فصلنامه مدیریت محیط زیست شهری

ساخت یک حسگر الکتروشیمیایی بر پایه نانوکامپوزیت مغناطیسی برای اندازه گیری نقره در آب‌های محیطی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه محیط زیست، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

چکیده
در این پژوهش، یک کامپوزیت نانولوله کربنی مغناطیسی پوشیده شده با گوگرد از طریق پوشش‌دهی لایه گوگرد عنصری بر روی نانولوله کربنی مغناطیسی با استفاده از فرآیند حرارتی ساده سنتز و سپس برای ساخت حسگر نقره به کار گرفته شد. تأثیر پارامترهای مؤثر شامل pH بافر، مقدار اصلاح‌کننده و زمان پیش‌تغلیظ نیز با استفاده از روش ولتامتری پالس تفاضلی بهینه‌سازی گردید. منحنی کالیبراسیون در محدوده 5/0 تا 85 میکروگرم بر لیتر در شرایط بهینه آزمایشگاهی به دست آمد. حد تشخیص بر اساس روش 3 برابر انحراف استاندارد، مقدار 1/0 میکروگرم بر میلی‌لیتر محاسبه شد. تجزیه نمونه‌های واقعی شامل آب‌های سد، چاه و دریاچه با موفقیت با استفاده از روش افزایش استاندارد انجام شد. حسگر تکرارپذیری مطلوبی با مقدار RSD برابر 5/3% از خود نشان داد. پوشش گوگردی با ایجاد مکان‌های اتصال ویژه برای یون‌های نقره، انتخاب‌پذیری و حساسیت روش پیشنهادی را به طور چشمگیری افزایش می‌دهد. روش پیشنهادی برای تعیین یون نقره کارآمدی بالایی از خود نشان داده و قابلیت کاربرد در تجزیه‌های روتین آب‌های محیط‌زیست را دارا می‌باشد. حد تشخیص پایین و گستره خطی وسیع، و تکراپذیری قابل توجه، این سیستم حسگری را به عنوان یک ابزار تجزیه‌ای مؤثر برای پایش آلودگی نقره در محیط‌های آبی معرفی می‌نماید.

