تعیین هیدروکربن در نمونه های زیست محیطی با استفاده از دستگاه FT-IR
تعیین هیدروکربن در نمونه های زیست محیطی با استفاده از دستگاه FT-IR
غلظت روغن و چربی پراکنده در آب یک پارامتر مهم برای سلامت انسان و محیط زیست است.
دستگاه FT-IR طیف سنجی مادون قرمز مدتهاست که یک روش استاندارد برای تشخیص و تعیین کمی آلودگی هیدروکربن ها ، به ویژه در آب تخلیه شده در طی عملیات نفتی دریایی است.
اخیراً ، دستگاه FT-IR طیف سنجی مادون قرمز روش تحلیلی با طیف گسترده ای از نمونه ها و ماتریس های محیطی ، از آب خنک کننده ( cooling water ) ، خاک در احیای زمین ، آب آشامیدنی مورد استفاده مجدد قرار گرفته است.
در همان زمان ، نگرانی در مورد تأثیر محیطی حلالهای کلروفلوئورکربن منجر به توسعه تعدادی از روشهای جایگزین با استفاده از حلالهای کم خطرتر شده است.
در این اپلیکیشن ، نمای کلی از سه روش و مقایسه عملکرد آنها را ارائه می دهد:
- استخراج و اندازه گیری عبور حلال هالوژنه (حالت های کششی stretch modes C-H) ، به عنوان مثال. ASTM® D7066.
این روش سنتی است اما نیاز به استفاده از حلال های نسبتاً گران قیمت دارد که ممکن است مضر باشد.
- استخراج هگزان و اندازه گیری ATR امکان استفاده از یک حلال هیدروکربنی ارزان را فراهم می کند ، اما اندازه گیری آلاینده های فرار را مجاز نمی داند.
- استخراج و اندازه گیری عبور Transmission سیکلوهگزان (1377 cm-1) از یک حالت تغییر شکل که در طیفهای سیکلوآلکان وجود ندارد بهره برداری می کند (شکل 1 را ببینید) ، و سادگی اندازه گیری انتقال را با یک حلال هیدروکربن ترکیب می کند.
هر سه این روش ها توسط سیستم تجزیه و تحلیل هیدروکربن های محیطی دستگاه FT-IR طیف سنجی مادون قرمز Spectrum Two (شکل 2) ، با لوازم جانبی نمونه برداری مناسب پشتیبانی می شوند.
این اپلیکیشن سه روش را ارزیابی می کند و در مورد مزایای نسبی آنها بحث می کند.
استخراج با یک حلال هالوژنه: ASTM® D7066
برای روش ASTM® D7066 ، استانداردهای کالیبراسیون و spike recovery با رقت مخلوطی از اکتانوئیک اسید و ایزوکتان همانطور که در سند استاندارد شرح داده شده ، تهیه شده است.
حلال مشخص شده دیمر / تریمر کلروتری فلوئورواتیلن (CTFE) است.
این مورد توسط تجهیزات آزمایشگاهی Bell Quality (Wyethville، VA) تهیه شده است.
استانداردهای spike recovery (250 میلی لیتر) با سه حجم متوالی 15 میلی لیتر CTFE استخراج شد که در مرجع شرح داده شده است.
عصاره تا 50 میلی لیتر ساخته شد ، و یک عامل 5 برابر پیش تغلیظ را ارائه می دهد.
طیف FT-IR از استانداردها و عصاره ها با استفاده از یک طیف سنج مادون قرمز Spectrum Two FT-IR به همراه کووت کوارتز 10 میلی متر با طیف سنج اندازه گیری شد.
پس زمینه background با سلول CTFE تمیز اندازه گیری شد.
طیف ها و منحنی کالیبراسیون در شکل 3 نشان داده شده است.
استفاده از یک حلال هالوژنه در روش ASTM D7066 امکان اندازه گیری نوارهای کششی قوی C-H را در طول مسیر بسیار طولانی فراهم می کند و منجر به حد تشخیص بسیار خوب (Limit Of Detection ) می شود.
با در نظر گرفتن LOD به عنوان 5 × SEP و با فرض ضریب 5 × پیش تغلیظ ، حد تشخیص LOD حدود 3 میلی گرم در لیتر است.
بازده استخراج بین 90 و 97 درصد با میانگین 94 درصد متغیر است.
اندازه گیری HATR عصاره تبخیر شده
استانداردهای کالیبراسیون با رقت مقادیر توزین شده روغن پارافین به مقدار مشخص با پنتان تمیز تهیه شد.
