فاز جامد و پیش‌تغلیظ تعدادی از یون‌های فلزات سمی از نمونه‌های حقیقی آلوده به این یون‌ها با استفاده از نانوجاذب مغناطیسی مگنتایت بوسیله پژوهشگران تهیه شد. نمونه‌های پیش‌تغلیظ به منظور اندازه‌گیری غلظت بسیار کم یون‌های فلزات سمی از نمونه‌های حقیقی تهیه می‌شوند.
تهیه فاز جامد و پیش‌تغلیظ یون‌های فلزات سمی با فناوری نانو
|
نانوجاذب مغناطیسی مگنتایت (Fe3O4) اصلاح شده، به روش رسوب‌هی شیمیایی توسط پژوهشگران ایرانی تهیه و با بررسی خصوصیات آنها موفق به تهیه فاز جامد و پیش‌تغلیظ تعدادی از یون‌های فلزات سمی از نمونه‌های حقیقی آلوده به این یون ها شدند. نمونه‌های پیش‌تغلیظ به منظور اندازه‌گیری غلظت بسیار کم یون‌های فلزات سمی از نمونه‌های حقیقی تهیه می‌شوند. از ویژگی‌های مطلوب فاز جامد تهیه شده می‌توان به قابلیت کاربرد آن در گستره وسیعی از نمونه‌های حقیقی شامل آب آشامیدنی، پساب پتروشیمی، ماهی، میگو، موی سر، برنج و غیره اشاره نمود.
فلزات سنگین گونه‌هایی هستند که در مقادیر بالاتر از حد مجازشان سمیت بالایی را برای سیستم‌های زیستی ایجاد می‌کنند. طبق برآورد سازمان بهداشت جهانی (WHO) حدود ۲۵% بیماری‌هایی که امروزه با آن روبرو هستیم در نتیجه آلودگی‌های محیط زیستی شامل آلودگی آب، خاک و هوا است. به همین دلیل توسعه روش‌های اندازه‌گیری دقیق، حساس و ساده یون‌های فلزات سمی اهمیت بسیار زیادی پیدا کرده است.
مطالعات فراوانی بدین منظور انجام می‌شود اما به دلیل کم بودن غلظت این گونه‌ها در نمونه‌های حقیقی مختلف و همچنین پیچیدگی‌های ماتریس‌های نمونه‌های حقیقی، نیاز به یک مرحله جداسازی و پیش‌تغلیظ در اندازه‌گیری این گونه‌ها ضروری است، روش‌های استخراج با فاز جامد مزایایی از قبیل فاکتور تغلیظ بالا، سرعت بالاتر، سادگی و همچنین مصرف بسیار کمتر حلال‌های ارگانیک را دارا هستند. در سال‌های اخیر استفاده از نانومواد به عنوان فازهای جامد جدید بخاطر ویژگی‌های چشمگیر آنها بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
این کار تحقیقاتی توسط دکتر حسن باقری، عضو هیات علمی گروه شیمی دانشگاه آزاد اسلامی تاکستان، با راهنمایی پروفسور عباس افخمی (استاد گروه شیمی تجزیه دانشگاه بوعلی سینای همدان)، دکتر محمد صابر تهرانی (استادیار گروه شیمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران) و با همکاری آقای حسین خوش‌سفر صورت گرفته است و هدف از آن تهیه و بررسی خصوصیات یک نانوجاذب مغناطیسی اصلاح شده به منظور پیش‌تغلیظ تعدادی از یون‌های فلزات سمی از نمونه‌های حقیقی مختلف بوده است.
