Тұрақтандырылған сұйық мембраналық құрылғылар - Stabilized liquid membrane devices

Зерттеуші SLMD

A тұрақтандырылған сұйық мембраналық құрылғы немесе SLMD түрі болып табылады пассивті іріктеу құрылғысы мүмкіндік береді орнында, судағы интегративті жинау, лабильді иондық металдың ластаушылары.[1] Бірнеше күннен бірнеше аптаға дейін оның бетіне металл иондарын ұстап, секвестрлеу арқылы SLMD интегративті өлшеуді қамтамасыз ете алады биожетімді сулы ортада болатын улы металл иондары.[2] Осылайша, олар басқа пассивті сынамалармен бірге экологиялық өрісті зерттеуде қолданылды.[3][4]

Фон

Пассивті іріктегіштер әуедегі ластаушы заттардың концентрациясын бақылау үшін 1970-ші жылдардың басында өнеркәсіптік жұмысшылардың әсерінен пайда болды, бірақ 1990-шы жылдары зерттеушілер сулы ортадағы ластауыштарды бақылау үшін пассивті іріктегіштерді жасап шығарды.[5] Сулы ортада қолдану үшін жасалған пассивті сынамалардың алғашқы түрі - бұл жартылай өткізгіш мембраналық құрылғы (SPMD).[5] SPMD-ді уақыт бойынша өлшенген орташа концентрациясын анықтау үшін пайдалануға болады гидрофобты органикалық ластаушы заттар, бірақ 2000-шы жылдардың басына дейін металл ластаушыларға пассивті іріктеу құралдары әлі пайда болған жоқ.[1]Қоршаған ортадағы металдар әр түрлі формада болуы мүмкін. Судағы ортада еріген металдардың көпшілігі бірнеше иондық, комплексті-иондық және органикалық байланысқан күйлердің кез келгенінде болады.[1] Көптеген улы металдар үшін биожетімділік лабильді металдар үшін бос иондық күйінде ең жоғары болып табылады.[1] Биологиялық қол жетімді улы металдардың шамалы мөлшерін өлшеу үшін қолдануға болатын пассивті іріктеу құрылғысының ықтимал пайдалылығын ескере отырып, зерттеушілер Америка Құрама Штаттарының геологиялық қызметі (USGS) және Миссури университеті лабильді металдар үшін сынама алуға болатын SPMD-дің аналогы бойынша дамуды бастады.[2]

Құрылымы және қызметі

SLMD-нің сыртқы бөлігі тығыздалған, жалпақ, жартылай өткізгіш полиэтилен құбырларының бөлімінен тұрады. Бұл түтікшенің ішіне тығыздалған гидрофобтың 1: 1 қоспасы металды комплекстейтін агент және ұзын тізбек органикалық қышқыл.[1] Органикалық қышқыл түтікшелер арқылы сыртқы бетке таралады, мұндағы карбон қышқылы бөлігі судағы кальций және магний иондары бар тұрақты кешендер түзе алады.[2] Бұл балауыз қабатының түтіктің сыртында баяу жиналуына мүмкіндік береді. металды комплекстейтін агент осы балауыз қабатына үздіксіз жұмылдырылып, судан металл иондарын бөліп алады.[1] Гидрофобты металдарды комплекстейтін агент SLMD-де жиі қолданылады алкилденген 8-гидроксикинолин.[2] Олеин қышқылы әдетте 1: 1 гидрофобты реагент қоспасының екінші жартысы ретінде қолданылады, өйткені ол сулы іріктеу ортасында кальций олеаттарын түзеді.[1] Далада SLMD орналастыру үшін базалық құрылғыдан басқа, кейде гидрофобты пластикалық қабықшалар қолданылады.[1][2] Айнымалы су ағыны металдардың іріктеу жылдамдығын SLMD арқылы өзгерте алады және уақыт бойынша орташа концентрацияны анықтау қиынға соғады.[2] Бөлшектердің диффузиясын шектей отырып, металдың жауапты аналитиктерінің SLMD бетіне таралуына жол бере отырып, коллоидты немесе гуминді заттар болса, бұл гидрофобты қабықшалар жылдам қозғалатын суларда SLMD сіңуінің өзгергіштігін азайтуға көмектеседі.[2]

Белгілі бір уақыт аралығында орналастырылғаннан кейін, SLMD-ді талдау үшін өрістен алуға болады. 20% -бен жуу азот қышқылы сияқты аналитикалық тәсілдерді қолдану арқылы жинақталған металдарды алуға мүмкіндік береді индуктивті байланысқан плазмалық масс-спектроскопия (ICP-MS) немесе атомдық-абсорбциялық спектроскопия (жалын AAS) сығындыдағы металдың концентрациясын өлшеу үшін, SLMD жинақталған металдың мөлшерін анықтауға болады.[1]

