Cloud Point

Cloud-Point-Extraktion

Die Cloud-Point-Extraktion (CPE) wurde erstmals von Watanabe et al. in den späten 1970er Jahren . Diese Technik basiert hauptsächlich auf der Verwendung von Tensiden als Extraktionsmittel, wobei ein Tensid nach dem Erhitzen von einer Flüssigkeit in eine andere übertragen wird. Oberhalb der Trübungspunkttemperatur bildeten die Tensidmoleküle Mizellen und Aggregate. Diese Mizellen können Komplexe binden und Zielmetallanalyten vorkonzentrieren. Die allgemeinen Schritte für ein Standard-CPE-Verfahren können wie folgt zusammengefasst werden: zugabe einiger mL Tensid zu einer wässrigen Lösung, gegebenenfalls Zugabe von Komplexbildner, Erhitzen über die Trübpunkttemperatur und Zentrifugieren zur Phasentrennung. Im Allgemeinen bietet CPE mehrere Vorteile für die Extraktion und Vorkonzentration von Metallionen, hohe Extraktionseffizienz und Vorkonzentrationsfaktor, niedrige Kosten, einfache Handhabung und reduzierte Toxizität .

Obwohl CPE ohne Verwendung von NMs zufriedenstellend angewendet werden kann, hat die Anwendung von NMs gezeigt, dass sie als Träger wirken können, die die Übertragung von Metallionen unterstützen. Mehrere Anwendungen wurden unter Verwendung von Ag NPs, TiO2 NPs, Au NPs und auch magnetischem Fe NPs angewendet.

Lopez-García et al. entwicklung mehrerer Anwendungen unter Verwendung von Ag-NPs als effiziente Träger zur Übertragung und Vorkonzentration von Cd, Cu, Ni und Cr aus einer wässrigen Probe in eine tensidreiche Phase von Triton X-114. Diese Veröffentlichungen hatten die CPE-Strategie und ETAAS-Analyse gemeinsam. Ein Anreicherungsfaktor von 1050 wurde für Cd , 510 für Cu und Ni und 1150 für Cr gefunden. Nachweisgrenzen im Bereich von 1-2,4 ng L− 1 wurden erreicht. Das Verfahren wurde auf Wasser-, Bier- und Weinproben angewendet. Für Cr wurden Schwierigkeiten für Proben mit Ethanol in einer Konzentration von mehr als 6% v/v gefunden, da die Ethanolkonzentration auf den CPE-Prozess einwirkte. Im Falle von Cd wurde dem Medium APDC zugesetzt, und die Anwesenheit von Ag-NPs erhöhte die Extraktionseffizienz des Cd-APDC-Komplexes von der wässrigen in die tensidreiche Phase. Die Acidität des Mediums spielte eine wichtige Rolle, mit einer Extraktionsrate, die in Gegenwart von Ag NPs bei pH im Bereich von 2-4 höher war als in Abwesenheit von Ag NPs. Die Experimente können darauf hindeuten, dass APDC mit Ag NPs reagiert, eine bestimmte Art der Funktionalisierung beteiligt. Zur Cu- und Ni-Extraktion wurden Ag-NPs mit dem Natriumsalz der 2-Mercaptoethansulfonsäure funktionalisiert. Die Ergebnisse zeigten, dass nur freie oder labile ionische Cu- und Ni-Spezies in das Koazervat übertragen wurden. Im Falle von Cr wurde die nichtchromatographische Cr-Speziation unter Verwendung von unmodifiziertem Ag-NPs durchgeführt . Während herkömmliches CPE für Cr-Spezies angewendet wurde, wurde keine Extraktion von Cr in das Koazervat (tensidreiche Phase) beobachtet. Wenn jedoch Ag-NPs vorhanden waren, wurden selbst in geringer Konzentration Cr-Arten nachgewiesen. Als Träger wurden Ag-NPs verwendet, die Cr in wässriger Lösung aufgrund eines Co-Extraktionseffekts auf das Koazervat (Tensid) übertragen. Cr-Spezies Interaktion mit Ag NPs wurde zuvor berichtet . Zusätzlich führte die Anwesenheit von überschüssigem Reduktionsmittel (NaBH4), das für die Ag-NPs-Synthese verwendet wurde, zur Reduktion von Cr (VI) zu Cr (III), was die Wechselwirkung mit Ag-NPs ermöglichte. Cr(III) wurde mit Hilfe von Ag NPs in das Koazervat übertragen. Weitere Studien, die unter Verwendung von Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) als Komplexbildner durchgeführt wurden, ermöglichten die Cr-Speziation. Weiterhin wurde der wässrigen Lösung, die Cr-Spezies enthielt, zunächst EDTA zugesetzt und dann Ag-NPs eingearbeitet. Die EDTA-Komplexierung verhindert die Extraktion zur Tensidphase, wobei die Metallspezies in der wässrigen Lösung verbleiben. Für Cr(III)-Lösungen zeigte die Komplexierung mit EDTA im Vergleich zur Retention von Cr(III) auf Ag-NPs eine relativ langsame Kinetik. Somit wurde durch die Anwesenheit von EDTA, auch bei geringer Konzentration, die Übertragung von Cr(III) in die tensidreiche Phase vermieden. Für Cr (VI) -Lösungen hing die Extraktion zum Tensid von der Konzentration von Ag NPs und EDTA ab. Da die Retention von Cr (III) durch das Ag-NPs schneller war als seine Komplexierung mit EDTA, wurde das Cr (III), das aus der Reduktion von Cr (VI) (aufgrund des Reduktionsmittels) in Gegenwart von EDTA erzeugt wurde, nicht komplexiert, sondern schnell und stark auf dem Ag-NPs zurückgehalten. Schließlich gab es nur dann, wenn die EDTA-Konzentration hoch genug war, eine Konkurrenz für Cr (III) mit dem NPs und die Extraktion wurde reduziert. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Zugabe von EDTA zwar die Bestimmung von Cr (VI) ermöglichte, die Abwesenheit von EDTA jedoch für die Gesamt-Cr-Bestimmung geeignet war. Somit wurde Cr (III) durch Differenzierung erhalten, wodurch eine empfindliche Anwendung für Cr-Arten entwickelt wurde.

