2-2-4- میکرو استخراج با فاز جامد14
2-2-5-استخراج با سیال فوق بحرانی15
2-2-6-استخراج با سوکسله16
2-3- میکرواستخراج مایع- مایع پخشی16
2-3-1- عوامل موثر بر بازده استخراج18
2-3-2-کاربردهای میکرواستخراج مایع – مایع پخشی18
2-3-3- اصول میکرو استخراج مایع – مایع پخشی19
2-3-4-محاسبهی فاکتورهای موثر در روش میکرواستخراج مایع- مایع پخشی20
2-3-5-ویژگی‌های حلال استخراج‌کننده و پخش‌کننده در DLLM22
2-3-6-سازگاری روش با تکنیک‌های دستگاهی22
2-3-7-مزایا و معایب میکرو استخراج مایع – مایع پخشی22
2-4- مشتق‌سازی ایزوپرنالین24
فصل سوم: روش اجرای تحقیق
3-1- مواد شیمیایی و تجهیزات27
3-1-1-مواد شیمیایی و معرف‌ها27
3-1-2-تجهیزات و وسایل مورد استفاده28
3-2-استخراج و اندازه‌گیری ایزوپرنالین در آب29
3-3-بهینه‌سازی شرایط استخراج30
3-3-1- بررسی اثر نوع فاز پخش‌کننده30
3-3-2-بررسی اثر حجم فاز پخش‌کننده31
3-3-3- بررسی اثر نوع فاز استخراج‌کننده31

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

3-3-4-بررسی اثر حجم فاز استخراج کننده32
3-3-5- بررسی اثر مشتق‌سازی قبل و در حین استخراج32
3-3-6- بررسی اثر زمان استخراج و مشتق‌سازی33
3-3-7- بررسی اثر حجم واکنشگر مشتق‌ساز33
3-3-8- بررسی اثر درصد کربنات پتاسیم33
3-3-9- بررسی اثر افزایش نمک34
3-3-10- بررسی تکرار پذیری میکرو استخراج مایع- مایع پخشی34
3-3-11- محاسبه راندمان استخراج و فاکتور تغلیظ34
3-3-12-تهیه منحنی کالیبراسیون در استخراج مایع- مایع پخشی35
3-4- آنالیز نمونه‌های حقیقی35
فصل چهارم: تجزیه و تحلیل داده‌ها
4-1- بهینه‌سازی شرایط استخراج38
4-1-1- بررسی اثر نوع فاز پخش‌کننده39
4-1-2- بررسی اثر حجم فاز پخش‌کننده40
4-1-3-بررسی اثر نوع فاز استخراج‌کننده41
4-1-4- بررسی اثر حجم فاز استخراج‌کننده42
4-1-5- بررسی اثر مشتق‌سازی قبل و در حین استخراج44
4-1-6- اثر زمان بر کارایی استخراج45
4-1-7- بررسی اثر حجم واکنشگر مشتق‌ساز46
4-1-8- بررسی اثر درصد کربنات پتاسیم47
4-1-9-بررسی اثر افزایش نمک48
4-1-10- بررسی تکرارپذیری میکرو استخراج مایع- مایع پخشی50
4-1-11- محاسبه راندمان استخراج و فاکتور تغلیظ51
4-1-12- تهیه منحنی کالیبراسیون51
4-2-آنالیز نمونه‌های حقیقی53
فصل پنجم: بحث و نتیجه‌گیری
5-1-نتیجه‌گیری55
5-2- پیشنهادات56
منابع و مآخذ57
چکیده انگلیسی60
فهرست جدول‌ها
عنوان صفحه
جدول 1-1 خصوصیات ترکیب ایزوپرنالین5
جدول 3-1 برخی از ویژگیهای ایزوپرنالین و استاندارد داخلی مورد استفاده28
جدول 3-2- شرایط دستگاه کروماتوگراف گازی28
جدول 4-1 مقایسه راندمان استخراج ایزوپرنالین با تغییر نوع فاز پخش کننده40
جدول 4-2 نتایج بررسی تأثیر حجم استون بر راندمان استخراج40
جدول 4-3 مقایسه راندمان استخراج ایزوپرنالین با تغییر نوع حلال استخراج کننده42
جدول 4-4- مقایسه راندمان استخراج برای مشتق‌سازی قبل و در حین استخراج44
جدول 4-5 تکرارپذیری روش میکرو استخراج مایع- مایع پخشی50
جدول4-6 ضریب همبستگی، محدوده خطی، حد تشخیص، راندمان استخراج و فاکتور تغلیظ ایزوپرنالین با استفاده از روش DLLME-GC-FID52
فهرست نمودارها
عنوان صفحه
نمودار 4-1 اثر نوع فاز پخش‌کننده39
نمودار 4-2 تغییرات راندمان استخراج بر حسب حجم استون به عنوان فاز پخش کننده41
نمودار 4-3-تغییرات فاز ته‌نشین شده با افزایش حجم کلروبنزن43
نمودار 4-4- تغییرات فاکتور تغلیظ بر حسب حجم کلروبنزن44
نمودار 4-5 تغییرات سطح زیر پیک‌ها برحسب زمان استخراج45
نمودار 4-6- تغییرات سطح زیر پیک بر حسب حجم استیک انیدرید46
نمودار 4-7- تغییرات سطح زیر پیک بر حسب درصد پتاسیم کربنات47
نمودار 4-8 تغییرات حجم فاز ته‌نشین شده برحسب درصد نمک48
نمودار 4-9 تغییرات راندمان استخراج بر حسب درصد نمک49
نمودار 4-10-تغییرات فاکتور تغلیظ برحسب درصد نمک50
فهرست شکل‌ها
عنوان صفحه
شکل 1-1ساختار گروه کاتکولی8
شکل 2-1 شمایی از یک کارتریج مورد استفاده در استخراج با فاز جامد.13
شکل 2-2 نمودار فازی مواد.15
شکل 2-3- طرح شماتیک میکرواستخراج مایع- مایع پخشی.17
شکل 2-4 مراحل میکرو استخراج مایع- مایع پخشی20
شکل 2-5 واکنش استیلاسیون تبدیل فنل‌ها به استر25
شکل 3-1 مراحل میکرو استخراج مایع- مایع پخشی30
شکل 4-1 کروماتوگرام حاصل از استخراج ایزوپرنالین به غلظت ppb 100.52
شکل 4-2 ‏ کروماتوگرام حاصل از استخراج ایزوپرنالین به غلظت ppb 100 و اپی‌نفرین به غلظت ppm 153
چکیده
در کار تحقیقاتی حاضر اندازه‌گیری ماده دارویی ایزوپرنالین در آب با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی گازی با دتکتور یونیزاسیون شعله‌ای FID)) انجام گرفت. به منظور استخراج این ترکیب از نمونه‌های آبی تکنیک میکرو استخراج مایع- مایع پخشی (DLLME) در نظر گرفته شد.

