ˆ˙˝˛ˆ˚˜ !!#˙˜ $%&$: ˆ˙˝(˝)*ˆ +$,-ˆ˙˝.˝˙)/$0#/)/-˚ˆ cloud...

ว.วทย. มข. 40(3) 732-749 (2555) KKU Sci. J. 40(3) 732-749 (2012)

การสกดแบบคลาวดพอยท: การประยกตในการวเคราะหโลหะหนก

Cloud Point Extraction: Application to Heavy Metals Analysis วภารตน เชอชวด ชยสทธ

1

บทคดยอ การประยกตใชวธสกดแบบคลาวดพอยทสาหรบวเคราะหปรมาณโลหะหนกในตวอยางทางสงแวดลอม

และอน ๆ ไดรบความสนใจมากในปจจบน เนองจากวธการสกดดงกลาวมขอดหลายประการเมอเปรยบเทยบกบวธการสกดแบบของเหลว-ของเหลว เชน สามารถปรบปรงคาขดจากดตาสดในการวเคราะห ใหคาแฟคเตอรในการเพมความเขมขนสง และเพมสภาพไวในการวเคราะหได อกทงยงมคาใชจายในการเตรยมตวอยางไมสงมากนก กระบวนการแยกและการสกดทาไดงาย รวดเรวและสะดวก หลกเลยงการใชตวทาละลายอนทรยทเปนพษ ขนตอนการสกดแบบคลาวดพอยทประกอบดวย 3 ขนตอนทสาคญ คอ 1) ขนการละลายสารทสนใจวเคราะหเขาไปอยในไมเซลลของสารลดแรงตงผว 2) ขนทาใหสารลดแรงตงผวเกดการขน ณ อณหภมทจดคลาวดพอยท และ 3) ขนการแยกเฟสของสารลดแรงตงผวออกจากเฟสของสารละลายกอนการวเคราะห ในบทความนจะไดกลาวถงหลกการของวธการสกดแบบคลาวดพอยทโดยใชสารลดแรงตงผว ปจจยทมผลตอการสกดแบบคลาวดพอยท และตวอยางการประยกตใชเพอวเคราะหโลหะหนกปรมาณนอยชนดตาง ๆ ในตวอยางทางสงแวดลอม และคลนกวทยา รวมไปถงการนาไปใชวเคราะหสปชสของโลหะหนกบางชนด 1ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยนเรศวร จ.พษณโลก 65000 E-mail: [email protected]

บทความ วารสารวทยาศาสตร มข. ปท 40 ฉบบท 3 733

ABSTRACT The applications of extraction method based on cloud point extraction for the analysis

of heavy metals in environmental and various types of sample matrices have been receiving more attention at present. The main advantages of cloud point extraction as compared to the liquid-liquid extraction are that it can improve the limit of detection, the enrichment factor and the sensitivity of the analysis. The sample preparation provides low cost, simple and rapid procedures, and avoids using large amount of toxic organic solvents. The extraction procedure consists of three steps: 1) the solubilization of interested analytes in the micelle aggregates of surfactant, 2) clouding stage of surfactant at cloud point temperature and 3) the phase separation of surfactant from the solution phase prior to analysis. In this article, the principle of cloud point extraction using surfactants is presented. Factors affecting cloud point extraction and applications for trace heavy metal analysis in various types of sample matrices e.g. environmental and clinical samples, including the speciation of some heavy metals are reviewed.

คาสาคญ: การสกดแบบคลาวดพอยท โลหะหนก สารลดแรงตงผว Keywords: Cloud point extraction, Heavy metals, Surfactant

บทนา การวเคราะหหาโลหะหนกในตวอยางซงม

องคประกอบซบซอน จาเปนตองอาศยการเตรยมตวอยางทเหมาะสมกอนการวเคราะห เชน การแยก และการเพมความเขมขน (preconcentration) เทคนคการสกด (extraction) นอกจากจะนามาใชเพอแยกสารทสนใจออกจากองคประกอบอน ๆ ในสารตวอยาง เพอชวยลดหรอกาจดปญหาการรบกวนอนเนองมาจากองคประกอบของสารตวอยางแลว ยงมขอดคอ เปนเทคนคทชวยเพมความเขมขน ทาใหสามารถวเคราะหสารในระดบตาได เทคนคการสกดและการเพมความเขมขนทใชกนทวไป ไดแก การสกดแบบของเหลว-ของเหลว (liquid-liquid extraction, LLE) โดยใชตวทาละลายอนทรย และการสกดดวยเฟส

