الکتروسنتز فیبر پلی (N- فنیل پیرول) و نانوهلیکال‌های کربنی برای میکرواستخراج فاز جامد از فضای فوقانی بنزن، تولوئن، اتیل بنزن و ایزومرهای زایلن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

بخش مهندسی معدن، مجتمع آموزش عالی زرند، دانشگاه شهید باهنر کرمان، زرند، ایران

چکیده

هدف: بنزن، تولوئن، اتیل بنزن و زایلن ها (BTEX) گروهی از ترکیبات آروماتیک فرار هستند که اهمیت زیست محیطی زیادی دارند. آنها به عنوان حلال و واسطه در محصولات صنعتی استفاده می شوند. این ترکیبات خاصیت مختل کننده غدد درون ریز دارند و می توانند باعث ایجاد سرطان شوند. در پژوهش حاضر، نانوکامپوزیت پلی (N- فنیل پیرول) تقویت شده با نانولوله‌های کربنی هلیکال عاملدار شده به روش الکتروشیمیایی با مد پتانسیل ثابت بر روی سیم استیل ضد زنگ تهیه شد و به عنوان پوشش جدیدی در میکرواستخراج فاز جامد از فضای فوقانی ترکیباتBTEX  به کار رفت.
مواد و روش: جهت بهبود خواص نانوهلیکال‌های کربنی، در ابتدا نانوهلیکال‌ها توسط مخلوطی از اسید‌های قوی عاملدار شده و سپس آیتم‌هایی موثر در تهیه پوشش از جمله مقدار پتانسیل اعمال شده، مدت زمان اعمال پتانسیل، غلظت منومر (N- فنیل پیرول) و مقدار نانولوله‌های کربنی هلیکال عاملدار شده ارزیابی و بهینه شدند. سپس مشخصه یابی جهت تایید سنتز پوشش با استفاده از آنالیز FT-IR، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) و آنالیز حرارتی (TGA) انجام شد. پارامترهای مهم در میکرواستخراج فاز جامد از فضای فوقانی مانند دما و زمان واجذب، دما و زمان استخراج و قدرت یونی محلول نمونه مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج: در شرایط بهینه بدست آمده، ارقام شایستگی روش با دستگاه کروماتوگرافی گازی مجهز به دتکتور طیف سنج جرمی اندازه‌گیری شد. منحنی کالیبراسیون برای بنزن و ارتو زایلن در محدودهng mL-1 500-1/0 و برای بقیه آنالیت‌ها در گستره ng mL-1 500-5/0 با ضریب همبستگی قابل قبول بدست آمد. بالاترین و پایین ترین حد تشخیص این روش به ترتیب برای ارتو-زایلن و بنزن برابر با ng mL-1 05/0 و ng mL-1 01/0 محاسبه شد. تکرار پذیری روش در یک روز در گستره 2/4-6/6 % ، چند روز متوالی در گستره 3/5-7/8 % و تکرارپذیری فیبر به فیبر در محدوده 5/6-2/10 % متغییر بود.
نتیجه‌گیری: جهت بررسی قابلیت کاربرد روش در تعیین ترکیبات BTEX ، نمونه‌ای از پساب کارخانه زغالشویی زرند، دو نمونه از آب‌های کشاورزی نزدیک به کارخانه زغالشویی زرند و مجتمع کک سازی و پالایش قطران زرند و آب شرب شهر زرند مورد آنالیز قرار گرفت. نتایج بدست آمده برای آب شرب شهر زرند بیشتر از حد مطلوب در آب آشامیدنی (مطابق با استاندارد ملی 1035) ولی خوشبختانه از حد مجاز کمتر بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Elia, E.A., Stylianou, M., Agapiou A. (2024) "Investigation on the source of VOCs emission from indoor construction materials using electronic sensors and TD-GC-MS". Environmental Pollution, 348, 123765. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2024.123765
 
[2] Liu, A., Hong, N., Zhu, P., Guan, Y. (2018) "Characterizing benzene series (BTEX) pollutants build-up process on urban roads: Implication for the importance of temperature". Environmental Pollution, 242, 596-604. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.07.045
 
[3] Mokammel, A., Rostami, R., Niazi, S., Asgari, A., Fazlzadeh, M. (2022) "BTEX levels in rural households: Heating system, building characteristic impacts and lifetime excess cancer risk assessment". Environmental Pollution, 298, 118845. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2022.118845
 
[4] Zahed, M.A., Salehi, S., Akbarzadeh Khoei, M., Esmaeili, P., Mohajeri, L. (2024) "Risk assessment of Benzene, Toluene, Ethyl benzene, and Xylene (BTEX) in the atmospheric air around the world: A review". Toxicology in Vitro, 98, 105825. https://doi.org/10.1016/j.tiv.2024.105825
 
[5] Li, N., Zhang, Z., Li, G. (2024) "Recent advance on microextraction sampling technologies for bioanalysis". Journal of Chromatography A, 1720, 464775. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2024.464775
 
[6] Potter, D., Pawliszyn, J. (1992) "Detection of substituted benzenes in water at the pg/ml level using solid-phase microextraction and gas chromatography ion trap mass spectrometry". Journal of Chromatography A, 625, 247-255. https://doi.org/10.1016/0021-9673(92)85209-C
 