تکنیک میکرو استخراج مایع- مایع پخشی، روشی نوین در استخراج است که با وجود سادگی و سرعت، راندمان و فاکتور تغلیظ بالایی دارد و با روش‌های مختلف آنالیز دستگاهی سازگار است. در این روش از دو حلال استخراج‌کننده و پخش کننده‌استفاده می‌گردد. در این تحقیق، از ترکیب انیدرید استیک به عنوان واکنش‌گر مشتق‌ساز استفاده شد. عملیات استخراج بر روی 5 میلی‌لیتر آب با استفاده از 5/0 میلی‌لیتر استون (حلال پخش کننده) حاوی 10 میکرولیتر کلروبنزن (حلال استخراج کننده) و 50 میکرولیتر انیدرید استیک (واکنش‌گر مشتق‌ساز) انجام شد. بر اساس نتایج به‌دست آمده، حد تشخیص روش برای اندازه‌گیری ایزوپرنالین نسبتا پایین (ppb 33/0) و محدوده خطی منحنی کالیبراسیون نیز وسیع ( ppb150-1) می‌باشد. همچنین راندمان استخراج ایزوپرنالین مورد مطالعه 90% بوده و فاکتور تغلیظ 870 می‌باشد. راندمان استخراج برای نمونه ادرار 84 % می‌باشد.
فصل اول
کلیات تحقیق
1-1- مقدمه
اندازه‌‌گیری و شناسایی گونه‌های مختلف زیستی و شیمیایی در نمونه‌‌ها و بافت‌های مختلف اهمیت بسیار زیادی در علوم و صنایع مختلف دارد که از آن جمله می‌توان به اندازه‌‌گیری مقادیر کم این گونه‌ها در نمونه‌‌های حیاتی چون سرم و پلاسمای خون انسان و یا ادرار (تشخیص بیماری‌ها، کنترل کیفیت داروها، اندازه‌گیری مواد مختلف شیمیایی برای تعیین مقدار آلاینده‌‌ها) و نیز کنترل کیفیت و ارزش مواد غذایی اشاره کرد.
مشخص است که، هدف از تجویز دارو پیش‌گیری، کنترل یا درمان بیماری است. اما عوارض دارویی، گاهی مانع از رسیدن پزشک به این هدف می‌شود. به طوری که در پاره‌ای از موارد، وی ناگزیر دارو را قطع کرده یا آن را عوض می‌کند. گاهی عوارض دارویی به دلیل شباهت با عوارض بیماری، تشخیص و روند درمان را به بی‌راهه می کشاند. در بعضی موارد، عوارض دارویی از عوارض بیماری پیشی گرفته، سلامت یا حتی بقای بیمار را به مخاطره می‌اندازد. در مواردی هم، این عوارض با قطع دارو بهبود نیافته، به طور دایم باقی مانده یا به کندی بهبود می‌یابد.
آمار ثبت شده عوارض دارو در سازمان بهداشت جهانی(WHO) تکان دهنده است و سالانه در جهان، مردم و دولت‌ها رقم هنگفتی را صرف درمان عوارض دارویی کرده، خسارت‌های سنگینی را متحمل می‌شوند. بیش از 70 تا 80 درصد عوارض گزارش شده، ناشی از داروهای رایج است و نه داروهای جدید. از سوی دیگر بیشتر عوارض داروها وابسته به دوز می‌باشد. به عبارتی با کنترل دوز دارو، عوارض بهتر کنترل و با افزایش دوز دارو، این عوارض تشدید می‌شود. با توجه به این واقعیت ها از یک سو و با پیشرفت علم آنالیز و تجهیزات آزمایشگاهی از سوی دیگر، سالهاست که متخصصان و محققان به اهمیت پایش1 دارو در خون یا ادرار بیماران پی برده‌اند که سلامت بیماران را بیش از پیش حفظ کرده از عوارض و هزینه‌های درمان بکاهند.
1-2-ایزوپرنالین2
در سال‌های 1968 – 1963 در کشورهای انگلستان، اسکاتلند، ایرلند، استرالیا و نیوزیلند، اپیدمی مرگ و میر در گروهی از افراد مبتلا به آسم تحت درمان، مشاهده شد. بعدها مشخص شد که احتمالا این اتفاق به علت وجود اسپری‌های ایزوپرنالینی اتفاق افتاده که در میزان 5 برابر دوز ایزوپرنالینی که در آمریکا و کانادا مورد استفاده قرار گرفته، مصرف شده بود، چرا که در این دو کشور چنین اپیدمی را گزارش نکردند [1].
