کاربرد تکنیک های میکرواستخراج فاز مایع فیبر توخالی و میکرواستخراج مایع-مایع پراکنشی در سم شناسی تحلیلی

Application of hollow fiber liquid phase microextraction and dispersive liquideliquid microextraction techniques in analytical toxicology

Abstract

Three-phase hollow fiber liquid-phase microextraction (HF-LPME) and parallel artificial liquid membrane extraction (PALME) are both microextraction methods based on supported liquid membranes (SLMs). In a three-phase SLM system, analytes of interest are extracted from an aqueous sample, through an organic solvent and further into an aqueous acceptor receiver solution. This system offers a simple, selective and cheap alternative to existing sample preparation techniques, and because of minor use of organic solvents per sample, these techniques are considered as green extraction techniques. This review will focus on the similarities and differences of the two techniques, discussing advantages and disadvantages, and show some examples from the last years on how the techniques can be used in different ways for preparation of different matrices.

1 Introduction

There is no doubt that reliability, precision and accuracy of the results of any analytical procedure are strongly dependent on the sample preparation method, especially when trace and ultratrace levels of the analytes in complex matrices (biological and environmental) should be analyzed. Indeed, sample preparation is often thought to be the most critical step in the whole analytical procedure because its steps account for onethird of the errors generated by the analytical method [1]. The traditional sample preparation technique is liquideliquid extraction (LLE). Despite extensive use of this method over the years it has important disadvantages. The LLE method is tedious, time consuming and uses large amount of toxic solvents [2]. In order to overcome these drawbacks, a great number of efforts have been made to develop new extraction techniques. The final goal of these efforts is to develop simple, rapid and inexpensive techniques that consume the minimum volume of toxic solvents and have the ability of automation. The efforts of different researchers in this area have resulted in the invention and development of new extraction techniques known as liquid-phase microextraction (LPME). The LPME is a solvent-minimized sample pretreatment procedure of LLE, in which only several microliters of solvent is required to concentrate analytes from various samples rather than hundreds of milliliters needed in traditional LLE. The other advantages of LPME are simplicity of operation, rapidity, low cost, high recovery and high enrichment factor [3]. The LPME can be divided into three main modes [4]: (1) single-drop microextraction; (2) hollow-fiber liquid phase microextraction (HFLPME); and (3) dispersive liquideliquid microextraction (DLLME). Among these modes of LPME, HFLPME and DLLME have received much attention because of their benefits.

In this review, the recent developments including the use of ionic liquids and supramolecular solvents in HFLPME and DLLME and applications of HFLPME and DLLME in the extraction and preconcentration of different analytes from complex matrices (environmental and biological) are discussed.

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

1. مقدمه

             استراتژی فراگیر برای ساخت رنگ های آلی  برای کاربردهای سلول خورشیدی، اتصال بخش های اهداکننده الکترون (D) را در حالت زمین، از طریق یک واحد لینکر به بخش تقسیم کننده (A) که الکترون- کمبود در حالت زمین، که به عنوان استراتژی کشش-فشار شناخته می شود [1-5]. پس از تحریک نور، یک فرآیند انتقال بار بین مولکولی (ICT) از بخش D به A القا می شود، جایی که الکترون بیشتر به باند هدایت (CB) نیمه هادی منتقل می شود [1،6،7] . برای جذب حداکثری نور خورشید، خواص نوری و الکترونیکی رنگ های استفاده شده بوسیله تغییر قسمت های D یا A و همچنین تغییر طول واحد لینکر رخ می دهد[8]. چندین واحد پذیرنده برای این منظور از جمله قطعات سایانواکریلیک و رودانین استفاده شده است [1،8]. این دو بخش به شدت در رنگ های مختلف آلی استفاده می شود [1،9]. هر یک از این بخش ها دارای دلایل(منافع و مضرات) خود هستند و بسته به شرایط کار دارد [10]. با این حال، تأثیر تنوع واحدهای پذیرنده عمدتا به تغییر پاسخ طیفی رنگ مورد استفاده و / یا نیروی موثر ترمودینامیکی بین LUMO رنگ تحریک شده و CB است که به نوبه خود متاثر از تراکم فوتوگرام و ولتاژ مدار باز مقادیر در سلول های خورشیدی است[1،9،11،12]. گزارش های بسیار کمی در مورد تغییرات پارامترهای جنبشی، بویژه تزریق الکترون و بازترکیب، به محض تغییر واحد های D یا A مورد بحث قرار گرفته است [6]. با این وجود، این مقاله نشان دهنده دینامیک تزریق الکترونی برای چهار رنگ  با عملکرد خوب، بدون فلز و اندولین اما با چهار واحد پذیرنده شناخته شده به نامهای D131، D102، D149 و D205 است که واحد D را به اشتراک می گذارد (ساختار شیمیایی در شکل 1 را ببینید.) همانطور که در شکل 1 دیده می شود، D131 یک گروه سینوآکریلیک دارد، D102 دارای یک مولکول رودانین است، D149 دارای دو مولکول رودانین است و D205 دارای زنجیره اکتیل اضافی در بالای دو بخش ردانین است. سلول های خورشیدی مبتنی بر D131، D102 و D149 با استفاده از ZnO، کارایی بالایی را در بین رنگ های دیگر اندولین نشان داده اند که به حدود 5٪ می رسد [13]. در نانومواد TiO2، سلول خورشیدی مبتنی بر D131 دارای راندمان بالاتر (حدود 1/5 درصد)، نسبت به سایر بر اساس D149 و D102 است که بالاترین میزان جریان تولید شده را به علت اتصال قوی الکترونیک بین گروه سینوآکریلیک حمل می کند، که در آن LUMO مستقر شده و TiO2 روی سطح است [14-16]. با توسعه طراحی ساختاری، در شرایط مشابه زنجیرۀ طولانی Octyl در D205  در مقایسه با D149 و D102  با توجه به تاخیر فرایند بازترکیب الکترون منجر به بهبود بهره وری 7.1٪ می شود [17].  با کمک عامل ضد تجمع، کارایی حدود  9.5٪ و 9.0٪ بر روی نانوکریستالین-TiO2 می تواند به ترتیب توسط D205 و D149 به دست آید [18]. لازم به ذکر است که اولین پیشرفت رنگ های اندولین که جذب این رنگ ها می شود، توسط D149 به دست آمد که در آن مقدار بهره وری 8.2٪ می تواند به دست آید [19]. از اطلاعات فوق می توان دید که بهره وری بدون درک عمیق از دینامیک الکترونی مرتبط با ساختار رنگ قابل اندازه گیری است. بنابراين، رابطه بین ساختار بنیادی اين رنگها با آروماتيك و ديناميك الكترون، عمدتا تزريق الكترون، قطعا دانش ما را به سمت ترکیب كردن رنگها بیشتر خواهدکرد. برای انجام این کار، جذب گذرا فوق العاده ای در محدوده میانی اشعه مادون قرمز (fs-IR) در این مطالعه مورد استفاده قرار می گیرد تا پویایی الکترون را در رنگ های جذب شده اندولین در CB TiO2 دنبال کند. پروب fsIR از قبل برای سیستم های مختلف برای مشاهده تزریق الکترون استفاده شده است [20-24]. جذب حالت گذرای الکترون به طور معمول از 3333 تا 111111 نانومتر با شکل بدون حالت خاص متغیر است [25]. اخیرا حساسیت fs-IR نسبت به الکترونهای تزریقی در CB در نیمه هادی ها به دلیل عدم جذب الکترونیک از سایر گونه ها مانند رنگ های آلی کاتیونی [26-28] بیشتر شده است. این مزیت منحصر به فرد از پروب MID-IN برای استفاده از فرایند تزریق الکترون برای چهار رنگ جذب شده روی TiO2، D131، D102، D149 و D205 استفاده می شود. دینامیک fs-IR نشان می دهد در اینجا تغییرات شدیدی در حرکت الکترون  در طول تغییر قسمت پذیرنده برای رنگ مورد مطالعه وجود دارد. 

2. نتایج و بحث

            رنگ های اندولین شامل واحد D، D131، D102 و D149 در تولوئن است. ماهیت حالت برانگیختگی D یک حالت محلی برانگیخه (LE) است که پس از اتصال واحدهای پذیرنده در رنگ های در حال ظهور به حالت انتقال بار داخل مولکولی (ICT) تبدیل می¬شود[16،19،29،30]. همانطور که مشاهده می شود، با افزایش قدرت واحدهای پذیرنده متصل به واحد D (λmax abs ≈ 375 نانومتر)، از سینوآکریل (D131، λmax abs ≈ 460 نانومتر) تا قسمت های ردانین (λmax abs ≈ 500, D102 نانومتر، λmax abs ≈ 535 ,D149 نانومتر و ,D205 λmax 535 نانومتر)، جابجایی باتوکرومیک قابل مشاهده است. این توانایی های پذیرنده قبل از آن در تئوری کار Tangui [16] نشان داده شده است، که در آن لحظه دوقطبی شدن توسط ca  فاکتور دو قسمتی طی رفتن از گروه سینوآکریلیک در D131 به دو بخش Rhodanine در D149 افزایش می یابد. این طیف جذبی احتمالا به دلیل اثر تجمع، پس از جذب این رنگها در TiO2 گسترش یافته است، که در شکل 2B برای D149 در TiO2 نشان داده شده است. گسترش های مشابه برای رنگ های دیگر گزارش شده است [31-34]. با این حال، همانطور که قبلا در ناحیه مرئی نشان داده نشده است با استفاده از پروب fs-IR در اندازه گیری ها، مسئله تجمع بر روی تحرکات مشاهده شده ، تحت تاثیر قرار نمی گیرد [32]، از این رو منطقه طیف کاری تنها به الکترون های مرتعش در  CB از TiO2 حساس اند[26،27]. 

