توصيفگر ها :
پليمر قالب مولكولي مغناطيسي , نانوكره هاي سيليكايي , استخراج ريز فاز جامد , رنگ سنجي , نانوذرات نقره , حذف رنگ , جاذب زيستي , دانه هاي درخت صنوبر
چكيده فارسي :
در بخش اول اين رساله، نانو ذرات مغناطيسي Fe3O4@SiO2 تهيه شد و در تهيه پليمر قالب مولكولي مغناطيسي بر روي نانوكره-هاي سيليكايي (KCC-1) مورد استفاده قرار گرفت. اين پليمر از متراكم شدن يك مرحله‌‌اي تترا اتوكسي سيلان و بدون نياز به آغازگر و اتصال‌‌دهنده تهيه شد. پليمر قالب مولكولي مغناطيسي تهيه شده براي استخراج كلروپريفوس در محلول¬هاي آبي مورد استفاده قرار گرفت. در اين روش مولكول الگو در مرحله كلسينه شدن خارج شد و بنابراين نياز به استفاده از حلال و روشهاي حرارتي ديگر جهت حذف مولكول الگو نداشت. پارامترهاي مؤثر بر سنتز جاذب و روش استخراج مورد بررسي قرارگرفتند. جهت اندازه¬گيري از دستگاه كروماتوگرافي گازي مجهز به آشكارساز ربايش الكتروني استفاده شد. محدوده خطي 3 تا 300 نانوگرم بر ليتر و حدتشخيص 1 نانوگرم بر ليتر براي كلروپريفوس به¬دست آمد. انحراف استاندارد در يك روز و بين روزها براي دو سطح غلظتي (20 و 200 نانوگرم بر ليتر) بين 1/4 تا 6/7 درصد به¬دست آمد. همچنين فاكتور تغليظ 1080 براي روش پيشنهادي به دست آمد. از اين روش براي اندازه¬گيري آناليت مورد نظر در نمونه¬هاي آب چاه، پساب كشاورزي و سيب استفاده شد. تحت شرايط بهينه، درصد بازيابي بين 83 و 109 درصد به¬دست آمد.
در بخش دوم، از تلفيق دو روش استخراج ريز فاز جامد پخشي و حسگر رنگ¬سنجي نانوذرات نقره جهت اندازهگيري گزينش‌پذير سم اتيون در نمونه‌هاي آبي استفاده شد. در اين روش ابتدا آناليت با استفاده از جاذب پليمر قالب مولكولي مغناطيسي استخراج شد و توسط حسگر رنگ¬سنجي نانوذرات نقره اندازهگيري شد. از دستگاه طيف سنجي فرابنفش- مرئي براي شناسايي و اندازه¬گيري استفاده شد. در اين روش با تغليظ آناليت در مرحله اول، حساسيت اندازهگيري با استفاده از نانوذرات نقره افزايش يافت. پارامترهاي مؤثر بر استخراج و اندازه¬گيري آناليت مورد بررسي و بهينه¬سازي قرار¬گرفتند. تحت شرايط بهينه محدوده خطي روش بين 5 تا 600 ميكروگرم بر ليتر و حدتشخيص 4/1 ميكروگرم بر ليتر حاصل شد. انحراف استاندارد در يك روز و بين روزها براي دو سطح غلظتي (20 و 200 ميكروگرم بر ليتر) بين 5/4 تا 6 درصد به¬دست آمد. درصد بازيابي در استخراج نمونه¬هاي آب چاه، پساب كشاورزي و آب رودخانه بين 78 و 119 درصد محاسبه شد.