طیف ها بر روی طیف سنج مادون قرمز Spectrum Two FT-IR مجهز به اکسسوری HATR PerkinElmer با صفحه تخت 45 درجه ZnSe اندازه گیری شد.
کریستال را با چند بار سواب زدن کمی با پنبه ای مرطوب با پنتان تمیز کرد.
پس زمینه background با کریستال تمیز در محل اندازه گیری شد.
مقدار 25 میکرولیتر از عصاره نمونه به صورت یک ردیف قطره در امتداد مرکز کریستال رسوب داده شد و قبل از اندازه گیری طیف نمونه ، دو دقیقه فرصت داده شد تا حلال تبخیر شود (شکل 5).
طیف های معمولی و نمودار کالیبراسیون در شکل 6 نشان داده شده است.
با مقایسه با شکل 3 ، می توان دریافت که سیگنال جذب برای غلظت معین تقریباً 10 برابر ضعیف تر است.
برخی از پراکندگی ها به دلیل تنوع در رفتار خشک کردن نمونه وجود دارد. در عمل ، این خطا ممکن است نظمی مشابه با تنوع در کارایی استخراج داشته باشد
با وجود این عوامل ، مقدار حد تشخیص LOD مطلوب 11 میلی گرم در لیتر بدست می آید.
یک مزیت مهم روش HATR این است که طیف کاملی از روغن و گریس بدست می آید و این باعث می شود که در مورد ماهیت آلودگی استنباط شود.
به عنوان مثال ، وجود یک باند در حدود 1745 سانتی متر در متر نشان می دهد که استرها – مانند تری گلیسیرید از چربی های حیوانی یا روغن های گیاهی – در نمونه وجود دارند.
اندازه گیری عبور Transmission با حلال سیکلوهگزان
استانداردهای کالیبراسیون با رقت مقادیر توزین شده روغن پارافین به مقدار مشخص با حلال تمیز تهیه شد.
طیف IR در یک سلول مایع با سل کووت CaF2 و طول مسیر 0.5 میلی متر اندازه گیری شد ، که برای انتقال حداکثر حلال blank (%33 ~)) در طول موج تحلیلی 1377 cm-1 انتخاب شد.
طیف نمونه در برابر پس زمینه حلال تمیز نسبت داده شد.
طیف ها و نمودار کالیبراسیون در شکل 7 نشان داده شده است.
تعیین هیدروکربن در نمونه های خاک با استفاده از دستگاه FT-IR
روند استخراج برای خاک بسیار دشوارتر است ، به خصوص اگر خاک مرطوب باشد.
تکنیک هایی مانند استخراج سوکسله Soxhlet extraction یا سونیکاتور sonication می تواند به دستیابی به بازده بالا کمک کند.
اگر نمونه خاک خشک و ریز خرد شود ، تکان دادن با حلال برای چند دقیقه ممکن است کافی باشد.
نتیجه گیری
تعیین روغن در آب توسط دستگاه طیف سنج مادون قرمز Spectrum Two FT-IR یک روش تحلیلی کلاسیک است که در سال های اخیر از نگرانی ها و محدودیت های مربوط به ایمنی محیطی حلال های معمول استفاده شده است.
با این وجود ، تعدادی روش برای اطمینان از ماندگاری روش وجود دارد.
رویکرد سنتی با طول مسیر طولانی را می توان با استفاده از حلال های نسبتاً خوش خیم مانند تتراکلرو اتیلن (اگرچه این ماده توسط EPA4 به عنوان ماده سرطان زای احتمالی طبقه بندی شده است) یا S-316 حفظ کرد و می تواند حساسیت زیر 1 میلی گرم در لیتر را فراهم کند.
حساسیت ابزارهای مدرن مانند دستگاه طیف سنج مادون قرمز Spectrum Two FT-IR به حدی است که روش های نمونه گیری ثانویه می توانند عملکرد عالی داشته باشند.
رسوب عصاره بر روی یک کریستال ATR و تبخیر حلال این مزیت مهم را دارد که اجازه می دهد کل طیف روغن اندازه گیری شود ، نه فقط بخشی که از طریق Window جذب حلال قابل مشاهده است.
با این حال ، هرگونه اجزای فرار آلودگی از بین می رود.
کلیدواژه : تعیین هیدروکربن در نمونه های زیست محیطی با استفاده از دستگاه FT-IR , دستگاه FT-IR طیف سنجی مادون قرمز , تعیین هیدروکربن در نمونه های خاک با استفاده از دستگاه FT-IR , تعیین غلظت روغن و چربی پراکنده در آب , هیدروکربن های زیست محیطی , آلودگی هیدروکربن ها ,
دیدگاهتان را بنویسید