ของแขง (solid phase extraction, SPE) การสกดดวยตวทาละลายอนทรยแบบดงเดมนน มขอเสยหลายประการ คอ ใหคารอยละการกลบคน (recovery) ตา ใชตวทาละลายอนทรยในปรมาณมาก ทาใหเกดพษตอรางกาย และเปนผลเสยตอสงแวดลอมได ดงนนจงมการพฒนาเทคนคการสกดดวยเฟสของแขง ซ งมแนวโนมในการนามาประยกตใชแทนการสกดดวยตวทาละลายอนทรยมากขน สามารถลดขนตอนในการสกดสารตวอยาง ลดการสญเสยสารตวอยางกอนการวเคราะห และสามารถหลกเลยงการใชตวทาละลายทเปนพษได เทคนคการสกดดวยเฟสของแขงไดนาไปใชในกระบวนการสกด และทาความสะอาดตวอยางกอนการวเคราะหอยางกวางขวางในปจจบน อยางไรกตามเทคนคการสกดดวยเฟสของแขงมขอเสยอยหลายประการ กลาวคอ ม พนทหนาตด (cross-section

734 KKU Science Journal Volume 40 Number 3 Review

area) ทใชในการสกดนอย ขนตอนการสกดทาไดชา สามารถเกดการอดตนของอนภาค และเกดการดดซบของเมทรกซ (matrices) ทเปนองคประกอบของสารตวอยางได นอกจากนการสกดแบบเฟสของแขงเกดขนโดยอาศยการไหลผานสารละลายตวอยางไปตามชองวางของอนภาคของแขง ทาใหเกดการยดเหนยวของสารทสนใจไดนอย อกทงการสกดแบบ LLE และ SPE ใชเวลานาน และยงคงตองอาศยผทาการทดลองในการวเคราะห (Ferrera et al., 2004)

ในชวงสบปทผานมามนกวจยหลายกลมไดใหความสนใจในการนาเอาระบบไมเซลลทเกดจากสารลดแรงตงผว (surfactant) มาใชในเทคนคการสกด เพอเพมความเขมขนของโลหะหนกกอนการวเคราะห และเรยกการสกดโดยใชไมเซลลเปนตวกลาง (micelle-mediated extraction, MME) วา การสกดแบบคลาวดพอยท (cloud point extraction, CPE) โดยอาศยหลกการแยกเฟส (phase separation) ของสารลดแรงตงผวออกจากเฟสสารละลาย โดยโลหะทสนใจในรปของสารประกอบเชงซอนจะเขาไปอยในไมเซลล หรอเกดการจบระหวางโลหะกบสวนทมขวของสารลดแรงตงผว หลงจากนนทาใหเกดการแยกเฟสของสารลดแรงตงผวออกจากเฟสของสารละลายทอณหภมหนง ซงทาใหสารลดแรงตงผวมลกษณะขน (cloud point) เทคนคดงกลาวมขอดเมอเทยบกบเทคนคการสกดทใชกนทวไป คอ สามารถปรบปรงคาขดจากดตาสดในการวเคราะห (detection limit) เนองจากมแฟคเตอรในการเพมความเขมขนสง และเพมความไวในการวเคราะห (sensitivity) มคาใชจายนอยในการเตรยมตวอยาง ใชปรมาณสารตวอยางในการสกดนอย หลก เล ยงการ ใ ชต ว ทาละลายอนทร ย ท เ ปนพษ ปลอดภยตอผวเคราะห กระบวนการแยกและการสกดทาไดงาย รวดเรวและสะดวก และอาจกลาวไดวา

