دانلود پروژه:پایش آب­های آلوده به مواد دارویی با استفاده از روش نورتابی شیمیایی تزریق در جریان

فهرست مطالب

عنوان…………………………………… صفحه

فصل اول: مقدمه و بررسی منابع

1-1- مقدمه…………………………………. 1

1-2- آلودگی محیط زیست توسط مواد دارویی………… 2

1-2-1- آلودگی محیط زیست توسط آنتی­بیوتیک­ها……. 5

1-2-2- مشخصات آنتی­بیوتیک مورد استفاده در کار پژوهشي حاضر   6

1-2-2-1- جنتامایسین سولفات………………… 6

1-2-2-2- ونکومایسین هیدروکلراید……………. 7

1-2-2-3- مروپنم تری هیدارت………………… 7

1-3- روش­های تجزیه­ای برای پایش مواد دارویی در محیط زیست   8

1-4- روش­های نورتابی شیمیایی…………………. 10

1-4-1- معرفی نورتابی شیمیایی………………. 10

1-4-2-تاریخچه نورتابی شیمیایی……………… 11

1-4-3- مفاهیم بنیادی نورتابی شیمیایی……….. 13

1-4-4- واکنش­ها و معرف­های نورتابی شیمیایی……. 14

1-4-4-1- لومینول………………………… 15

1-4-4-2- پراکسی اگزالات ………………….. 16

1-4-4-3- نورتابی شیمیایی تولید شده توسط اکسایش مستقیم 17

1-4-5- دستگاهوری روش نورتابی شیمیایی…………. 17

1-4-5-1- سیستم­های وارد کردن نمونه و معرف­ها در روش نورتابی شیمیایی ………………………………….. 19

1-4-5-2- سیستم تزریق در جریان…………….. 21

1-4-6- مزایای روش نورتابی شیمیایی تزریق در جریان 23

1-5- کاربرد نانو مواد در سیستم­های نورتابی شیمیایی 24

1-6- تهیه­ی نانو مواد به روش سونوشیمیایی………. 25

1-7- طراحی آزمایش و مدلسازي با استفاده از روش رويه‌‌ي پاسخ ((RSM    25

1-7-1- توسعه مدل…………………………. 28

1-7-2- آنالیز مدل………………………… 29

1-7-2-1- آزمون اهمیت مدل (رگرسیون)………… 29

1-7-2-2- آزمون عدم برازش ………………… 31

1-7-2-3- ضرایب تعیین R² و R² (Adj.) ………….. 32

1-7-2-4- آنالیز باقیمانده‌ها………………. 33

1-8- اهداف کار پژوهشي حاضر………………….. 34

فصل دوم: مواد و روش­ها

2-1- تجهيزات مورد استفاده…………………… 35

2-2- مواد و وسایل شیمیایی مورد استفاده……….. 35

2-3- روش تهيه محلول­هاي مورد استفاده …………. 36

2-3-1- تهیه محلول مادر مواد دارویی…………. 36

2-3-2- تهيه محلول مادر سدیم هیدروکسید………. 36

2-3-3- تهيه محلول مادر لومینول…………….. 36

2-3-4- تهيه محلول­های هیدروژن پراکسید……….. 37

2-3-5- تهيه محلول پتاسیم پرمنگنات………….. 37

2-3-6- تهيه محلول پتاسیم پریدات……………. 37

2-3-7- تهيه محلول پتاسیم هگزا فری سیانید……. 37

2-4- روش سنتز نانو صفحات CuO به روش سنتز سونوشیمیایی 37

2-5- سیستم تزریق در جریان مورد استفاده برای سنجش نورتابی شیمیایی در پروژه­ی حاضر……………………………….. 38

2-6- روش تعیین مکانیسم سیستم­های نورتابی شیمیایی مورد استفاده در پروژه­ی حاضر……………………………….. 40

2-7- آماده سازی نمونه­های آبی………………… 40

2-8- بهينه­سازی و مدلسازی عوامل مؤثر بر واکنش نورتابی شیمیایی تزریق در جریان برای پایش داروی جنتامایسین با استفاده از روش رويه پاسخ  42