ایزوپرنالین دارویی سمپاتیک است که مجاری کوچک هوایی در ریه‌ها (برونشیول‌ها) را گشاد می‌کند و پیام‌های الکتریکی را بهتر به قلب هدایت می‌کند. این دارو ترکیبی آدرنرژیک است که باتحریک گیرنده‌های بتا آدرنرژیک اثرات خود را اعمال می کند. تحریک گیرنده بتا دو در شش‌ها موجب شل شدن عضله صاف نایژه و تخفیف اسپاسم نایژه‌ای، افزایش ظرفیت حیاتی، کاهش حجم ذخیره‌ای و کاهش مقاومت راه‌های هوایی می‌گردد. ایزوپروترنول، موجب مهار آزادشدن هیستامین ناشی ازتحریک آنتی ژن و در هنگام آنافیلاکسی می‌شود.
اسپری آن، برونش‌ها را گشاد می‌کند و برای درمان اسپاسم برونش ناشی از آسم، برونشیت و آمفیزم مصرف دارد. در موارد نادر به عنوان یک درمان اضطراری برای بیماریهای جدی قلب و برطرف کردن آسم شدید در داخل ورید تزریق می‌شود. از آنجا که ممکن است ضربان قلب را افزایش دهد برای اختلالات قلبی از جمله آنژین مناسب نیست. به همین دلیل به عنوان درمان در بلوک قلبی قبل از کار گذاشتن دستگاه مولد ضربان قلبی مورد استفاده است. استفاده زیاد می‌تواند موجب بی خوابی، سردرد، تحریک پذیری و در موارد شدید، ریتم‌های خطرناک قلبی شود [2-3].
این ترکیب دارویی با نام‌های تجاری مدی هالر- ایزو، ساونترین نیز شناخته شده است. برخی خصوصیات دارویی، شیمیایی و فیزیکی ایزوپرنالین در جدول 4-1 آورده شده است.
جدول 1-1 خصوصیات ترکیب ایزوپرنالین
ایزوپرنالینخصوصیتنام آیوپاک4-[1-hydroxy-2-(isopropylamino)ethyl]benzene-1,2?-diolشماره CAS2-59-7683فرمول شیمیاییC11H17NO3گروه داروییترکیب آدرنرژیکطبقه بندی درمانی شیمیایی تشریحیگشاد کننده برونشها، محرک قلبیجرم مولی (g/mol)258/211دفعدفع این دارو و متابولیتهای آن از راه ادرار دفع میشودمکانیسم اثراثر برونکودیلاتور از طریق اثر مستقیم بر روی گیرندههای Beta2 آدرنرژیک در ریه و اثر محرک قلب از طریق اثر مستقیم بر روی گیرندههای Beta1 آدرنرژیک در قلبعوارض جانبیبی خوابی، سردرد، طپش قلب، دیس ریتمی، تحریک برونشموارد مصرفگشاد کننده برونش حین عمل جراحی، تحریک قلب در آریتمیها، داروی کمکی در درمان سندرم هیپوپرفوزیون
1-2-1-شیمی ایزوپرنالین
ترکیب ایزوپرنالین توسط شیوه‌ای مشابه ساخت اپی‌نفرین، سنتز می شود. برهمکنش کلرواستیل‌پیروکاتکول3 با ترکیب ایزوپروپیل‌آمین تولید ?-ایزوپروپیل‌آمینو-4و3- دی‌هیدروکسی‌استاتوفنون4 می‌کند. در نهایت احیای گروه کربونیل با هیدروژن توسط پالادیم روی کربن منجر به تولید ایزپرنالین می‌شود. این سنتز در معادلات () و () نمایش داده شده است.
(1-1)(1-2)
حضور گروه ایزوپروپیل آمین سبب می‌شود ترکیب ایزوپرنالین را برای گیرنده‌های بتا گزینش‌پذیر می‌سازد. همچنین گروه‌های هیدروکسی کاتکول آزاد این دارو را مستعد متابولیسم آنزیمی می‌کند [5-4].
1-2-2-اهمیت اندازه‌گیری
اندازه‌گیری داروها نقش مهمی در کنترل کیفیت دارو ایفا کرده و تاثیر زیادی بر سلامت عمومی ایجاد می‌کند. بنابراین انتخاب یک روش ساده، حساس و سریع جهت اندازه‌گیری این ترکیبات از اهمیت زیادی برخوردار است.
ایزوپرنالین به شکل تزریق 3-1 میلی‌لیتری حاوی mcg/mL5 20 ایزوپرنالین هیدروکلراید به بدن وارد می‌شود. بسیاری از عوارض جانبی این داروها در طول درمان که بدن سازگاری حاصل می کند از بین می‌روند. با وجود این، تپش قلب و درد سینه نشانه تحریک زیاد قلب است که باید فوراً برطرف شود.
ایزوپرنالین انتقال‌دهنده‌ی مهمی در درمان اختلال‌های عصبی مثل بیماری پارکینسون است. همچنین این دارو به شکل گسترده‌ای در درمان حساسیت‌های اورژانسی، آسم، کندکاری قلبی و آب آوردن چشم مورد استفاده قرار می‌گیرد [6]. مقایسه‌ی اثرات قلبی- عروقی ایزوپرنالین با عوارض ترکیبات دارویی مشابه (آدرنالین و نورآدرنالین) نشان می‌دهد این ترکیب به‌خوبی تنش در هر نوع نظام عضلانی را کاهش می‌دهد.
