1-جداسازی واندازه گیری فلز کبالت با جاذب نانولوله کربنی چند دیواره در گیاهان 2-استخراج واندازه گیری کدیین و مرفین باتکنیک استخراج فاز جامد در ادرار

بخش اول: تعیین یونهای فلزی در مقادیر ناچیز یکی از اهداف مهم در زمینه های حفاظت محیط زیست، شیمی مواد غذایی و کشاورزی است. اما تعیین مستقیم این یونها در بافتهای پیچیده به دلیل غلظت پایین آنها ،حساسیت پایین و مسئله مزاحمتهای بافت محدود و مشکل است. بنابراین پیش تغلیظ و جداسازی اغلب یک مرحله ضروری برای بهبود حساسیت و گزینش پذیری در تعیین یونهای فلزی است.یکی از مهمترین تکنیکها برای این مرحله استخراج فاز جامد است که این تکنیک در مقایسه با استخراج مایع –مایع کلاسیک به دلایل بازده بالای استخراج، هزینه کمتر، استفاده از حلالهای آلی کمتر، فاکتور تغلیظ بالا و ... محبوبیت بیشتری یافته است. امروزه نانولوله های کربنی با توجه به مشخصات فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردشان مانند نسبت طول به قطر و مساحت سطح ویژه بالا به عنوان جاذبهای جدید در استخراج فاز جامد مطرحند. اما کاربرد نانولوله ها در زمینه پیش تغلیظ به خصوص برای فلزات سنگین محدود است و گزارشات کمی در این مورد وجود دارد. در کار حاضر علاوه بر استفاده از مزایای تکنیک استخراج فاز جامد از نانو لوله های کربنی به عنوان جاذب در پیش تغلیظ یونهای کبالت در گیاهان و سپس تعیین آن با اسپکترومتری جذب اتمی شعله ای استفاده شده است. در این مطالعه پتانسیل تجزیه ای نانو لوله های کربنی چند دیواره به عنوان جاذب در پیش تغلیظ یونهای کبالت و سپس تعیین آن با اسپکترومتری جذب اتمی شعله ای بررسی شد و یک روش جدید با استفاده از ستون کوچک پر شده با نانولوله کربنی چند دیواره برای این هدف به کار رفت. مرحله واجذب کبالت از ستون با آمونیوم تیوسیانات بر اساس واکنش انتخابی اش با کبالت و تشکیل کمپلکس های قوی کبالت با آمونیوم تیوسیانات در حضور حلالهای آلی در واکنش ووگل انجام شد و آنالیت استخراج شده با دستگاه جذب اتمی شعله ای اندازه گیری شد. شرایط تجزیه ای برای پیش تغلیظ یونهای کبالت با استفاده از تحلیل پراکندگی و طراحی آزمایش به روش پاسخ سطح بهینه شد و از طراحی مرکب مرکزی برای ارزیابی ضرایب مدل در یک مدل ریاضی غیر خطی کامل جهت پیشگویی شرایط پیش تغلیظ استفاده شد. سرانجام شرایط اپتیمم بدست آمده از مدل با استفاده از روش سطح پاسخ برای تعیین کبالت (ii) در نمونه های گیاه استفاده شد.قبل از به کار بردن نانولوله های کربنی به عنوان جاذب در ستونهای استخراج فاز جامد، به منظور ایجاد گروههای عاملی اکسیژن دار در آنها مثل c=o-،oh -، cooh- باید نانو لوله ها اکسید شوند. این گروههای عاملی اکسیژن دار متفاوت سبب می شوند که خواص هیدروفیلیک و تعویض کاتیون بهبود یابد و سطح باردار منفی تری ایجاد کند. در نتیجه ظرفیت جذب سطحی نانو لوله ها زیاد می شود. حدود 2 گرم نانوله کربنی خام در 50 میلی لیتر نیتریک اسید 8 مولار برای 14 ساعت قرار