วธการสกดแบบคลาวดพอยทเปนวธการเตรยมตวอยางทเปนมตรตอสงแวดลอมอกดวย (Stalikas, 2002) ในบทความนจะไดกลาวถงหลกการสาคญในการสกดแบบคลาวดพอยทโดยใชสารลดแรงตงผว เพอใชในการแยกและเพมความเขมขนของโลหะหนกชนดตาง ๆ กอนการวเคราะห ปจจยทมผลตอการสกดแบบคลาวดพอยท และการประยกตเ พอวเคราะหโลหะหนกปรมาณนอยทงในแบบแบทช และแบบออนไลน รวมไปถงการนาไปใชในการวเคราะหสปชส (speciation) ของโลหะหนกบางชนด

หลกการของการสกดแบบคลาวดพอยท วธการสกดแบบคลาวดพอยทถกพฒนาขน

ครงแรกโดย Watanabe et al. (1976) ซงนามาใชในการเพมความเขมขน และการแยกโลหะนกเกลกอนการวเคราะห โดยใชสารคเลต 1-(2-thiazolylazo)-2-naphthol และ Triton X-100 เปนสารลดแรงตงผว หลงจากนนไมนานคณะวจยกลมเดยวกนไดเสนอวธการสกดแบบ CPE ในการวเคราะหสงกะสโดยใชสารคเลต 1-(2-pyridylazo)-2-naphthol (Watanabe and Ta- naka, 1978) ปจจบนวธการสกดแบบคลาวดพอยทนยมใชกนอยางแพรหลายในการวเคราะหหาโลหะหนกปรมาณนอยโดยเทคนคอะตอมมคสเปกโทรเมตร เชน เฟลมอะตอมมกแอบซอรพชนสเปกโทรเมตร (FAAS) อเลกโทรเทอรมอลอะตอมมกแอบซอรพชนสเปกโทร- เมตร (ETAAS) และอนดคทฟลคพเพลพลาสมาสเปก-โทรเมตร (ICP-OES และ ICP-MS) นอกจากนยงสามารถนาไปใชในการสกดสารอนทรยประเภทตาง ๆ กอนการวเคราะหโดยเทคนคโครมาโทกราฟไดอกดวย เชน ยาฆาแมลง พอลคลอไรด (polychlorides) ฟนอล วตามน ยา โปรตน เปนตน (Tani et al., 1997)

จากการคนควางานวจยทเกยวของพบวามการประยกตเทคนคการสกดแบบ CPE ในการเตรยม


สารตวอยางเพอวเคราะหโลหะหนกอยางกวางขวาง ซงเปนวธการสกดดวยตวทาละลายในรปของไมเซลล แบบ liquid-liquid extraction โดยอาศยหลกการเกดปรากฏการณคลาวดพอยท (cloud point phenomenon) โดยการใชสารละลายทประกอบดวยสารคเลต และสารลดแรงตงผวทความเขมขนมากกวาความเขมขนวกฤตในการเกดไมเซลล (critical micelle concentration, CMC) และทาใหสารละลายมลกษณะขนทอณหภมหนง เนองจากการละลายของสารลดแรงตงผวในนาลดลง ขอดของการสกดแบบ CPE คอสามารถหลกเลยงการใชตวทาละลายอนทรยทเปนพษซงมราคาแพงและไวไฟ ใหรอยละการกลบคนในการสกดสารตวอยางทสนใจสง ใหประสทธภาพในการสกด (extraction efficiency) และแฟคเตอรในการเพมความเขมขนสง (preconcentration factor) เนองจากการใชสารลดแรงตงผวสามารถชวยลดการสญเสยสารตวอยาง ทอาจเกดการดดซบบนผวของภาชนะทใชในการสกดได (Silva et al., 2006) ในการสกดจะมการเตมสารลดแรงตงผวชนดไมมประจ (non-ionic surfactant) เชน Triton X-100, Triton X-114, PONPE 5, PONPE 7.5 เปนตน หรอใชสารลดแรงตงผวแบบสวตเตอรไอออน (zwitter-ionic surfactant) เชน dodecyl betaine, Dodecyl dimethylamine oxide และ Cocamidopropyl betaine เปนตน น อ ก จ า ก น ย ง ส า ม า ร ถ ใ ช ไ ซ โ ค ล เ ด ก ซ ต ร น (cyclodextrin) ซงมคณสมบตคลายสารลดแรงตงผวชนดไมมประจ ในการสกดโดยทวไปนนนยมใชสารลดแรงตงผวชนดไมมประจมากกวาแบบอน ๆ เนองจากสามารถละลายสารทสนใจวเคราะหไดหลายชนด ลกษณะของไมเซลลทเกดขนแสดงดงรปท 1 และคณสมบตของสารลดแรงตงผวชนดไมมประจชนดตาง ๆ แสดงดงตารางท 1 เมอเปลยนสภาวะของสารละลาย

