علمي ـ پژوهشي

پيش تغليظ و اندازهگيري مقدارهاي بسيار کم جيوه در نمونههاي حقيقي

محمد حجتي*+
گروه شيمي کاربردي، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامي، تهران

چكيده: در اين پژوهش روشي کارا، با تکرارپذيري خوب، سريع، ساده، بسيار ارزان و به نسبت سازگار با محيط زيست براي پيش تغليظ مقدارهاي جيوه در حد نانو گرم بر ليتر در نمونه هاي حقيقي کنسرو ماهي و آب طبيعي به کار رفت.
در اين روش محلولي از دي تيزون )عامل کمپلکس دهنده( به نمونه آبي داراي جيوه افزوده و يک ميلي ليتر اتانول داراي صد ميکروليتر آندکانول نرمال به سرعت به محلول آبي تزريق شد. با اين عمل کمپلکس جيوه با دي تيزون تشکيل و به درون آندکانول استخراج شد و پس از سانتريفوژ و سرد کردن محلول، آندکانول منجمد و جدا شد و به وسيله روش نشر اتمي به کمک پلاسماي جفت شده القايي، مقدار جيوه اندازهگيري شد. بررسي تأثير متغيرهاي مؤثر )حجم حلال پخش کننده و استخراجي، حجم محلول ،pH، غلظت ليگاند( براي رسيدن به شرايط بهينه با کمک آناليز واريانس و طراحي همنهاده مرکزي انجام شد که در آن مصرف مواد شيميايي و حلالهاي سمي و گرانقيمت کمينه شد. در شرايط بهينه، حد تشخيص اين روش 01 نانو گرم بر ليتر و تکرارپذيري آن 4% با عامل پيشتغليظ 061 است. نداشتن اثر حافظه، يکي از مهمترين برتريهاي اين روش در مقايسه با روشهاي مبتني بر فاز جامد بهشمار ميرود. اين روش به طور موفقيت آميزي براي تعيين جيوه 4 نمونه آبي و يک نمونه کنسرو ماهي به کار رفت.
واژههاي كليدي: پيش تغليظ؛ تعيين جيوه؛ نمونههاي حقيقي؛ نشر اتمي؛ پلاسماي جفت شده القايي؛ نانوگرم بر ليتر، جيوه؛ ريز استخراج مايع ـ مايع بر مبناي جامدسازي قطره شناور؛ تن ماهي.
KEYWORDS: Preconcentration; Mercury determination; Real samples; Atomic emission;
Inductively coupled plasma; ppb; Hg; Dispersive liquid-liquid microextraction based on

مقدمه
در روش ريز استخراج مايع مايع پخشي بر مبناي جامد سازي
و سرد کردن آن جمعآوري ميشود. استفاده از آندکانول نرمال لوله فالکون را داخل فريزر قرار داده پس از مد کوتاهي حلال آندکانول