             همانطور که در شکل 3 نشان داده شده، رنگ های جذب شده روی TiO2 در ناحیه مرئی با 410 نانومتر برانگیخته شده اند و در ناحیه میانی IR در 4900 نانومتر مورد بررسی قرار می گیرند، جایی که نشانه دینامیک الکترون در CB در TiO2 می تواند دنبال گردد، پروفیل های جنبشی مختلف را می توان بسته به ساختار رنگ مشاهده کرد. در زمان صفر، سیگنال تزریق الکترون در 4900 نانومتر تولید می شود، که نشان دهنده فرآیند انتقال الکترون از رنگ برانگیخته به CB TiO2 است، به شکل 3 نگاه کنید. خارج از زمان صفر، ثابت های زمان تزریق آهسته برای D102، D149 و D205، به جز D131، می تواند تشخیص داده شود. بعدها، سیگنال به دلیل فرآیند بازترکیب الکترون بین الکترونها در CB از TiO2 به رنگهای اکسیده شده بر روی سطح، شروع به محو شدن می کند، اما بازسازی کامل الکترون ها فراتر از زمان مطلوب ما از اندازه گیری های جاری است،حدود 5 نانوثانیه. بنابراین، تجزیه و تحلیل دقیق برای فرآیند بازترکیب الکترونی انجام نشده است. جدول 1 خلاصه ثابت های زمانی به دست آمده از تطابق مسیرهای جنبش با استفاده از اجزای چند گانه را نشان میدهد. برای بهترین دانش در حال حاضر، ثابت زمانی تزریق الکترون، به ترتیب در مقیاس زمانی پیکوثانیه، برای رنگ های بنیادی به ندرت مشاهده شد و به طور کامل شناخته نشد [6]. حتی برای رنگ D149 که به شکل اسپکتروسکوپی در نیمه رساناها مورد مطالعه قرار گرفته است، فقط اجزای تزریق الکترون از 100-250 fs مشاهده شد [35-37]. به احتمال زیاد فرآیند تزریق آهسته به دلیل استفاده از پروب قابل مشاهده برای تشخیص این فرایند حیاتی مشاهده نشده است که در آن همپوشانی بین سیگنال های جذب الکترون، رنگ اکسید شده و حالت تحریک رنگ های  تزریق نشده بر روی سطوح، انجام تجزیه و تحلیل داده ها را کاملا چالش برانگیز کرده است. با این وجود، قبلا، فرآیند تزریق الكترون D149 در سراسرسلول خورشیدی  كه توسط طیف mid-IR مورد بررسی قرار گرفت، نتایج مشابهی با نتایج این كار داشت [23]. 

            داده های تطبیق داده شده  رفتار دو بعدی برای رنگ های مورد بررسی به جز رنگ D131  نشان می دهد , تنها یک دوره تعریف شده استفاده می شود (جدول 1). ظاهرا، تمام رنگ ها با بخش رودانین (D102، D149 و D205)  تزریق آهسته تر الکترون را بر حسب پیکوثانیه نشان می دهند و پس از جایگزینی بخش رودانین توسط گروه سینوآکریل، در D131 تنها یک مولفه تزریق سریع 150fs نشان داده شده است (جدول 1 ) به نظر می رسد مقدار دومین ثابت زمانی تزریق با تعداد بخشهای موجود رودانین افزایش می یابد ، D149> D102 (جدول 1).  برای توضیح بیشتر، D102، با یک بخش ردانین ، ثابت زمانی دوم را در حدود 1.7 ps و برای D149، با دو بخش ردانین، دارای یک مولفه  30ps با دامنه بالا 50٪ است (جدول 1). با این حال، برای D205 که مشابه D149 است (شکل 1 را ببینید)، ثابت زمانی دوم تزریق پایین تر از D149 است، اگرچه آنها تعداد برابر از بخشهای رودانین را به اشتراک می گذارند، این می تواند به دلیل وجود زنجیره ای اضافی  alkyl در D205 باشد که مانع از حرکت پیچشی در حالت برانگیخته میشود (شکل 1). انتظار می رود که حضور مولفه دوم تزریق آهسته الكترون در D102، D149 و D205 به علت وجود گروه پذیرنده قوی توسط بخش رودانین باشد كه در D131 قوی تر از واحد سایانوكریك در D131 است [16]. وجود یک گروه پذیرنده قوی می تواند منجر به انتقال بار بین مولکولی پیچیده (TICT) / ایزومری شده در سطوح نیمه هادی شود که به نوبه خود می تواند به علت تزویج ضعیف بین رنگ کاتیونی و سطوح مرتعش CB در TiO2 منجر به روند تزریق آهسته و روند بازترکیب آهسته گردد [26،38،39]. برای تأیید وجود وضعیت TICT / ایزومریز روی TiO2، محاسبات تئوری سختی لازم است که در حال حاضر در حال ساخت هستند. با این حال، برای تأیید سهم تحرکات بزرگ در سطوح نیمه هادی با یک ترفند ساده ی تجربی، یک لایه پلیمر PMMA به صورت فیزیکی بر روی D205 جذب شده روی TiO2 توزیع میشود. PMMA به عنوان مانع تحرکات بزرگ مشاهده شده در رنگ ها و مولکول های محلول می شود، شناخته شده است [32]. پس از استفاده از PMMA، پروفیل تزریق الکترون به طور قابل توجهی تغییر کرده است، در حالی که طول عمر تزریق D205 / TiO2 حدودا 1.2ps است که با استفاده از PMMA در بالای لایه D205 سریعتر شده به 0.7  پیکوثانیه میرسد. (شکل 3B و جدول 1) این تغییرات در نرخ تزریق الکترون با استفاده از PMMA، وجود تحرکات گسترده ای از رنگ های جذب شده قبل از تزریق را تایید می کند. حضور حالت TICT یا یک حالت ایزومری شده روی سطوح نیمه هادی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است و قبلا برای سایر رنگهای آلی [26،29،32،38،40،41] نشان داده شده است. مهمتر از همه، حضور حالت تزریق TICT / ایزومری شده منجر به کاهش سرعت فرآیند بازترکیب الکترون می شود [26،38،41]. این نیز در شکل 3B نشان داده شده است، که برای همان مقدار الکترون های تزریقی (تحرکات نرمالیزه شده)، بازترکیب الکترون برای D131 به علت تزویج قوی بین ICT از D131 کاتیونی و CB از TiO2سریع تر از سایر رنگ ها با بخش های رودانین است. همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، برای همان مقدار الکترون های تزریق شده، بازترکیب الکترون برای D149 و D205 در زمان فعلی بسیار مشابه است که می تواند عملکرد مشابه دو رنگ را در شرایط استاندارد نشان دهد [18]. به عنوان مثال، سلول های خورشیدی بر اساس هر دو رنگ، D149 و D205، کارایی مشابهی را به ترتیب 8.2 و 8.4 درصد نشان داد [18]. اگرچه زنجيره اکتيل در D205 مقدار الكترون تزريق شده از حالت TICT / ايزومري را به دليل دامنه پایینتر از اجزاي تزريق الكترون هاي كوچك (جدول 1) كاهش مي دهد، زنجيره اكتيل همچنان براي كاهش تجمع موجود در سطوح نيمه هادي و عملکرد بالا را در سلول های خورشیدی حائز اهمیت است [18]. بنابراین، خواص شناخته شده برای رودانین به عنوان یک گروه پذیرنده قوی که طیف رنگ جذب شده روی سطح را به سمت منطقه IR جذب می کند، اجازه می دهد که رنگ، جذب فوتون بیشتری داشته باشد، همچنین می تواند باعث شکل گیری وضعیت TICT /ایزومری شود که تاثیر مستقیمی روی فرآیندهای تزریق الکترون و فرایند بازترکیب دارد. 

3. نتایج
به طور خلاصه، مقايسه ديناميك هاي الكتروني با استفاده از حسگر پروب mid-IR، به ويژه فرآيند تزريق الكترون، براي رنگ هاي اندولين شناخته شده D131، D102، D149 و D205، روند تزريق آهسته الكترون را براي رنگ هاي حاوي مولكول رودانين نشان مي دهد. این فرآیند تزریق آهسته به علت شکل گیری وضعیت TICT / ایزومری است که تاثیر مستقیمی روی فرآیند بازترکیب الکترون و عملکرد این رنگ ها در سلول های خورشیدی دارد که قبلا نشان داده شده است [19،30،42،43]. همچنین بر خلاف دیدگاه سنتی که تزریق فوق سریع الکترون ها برای رنگهایی که در سلول های خورشیدی مورد استفاده قرار می گیرند، تمام تحرکات را تحت تأثیر قرار می دهد، نرخ های تزریق آهسته نیز می تواند به کارایی بالا در سلول های خورشیدی روی این رنگها کمک کند. در نهایت، این مقاله راه را برای طراحی هوشمندانه تر رنگ های آلی با توجه به فرایندهای تصویری فیزیکی واقع شده روی سطوح نیمه هادی هموار می کند.