โดยการเพมหรอลดอณหภม ความดน หรอเตมสารอนล ง ไ ป ส า ร ล ะ ล า ย จ ะม ล ก ษณะ ข น เ น อ ง จ า กความสามารถในการละลายของสารลดแรงตงผวจะลดลงทอณหภมเหนอจดคลาวดพอยท ซงเปนอณหภมททาให เกดการแยกของเฟสสองเฟสเกดขน โดยประกอบดวยเฟสของสารละลาย (aqueous phase) ทมสารลดแรงตงผวทความเขมขนใกลกบจด CMC และเฟสทมสารลดแรงตงผวสง (surfactant-rich phase) ซงปรมาตรเพยงเลกนอย สารละลายตวอยางทสนใจจะถกสกดใหอยในสวนของไมเซลลไดและทาใหเขมขนขนในสวนทเปน Surfactant-rich phase ขนตอนของการสกดแบบ CPE โดยทวไป แสดงดงรปท 2 ซ งประกอบดวย 3 ขนตอน คอ (Ojeda and Rojas, 2009; Giokas and Vlessidis, 2011)

1) การละลายสารทสนใจวเคราะหเขาไปใน

ไมเซลล (micellar aggregates) ในขนแรกจะเตมสารลดแรงตงผวลงในสารละลายทมสารทตองการวเคราะหปนอย ความเขมขนของสารลดแรงตงผวทเตมลงไปจะตองมากกวาความเขมขนวกฤตในการเกด ไมเซลล การละลายของสารทสนใจในไมเซลลเกดขนได 2 ลกษณะคอ ในเฟสไมเซลลนน สวนทไมชอบนา (hydrophobic) จะละลายอยกบสวนทไมชอบนาของไมเซลลดานใน หรอสวนทมขวจะถกดดซบไวกบผว ไมเซลลทสมผสกบนา ตวถกละลายทจบกบไมเซลลจะถกสกดไดแตกตางกนขนอยกบอนตรกรยาระหวางไมเซลลกบตวถกละลาย (micelle-solute interaction) ไอออนโลหะสามารถจบกบสวนทมขวของสารลดแรงตงผวดวยแรงดงดดทางไฟฟาสถต หรอสวนทไมมขวของสารประกอบเชงซอนระหวางโลหะกบสารคเลตทเหมาะสม จะละลายอยในสวนทไมชอบนาของไมเซลล ทาใหถกสกด และเพมความเขมขนอยในเฟสของสารลดแรงตงผวได


รปท 1 (a) การเกดไมเซลลเมอความเขมขนของสารลดแรงตงผวมากกวาความเขมขนวกฤตในการเกดไมเซลล

(CMC) และ (b) ลกษณะของไมเซลลแบบตาง ๆ (Paleologos et al., 2005; Yazdi, 2011; Burguera and Burguera, 2004)

รปท 2 ขนตอนทวไปในการสกดแบบคลาวดพอยท ขน A และ B สารทสนใจละลายเขาไปอยในไมเซลล ขน C

สารละลายขนทอณหภม ณ จดคลาวดพอยท และ ขน D การแยกเฟสของสารลดแรงตงผว (Silva et al., 2006)

CMC

micelle

(bulk solution)

(solution) monomers

(air-liquid solution)

monomer micelle bilayer

reverse micelle rod -like micelle vesicle

W/O microemulsion O/W microemulsion





W/O microemulsion O/W microemulsion

A B C DA B C D

(a)

(b)