با این وجود، استفاده بیش از حد از ایزوپرنالین به بی نظمی و نقص قلبی منجر می‌شود. در موادری حتی باعث ایست قلبی میگردد. این امر سبب شده که شناسایی و اندازه‌گیری این ترکیب در نمونه‌های گرفته شده از بیماران (ادرار یا خون) مورد توجه و مهم می باشد [7].
استحصال یک گونه‌ی شیمیایی از نمونه‌های طبیعی یا آزمایشگاهی به منظور آنالیز یا کاربرد دارویی، خوراکی و صنعتی آنها مستلزم حذف سایر گونه‌های شیمیائی همراه در داخل نمونه است. به بیان دیگر همواره لازم است که گونه‌ی شیمیایی مورد نیاز خالص‌سازی شده سپس برای اهداف نامبرده مورد استفاده قرار گیرد. کلیه‌ی اعمال و فرایندهای فیزیکی یا شیمیایی که در این راستا به‌کار می‌روند، به نام روش‌های جداسازی نامیده می‌شوند.
استخراج مایع- مایع به طور گسترده‌ای به عنوان یک تکنیک پیش تیمار برای جداسازی و پیش تغلیظ آنالیت در نمونه‌های آبی برای ترکیبات آلی و معدنی استفاده می‌شود. با این وجود این تکنیک دارای چندین نقطه ضعف از جمله تشکیل امولوسیون، استفاده از حجم زیاد حلال، گرانی روش و دشواری در اجرای روش می‌باشد. تلاشهای مستمر برای استفاده از روش استخراج مایع- مایع که نیاز به حجم کم استخراجکننده و تعداد مراحل کمتر داشته باشد منجر به ایجاد سه روش زیر شد:
1- میکرواستخراج قطرهی تنها6
2- میکرواستخراج فاز مایع با فیبرتوخالی7
3- میکرواستخراج مایع- مایع پخشی8
این تکنیک‌ها در ادامه مفصل‌تر معرفی می‌شوند.
کاتکول‌آمین‌ها جزوهورمون‌های جنگ و گریز محسوب شده و از گره آدرنال آزاد می‌شوند. این آمین‌ها به دلیل داشتن یک گروه کاتکولی9 کاتکول آمین نامیده می‌شوند (شکل ).
در بدن انسان فراوان‌ترین کاتکولامین‌ها شامل اپی‌نفرین (آدرنالین)، نوراپینفرین (نورآدرنالین) و دوپامین می‌باشند.
شکل 1-1ساختار گروه کاتکولی
کاتکولامین‌ها دارای ساختاری کامل از یک حلقه بنزن و دو گروه هیدروکسیل می‌باشند درحالیکه واسطه زنجیره‌ اتیل و یک گروه آمین در انتها را درخود جای می دهند. ایزوپرنالین یکی از ترکیبات کاتکول‌آمین به حساب می‌رود [8].
1-3-جمع‌بندی
در این پژوهش هدف اندازه‌گیری ترکیب دارویی ایزوپرنالین در نمونه‌ی ادرار است. برای انجام این کار از تکنیک میکرو استخراج مایع- مایع پخشی (DLLME) و دستگاه کروماتوگرافی گازی استفاده شد. بهینه سازی عملیات استخراج بر روی نمونه‌های آبی صورت گرفت. در طول انجام مطالعه از دو حلال استخراج‌کننده و پخش‌کننده برای جداسازی ایزوپرنالین با تکنیک میکرواستخراج مایع- مایع پخشی استفاده می‌شود. ترکیبات انیدرید استیک به عنوان واکنشگر مشتق‌ساز، استون به عنوان حلال پخش کننده و کلروبنزن به عنوان حلال استخراج کننده به کار می‌روند.
فصل دوم
مروری بر ادبیات تحقیق و
پیشینه تحقیق
2-1- مروری بر روش‌های آنالیز ایزوپرنالین
تعیین مقدار کاتکول آمین‌ها در مایعات بیولوژیک، محیطی که آنها در غلظت نسبتا کم وجود دارند، معمولا نیاز به استفاده از تکنیک‌هایی با گزینش‌پذیری و شناسایی بالا مانند تکنیک کروکاتوگرافی با کارایی بالا و یا کروماتوگرافی گازی می‌باشد.
با توجه به اهمیت اندازه‌گیری این دارو، روشی سریع و ساده برای تجزیه و تحلیل و کنترل کیفیت ایزوپرنالین بسیار مطلوب است. تا به امروز، روش‌های مختلف برای تعیین غلظت ایزوپرنالین پیشنهاد شده و گسترش یافته‌اند. از جمله روش‌های به کار گرفته شده، می‌توان به تکنیک‌های اسپکتروفتومتری [10-8]، کروماتوگرافی مایع و گاز [14-11]، تشخیص الکتروشیمیایی [20-15]، فلورسانس و نورتابی‌شیمیایی [24-21] اشاره کرد.
2-2- روش‌های رایج استخراج
از روش‌های جداسازی می‌توان ته‌نشینی، نوبلورسازی، انجماد، تبخیر، تقطیر، استخراج مایع- مایع، استخراج فاز جامد، استخراج قطره‌ای، میکرواستخراج با فاز جامد، استخراج با گاز، مبادله‌ی یونی، جذب سطحی، کروماتوگرافی، الکتروکروماتوگرافی، الکترودیالیز، دیالیز و … نام برد.
استخراج روش نسبتاً ساده‌ای است که در جدا کردن یک ترکیب از ناخالصی‌های مربوط یا تفکیک اجزای مختلف یک مخلوط مصرف زیادی دارد. انتقال یا جدا کردن ترکیبی از یک فاز توسط فاز امتزاج ناپذیر دیگر را استخراج می‌گویند. اصل این روش بر پایه ی قانون توزیع استوار است. استخراج روشی دیگر برای جداسازی است که یکی از مهمترین و سودمندترین روش‌های جداسازی و تلخیص مواد به شمار می‌رود.