2-9- نرم افزارهای مورد استفاده………………. 43

فصل سوم: نتايج و بحث

بخش اول

پایش آنتی بیوتیک جنتامایسین با استفاده از سیستم نورتابی شیمیایی تزریق در جریان لومینول- هیدروژن پراکسید- Cu(II)

3-1- بهينه و مدل ‌سازی عوامل مؤثر در پایش نورتابی شیمیایی تزریق در جریان داروی جنتامایسین با استفاده از روش رويه پاسخ 45

3-1-1- تأثير غلظت لومینول و غلظت سدیم هیدروکسید بر پاسخ سیستم نورتابی شیمیایی……………………………. 49

3-1-2- تأثير غلظت Cu(II) و غلظت سدیم هیدروکسید بر پاسخ سیستم نورتابی شیمیایی…………………………………… 50

3-1-3- تأثير غلظت هیدروژن پراکسید و سدیم هیدروکسید بر پاسخ سیستم نورتابی شیمیایی……………….. 51

3-1-4- تعيين شرايط بهينه پایش داروی جنتامایسین 52

3-2-بررسی ویژگی­های تجزیه­ای روش نورتابی شیمیایی تزریق در جریان برای پایش داروی جنتامایسین………………………. 53

3-2-1- نمودار کالیبراسیون…………………. 53

3-2-2- محاسبه­ی حد تشخیص…………………… 53

3-2-3- تکرار پذیری روش……………………. 55

3-2-4- بررسی مزاحمت­های موجود در نمونه­های آبی… 56

3-2-5- پایش داروی جنتامایسین در نمونه­های آبی… 57

بخش دوم:

پایش آنتی­بیوتیک ونکومایسین با استفاده از سیستم نورتابی شیمیایی تزریق در جریان لومینول- هیدروژن پراکسید- نانو صفحات CuO

3-3- بررسی خواص و ساختار نانو صفحات CuO سنتز شده شده     .59

3-4- افزایش شدت نشر نورتابی شیمیایی سیستم لومینول-هیدروژن پراکسید توسط نانو صفحات CuO ……………… ………..62

3-5- بهینه سازی عوامل مؤثر بر سیستم نورتابی شیمیایی جهت پایش آنتی­بیوتیک ونکومایسین 63

3-5-1- تأثیر غلظت نانو صفحات CuO……………………….    63

3-5-2- تأثیر غلظت سدیم هیدروکسید…. ………..64

3-5-3- تأثیر غلظت لومینول…………… …….65

3-5-4- تأثیر غلظت هیدروژن پراکسید… ………..66

3-6- بررسی ویژگی­های تجزیه­ای روش نورتابی شیمیایی تزریق در جریان برای پایش داروی ونکومایسین ……………. ………..67

3-6-1- نمودار کالیبراسیون………………… .67

3-6-2- محاسبه­ی حد تشخیص…………………… 68

3-6-3- تکرار پذیری روش……………………. 69

3-6-4- بررسی مزاحمت­های موجود در نمونه­های آبی… 70

3-6-5- پایش داروی ونکومایسین در نمونه­های آبی… 71

3-7- مکانیسم احتمالی نورتابی شیمیایی سیستم لومینول-هیدروژن پراکسید-نانو صفحات CuO…………………………….. 72

 بخش سوم

پایش آنتی بیوتیک مروپنم با استفاده از سیستم نورتابی شیمیایی تزریق در جریان لومینول- پتاسیم پرمنگنات- نانو صفحات CuO

3-8- افزایش شدت نشر نورتابی شیمیایی سیستم لومینول- پتاسیم پرمنگنات توسط نانو صفحات CuO………………………… 75

3-9- بهینه سازی عوامل مؤثر بر سیستم نورتابی شیمیایی جهت پایش آنتی­بیوتیک مروپنم……………………………… 76

3-9-1- تأثیر غلظت نانو صفحات CuO…………… 76

3-9-2- تأثیر غلظت سدیم هیدروکسید…………… 77

3-9-3- تأثیر غلظت لومینول…………………. 78

3-9-4- تأثیر غلظت پتاسیم پرمنگنات………….. 79

3-10- بررسی ویژگی­های تجزیه­ای روش نورتابی شیمیایی تزریق در جریان برای پایش داروی مروپنم………………………….. 81