ตารางท 1 คณสมบตของสารลดแรงตงผวชนดไมมประจ (Ferrera et al., 2004)

ชนดของสารลดแรงตงผว ชอทางการคา

ความเขมขนวกฤต

ในการเกดไมเซลล

(CMC, mM/L)

อณหภมทจดคลาวดพอยท

(°°°°C) ทความเขมขนของสาร

ลดแรงตงผว1% w/v

Polyoxyethylene 4 lauryl ether Brij 30 (C12E4) 0.064 2.0

Polyoxyethylene 6 lauryl ether C12E6 0.068 50.3

Polyoxyethylene 9 lauryl ether Polidocanol (C12E9) 0.069 86.6

Polyoxyethylene 10 lauryl ether Pole (C12E10) 0.09 77

Polyoxyethylene 8 dodecanol Genapol X80 (C12E8) 0.05 75

Polyoxyethylene 7.5 nonylphenyl ether

PONPE 7.5 0.085 5.0

Polyoxyethylene 9.5 octylphenyl ether

Triton X-100 0.24 64

Polyoxyethylene 10 cetyl ether Brij 56 (C16E10) 0.0006 69

Polyoxyethylene 10 stearyl ether

Brij 90 (C18E10) 0.0017 72

2) ทาใหสารลดแรงตงผวเกดการขน

(clouding) ณ อณหภมทจดคลาวดพอยท ขนตอนนเปนการใหอณหภมเพมสงขนจนถงจดคลาวดพอยทของสารลดแรงตงผวชนดไมมประจ หรอตากวาอณหภมทจดคลาวดพอยทของสารลดแรงตงผวแบบสวตเตอรไอออน ทาใหเกดการแยกเฟสเกดขนระหวางเฟสของสารลดแรงตงผวและเฟสของสารละลาย ไดมผเสนอกลไกการขนของสารลดแรงตงผวในสารละลาย (clouding phenomenon) ทอณหภม ณ จดคลาวดพอยท (Kjellander et al., 1986) โดยไดอธบายวา โมเลกลของสารลดแรงตงผวจะถกลอมรอบดวยโมเลกลของนาผานอะตอมของไฮโดรเจนกบสวนทมขว เมออณหภมสงขน โมเลกลของนาทลอมรอบจะหลดออก ทาใหโมเลกลของสารลดแรงตงผวดงดดกนเองดวยแรงวนเดอรวาลล และในทสดทาใหเกดการแยกเฟสเกดขน

ดงนนกระบวนการแยกเฟสของสารลดแรงตงผว เกดจากการแขงขนระหวางเอนโทรปในการผสมกนเขากนไดของไมเซลลในนา และเอนทาลปในการแยกเฟสของไมเซลลออกจากชนนา นอกจากนยงไดมผเสนอวากลไกการแยกเฟสเกดจากการเพมจานวนไมเซลลของสารลดแรงตงผวอยางรวดเรวเมออณหภมสงขน (Rosen, 1987) การแยกเฟสของสารลดแรงตงผวจะเกดขนทอณหภมในชวงแคบ ซงขนกบชนด และความเขมขนของสารลดแรงตงผวทใช นอกจากนนยงขนกบความเขมขนของสารอนทรย หรอสารอนนทรยทเตมลงไปในสารละลาย ในกรณของสารลดแรงตงผวชนดไมมประจ เชน polyoxyethylated อณหภมทจดคลาวดพอยทจะเพมขนตามความยาวของสายโซไฮโดรคารบอน หรอความยาวของหม oxyethene ซงแสดงตามโครงสรางในรปท 3 สวนการเตมสารลดแรงตงผวชนดอน ๆ กรด


เบส เกลอ หรอสารเตมแตงอนทรย (organic additives) สามารถทาใหอณหภม ณ จดคลาวดพอยทเกดการเปลยนแปลงได นอกจากการเพมอณหภมในการสกดจะทาใหเกดการแยกเฟสของสารลดแรงตงผวท

จดคลาวดพอยทแลว การเปลยนแปลงความดน และการเตมสารอเลกโทรไลตกทาใหเกดผลดงกลาวนไดเชนเดยวกน