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

در اینجا رویکردی برای ترکیب الکتروفورز ریزتراشه (MCE) و SERS برروی یک سوبسترا ارائه نموده ایم. طرح پیشنهادی تراشه شیشه ای MCE شامل دو کانال متقارن جانبی برای ورود نانو ذرات نقره پس از جداسازی الکتروفورزی است. نانوذرات به وسیله انتشار محوری با جریان آنالیت ها مخلوط می شود. و در نتیجه ریسک بالقوه گسترش منطقه که در میکسرهای جریان آشفته وجود دارد را محدود می کند. دو کانال جانبی (به جای یک کانال) باعث توزیع سریع و همگون NPها در کانال شده امکان افزودن یک افزودنی ثانویه (مثل عامل تجمع) برا پیشبرد تشخیص SERS را فراهم می کند. ویژگی ها و پتانسیل دستگاه توسعه یافته با استفاده از یک محلول مدل از سه رودامین مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت سیستم برای شناسایی یک ترکیب در یک مخلوط پیچیده نمونه ذایی به کار برده شد.

2. مواد و روش ها
2.1. ساخت دستگاه میکروفلوئید
تراشه های میکروفلوئید برای آنالیز MCE-SERS آماده شد. این تراشه ها از دو تیغه شیشه ای سدیم آهک به ضخامت 1mm تشکیل شده است (76*26mm). فوتولیتوگرافی معمولی و به دنبال آن یک روش اچینگ مرطوب و با دمای بالا انجام شد. جهت مشاهده شرح مفصل فرایند ساخت و پارامترهای دستگاه، اطلاعات پشتیبانی را ببینید. ساختار دستگاه ساخته شده را می توان بر اساس عملکرد آن به 4 قسمت تقسیم کرد: (1) منافذ نمونه برداری برای تزریق پاششی (2) کانالی برای جداسازی MCE (3) اتصال متقارن برای ورود افزودنی های SERS (4) منطقه تشخیص طراحی کلی در شکل 1 نشان داده شده است.

2.2. تشخیص MCE با فلوئور سانس و SERS
جداسازی MCE در 20mm از 3-(N- مورفولینور) پروپان سولفونیک اسید (MOPS) بافر (سیگما آلدریچ،USA) به عنوان الکترولیت پس زمینه (BGE) که در PH=6.5 تنظیم شده بود انجام شد. جهت آزمایش با محلول نمونه رودامین، 10% ایزوپروپانول (مرک، آلمان) به BGE افزوده شد. جهت جلوگیری از تغییر ایزوپروپانول در اثر تبخیر، این BGE قبل از هر آنالیز تهیه می شد. به منظور بازسازی سطح شیشه، بین هر آنالیز تراشه توسط 1M از HNO3 (مرک، آلمان) و 0.1 M NaOH (سیگما آلدریچ، USA) شسشه شد. در حین آنالیز MCE، دستگاه میکروفلوئیدی به منظور دستیابی به تزریق انحصاری نمونه و نیز جداسازی الکتروفورزی در پتانسیل داده شده در جدول 1 نگه داشته شد. ولتاژ توسط دو منبع تغذیه (FUGelectronik GmbH آلمان) و از طریق 6 الکترود که توسط پیچ های تفلون به یک صفحه الکترود پلاستیکی متصل شده بود، فراهم گردید.
برای آزمایش MCE با فلوئورسانس، تراشه میکروفلوئیدی روی یک میکروسکوپ IX-70(المپس- ژاپن)مجهز به هدف 40 برابر قرار داده شد. بریا برانگیخته سازی نمونه یک لامپ جیوه (HBO 103 w/s, osrom) به همراه یک فیلتر مکعبی U-MSWB2 (المپس،ژاپن) با ex:420-480nm و em>520nm و آینه کروی: 500nm مورد استفاده قرار گرفت. سیگنال های فلوئورسانس به وسیله یک لوله چندگانه آلمانH 9307-03,Hama matsu, جمع آوری شده و به وسیله نرم افزار Charity (جمهوری چک Data Apex,) و با سرعت دریافت 25Hz، ثبت شد.
در آزمایش های MCE,SERS تراشه میکروفلوئیدی روی میکروسکوپ اپی فلوئور سانس Ix-71 (ژاپن olymis) که بخشی از یک سیستم رامان بود، قرار داده شد. ابزار رامان با استفاده از یک لیزر 473نانو متری (50 مگا وات، کوپولت،سوئد) با وضوح 40 مگاپیکسل در مرکز کانال تراشه قرار گرفت (ژاپن، olmpis). طیف رامان به وسیله یک ریزپردازنده Action sp2750 (تجهیزات پرینسون، USA) با بزرگنمایی 600 خطی ضبط گردید. زمان انباشت در 250ms تنظیم شد که برای منطقه آنالیت ارائه شده بیش از 7 نقطه داده را به دست می دهد.

2.3. نانو ذرات نقره
(Ag-Nps)
نانو ذرات نقره با توجه به پروتکل Lee-Meisel بر اساس کاهش نیترات نقره (Sigma-Aldrich,USA) با سدیم سیترات دی هیدراته، سنتز شد. سوسپانسیون های کلوئیدی حاصل از جذب ماکسیم 430nm و لظت نقره 0.11 mg/ml بود.

تکرار پذیری سنتز نانو ذرات با استفاده اندازه گیری حاصل از سه آزمایش نانو پیوسته کلوئیدی، با استفاده از طیف سنج UV-vis ارزیابی شد. از آنجاییکه توزیع شکل و سایز نانو ذرات بر افزایش سیگنال SERS تاثیر می گذارد. این مسئله حائز اهمیت است. با ماکسیم جذب 430nm (شکل S2A) مقادیر قابل مقایسه ای به دست آمد. یک از نمونه های ناپیوسته توسط میکروسکوپ الکترونی اسکن گردید (SEM) (شکل S2B).
در برخی آزمایشات جمع آوری NPS با افزودن سدیم کلرید (آلمانCarl Roth,) آغاز شد.برای افزایش غلظت نانو ذرات، 1 میلی لیتر کلوئید خام به مدت 10 دقیقه در 13000rpm سانتریفیوژ گردید (Galax 14D, USA). حجم مایع رویی با توجه به فاکتور غلظت مطلوب محاسبه شد. نانو ذرات تغلیظ شده برای رسیدن به غلظت نهایی بافر 200M محلول رودامین، برای رسیدن به غلظت (7.7) 10% ایزوپروپانول به کلوئید افزوده شد.

2.4. مواد
محلول های استوک رودامین (Rh 6G) 6G . رودامین 123 و رودامین (Rh 110) 110 در غلظت 0.1nm از طریق حل کردن در MOPS 20mm با 10% حجمی ایزوپروپانول آماده گردید. هر سه رودامین از Sigma_Aldrich در USA خریداری شد. محلول آنالیت رودامین با رقیق سازی محلول استوک در BGE تا غلظت 10M برای Rh123 و Rh110 و 30M برای Rh 6G به دست آمد. به منظور آماده سازی یک محلول استوک ریبوفلاوین (Sigma Aldrich,USA) ، این محلول برای به دست آوردن ریبوفلاوین با غلظت 1mM در 10 mM NaOH حل شد. این محلول استوک هر هفته تهیه می شد. محلول های کاری با رقیق کردن در BGE تا غلظت 50M به دست آمد. همه محلول های استوک در دمای اتاق و در تاریکی نگهداری شد.
یک نمونه ارنس بابیکو(سس ساندویچ آمریکایی ،H.j Heinz Gmb آلمان) با پراکندگی 1g سس در 1mL از 5mM Naoh به وسیله اولتراسونیک، تهیه شد. محلول به دست آمده در یک ویال پلاستیکی تجدید پذیر در 13000rpm به مدت 7 دقیقه سانتریفیوژ گردید و یک سیستم سه لایه به دست آمد (شکل S3). محلول سبک زرد رنگ از لایه میانی به وسیله پیپت حذف شد. قبل از آنالیز، محلول به وسیله فیلترهای قابل تجزیه با سایز حفره 0.22m فیلترشده (Restek,GmbH آلمان) و به وسیله آب دیونیزه سه برابر رقیق گردید. اطلاعات جزئی در مورد مواد تشکیل دهنده سس. در اطلاعات تکمیلی ارائه شده است.

3. بحپ و نتیجه گیری
هدف از این کار توسعه رویکرد میکروفلوئیدی برای ترکیب جداسازی الکتروفورزی و اسپکتروسکوپی رامان افزایش سطح در یک دستگاه می باشد. این عمل باید قدرت تفکیک بالای تراشه الکتروفورزی و قابلیت های SERS را به عنوان یک روش اسپکتروسکوپی ارتعاشی برای شناسایی، ترکیب کند. بدین منظور تراشه های شیشه ای را با اتصالات متقارنی در انتهای کانال جداسازی برای افزودن محلول های کلوئیدی نقره، طراحی کرده و ساختیم- ساختار دوزسنجی مذکور(شکل1) در این طرح کانال های جداسازی از Np ها خالی شده و در نتیجه از اثرات مخرب جداسازی الکتروفورزی مانند ترسیب NP و واکنش های نامطلوب آنالیت ها و NP جلوگیری می شود. عناصر میکروفلوئیدی از دو کانال جانبی تشکیل شده که به طور متقارن از دو طرف به کنال MCE متصل می شود. دو کانال جانبی برای دستیابی به توزیع سریع و همگون NPها در طول کانال و جهت ایجاد امکان افزودن واکنش گرهای ثانویه طراحی شد. پس از اتصال (در ناحیه تشخیص) کانال به آهستگی عریض شد تا از سرعت یافتن MCE به علت افزودن مجلول های جانبی جلوگیری شود.