3-10-1- نمودار کالیبراسیون………………… 81

3-10-2- محاسبه­ی حد تشخیص………………….. 81

3-10-3- تکرار پذیری روش…………………… 82

3-10-4- بررسی مزاحمت­های موجود در نمونه­های آبی.. 83

3-10-5- پایش داروی مروپنم در نمونه­های آبی…… 84

3-11- مکانیسم احتمالی نورتابی شیمیایی سیستم لومینول-پتاسیم پرمنگنات-نانو صفحات CuO…………………………….. 85

3-12- نتیجه­گیری…………………………… .90

3-13- پیشنهادات برای کارهای بعدی…………………………………………. 91

منابع………………………………………. 93

مقالات مستخرج از پایان نامه………………… .103

فهرست شکل­ها

عنوان…………………………………… صفحه

شکل 1-1- شمایی از راههای تولید آلاینده هاي دارویی….. 5

شکل 1-2- مراحل اندازه­گیری آلاینده­های دارویی در نمونه­های آبی   10

شکل 1-3- دیاگرام نمایش سطوح انرژی و انتقالات الکترونی در فلورسانس، فسفرسانس، نورتابی شیمیایی. 1) جذب؛ 2) فلورسانس و نورتابی شیمیایی؛ 3) فسفرسانس؛ 4) آسایش ارتعاشی؛ 5) انتقالات بین سیستمی؛ 6) تبدیل درونی         13

شکل1-4- انواع مکانیسم واکنش­های نورتابی شیمیایی،P: محصول؛ F: ماده­ی فلورسانس کننده…………………………….. 14

شکل 1-5- مکانیسم نورتابی شیمیایی لومینول……… 15

شکل 1-6- مکانسیم نورتابی شیمیایی احتمالی برای واکنش PO-CL، F؛ ترکیب فلورسانس کننده…………………………….. 16

شکل 1-7- ساختار TCPO (الف) و DNPO (ب)………… 16

شکل 1-8- اساس ساختمان دستگاه لومینومتر……….. 18

شکل 1-9- مراحل اساسی در سیستم ایستای نورتابی شیمیایی 20

شکل1-10- (الف): تصویر شماتیکی از سیستم جریان مداوم، (ب): شدت نشر برحسب زمان واکنش برای افزایش متفاوت غلظت آنالیت، (ج): تابع کالیبراسیون……………………………….. 21

شکل 1-11- شکل شماتیک از سیستم نورتابی شیمیایی تزریق در جریان 23

شکل 1-12- طرح ترکیب مرکزی برای دو عامل موثر x₁ و x₂  27

شکل2-1- شکل شماتیک برای سنتز سونو شیمیایی نانو صفحات CuO در پروژه­ی حاضر……………………………………… 38

شکل2-2- شکل شماتیک سیستم نورتابی شیمیایی تزریق در جریان برای پایش مواد دارویی در پروژه­ی حاضر………………….. 40

شکل 3-1- مقایسه نتایج تجربی با نتایج حاصل از مدل رویه پاسخ   .48

شکل 3-2- نمودار دوبعدی و سه بعدی پاسخ سیستم نورتابی شیمیایی (∆I × 10⁶) برحسب غلظت لومینول و سدیم هیدروکسید………….. 50

شکل 3-3- نمودار دوبعدی و سه بعدی پاسخ سیستم نورتابی شیمیایی (∆I × 10⁶) برحسب غلظت یون Cu(II) و سدیم هیدروکسید…………. 51

شکل 3-4- نمودار دوبعدی و سه بعدی پاسخ سیستم نورتابی شیمیایی (∆I × 10⁶) برحسب غلظت هیدروژن پراکسید و سدیم هیدروکسید…… 52

شکل 3-5- نموادرهای کالیبراسیون برای اندازه­گیری داروی جنتامایسین در شریط بهینه در شرایط بهینه (غلظت­های لومینول، هیدروژن پراکسید، Cu(II) و سدیم هیدروکسید به ترتیب برابرند با : µmol L^-1 9، mol L^-1 01/0، mol L^{-1 4-}10×  7 و mol L^-1 005/0)، محدوده­های غلظتی ؛ (الف): mg L^-1 10-1 و (ب): mg L^-1 30-10.………………………………………. 53

