فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                 صفحه

چکیده   …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….  ل

فصل اول : گونه شناسی جیوه و کاربرد آن در صنعت و ایجاد بیماری……………………………………………………………… 1

1-1-تعریف گونه شناسی………………………………………………………………………………………………………………………………. 2

1-1-2- تعریف گونه شناسی عنصری و جز به جز کردن ………………………………………………………………………………… 3

1-2- مشکلاتی که بر سر راه گونه شناسی وجود دارد……………………………………………………………………………………… 4

1-3- استراتژی گونه شناسی………………………………………………………………………………………………………………………….. 5

1-4- جیوه و اهمیت اندازه گیری آن …………………………………………………………………………………………………………….. 6

1-5- تاریخچه جیوه……………………………………………………………………………………………………………………………………… 7

1-6- خواص جیوه……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 7

1-6-1- خواص ترکیبات جیوه……………………………………………………………………………………………………………………… 8

1-7- گسترش کاربردهای جیوه……………………………………………………………………………………………………………………… 10

1-7-1- پراکندگی جیوه در محیط زیست……………………………………………………………………………………………………….. 10

1-8- بیماری های ناشی از قرار گیری در معرض جیوه……………………………………………………………………………………. 11

1-9- تاثیر جیوه بر سلامتی……………………………………………………………………………………………………………………………. 12

1-10- جیوه در مواد غذایی…………………………………………………………………………………………………………………………… 13

1-11- اثر جیوه بر حیوانات………………………………………………………………………………………………………………………….. 14

1-12- اثرات فیزیولوژیکی جیوه……………………………………………………………………………………………………………………. 15

1-13- موارد کاربرد صنعتی و غیر صنعتی جیوه……………………………………………………………………………………………… 16

1-14- آماده سازی جیوه (مراحل گونه شناسی جیوه)……………………………………………………………………………………… 17

1-14-1- جدا سازی ترکیبات جیوه (مراجل گونه شناسی جیوه)……………………………………………………………………… 17

1-14-1-1- نمونه های خاک و رسوب………………………………………………………………………………………………………….. 18

1-14-1-2- نمونه های بیولوژیکی………………………………………………………………………………………………………………… 19

1-15- مشکلات اصلی در گونه شناسی جیوه………………………………………………………………………………………………….. 19

1-16- مروری بر تحقیقات گذشته در زمینه گونه شناسی جیوه…………………………………………………………………………. 20

فصل دوم :ریز استخراج فاز جامد با بهره گرفتن از جاذب پلیمری قالب مولکولی   ……………………………………………….. 22

مقدمه   …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 23

2-1   استخراج ……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 23

2-1-1 خصوصیات حلال    …………………………………………………………………………………………………………………………. 24

2-2 استخراج با حلال    ………………………………………………………………………………………………………………………………. 25

2-3 استخراج با فاز جامد(SPE)    ………………………………………………………………………………………………………………. 25

2-4 ریز استخراج با فاز جامد(SPME)    …………………………………………………………………………………………………….. 26

2-4-1 مزایای میکرو استخراج با فاز جامد …………………………………………………………………………………………………….. 27

2-4-2 پارامترهای بهینه سازی کردن میکرو استخراج با فاز جامد    …………………………………………………………………. 28

2-4-3 عوامل موثر بر مقدار ماده ی جذب شده    ………………………………………………………………………………………….. 29

2-4-4 انواع روش های نمونه برداری    ………………………………………………………………………………………………………… 29

2-4-5 انتخاب روش استخراج    ………………………………………………………………………………………………………………….. 30

2-4-6 معایب میکرو استخراج با فاز جامد   …………………………………………………………………………………………………… 30

2-4-7 انواع فایبرها    ………………………………………………………………………………………………………………………………….. 30

2-4-8 انواع روش های هم زدن در میکرو استخراج با فاز جامد    ………………………………………………………………….. 32

2-4-9 عوامل موثر بر میکرو استخراج با فاز جامد     …………………………………………………………………………………….. 33

2-4-10 کاربردهای میکرو استخراج با فاز جامد     ……………………………………………………………………………………….. 33