2-2-1-استخراج مایع- مایع
استخراج مایع-مایع10 که به آن استخراج با حلال11 هم گفته می شود، فرآیندی است که در آن اجزای یک محلول مایع به وسیله‌ی تماس با یک مایع نامحلول دیگر جدا می‌شود.از این تکنیک به وفور در صنایع مختلف استفاده می‌شود، به ویژه در مواردی که جداسازی با تقطیر امکان پذیر نباشد.
در این فرآیند، هنگام انتخاب حلال جهت استخراج یک جزء از محلول باید چند اصل را در نظر گرفت:
– حلال استخراج‌کننده با حلال اصلی باید غیر قابل اختلاط باشند.
– حلال انتخابی باید برای جزء مورد نظر مناسب‌ترین ضریب پخش و برای ناخالصی‌ها یا اجزای دیگر ضرایب نامناسبی داشته باشد.
– حلال انتخابی باید از نظر شیمیایی با اجزای مخلوط، واکنش نامناسبی ندهد.
– پس از استخراج باید حلال به آسانی از جسم حل شده جدا شود [25].
برای استخراج از یک قیف جدا کننده استفاده می‌شود. این روش به دلیل سادگی و قابلیت استفاده از آن در مقیاس صنعتی گسترش بسیار زیادی یافته است. اگر چه LLE یکی از قدیمی‌ترین و کاربردی‌ترین روش استخراج می‌باشد ولی دارای معایبی از قبیل مصرف زیاد حلال‌ها، احتمال آتشگیری و مضر بودن، زمان طولانی جهت استخراج‌های کمی، محدود بودن فاکتور تغلیظ، احتمال آلودگی و نیاز به چندین عملیات دستی و تکرارناپذیری می‌باشد [26].
2-2-2-استخراج با فاز جامد
استخراج فاز جامد12 (SPE) ابزاری توانمند برای پیش‌تغلیظ و خالص‌سازی آنالیت‌های موردنظر از گستره زیادی از ماتریکس‌های نمونه است. این روش می‌تواند با به کارگیری ستون/کارتریج SPE یا به طور ساده با پخش جاذب در محلول و جمع‌‌آوری جاذبی که آنالیت را به خود جذب کرده است انجام می‌شود. این روش برای اولین بار در سال 1950 برای آنالیز آنالیت‌‌های آلی در آب انجام شد که در این روش از کربن‌‌ها به عنوان جاذب و از حلال‌‌های آلی به عنوان فاز شویشی استفاده شده است [27].
شکل 2-1 شمایی از یک کارتریج مورد استفاده در استخراج با فاز جامد.
استخراج فاز جامد روش آماده‌سازی نمونه است که به طور گسترده هنگامی‌که آنالیز مستقیم نمونه امکان‌پذیر نیست، برای بهبود حساسیت و گزینش‌پذیری انجام می‌شود.
آماده‌سازی نمونه مرحله‌ای مهم در آنالیزهای شیمیایی است. این مرحله در آنالیز محیطی، به خاطر ماتریس پیچیده نمونه‌های محیطی و غلظت کم آلاینده‌ها اغلب مهمترین و پرزحمت‌ترین مرحله می‌باشد. استخراج فاز جامد به خاطر بازیابی بالا، زمان استخراج کم، فاکتور تغلیظ بالا، مصرف کم حلال‌های آلی و سادگی در اتوماسیون روشی مستعمل برای آماده‌سازی نمونه محیطی است. هسته این روش ماده جاذب است که انتخاب‌پذیری و حساسیت روش را تعیین می‌نماید. بنابراین توسعه جاذب‌های جدید برای این کار اغلب ارزش زیادی دارد. از معایب این روش می‌توان به گرفتگی ستون یا دیسک و همچنین اثر حافظه ای13 اشاره کرد [28].
2-2-3- میکرو استخراج با فاز مایع
امروزه روش‌های متعددی جهت کاهش حجم حلال استخراجی تا حد چند میکرولیتر ارائه شده و گسترش یافته‌اند. در این روش ها فاز آلی به صورت یک قطره یا یک فیلم نازک در تماس با نمونه یا فضای فوقانی آن قرار گرفته و گونه‌ها بین بافت نمونه و حلال آلی و یا فاز فضای فوقانی و حلال آلی توزیع می‌شوند. پس از گذشت مدت زمان مشخصی فاز آلی به سیستم اندازه گیری منتقل شده و اندازه‌گیری انجام می‌شود [29].
مورای اولین بار در سال 1979 یک روش میکرو استخراج را جهت وارد سازی نمونه به دستگاه کروماتوگرافی گازی معرفی کرد. در این کار او از 200 میکرولیتر از یک حلال آلی غیر قابل امتزاج با آب استفاده نمود. در سال‌های اخیر با ارائه روش‌های جدید حجم حلال آلی مصرفی به مقادیر خیلی کمتر کاهش یافته است.
از مزایای این تکنیک سرعت استخراج بالا، سادگی، ارزان بودن دستگاه های مورد نیاز و حجم کم حلال آلی مصرفی می باشد. از این روش برای استخراج کلروفنل‌ها، الکل‌ها، نیتروآروماتیک‌ها، کلروبنزن‌ها، داروها و ترکیبات آلی فرار در آب استفاده شده است [30].