Pourreza et al. entwicklung eines Verfahrens basierend auf kombinierter Trübungspunkt-Festphasenextraktion (CP-SPE) unter Verwendung einer Dispersion von TiO2-NPs in mizellaren Medien zur Anreicherung von Zn gefolgt von UV-vis-Spektrophotometrie. Die Zn-Ionen wurden an TiO2-NPs adsorbiert und in die tensidreiche Phase, in diesem Fall Triton X-100, überführt. Dann wurden Zn-Ionen aus TIO 2-NPs in Gegenwart von Dithizonlösung desorbiert, wobei ein farbiger Komplex spektrophotometrisch verfolgt wurde. Ein Anreicherungsfaktor von 80 und eine Nachweisgrenze von 0,33 µg L- 1 wurden erreicht. Dieses Verfahren wurde zufriedenstellend auf Wasser- und Milchproben angewendet.

Tan et al. verwendete funktionalisierte Au-NPs als Sonde für CPE von Hg, gefolgt von visueller und kolorimetrischer Detektion. Au-NPs von ≈ 4 nm Durchmesser wurden mit Mercaptopropionsäure und Homocystein funktionalisiert. Hier verstärkte die Assoziation mit Hg die Hydrophobie und erleichterte deren Extraktion in Richtung der Triton X-114-Phase und den Farbwechsel von farblos nach rot.

