروپیلن استفاده شد. به منظور بررسی اثر نوع سورفکتانت بر کارایی روش استخراجی، سورفکتانت های کاتیونی مختلفی مورد آزمایش قرار گرفتند - جدول . - 1
که از بین آنها سورفکتنت DTAB هم از نظر تشکیل نشدن ذرات بههم چسبیده و هم از این نظر که در غلظت های پایین تر نسبت به سایر سورفکتنت ها تشکیل نانوذره می دهد، مناسبت ترین بوده است.غلظت 1/0 میلی مول بر لیتر به عنوان غلظت بهینه سورفکتانت و غلظت 0/3 میل مول بر لیتر به عنوان غلظت بهینه NaPF6 مورد استفاده قرار گرفت. برای واجذب آنالیت ها از نانوجاذب، از محلول %10 اتانول در آب که pH آن با بافر اسید فسفریک در گتره pH= 1-3 و - با غلظت کل 50 میلی مولار - تنظیم شده بود استفاده شد. این گستره pH بر این اساس که وانادیوم از حالت کمپلکس خارج می شود، استفاده شد. سرعت جریان شوینده نیز در گستره 1 تا 6 میلی لیتر بر دقیقه مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که بیشترین علامت تجزیه ای در سرعت جریان 3 میلی لیتر بر دقیقه قابل حصول است. سرعت جریان نمونه در گستره 2 تا 10 میلی لیتر بر دقیقه مورد بررسی قرار گرفت.
و سرعت جریان 10 میلی لیتر بر دقیقه برای نمونه انتخاب شد. پاسخدهی روش در گستره بررسی شده 2-100 میکروگرم بر گرم خطی بوده است. حد تشخیص روش 0/5 میکروگرم بر گرم و RSD در غلظت 10 و 80 میکروگرم بر گرم به ترتیب برابر 4,8 و 3 درصد بوده است. نتایج آنالیز دو نمونه کیک زرد با درجه خلوص صنعتی، مقادیر 25/5 و 70 میکروگرم بر گرم را بدست داد که برای بررسی صحت روش پیشنهادی، از روش استاندارد ASTM C761 برای مقایسه نتایج استفاده شد. نتایج مقایسه نشان داد که در سطح اطمینان %95 و در 5 آنالیز تکراری از هریک از این روش ها، اختلاف معنی داری بین نتایج وجود نداشته است. لذا می توان از این روش برای استخراج و اندازه گیری وانادیوم در نمونه های کیک زرد با اطمینان بالایی استفاده نمود.