تصویری شماتیک از فرآیند تهیه و بکارگیری جاذب تهیه شده
دکتر حسن باقری با اشاره‌ای به مراحل این کار پژوهشی بیان کرد: «با توجه به مزایای نانوذرات مغناطیسی از قبیل امکان جداسازی آسان با استفاده از یک آهنربا از محلول و همچنین نسبت سطح به حجم بالای آنها که منجر به افزایش ظرفیت جذبی آنها می‌گردد، ابتدا نانوذرات مغناطیسی مگنتایت (Fe3O4) به روش رسوب‌دهی شیمیایی سنتز شده‌اند. سپس به منظور جلوگیری از تجمع این نانوذرات، تجزیه شیمیایی آنها در محیط‌های خاص و همچنین تغییر خواص مغناطیسی آنها در نمونه‌های محیط‌زیستی پیچیده و سیستم‌های بیولوژیکی، آنها به طور موثری با سیلیکا پوشش داده شدند. همچنین به منظور افزایش گزینش‌پذیری روش در اندازه‌گیری یون‌های سرب(II)، کادمیم(II) و مس(II) سطح نانوذرات پوشش داده شده با سیلیکا، با یک شیف باز سنتزی اصلاح گردید. هم‌افزایی خصوصیات این مواد منجر به تهیه یک فاز جامد موثر برای استخراج ساده، حساس و ارزان گونه‌های هدف گردید. پس از انجام فرآیند استخراج، غلظت یون‌های مورد بررسی به روش اسپکترومتری جذب اتمی شعله‌ای تعیین گردید.»
به گفته دکتر باقری، فناوری نانو در این پژوهش ویژگی‌های منحصر به فردی را ارائه می‌دهد، فاز جامد تهیه شده در ابعاد نانو دارای ویژگی‌هایی از قبیل تهیه سریع، آسان و ارزان است که ارقام شایستگی مناسبی از نظر گزینش‌پذیری بالا، حساسیت بالا، حدود تشخیص بسیار مناسب و قابلیت استفاده مکرر بدون از دست دادن خصوصیات اولیه را ارائه می‌کند. همچنین در این طرح یک جاذب با ابعاد نانو (۳۸ نانومتر) سنتز شد که مساحت سطح ویژه آن در حدود ۱۰۶٫۴ مترمربع برگرم بوده است، نسبت سطح به حجم بالا و همچنین امکان جداسازی آسان، سریع و کامل این جاذب مغناطیسی از محلول با استفاده از یک آهنربا که از تولید یک آلاینده ثانویه جلوگیری می‌کند، از دیگر خصوصیات بارز آن است.
وی افزود: «نتایج این تحقیق یک روش ساده و سریع را برای تهیه یک جاذب گزینش‌پذیر گزارش می‌نماید. همچنین این روش حدود تشخیص۰٫۱۴، ۰٫۱۹ و ۰٫۱۲ میکروگرم بر لیتر را به ترتیب برای یون‌های سرب(II)، کادمیم(II) و مس(II) در اختیار می‌گذارد که با استفاده از این روش قادر به اندازه‌گیری این یون‌ها در گستره دینامیکی خطی وسیعی خواهیم بود.»
امروزه اسپکترومتری جذب اتمی شعله‌ای از روش‌های روتین در آزمایشگاه‌های تجزیه‌ای برای اندازه‌گیری تعدادی از فلزات است. اما با توجه به غلظت پایین برخی از این گونه‌ها در نمونه‌های حقیقی و همچنین پیچیده بودن ماتریس نمونه‌ها امکان اندازه‌گیری مستقیم آنها وجود ندارد و بنابراین انجام یک مرحله جداسازی و پیش‌تغلیظ ضروری است که این طرح یک فاز جامد کارا را جهت انجام فرآیند پیش‌تغلیظ به صورت گزینش‌پذیر و حساس فراهم می‌نماید و مشکلات موجود در این زمینه را رفع می‌نماید. همچنین هزینه پائین تهیه نانوجاذب امکان تولید آن را از نظر اقتصادی بسیار مطلوب می‌سازد.
نتایج این تحقیقات در قالب مقاله‌ای در مجله Talanta (جلد ۹۷، ۱۵ آگوست ۲۰۱۲) منتشر شده است. علاقمندان می‌توانند متن این مقاله را در صفحات ۸۷ الی ۹۵ همین شماره مشاهده نمایند. |