In den meisten Fällen war ein Zentrifugationsschritt in CPE zur Abtrennung der angereicherten Tensidphase erforderlich. Es wurde jedoch erwartet, dass die Implementierung von magnetischem NMs die Probenvorbereitungszeit und die Trennschritte reduzieren würde. Dies bedeutet, dass ein Zentrifugationsschritt zur Phasentrennung der mit Analyt angereicherten micellaren Phase aus der wässrigen Lösung vermeidbar sein kann, da die Verwendung eines Magneten die Trennung von MNPs von der restlichen Lösung erleichtert. Obwohl in der Arbeit von MNPS, die von Jalbani und Soylak entwickelt wurden , sogar Zentrifugation verwendet wurde. In dieser Arbeit, MNPs von Fe3O4 wurden zur Vorkonzentration von Cd und Pb in Wasser- und Bodenproben verwendet, gefolgt von einer Metallbestimmung durch FAAS . Die Autoren nannten dieses Verfahren Surfactant mediated solid-phase Extraction (SM-SPE). In dieser Arbeit wurde der Magnet jedoch nur im Syntheseschritt zur Abtrennung von MNPs aus dem Reagenzüberschuss angewendet. Die allgemeine Vorgehensweise bestand in der pH-Einstellung der Probenlösung durch Zugabe von Triton X-114. Die Lösung wurde zur Bildung einer tensidreichen Phase bei Raumtemperatur gehalten. Dann wurden einige mg Fe3O4-NPs zugegeben und die Mischungen durch Zentrifugation dispergiert. Die wässrige Lösung wurde entfernt und der Zielanalyt durch Zugabe von 400 µL HNO 3 desorbiert. Nach Desorption wurden die NPs erneut für 10 min zentrifugiert. Nach Zentrifugation wurden die Fe3O4-NPs erneut abgetrennt und die 50 µL Zielanalyten enthaltende Probenlösung in die FAAS eingebracht. Eine multivariate Studie wurde durchgeführt, um die folgenden Variablen zu bewerten: pH (3, 2,15 oder 5,5), Menge an NPs (15, 32,5 oder 50 mg), Triton X-114 (0,05, 0,275 oder 0,5% w / v) und Zentrifugationszeit (5 oder 10 min). Diese Strategie ermöglichte die schnelle, kostengünstige und umweltfreundliche Vorkonzentration von Cd und Pb. Magnetit-NPs zeigte eine große Adsorptionsfähigkeit gegenüber den Metallionen. Die Autoren führten jedoch mehrere Zentrifugationsschritte durch, obwohl die Verwendung eines Magneten viele Phasentrennungsschritte vereinfachen würde, da die Anwesenheit von Tensid die magnetische Trennung von NPs mit einem Magneten nicht beeinflusste.

Ein abgeleitetes Beispiel ergab sich aus der sequentiellen Kombination von D-μ-SPE und CPE für Cr-Speziationsstudien in Wasserproben unter Verwendung von MNPs, gefolgt von einem FAAS-Nachweis . Diese Methodik bestand in einer selektiven Retention von Cr(VI) an mesoporöse aminofunktionalisierte Fe3O4/SiO2-NPs bei pH 5. Die Mesoporen (Porendurchmesser 2-50 nm) wurden im Syntheseschritt unter Verwendung von Hexadeciltrimetilamoniumbromid (CTAB) gebildet und lieferten eine gute Dispersion der festen Phase, was zu einer hohen Oberfläche führte. Sobald Cr (VI) adsorbiert war, wurden angereicherte MNPs mit einem Magneten gesammelt. Anschließend wurde im Überstand vorhandenes Cr(III) einer selektiven Vorkonzentration durch CPE unterzogen. So wurde Cr(III) mit 4-(2-thiazolylazo)resorcin (TEER) bei pH 5, 90°C und unter Verwendung von Triton X-114 komplexiert. Schließlich war zur Phasentrennung ein Zentrifugationsschritt erforderlich. Eine FAAS-Analyse wurde durchgeführt, um den Cr-Gehalt zu bewerten, sowohl in der Cr (VI) -haltigen Lösung, die durch Elution von MNPs erhalten wurde, als auch in den Tensidphasen nach Verdünnung in Methanol / verdünntem HNO3. Es wurden niedrige Vorkonzentrationsfaktoren von 16 bzw. 12 für Cr (VI) und Cr (III) erreicht. Nachweisgrenzen von 1,1 bzw. 3,2 µg L− 1 wurden für Cr(VI) bzw. Cr(III) erreicht. Diese Strategie beinhaltet eine miniaturisierte, schnelle und einfach zu bedienende Technik und erfordert keine ausgeklügelte Instrumentierung für die Cr-Speziation.