3.1. موقعیت یابی پنجره تشخیص
یک پیش شرط برای دستیابی به سیگنال های چشمگیر SERS ترکیبات جداشده عبارت است از تماس ترکیب NPها و آنالیت های مربوطه است. به کار بردن ساختارهای میکسر روشی برای نزدیک کردن NP ها و آنالیت ها پس از جداسازی است [5,25]. متاسفانه میکسرهای بر پایه جریان متلاطم منجر به کاهش بازدهی جداسازی می شود[13]. میکسرهای بر پایه پراکندگی جایگزین بهتری می باشد [22,26]. کاربرد آن ها بر اساس دو جریان پیشرو و راندن آنها به وسیله حرکت براونی می باشد. از آن جاییکه انتشار یک پدیده وابسته به زمان است، مکان یابی دقیق پنجره انتشار حائز اهمیت است. در سیستم پیشنهادی MCE-SERS اختلاط سه جریان الزامی است. جریان میانی محلول کانال الکتروفورز است که توسط دو جریان جانبی همراه محلول های کلوئیدی نقره اضافه شده است.

مقالات انگلیسی و ترجمه های فارسی رایگان با فرمت PDF آماده دانلود رایگان میباشند

همچنین ترجمه مقاله با فرمت ورد نیز قابل خریداری و دانلود میباشد

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

خرید ترجمه با فرمت ورد

فهرست مقاله:

چکیده

1. مقدمه

2. تفسیر ولتا‌متری

3. سنتز آزمایشگاهی

4. تولید تجاری

5. نتیجه‌گیری‌ها

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

1. مقدمه
الکترو سنتز مواد آلی دارای تاریخچه تقریبی 200 ساله است و مراجع زیادی در این زمینه وجود دارد. در طول سال‌ها، بسیاری از کتاب‌ها و مرورها (نمونه‌های اخیر) به‌طور مرتب الکترودهای متنوعی را در شیمی مورد توجه قرار داده‌اند، اما الکترولیز هنوز یک روش مورد استفاده برای تهیه ترکیبات مواد آلی در آزمایشگاه و صنعت است. چرا؟ یک دلیل، ماهیت آن در مراجع است. الکترو سنتز مواد آلی برای شیمیدانان آلی بسیار بد عرضه می‌شود. لازم است که انجام الکترولیز ترکیبات آلی با چندین هدف جداگانه به رسمیت شناخته شود:
• کمک به تفسیر ولتا‌متری.
• پیشنهاد یک مسیر برای سنتز آزمایشگاهی یک مولکول آلی.
• ایجاد یک مسیر تجاری برای ساخت یک ترکیب آلی.
آزمایشات مورد نیاز برای هر یک، به‌طور قابل‌توجهی متفاوت هستند و بسیاری از نویسندگان در مقالات خود به‌وضوح اهداف و دلایل گزارش الکترولیز خود را بیان نمی‌کنند. به‌عنوان‌مثال، تفاوت عمده‌ای بین نشان دادن انجام یک واکنش الکترودی و اثبات الکترولیز به‌عنوان یک سنتز مفید آزمایشگاهی وجود دارد. بدتر از همه اسن است که کتاب‌ها و بررسی‌ها اغلب برای ایجاد تمایز با شکست مواجه می‌شود که این مراجع را برای افراد غیر الکتروشیمیست گمراه‌کننده و گیج‌کننده می‌سازد. علاوه بر این، اغلب تلاش برای تکرار یک الکتروسنتز در آزمایشگاه‌های مختلف منجر به تنزل انتخاب پذیری و/یا راندمان می‌شود. اغلب این موارد از توضیحات ناکافی در جزئیات سلول الکترولیز (هندسه، ابعاد، ترکیب مواد، رژیم انتقال جرم و غیره) و شرایط الکترولیز (حلال، غلظت واکنش‌دهنده‌ها و الکترولیت، PH، سلول جریان، دما و غیره) ناشی می‌شود. البته، بسیار مهم است که اطلاعات در این مقاله دقیقاً دنبال شود. ازاین‌رو، در این بررسی نتایج تجربی با اهداف مختلف مشخص می‌شود و تغییراتی را پیشنهاد می‌کند که منجر به این ارائه یک روش سنتزی می گردد که به‌طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد.

2. تفسیر ولتا‌متری
ولتامتری مولکول‌های آلی را می‌توان با هدف توسعه روش آنالیز، درک تأثیر شرایط محلول یا مواد الکترود بر سرعت و یا انتخاب پذیری یک واکنش الکترودی یا تعریف مکانیزم و / یا سینتیک واکنش شیمیایی همگن انجام داد. سپس الکترولیز به تفسیر ولتامتری کمک می‌کند؛ زیرا این تنها راه قطعی برای تأیید محصول است و بنابراین تغییر شیمیایی به طور کلی منجر به پیک ولتامتری می‌شود. واضح است انجام الکترولیز در شرایط مشابه ولتامتری مفید است. ازاین‌رو، الکترولیزها معمولاً می‌توانند یک غلظت کم واکنش‌دهنده را به کار بگیرند که منجر به یک جریان کم سلولی می‌شود و یک غلظت بالا از الکترولیت، استفاده از سلول سه الکترودی و کنترل پتانسیو استاتیک و پتانسیل الکترود کار را ممکن می‌سازد. همچنین منطقی است که زمان الکترولیز تنها با مصرف کم واکنش‌دهنده و حداقل تغییرات در محیط محلول محدود شود، زیرا این امر در آزمایشات ولتامتری نیز وجود دارد.

بخشی از مقاله انگلیسی:

1. Introduction

Organic electrosynthesis has a history dating back almost 200 years and has led to a very extensive literature. Over the years, many books and reviews (recent examples [1–8]) have regularly lauded the diversity of chemistry possible at electrodes but electrolysis remains a very under-used procedure for the preparation of organic compounds both in the laboratory and in industry. Why? One reason is the nature of the literature. Organic electrosynthesis presents itself very badly to the synthetic organic chemist. It needs to be recognised that the electrolyses of organic compounds are carried out with several distinct goals: • to assist the interpretation of voltammetry. • to propose a route for the laboratory synthesis of an organic molecule. • to develop a commercial route for the manufacture of an organic compound. The experiments required for each are significantly different and the authors of many papers do not state clearly their objectives and reasons for reporting an electrolysis. For example, there is a major difference between demonstrating that an electrode reaction can take place and establishing that an electrolysis is a useful laboratory synthesis. To make matters worse, books and reviews often fail totally to make the distinction and this leads to a literature that is misleading and confusing, especially to non-electrochemists. Moreover, too often an attempt to repeat an electrosynthesis in a different laboratory leads to a much degraded selectivity and/or yield. All too frequently, this results from insufficient detail in the description of the electrolysis cell (geometry, dimensions, materials of components, mass transfer regime etc.) and the electrolysis conditions (solvent, concentration of reactants(s) and electrolyte, pH, cell current, temperature etc.). Of course, it is also critical that the information in the paper is followed precisely. Hence, this review sets out the experimental consequences of the different goals and suggests the changes that will lead to electrolysis becoming a more widely used synthetic method.

2. The interpretation of voltammetry

The voltammetry of organic molecules may be studied for the purposes of developing a method of analysis, understanding the influence of solution conditions or electrode materials on the rate and/or selectivity of an electrode reaction or defining the mechanism and/or kinetics of homogeneous chemical reactions. Electrolysis is then an aid to the interpretation of the voltammetry as it is the only definitive way to verify the product and hence the overall chemical change leading to a voltammetric peak. Clearly, it is advantageous for the electrolysis to be carried out in the same conditions as the voltammetry. Hence, electrolyses can usually employ a low concentration of reactant leading to a low cell current and a high concentration of electrolyte making possible the use of a three electrode cell and the potentiostatic control of the potential of the working electrode. Also, it is reasonable to limit the electrolysis time equivalent to only a small consumption of reactant and minimal changes to the solution environment since this will also be the case in voltammetric experiments.