شکل 3-6- طیف XRD نانو صفحات CuO سنتز شده شده….. 60

شکل 3-7- شکل 3-2- تصاويرSEM نانو صفحات CuO سنتز شده شده  61

شکل 3-8- نموادر فراوانی اندازه­ی ابعاد (الف) ضخامت و (ب) عرض نانو صفحات CuO سنتز شده شده…………………. 61

شکل 3-9- منحنی سینتیکی برای (a): سیستم لومینول- هیدروژن پراکسید؛ (b): لومینول- هیدروژن پراکسید-ونکومایسین؛ (c): لومینول- هیدروژن پراکسید-Cu(II)؛ (d): لومینول- هیدروژن پراکسید-نانو صفحات CuO؛ (e): لومینول- هیدروژن پراکسید-نانو صفحات CuO در حضور ونکومایسین. غلظت­های لومینول، هیدروژن پراکسید، سدیم هیدروکسید، نانوصفحات CuO، Cu(II) و ونکومایسین به ترتیب برابرند با: μmol L^–1 100 ، mol L^–1 015/0 ، mol L^–1 01/0، mg L^–1 1، mol L^–1 02/0 و mg L^–1 5……………………………… 63

شکل 3-10- تأثیر غلظت نانو صفحات CuO بر پاسخ سیستم نورتابی شیمیایی. غلظت­های ونکومایسین، لومینول، سدیم هیدورکسید و هیدروژن پراکسید به ترتیب برابرند با: mg L^–1 5،    μmol L^–1 80، mol L^–1 005/0 و mol L^–1 01/0    64

شکل 3-11- تأثیر غلظت سدیم هیدروکسید بر پاسخ سیستم نورتابی شیمیایی. غلظت­های ونکومایسین، لومینول، نانو صفحات CuO و هیدروژن پراکسید به ترتیب برابرند با: mg L^–1 5،   μmol L^–1 80، mg L^–1 1 و mol L^–1 01/0     65

شکل 3-12- تأثیر غلظت لومینول بر پاسخ سیستم نورتابی شیمیایی. غلظت­های ونکومایسین، سدیم هیدروکسید، نانو صفحات CuO و هیدروژن پراکسید به ترتیب برابرند با: mg L^–1 5، mol L^–1 01/0، mg L^–1 1 و mol L^–1 01/0 66

شکل 3-13- تأثیر غلظت هیدروژن پراکسید بر پاسخ سیستم نورتابی شیمیایی. غلظت­های ونکومایسین، سدیم هیدروکسید، نانو صفحات CuO و لومینول به ترتیب برابرند با: mg L^–1 5،    mol L^–1 01/0، mg L^–1 1 و μmol L^–1 100   67

شکل 3-14- نموادرهای کالیبراسیون برای اندازه­گیری داروی ونکومایسین در شریط بهینه    (غلظت­های سدیم هیدروکسید، نانو صفحات CuO، لومینول و هیدروژن پراکسید به ترتیب برابرند با: mol L^–1 01/0، mg L^–1 1، μmol L^–1 100 و mol L^–1 015/0)، محدوده­های غلظتی ؛ (الف): mg L^-1 18-5/0 و (ب): mg L^-1 40-18  68

شکل 3-15- طیف جذبی UV–Vis سیستم نورتابی شیمیایی. . غلظت­های لومینول، هیدروژن پراکسید، سدیم هیدروکسید، نانوصفحات CuO و ونکومایسین به ترتیب برابرند با: μmol L^–1 100 ، mol L^–1 015/0 ، mol L^–1 01/0، mg L^–1 1 و mg L^–1 5   74

شکل 3-16- منحنی سینتیکی برای (a): سیستم لومینول- پتاسیم پرمنگنات؛ (b): لومینول- پتاسیم پرمنگنات- نانو صفحات CuO؛ (c): لومینول- پتاسیم پرمنگنات-نانو صفحات CuO در حضور مروپنم. غلظت­های لومینول، پتاسیم پرمنگنات، سدیم هیدروکسید، نانوصفحات CuO و مروپنم به ترتیب برابرند با: μmol L^–1 20 ، μmol L^–1 50 ، mol L^–1 015/0، mg L^–1 5 و mg L^–1 1 76

