پیش تغلیظ و اندازه گیری آلکیل بنزن سولفونات خطی با استفاده از روش میکرواستخراج مایع-مایع پخشی تسهیل شده به وسیله التراسونیک
مجید آروند[SUP]*[۱][/SUP]، الهه بزرگ زاده[SUP]۲[/SUP]، شهاب شریعتی[SUP]۳[/SUP]، محمدعلی زنجانچی[SUP]۴[/SUP]
۱-دانشیار دانشکده علوم پایه دانشگاه گیلان
۲- دانشجوی دکتری دانشکده علوم پایه دانشگاه گیلان
۳- استادیار، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات گیلان، گروه شیمی، گیلان، رشت، ایران
۴-استاد دانشکده علوم پایه دانشگاه گیلان
چکیده:مجید آروند[SUP]*[۱][/SUP]، الهه بزرگ زاده[SUP]۲[/SUP]، شهاب شریعتی[SUP]۳[/SUP]، محمدعلی زنجانچی[SUP]۴[/SUP]
۱-دانشیار دانشکده علوم پایه دانشگاه گیلان
۲- دانشجوی دکتری دانشکده علوم پایه دانشگاه گیلان
۳- استادیار، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات گیلان، گروه شیمی، گیلان، رشت، ایران
۴-استاد دانشکده علوم پایه دانشگاه گیلان
مقدمه: در این مطالعه روشی جدید برای آنالیز آلکیل بنزن سولفونات خطی (LAS) در نمونه های آبی با استفاده از روش میکرواستخراج مایع- مایع پخشی تسهیل شده با التراسونیک و با کاربرد مایع یونی ارائه شده است. LAS متداولترین سورفکتانت آنیونی میباشد که از طریق فاضلاب وارد محیط زیست میشود و با عوارضی همچون پدیده مغذی شدن و تجزیه ناپذیری گروه سخت شویندهها سبب آلودگی منابع آبی و محیط زیست میشود.
روش: در این مطالعه LAS از طریق تشکیل جفت یون با متیلن بلو به درون یک حلال مناسب (مایع یونی) استخراج و سپس اندازه گیری شد. پارامترهای اصلی تاثیر گذار بر روند استخراج نظیر pH، حجم حلال استخراجی، غلظت متیلن بلو، غلظت نمک و مدت زمان التراسونیک به طور همزمان و به روش طراحی مرکب مرکزی(CCD) مورد بررسی قرار گرفتند.
یافته ها: شرایط بهینه برای ۳/۸pH=، حجم حلال استخراجی ۷۲ میکرولیتر، غلظت متیلن بلو [SUP]۱-[/SUP]mg mL 2/49، غلظت نمک(W/V) 2/17% و زمان التراسونیک ۳۳ ثانیه و پارامترهای آماری ۹۲۵۴/۰ R[SUP]2[/SUP] =و۰۱/۳۹ F = از مدل بدستآمدند. در شرایط بهینه، گسترهی خطی منحنی کالیبراسیون ۱۰۰-۸/۰ نانو گرم بر میلی لیتر، حد تشخیص ۳۷/۰ نانو گرم بر میلی لیتر و انحراف استاندارد نسبی ۰/۲% به دستآمد.
نتیجه گیری: روش پیشنهادی از حساسیت و دقت مطلوبی برخوردار بوده و قابلیت کاربرد برای تشخیص و اندازهگیری مقادیر کم LAS را در نمونههای آبی دارا می باشد.
واژه های کلیدی: آلکیل بنزن سولفونات خطی، روش میکرو استخراج مایع- مایع پخشی، مایع یونی، التراسونیک، طراحی مرکب مرکزی
۱- مقدمه
آلکیل بنزن سولفونات خطی رایج ترین سورفکتانت آنیونی مورد استفاده در کاربرد های صنعتی، تجاری و خانگی میباشد [۱]. به دلیل خصوصیت آب گریزی، جذب سطحی منجر به ذخیره مقادیر زیادی از این ترکیبات شیمیایی در رسوبات فاضلاب میگردد که اغلب متحمل هضم بی هوازی قبل از انهدام نهایی میشود [۲و۳]. آلکیل بنزن سولفونات همچنین برخی اثرات منفی را در محیط زیست می گذارد. مشخص شده است که آنها نقش محدود کنندگی فعالیتهای بیولوژیکی را دارند که این میتواند منجر به اختلال در اکوسیستم آبی شود [۴].