مقالات انگلیسی و ترجمه های فارسی رایگان با فرمت PDF آماده دانلود رایگان میباشند

همچنین ترجمه مقاله با فرمت ورد نیز قابل خریداری و دانلود میباشد

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

خرید ترجمه با فرمت ورد

فهرست مقاله:

چکیده
1-مقدمه
2-آزمایش
2-1 ماد
2-2 تهیه میکرو کپسول های خود ترمیم
2-3 میکروکپسول های تقویت شده از نظر مکانیکی و حرارتی
2-4 ماتریس پلی اورتان قرار گرفته در درون میکرو کپسول
2-5 ارزیابی عملکرد خود ترمیمی
2-6 شناسایی
3- نتایج و بحث
4- نتیجه گیری

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

1- مقدمه
مواد خود ترمیم، که از سیستم های زیستی و بیولوژیکی الهام گرفته اند، توانایی ترمیم آسیب دیدگی خفیف را بدون نیاز به تشخیص و یا هر گونه مداخله دستی نشان می دهند. مواد خود ترمیم قرار داده شده در محصولات پلیمری مختلف به فراوانی در زمینه های ساختاری مختلف نظیر هوا سازی، خودرو سازی، صنایع دفاعی و ساختمانی استفاده می شوند. این مواد هوشمند می توانند به طور معنی داری موجب افزایش طول عمر و ایمنی محصولات پلیمری شوند(1-4). اگرچه چندین راهبرد های خود ترمیم درونی و بیرونی( مبتنی بر کپسول و عروقی)، مطالعه شده اند، خود ترمیم مبتنی بر عوامل ترمیم میکرو کپسوله شده، در آینده نزدیک از اهمیت زیادی برخوردار خواهد بود زیرا میکرو کپسول ها را می توان به آسانی در ماتریس پلیمر با استفاده از فنون ترکیبی موجود بدون تغییر ساختار شیمیایی اولیه پلیمر قرار داد. به علاوهف این خود ترمیمی می تواند به ترمیم ترک های بزرگ کمک کند(5-8). معمولا، آسیب مکانیکی وارد شده به مواد موجب شکستگی میکرو کپسول ها شده و عوامل ترمیم کننده را وارد منطقه آسیب دیده می کند. سپس ترک، از طریق بسپارش و واکنش بین عوامل مختلف، ترمیم می شود.
اخیرا، تلاش های زیادی برای استفاده از مواد خود ترمیم بر روی قطعات درونی و بیرونی خودرو ها از جمله پانل های پلاستیکی و یا رنگ، صورت گرفته است زیرا مهندسی هوش هیجانی برای رایت مشتری از اهمیت زیادی برخوردار است(9-11). برای مثال، در صورتی که کاربران و استفاده کننده های خودرو ها با یک خراش بر روی لایه پوسته پانل مواجه شوند( که متشکل از بیرونی ترین لایه پوسته، لایه درونی و لایه مرکزی است)، هیجان و احساس بینایی و لامسه او می تواند به شدت تحت تاثیر قرار گیرد. در میان مواد پلیمری مختلف در خودروها، رزین PU متشکل از پیوند اورتان ( NH -COO ) برای لایه پوست استفاده شده است زیرا موجب کاهش احتمال خراش به دلیل الاستیسیته درونی می شود(12). با این حال، خسارت خارجی نظیر خراش بر روی لایه پوسته مبتنی بر PU، هنوز اجتناب ناپذیر است که موجب تضعیف حالت روحی کاربر می شود.
به منظور حفاظت از لایه PU در برابر خراش ها، دو رویکرد کشف شده است. اولین مورد، بهبود مقاومت خراش لایه پوست با استفاده از ذرات سرامیکی با اندازه نانو برای بهبود سختی و مقاومت پوسته روشن و دوم بازیابی و ترمیم خراش ها با بهبود ویژگی الاستیک رزین های PU می باشد. با این حال، اولین رویکرد، وقتی که خراش رخ دهد موثر نیست و دومین رویکرد بسته به میزان خراش، می تواند محدود باشد. از این روی، استفاده از مواد خود ترمیم مبتنی بر میکرو کپسول در رزین PU می تواند شیوه ای خوب و بهتر برای کاهش حضور خراش ها بوده و مانع از نارضایتی مشتری می شود.
لایه های پوسته مبتنی بر پلی اورتان یا از طریق قالب گیری تزرزق واکنشی و یا از طریق قالب گیری دوغاب پودری تولید می شوند که اغلب شامل تنش برشی بالا و دمای بالا است. به علاوه، برای قرار دادن میکرو کپسول های خود ترمیم د در رزین های پلی اورتان، فرایند شست و شو و خشک سازی بایستی انجام شود، زیرا رطوبت می تواند با رزین پلی اورتان واکنش دهد و تولید فوم اورتان با یک سطح زبر کند. از این روی، میکرو کپسول های خود ترمیم بایستی دارای خواص مکانیکی و حرارتی کافی برای مقاومت به فرایند های شست و شو و خشک سازی و قالب گیری باشد و این خواص از طریق افزایش ضخامت پوسته و یا معرفی مواد غیر آلی در پوسته حاصل می شود(19-23).
در این مطالعه، یک ماتریس مبتنی بر پلی اورتان با یک قابلیت خود ترمیمی با استفاده از دو میکرو کپسول در ماتریس برای کاربرد های آینده در لایه های پوست پانل ها در خودروها تهیه شد. یک میکرو کپسول با پلی دی متیل سیلوکسان PDMS و کاتالیزور پلاتینوم پر شده و دیگر میکرو کپسول با یک کراس لینکر پر شد.
به منظور بهبود خواص مکانیکی و حرارتی، لایه های اوره-فرمالدهید بر روی میکرو کپسول های مبتنی بر PUF، اوره-فرمالدهید رسوب یافتند و اندازه میکرو کپسول تنظیم شد. پس از تحلیل خاص مختلف میکروکپسول، ظرفیت خود ترمیمی ماتریس پلی اورتان ارزیابی شد.

بخشی از مقاله انگلیسی:

1. Introduction

The self-healing materials, inspired by biological systems, exhibit the ability to repair minor damage without the need for detection or any type of manual intervention. Self-healing materials incorporated in various polymeric products are increasingly used in structural applications in the space, automobile, defense and construction industries. These smart materials can significantly increase the lifetime and safety of polymer-based products and components [1–4]. While several extrinsic (capsule-based, vascular) and intrinsic self-healing strategies have been investigated, self-healing based on microencapsulated healing agents is more likely to be successful in the near future because microcapsules can easily be incorporated into the polymer matrix using existing blending techniques without changing the original chemical structure of the polymers. In addition, this self-healing can heal large-volume cracks [5–8]. Typically,mechanicaldamage inamaterial ruptures the microcapsules and releases healing agents into the damaged area. Then,the crack is repaired by polymerization via the reaction between different agents. Recently, several efforts have been made to apply self-healing materials to automobile interiors and exterior components such as plastic panels or paint because emotional engineering has become importantfor customer satisfaction [9–11]. For example, if an automobile user encounters a scratch in the skin layer ofthe instrument panel (which consists of an outermost skin layer, interlayer and core layer), the visual and tactile emotion of the user may worsen. Among various polymeric materials in automobiles, PU resin consisting of a urethane bond ( NH COO ) has mainly been used for the skin layer because it can decrease the scratch probability due to its intrinsic elasticity [12]. However, external damage such as scratches on the PU-based skin layer is still unavoidable, which may degrade the user’s emotional state. To protect the PU layer from scratches, two approaches have been explored. The first is enhancing the scratch resistance of the skin layer by using nanosized ceramic particles to improve the hardness of the clear coating and the second is recovering or healing the scratches by enhancing the elastic property of PU resins [13–16]. However, the first approach is not effective once a scratch has occurred, and the second approach may also be limited depending on the extent of the scratch. Therefore, the incorporation of microcapsule-based selfhealing materials into PU resin may be a better way to minimize the presence of scratches and subsequently prevent customer dissatisfaction. PU-based skin layers are produced by either reaction injection molding (RIM) or powder slush molding (PSM) processes, which typically involve high shear stress and/or high temperature [17,18]. Furthermore, in order for self-healing microcapsules to incorporate into PU resin, a severe washing and subsequent drying process should be conducted because moisture (water) can react with PU resin and generate urethane foam with a rough surface. Therefore, self-healing microcapsules must have adequate mechanical and thermal properties to withstand the molding and washing/drying processes, which can be achieved by increasing the shell thickness or introducing inorganic materials into the shell [19–23]. In this study, a PU-based matrix with a self-healing capability was prepared by incorporating two different microcapsules into the matrix for future application in the skin layers of instrument panels in automobiles. One microcapsule was filled with poly (dimethyl siloxane) (PDMS) and platinum catalyst (Pt) blend, and the other microcapsule was filled with a crosslinker. To improve the mechanical and thermal properties, additional urea-formaldehyde (UF) layers were deposited on the newly-prepared poly(ureaformaldehyde) (PUF)-based microcapsules, and the microcapsule size was tuned. After analysis of various microcapsule properties, the self-healing capacity of PU matrix was evaluated.

پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی بین 1،4- بنزوکوینون ها و مولکول های HF: اثرات هم افزایی، پتانسیل‌های کاهش (احیاء) و الکترون خواهی

Intermolecular hydrogen bonds between 1,4-benzoquinones and HF molecule: Synergetic effects, reduction potentials and electron affinities

Abstract

Some biological activities of quinones can be attributed to the H-bonding ability of acceptor oxygen atoms. According to the results obtained from the quantum mechanical calculations performed on a wide variety of complexes between the 1,4-benzoquinone (BQ) derivatives and HF molecules, the interplay between H-bonds and individual H-bond interaction energies (EHB) can be affected by the substituents placed on the six-membered ring of BQ. The total binding energies of complexes become more negative by the electron donating substituents (EDSs) while the changes are reversed by the electron withdrawing substituents (EWSs). The mutual interplay between the X-BQ∙∙∙)HF)n (n= 1-3) interactions has been investigated using the geometrical parameters, synergetic energies (SE) and the EHB values. Hydrogen bonding decreases the reduction potentials (E0 red) and increases the electron affinities (EA) of X-BQ derivatives. Linear relationships have been observed between the E 0 red (and EA) values and the Hammett constants of substituents.