+E-mail: [email protected] عهده دار مکاتبات *
)0( Dispersive Liquid Liquid Microextraction based on solidification of Floating Drop
پژوهشي 54
قطره شناور) DLLME-SFD)1(( از يک حلال استخراجي با دماي ذوب در محدوده دماي محيط استفاده ميشود. حلال استخراجي با حجم ميکرو داراي نقطه ذوب پايين بوده و پس از سانتريفوژ کردن
solidification of floating drop; Tuna.
اين برتري را به سامانه ميبخشد که با توجه به نقطه ذوب آن جمعآوري فاز استخراجي بعد از سانتريفوژ با دقت بالاتري وور ميپذيرد. روش کار در اين روش، به همان وور ميکرواستخراج مايع ـ مايع پخشي است با اين تفاو که پس از سانتريفوژ کردن که در سطح محلول قرار دارد منجمد شده و به راحتي برداشته ميشود. )حجتي، خليلي زنجاني و همکاران ]1،1[(
معموليترين شکلهاي رايج جيوه عبارتند از جيوه عنصري، جيوه معدني )کاتيون جيوه( و متيل جيوه. غلظت مجاز جيوه در آب نوشيدني طبق استاندارد محيط زيست آمريکا (EPA) و سازمان جهاني بهداشت) WHO( يک ميليگرم در مترمکعب) ppb 1( و در هوا 1/0 ميليگرم در مترمکعب ميباشد .)کلمن1( و همکاران ]3[.
حتي جيوه موجود در سوختهاي فسيلي پس از ورود به هوا در مجاور عواملي مانند گرد و غبار و رطوبت به کاتيون جيوه تبديل شده و ضمن تخريب محيط زيست وارد آبهاي سطحي، زيرزميني و آب نوشيدني ميشود .)کل )من1( و همکاران، )براون3( و همکاران ]3،3[( بنابراين وجود جيوه در شير و لبنيا و عسل و حتي در شير مادر )بهدليل وجود آمالگام در دندانهاي پرشده و يا مصرف ماهي( دور از ذهن نيست .روشن است که اندازهگيري چنين غلظتي از جيوه نيازمند استفاده از روشهاي پيشتغليظ کارا و تکرارپذير است. )کارگشا و همکاران ]5[(
)ICP-AES( يک روش مؤثر در اندازهگيري مقدار جيوه است . براي شويش نمونه به داخل پلاسما از پمپ دستگاه ICP-AES بهطوري که در مقدارهاي نانوگرم بر ليتر تکرارپذير اين روش از روشهاي استفاده شد .pH محلولها با استفاده از يک pH متر Metrohm الکتروشيميايي و اسپکتروسکوپي جذب اتمي بخار سرد) CVAAS( مدل 731 مجهز به الکترود شيشه ـ کالومل اندازهگيري شد. براي بيشتر است. ) )بواونتورا3( و همکاران، )مرمت5( و همکاران ]6،7[( همزدن محلول از يک گرمکن ـ همزن مغناطيسي هايدولف
بهعلت غلظت کم فلزهاي سنگين در آبهاي طبيعي و پيچيده بودن )(Heidolph MR 3001 K, Germany استفاده شد. مقدار جيوه بافتهاي آنها، آناليز مستقيم اين عناور در آنها با استفاده از در طول موج nm 751/153 اندازهگيري شد.
روش اسپکترومتري نشر اتمي با پلاسماي جفت شدهي القايي
ليگاند به فلز، دماي محلول( ابتدا توسط طراحي اوليه غربالگري شد و متغيرهاي باقيمانده توسط استراتژي رويه پاسخ براي پيدا کردن يک مدل مؤثر مورد ارزيابي قرار گرفت. از بين روشهاي موجود روش طراحي همنهاده مرکزي) CCD()6( بهدليل دقت بالا و تعداد کم آزمايشها استفاده شد. همچنين به کمک نرم افزار SPSS و Sigmaplot و نيز Expert Design 7 مدلهاي آماري مسئله مورد نظر) 7 متغير مستقل و 5 سطح(، محاسبه و آناليز آماري نتيجهها، با استفاده از ميزان 2R و تست F بررسي شد.

بخش تجربي
تمام مواد شيميايي بهکاربرده شده داراي خلوص تجزيهاي بودند. محلول پايه جيوه با حلکردن مستقيم مقدار مناسب از جيوه) II( نيترا از شرکت مرک، در آب دوبار تقطير تهيه شد .
محلولهاي استاندارد با رقيقسازي محلولهاي پايه در آب دوبار تقطير به وور مخلوط تهيه شد. معرف ديتيزون)8( )H2Dz( از شرکت مرک به عنوان عامل شلاته کننده به کار برده شد .
محلول اين معرف با حلکردن مقدار مناسب در حلال متانول تهيه شد.
-376112388011