در بخش نهايي، براي اولين بار از دانه صنوبر به عنوان يك زيست جاذب براي حذف رنگ كريستال ويولت در نمونه‌هاي آبي استفاده شد. براي اين منظور رشته¬هاي سفيد پنبه¬اي شكل از دانه¬هاي درخت صنوبر جدا شد و پس از شستشو و خشك كردن مورد استفاده قرار گرفت. براي تهيه اين جاذب هيچ نوع آماده¬سازي فيزيكي و شيميايي انجام نگرفت. پارامترهاي كليدي جذب رنگ مورد بررسي و بهينه¬سازي قرار گرفتند. دستگاه طيف سنجي فرابنفش- مرئي براي اندازه¬گيري مورد استفاده قرار گرفت. بيشترين ظرفيت جذب 154 ميلي گرم بر گرم در زمان تعادل 60 دقيقه به دست آمد. هم¬دماهاي مختلف جذب مورد مطالعه قرار گرفت كه بر اساس اين مطالعات جذب كريستال ويولت بر روي جاذب دانه صنوبر از هم‌دماي لانگموير تبعيت مي‌كند. با بررسي مدل¬هاي مختلف سينتيكي، مشاهده شد كه در مدل شبه مرتبه دوم، مقدار مربع ضريب همبستگي بيشترين مقدار را دارد. همچنين در اين مدل مقدار ظرفيت جذب تعادلي (qe) به ظرفيت جذب تجربي (qe exp) نزديك‌تر است. بنابراين فرآيند جذب كريستال ويولت بر روي جاذب دانه صنوبر از مدل سيتيكي شبه مرتبه دوم پيروي مي‌كند. با بررسي پارامترهاي ترموديناميكي، فرآيند جذب گرماگير و خودبخودي معرفي شد. در اين روش با استفاده از يك جاذب ارزان، دوست‌دار محيط زيست، در دسترس و با قابليت جذب بالا، حذف رنگ كريستال ويولت در نمونه‌هاي آب و پساب با موفقيت و با درصد بازيابي 89 تا 98 درصد به دست آمد.
چكيده انگليسي :
In the first study, a new magnetic molecularly imprinted polymer on fibrous silica nanosphere was prepared through self-polycondensation. The selective extraction of chlorpyrifos was performed by the synthesized sorbent and as a determination system, a gas chromatography-electron capture was applied. The formation of sorbent was confirmed through the use of Fourier transform infrared spectroscopy and field emission scanning electron microscopy techniques. The parameters affecting the extraction efficacy of the proposed method were scrutinized in an optimized way. The linear range and the detection limit of the studied method were obtained to be 0.003-0.3 and 0.001 ng mL−1, respectively. The relative standard deviations were 4.1-5.2 and 5.6-7.6% for intra- and inter-day (n=3), respectively. The enrichment factor of 1080 was obtained for the method. To assess the performance of the proposed method, some real samples were analyzed and the extraction recoveries of 83-109% were obtained. These results revealed the method performance in routine analysis of chlorpyrifos in real samples.
In the second study, a sensing system by extraction and colorimetric assay of ethion as a model of organophosphorus pesticide in environmental samples was introduced. The magnetic molecularly imprinted polymeric microspheres (MMIPs) were prepared to pretreat samples before silver nanoparticles (AgNPs) colorimetric detection of ethion. The extraction of ethion with MMIP sorbent improves both sensitivity and selectivity of method. The linear dynamic range was in the range of 5-6oo µg L-1 with the determination coefficient (r2= 0.997). The limit of detection based on 3 Sbl/m was obtained 1.4 µg L-1. The intra-day RSDs were 4.7 and 4.5 for 20 and 200 µg L-1 solutions, respectively. The inter-day RSDs were 6 and 5 for the low and high spiked levels, respectively.
The final investigation introduced cottonwood seeds (CWS) as a novel, green, and very low-cost biosorbent for the removal of crystal violet (CV) dye from aqueous solutions. To illustrate the functional groups, surface morphology, and elemental composition of the sorbent, Fourier-transform infrared spectroscopy, field emission scanning electron microscopes, and energy dispersive X-ray spectroscopy techniques were employed, respectively. Some significant adsorption variables (i.e., equilibrium time, solution pH, CWS dosage, the initial concentration of CV, and temperature) affecting the biosorbent performance were systematically studied. Maximum CV dye adsorption onto CWS was observed at pH 10 with 20 mg/10 ml of adsorbent dosage Different adsorption isotherms were employed to investigate the equilibrium isotherm, and the results were more accurately consistent with the Langmuir model (R2=0.992). The maximum capacity of adsorption and equilibrium time were 154 mg g-1 and 60 min, respectively. The kinetic data was examined by different models and the pseudo-second-order model supplied the best correlation between experimental data. Investigated thermodynamic parameters at different temperatures illustrated that CV adsorption procedure was spontaneous and endothermic with an increase in entropy. The relative standard deviations and percentage removal for the real sample analysis were in the range of 4.9–9.5% and 89–98%, respectively. Based on experimental results, it has been demonstrated that CWS, due to high adsorption capacity and low equilibrium time, was an impressive biosorbent for dye pollutants uptakes from aqueous solutions and real industrial wastewater samples.