2-2-4- میکرو استخراج با فاز جامد
این روش استخراج برای اولین بار توسط پاوئولیزین14 و بلاریدا15 در سال 1980 ارائه شد. در این روش آنالیت توسط فیبر پوشیده شده با لایه‌ی نازک پلیمری جذب می‌شود. میکرواستخراج فاز جامد یک تکنیک ساده در مقیاس میکرو می‌باشد. مزیتی که این روش دارد عبارت است از اینکه آنالیت‌ها در فاز جامد جمع شده و میتوان آنها را درون یک دستگاه کروماتوگرافی برای آنالیز تزریق کرد. این روش استخراج با استفاده از مقدار خیلی کم آنالیت طی جذب به داخل فیبر پوشانده شده با سیلیکا انجام میشود سپس فیبر را میتوان به کورهی گرم یک کروماتوگرافی تزریق کرد که آنالیت در اثر حرارت واجذب میشود.
اساس میکرواستخراج فاز جامد سرنگ اصلاح شده میباشد، یک فیبر سیلیکای گداخته شده به وسیلهی یک فازی از پلیسیلیکان یا برخی پلیمرهای دیگر پوشانده شده است. در میکرواستخراج با فاز جامد فیبر حجم کوچک و ویژه‌ای از فاز استخراجی می‌باشد که با چسبهای با تحمل دمایی بالا درون لوله زنگ نزن کوچک که انتهای آن به سوزن سرنگ امتداد می‌باید، چسبیده می‌شود. فیبر شکننده ابتدا درون سوزن سرنگ خودبند محافظت می‌شود سپس در مورد نمونههای مایع، فیبر پوشش داده شده درون محلول برای یک دروه‌ی زمانی حدود 15-2 دقیقه فرو برده میشود. نمونه به داخل فیبر جذب سطحی شده سپس فیبر به درون سوزن برگردانده و سوزن از ظرف نمونه خارج میگردد. و در این مرحله سوزن حاوی آنالیت استخراج شده به درون ورودی کروماتوگرافی تزریق می‌شود. فیبر در محفظه‌ی تزریق از درون محافظش خارج شده و سپس گرما باعث واجذب نمونه از فیبر گردد و آنالیت در راه ورودی ستون باریک کروماتوگرافی متمرکز می‌شود.
از میکرواستخراج فاز جامد می‌توان برای تزریق به هر سیستم (کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا وگروماتوگرافی گازی) به صورت تقسیمی16 ، غیرتقسیمی17 و مستقیم18 تزریق کرد [31].
2-2-5-استخراج با سیال فوق بحرانی
این تکنیک استخراج برای خارج نمودن آنالیت از بافت‌های جامد مورد استفاده قرار گرفته است. یک سیال وقتی در شرایط فوق بحرانی است که دما و فشار آن از دما و فشار بحرانی آن بیشتر شود.
دمای بحرانی، حداکثر دمایی که در آن یک گاز می‌تواند با افزایش فشار به مایع تبدیل شود. همچنین، فشار بحرانی، حداکثر فشاری که در آن یک مایع می‌تواند با افزایش دما به گاز تبدیل شود. سیالات فوق بحرانی به دلیل خواص منحصر به فردی که دارند، فرآیندهای تولید مواد را بهبود بخشیده و می‌توانند مواد و محصولات جدیدتری را نیز تولید کنند.
شکل نمایی از یک نمودار فازی دما – فشار برای مواد را نشان می‌دهد. در این شکل، کلیه مناطق فازی اعم از جامد، مایع، بخار، گاز و سیال فوق بحرانی و مرزهای بین این فازها مشخص است.
شکل 2-2 نمودار فازی مواد.
از مزایای این روش استخراج، میتوان به مواردی از قبیل: سرعت عمل بالا، زمان استخراج کوتاه، حجم کم حلال‌های آلی و تغییر دادن قابلیت حل کنندگی سیال فوق بحرانی با تغییر دما، فشار یا دانسیته اشاره نمود [32].
2-2-6-استخراج با سوکسله
سوکسله یکی از ابزارهای آزمایشگاهی است که توسط شیمیدان آلمانی فرانس فون سوکسله در سال 1879 میلادی اختراع شد.
استخراج آنالیت‌ها و انتقال آنها داخل حلال آلی فقط به نمونه‌های مایع محدود نمی شود. برای استخراج آنالیت‌ها از نمونه‌های جامد، می‌توان از استخراج با سوکسله استفاده کرد. در استخراج با سوکسله، نمونه جامد در یک محفظه منفذدار، بالای مخزن حلال قرار می‌گیرد. با حرارت دادن، حلال تقطیر می‌شود و داخل ظرف محتوی نمونه می‌چکد و آنالیت‌ها را استخراج می‌کند. وقتی محفظه از حلال پر می شود، دوباره به مخزن حلال بر می‌گردد و این کار همچنان ادامه می‌یابد تا اینکه تمام آنالیت‌ها وارد حلال آلی می‌شوند.
از معایب این روش کند بودن آن است وگاهی عمل استخراج تا چندین ساعت به طول می‌انجامد. همچنین این روش برای استخراج ترکیباتی که در برابر حرارت پایدار نیستند مناسب نیست. از این روش معمولاً برای استخراج آنالیت های غیر فرار و نیمه فرار استفاده می‌شود [33].
2-3- میکرواستخراج مایع- مایع پخشی
میکرواستخراج مایع- مایع پخشی یک روش جداسازی و پیش تغلیظ جدید است که برای اولین بار توسط دکتر اسدی در دانشگاه علم و صنعت ایران ابداع شده است. این تکنیک یک روش ساده و سریع میباشد که در این روش سه بخش مورد استفاده قرار میگیرد.
1- فاز استخراج کننده: دارای دانسیتهی بالایی است مانند تتراکلرومتان، کلروفرم، کربندیسولفید نیتروبنزن، برموبنزن، 1و2دیکلروبنزن.