شکل 3-17- تأثیر غلظت نانو صفحات CuO بر شدت نشر سیستم نورتابی شیمیایی. غلظت­های مروپنم، لومینول، سدیم هیدورکسید و پتاسیم پرمنگنات به ترتیب برابرند با: mg L^–1 1،            μmol L^–1 10، mol L^–1 005/0 و μmol L^–1 40 …………………………………….. 77

شکل 3-18- تأثیر غلظت سدیم هیدروکسید بر شدت نشر سیستم نورتابی شیمیایی. غلظت­های مروپنم، لومینول، نانو صفحات CuO و پتاسیم پرمنگنات به ترتیب برابرند با: mg L^–1 1،          μmol L^–1 10، mg L^–1 5 و μmol L^–1 40 78

شکل 3-19- تأثیر غلظت لومینول بر شدت نشر سیستم نورتابی شیمیایی. غلظت­های مروپنم، سدیم هیدروکسید، نانو صفحات CuO و پتاسیم پرمنگنات به ترتیب برابرند با: mg L^–1 1،                mol L^–1 015/0، mg L^–1 5 و μmol L^–1 40 .79

شکل 3-20- تأثیر غلظت پتاسیم پرمنگنات بر شدت نشر سیستم نورتابی شیمیایی. غلظت­های مروپنم، سدیم هیدروکسید، نانو صفحات CuO و لومینول به ترتیب برابرند با: mg L^–1 1،           mol L^–1 015/0، mg L^–1 5 و μmol L^–1 20 80

شکل 3-21- نموادرهای کالیبراسیون برای اندازه­گیری داروی مروپنم در شرایط بهینه (غلظت­های لومینول، پتاسیم پرمنگنات، سدیم هیدروکسید و نانو صفحات CuO به ترتیب برابرند با:           μmol L^–1 20، μmol L^–1 50، mol L^–1 015/0 و mg L^–1 5)، محدوده­ی غلظتی مروپنم           mg L^-1 6-005/0  81

شکل 3-22- طیف جذبی UV–Vis سیستم نورتابی شیمیایی. (الف): سیستم لومینول- پتاسیم پرمنگنات(ب): لومینول- پتاسیم پرمنگنات- نانو صفحات CuO؛ (ج): لومینول- پتاسیم پرمنگنات-نانو صفحات CuO در حضور مروپنم. غلظت­های لومینول، پتاسیم پرمنگنات، سدیم هیدروکسید، نانو صفحات CuO و مروپنم به ترتیب برابرند با: μmol L^–1 20، μmol L^–1 50، mol L^–1 015/0،      mg L^–1 5 و mg L^–1 1……………………………… 88

فهرست جداول

عنوان…………………………………… صفحه

جدول1-1- مشخصات آنتی­بیوتیک­های مورد استفاده در کار پژوهشي حاضر 8

جدول 1-2- جدول ANOVA برای آزمون اهمیت مدل و عدم تطبیق مدل    32

جدول 2-1- مشخصات شیمیایی و فیزیکی نمونه­های آبی مورد استفاده در کار پژوهشی حاضر……………………………….. 41

جدول 2-2- محدوده ها و سطوح مورد استفاده برای متغيرهای آزمايشی برای پایش داروی جنتامایسین………………………. 42

جدول 2-3- ليست آزمايش­های طراحی شده بوسيله روش ترکیب مرکزی برای پایش داروی جنتامایسین…………………………… 44

جدول 3-1- نتايج تجربی و پیش بینی شده از مدل رويه پاسخ    47

جدول 3-2- تحليل واريانس (ANOVA) جهت ارزیابی مدل‌ پیشنهاد شده توسط مدل رویه پاسخ……………… .48

جدول 3-3- شرايط بهينه پارامترهای عملياتی برای پاسخ سیستم نورتابی شیمیایی ماکزيمم………………………………………………………………………………….. 52