کلیدواژه‌ها


.1Carolin, C.F., P.S. Kumar, A. Saravanan, G.J. Joshiba, and M. Naushad, Efficient techniques for the removal of toxic heavy metals from aquatic environment: A review. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2017. 5(3): p. 2782-2799. DOI: 10.1016/j.jece.2017.05.029
2. Salimi, F., K. Zarei, and C. Karami, Naked eye detection of Cr3+ and Ni2+ ions by gold nanoparticles modified with ribavirin. Silicon, 2018. 10(4): p.1755-1761. DOI: 10.1007/s12633-017-9665-3
3.Baghayeri, M., H. Alinezhad, M. Fayazi, M. Tarahomi, R. Ghanei-Motlagh, and B. Maleki, A novel electrochemical sensor based on a glassy carbon electrode modified with dendrimer functionalized magnetic graphene oxide for simultaneous determination of trace Pb (II) and Cd (II). Electrochimica Acta, 2019. 312: p. 80-88. DOI: 10.1016/j.electacta.2019.04.180
4.Jin, M., H. Yuan, B. Liu, J. Peng, L. Xu, and D. Yang, Review of the distribution and detection methods of heavy metals in the environment. Analytical Methods, 2020. 12(48): p. 5747-5766. DOI: 10.1039/D0AY01577F
5.Hadrup, N. and H.R. Lam, Oral toxicity of silver ions, silver nanoparticles and colloidal silver–a review. Regulatory Toxicology and Pharmacology, 2014. 68(1): p. 1-7. DOI: 10.1016/j.yrtph.2013.11.002
6.Ghanei-Motlagh, M., M. Fayazi, M.A. Taher, and A. Jalalinejad, Application of magnetic nanocomposite modified with a thiourea based ligand for the preconcentration and trace detection of silver (I) ions by electrothermal atomic absorption spectrometry. Chemical Engineering Journal, 2016. 290: p. 53-62. DOI: 10.1016/j.cej.2016.01.025
7.Daşbaşı, T., Ş. Saçmacı, S. Şahan, Ş. Kartal, and A. Ülgen, Synthesis, characterization and application of a new chelating resin for on-line separation, preconcentration and determination of Ag (I) by flame atomic absorption spectrometry. Talanta, 2013. 103: p. 1-7. DOI: 10.1016/j.talanta.2012.09.017
8.Serkan Yalçın, M., Solid phase extraction of trace level Ag (I) using Coriolus versicolor immobilized magnetic nanoparticles and its determination by ICP-OES. Environmental Progress & Sustainable Energy, 2019. 38(4): p. e13251. DOI: doi.org/10.1002/ep.13251
9.Baghayeri, M., M. Ghanei-Motlagh, R. Tayebee, M. Fayazi, and F. Narenji, Application of graphene/zinc-based metal-organic framework nanocomposite for electrochemical sensing of As (III) in water resources. Analytica Chimica Acta, 2020. 1099: p. 60-67. DOI: 10.1016/j.aca.2019.11.045
10.Ahmadi, E., M. R. Eyvani, V. Riahifar, H. Momeneh, and C. Karami, Amperometric determination of nevirapine by GCE modified with c-MWCNTs and synthesized 11-mercaptoundecanoyl hydrazinecarbothioamide coated silver nanoparticles. Microchemical Journal, 2019. 146: p.1218-1226. DOI: 10.1016/j.microc.2019.02.054
11.Liu, Q., F. Wang, Y. Qiao, S. Zhang, and B. Ye, Polyaniline Langmuir–Blodgett film modified glassy carbon electrode as a voltammetric sensor for determination of Ag+ ions. Electrochimica Acta, 2010. 55(5): p. 1795-1800. DOI: 10.1016/j.electacta.2009.10.069
12.Karami, C., and M. A. Taher, A novel enzyme-less amperometric sensor for hydrogen peroxide based on nickel molybdate nanoparticles. Journal of Electroanalytical Chemistry, 2019. 847: P. 113219. DOI: 10.1016/j.jelechem.2019.113219
13.Javanbakht, M., F. Divsar, A. Badiei, F. Fatollahi, Y. Khaniani, M.R. Ganjali, P. Norouzi, M. Chaloosi, and G.M. Ziarani, Determination of picomolar silver concentrations by differential pulse anodic stripping voltammetry at a carbon paste electrode modified with phenylthiourea-functionalized high ordered nanoporous silica gel. Electrochimica Acta, 2009. 54(23): p. 5381-5386. DOI: 10.1016/j.electacta.2009.04.044
14.Koshki, M.-S., M. Baghayeri, and M. Fayazi, Application of sepiolite/FeS2 nanocomposite for highly selective detection of mercury (II) based on stripping voltammetric analysis. Journal of Food Measurement and Characterization, 2021. 15(6): p. 5318-5325. DOI: 10.1007/s11694-021-01097-0
15.Fayazi, M., M. Ghanei-Motlagh, and C. Karami, Application of magnetic nanoparticles modified with L-cysteine for pre-concentration and voltammetric detection of copper (II). Microchemical Journal, 2022. 181: p. 107652. DOI: 10.1016/j.microc.2022.107652