1. Introduction

The quinone compounds are important in a wide variety of biological processes, such as cellular respiration, photosynthesis, blood coagulation, and tumor growth [1-4]. The quinone family, including anthraquinone, napthoquinone and benzoquinone, can readily be converted to the hydroquinone anion, via reaction with a hydride anion in a reversible process. They are also capable to accept one or two electrons to form a radical anion (Q •¯ ) or hydroquinone dianion (Q2−). So, they can inhibit the growth of tumors due to the high electron affinities and low redox potentials [5-7]. In addition to biological activity [8-10], the electron-accepting ability of quinones has a very important role in the organic and inorganic syntheses [11-16]. Benzoquinone derivatives have been specified as electron and proton carriers in photosynthetic and respiratory electron transport chains and as a redox component in the regulation of mitochondrial electron transport [17-22]. These act as primary and secondary electron acceptors in photosynthetic centers [23]. It has been shown that the hydrogen bond formation has an important effect on the structure and activity of quinone compounds in the biological systems [24-27]. The effects of molecular structure and environment on the equilibrium of electron transfer coupled with the H-bonding were obtained from investigation on the reduction potential of quinone systems [28]. The role of each H-bond can be modified by other H-bonds in many chemical and biological systems [29-31]. Recently, the interplay between two or more important non-covalent interactions has been studied in different systems experimentally and theoretically [9,19-33]. Investigation of this effect can be helpful for understanding many biological processes such as binding a drug to the active site of protein. 1,4-benzoquinone (BQ) derivatives are frequently used in many of drug structures. These compounds with four lone pairs of electrons on two oxygen atoms can potentially contribute in four H-bonds as acceptor. The study of synergetic effects can give valuable insights to drug designers when several H-bonds coexist in the BQ complexes. In this work, the active sites of BQ and its derivatives (X-BQ) were investigated by the quantum mechanical calculations on the quinones and hydrogen bonded complexes illustrated in Scheme 1. The HF molecule is small with one H bond donor, so the O∙∙∙HF interactions can be studied without additional unsuitable interactions. On the other hand, high electronegativity of F atom makes the mentioned H-bond interaction suitably strong. As can be seen, D1-D3 are binary complexes, T4-T6 are ternary complexes and Q7 is a quaternary complex. Comparison between the results of calculations obtained for three categories of complexes can be used to investigate the synergetic effects of interactions, the effect of each interaction on the electronic properties of remaining active sites, and the effects of substituents on the active sites of BQ skeleton.

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب)

F1883

ارزیابی های دما
دوربین دیجیتال تجاری برای بدست آوردن تصاویر سلول در مدت ذره ای کردن یا ریزسازی حرارت استفاده شد. برای غلبه بر غیرخطی داخلی مقدار پیکسل در تصاویر برای JPG با توجه به شدت نور و دما فشرده شد، فرایند کالیبره دو مرحله ای انجام شد. تحلیل تصویر با استفاده از دسترسی عمومی نرم افزار ImageJ انجام شد26.
اولا، تصاویر سلول های حرارتی در دیافراگم ثابت (f/8) و تنظیمات ISO 100 انجام شد، تغیر زمان انتشار از 1 به 1/250 ثانیه می باشد. همانطورکه جریان فوتون بصورت خطی وابسته به زمان نمایش می باشد، کالیبراسیون مقدار پیکسل در مقابل قرمز یا شدت سبز می تواند براحتی حاصل شود. اصطلاح چندجمله ای برای انجام این کالیبراسیون مفید است. نتایج به عنوان اطلاعات پشتیبانی داده می شود.
به عنوان مرحله دوم، باید رابطه ای بین شدت نور رنگ داده شده و دما باید نشان داده شود. اگرچه امکانش است تا از وابستگی نظری برای انتشار قسمت سیاه استفاده کند، نتایج بهتر ممکن است از طریق کالیبراسیون تجربی از شدت قرمز یا سبز در مقابل انتشار یا نسبت بصورت متری از رابطه بین مقدارسبز یا قرمز حاصل شود. بطورخلاصه، لگاریتم شدت انتشار نسبتا خطی با دما می باشد. جزئیات داده شده به عنوان اطلاعات حامی می باشد. هر دو رنگ قرمز یا سبز می تواند برای بدست آوردن دما با 5% تردید استفاده شود. ارزیابی های نسبت سنجی نتایج مشابه ای تولید می کند، اما اشاره بر کاربرد تصاویر ثابت بطورکامل دارد زیرا مقدار انتشار قرمز و سبز به شدت وابسته به دما و بنابراین چندین نمایش متقاوت باید برای وضعیت داده شده انجام شود. برای تصاویر ارائه شده در این کار، ارزیابی کانال سبز ارجحیت دارد.
نتایج و بحث
شکل 1 نمودار کلی از طیف سنجی جذب سطحی اتمی کوره فلزی الکترو حرارتی (EMFAAS)، بلوک های ساختمانی اصلی انها را توصیف می کند. قلب سیستم شامل لوله سیلندری به قطر داخلی 10 میلی متر می باشد الف)آلیاژ استیل ضد زنگ 304L را می سازد27 که توسط دو ستون مس بسیار هادی حمایت می شود که (B, C) مربوط به منابع جاری ولتاژ –بالا کنترل شده می باشد(D). جریان آّب از طریق جفتی از سوراخ ها در هر ستونی اطمینان می دهد که آنها نزدیک دمای محیط برای جلوگیری از حرارت برای رسیدن به کابل های عرضه برق باقی می مانند(E). ستون ها با استفاده از ایزولاتور پلی کربنات از پایه آلوینیوم جدا می شوند. در جلوی سیلندر ، موئین سرامیکی (F) در حدود 1-2 میلی متر به لوله اتم ساز معرفی می شود. این موئین از خارج توسط کویل مقاومت سیمی نیکروم (G) مرتبط با عرضه برق ولتاژ تدوین شده (H) حرارت داده می شود. نمونه (I) به موئین با ابزار پمپ کرمکی تغذیه می شود(J).

استیل ضد زنگ (304L) مقاومت الکتریکی بالایی را در حدود 60 بار بیشتر از مس 0.72 نشان می دهد. با هم برای مقاومت شیمیایی و حرارتی، مکانیکی بالای آن، این آلیاژ گزینه فوق b را برای سلول اتم سازی الکتروحرارتی تشکیل می دهد. برای حاصل شدن این هدف، مبدل 700 W AC قادر به تولید حدودا 1 ولت در چند صد آمپر به انتهای لوله از طریق ستون مس خنک شده مربوط می شود.
کنترل برق کلی ارائه شده به سلول سیلندری می تواند با استفاده از مبدل خودکار القایی خطی (variac) یا تغیر چرخه کار کویل اولیه مبدل اصلی (220 VCA) با استفاده از فاز کنترل شده TRIAC (دیمر) انجام شود. بعدا احتمال کنترل دما با استفاده از ترموکوپل نوع – K کالیبره شده و ترموستات برای کنترل مقدار اولیه اجازه داد. اینرسی حرارتی سلول حرارتی گارانتی می کند که تناوب چرخه 50 Hz دما در دیوار سلولی کاملا قابل چشم پوشی است. دیمر کنترل شده فاز مشابه برای کنترل گرمای انژکتور استفاده شد.
برای کوره طولانی 5 سانتی با هردو انتهای متصل به ستون های مس سردشده از طریق فین حدود 2 سانتی متر طول می باشد، مقاومت کلی برابر بود. کاهش ولتاژ در لوله VL = 0.92 V است. این ولتاژ پایین اشاره می کند که هیچ خطری با توجه شوک های الکتریکی وجود ندارد که در تجهیزات ارائه می شود. در جریان های بالا کنونی، کاهش ولتاژهای دیگر مهم است مانند مقاومت تماس بین ستون ها و کوره (225 mV هر تماس) و در خود کابل (160 mV). بنابراین، حدودا 60% برق کل 505 وات در امتداد کوره، افزایش دمای آن تلف می شود. این شکل براحتی با ابزار تماس صفحه طلایی افزایش می یابد.
شکل 2 سلول هندسی و پروفایل دمای حاصل قراردادن آن به عنوان تصویر رنگ اشتباه ثبت شده با دوربین دیجیتال RGB در دیوار خروجی سلول اتم سازی را نشان می دهد. این تحریک با تفاوت نهایی الگوریتم انجام شده (حل با شیوه عددی با استفاده از نرم افزار FlexPde 5.0، به اطلاعات پشتیبانی مراجعه کنید) با مقیاس رنگ مشابه ای نشان دهنده معادل خوبی حتی برای مدل ساده استفاده شده نشان داده شده است.

شکل 2: الف) سلول کوره ب) دمانگاشت رنگی اشتباه سلول نشان دهنده دمای میدان می باشد. مقیاس دما در سمت راست توصیف می شود ج) رشته دمای کد-رنگ در نرم افزار تفاوت نهایی محاسبه شد.
یکی از ویژگی های اصلی تزریق دما نگاشت، کاهش دما است که در موقعیت تزریق به دلیل تبخیر حرارتی نمونه رخ می دهد. تناوب دماهای مذکور مسئول تغیرات حساس در جریان های تزریقی متفاوت می باشد. شکل 3 سیگنال های حاصل شده برای چندین آنالیت در سرعتهای جریان تزریق متفاوت نشان می دهد. واکنش نشان دهنده حداکثر1.1 mL min-1، نشان می دهد که اثرات خنک کننده تزریق در جریان بالا تر می تواند بر افزایش غلطت آنالیت در سلول اتم سازی غلبه کند.

