Share
استخلاص وتعيين بعض كواشف الصبغات العضوية في فضلات المختبرات الكيميائية باستخدام الاستخلاص بنقطة الغيمة والتقنيات الالية == Extraction and Determination of Some Organic Dyes Reagents in Chemical Laboratories Wastes by Cloud Point Extraction and Instrumental Techniques
Author name:
هالة نهاد متعب
Supervisor name:
زهير عبد الامير خماس
General topic:
Chemistry
Specific topic:
Analytical Chemistry
Degree:
Master
University:
University of Baghdad - College Of Science For Girls
Language:
English
University location:
Baghdad
First pages:
25T1873 - p.pdf
Abstract:
تركز هذه الدراسة على تطوير واستحداث منهجيات تحليلية جديدة صديقة للبيئة لاستخلاص واغناء وتقدير ثلاثة انواع من الاصباغ العضوية المختبرية (اي الدلائل الكيميائية)، وهي المثيل البرتقالي Methyl Orange)) والايركروم الاسود (T Eriochrome Black ) والكونغو الاحمر (Congo Red) في العينات البيئية. تعتمد هذه الطرائق بشكل رئيسي على استعمال طريقة الاستخلاص بنقطة الغيمة (CPE) الى جانب القياس الطيفي الجزيئي لاستخلاص وتعيين الاصباغ اعلاه ، بعد تثبيت كافة المعلومات المهمة المؤثرة على كفاية الاستخلاص والتقدير. وتشمل هذه الطرائق عموما ، استخدام المادة الفعالة سطحيا غير الايونية من نوع تريتون اكس - 100 كوسيط استخلاص ملائم للصبغة وحدها او بهيئة معقدات الزوج الايوني عند الدالة الحامضية المحدده مسبقا.تضمنت الدراسة البحثية ثلاثة فصول رئيسة مرتبة وفق مبادئ وضوابط اعداد المشاريع البحثية التي تلبي هيكلية ومحتوى البحث العلمي.الاول، المقدمة ، الذي يتناول لمحة عامة عن بعض المبادئ النظرية والعملية لمنهجية الاستخلاص بنقطة الغيمة مدعومة بتطبيقاتها في التحليل العضوي مردفة باستعراض عن الاصباغ التي جرى دراستها والتي تضمنت التراكيب الكيميائية، خصائصها الفيزيوكيميائية وتاثيراتها البيئية، الى جانب احدث الابحاث المنشورة في الادبيات الكيميائية باستخدام طريقة CPE.واما الثاني ، يسلط الضوء على التقنيات التحليلية والادوات المختبرية والمواد الكيميائية المستعملة في هذا العمل الحالي، تليها الاجراءات التحليلية الكاملة والمصممة لطريقة الاستخلاص بنقطة الغيمة لغرض استخلاص وتقدير الاصباغ العضوية قيد الدراسة.واما الثالث، يغطي دراسة مفصلة للنتائج التي تم التوصل اليها اردفت مع مناقشة مستفيضة لكل فقرة من فقرات البحث . ويمكن تلخيص النتائج كالاتي : ا في الجزء الاول، تم استخلاص وتقدير كل صبغة عضوية تتابعيا وعلى انفراد باستعمال تقنية الاستخلاص بنقطة الغيمة المقترنة بالمطيافية الجزيئية اذ جرى ماياتي : 1 - تم تثبيت الظروف التجريبية الفضلى للعوامل المؤثرة على استخلاص وتقدير الاصباغ قيد الدراسة مثل الدالة الحامضية وكمية التريتون( TX - 100) ودرجة حرارة التوزان ووقت التسخين اذ كانت الظروف التجريبية الفضلى للـ MO، EBT وCR على النحو التالي؛ الدالة الحامضية 7.5و6 و5؛ حجم التريتون 0.3 مل وللـ MO وCR، بينما 0.2 مل لـEBT. وكانت درجة حرارة نقطة الغيمة وزمن التسخين 80 م ° لمدة 20 دق لـ MO وEBT في 30 دق، في حين كانت 85 م° لمدة 20 دق للـ CR.2 - ارقام الاستحقاق التحليلية التي تم الحصول عليها من تطبيق الظروف الفضلى المذكورة في (1) لـ MO وEBT وCR على التوالي : المدى الخطي لمنحني المعايرة (0.2 - 1.2) و(0.05 - 1.00) و(0.05 - 0.9) ميكروغرام مل - 1، حد من الكشف 0.059 و0.040 و0.042 ميكروغرام مل - 1، عامل الاغناء 36.7و 75.8 و19.9.والامتصاصية المولارية ( x 105 1.12) و((5.29x104 و(9.85x105 ) لتر مول - 1 سم - 1 على التوالي.3 - تميزت الطريقة المقترحة بضبط مقبول لكل صبغة وهذا يعكس عدم وجود تاثيرملحوظ لمنشا عينات الماء على تقدير الاصباغ ، كما اعطت دقة مقبولة لتكرار قياس ثلاث عينات والتي ترواحت بين 0.12 و4.68 % في مياه الشرب و0.47 و6.83% في مياه النهر.4 - طبقت الطريقة الجديدة في تعيين الصبغات الثلاث في مياه الصرف الصحي للمختبر الكيميائي وتمت مقارنة النتائج مع التحليل الطيفي المباشر ، اذ تبين ان القيم المحسوبة التجريبية │t│ كانت 0.27 ، 1.44 و1.15. وهذه القيم هي اقل من القيمة المجدولة 3.182 (α = 0.05. DOF = 3، اختبار ذي الجانبين ) لـ MO، EBT وCR على التوالي، مما يدل على اتفاق جيد بين النتائج التي حصل عليها بالطريقتين.5 - كما اظهرت الدراسات الثرمودينمية لكل صبغة ان عملية التمذوب في مايسلات وسط الاستخلاص ماصة للحرارة وعملية الاستخلاص كانت تلقائية وتنتظم جزيئات كل صبغة متمذوبة بطريقة اكثر عشوائية خلال عمية الاستخلاص.