2- حلال پخش کننده: حلالیت بالا در هر دو فار استخراج کننده و فاز آبی مانند متانول، اتانول، استونیتریل.
3- فاز آبی
هنگامی که فاز استخراجکننده و پخشکننده مخلوط میشوند و با سرعت در نمونه تزریق شوند یک آشفتگی ایجاد میشود که باعث ایجاد قطرههای امولوسیونی ابر مانند میشود. ویژگی امولوسیون کننده میتواند روی اندازه قطرهها تأثیر داشته باشد [34].
مایع پخشی نقشی قوی در جداسازی سیستمهای واکنش بازی میکند که به خاطر ناحیهی حد واسط بزرگ منجر به اندازهی خطی پخش انتقال جرم و افزایش سرعت واکنش میشود. آشفتگی که در فاز آبی تشکیل میشود منجر به پخش خوب استخراجکننده در نمونهی آبی شده که با حلال پخشکننده تسهیل داده میشود. بعد از تشکیل نقطهی ابری ناحیهی سطح بین محلول جدا کننده و نمونهی آبی بسیار بزرگ شده و بنابراین تعادل سریع به دست آمده و زمان جداسازی بسیار کوتاه میشود.
شکل 2-3- طرح شماتیک میکرواستخراج مایع- مایع پخشی.
بعد از سانتریفوژ محلول ابرمانند در ته لولهی مخروطی ظاهر میشود و برای تکنیکهای تجزیهای مناسب استفاده میشود. مشکلات ناشی از افتادن قطره در این روش نیست ولی تعداد استخراجکنندهها محدود است، زیرا بایستی دانسیتهی استخراج کننده بزرگتر از آب باشد و محلول اولیه را تشکیل دهد و به سهولت بتواند بعد از سانتریفوژ جمعآوری شود با این حال تعداد کمی از حلالهای آلی با این خصوصیت وجود دارد. علاوه بر این خصوصیت همچنین استخراجکننده بایستی حلالیت پایین در آب داشته باشد. شکل 2-3 نمایی از میکرواستخراج مایع- مایع پخشی را نشان میدهد [35].
2-3-1- عوامل موثر بر بازده استخراج
میکرواستخراج مایع – مایع پخشی نیز همانند همه‌ی تکنیک‌های استخراج متاثر از پارامترهای مختلفی است که تغییر در آنها منجر به افزایش یا کاهش بازده می‌شود. از جمله این عوامل می‌توان به حجم حلال استخراجی، حلال پخش‌کننده، تأثیر نیروی یونی، حجم نمونه، دمای استخراج و زمان استخراج اشاره کرد [1].
2-3-2-کاربردهای میکرواستخراج مایع – مایع پخشی
این روش تاکنون جهت جداسازی و اندازه‌گیری ترکیبات آلاینده آب‌های طبیعی از قبیل هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای آفت‌کش‌های آلی فسفردار، آفت‌کش‌های آلی کلردار، کلروبنزن‌ها، تری‌هالومتان‌ها، ترکیبات بنزنی استخلاف‌دار، آلکان‌ها و آلکن‌ها به کاربرده شده است و نتایج رضایت بخشی از آنالیز این نمونه‌ها با کروماتوگرافی گازی حاصل شده است [37-36].
از این روش همراه با اسپکتروسکوپی جذب اتمی کوره‌ای و شعله‌ای و پلاسمای جفتشده القایی برای استخراج و اندازه‌گیری کاتیون‌هایی از قبیل کادمیم، سرب، سلنیم و جیوه از آب استفاده شده است. این روش به علت حجم کم حلال آلی استخراج کننده مصرفی، دارای فاکتور تغلیظ بالا بوده و در نتیجه جهت آنالیز مقادیر خیلی کم این ترکیبات در آب‌ها، بسیار کارا می‌باشد.
به‌طورکلی امکان استخراج هرگونه هیدروفوبی که در درون محلول آبی وجود داشته باشد، با این روش وجود دارد. تاکنون توانایی این روش جهت استخراج هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای و آفت‌کش‌های آلی فسفردار، کلروبنزن‌ها و تری‌هالومتان‌ها به اثبات رسیده است.
در مواردی که قطبیت گونه‌ها و حلالیت آنها در آب کم است، بدون نیاز به واکنش‌های ثانویه می‌توان عمل استخراج را انجام داد. ولی در مواردی که حلالیت گونه‌ها در آب نسبتاً بالا باشد و یا نظیرکاتیون‌ها، محلول درآب باشند، لازم است به نحوی حلالیت آنها در آب کاهش یابد. به عنوان مثال برای کاتیون‌ها با استفاده از لیگاندهای آلی با هیدروفوبیسیته مناسب، کمپلکس‌های کم محلول در آب ایجاد کرده و عمل استخراج انجام می‌گیرد. کاتیون‌هایی از قبیل کادمیم، سرب، سلنیم و جیوه با این روش استخراج شده‌اند یا در مورد ترکیباتی مثل فنل‌ها و الکل‌ها می‌توان با مشتق‌سازی آنها به‌وسیله فرایند استری کردن، حلالیت را کاهش داده و عمل استخراج را انجام داد [38].
حلال پخشکننده معمولاً تتراکلریدکربن و حلال استخراجی استون میباشد.