รปท 3 โครงสรางของสารลดแรงตงผวชนดไมมประจ Polyoxyethylene 9.5 octylphenyl ether (Triton X-

100) (http://en.wikipedia.org/wiki/Triton_X-100)

3) การแยกเฟสของสารลดแรงตงผวออก

จากเฟสของสารละลายเพอนาไปวเคราะห ในขนสดทายเปนการเกดกระบวนการแยกเฟสของสารลดแรงตงผวออกจากสารละลาย สามารถทาไดโดยการแยกโดยอาศยความแตกตางระหวางความหนาแนนของเฟสทงสอง แตอาจกอใหเกดปญหาขนในทางปฏบตเนองจากสารลดแรงตงผวอาจเกดการละลายในเฟสของสารละลายไดเมอสารผสมมอณหภมตากวาจดคลาวดพอยท ดงนนสามารถทาการสกดซาไดโดยการเตมสารลดแรงตงผว หรอสารเตมแตงลงในสารละลายเพอเพมประสทธภาพในการสกด

ปจจยทมผลตอการสกดแบบคลาวดพอยท การนาเทคนคการสกดแบบคลาวดพอยทไป

ประยกตในการวเคราะหโลหะหนก โดยทวไปอาศยหลกการทาปฏกรยาระหวางโลหะกบสารคเลตทเหมาะสม เกดเปนสารประกอบเชงซอนทมโครงสรางของสวนทไมชอบนา (hydrophobic complex) อยางไรกตามการสกดสามารถทาไดโดยปราศจากการเตมสารคเลตได (Luconi et al, 2000; Sombra et

al., 2002; Pramauro and Pelezetti, 1996) ในกรณน ไอออนโลหะเ กดสารประกอบเ ชงซ อนกบหม polyoxyethylene ของสารลดแรงตงผวบรเวณผวของไมเซลล จากนนทาใหสารละลายขนโดยการเพมอณหภมใหสงกวาจดคลาวดพอยท หรอการเตมเกลอลงไป สารประกอบเชงซอนทเกดขนจะถกจบไวภายใน ไมเซลลซงประกอบดวยสวนทไมชอบนาดานใน และในขนสดทายเฟสของสารลดแรงตงผวจะแยกออกจากเฟสของสารละลายโดยการหมนเหวยง (centrifugation) ขนตอนในการสกดโลหะแบบคลาวดพอยทแสดงดงรปท 4

ตวแปรสาคญทมผลตอประสทธภาพในการสกดแบบคลาวดพอยทไดแก ชนดและความเขมขนของสารลดแรงตงผวทใช การเตมสารเตมแตง (additives) เชน สารอนนทรย ตวทาละลายอนทรย สารมอนอเมอรหรอพอลเมอร เปนตน ความเขมขนของสารคเลต ความเสถยรของสารประกอบเชงซอน พเอช ความเขมขนของบฟเฟอร คาความแรงของไอออน (ionic strength) อณหภมและเวลาในการทาใหเกดสมดล (equilibration temperature and time) สภาวะทใชในการหมนเหวยงเพอทาการแยกเฟส การเจอจางเฟส

Polyoxyethylene groups

Hydrophilic (polar)

Polyoxyethylene groups

Hydrophilic (polar)


ของสารลดแรงตงผวกอนการวเคราะห ผลของตวรบกวนในการสกด (interferences) และตวแปรอน ๆ ทมผลตอความไวในการวเคราะหของเครองมอในการ

ตรวจวด ดงมรายละเอยดสรปไดตอไปน (Silva et al., 2006; Mukherjee et al., 2011)

รปท 4 ขนตอนการสกดแบบคลาวดพอยทในการหาปรมาณโลหะโดยการทาใหเกดเปนสารประกอบเชงซอน

(Paleologos et al., 2005)

