عامل دار کردن نانولوله های کربنی و به کارگیری آنها در تکنیک سُل- ژل برای تهیه فاز استخراجی در میکرواستخراج با فاز جامد و استفاده از آن برای استخراج و جداسازی آلاینده های زیست محیطی و ترکیبات دارویی

هدف تحقیق حاضر، توسعه ی روشهای آماده سازی و پیش تغلیظ ترکیبات مختلف، براساس میکرواستخراج با فاز جامد بر پایه سُل- ژل می باشد و برای اندازه گیری آنها از روش کروماتوگرافی گازی با آشکارساز یونیزاسیون شعله ای استفاده گردید. این پایان نامه در دو فصل تنظیم شده است؛ درفصل اول، مروری اجمالی بر انواع روشهای آماده سازی و پیش تغلیظ نمونه های مختلف انجام گرفته است. درفصل دوم، که فصل تجربی است وشامل پنج بخش می باشد؛ از فازهای استخراجی تهیه شده، برای استخراج و پیش تغلیظ ترکیبات مختلف استفاده شد. در بخش اول فصل دوم، نانولوله های کربنی پوشش داده شده با پلی اتیلن گلیکول (peg-g-mwcnts) تهیه شد و از آن به عنوان فاز استخراج کننده استفاده گردید. نانولوله های کربنی پوشش داده شده با پلی اتیلن گلیکول از لحاظ سُل- ژلی فعال می باشند و می توانند با دیگر ترکیبات موجود در محلول سل پیوند شیمیایی برقرار کنند. در این بخش، دو نوع پوشش بر پایه سیلیسیم و تیتانیوم به روش سُل- ژل با نانولوله های کربنی پوشش داده شده با پلی اتیلن گلیکول، تهیه گردید. خصوصیات ترکیب peg-g-mwcnts به وسیله روش طیف سنجی مادون قرمز و روش تجزیه وزن سنجی حرارتی مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی پویشی همگن بودن، تخلل و ضخامت فیبر مورد بررسی قرار گرفت. ضخامت پوشش فیبرهای ساخته شده با استفاده از این تکنیک حدود 20 میکرومتر تخمین زده می شود. این پوشش های تهیه شده دارای ساختاری بسیار متخلخل بوده که به طور بارزی می تواند باعث افزایش مساحت سطح فیبر گردد. همچنین در تصاویر با بزرگنمایی بالا، نانولوله های کربنی را می توان مشاهده کرد که باعث افزایش بیشتر مساحت سطح پوشش می گردند. در بخش دوم، میکرواستخراج با فاز جامد از فضای فوقانی، با فاز استخراجی تهیه شده از peg-g-mwcnts و روش سُل- ژل، برای استخراج ترکیبات btex از نمونه های آبی زیست محیطی استفاده گردید. و برای اندازه گیری آن از دستگاه کروماتوگرافی گازی و آشکارساز یونیزاسیون شعله ای استفاده گردید. پوشش تهیه شده دارای مزیت های ممتازی است که به پایداری حرارتی و طول عمر بالای آن می توان اشاره کرد که علت آن پیوند شیمیایی بین پوشش و سطح بستر فیبر می باشد. پارامترهای موثر در استخراج مانند دمای استخراج، مدت زمان استخراج، غلظت نمک، سرعت هم زدن، دمای واجذبی آنالیت و زمان واجذبی آنالیت نمونه مورد بررسی قرار گرفتند و بهینه شدند. تحت شرایط بهینه منحنی کالیبراسیون برای ترکیبات btex با رسم سطح زیر پیک محلولهای استاندارد در مقابل غلظت بدست آمد؛ که مقادیرضرایب همبستگی (r) بدست آمده برای آنالیت ها بیشتر از 9961/0 می باشد. حد تشخیص روش، به طور عملی در نسبت سیگنال به نویز