بعضی روش های تجزیه ای از قبیل کروماتوگرافی گازی – طیف سنجی جرمی [۵ و ۶]، الکتروفورز مویین [۷]، کروماتوگرافی مایع- الکترو اسپری همراه با طیف سنجی جرمی (LC–ESI-MS/MS)[2] [8] ، کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا [۱۰ و ۱۱] برای اندازه گیری آلکیل بنزن سولفونات خطی گزارش شده است.
روش میکرواستخراج مایع-مایع پخشی یک روش موثر تغلیظ است که کاربردهای متعددی در شیمی تجزیه دارد. سادگی، سرعت بالا، حجم نمونه کم، هزینه کم، بازده بالا و قابلیت پیش تغلیظ بالا از جمله مزایای این روش محسوب میشوند [۱۲]. کارایی این روش از طریق استخراج ترکیبات آلی و معدنی نشان داده شده است [۱۹-۱۳] اشکالات اصلی آن سختی اتوماسیون و استفاده از حلال پخش کننده است که ضریب توزیع آنالیت را به داخل حلال استخراجی کاهش می دهد [۲۰]. نوع روش اصلاح شدهی این روش بر اساس امولسیون سازی حجم میکرو از حلال استخراجی در نمونه آبی با استفاده از التراسونیک میباشد. این روش به عنوان یک روش جدید میکرو استخراج، تحت عنوان میکرواستخراج- امولسیون سازی شده به کمک التراسونیک نامیده میشود [۲۱]. در این روش، التراسونیک عمل امولسیون سازی را تسریع میکند و انتقال جرم آنالیت بین دو فاز غیر قابل امتزاج را شتاب میبخشد همچنین نیاز به حلال پخش کننده را نیز حذف میکند. این تکنیک اولین بار برای ترکیبات فتالات ها و لیندون بکار برده شده است [۲۲].
تاکنون مایعات یونی به عنوان حلال سبز در زمینه های مختلف شیمی بکار برده شده اند. مایعات یونی که در دمای محیط به صورت مایع هستند میتوانند به عنوان حلال استخراجی به جای حلال آلی بخاطر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی نظیر فشار بخار ناچیز، حلالیت خوب ترکیبات آلی و معدنی، پایداری حرارتی بالا و تطابق با محیط زیست مورد استفاده قرار گیرند [۲۳ و ۲۴].
روش بهینه سازی یک متغیر در زمان به طور متداول در فرایند بهینه سازی پارامترها مورد استفاده قرار میگرفته است. با این حال این روش نیاز به انجام آزمایشهای بسیار دارد و با این روش امکان ارزیابی برهم کنش بین متغیرها امکان پذیر نیست و شانس دست یافتن به بهترین پاسخ تجزیهای با این روش ضعیف میباشد. به منظور غلبه یافتن بر چنین مشکلاتی روشهای چند متغیره آماری که به عنوان روش رویه پاسخ شناخته می شوند به طور وسیعی در انواع روشهای تجزیهای مخصوصا روشهای استخراج بکار می روند [۲۷-۲۵].
طراحی مرکب مرکزی (CCD)1 یکی از روش های پاسخ سطح میباشد. این روش سه گروه طراحی دارد: (۱) فاکتوریل دو سطحی که همه ترکیبات ممکن بین سطوح بالا و پایین فاکتورها است (۲) نقاط محوری که در آنها کئوردیناسیون تمام فاکتورها در مرکز است به استثنای یک فاکتور که در سطوح + alpha و – alpha قرار دارند مقدار آلفا میتواند بین ۱ تا ریشه دوم تعداد فاکتور ها قرار داشته باشد. (۳) نقطه مرکزی که در آن تمامی فاکتورها دارای کئوردیناسیون مرکزی هستند.
