Development of automatic methods for trace metals determination using on-line separation and preconcentration techniques coupled with atomic spectrometry
Authors: Adam Ibrahim 
Published: January 2014

Στο πλαίσιο της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής μελετήθηκαν και αναπτύχθηκαν πρωτότυπες αυτόματες αναλυτικές μέθοδοι για τον προσδιορισμό τοξικών μετάλλων καδμίου και μολύβδου με την ατομική φασματομετρία. Οι προτεινόμενες μέθοδοι βασίζονται στις τεχνικές της flow injection (FIA) και sequential injection analysis (SIA) στοχεύοντας στη διασύνδεση on-line micro-τεχνικών προκατεργασίας με τη φασματομετρία ατομικής απορρόφησης με ατομοποιητή φλόγα και φούρνο θερμαινόμενου γραφίτη προς την κατεύθυνση της "πράσινης χημείας" δηλαδή ελαχιστοποίηση οργανικών διαλυτών, μείωση των αποβλήτων προς το περιβάλλον με ταυτόχρονη ελάττωση του χρόνου και κόστους της ανάλυσης. Στην πρώτη εργασία σχεδιάστηκε ένα αυτόματο flow injection σύστημα βασισμένο στο σχηματισμό ανανεώσιμης λεπτής στοιβάδας κατάλληλου οργανικού διαλύτη (DIBK) στο εσωτερικό τοίχωμα του σπειράματος εκχύλισης που ήταν κατασκευασμένο από PTFE. Η υδατική φάση με το σχηματιζόμενο σύμπλοκο καδμίου (Cd-DDTC) διέρχεται μέσα από το σπείραμα εκχύλισης οπότε πραγματοποιείται μεταφορά του προσδιοριζόμενου συστατικού στη λεπτή στοιβάδα του οργανικού διαλύτη. Η προτεινόμενη μέθοδος αναφέρεται ως flow injection on-line wetting film extraction και παρουσιάζει σημαντικά πλεονεκτήματα έναντι των συμβατικών μεθόδων εκχύλισης υγρού-υγρού. Στην δεύτερη εργασία πραγματοποιήθηκε με επιτυχία, για πρώτη φορά, η ανάπτυξη ενός αυτόματου συστήματος διαδοχικής έγχυσης (SI) μικρο-εκχύλισης με σταγόνα (SDME) σε διασύνδεση με φασματόμετρο ατομικής απορρόφησης με ηλεκτροθερμική ατομοποίηση για τον προσδιορισμό μετάλλων σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις. Το προτεινόμενο σύστημα βελτιστοποιήθηκε για την προσυγκέντρωση και προσδιορισμό του καδμίου. Η μέθοδος βασίστηκε στον on-line σχηματισμό ενός ουδέτερου συμπλόκου του καδμίου με το DDPA και την εκχύλιση αυτού σε μια μικρο-σταγόνα 60 μL DIBK. Η διαδικασία της εκχύλισης πραγματοποιούταν μέσα σε μικρο-κυψελίδα ροής που κατασκευάστηκε για το σκοπό αυτό και προσαρμόστηκε σε σύστημα SIA. Όλες οι κύριες παράμετροι του συστήματος βελτιστοποιήθηκαν και τα χαρακτηριστικά απόδοσης της μεθόδου κρίθηκαν πολύ ικανοποιητικά. Η μέθοδος είναι πλήρως αυτόματη, απλή, ιδιαίτερα ευαίσθητος, καθώς επίσης φιλική προς το περιβάλλον. Στο τελευταίο μέρος της μελέτης παρουσιάστηκε και μελετήθηκε ένα νέο υδρόφοβο προσροφητικό υλικό με τη μορφή ξυσμάτων (PEEK-turnings) για on-line προσυγκέντρωση και/ή διαχωρισμό μετάλλων με την τεχνική της FI εκχύλισης στερεάς φάσης (FI-SPE) σε συνδυασμό με τη φασματομετρία ατομική απορρόφησης με ατομοποιητή φλόγα. Το προσροφητικό υλικό PEEK-turnings αξιολογήθηκε για τον προσδιορισμό του μολύβδου σε περιβαλλοντικά δείγματα. Για τη βελτιστοποίηση των παραμέτρων του συστήματος ακολουθήθηκε η πολυπαραμετρική διαδικασία "full factorial design (2-level, 5-factors). Οι περισσότερο σημαντικοί παράμετροι του συστήματος ήταν η παροχή φόρτωσης του δείγματος και η συγκέντρωση του συμπλεκτικού αντιδραστηρίου. Για να επιλεγούν οι βέλτιστες τιμές των παραμέτρων αυτών, εφαρμόστηκε η διαδικασία "Doehlert design". Οι προτεινόμενες μέθοδοι αξιολογήθηκαν με την ανάλυση πρότυπων δειγμάτων αναφοράς (CRM) και εφαρμόστηκαν με επιτυχία στην ανάλυση πραγματικών περιβαλλοντικών δειγμάτων