برابر3 و با پنج بار تکرار آزمایش بدست آمد، که مقادیر آن، 6/0 تا 3 پیکوگرم در میلی لیتر حاصل گردید. و حد کمی آن در نسبت سیگنال به نویز برابر10، بین 2 تا 10 پیکوگرم در میلی لیتر به دست آمد. تکرارپذیری روش به صورت انحراف استاندارد نسبی گزارش شده است. تکرارپذیری در جواب فیبر به آنالیت به صورت انحراف استاندارد نسبی حاصل از 5 بار اندازه گیری در غلظت 20 پیکوگرم در میلی لیتر نسبت به هریک از آنالیت ها، توسط یک فیبر محاسبه گردید که مقادیر آن در محدوده 4/4 تا 7/5 درصد به دست آمد. همچنین تکرارپذیری در ساخت فیبر به صورت انحراف استاندارد نسبی برای اندازه گیری غلظت20 پیکوگرم در میلی لیتر نسبت به هریک از آنالیت ها، توسط 3 فیبر تهیه شده تحت شرایط یکسان، به دست آمد که مقادیر آن 3/4 تا 5/6 درصد حاصل گردید. در نهایت روش پیشنهادی با موفقیت برای اندازه گیری ترکیبات btexدر نمونه های حقیقی مورد استفاده گرفت. در بخش سوم، فاز استخراجی تهیه شده از peg-g-mwcnts به روش سُل- ژل، برای میکرواستخراج با فاز جامد ترکیب mtbe از نمونه های آبی زیست محیطی استفاده گردید. محدوده خطی روش، درگستره ی 500-07/0 نانوگرم در لیتر با ضریب همبستگی 9985/0 می باشد. حدتشخیص روش، به طور عملی درنسبت سیگنال به نویز برابر 3 و با پنج بار تکرار آزمایش بدست آمد، که مقدار آن، 01/0 نانوگرم در میلی لیترحاصل گردید. تکرارپذیری در جواب فیبر به آنالیت به صورت انحراف استاندارد نسبی حاصل از 6 بار اندازه گیری در در دو غلظت 1/0 و 100 نانوگرم در میلی لیتر توسط یک فیبر محاسبه گردید که این مقادیر به ترتیب، برابر 3/5 و 1/4 درصد می باشد. همچنین تکرارپذیری در ساخت فیبر به صورت انحراف استاندارد نسبی برای اندازه گیری غلظت 1/0 نانوگرم در میلی لیتر از mtbe، توسط 3 فیبر تهیه شده تحت شرایط یکسان، به دست آمد که مقدار آن 5/6 درصد حاصل گردید. در نهایت جهت بررسی اثر ماتریکس نمونه حقیقی، نمونه های آبی از قبیل فاضلاب شهری، آب آشامیدنی و آب چاه و آب یکی از رودخانه های محلی شهر مشهد مورد بررسی قرار گرفت. درصد بازیابی نسبی به دست آمده برای نمونه های حقیقی نشان می دهد که صحت روش برای اندازه گیری ترکیب mtbe، مطلوب است و همچنین اثر ماتریکس قابل توجهی مشاهده نمی گردد. در بخش چهارم، از روش میکرواستخراج با فاز جامد به روش مستقیم، با پوشش peg-g-mwcnts بر پایه تیتانیوم ساخته شده به روش سُل- ژل، برای استخراج ترکیبات دارویی ایبوپروفن، ناپروکسن و دیکلوفناک درنمونه های آبی زیست محیطی استفاده گردید. دمای استخراج، مدت زمان استخراج، اثر ph، غلظت نمک، سرعت هم زدن، دمای واجذبی آنالیت و زمان واجذبی آنالیت، نمونه از جمله پارامترهای مهمی هستند که در کارایی روش میکرواستخراج با فاز جامد به صورت مستقیم موثر می باشند. در شرایط بهینه، منحنی های کالیبراسیون مربوط به هر آنالیت در غلظت های مختلف مورد بررسی قرار گرفتندکه نشان می دهند که ضرایب همبستگی (r) بیشتر