2-3-3- اصول میکرو استخراج مایع – مایع پخشی
میکرو استخراج مایع- مایع پخشی در واقع شاخه‌ای از استخراج مایع- مایع معمولی می‌باشد که در جهت کاهش مصرف حلال‌های آلی مضر طرح‌ریزی شده است. به‌طور کلی در روش میکرو استخراج مایع- مایع پخشی سه جزء حلال آبی، حلال آلی استخراج‌کننده و حلال آلی پخش‌کننده به گونه‌ای با هم مخلوط می‌شوند که حلال آلی استخراج‌کننده به‌صورت قطرات بسیار ریز، در بین لایه‌های حلال آبی پخش شود. اندازه این قطرات به حدی است که جرم این قطرات توانایی غلبه بر نیروهای بین مولکولی آب را نداشته و نمی‌توانند بدون حضور یک نیروی خارجی به یکدیگر متصل شده و ته‌نشین شوند. البته لازم به ذکر است که نیروهای جاذبه کوچک برهمکنش‌های مولکولی حلال آب با مولکول‌های حلال استخراج‌کننده نیز در پایداری این سیستم تأثیرگذار است. بر اثر پخش حلال آلی استخراج‌کننده در درون آب، سطح تماس مولکول‌های آب و حلال آلی به میزان بسیار زیادی در مقایسه با استخر اج مایع- مایع معمولی افزایش می‌یابد. این امر سبب می‌شود که زمان لازم برای به تعادل رسیدن گونه استخراج‌شونده (که یا ذاتاً هیدروفوب است و یا به کمک فرایندهای کمپلکس‌کردن و یا مشتق‌سازی هیدروفوب شده است) بین آب و حلال آلی کاهش یابد و به حد ثانیه برسد [39].
به‌طور کلی مراحل انجام میکرو استخراج مایع- مایع پخشی بدین شکل می‌باشد که ابتدا یک محلول همگن از حلال آلی استخراج‌کننده و حلال آلی پخش‌کننده با نسبتی معین تهیه می‌گردد. سپس مقدار مشخصی از این محلول به کمک یک سرنگ به سرعت به درون محلول آبی حاوی آنالیت تزریق می‌گردد. درنتیجه محلول کدر (ابری) می‌شود که این کدورت به علت پخش ذرات ریز حلال استخراج‌کننده در درون محلول آبی می‌باشد (شکل ). این مخلوط تا حدود زیادی پایدار می‌باشد و می‌تواند ساعت‌ها به همین حالت باقی بماند. سپس این مخلوط سانتریفوژ می‌گردد و در نتیجه ذرات ریز حلال استخراج‌کننده که دارای دانسیته بیشتری نسبت به آب، می‌باشند ته‌نشین می‌گردند. سپس این فاز ته‌نشین شده که حاوی آنالیت نیز می‌باشد، جهت آنالیز با روش‌های دستگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
شکل 2-4 مراحل میکرو استخراج مایع- مایع پخشی
اصول کلی توزیع ماده بین دو فاز غیرقابل اختلاط همانند استخراج مایع- مایع معمولی است، با این تفاوت که سطح تماس بسیار افزایش یافته است. در ضمن میزان ضرایب توزیع آنالیت‌ها نیز احتمالا متفاوت از ضرایب توزیع بین دو حلال آلی و آبی به تنهایی است، زیرا وجود حلال پخش‌کننده باعث تغییراتی هر چند کوچک در خواص حلال آبی و آلی می‌گردد [40].
2-3-4-محاسبهی فاکتورهای موثر در روش میکرواستخراج مایع- مایع پخشی
مقدار ماده استخراج شده در فاز ته نشین شده را می توان از روابط ریاضی استخراج مایع- مایع، بدست آورد.
(2-1)ntot = nsed + naq(2-2)nsed = Co . Vaq – Caq . Vaqهمچنین ضریب توزیع به‌صورت غلظت ماده استخراج‌شده به غلظت آنالیت در فاز آبی پس از تعادل تعریف می‌شود.
(2-3)nsed = Co . Vaq – Csed/KD. Vaq(2-4) nsed = Csed .Vsedبا جایگذاری رابطه‌ی ( در رابطه‌ی ( معادله‌ی زیر به‌دست می‌آید:
(2-5)nsed = Co . Vaq – nsed/(Vsed. KD). Vaq(2-6)(2-7)
در روابط فوق؛ ntot مقدار کل ماده در نمونه، nsed مقدار ماده در فاز ته‌نشین‌شده، naq مقدار ماده در فاز آبی پس از تعادل، KD ضریب توزیع نمونه بین فاز ته‌نشین‌شده و محلول نمونه، Csed غلظت ماده استخراج شده در فاز ته‌نشین‌شده، Caq غلظت ماده در فاز آبی پس از تعادل، Co غلظت اولیه آنالیت در نمونه، Vaq حجم نمونه آبی و Vsed حجم فاز ته‌نشین‌شده می‌باشند.
معادله‌ی ( نشان می‌دهد که یک رابطه مستقیم بین غلظت نمونه و مقدار ماده استخراج‌شده وجود دارد. این موضوع اساس اندازه‌گیری کمی را تشکیل می‌دهد. فاکتور تغلیظ19 در این روش به صورت نسبت غلظت آنالیت در فاز ته نشین شده به غلظت آنالیت در نمونه است:
(2-8)که غلظت در فاز ته‌نشین شده، از منحنی کالیبراسیون تزریق مستقیم محلول استاندارد آنالیت، در حلال استخراج کننده بدست می‌آید.
راندمان استخراج20 به صورت درصد کل آنالیت استخراج شده به فاز ته‌نشین‌شده است که از رابطه زیر بدست می‌آید:
(2-9)(2-10)اگر راندمان استخراج 100 % باشد، در آن صورت فاکتور تغلیظ برابر نسبت حجم فاز آبی به حجم فاز ته‌نشین‌شده می‌باشد.

دسته بندی : پایان نامه ها

پاسخ دهید