2-5 سرنگ SPME      ………………………………………………………………………………………………………………………………. 34

2-6 مروری بر تحقیقات گذشته SPME     …………………………………………………………………………………………………… 35

2-7 انواع فازهای جامد    …………………………………………………………………………………………………………………………….. 38

2-7-1 کربن(گرافیت)    ……………………………………………………………………………………………………………………………… 38

2-7-2 سیلیکاژل    ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 38

2-7-3 جاذب پلیمری   

 ………………………………………………………………………………………………………………………………. 39

2-8 آشنایی با پلیمر و پایمریزاسیون      ………………………………………………………………………………………………………… 39

2-8-1 پلیمر چیست؟   ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 39

2-8-2 انواع پلیمر ساختاری    ……………………………………………………………………………………………………………………… 39

2-8-3 بسپارها از نظر اثر پذیری در برابر حرارت به دو دسته تقسیم می شوند   ………………………………………………. 40

2-8-4 انواع پلیمرها بر اساس منبع تهیه    …………………………………………………………………………………………………….. 40

2-8-5 انواع روش های پلیمریزاسیون    ………………………………………………………………………………………………………… 40

2-8-5-1 پلیمریزاسیون افزایشی   ………………………………………………………………………………………………………………… 40

2-8-5-2 پلیمریزاسیون تراکمی    ………………………………………………………………………………………………………………… 41

2-9 پلیمرهای قالب مولکولی    ……………………………………………………………………………………………………………………… 41

2-9-1 مزایای پلیمرهای قالب مولکولی ………………………………………………………………………………………………………….. 42

2-9-2 عوامل سازنده یک پلیمر قالب مولکولی    ……………………………………………………………………………………………. 42

2-9-2-1 مونومر عاملی    ……………………………………………………………………………………………………………………………. 44

2-9-2-2 مولکول هدف(قالب)    …………………………………………………………………………………………………………………. 46

2-9-2-3 عامل اتصال عرضی     ………………………………………………………………………………………………………………….. 46

2-9-2-4 حلال     ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 47

2-9-2-5 آغازگر     ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 48

2-9-3 انواع پلیمرهای قالب مولکولی     ……………………………………………………………………………………………………….. 49

2-10 پلیمر قالب مولکولی کووالانسی    ………………………………………………………………………………………………………… 50

2-10-1 مزایای پلیمرهای قالب مولکولی کووالانسی   …………………………………………………………………………………….. 50

2-10-2 معایب  پلیمرهای قالب مولکولی کووالانسی    …………………………………………………………………………………… 50

2-11 پلیمرهای قالب مولکولی نیمه کووالانسی     ………………………………………………………………………………………….. 51

2-12 پلیمرهای قالب مولکولی غیر کووالانسی      ………………………………………………………………………………………….. 51

2-12-1 مراحل سنتز پلیمر قالب مولکولی      ……………………………………………………………………………………………….. 51

2-12-2 دلایلی که از روش غیر کووالانسی بیشتر استفاده می شود     ……………………………………………………………… 51

2-13 روش های تهیه پلیمر قالب مولکولی    ………………………………………………………………………………………………….. 52

2-13-1 پلیمریزاسیون توده ای    …………………………………………………………………………………………………………………. 52

2-13-2  روش پلیمریزاسیون رسوبی    ………………………………………………………………………………………………………… 52

2-13-3 پلیمریزاسیون با تورم چند مرحله ای    ……………………………………………………………………………………………. 53

2-13-4 پلیمریزاسیون سوسپانسیون    ………………………………………………………………………………………………………….. 53

2-13-5 روش پیوند زنی    ………………………………………………………………………………………………………………………….. 53

2-14 کاربرد پلیمرهای قالب مولکولی    ………………………………………………………………………………………………………… 53

2-14-1  کاربرد پلیمرهای قالب مولکولی برای ریز استخراج با فاز جامد (SPME)    ……………………………………… 54

2-15-1 کاربرد پلیمرهای قالب مولکولی در حسگرها    …………………………………………………………………………………. 54

2-15-2 کاربرد پلیمرهای قالب مولکولی در غشاء    ……………………………………………………………………………………….. 54