ب في الجزء الثاني، تم استحداث اثنين من التدابير التحليلية لـCPE لاستخلاص وتعيين صبغتي الكونغو الاحمر والمثيل البرتقالي باستعمال منظومات تفاعل تكوين معقدات الزوج الايوني بين الصبغة وكواشف لاعضوية او عضوية ولاول مرة اذ كانت معطيات هذه الدراسات كمايلي : .1 - كانت الظروف التجريبية الفضلى لمعقد الزوج الايوني (CR - MnO4 ) كالاتي : تركيز حامض الهيدروكلوريك (0.128 مولاري )، وحجم ايون البرمنغنات ذي التركيز 1.26x10 - 4 مولاري هو ( 0.9 ) مل وحجم الترتون اكس - 100 (0.2 ) مل ودرجة حرارة التوازن (80) م° عند زمن تسخسن 20 دق . واظهرت النتائج ان معامل الاغناء كان لـ 17 مرة ، حد الكشف (0.024 ميكروغرام مل - 1) والامتصاصية المولارية (3.63 x 105 لتر مول - 1 سم - 1). كما تم اخذ معالجة المعلمات التجريبية حسب التصميم التجريبي بنظر الاعتبار التي اعطت نتائج مماثلة للظروف الفضلى بالطريقة الكلاسيكية. تم تطبيق الطريقة المستحدثة لتقدير CR في العينات البيئية بدقة وضبط عاليين.2 - كانت الظروف التجريبية الفضلى لمعقد الزوج الايوني (CIPRO - MO) كالاتي : الدالة الحامضية = 3 وتركيز CIPRO (300 ميكروغرام مل - 1)، وكان حجم التريتون اكس - 100 ((0.3 مل ودرجة الحرارة 80 م ° في وقت من 10 دق . واشارت النتائج ان عامل الاغناء لـ MO في منظومة معقد الزوج الايوني هو 16.8 مرة وحد الكشف هو 0.039 ميكروغرام مل - 1 والامتصاصية المولارية هي (105 x 1.03) لتر مول - 1 سم - 1. تم تطبيق الطريقة المقترحة لتقدير M.O في العينات البيئية بدقة وضبط عاليين. | The present work focuses on the developing and establishing of new analytical methods, as an eco - friendly procedures, for extraction, pre - concentration and determination of three organic laboratory dyes (i.e. chemical indicators), namely Methyl orange (M.O), Eriochrome Black T(E.B.T) and Congo Red (C.R) in environmental samples. These methods depend mainly on using cloud point extraction (CPE) coupled with molecular spectrophotometry in which several factors that impact on extraction and detection of the selected target analytes have been completely optimized. Generally, these methods include the use of a nonionic surfactant of type Triton X - 100 as an extracting medium which suited to entrap the dye alone or its ion - pair complex at selected pH. This piece of research included three main chapters according to the guidelines of the project preparation that meet the structure and content of the scientific research. The First Chapter is an introduction which is an overview of some theoretical and practical principles of the cloud point methodology which is supported by its applications in organic analysis, followed by a review about the dyes being studied in terms of chemical structures, their physicochemical properties and environmental impacts, besides the latest published research papers in the chemical literature using CPE method. The Second Chapter highlights the instrumental techniques, laboratory tools and chemicals used in the present work, followed by full - designed analytical procedures for the cloud point extraction methodology in the extraction and estimation of organic dyes being studied. The Third Chapter covers the detailed study of the results that have been reached followed up with extensive discussion of each paragraph. The results can be summarized as follows;A. In the first part, each organic dye was extracted and determined individually by CPE - Spectrophotometry. 