1) การเลอกชนดของสารลดแรงตงผว

(selection of the surfactant) โดยทวไปการสกดโลหะแบบคลาวดพอยทนยมใชสารลดแรงตงผวชนดไมม ป ร ะ จ ป ร ะ เ ภ ท polyoxyethylenated alkylphenols เชน Triton และ PONPE ซงสามารถเลอกชนดทมความบรสทธสง เสถยร ไมระเหยงาย ไมเปนพษ และเปนมตรตอสงแวดลอม สารลดแรงตงผวชนดไมมประจจะไมมจานวนหม ethylene oxide ทแนนอน แตแสดงอยในรปของการกระจายตวของจานวนหม ethylene oxide ในโครงสรางของสารลดแรงตงผวชนดนน ๆ ประสทธภาพในการสกดจะเพมขนตามความเขมขนของสารลดแรงตงผวสงสดคาหนง ซงมผลตอแฟคเตอรในการเพมความเขมขนดวย ควรใช

ความเขมขนของสารลดแรงตงผวททาใหอตราสวนของปรมาตรระหวางเฟสของสารละลายและเฟสของสารลดแรงตงผวมความเหมาะสมมากทสดในการเพมความเขมขน

2) การเตมสารเตมแตงกอนการแยกเฟส

(additives addition prior to phase

separation) ในบางกรณการเตมตวทาละลายอนทรยหรอเกลอลงไปในสารละลายกอนขนตอนการสกด สามารถชวยเพมประสทธภาพในการสกดได เชน การเตมเอทานอลลงในสารลดแรงตงผวทมอณหภมทจดคลาวดพอยทตา สามารถเพมอณหภมในการสกดใหสงขนไดจนกวาจะเกดการขนของสารละลาย และการแยกเฟสเกดขน นอกจากนยงชวยเพมแฟคเตอรในการ

Metal ion

Micelle

Chelating agent

Complexation

and entrapment

in the micelles

Heating and

Phase separation

Centrifugation and

Precipitation of the surfactant

phase

Decantation of the

aqueous phase

Isolation of the surfactant rich

phase

Metal ionMetal ionMetal ion

Micelle

Chelating agent

MicelleMicelle

Chelating agentChelating agent

Complexation

and entrapment

in the micelles

Complexation

and entrapment

in the micelles

Heating and

Phase separation

Centrifugation and

Precipitation of the surfactant

phase

Decantation of the

aqueous phase


phase

Decantation of the

aqueous phase


phase


เพมความเขมขน และการแยกเฟสเกดขนไดงาย ในทางกลบกนการเตมเกลออนนทรย เชน โซเดยมคลอไรด ลงไปในสารละลายจะชวยลดอณหภมทจดคลาวดพอยทได เนองจากเกดดไฮเดรชน (dehydration) ในสายโซ poly(oxyethylene) ของสารลดแรงตงผว และชวยใหสารลดแรงตงผวจบกบสารทสนใจในสวนทไมชอบนาไดดยงขน ทาใหการสกดจากชนนาไปยงไมเซลลเกดขนไดด

3) ผลของพเอช ในทางปฏบตควรทาการศกษาผลของพเอชตอความไวในการวเคราะห และประสทธภาพในการสกด โดยเฉพาะในกรณทเกยวของกบสารประกอบเชงซอนของโลหะ ซงพเอชจะมผลอยางมากตอความเสถยรของสารประกอบเชงซอน นอกจากนพเอชยงชวยเพมประสทธภาพในการสกดแบบคลาวดพอยทในกรณทไมใชสารคเลต ซงมผลตอประจของไอออนโลหะ และเกดสารประกอบเชงซอนระหวางโลหะกบหม polyoxyethene ในสารลดแรงตงผว

4) อณหภมและเวลาในการทาใหเกดสมดล

(equilibration temperature and time) การสกดแบบคลาวดพอยทจะใหคาแฟคเตอรในการเพมความเขมขนไดมากทสดเมอทาการสกดทอณหภมเหนอจดคลาวดพอยท พบวาปรมาตรเฟสของสารลดแรงตง

ผวลดลงได 5 เทา เมอเพมอณหภมจาก 25 °C เปน

90 °C โดยใชความเขมขนของสารลดแรงตงผว 1% (w/v) อยางไรกตามการเพมอณหภมอาจมผลทาใหคารอยละการกลบคนลดลงไดในกรณทสารประกอบเชงซอนของโลหะไมเสถยรและเกดการสลายตวไดทอณหภมสง ปกตแลวจะเลอกใชเวลาและอณหภมใน

