Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Saraji,Ali asghar Ensafi
محمد سراجی (استاد راهنما) علی اصغر انصافی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ali Shahvar
علی شاهوار

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1394

TITLE

Development of Analytical Methods using Smartphone-Based Detection and Microextraction Techniques Based on Novel Adsorbents Combined with Chromatography
The main goal of this thesis is designing and developing new smartphone-based analytical systems to provide simple, inexpensive and fast methodologies with no need for any skilled operator for the determination of the analytes of the interest outside of the laboratory environment. In the other part of this thesis, the development of new adsorbents for improving performance and analytical parameters of sorbent-based microextraction techniques is considered. In the first study, a portable smartphone-based chemiluminescence sensing was introduced for TLC imaging. The instrument detects the light generated from the chemiluminescence reaction of potassium permanganate with morphine applied on a TLC plate. In this method, a smartphone was used as a detection system and data processor. Under the optimum conditions, the limit of detection and and linearity range were obtained 5.0 × 10-1 and 1.0-2.5 × 10 mg L?1, respectively. In the second study, single-drop microextraction was combined with smartphone-based on-drop sensing. A smartphone was used for formaldehyde detection after single-drop microextraction. After simultaneous extraction and derivatization of formaldehyde, on-drop sensing of formaldehyde was performed with imaging by the smartphone. The limit of detection and linearity range were obtained 1.0 × 10-1 and 3.0 × 10-1-1.0 × 10 mg L?1, respectively. The method was used for formaldehyde assaying in textile and wastewater samples. In the third study, Smartphone-based on-cell detection in combination with emulsification microextraction was introduced for the trace level determination of phenol index in water and wastewater samples. The reaction of 4- aminoantipyrine with phenolic compounds was used to produce a colored complex. After extraction of the colored complex, a smartphone was used for on-cell detection of color intensity. The limit of detection and linearity range were obtained 2 and 5-1 × 102, respectively. In the fourth study, a combination of paper-based thin-film microextraction with smartphone-based sensing for was introduced for sulfite assay in food sample. Sulfite was converted to SO2 by acidification of the sample solution. The liberated SO2 reduced Fe(III) to Fe(II) on the paper-based film, followed by a red complex formation with 1,10-phenanthroline. The intensity of the obtained color was the basis of the measurement. The limit of detection and linearity range were obtained 4.0 × 10-2 and 1.0 × 10-1-7.0 × 102 µg L?1, respectively. In the fifth study, a portable smartphone-based colorimetric sensor was introduced for rapid determination of water content in ethanol. The method was based on the color-changing of an ethanolic solution of cobalt chloride in the presence of water. The limit of detection and linearity range were obtained 2.00 × 10-2 and 5.00 × 10-2-2.00 % v/v, respectively. The method was used for the determination of water content in real ethanol samples. In the sixth study, Chip-based liquid-liquid microextraction in combination with smartphone-based detection was introduced for the determination of copper in environmental and biological samples. After the extraction of the colored complex of copper in the chip, color sensing was performed using a smartphone. The limit of detection and linearity range were obtained 1.0 × 10-1 and 3.0 × 10-1-4.0 × 10 mg L-1, respectively. In the seventh study, a portable smartphone-based chemiluminescence sensor was introduced for rapid urine and saliva drug screening. The method used chemiluminescence reaction of potassium permanganate and tris(bipyridine)ruthenium(II) chloride for the determination of morphine and heroin. The limit of detection and linearity range were 2.0 × 10-1 and 5.0 × 10-1-3.0 × 10 mg L-1 for morphine in urine and 2.0 × 10-1 and 6.0 × 10-1-1.0 × 102 mg L-1 for heroin in saliva, respectively. In the eighth study, a covalent triazine-based framework was synthesized and used for the first time for micro solid-phase extraction of parabens followed by high-performance liquid chromatography. The magnetic nanosized sorbent was used for the extraction of parabens from several real samples. The limit of detection and linearity range were obtained 2.0 × 10-2 and 1.0 × 10-1-5.0 × 102 µg L-1, respectively for the selected parabens. In the ninth study, a covalent triazine-based framework was synthesized and used for the first time for solid-phase microextraction followed by gas chromatography. The nanosized sorbent was used for the extraction of pesticides from water and wastewater samples. The limits of detection were 3.0 × 10-2-1.1µg L-1 and linearity ranges were 1.0 × 10-1-5.0, 2.0 × 10-1-1.0 × 10 and 4.0-7.5 × 10 for profenofos, propiconazole, and difenoconazole, respectively.