جدول 3-4- نتایج روش­های تجزیه­ای گزارش شده برای اندازه­گیری جنتامایسین.  ………………………………………….. 55

جدول 3-5- نتایج حاصل از 11 بار اندازه­گیری محلول mg L-1 5 جنتامایسین در شرایط بهینه  (غلظت­های لومینول، هیدروژن پراکسید، Cu(II) و سدیم هیدروکسید به ترتیب برابرند با:         µmol L^-1 9، mol L^-1 01/0، mol L^-1 4-10×  7 و mol L^-1 005/0)……………………….. .54

جدول 3-6- نسبت غلظتی قابل تحمل گونه­های مزاحم در پایش جنتامایسین به غلظت mg L^-1 20 در شرایط بهینه (غلظت­های لومینول، هیدروژن پراکسید، Cu(II) و سدیم هیدروکسید به ترتیب برابرند با: µmol L^-1 9، mol L^-1 01/0، mol L^{-1 4-}10×  7 و mol L^-1 005/0)……………………………. 57

جدول 3-7-نتایج حاصل از اندازه­گیری جنتامایسین در نمونه­های آبی در شرایط بهینه (غلظت­های لومینول، هیدروژن پراکسید، Cu(II) و سدیم هیدروکسید به ترتیب برابرند با: µmol L^-1 9،          mol L^-1 01/0، mol L^{-1 4-}10×  7 و mol L^-1 005/0…………………………………… .58

جدول 3-8- نتایج روش­های تجزیه­ای گزارش شده برای اندازه­گیری ونکومایسین.  .69

جدول 3-9- نتایج حاصل از 11 بار اندازه­گیری محلول mg L^-1 5 ونکومایسین در شرایط بهینه (غلظت­های سدیم هیدروکسید، نانو صفحات CuO، لومینول و هیدروژن پراکسید به ترتیب برابرند با: mol L^–1 01/0، mg L^–1 1، μmol L^–1 100 و mol L^–1 015/0)………………………………. .69

جدول 3-10- نسبت غلظتی قابل تحمل گونه­های مزاحم در پایش ونکومایسین به غلظت mg L^-1 5 در شرایط بهینه (غلظت­های سدیم هیدروکسید، نانو صفحات CuO، لومینول و هیدروژن پراکسید به ترتیب برابرند با: mol L^–1 01/0، mg L^–1 1، μmol L^–1 100 و mol L^–1 015/0)……………………. .70

جدول 3-11-نتایج حاصل از اندازه­گیری ونکومایسین در نمونه­های آبی در شرایط بهینه (غلظت­های سدیم هیدروکسید، نانو صفحات CuO، لومینول و هیدروژن پراکسید به ترتیب برابرند با:            mol L^–1 01/0، mg L^–1 1، μmol L^–1 100 و mol L^–1 015/0)……………………. .71

جدول 3-12- نتایج روش­های تجزیه­ای گزارش شده برای اندازه­گیری مروپنم  .82

جدول 3-13- نتایج حاصل از 11 بار اندازه­گیری محلول mg L^-1 1 مروپنم در شرایط بهینه در شرایط بهینه (غلظت­های لومینول، پتاسیم پرمنگنات، سدیم هیدروکسید و نانو صفحات CuO به ترتیب برابرند با: μmol L^–1 20، μmol L^–1 50، mol L^–1 015/0 و mg L^–1 5)………………………. .83

جدول 3-14- نسبت غلظتی قابل تحمل گونه­های مزاحم در پایش مروپنم به غلظت mg L^-1 1 در شرایط بهینه (غلظت­های لومینول، پتاسیم پرمنگنات، سدیم هیدروکسید و نانو صفحات CuO به ترتیب برابرند با: μmol L^–1 20، μmol L^–1 50، mol L^–1 015/0 و mg L^–1 5)………………………. .84

جدول 3-15-نتایج حاصل از اندازه­گیری مروپنم در نمونه­های آبی در شرایط بهینه (غلظت­های لومینول، پتاسیم پرمنگنات، سدیم هیدروکسید و نانو صفحات CuO به ترتیب برابرند با:           μmol L^–1 20، μmol L^–1 50، mol L^–1 015/0 و mg L^–1 5)………………………………….. .85