ICP-AES امکانپذير نميباشد. پيش تغليظ DLLME-SFD يک روش جديد، مناسب و موثر براي بهبود حد تشخيص روش ICP-AES است. همچنين با استفاده از اين روش از پيچيدگي بافت نمونه کاسته ميشود .براي رسيدن به نتيجههاي با دقت و وحت بالا و خروجي تجزيهاي)7( بالا، لازم است تا متغيرهاي مؤثر بر سامانه پيش تغليظ DLLME-SFD بهينه شوند. در اين پزوهش آندکانول بهعنوان حلال استخراجي استفاده شد. بهعلت اينکه استفاده از اين روش نيازمند بررسي عاملهاي مؤثر بر استخراج ميباشد در پژوهش حاضر عاملهاي مؤثر )حجم حلال استخراجي، حجم حلال پخش کننده ،pH، حجم نمونه، زمان تشکيل کمپلکس، زمان سانتريفوژ، غلظت نمک، نوع حلال پخش کننده، نسبت غلظت
)5( Mermet M. et al.
)6( Analytical Throughput
)7( Central Composite Design
)1( Dithizone
محلولهاي استخراجي و استاندارد داراي يون جيوه در 5/1 = pH در يک لوله سانتريفوژ دربدار در حضور ليگاند دي تيزون با يک ميليليتر اتانول داراي 100 ميکروليتر آند کانول نرمال بهوسيله يک سرنگ 500 ميکروليتري به حالت ابري درآمد .
اين مخلوط به مد دو دقيقه در سرعت چرخش 1000 دور بر دقيقه سانتريفوژ شد تا قطرا ريز آندکانول در سطح محلول جمعآوري شود.
سپس لوله در داخل فريزر با دماي Co10- قرار داده شد .
پس از مد کمتر از 5 دقيقه آندکانول که به وور جامد در روي
محلول شناور شده بود برداشته شده و پس از اينکه در دماي محيط به حالت مايع درآمد، با پروپانول به حجم
300 ميکروليتر رسانده شد و توسط ICP-AES آناليز شد.
)0( Clement R.E. et al.
)2( Clement R.E. et al.
)3( Braun H. et al.
)4( Boaventura G.R. et al.
53

شکل 1ـ کمپلکس بين دیتيزون و جيوه) +2Hg(. در اينجا اتصال از طريق پل گوگردی ،افزون بر پل نيتروژني انجام شده است سرتوآ و همکاران ]4[.

شکل 2ـ نمودار شمايي از سامانه شير و حلقه مورد استفاده در اين کار؛ M، حلال استخراجي رقيق شده با پروپانول؛ E، شوينده؛ W، پساب؛ P پمپ پريستالتيك؛ C، لوپ؛ V، شير شش راه-دو موقعيت] (a) موقعيت بار گذاری؛ (b) موقعيت تزريق[

وارد پلاسما شد تا خط زمينه ثابتي که نتيجه نشر مربوط به حلال است، به دست آيد. در اين حالت با قرار دادن شير در موقعيت تزريق ، مسير عبور محلول شويش به درون لوپ تغيير داده شد و فاز غني از يونهاي فلزي تغليظ شده شسته و وارد پلاسما شد .پس از شسته شدن کامل فاز داخل لوپ و ثابت شدن سيگنال زمينه، شير در موقعيت بارگذاري قرار گرفت و دوباره فاز استخراجي تزريق و پاسخ دستگاه به وور شد سيگنال نسبت به زمان بهدست آمد. در انتها پلاسما خاموش شد. در شکل 3 چگونگي محاسبه شد سيگنال به وور شمايي نشان داده شده است.

نتيجهها و بحث
براي بهدست آوردن شرايط بهينه DLLME-SFD براي استخراج يون جيوه از نمونههاي آبي طراحي فاکتوريال ناقص

شکل 1 کمپلکس بين ديتيزون و کاتيون جيوه را نشان ميدهد.
حجم حلال استخراجي متغير و بين 180-60 ميکروليتر بود .
مطابق شکل 1 پلاسما روشن شد و در حاليکه شير شش راه در موقعيت بارگذاري قرار داشت اجازه داده شد تا حلال شوينده )پروپانول/اسيد نيتريک 5/0 مولار به نسبت 15/65 حجمي-حجمي( وارد مسير منتهي به پلاسما شود. در اين حالت با چرخاندن شير به حالت تزريق، هواي موجود در ستون به دقت خالي شد. زيرا هواي موجود در ستون باعث ايجاد پيکهاي کاذب و کاهش تکرارپذيري در روش ميشد.
بيدرنگ پس از پر شدن ستون از حلال، شير دوباره به موقعيت بارگذاري برگردانده شد و توسط سرنگ 500 ميکروليتر مقدار 300 ميکروليتر حلال استخراجي آندکانول که با پروپانول رقيق شده به لوپ تزريق شد. پس از چند ثانيه محلول شويش بدون عبور از حلقه،
پژوهشي 54
71983654586