2-15-3 کاربرد پلیمرهای قالب مولکولی در کاتالیزگرها    ………………………………………………………………………………. 55

2-15-4 کاربرد پلیمرهای قالب مولکولی در کروماتوگرافی    …………………………………………………………………………… 55

فصل سوم : مطالعات تجربی      …………………………………………………………………………………………………………………… 57

3-1 مواد مصرفی    ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 58

3-2 دستگاه وری    ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 58

3-2-1 التراسونیک     ………………………………………………………………………………………………………………………………….. 58

3-2-2 pH متر     ………………………………………………………………………………………………………………………………………. 58

3-2-3 بن ماری     ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 58

3-2-4 کروماتوگرافی گازی    GC ………………………………………………………………………………………………………………. 58

3-2-5 آون     …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 59

3-2-6 همزن مغناطیسی(هیتر)     …………………………………………………………………………………………………………………. 59

3-2-7 سرنگ SPME     …………………………………………………………………………………………………………………………… 59

3-2-8 دستگاه (IR)      ……………………………………………………………………………………………………………………………… 60

3-3 تهیه پلیمر قالب مولکولی   55…………………………………………………………………………………………………………………. 60

3-3-1 انتخاب عوامل    ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 60

3-3-1-1 آنالیت یا نمونه     ………………………………………………………………………………………………………………………… 60

3-3-1-2 مونومر عاملی مناسب     ……………………………………………………………………………………………………………….. 60

3-3-1-3 عامل اتصال دهنده عرضی     ………………………………………………………………………………………………………… 61

3-3-1-4 حلال مناسب    ……………………………………………………………………………………………………………………………. 61

3-3-1-5 آغازگر      …………………………………………………………………………………………………………………………………… 62

3-3-2 روش سنتز پلیمر قالب مولکولی   ……………………………………………………………………………………………………….. 62

3-4 بهینه سازی شرایط جذب فتیل جیوه کلراید در روش ریز استخراج با پلیمر قالب مولکولی   ……………………….. 63

3-4-1 تعیین ماکزیمم طول موج جذب    ………………………………………………………………………………………………………. 63

3-4-2 بررسی اثر نمک    ……………………………………………………………………………………………………………………………. 64

3-4-3 بررسی اثر زمان     …………………………………………………………………………………………………………………………… 64

3-4-4 تاثیر pH محلول بر جذب پلیمر      ………………………………………………………………………………………………….. 65

3-4-5 شناسایی فنیل جیوه کلراید توسط دستگاه GC   …………………………………………………………………………………. 66

3-4-5-1 برنامه دمایی دستگاه GC برای فتالات ها     ………………………………………………………………………………….. 66

فصل چهارم : بحث و نتیجه گیری     …………………………………………………………………………………………………………….. 67

4-1 سنتز پلیمر قالب مولکولی و پلیمر شاهد     ……………………………………………………………………………………………… 68

4-1-1 پلیمریزاسیون پلیمر قالب مولکولی     …………………………………………………………………………………………………. 68

4-1-2 مکانیسم سنتز پلیمر قالب مولکولی    ………………………………………………………………………………………………….. 70

4-1-3 طیف های FT-IR از پلیمر MIP و NIP   ………………………………………………………………………………………. 71

4-2 بهینه سازی شرایط جذب فنیل جیوه کلراید توسط پلیمر قالب مولکولی    …………………………………………………. 72

4-2-1 اثر نمک بر جذب فنیل جیوه کلراید……………………………………………………………………………………………………. 72

4-2-2 اثر زمان بر جذب فنیل جیوه کلراید…………………………………………………………………………………………………….. 73

4-2-3 اثر pH محلول بر جذب پلیمر   ………………………………………………………………………………………………………… 74

4-2-4 شناسایی فنیل جیوه کلراید توسط دستگاه GC   …………………………………………………………………………………. 75

خلاصه   ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 77

پیوست………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 78

پیوست 1؛ طیف FT-IR از NIP، در محدوده 400-4000 cm-1 به روش قرص KBr   ………………………………… 78