داده شد، در حالیکه در حمام التراسنیک هم زده می شد. سپس محلول با فیلتر غشایی 45/0 میکرومتری صاف شد و متعاقبا نانولوله ها با آب دو بار تقطیر بارها شسته شدند تا اسید اضافی خارج گردد و ph محلول بهph طبیعی حدود 7 برسد و بعد در آون در دمای حدود ?c100 خشک شدند و برای استفاده نگهداری شدند.500 میلی گرم نانوله کربنی اکسید شده در ستونهای کوچک پلی پروپیلنی ( قطر داخلی cm 0/1 × 0/6) ریخته شد و فیلترهایی در دو انتهای ستون کوچک قرار داده شد تا نانولوله ها در جای خود ثابت نگه داشته شوند. سپس ستون قبل از کاربرد برای آماده و فعال ساختن ستون و نیز از بین رفتن ناخالصیهای آلی و معدنی ابتدا با متانول و سپس با مخلوط هیدروکلریک و نیتریک اسید (1:1) و بعد با آب دو تقطیر شسته شد .10 میلی لیتر از غلظتهایی از نمونه کبالت که قبلا با بافراستات 007/0 مولار به 75/4 رسیده بود، تهیه شد و از ستون با سرعت جریان ml min?11 عبور داده شد. پس از اینکه محلول شامل نمونه کبالت به طور کامل از ستون عبور داده شد، واجذب یونهای کبالت جذب ستون شده با 75/3 میلی لیتر محلول 55/0 مولارآمونیوم تیوسیانات درمحلول آبی ترشری بوتیل الکل 50% با سرعت جریان ml min?15/0 انجام شد و در آخر مقدار یونهای آنالیت با دستگاه جذب اتمی تعیین گردید. شرایط تجزیه ای برای پیش تغلیظ با استفاده از از تحلیل پراکندگی و طراحی آزمایش به روش سطح پاسخ بهینه شد و از طراحی مرکب مرکزی برای ارزیابی ضرایب مدل دریک مدل ریاضی درجه دوم (غیر خطی کامل) جهت پیشگویی شرایط بهینه پیش تغلیظ استفاده شد. ابتدا با طراحی مرکب مرکزی فاکتوریل برای 4 فاکتور با 7 بارتکرار در نقطه مرکزی 31 آزمایش طراحی شد. چهار فاکتور انتخابی شامل ph محلول نمونه ورودی به کارتریج، غلظت محلول شویشی، غلظت بافر و حجم محلول شویشی بودند. نتایج به دست آمده پس از آزمایشات طراحی شده برای پیش تغلیظ کبالت به عنوان پاسخ برای مدل در نظر گرفته شدند. این پاسخ ها ماکزیمم جذب اندازه گیری شده محلول شویشی و بازده به دست آمده پس از استخراج بودند. سرانجام شرایط اپتیمم به دست آمده از مدل برای تعیین کبالت (ii) در نمونه های گیاه استفاده شد که ماکزیمم بازده استخراج حدود 95 درصد به دست آمد. در نهایت شرایط بهینه استخراج و پیش تغلیظ یونهای کبالت که استخراج با راندمان بالاتر بود، به دست آمد. تعدادی از پارامترهای تجزیه ای مهم این روش چون رنج خطی (µg l-1) 500 – 31/1 ، معادله کالیبراسیون a= 01184/0+ 045/7×4-10 c (µg l-1) به دست آمد که در این معادله a علامت جذبی دستگاه و c غلظت نمونه بر حسب µg l-1 می باشد. ضریب همبستگی حاصل از این روش 9991/0 بوده که نشان دهنده رابطه خوب و معنی دار بین سیگنال خروجی از روش و غلظت نمونه خواهد بود . lod : با توجه به شرایط استاندارد کار با دستگاه جذب اتمی (کاتالوگ دستگاه) و فاکتور تغلیظ روش محاسبه گردید. lod بدست آمده در این روش µg l-139/0 می باشد. روش مذکور برای اندازه گیری فلزکبالت در نمونه های حقیقی به