به منظور تعین مقدار سرما، تصاویر دما در جریان های تزریقی متفاوتی گرفته شده است. شکل 4 نتایج را نشان می دهد. تصاویر بالا معادل تصاویرRAW سلول در حداکثر جریان تزریق می باشد (1.2 mL min-1). تصاویر رنگی اشتباه، تصاویر حرارتی از 0 _بالا) به 1.2 mL min-1 (پایین) می رسد، نشان دهنده حداکثر جریان معادل کاهش حدودا 90 درجه سانتی گراد در سردترین منطقه می باشد.

ترکیب میکرواستخراج مایع-مایع پراکنشی و میکرواستخراج فاز جامد: یک روش آماده سازی نمونه جداشده کارآمد

Combination of dispersive liquid–liquid microextraction and solid–phase microextraction: An efficient hyphenated sample preparation method

Abstract

Two well-known microextraction methods, dispersive liquid–liquid microextraction (DLLME) and solid–phase microextraction (SPME), were combined, resulting in as an encouraging method. The method, named DLLME–SPME, was performed based on total vaporization technique. For the DLLME step, 1,1,2,2-tetrachloroethane and acetonitrile were used as extraction and disperser solvents, respectively. Halloysite nanotubes–titanium dioxide was used as the fiber coating in the SPME step. The method was applied for the extraction of diazinon and parathion (as the test compounds) in environmental water samples and fruit juices, and gas chromatography–corona discharge ion mobility spectrometry was used as the determination apparatus. Desorption temperature and time, extraction temperature and time, and the volume of the extracting solvent in the DLLME step were optimized as the effective parameters on the extraction efficiency. The relative standard deviations (RSDs) of intra-day were found to be 4–7% and 6–8% for diazinon and parathion, respectively. Also, the RSDs of inter-day were 7–9% and 8–10% for diazinon and parathion, respectively. The limits of quantification and detection were obtained to be 0.015 and 0.005 μg L−1 for diazinon, and 0.020 and 0.007 μg L−1 for parathion. A good linearity range (r2 ˃ 0.993) was obtained in the range of 0.015–3.000 and 0.020–3.000 μg L−1 for diazinon and parathion, respectively. The high enrichment factors were obtained as 3150 and 2965 for diazinon and parathion, respectively. This method showed high sensitivity with good recovery values (between 87 and 99%) for the extraction of target analytes in the real samples. Overall, the results revealed that the developed DLLME–SPME method had better extraction efficiency than DLLME and SPME alone.

1 Introduction

The analysis of compounds at ultra-trace level encouraged the researchers to develop new sample preparation methods in the separation science. In the last two decades, several microextraction methods have been introduced for the sample preparation and preconcentration of various organic and inorganic analytes. Basically, microextraction methods are divided in two general categories: i) sorbent-based techniques such as solid–phase extraction (SPE) [1], micro solid–phase extraction (-SPE) [2], stir–bar sorptive extraction [3], and solid–phase microextraction (SPME) [4]; and ii) solvent-based methods such as single–drop microextraction [5], hollow–fiber liquid–phase microextraction [6], and dispersive liquid–liquid microextraction (DLLME) [7].

SPME was introduced by Pawliszyn and co-workers in 1990 [4]. In this method, the analyte is extracted by a sorbent coated on a fiber. Based on the vapor pressure of the target analytes, SPME can be applied in the headspace or immersion mode. The main advantages of SPME include simplicity, the feature of being solvent-free, high enrichment factor, capability of the analysis of analytes in different types of matrices (gas, liquid and solid), in vivo sampling and easy automation. The polarity of the fiber coating can be a quasi-selective parameter for the extraction of polar, semi-polar and non-polar compounds. Therefore, the choice of sorbent phase can offer selectivity in this method. On the other hand, SPME has a few considerable limitations; for example, there are limited polarsorbent coatings for the extraction of polar analytes [8]; also the addition of salt, existence of non-volatile particles, the use of the organic solvent, and acidic or basic solution may damage the fiber coating. Further, the partitioning of the analyte among the sample, headspace and fiber coating can affect the extraction efficiency [9,10]. In complex matrices (e.g. foodstuff and biological samples), the macro molecules and other particles are immobilized on the surface of the fiber coating. This effect lead to damaging the coating structure and/or loss of some adsorption sites on the fiber coating, finally decreasing the extraction efficiency. Despite the above mentioned limitations, the high recovery in complex matrices with low relative standard deviation (RSD) can be regarded as the important features that make SPME a favorable method in analytical chemistry.

Dispersive liquid–liquid microextraction as a high-performance technique was introduced by Assadi and co-workers in 2006 [7]. Briefly, in this method, a low volume of extraction and disperser solvents is mixed and rapidly injected into an aqueous sample. A cloudy solution is formed and then the solution is centrifuged. So, analytes are extracted with small volume of the extraction solvent. High enrichment factor and clean-up efficiency, short extraction time and easy performance are the main advantages ofthis method. Based on the density of the solvent extraction, DLLME can be performed using both low-density and high-density solvents [11,12]. Besides the good advantages, DLLME is suffering from some limitations. The matrix effect and the use of toxic solvents are the main drawbacks of DLLME; the particles or non-volatile compounds can be introduced into the analytical instrument by liquid injection, resulting in instrumental malefaction. Additionally, after the centrifuge step, the collected extraction solvent is about 10–50 L and just a portion of it (∼1 L) can be injected to the detection system. This results in a considerable reduction of sensitivity, thereby making analysis more challenging, especially in ultra-trace scales in complex samples. Generally, most studies in the field of sample preparation have been published annually with the subjects of DLLME and SPME. According to the privileges and capabilities of the two described methods, it can be of interest to have the advantages of both methods together, as a novel designed method, while their drawbacks can be lessened. To promote the extraction and clean-up capability of the sample preparation step, a few combined methods such as solid–liquid phase microextraction (SLME) and combination of DLLME with SPE and -SPE as sorbent-based extraction techniques have been previously reported for the extraction of different compounds in various samples [13–15]. SLME has advantages like high enrichment factor, easy performance, feature of being no memory effect and no stripping ofthe coating. However, this method suffers from the limitations for the selection of solid sorbent and analysis of high volatile compounds. Also, the main benefits of DLLME with SPE and -SPE are high enrichment factor and high clean up capability. But, the challenges of two mentioned methods are use of large sample and solvent volumes, multi-step procedure and need the vacuum. More importantly, using the large volumes of toxic organic solvents are risky and unfriendly for the environment. Therefore, it is desirable to develop a combined method to obtain a better extraction efficiency with green aspects.

مقالات انگلیسی و ترجمه های فارسی رایگان با فرمت PDF آماده دانلود رایگان میباشند

همچنین ترجمه مقاله با فرمت ورد نیز قابل خریداری و دانلود میباشد

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

خرید ترجمه با فرمت ورد

فهرست مقاله:

