عنوان

توسعه روش های آماده سازی نمونه مبتنی بر کاهش یا حذف حلال های آلی متداول سمی به منظور پیش-تغلیظ و استخراج فلزات سنگین موجود در نمونه¬های آبی و غذایی و آنالیز آن¬ها بوسیله اسپکتروفتومتری جذب اتمی

Number

پ۲۵۱۴۱

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

توسعه روش های آماده سازی نمونه مبتنی بر کاهش یا حذف حلال های آلی متداول سمی به منظور پیش-تغلیظ و استخراج فلزات سنگین موجود در نمونه¬های آبی و غذایی و آنالیز آن¬ها بوسیله اسپکتروفتومتری جذب اتمی

First Statement of Responsibility

توحید اخروی

Name of Publisher, Distributor, etc.

شیمی

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۰

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۳۴ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

شيمي گرایش تجزيه

Date of degree

۱۴۰۰/۰۶/۰۳

Text of Note

در سال‌های اخیر، آلودگی محیط زیست با مقدار زیادی از فلزات سنگین در نتیجه فعالیت های انسانی مورد توجه قرار گرفته است، که قرار گرفتن در معرض این عناصر سمی نه تنها بر سلامت انسان، بلکه بر روی گیاهان، حیوانات و میکروارگانیسم ها نیز خطرناک است. بنابراين، ارائه روش¬هاي جدید برای اندازه¬گیری فلزات سنگین در آب و مواد غذایی مختلف حائز اهمیت می¬باشد. کار پژوهشی حاضر از چهار بخش تشکیل شده است که در هر کدام از بخش¬ها از یک روش آماده‌سازی مبتنی بر کاهش یا حذف حلال¬های آلی متداول سمی برای استخراج و پیش¬تغلیظ انواع فلزات سنگین در نمونه‌های مختلف آب، آبمیوه و روغن قبل از اندازه‌گیری‌ آن‌ها با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتری جذب اتمی شعله‌ای توسعه یافته است.در بخش اول، یک روش سبز، ساده و بدون حلال بر اساس میکرو استخراج مایع - مایع همگن برای پیش‌تغلیظ فلزات سنگین قبل از اندازه‌گیری آن‌ها با اسپکتروفتومتری جذب اتمی شعله‌ای در نمونه¬های آبی ارائه شده است. در این روش از 8-هیدروکسی کینولین به عنوان عامل کمپلکس کننده و استخراج کننده استفاده می¬شود. بدین منظور ابتدا مقدار مشخصی 8-هیدروکسی کینولین به محلول نمونه اضافه شده و سپس دما افزایش داده می¬شود تا 8-هیدروکسی کینولین ذوب شده و محلول کاملا همگنی تشکیل گردد. در این محلول همگن کاتیون¬ها به راحتی با 8-هیدروکسی کینولین تشکیل کمپلکس داده و سپس با سرد کردن محلول، 8-هیدروکسی کینولین حاوی کاتیون¬های کمپلکس شده از آب جدا می¬شود. سپس 8-هیدروکسی کینولین جدا شده در یک حلال مناسب حل شده و با دستگاه اسپکتروفتومتری جذب اتمی شعله‌ای آنالیز می-شود. تاثیر پارامترهایی مانند مقدار 8-هیدروکسی کینولین، pH، دما، قدرت یونی، سرعت و زمان سانتريفیوژ و همچنین تاثیر یون‌هاي مزاحم بر روي كارايي استخراج بررسی شده‌اند. تحت شرایط بهینه استخراج، نمودارهای کالیبراسیون برای کاتیون‌های کبالت و نیکل به ترتیب در محدوده‌های 1 تا 100 و 50/0 تا 75 میکروگرم بر لیتر خطی بوده و حد تشخیص نیز برای این کاتیون‌ها به ترتیب 35/0 و 20/0 میکروگرم بر لیتر بدست آمد. همچنین صحت روش پیشنهادی با آنالیز نمونه مرجع تایید شده (SPS-WW2 Batch 108) مورد بررسی قرار گرفت.