شدت

بيشينه

ميانگين

شدت

بيشينه

ميانگين

2 42 122 142 222 242
زمان)ثانيه(
شکل 6ـ چگونگي محاسبه شدت سيگنالها )شدت مساوی بيشينه منهای ميانگين(.

براي غربالگري متغيرها بهکار رفت. بعد از انتخاب متغيرهاي مؤثر براي تحقيق در مورد برهم کنش بين متغيرها، طراحي همنهاده مرکزي) CCD()1( بهکار رفت و معادله رويه پاسخ استخراج شد .ماتريس طراحي آزمايش و آناليز دادهها توسط بسته نرمافزار ExpertDesign 7 انجام شد.
در مورد نوع حلال پخش کننده چون مشخصه بارزي براي سطح پايين و بالا وجود ندارد و ميتواند بهعنوان يک متغير از روش يک متغير در يک زمان بهينه سازي شود در يک آزمايش که بدين منظور انجام گرفت از اتانول، متانول و استون و تترا هيدروفوران استفاده شد .شايان گفتن است که نتيجهها بهجز در مورد تتراهيدروفوران، در بقيه موردها تغيير معني داري نداشت در مورد تتراهيدروفوران ميتوان به خوب حل نشدن آندکانول در حلال پخش کننده اشاره کرد. طراحي فاکتوريال دوسطحي براي تعيين اثرهاي اولي متغيرهاي اشاره شده بهکار رفت که منجر به طراحي 17 آزمايش گرديد. اين آزمايشها بهوور تصادفي براي حذف اثرهاي خارجي و نوفهاي روي متغيرها انجام و نتيجههاي آناليز واريانس)1( براي تعيين اثرهاي اولي محاسبه شد. نتيجه-هاي نرمال شده طراحي آزمايش در سطح معني داري 5 درود تخمين زده شد و بهوسيله نمودار پارتو استانداردسازي شد .اثرهاي استاندارد با محاسبه t-استاندارد براي هر تأثير ارزيابي شد .
بر اساس نتيجهها طرح اوليه 5 فاکتور بيتأثير در پاسخ يعني
حجم حلال-B AC
زمانحجم محلول – سانتريفوژ C -D
ABزمان تشکيل کمپلکس – F
AD
نوع حجم حلال حلال پخش پخش کننده کننده- – AH
نسبت ليگاند به فلز – C دما – J
4 3 4 5 6 2 1 2 اثر نمك – G
تأثير استاندارد شده
شکل 5ـ متغيرهای مؤثر بر حجم فاز منجمدشونده در روش
.DLLME-SFD

آزمايشهاي بعدي ثابت نگه داشته شد .نمودار پارتو مربوط به متغيرهاي مؤثر )شکل 3( مشخص کرد متغير بسيار مؤثر در حجم فاز نهايي )فاز منجمد شونده( حجم حلال است که داري اثر مثبت نيز ميباشد .روشن است که هرچه حجم حلال استخراجي افزوده شده به محلول بيشتر باشد حجم فاز منجمدشونده بيشتر خواهد شد .
در اين پژوهش مشخص شد که برهمکنش بين متغير حجم حلال پخش کننده و نسبت ليگاند به فلز داراي اثر منفي و معنيدار بر حجم فاز جمعآوري شده ميباشد.
عامل مؤثر ديگر بر حجم فاز آلي جمعآوري شده در روش DLLME-SFD حجم محلول نمونه است. هر چه حجم محلول بيشتر باشد مقدار بيشتري از حلال در آن حل شده و از



قیمت: تومان

دسته بندی : شیمی و مهندسی شیمی

دیدگاهتان را بنویسید