چکیده

1- مقدمه

-ازمایشی2

3- نتایج و بحث

4- نتیجه گیری

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

1- مقدمه
با توسعه و پیشرفت صنعتی سریع، الودگی آب به یک مسئله جدی تبدیل شده است که در نهایت منجر به محدودیت عرضه آب گردیده است(1). رنگ ها، ترکیبات نارنجی رنگ بوده و به طور فراوانی در پارچه ها، مواد ارایشی بهداشتی، چرم، کاغذ، غذا و صنایع دیگر استفاده می شوند(2-4). تا کنون بیش از 7 × 105 تن در سال و 10000 نوع متفاوت از در کل دنیا تولید شده اند. 10 تا 15 درصد رنگ ها به دلیل عملیات شست و شو و تخلیه ناقص مواد رنگ امیزی در طی فرایند رنگ زنی به محیط تخلیه می شوند(5) و این مسئله منجر به تهدید جدی برای محیط زیست و سلامت انسان به دلیل سمیت، جهش زایی و حتی سرطان زایی شده است(6-8). به علاوه، تخلیه رنگ ها بدون تصفیه به رودخانه ها نیز یکی از عوامل دیگر است زیرا رنگ ها بسیار قابل رویت هستند و برای آبزیان نیز مضر می باشند(9-10). از این روی یافتن راهبرد های تصفیه ای مناسب برای حذف کارامد رنگ ها از سیستم فاضلاب قبل از تخلیه به محیط از اهمیت زیادی برخوردار است.
تا کنون روش ها و فنون زیادی در خصوص حذف موثر مواد خطرناک از محلول های آبی نظیر روش های بیولوژیکی، فیزیکی، انعقاد الکتریکی، شیمیایی، تجزیه فتوکاتالیستی، اکسیداسیون و غیره گزارش شده اند(11-15). در میان فنون پیشنهادی، جذب ف یک روش مطلوب بوده و نتایج خوبی را نیز ارایه کرده است زیرا کارامد، ساده و کم هزینه می باشد(16-18). از این روی این مسئله موجب شده است تا محققان به دنبال جاذب های با قابلیت دسترسی فراوان و مقرون به صرفه باشند. امروزه، حجم زیادی از جاذب های کم هزینه بررسی شده اند از جمله جاذب های رایج، محصولات کشاورزی و صنعتی نظیر کربن فعال [19]، نانولوله های کربنی [20]، سرباره فعال، نیشکر، گرد و غبار چوب، پوست میوه [21]، خاکستر ضایعات چای، پوسته برنج [22]، چارچوب آلی فلزی (MOFs) [23،24]. با این حال، هنوز نیاز زیادی به بررسی و کشف جاذب های مقرون به صرفه و جدید با ظرفیت جذب بالا، انتخاب پذیری بالا و زمان تماس کوتاه برای جذب رنگ ها وجود دارد(25).
اخیرا، جاذب هایی با انتخاب پذیری بالا در خصوص رنگ های هدف توجه زیادی را به دلیل پتانسیل بالای خود در تفکیک کنترل شده مواد شیمیایی و ترکیبات رنگی در طی تصفیه فاضلاب صنعتی به خود جلب کره است(26). چارچوب های الی فلزی تولید شده با یون های فلزی یا خوشه های فلزی که از طریق پیوند ها و لیکاند های قوی به هم متصل می شوند، دسته جدیدی از مواد هیبریدی متبلور آلی- غیر آلی می باشند( 27). در مقایسه با مواد متخلخل غیر آلی یا معدنی، MOF ها دارای ویژگی های منحصر به فردی نظیر تخلخل بسیار بالا، نسبت سطح به حجم بالا، مکان های کوردیناسیون چند گانه، حجم تخلخل زیاد و سازگاری ساختاری می باشند که کاربرد بسیاری را نظیر تفکیک و ذخیره گاز، حسگر ها، ذخیره انرژی، حسگر ها، ذخیره انرژی، حذف الاینده، کاتالیز، دارو رسانی و غیره دارند(28-29). به این ترتیب هدف بسیاری از محققان طراحی ساختار های MOF و مطالعه کاربرد های جدید آن ها در طی دو دهه اخیر بوده است(30). با این حال MOF ها، نقاط ضعیف مختلف را نظیر پایداری پایین در محلول و شکنندگی و یا کمبود انعطاف پذیری را نشان می دهند که موجب شده است تا کاربرد آن ها تضعیف شود. از این روی معرفی یک کارکرد یا عامل جدید برای بهبود ویژگی های واقعی بسیار مهم است

بخشی از مقاله انگلیسی:

1. Introduction

With the rapid industrial development, the pollution of water is becoming more and more serious resulting in the shortage in water supply [1]. Dyes are color organic compounds and widely used in the synthesis, textile, cosmetic, leather, printing, paper, food and other industries [2–4]. So far, more than 7 × 105 t year−1 and 10,000 different types of dyes are produced all over the world. To be sure, 10% to 15% of the dye is discharged due to washing operations and incomplete exhaustion of coloring materials during the dyeing process [5], which poses a significant threat to environment and human health because of their toxicity, potential mutagenicity, and even carcinogenicity without reasonably processing [6–8]. Moreover, the discharge of the dyes without treatment into the rivers is easily noticed since dyes are highly visible, which is commonly harmful to aquatic life [9,10]. Therefore, it is necessary to  find appropriate treatment strategies for efficient removal of dyes from waste-water system before their discharge. So far, there are many techniques which have been reported on the effective elimination of hazardous substances from aqueous solutions such as biological methods, physical, chemical, electrocoagulation, photocatalytic degradation, oxidation and so on [11–15]. Among the proposed techniques, adsorption is the procedure of choice and can reach good results as it is highly efficient, inexpensive and simple in operation [16–18]. This has encouraged the exploration of adsorbents with abundant availability and good economy. Nowadays a huge amount of low cost adsorbents are investigated including the common adsorbents, products of industrial or agricultural origin such as activated carbon [19], carbon nanotubes [20], activated slag, sugarcane, wood dust,fruit peel[21], tea waste ash, rice husk [22], metal–organic frameworks(MOFs) [23,24] and so on. However, there is still a great need to explore some kinds of new and low cost adsorbents with high adsorption capacity, even high selectivity and short contact time towards specific dyes [25]. Recently, the adsorbents with a high selectivity towards targeted dyes have attracted more and more researchers’ interests due to their huge potentiality in the controlled separation of dye mixtures and chemicals during treating industrial wastewater, as well as making sensors for the detection and identification of certain types of dyes [26]. MOFs fabricated by metal ions or metallic clusters connected through organic ligands by strong bonds are a new class of porous crystalline organic-inorganic hybrid materials [27]. Compared with conventional inorganic porous materials, MOFs have some unique features such as ultrahigh porosity, incredibly large BET surface area, multiple coordination sites, big pore volume and structural adaptivity, which brings many various potential applications such as gas separation and storage, sensors, energy storage, pollutant removal, catalysis, drug delivery and so on [28,29]. So many researches have been aimed at designing new MOFs structures and studying their various applications during the past two decades [30]. However, MOFs also exhibit several weak points such as the relative low stability in solution and brittleness or lack of flexibility hampering their realistic applications. It is necessary to introduce a new functionality for enhancing their realistic properties.

سنتز سبز نانوذرات a-Fe2O3 برای تصفیه آرسنیک (V) با جنبه تازه ای برای تصفیه لجن

Green synthesis of a-Fe2O3 nanoparticles for arsenic(V) remediation with a novel aspect for sludge management

Abstract

A simple, single step and eco-friendly approach was taken for synthesizing iron oxide nanoparticles using Aloe vera leaf extract. The nanoparticles were characterized by various techniques and used for arsenic(V) remediation in synthetic system with an initial concentration range of 2–30 mg/L. The effect of pH, particle dosage and initial arsenic concentration on arsenic adsorption was investigated using response surface methodology involving five levels Central Composite Design (CCD) considering adsorption capacity as the response. The nanoparticles showed a high sorption capacity of 38.48 mg/g in the experimental range of concentration compared to other inorganic oxide based adsorbents.

A novel approach was adopted for utilization of arsenic contained sludge. As(V) sorbed nanoparticles were used in the preparation of colored soda lime silicate glass. The basic properties such as density, thermal and optical properties were measured for the experimental glass sample and compared with samples containing commercial Fe2O3.

The overall study indicates that the green synthesized iron oxide nanoparticle is a prospective candidate for arsenic remediation in contaminated water. The arsenic contained sludge may be used in preparation of coloured glasses which have wide application in making container bottles and building glasses.

1 Introduction

Nanotechnology has introduced a new dimension in the field of environmental remediation of various toxic contaminants like heavy metals, dyes and pesticides etc. Controlling the particle size and shape at nanoscale results into a large surface area to volume ratio which imparts greater reactivity. Apart from the smaller particle sizes, presence of a large numbers of active sites and the catalytic potential of nanoparticles enable them as potential candidates for wide range of contaminants [1]. Nanoscale iron particles have shown efficiency for detoxification of chlorinated organic solvents, organochlorine pesticides and PCBs [2]. Zhang et al. prepared ferromagnetic carbon coated Fe nanoparticle which could remove over 95% of chromium (VI) in wastewater [3]. Manganese based nanoparticle synthesized using micro-emulsion process and coated with gold was observed as efficient nanosorbents for removal of heavy metals from wastewater [4]. Copper (II) oxide nanoparticles synthesized by thermal refluxing process were found as a potential nano-adsorbent for arsenic removal [5].

Iron oxide based components have a natural affinity for arsenic sorption [6]. Removal of As(V) using magnetic Fe3O4 from municipal waste water has been reported [7]. Fe(III) crosslinked alginate nanoparticles were used in fixed bed column for arsenic (V) removal [8]. Apart from being an effective adsorbent of As(V), the nano-sorbent demonstrated antimicrobial property also. The adsorption–desorption behaviour for As(V) was studied using hydrated iron oxide particles in combination with a macroporous ion-exchange resin at neutral pH [9]. A novel composite material was developed with high arsenic adsorption capacity by encapsulating g-Fe2O3 nanoparticles in macroporous silica [10].

Most of the research studies focus on synthesis of iron oxide nanoparticles by chemical route using reducing agents [11]. Chemical reagents are often toxic, flammable and expensive in nature. In the process of synthesizing magnetite nanoparticles using toxic solvents, hazardous byproducts may generate and the process involves high energy consumption [12]. Therefore, biogenic or green synthesis of nanoparticles has emerged as an environment friendly and promising approach. Application of various plant extracts has been reported for biosynthesis of gold and silver nanoparticles using rapid and nontoxic process [13]. Presence of different phytochemicals, viz. glutathiones, polyphenols, alkaloids as well as various types of proteins, enzymes, polysaccharides and alcoholic compounds in plant extracts facilitate reduction of metal ions and formation of stable nanoparticles [12]. Extracts of Aloe vera leaves were used for production of silver nanoparticles and its antimicrobial activity has been studied [14]. The gel of A. vera leaf acts as a bio-reducing agent for preparation of metal oxide and metal nanoparticle, semiconductors, etc. [15]. Nanocrystalline zinc-aluminate had been synthesized using A. vera leaf extract [15]. Biosynthesis of iron oxide nanoparticles with less than 5 nm were achieved in preferential cubic arrays deriving into magnetite and wuestite-like clusters using alfalfa [16].