در بخش دوم، یک روش سبز و کارآمد بر اساس میکرو استخراج مایع – مایع پخشی با استفاده از یک حلال اتکتیک عمیق جدید به منظور استخراج و پیش تغلیظ فلزات سنگین در نمونه¬های آبی توسعه داده شده است. حلال اتکتیک عمیق سنتز شده متشکل از کولین کلراید به عنوان پذیرنده پیوند هیدروژنی و 4-آمینو فنول به عنوان دهنده پیوند هیدروژنی می¬باشد. در این بخش، حلال اتکتیک عمیق هم به عنوان عامل کمپلکس کننده و هم به عنوان حلال استخراج کننده به¬کار برده شده است. پس از بررسی پارامترهای موثر در فرآیند استخراج، تحت شرایط بهینه محدوده خطی در نمودار کالیبراسیون برای کاتیون¬های کبالت و نیکل به ترتیب در غلظت¬های 80/0 تا 50 و 50/0 تا 50 میکروگرم بر لیتر می¬باشد. همچنین انحراف استاندارد نسبی روش برای کاتیون‌های کبالت و نیکل به ترتیب 4/3 و 1/4 درصد بدست آمد و در ادامه صحت روش پیشنهادی با آنالیز نمونه مرجع تایید شده (SPS-WW2 Batch 108) مورد بررسی قرار گرفت.در بخش سوم، یک روش آماده سازی نمونه ساده و سریع به نام میکرواستخراج مایع – مایع همگن القاء شده با نیتروژن مایع به منظور استخراج و پیش تغلیظ فلزات سنگین در نمونه¬های آبی قبل از اندازه‌گیری آن‌ها با اسپکتروفتومتری جذب اتمی شعله‌ای توسعه داده شده است. بدین منظور، ابتدا استونیتریل حاوی 8-هیدروکسی کینولین به محلول نمونه اضافه شده و سپس ورتکس می شود که منجر به تشکیل محلول همگن می¬گردد. در ادامه این محلول به مدت چند ثانیه بوسیله نیتروژن مایع سرد می¬شود که در اثر این فرآیند به دلیل اختلاف در دمای انجماد استونیتریل و آب، محلول همگن شکسته و کمپلکس¬های حاوی آنالیت¬ها به فاز استونیتریل که در بالای فاز آبی منجمد قرار دارد استخراج می¬شوند. در روش پیشنهادی محدوده خطی بدست آمده برای کاتیون¬های کبالت و نیکل به ترتیب در حدود 50/0 تا 20 و 0/1 تا 30 میکروگرم بر لیتر می¬باشد. همچنین انحراف استاندارد نسبی روش برای کاتیون‌های کبالت و نیکل به ترتیب 1/2 و 4/2 درصد بدست آمد و در ادامه صحت روش پیشنهادی با آنالیز نمونه مرجع تایید شده (SPS-WW2 Batch 108) مورد بررسی قرار گرفت.در بخش چهارم، یک روش آماده سازی نمونه حساس و ایمن بر اساس میکرواستخراج مایع – مایع پخشی با فاز معکوس به منظور استخراج و پیش تغلیظ فلزات سنگین در نمونه¬های روغن قبل از اندازه‌گیری آن‌ها با اسپکتروفتومتری جذب اتمی شعله‌ای توسعه داده شده است. در این بخش برای اولین بار یک حلال اتکتیک عمیق به عنوان حلال پخش کننده در روش میکرواستخراج مایع – مایع پخشی با فاز معکوس به کار رفته است. بدین منظور یک حلال اتکتیک عمیق با ویسکوزیته کم و قابلیت اختلاط همزمان با فاز آبی و آلی، با استفاده از ترکیب گلی¬کولیک اسید و ماندلیک اسید با نسبت مولی 1:2 تهیه شد. پس از بررسی پارامترهای موثر در فرآیند استخراج، تحت شرایط بهینه محدوده خطی نمودار کالیبراسیون برای کاتیون-های کادمیوم و روی به ترتیب 30/0 تا 20 و 50/0 تا 30 میکروگرم بر لیتر می¬باشد. همچنین انحراف استاندارد نسبی روش برای کاتیون‌های کادمیوم و روی به ترتیب 9/2 و 7/2 درصد بدست آمد و در ادامه صحت روش پیشنهادی با آنالیز نمونه مرجع تایید شده (EnviroMAT HU-1) مورد بررسی قرار گرفت.