پیوست 2؛ طیف FT-IR از MIP، در محدوده 400-4000 cm-1 به روش قرص KBr    ………………………………. 79

پیوست 3؛ طیف GC برای محلول 10 PPM فنیل جیوه کلراید……………………………………………………………………….. 80

پیوست 4؛ طیف GC برای محلول 40 PPM فنیل جیوه کلراید……………………………………………………………………….. 81

پیوست 5؛ طیف GC برای محلول 100 PPM فنیل جیوه کلراید…………………………………………………………………….. 81

پیوست 6؛تصویر TEM از  NIP،……………………………………………………………………………………………………………………..84

پیوست7؛تصویر TEMاز  MIP،……………………………………………………………………………………………………………………85

منابع …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 86

چکیده انگلیسی ……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 91

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                                                     صفحه

• مراحل استخراج فاز جامد ………………………………………………………………………………………………………………. 26
• نمودار پیشرفت میکرو استخراج با فاز جامد از سال 2000 ……………………………………………………………….   27
• انواع روش های نمونه برداری در میکرو استخراج با فاز جامد A)نمونه برداری به صورت مستقیم B)از فضای فوقانی 29
• نمایش پوشش های پلیمری بر اساس قطبیت………………………………………………………………………………………. 31
• سرنگ SPME …………………………………………………………………………………………………………………………. 34
• تصویر کلی از پلیمریزاسیون فالب مولکولی ……………………………………………………………………………………. 44
• مونومرهای رایج برای تهیه پلیمرهای قالب مولکولی ………………………………………………………………………… 45
• ساختار شیمیایی اتصال دهنده های عرضی استفاده شده در سنتز پلیمرهای قالب مولکولی …………………. 47
• آغازگرهای رایج مورد استفاده در سنتز پلیمرهای قالب مولکولی ………………………………………………………. 49
• طرح شماتیک سنتز پلیمر قالب مولکولی کووالانسی ………………………………………………………………………. 50
• پلیمرهای قالب مولکولی در غشاء ………………………………………………………………………………………………….. 55
• ساختار مونومر عاملی متاکریلیک اسید ……………………………………………………………………………………………… 60
• ساختار اتصال دهنده عرضی اتیلن گلیکول دی متاکریلات ……………………………………………………………… 61
• ساختار حلال مورد استفاده در این سنتز…………………………………………………………………………………………….. 62
• ساختار آغازگر مورد استفاده در این سنتز …………………………………………………………………………………………. 62
• مرحله آغاز پلیمریزاسیون افزایشی رادیکال آزاد MAA با بهره گرفتن از آغازگر AIBN …………………………. 69
• مرحله انتشار پلیمریزاسیون افزایشی رادیکال آزاد MAA …………………………………………………………………. 69
• مکانیسم پایان پلیمریزاسیون افزایشی رادیکال آزاد MAA به روش ترکیبی …………………………………………. 69
• مکانیسم پایان پلیمریزاسیون افزایشی رادیکال آزاد MAA به روش تسهیم نامتناسب ……………………………. 70
• طیف FT-IR …………………………………………………………………………………………………………………………….. 71

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                 مقدمه

• انواع فرم های جیوه در محیط زیست ……………………………………………………………………………………………….. 10
• مروری بر تحقیقات گذشته در زمینه گونه شناسی جیوه …………………………………………………………………………… 20
• پوشش های فایبری همراه با ضخامت و کاربرد ………………………………………………………………………………. 32
• انواع فازهای پیوندی …………………………………………………………………………………………………………………… 39

(3-1)    بررسی اثر نمک بر جذب پلیمر قالب مولکولی…………………………………………………………………………………… 64

(3-2)   بررسی اثر زمان بر جذب پلیمر قالب مولکولی ……………………………………………………………………………………. 65

(3-3)   بررسی اثر pH روی جذب   ……………………………………………………………………………………………………………. 66

(3-4)    برنامه دمایی دستگاه GC ………………………………………………………………………………………………………………. 66

(3-5)    داده های دستگاه GC برای فنیل جیوه کلراید…………………………………………………………………………………… 66

(4-1)   درصد استخراج برای فنیل جیوه کلراید بر اساس نمک  …………………………………………………………………….. 73