[7] Huang, F.J., Shi, Y., Cao, J. (2024) "Recent advances and applications of novel advanced materials in solid-phase microextraction for natural products". TrAC Trends in Analytical Chemistry, 178, 117858. https://doi.org/10.1016/j.trac.2024.117858
 
[8] Heydari, M., Saraji, M., Jafari, M.T. (2020) "Electrochemically prepared three-dimensional reduced graphene oxide-polyaniline nanocomposite as a solid-phase microextraction coating for ethion determination". Talanta, 209, 120576. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2019.120576
 
[9] Behzadi, M. (2021) "Facile fabrication and application of poly(ortho-phenetidine) nanocomposite coating for solid-phase microextraction of carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbons from wastewaters". Ecotoxicology and Environmental Safety, 208, 111568. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.111568
 
[10] Du, J., Zhao, F., Zeng, B. (2021) "Preparation of functionalized graphene and ionic liquid co-doped polypyrrole solid phase microextraction coating for the detection of benzoates preservatives". Talanta, 228, 122231. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2021.122231
 
[11] Behzadi, M. (2023) "Determination of bisphenol A, B, F and S in canned foodstuffs and canned pet foods by solid-phase microextraction with polytyramine nanocomposite fiber". Journal of Food Composition and Analysis, 117, 105088. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2022.105088
 
[12] Ansari Dogaheh, M., Behzadi, M. (2019) "reparation of polypyrrole/nanosilica composite for solid-phase microextraction of bisphenol and phthalates migrated from containers to eye drops and injection solutions". Journal of Pharmaceutical Analysis, 9(3), 185-192. https://doi.org/10.1016/j.jpha.2019.03.006
 
[13] Du, J., Xia, Y., Zhao, F., Zeng, B. (2020) "Preparation of gold nanoparticles and barium coordination polymer doped polypyrrole solid-phase microextraction coating for the detection of nitropolycyclic aromatic hydrocarbons". Microchemical Journal, 159, 105467. https://doi.org/10.1016/j.microc.2020.105467
 
[14] Behzadi, M., Noroozian, E., Mirzaei, M. (2018) "Electrodeposition of a copolymer nanocomposite for the headspace solid‑phase microextraction of benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes ". Journal of the Iranian Chemical Society, 15, 1391-1398. https://doi.org/10.1007/s13738-018-1339-6
 
[15] Natarajan, B. (2022) "Processing-structure-mechanical property relationships in direct formed carbon nanotube articles and their composites: A review". Composites Science and Technology, 225, 109501. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2022.109501
 
[16] Chen, R., Xiao, Y., Zhitomirsky, I. (2023) "FeOOH-polypyrrole-multiwalled carbon nanotube ternary nanocomposite fabricated by liquid-liquid co-extraction technique for supercapacitors application". Diamond and Related Materials, 139, 110419. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2023.110419
 
[17] Behzadi, M., Noroozian, E., Mirzaei, M. (2013) "A novel coating based on carbon nanotubes/poly-ortho-phenylenediamine composite for headspace solid-phase microextraction of polycyclic aromatic hydrocarbons". Talanta, 108, 66-73. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2013.02.040
 
[18] Iijima, S. (1991) "Helical microtubules of graphitic carbon". Nature, 354, 56-58. https://doi.org/10.1038/354056a0
 
[19] Lau, K.T., Lu, M. Hui, D. (2006) "Coiled carbon nanotubes: Synthesis and their potential applications in advanced composite structures", Composites Part B: Engineering, 37, 437-448. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2006.02.008
 
[20] Biro, L.P., Gyulai, J., Lambin, P., Nagy, J.B., Lazarescu, S., Mark, G.I., Fonseca, A., Surjan, P.R., Szekeres, Z., Thiry, P.A., Lucas, A.A. (1998) "Scanning tunnelling microscopy (STM) imaging of carbon nanotubes ". Carbon, 36(5-6), 689-696. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(98)00046-3
 
[21] Zhang, X.B., Zhang, X.F., Bernaerts, D., van Tendeloo, G., Amelinckx, S., van Landuyt, J., Ivanov, V., Nagy, G.B. Lambin, P., Lucas, A.A. (1994) " The Texture of Catalytically Grown Coil-Shaped Carbon Nanotubules ". Europhysics Letters, 27(2), 141-141. https://doi.org/10.1209/0295-5075/27/2/011
 
[22] Raghubanshi, H., Dikio, E.D., Naidoo, E.B. (2016) "The Properties and Applications of Helical Carbon Fibers and Related Materials: A Review". Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 44, 23-42. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2016.08.023
 
[23] Sharma, R., Yadav, A.K., Panwar, V., Kar, K.K. (2015) "Viscoelastic Properties of Coil Carbon Nanotube-coated Carbon Fiber-reinforced Polymer Nanocomposites". Journal of Reinforced Plastics and Composites, 34(12), 941-950. https://doi.org/10.1177/0731684415584432
 
[24] Yousefi, E., Sheidaei, A., Mahdavi, M., Baniassadi, M., Baghani, M., Faraji, G. (2017) "Effect of Nanofiller Geometry on the Energy Absorption Capability of Coiled Carbon Nanotube Composite Material". Composites Science and Technology, 153, 222-231. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2017.10.025