1. The factors such as pH, TX - 100 amount , equilibration temperature and incubating time were investigated and the optimum experimental conditions for M.O, E.B.T and C.R respectively (or otherwise stated) as follows; pH was of 7.5, 6 and 5 ; volume of Triton X - 100 was of 0.3 mL for M.O and C.R , while 0.2 mL for E.B.T ; cloud point temperature and incubating time were of 80 °C for M.O at 20 min and E.B.T at 30 min, while the CPT was of 85 °C for C.R at 20 min. 2. The obtained analytical figures of merit of applying the developed methods for M.O, E.B.T and C.R are; linear calibration range of 0.2 - 1.2 , 0.05 - 1.00 and 0.05 - 0.90 μg mL - 1 ; limit of detection of 0.059,0.040 and 0.042 μg mL - 1 ; enrichment factor of 36.7 ,75.8 and 19.9 ; molar absorptivity of 1.12 x 105 , 5.29 x 104 , 9.85 x 105 L.mol - 1.cm - 1 for M.O , E.B.T and C.R respectively.3. The proposed methods have acceptable accuracy for each dye. Indicative no contribution of other constituents present in the selected water samples affect the determination of dyes. Also, the suggested method has shown an acceptable precision in terms of repeatability (RSD %) through the analysis of three replicate for each sample which ranged between 0.12 and 4.68% in tap water and 0.47 and 6.83% in river water.4. The newly established methods have been applied for the determination of each dye in laboratory wastewater and the results were compared statistically by direct analysis with spectrophotometry. They showed that the calculated experimental values │t│ were of 0.27, 1.44 and 1.15 .These t values are less than the critical value of 3.182 (α=0.05. dof=3, two - tailed) and supported by p values [P (T<t) which was 0.803, 0.245 and 0.333 for MO, EBT and CR respectively, indicative a good agreement between the results obtained by the two methods.5. Thermodynamic studies for each dye by CPE methodology showed that the solublization of the dyes in micelles is endothermic (ΔHex is positive), extraction process is spontaneous (ΔGex is negative) and the solubilized dye molecules are organized in more random fashion during extraction process (ΔSex is positive) B. In the second part, two analytical procedures for CPE were designed for extraction and determination of C.R and M.O dyes as ion pair complexes.1. For the results of CR - MnO4 ion pair complex, the optimum conditions as follows; concentration of HCl (0.128 M), volume of 1.26x10 - 4 M KMnO4 (0.9 mL), volume of TX - 100 (0.2 mL), temperature (80°C at time 20 min. The results showed that the enrichment factor was of 17 fold, LOD (0.024 μg mL - 1) and molar absorptivity (3.63 x 105 L mol - 1 cm - 1). Optimization of the parameters by experimental design was also considered which gave comparable results with that obtained by classical optimization. The proposed method was applied for the determination of C.R in environmental samples with suitable precision and accuracy. 2. For the results of CIPRO - MO ion pair complex, the optimum conditions are as follows; pH=3, concentration of CIPRO (300 μg mL - 1), volume of TX - 100 (0.3 mL), and temperature was of 80 °C at time of 10 min. The results revealed that the enrichment factor of M.O as ion pair the complex of 16.8 fold, detection limit of 0.039 μg mL - 1 and molar absorptivity of 1.03 x 105 L.mol - 1.cm - 1 were obtained. The proposed method was applied for the determination of M.O in environmental samples with good precision and accuracy.