هدف این رساله طراحی و توسعه¬ی سامانه‌های تجزیه¬ای نوآورانه بر مبنای تلفن هوشمند برای ارائه روش¬هایی ساده، ارزان، سریع و بدون نیاز به اپراتور ماهر برای اندازه¬گیری ترکیبات هدف، خارج از محیط آزمایشگاه است. در قسمت دیگر، توسعه¬ی جاذب¬های نوین برای بهبود عملکرد و پارامترهای تجزیه¬ای روش¬های ریزاستخراج بر مبنای جاذب، مدنظر قرارگرفته است. در تحقیق اول، سامانه همراه آشکارساز نورتابی شیمیایی برای کروماتوگرافی لایه‌نازک با استفاده از تلفن هوشمند طراحی و ساخته شد. این سامانه نور ایجادشده از نورتابی شیمیایی حاصل از مورفین لکه‌گذاری شده روی صفحه‌ی کروماتوگرافی لایه‌نازک با پرمنگنات را آشکارسازی می‌کند. در این روش از تلفن هوشمند برای آشکارسازی و پردازش اطلاعات بهره گرفته شد. در شرایط بهینه، حد تشخیص و ناحیه‌ی خطی برابر با 1-10 × 0/5 و 10 × 5/2-0/1 میلی‌گرم بر لیتر به دست آمد. در تحقیق دوم، سامانه آشکارسازی مستقیم روی قطره با استفاده از تلفن هوشمند برای روش ریزاستخراج با قطره حلال طراحی و ساخته شد. از تلفن هوشمند برای تعیین غلظت فرمالدهید استخراج‌شده به روش ریزاستخراج با قطره حلال استفاده شد. پس از استخراج و مشتق‌سازی هم‌زمان فرمالدهید، اندازه-گیری مستقیماً به کمک تصویر¬برداری از قطره با تلفن هوشمند انجام شد. در شرایط بهینه، حد تشخیص و ناحیه‌ی خطی 1-10 × 0/1 و 10 × 0/1-1-10 × 0/3 میلی‌گرم بر لیتر به دست آمد. از این روش برای تعیین غلظت فرمالدهید در نمونه‌های پارچه و پساب استفاده شد. در تحقیق سوم، ریزاستخراج با امولسیون سازی به همراه آشکارسازی درون سل با کمک تلفن هوشمند برای اندازه‌گیری شاخص فنل در نمونه‌های آب و پساب انجام شد. از واکنش بین ترکیبات فنلی و معرف 4-آمینوآنتی‌پایرین برای ایجاد ترکیب رنگی استفاده شد. پس از استخراج، از تلفن هوشمند برای اندازه¬گیری میزان رنگ ایجادشده به‌طور مستقیم داخل ظرف استخراج استفاده شد. حد تشخیص و ناحیه‌ی خطی 2 و 102 × 1-5 میکروگرم بر لیتر به دست آمد. در تحقیق چهارم، ترکیب ریزاستخراج بر مبنای فیلم کاغذ و سنجش مبتنی بر گوشی هوشمند برای اندازه‌گیری سولفیت در نمونه‌های خوراکی انجام شد. سولفیت موجود در محلول نمونه در حضور اسید به SO2 تبدیل و درنهایت باعث کاهش آهن (III) موجود روی فیلم نازک تهیه‌شده به آهن (II) می‌شود. آهن (II) سپس با 1و10-فنانترولین موجود روی کاغذ کمپلکس رنگی ایجاد می‌کند. شدت رنگ تولیدشده مبنای اندازه‌گیری در این روش بود. حد تشخیص و ناحیه‌ی خطی 2-10 × 0/4 و 102 × 0/7-1-10 × 0/1 میکروگرم بر لیتر به دست آمد. در تحقیق پنجم، حسگر رنگ‌سنجی قابل‌حمل بر مبنای تلفن هوشمند برای اندازه‌گیری میزان آب در اتانول طراحی و ساخته شد. مبنای اندازه‌گیری، تغییر رنگ محلول اتانولی کبالت کلرید در حضور آب بود. حد تشخیص و ناحیه‌ی خطی 2-10 × 00/2 و 00/2-2-10 × 00/5 درصد حجمی- حجمی به دست آمد. از این روش برای تعیین آب در نمونه‌های اتانول استفاده شد. در تحقیق ششم، ریزاستخراج مایع- مایع بر روی تراشه در ترکیب با رنگ‌سنجی به کمک تلفن هوشمند برای اندازه‌گیری مس در نمونه‌های محیط زیستی و بیولوژیک طراحی و استفاده شد. پس از استخراج کمپلکس رنگی مس در داخل تراشه، رنگ ایجاد شده با تلفن هوشمند اندازه‌گیری شد. حد تشخیص و ناحیه‌ی خطی 1-10 × 0/1 و 10 × 0/4-1-10 × 0/3 میلی‌گرم بر لیتر به دست آمد. در تحقیق هفتم، یک حسگر نورتابی شیمیایی قابل‌حمل بر مبنای تلفن هوشمند برای غربالگری سریع افراد معتاد به مواد مخدر از طریق ادرار و بزاق طراحی و ساخته شد. از واکنشگر‌های نورتابی شیمیایی پرمنگنات و تریس(بی‌پیریدین) روتنیوم (II) کلرید عمل‌آوری شده با سرب دی‌اکسید برای اندازه‌گیری مورفین و هروئین استفاده شد. حد تشخیص و ناحیه‌ی خطی معادل 1-10 × 0/2 و 10 × 0/3-1-10 × 0/5 میلی‌گرم بر لیتر ادرار برای مورفین و 1-10 × 0/2 و 102 × 0/1-1-10 × 0/6 میلی‌گرم بر لیتر بزاق برای هروئین به دست آمد. در تحقیق هشتم، یک چارچوب کووالانسی بر مبنای تری‌آزین (سیانوریک کلرید و بی‌فنیل به عنوان هسته و اتصال دهنده) سنتز و برای اولین بار برای استخراج ریز فاز جامد همراه با کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا مورد استفاده قرار گرفت. جاذب نانو ساختار مغناطیسی تهیه‌شده برای ریزاستخراج پارابن‌ها از نمونه‌های حقیقی مختلف استفاده شد. حد تشخیص و ناحیه‌ی خطی 2-10 × 0/2 و 102 × 0/5-1-10 × 0/1 میکروگرم بر لیتر برای پارابن‌های مورد مطالعه به دست آمد. در تحقیق نهم، یک چارچوب کووالانسی بر مبنای تری‌آزین (سیانوریک کلرید و فلورن به عنوان هسته و اتصال دهنده) سنتز و برای اولین بار برای ریزاستخراج فاز جامد همراه با کروماتوگرافی گازی مورد استفاده قرار گرفت. جاذب نانوساختار تهیه‌شده برای ریزاستخراج سموم از نمونه‌های آب و پساب استفاده شد. حد تشخیص 1/1-2-10 × 0/3 و دامنه‌ی خطی 0/5-1-10 × 0/1، 10 × 0/1-1-10 × 0/2 و 10 × 5/7-0/4 میکروگرم بر لیتر برای سموم پروفنفوس، پروپیکونازول و دیفنوکونازول به دست آمد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی