عنوان پایان‌نامه
توسعه و کاربرد روش های استخراج فاز جامد بر پایه نانوجاذب های کربنی برای آنالیز آفت کش ها در نمونه های زیست محیطی با استفاده از تکنیک های کروماتوگرافی
- رشته تحصیلی
- شیمی تجزیه
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6396;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77613;کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6396;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77613
- تاریخ دفاع
- ۰۷ مهر ۱۳۹۵
- دانشجو
- شکوه ماه پیشانیان
- استاد راهنما
- حسن سرشتی
- چکیده
- آفت‌کش‌ها ترکیباتی شیمیایی هستند که برای دفع آفات به کار برده می‌شوند، امّا این ترکیبات از جمله آلاینده‌های زیست‌محیطی و محصولات کشاورزی هم به شمار می‌روند. به علت پایداری، سمی بودن آنها و اثرات مخربی که بر سلامت انسان دارند، توسعه روش‌های سریع و قابل اعتماد انتخابی و یا چندجزئی برای آنالیز باقیمانده آفت‌کش‌ها در بافت نمونه‌های مختلف امری ضروری است. نانومواد کربنی به علت داشتن خواص منحصر به فردی نظیر نسبت سطح به حجم بالا، سهولت در عامل‌دار شدن و خواص غیرمعمول الکترونیکی، مکانیکی و گرمایی کاربرد گسترده‌ای در روش‌های مختلف آماده‌سازی نمونه یافته‌اند. هدف اصلی این پژوهش توسعه روش‌های استخراج فاز جامد جدید، آسان، سریع، حساس، مقرون به صرفه و دوست‌دار محیط زیست بر پایه گرافن به عنوان یک نانوجاذب کربنی به همراه آشکارسازی با کروماتوگرافی گازی برای آنالیز باقیمانده آفت‌کش‌ها در نمونه‌های مختلف است. مطالعات تجربی انجام شده در این پژوهش به چهار بخش تقسیم می‌شوند:در تحقیق اول، گرافن اکسید سنتز و به عنوان یک جاذب کارآمد برای استخراج و تغلیظ نیکوتین با روش میکرو-استخراج فاز جامد پخشی قبل از اندازه‌گیری توسط GC/FID به کار برده شد.بعلاوه، عوامل موثر در بازیابی استخراج نیکوتین بهینه شدند (pH: 5، زمان استخراج: 10 ثانیه، مقدار جاذب: 3 میلی‌گرم، حلال واجذب کننده: 100 میکرولیتر تری اتیلن آمین/متانول (3:1، حجمی-حجمی)). روش پیشنهادی با ارقام شایستگی ارزیابی شد (گستره خطی: µg L-1 2000-5، حدتشخیص: µg L-1 1?5، فاکتور غنی‌سازی: 93). در نهایت کاربرد روش ارائه شده برای اندازه‌گیری نیکوتین در نمونه‌های بیولوژیکی و آبی بررسی شد (بازیابی‌ها: % 109?7-88?7).در تحقیق دوم، یک جاذب جدید بر پایه گرافن اکسید (Fe3O4@SiO2@GO-PEA) سنتز شد و برای پیش‌تغلیظ و استخراج فاز جامد مغناطیسی سموم ارگانوفسفره قبل از اندازه‌گیری با GC/NPD استفاده گردید. عوامل موثر در بازیابی‌های استخراج بهینه شدند (زمان استخراج: 5 دقیقه، مقدار جاذب: 30 میلی‌گرم، مقدار نمک: 1% حجمی-حجمی، حلال واجذب کننده: 2 میلی‌لیتر استون). روش ارائه شده تحت شرایط بهینه با ارقام شایستگی ارزیابی شد (گستره خطی: µg L-1 200-0?06، حدتشخیص: µg L-1 0?10-0?02، فاکتور غنی‌سازی : 477-512). روش پیشنهاد شده برای اندازه‌گیری سموم ارگانوفسفر در میوه‌ها و سبزیجات (بازیابی: 90?4-108?0%) و نمونه‌های آبی (بازیابی: 94?6-104?2%) با موفقیت به کار برده شد.در تحقیق سوم، نانوکامپوزیت 3D-G-Fe3O4 سنتز و شناسایی شد و به عنوان یک جاذب کارآمد برای پیش‌تغلیظ استخراج فاز جامد مغناطیسی سموم ارگانوفسفر قبل از اندازه‌گیری با GC/NPD به کار برده شد. عوامل موثر بر بازیابی استخراج بهینه شدند (زمان استخراج: 2 دقیقه، مقدار جاذب: 10 میلی‌گرم، حلال واجذب کننده: 1 میلی‌لیتر استون/هگزان (1:1)). روش پیشنهادی تحت شرایط بهینه با ارقام شایستگی ارزیابی شد (گستره خطی: ng L-1 50000-10، حدتشخیص: ng L-1 5?1-1?2، فاکتور غنی‌سازی : 469-510). روش ارائه شده برای آنالیز سموم ارگانوفسفر در آبمیوه (86?6-107?5 %) با موفقیت به کار رفت.در تحقیق چهارم، نانوهیبرید ?-CD/MRGO سنتز و شناسایی شد و به عنوان یک جاذب توانا برای استخراج فاز جامد مغناطیسی کمک شده با ورتکس سموم ارگانوکلر قبل از اندازه‌گیری GC/ECD به کار گرفته شد. شرایط بهینه با توجه به عوامل موثر به دست آمدند (زمان استخراج: 3 دقیقه، مقدار جاذب: 15 میلی‌گرم، مقدار نمک: 3%، حلال واجذب کننده: 1 میلی‌لیتر استونیتریل/دی کلرومتان (1:4)). روش ارائه شده با ارقام شایستگی ارزیابی شدند (گستره خطی: ng kg-1 10000-1، حدتشخیص: ng kg-1 3?21-0?52). قابلیت کاربرد روش، با آنالیز نمونه‌های حقیقی عسل (بازیابی: 78?8- 116?2 %) با موفقیت ارزیابی شد.نتایج کلی تحقیقات نشان داد که گرافن اکسید و ساختارهای اصلاح شده آن، می‌توانند جاذب‌های کارآمد و توانمندی برای استخراج انواع آفت‌کش‌ها از نمونه‌های مختلف نظیر نمونه‌های آبی، بیولوژیکی، میوه، سبزیجات، آبمیوه و عسل باشند. مغناطیسی کردن جاذب می‌تواند اثر سودمندی در سهولت کار و کاهش زمان آماده‌سازی نمونه داشته باشد. اصلاح ساختار نیز تاثیر به سزایی بر بهبود بازیابی استخراج، گزینش‌پذیری، پایداری جاذب و حساسیت دارد.
- Abstract
- Pesticides are chemical substances which are used to eliminate pests, but they have been found as contaminants in environment and agricultural products. Because of their stability, toxicity and harmful effects on human health, development of rapid and reliable selective or multi-component methods is necessary for extraction and detection of pesticides residues in different matrices. Carbon-based nanomaterials have found a wide range of applications in different sample preparation technologies because of their unique properties such as a high surface-to-volume ratio, easy functionalization, and extraordinary thermal, mechanical or electronic properties. This dissertation aims to develop new, simple, rapid, sensitive, cost-effective and environment-friendly solid phase extraction methods based on graphene as a carbon nanoadsorbent followed by gas chromatographic detection for analysis of pesticides in different samples. The experiments presented in this dissertation can be divided into four main topics as follows:In the first work, graphane oxide was synthesized, characterized and then applied as an effective adsorbent in D-µ-SPE of nicotine prior to GC/FID analysis. Various experimental parameters affecting the extraction recovery were optimized (pH: 5; extraction time:10 s; adsorbent amount: 3mg; desorption solvent: 100 µL of TEA/MeOH (1:3, v/v)). The method was then validated by figures of merit under the optimal conditions (LDR: 5-2000 µg L-1, LOD: 1.5 µg L-1, EF: 93). The applicability of the “µ-D-SPE” was evaluated by detecting nicotine in biological and environmental water samples with recoveries in the range of 88.7–109.7%.In the second study, a novel garaphene oxide-based adsorbent (Fe3O4@SiO2@GO-PEA) was prepared, characterized and then used for MSPE of OPPs prior to GC/NPD analysis. The main experimental parameters were optimized (extraction time: 5 min; adsorbent amount: 30 mg; salt concentration: 1% w/v, desorption solvent: 2 mL of acetone). Under the optimal conditions, the developed method was validated by figures of merit (LDR: 0.06–200 µg L?1, LOD: 0.02–0.10 µg L?1, PF: 477-512). The method was successfully applied for determination of the OPPs in fruits and vegetables (recovery: 90.4–108.0%, RSDs = 1.9–6.6%) and water samples (94.6–104.2%, RSDs = 2.0–4.8%). In the third research, 3D-G-Fe3O4 was prepared, characterized and used as an effective nanoadsorbent for MSPE of OPPs prior to GC/NPD. The main effective experimental parameters on the extraction recoveries were optimized (extraction time: 2 min; adsorbent amount: 10 mg; desorption solvent: 1 mL of acetone/hexane (1:1, v/v)). The method was then evaluated under optimal conditions (LDR: 10–50000 ng L?1; LOD: 1.2-5.1 ng L?1; EF: 469-510). The method was successfully applied to the analysis of OPPs in fruit juices with recoveries in the range of 86.6–107.5%.In the fourth work, a high supramolecular recognition ?-CD/MRGO nanohybrid was fabricated, characterized and applied as adsorbent in the vortex-assisted-MSPE of OCPs prior to GC/ECD. Optimal extraction conditions were assessed with respect to the effective parameters (extraction time: 3 min; adsorbent amount: 15 mg; salt concentration