(4-2)   درصد استخراج برای فنیل جیوه کلراید بر اساس زمان ……………………………………………………………………….. 73

• میزان استخراج پلیمر در pH=4-8 …………………………………………………………………………………………………. 74
• داده های دستگاه GC برای فنیل جیوه کلراید ………………………………………………………………………………….. 75

فهرست منحنی ها

عنوان                                                                                                                                    مقدمه

(4-2)  درصد استخراج  فنیل جیوه کلراید  بر اساس زمان………………………………………………………………………………. 74

• درصد استخراج فنیل جیوه کلراید  بر حسب pH  …………………………………………………………………………… 75
• سطح زیر پیک فنیل جیوه کلراید در غلظت های متفاوت …………………………………………………………………… 75

چکیده

در این پروژه پلیمر قالب مولکولی جهت استخراج انتخابی فنیل جیوه کلراید  تهیه شد. برای تهیه این پلیمر از متاکریلیک اسید (مونومر عاملی)،  اتیلن گلیکول دی متاکریلات (عامل برقراری اتصالات عرضی)،  2وˊ2-آزوبیس ایزو بوتیرو نیتریل (آغازگر)،  فنیل جیوه کلراید  (مولکول هدف) و کلروفرم (حلال) انجام شد. مواد اولیه پلیمریزاسیون در لوله های موئین قرار داده می شود. پس از اعمال عملیات حرارتی در نهایت لوله موئین را داخل اسید هیدرو فلوئورید انداخته تا شیشه ی آن را خورده و فیبر بیرون بییاید. حاصل پلیمریزاسیون رادیکالی تشکیل فیبر لوله ای پلیمر قالب مولکولی غیر کوالانسی (MIP) می باشد. به دلیل وجود بر همکنش های غیر کوالانسی بین مولکول هدف و مونومر عاملی مولکول هدف به کمک شستشو حذف می شود و پلیمر قالب گیری شده بدست می آید.

جهت مقایسه کارایی این پلیمر، پلیمر دیگری نیز با همین روش و همین مواد اولیه ساخته شد ( NIP پلیمر ناظر)،  تنها با این تفاوت که پلیمر جدید فاقد مولکول هدف در ساختار خود است. طیف هر دو پلیمر سنتز شده از طریق اسپکتروسکوپی FT-IR مورد بررسی قرار گرفت هر دو پلیمر دارای شباهت ساختاری هستند همچنین وجود حفره در پلیمر قالب مولکولی با مقایسه دو طیف قابل توجیح می‌باشد. پلیمر قالب مولکولی سنتز شده با پلیمر شاهد مقایسه شد. خواص پلیمر قالب مولکولی،  قابلیت تشکیل پیوند و خاصیت گزینش پذیری پلیمر مورد نظر مورد بررسی قرار گرفت.  همچنین جهت بهینه سازی شرایط جذب پارامترهای مختلف از قبیل pH،  زمان جذب،  دما و غلظت نمک بررسی شدند.

کلمات کلیدی:پلیمر قالب مولکولی، فنیل جیوه کلراید

فصل اول :

 

گونه شناسی جیوه و کاربرد آن در  صنعت  و ایجاد بیماری ها

 

تعریف گونه شناسی

گونه شناسی [1] كلمه ای است كه از علوم بیولوژیكی قرض گرفته شده است و به صورت یک مفهوم در شیمی تجزیه در آمده است و بیانگر فرم شیمیایی ویژه یک عنصر است كه بایستی بطور منفرد مورد بررسی قرار گیرد.

دلیل تاكید بر گونه شناسی بدین جهت است كه مشخصات یک گونه از یک عنصر ممكن است چنان تاثیر شدیدی بر روی سیستمهای زنده بگذارد (حتی در مقادیر بسیار اندك) كه تعیین غلظت كل عنصر ارزش كمی در برابر تعیین غلظت آن گونه مورد نظر خواهد داشت.

نمونه مهم از این نوع جیوه و قلع می باشند كه گونه های معدنی این عناصر بسیار بی خطرتر از فرم آلی آنها می باشد.