Text of Note

In recent years, environmental pollution with large amounts of heavy metals due to human activities has been increased. Exposure to these toxic elements is dangerous not only to human health but also to plants, animals, and microorganisms. Therefore, it is essential to provide new analytical methods for measuring heavy metals in water and various foods. The present research work consists of four sections, in each section, a preparation method based on the reduction or elimination of common toxic organic solvents for the extraction and preconcentration of heavy metals in different samples of water, juice, and oil before their measurement using atomic absorption spectrophotometry has been developed.In the first section, a green, simple, and solventless method based on homogeneous liquid-liquid microextraction for preconcentration of heavy metals before their measurement by flame atomic absorption spectrophotometry in aqueous samples was presented. In this method, 8-hydroxyquinoline is used as a complexing and extracting agent. For this purpose, first a certain amount of 8-hydroxyquinoline is added to the sample solution and then its temperature is until increased 8-hydroxyquinoline is melted and homogeneous solution is formed. In this homogeneous state, the cations are easily complexed with 8-hydroxyquinoline. Then by cooling the solution, 8-hydroxyquinoline particles containing the cations-oxinate complexes are separated from the water. The separated 8-hydroxyquinoline is dissolved in a suitable solvent and analyzed by flame atomic absorption spectrophotometry. The effect of different parameters such as the amount of 8-hydroxyquinoline, pH, temperature, ion strength, centrifuge speed and time as well as the effect of coexisting ions on the extraction efficiency of the studied cations has been investigated. Under optimum extraction conditions, the calibration curves for cobalt(II) and nickel(II) cations were linear in the ranges of 1-100 and 0.50-75 μg L-1, respectively, and the detection limits for these cations were 0.35 and 0.20 μg L-1. Also, accuracy of the proposed method was studied by analyzing a certificated reference material (SPS-WW2 Batch 108).In the second section, a green and efficient dispersive liquid-liquid microextraction method was developed using a new deep eutectic solvent for the extraction and preconcentration of heavy metals in aqueous samples. The new synthesized deep eutectic solvent consists of choline chloride as a hydrogen bond acceptor and 4-aminophenol as a hydrogen bond donor. In this section, deep eutectic solvent is used both as a complexing agent and an extracting solvent. After examining the effective parameters in the extraction process, under optimum conditions, the linear ranges of calibration curves for cobalt(II) and nickel(II) cations were in the concentrations ranges of 0.80-50 and 0.50-50 μg L-1, respectively. Also, the relative standard deviation of the method for cobalt(II) and nickel(II) cations was 3.4% and 4.1%, respectively. Accuracy of the proposed method was investigated by analyzing a certificated reference material (SPS-WW2 Batch 108).In the third section, a simple and rapid sample preparation method named liquid nitrogen induced-homogeneous liquid-liquid microextraction was developed to extract and preconcentrate of heavy metals from aqueous samples before their measuring by flame atomic absorption spectrophotometry. For this purpose, first acetonitrile containing 8-hydroxyquinoline is added to the sample solution and then vortexed, which leads to the formation of a homogeneous solution. In the following, this solution is cooled for a few seconds by liquid nitrogen. Due to the difference in melting points of acetonitrile and water, the homogeneous state is broken and the complexed cations are extracted into the acetonitrile phase, which is located above the frozen aqueous phase. In the proposed method, the linear range obtained for cobalt(II) and nickel(II) cations was about 0.50-20 and 0.1-30 μg L-1, respectively. Also, the relative standard deviation of the method for cobalt and nickel cations was 2.1 and 2.4%, respectively, Accuracy of the proposed method was investigated by analyzing a certificated reference material (SPS-WW2 Batch 108).In the fourth section, a sensitive and safe sample preparation method based on reversed phase dispersive liquid-liquid microextraction was developed to extract and preconcentrate heavy metals from oil samples before their measuring by flame atomic absorption spectrophotometry. In this section, for the first time, a deep eutectic solvent is used as a disperser solvent in the reversed phase dispersive liquid-liquid microextraction method. For this purpose, a deep eutectic solvent with low viscosity and miscible simultaneously with the aqueous and organic phases was prepared using a combination of glycolic acid and mandelic acid with a molar ratio of 1: 2. After examining the effective parameters in the extraction process, under optimum conditions, the linear range of calibration curves for cadmium(II) and zinc(II) cations was 0.30-20 and 0.50-30 μg L-1, respectively. Also, the relative standard deviation of the method for cadmium(II) and zinc(II) cations was 2.9 and 2.7%, respectively. Accuracy of the proposed method was investigated by analyzing a certificated reference material (EnviroMAT HU-1).

Variant Title

Development of sample preparation methods based on reducing or removal of common toxic extraction solvents for the extraction and preconcentration of heavy metals from water and food samples and their analysis by atomic absorption spectrophotometry

Entry Element

اخروی

Part of Name Other than Entry Element

‏ توحید

Entry Element

سرورالدين

Entry Element

‏فرج زاده

Part of Name Other than Entry Element

‏ سعید محمد

Part of Name Other than Entry Element

‏ میرعلی

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Entry Element

‏ تبریز