Қолданбалар

SLMD жинақталатыны белгілі кадмий, кобальт, мыс, никель, қорғасын, және мырыш,[1][2] және Вашингтон штатының Экология департаменті (Экология) тұщы су мониторингіне жіберілген.[3] және USGS.[6]Экология SLMD-ді сәйкесінше 28 және 27 күн бойы жоғарғы және төменгі Үнді өзенінде орналастырды.[3] Ағзадағы металдардың нақты концентрациясын бағалау үшін SLMD металдар концентрациясы қолданылды. Есептік концентрация SLMD сынамаларын іріктеу жылдамдығына, сондай-ақ экспозиция ұзындығына негізделген диапазон түрінде көрсетілген. Іріктеудің мақсаты жас форельдің сублетальды әсерінің және өзендегі бентикалық биологиялық әртүрліліктің жойылуының мүмкін себептерін зерттеу болды.[3]

Артықшылықтары мен шектеулері

Улы металдар судағы ортада болуы мүмкін із немесе ультра іздік концентрациялары, әлі де токсикологиялық маңызы бар және осылайша адамдарға немесе қоршаған ортаға зиян тигізеді.[2] Бұл концентрациялар өте төмен болғандықтан, олар концентрациялардан асып түседі анықтау шектері егер бұқаралық ақпарат құралдары дәстүрлі граб үлгілерін қолданып алынған болса, көптеген аналитикалық құралдар.[7] Металдарды ұзақ уақыт бойына пассивті жинау үшін SLMD-ді пайдалану микроэлементтердің анықталатын деңгейге дейін жиналуына мүмкіндік береді, бұл су химиясы мен ластануын дәлірек анықтай алады.[2] SLMD-дің артықшылығы металдың ластануының импульстарын ұстау мүмкіндігі болып табылады, олар басқаша қолданғанда анықталмауы мүмкін үлгілерді алу.[3]SLMD лабильді металдарды бағалаумен шектеледі және оларды бақылау үшін пайдалану мүмкін емес органикалық ластаушылар. Сонымен қатар, SLMD-дің мыс, мырыш, никель, қорғасын және кадмий сынамаларын алу мүмкіндігі бірнеше рет дәлелденді,[1][2][4] олардың басқа улы металдарды сенімді түрде сіңіру қабілеті туралы зертханалық зерттеулер аз болған. SLMD тиімділігі туралы зертханалық зерттеулер мыс, мырыш, никель, қорғасын және кадмийді зерттеген кезде де, SLMD металдардың кең спектрін бағалау үшін далалық зерттеулерде сәттілікпен қолданылды.[3]

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б c г. e f ж сағ мен j к Brumbaugh, WG, Petty, JD, Huckins, JN, Manahan, S.E. 2002. Суда лабильді металдардан пассивті, интегративті сынамалар алуға арналған тұрақтандырылған сұйық мембраналық құрылғы (SLMD). Су, ауа, топырақ ластануы. 133, 109–119.
  2. ^ а б c г. e f ж сағ мен j к Petty, JD, Brumbaugh, W.G., Huckins, TWM, Wiedmeyer, R. 2001. АҚШ Патенттік нөмірі US006296760B1. https://patents.google.com/patent/US6296760?oq=ininventor:Petty+ininventor:Brumbaugh+ininventor:Huckins+ininventor:Wiedmeyer
  3. ^ а б c г. e f 2012. Радуга форелінің ерте өмірінің бұзылуының ықтимал себептері және Үнді-Крикте бентикалық биоалуантүрліліктің жоғалуы. Вашингтон штатының экология департаменті.
  4. ^ а б Brumbaugh, W.G., May, W.T., Besser, JM, Allert, A.L., Schmitt, C.J. 2008. Миссуридің оңтүстік-шығыс бөлігіндегі жаңа қорғаныш белдеуінің ағындарындағы элементтердің концентрациясын бағалау, 2002-05. 2007-5057 жж. Ғылыми зерттеулер туралы есеп.
  5. ^ а б Альварес, Д. 2013. Қоршаған ортаны бақылауға арналған өткізгіш мембраналық құрылғыларды (SPMD) және полярлы органикалық интегралды сынамаларды (POCIS) әзірлеу. Экологиялық токсикология және химия. 23: 2179–2181.
  6. ^ Америка Құрама Штаттарының Геологиялық Қоғамы (USGS) Колумбия экологиялық зерттеу орталығы. Мамыр 2004. Алынып тасталды 28.05.2018.
  7. ^ Петти, Дж.Д., Хуккинс, Дж.Н. Alvarez, DA, Brumbaugh, WG, Cranor WL, Gale, RW, Rastall, AC, Jones-Lepp TL, Leiker TJ, Rostad CE, Furlong ET, 2004. Суда болу ықтималдығы мен әсерін бағалау үшін тұтас пассивті интегративті іріктеу әдісі. қоршаған ортаға ластаушы заттар. Химосфера 54, 695-709.