با توجه به بررسیهای انجام گرفته تاکنون هیچ گزارشی برای اندازه گیری آلکیل بنزن خطی با روش میکرواستخراج مایع- مایع پخشی تسهیل شده به وسیله التراسونیک گزارش نشده است. هدف از این مطالعه ارائه روشی سریع و حساس برای استخراج آلکیل بنزن خطی و اندازهگیری با اسپکتروفتومتری مرئی – فرابنفش می باشد. در مطالعه حاضر، بهینه سازی از طریق روش چند متغیره طراحی مرکب مرکزی انجام شده است.
۲- بخش تجربی
۲-۱-تجهیزات
برای ثبت و ذخیره طیفها، از دستگاه اسپکتروفوتومتر مرئی- فرابنفش[۳] ساخت شرکت شیمادزو (ژاپن) استفاده شد. برای اندازهگیری pH از pH متر مدل ۷۱۳ ساخت کارخانه متراهم[۴] سویس استفاده شده است. برای کمک به فرایند جداسازی دو فاز، از دستگاه سانتریفوژ ساخت شرکت پارس آزما و لولههای سانتریفوژ کالیبره شده ۱۲ میلیلیتری با ته مخروطی شکل، استفاده شد. برای تشکیل امولسیون از حلال، حمام التراسونیک با فرکانس kHz 28 ساخت شرکت صا ایران مورد استفاده قرار گرفت.
۲-۲-مواد شیمیایی و استانداردها
آلکیل بنزن سولفونات خطی از شرکت آلدریچ با درجه خلوص مناسب خریداری شد. مایعات یونی ۱- هگزیل۳-متیل ایمیدازولیوم هگزا فلورو فسفات [C[SUB]6[/SUB]MIM][PF[SUB]6[/SUB]]و ۱- بوتیل۳- متیل ایمیدازولیوم هگزا فلورو فسفات [C[SUB]4[/SUB]MIM][PF[SUB]6[/SUB] از شرکت مرک خریداری شدند. محلول ppm 1000 متیلن بلو (خریداری شده از شرکت مرک) از حل کردن ۱/۰ گرم از این ماده در ۱۰۰ میلی لیتر آب دوبار تقطیر ساخته شد. بافر فسفات (مخلوط دی سدیم هیدرژن فسفات ۵۰/۰ مولار، سدیم هیدروکسید ۱/۰ مولار، پتاسیم هیدروژن فسفات ۱/۰ و سدیم هیدروکسید ۱/۰) برای تنظیم pH استفاده شد.
۲-۳- روش میکرو استخراج مایع-مایع پخشی – تسهیل شده به وسیله التراسونیک
۱۰ میلی لیتر محلول شامل آلکیل بنزن سولفونات خطی، متیلن بلو به عنوان جفت یون به غلظت[SUP]۱-[/SUP]ng mL 2/49 و سدیم کلرید به غلظت(w/v) 2/17% به داخل لوله آزمایش با ته مخروطی شکل ریخته شدند و pH محلول در حد ۳/۸ با بافر فسفات تنظیم شد. سپس لوله های آزمایش در داخل حمام التراسونیک با فرکانس kHz 28 که روشن بود، فروبرده شدند و ۷۲ میکرولیتر از مایع یونی [C[SUB]6[/SUB]MIM][PF[SUB]6[/SUB]] به آرامی داخل لوله تزریق شد. پس از انجام التراسونیک به مدت ۳۳ ثانیه امولسیون حاصل به مدت ۵ دقیقه با ۳۵۰۰ دور در ثانیه سانتریفوژ شد تا جداسازی دو فاز صورت گیرد. فاز باقیمانده در ته لوله با ۲۰۰ میکرولیتر محلول حاوی اسید سولفوریک ۱۲/۰ مولار و سدیم دی هیدروژن فسفات ۳۶/۰ مولار شسته شد. در نهایت فاز باقیمانده با ۲۰۰ میکرولیتر اتانول رقیق شد تا برای اندازهگیری میزان جذب در دستگاه اسپکتروفتومتری مناسب باشد.