کار رفت. نمونه های حقیقی شامل آب (آب شهر قزوین) و نمونه گیاه (خیار- نیکوتین - تربچه)مورد استفاده قرار گرفت. بخش دوم: از کارتریجهای اکتا دسیل سیلیکا (c18) تجاری آماده موجود در بازار برای پیش تغلیظ کدیین و مرفین در ادرار و سپس تعیین آن با اسپکتروفوتومتری با دستگاه uv-vis استفاده شد. ابتدا با محلولهای استاندارد کدیین و مرفین، پارامترهای موثر بر بازداری این داروها هر یک به طور جداگانه بهینه شدند. این پارامترها شامل ph و زمینه محلول نمونه ورودی به کارتریج، نوع و حجم حلال شویشی و سرعت جریان عبور نمونه بودند. سپس منحنی های کالیبراسیون برای کدیین و مرفین به طور جداگانه با رسم منحنی جذب نسبت به غلظت آنالیت به دست آمد و روش فوق برای استخراج و اندازه گیری کدیین و مرفین در ادرار به کار رفت. بدین منظور محلولهایی شامل مقادیر مختلف کدیین و مرفین به طور جداگانه با بافر و ph بهینه به همراه ادرار تهیه شدند و به طور جداگانه از ستون c18 عبورداده شدند، نمونه های ادرار فاقد کدیین و مرفین اولیه بودند. سپس تعیین کدیین و مرفین به طور جداگانه با اسپکتروفوتومتری با دستگاه uv-vis استفاده شد. پس از بهینه سازی پارامترهای موثر بر استخراج کدیین و مرفین با ستونهای c18 هر یک به طور مجزا، منحنی های کالیبراسیون برای کدیین و مرفین به طور جداگانه با رسم منحنی جذب نسبت به غلظت آنالیت به دست آمد. منحنی های کالیبراسیون در رنج 1500- 38/ 102برای کدیین و 1800- 17/281 برای مرفین خطی هستند کدیین و مرفین در ناحیه طیفی بین 200 تا 240 نانومتر شدیدا همپوشانی دارند و هیچ طول موجی نمی توان یافت که فقط یکی از دو گونه به تنهایی جذب داشته باشد. هنگامی که طیف جذبی کدیین و مرفین با طیف مخلوطشان مقایسه می گردد، دیده می شود که طیف مخلوط تقریبا برابر با مجموع طیفهای منفرد هر یک از اجزاست. این به این معناست که کاربرد روشهای کالیبراسیون معمولی برای تعیین کمی این دو ماده به طور همزمان محدودیت دارد و نیازمند: (a) کاربرد تکنیکهای جداسازی مثل کروماتوگرافی مایع یا الکتروفورز مویینه قبل از تعیین یا (b) کاربرد تکنیکهای کالیبراسیون چند متغیره برای تفکیک همپوشانی طیفی هستیم که گزینه دوم به دلیل سادگی، سرعت و هزینه پایینتر در این مطالعه انتخاب شد و غلظت کدیین و مرفین در مخلوطهایشان با تکنیک pls-1 تعیین شد. بدین منظور محلولهای ادرار شامل غلظتهای معلوم کدیین و مرفین در بافر فسفات 1/0 مولار با 5/7 = ph از ستون c18 عبور داده شدند و پس از شستشوی ستون با 10 میلی لیتر 2- پروپانول در آب و سپس 10 میلی لیتر آب دوتقطیر و خشک کردن ستون، شویش کدیین و مرفین از ستون c18 با 3 میلی لیتر متانول انجام شد. پس از استخراج، محلول های شویشی در محدوده طول موج 200 تا 300 نانومتر با دستگاه uv-vis مورد بررسی قرار گرفتند. و سپس با استفاده از تکنیک pls-1 غلظت کدیین و مرفین در مخلوطهایشان تعیین شد. محاسبات با استفاده از نرم افزار matlab نسخه 4/7the math works ، (usa) انجام شد.