از 9985/0 می باشد. حد تشخیص روش، به طور عملی در نسبت سیگنال به نویز برابر3 و با پنج بار تکرار آزمایش بدست آمد، که مقادیر آن، 007/0 تا 03/0 نانوگرم در میلی لیتر حاصل گردید. تکرارپذیری روش به صورت انحراف استاندارد نسبی گزارش شده است. تکرارپذیری در جواب فیبر به آنالیت به صورت انحراف استاندارد نسبی حاصل از 5 بار اندازه گیری در غلظت 1/0 نانوگرم در میلی لیتر نسبت به هریک از آنالیت ها، توسط یک فیبر محاسبه گردید که مقادیر آن در محدوده 9/5 تا 1/8 درصد به دست آمد. همچنین تکرارپذیری در ساخت فیبر به صورت انحراف استاندارد نسبی برای اندازه گیری غلظت 1/0 نانوگرم در میلی لیتر نسبت به هریک از آنالیت ها، توسط 3 فیبر تهیه شده تحت شرایط یکسان، به دست آمد که مقادیر آن 2/7 تا 1/9 درصد حاصل گردید. برای بررسی کارآیی روش مذکور، دراندازه گیری مقادیرکم ترکیبات دارویی موردنظر درنمونه های حقیقی، چهار نمونه آب زیست محیطی شامل فاضلاب شهری، آب آشامیدنی و آب چاه و آب یکی از رودخانه های محلی شهر مشهد مورد آزمایش و بررسی قرار گرفتند. در بخش پنجم، روشی ارائه شد که در آن پوشش فیبر spme توسط یک غشای توخالی در برابر ماتریکس پیچیده نمونه محافظت می گردد و از این روش برای اندازه گیری ایبوپروفن، ناپروکسن و دیکلوفناک در نمونه های ادرار استفاده گردید. در واقع این روش از ترکیب مزیت های روش spme بر اساس سُل- ژل، نانولوله های کربنی و روش میکرواستخراج فاز مایع با فیبر توخالی برخوردار است. پوشش فیبر spme استفاده شده، پوشش peg-g-mwcnts بر پایه تیتانیوم با استفاده از روش سُل- ژل می باشد. حلال آلی، دمای واجذبی آنالیت، زمان واجذبی آنالیت، دمای استخراج، مدت زمان استخراج، اثر ph، غلظت نمک و سرعت هم زدن نمونه از جمله پارامترهای مهمی هستند که در کارایی روش میکرواستخراج با فاز جامد محافظت شده به وسیله غشای توخالی موثر می باشند. در شرایط بهینه، منحنی های کالیبراسیون مربوط به هر آنالیت را در غلظت های مختلف مورد بررسی قرار گرفت که نشان می دهد ضرایب همبستگی (r) بیشتر از 9996/0 می باشد. حد تشخیص روش، به طور عملی در نسبت سیگنال به نویز برابر3 و با پنج بار تکرار آزمایش بدست آمد،که مقادیر آن، 03/0 تا 15/0 نانوگرم در میلی لیتر حاصل گردید. تکراپذیری روش به صورت تکرارپذیری در یک روز و تکرارپذیری بین روزها در 3 سطح غلظتی مورد بررسی قرار گرفت تکرارپذیری در یک روز، بین 8/4 تا 9 درصد و تکرارپذیری بین روزها بین 9/4 تا 1/8 حاصل گردید. برای بررسی صحت روش نمونه های ادرار در سه سطح غلظتی از ایبوپروفن، ناپروکسن و دیکلوفناک مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان می دهد که درصد بازیابی نسبی آنالیت ها بین 2/80 تا 5/98 درصد می باشد. در نهایت روش پیشنهاد شده برای تعیین و اندازه گیری ایبوپروفن، ناپروکسن و دیکلوفناک در نمونه های ادرار افرادی که این ترکیبات دارویی برای آنها تجویز شده بود، مورد استفاده قرار گرفت.