16.Švancara, I., K. Vytřas, K. Kalcher, A. Walcarius, and J. Wang, Carbon paste electrodes in facts, numbers, and notes: a review on the occasion of the 50 years jubilee of carbon paste in electrochemistry and electroanalysis. Electroanalysis: An International Journal Devoted to Fundamental and Practical Aspects of Electroanalysis, 2009. 21(1): p. 7-28. DOI: 10.1002/elan.200804340
17. Zhu, C., G. Yang, H. Li, D. Du, and Y. Lin, Electrochemical sensors and biosensors based on nanomaterials and nanostructures. Analytical chemistry, 2015. 87(1): p. 230-249. DOI: 10.1021/ac5039863
18.Chen, A. and S. Chatterjee, Nanomaterials based electrochemical sensors for biomedical applications. Chemical Society Reviews, 2013. 42(12): p. 5425-5438. DOI: 10.1039/C3CS35518G
19.Fayazi, M., M.A. Taher, D. Afzali, and A. Mostafavi, Preparation of molecularly imprinted polymer coated magnetic multi-walled carbon nanotubes for selective removal of dibenzothiophene. Materials Science in Semiconductor Processing, 2015. 40: p. 501-507. DOI: 10.1016/j.mssp.2015.07.018
20.Lim, J., J. Pyun, and K. Char, Recent approaches for the direct use of elemental sulfur in the synthesis and processing of advanced materials. Angewandte Chemie International Edition, 2015. 54(11): p. 3249-3258. DOI: 10.1002/anie.201409468
21.Fayazi, M., M.A. Taher, D. Afzali, and A. Mostafavi, Fe3O4 and MnO2 assembled on halloysite nanotubes: A highly efficient solid-phase extractant for electrochemical detection of mercury (II) ions. Sensors and Actuators B: Chemical, 2016. 228: p. 1-9. DOI: 10.1016/j.snb.2015.12.107
22.Riazati, D., B. Aibaghi-Esfahani, M. Fayazi, and M. Ghanei-Motlagh, Application of sulfur nanoparticles as a solid phase extraction sorbent for the preconcentration of lead (II) and palladium (II) in environmental samples prior to flame atomic absorption spectrometry determination. Analytical and Bioanalytical Chemistry Research, 2015. 2(1): p. 1-12. DOI: 10.22036/abcr.2015.8893
23.Fayazi, M., Preparation and characterization of carbon nanotubes/pyrite nanocomposite for degradation of methylene blue by a heterogeneous Fenton reaction. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 2021. 120: p. 229-235. DOI: 10.1016/j.jtice.2021.03.033
24.Eslaminejad, S., R. Rahimi, and M. Fayazi, Sepiolite-metal organic framework-iron oxide catalyst for degradation of Rhodamine B using Fenton-like process. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 2023. 152: p. 105181. DOI: 10.1016/j.jtice.2023.105181
25.Schwaminger, S., D. Bauer, P. Fraga-García, F. Wagner, and S. Berensmeier, Oxidation of magnetite nanoparticles: impact on surface and crystal properties. CrystEngComm, 2017. 19(2): p. 246-255. DOI: 10.1039/C6CE02421A
26. Nadiki, H.H., M.A. Taher, H. Ashkenani, and I. Sheikhshoai, Fabrication of a new multi-walled carbon nanotube paste electrode for stripping voltammetric determination of Ag (I). Analyst, 2012. 137(10): p. 2431-2436. DOI: 10.1039/C2AN16004H
27.Gellon, H., P. Gonzalez, and C. Fontan, Square wave anodic stripping determination of silver using a carbon paste electrode modified with a strong acid ion-exchanger. Analytical Letters, 2003. 36(13): p. 2749-2765. DOI: 10.1081/AL-120025253
28.Ha, K.S., J.H. Kim, Y.S. Ha, S.S. Lee, and M.L. Seo, Anodic stripping voltammetric determination of silver (I) at a carbon paste electrode modified with S2O2-donor podand. Analytical Letters, 2001. 34(5): p. 675-686. DOI: 10.1081/AL-100103211
29.Ye, R. and S.B. Khoo, Continuous flow and flow injection stripping voltammetric determination of silver (I), mercury (II), and bismuth (III) at a bulk modified graphite tube electrode. Electroanalysis, 1997. 9(6): p. 481-489. DOI: 10.1002/elan.1140090610
30.Zejli, H., J.H.-H. de Cisneros, I. Naranjo-Rodriguez, and K. Temsamani, Stripping voltammetry of silver ions at polythiophene-modified platinum electrodes. Talanta, 2007. 71(4): p. 1594-1598. DOI: 10.1016/j.talanta.2006.07.052
31.Raoof, J.B., R. Ojani, A. Alinezhad, and S.Z. Rezaie, Differential pulse anodic stripping voltammetry of silver (I) using p-isopropylcalix [6] arene modified carbon paste electrode. Monatshefte für Chemie-Chemical Monthly, 2010. 141(3): p. 279-284. DOI: 10.1007/s00706-010-0258-8

  • تاریخ دریافت 19 شهریور 1404
  • تاریخ بازنگری 23 مهر 1404
  • تاریخ پذیرش 14 آبان 1404
  • تاریخ اولین انتشار 14 آبان 1404
  • تاریخ انتشار 01 مهر 1404