การทาใหเกดสมดลในชวง 4-15 นาท และ 60-70 °C ตามลาดบ

5) การแยกเฟส (physical phase

separation) สามารถทาไดหลายวธหลงจากทผานการหมนเหวยงเพอแยกเฟสแลว เชน นาไปแชเยนท

อณหภมประมาณ -4 °C เฟสของสารลดแรงตงผวจะมลกษณะหนดคลายเจล ทาใหสามารถแยกออกจากเฟสของสารละลายไดงาย โดยเทชนทเปนนาออกดวยการกลบหลอดเซนตรฟวจ นอกจากนยงสามารถทาไดโดยการแชเฟสของสารลดแรงตงผวในนาแขงผสมกบโซเดยมคลอไรดเปนเวลา 5 นาท หรอผสมนาแขงกบอะซโตน และแยกเฟสทเปนนาออกโดยใชปมชนดเพอรสตาลตก (peristaltic pump) หรอหลอดฉดยา (Wuilloud et al., 2002; Manzoori and Bavili-Trabrizi, 2002) การแยกนาทยงเหลออยในเฟสของสารลดแรงตงผวสามารถทาไดโดยการระเหยนาดวย

ความรอนโดยใชอางควบคมอณหภมท 100 °C หรอ

อบในเตาอบทอณหภม 100-120 °C (Manzoori and Karim-Nezhad, 2003)

6) สารทใชเจอจางเฟสของสารลดแรงตง

ผว (diluting agent of the surfactant rich

phase) การเจอจางเฟสของสารลดแรงตงผวใหมความหนดนอยลงเปนขนตอนทจาเปนกอนนาไปตรวจวดดวยเครองมอวเคราะห เชน FAAS, ETAAS, ICP-OES หรอ ICP-MS ในการวเคราะหดวยเทคนค FAAS โดยทวไปนยมใชตวทาละลายอนทรย เชน เมทานอล หรอ เอทานอล ผสมกบกรดแก เพอทาใหแตกตวเปนละอองขนาดเลก (nebulization) เกดไดอยางเหมาะสมยงขน สวนการวเคราะหดวยเทคนค ICP-OES นยมใชกรดเขมขนเจอจางเฟสของสารลดแรงตงผว สวนในการวเคราะหดวยเทคนคสเปกโทรฟลออโรเมตร นยมใชกรดฟอรมก และในเทคนคแคพลลารอเลกโทรฟอรซส นยมใชตวทาละลายอนทรย 100% เชน อะซโตร- ไนไตรล เปนตน


7) ผลของตวรบกวน (effect of

interferences) การสกดแบบคลาวดพอยทมความจาเพาะเจาะจงสง (high specificity) ในการวเคราะหโลหะหนก เนองจากสารคเลตทใชในการเกดสารประกอบเชงซอนมความจาเพาะเจาะจงกบโลหะชนดใดชนดหนง สามารถนาไปใชกบตวอยางทมองคประกอบของโลหะอลคาไลน และอลคาไลนเอรธไดโดยไมเกดการรบกวน อยางไรกตามในกรณทมโลหะหลายชนดซงสามารถถกสกดในเฟสของสารลดแรงตงผวได อาจกอใหเกดปญหาการแทรกสอดสเปคตรม (spectral interferences) โดยเฉพาะอยางยงการวเคราะหโดยเทคนค AAS ซงตองอาศยความระมดระวงในการเตรยมตวอยางมากขน เพอไมใหมผลตอความถกตองในการวเคราะห

ตวอยางการนาวธการสกดแบบคลาวดพอยทไปประยกตในการหาปรมาณโลหะหนกชนดตาง ๆ ไดแก แคดเมยม โครเมยม โคบอลต ทองแดง ตะกว แมงกานส ปรอท นกเกลและเงน รวมทงชนดของสาร คเลต สารลดแรงตงผวและสารทใชในการเจอจางกอนการวเคราะห แสดงในตารางท 2

วธการสกดแบบคลาวดพอยทโดยใชระบบ

ออนไลน จากงานวจยในชวงทผานมามการนาระบบ

โฟลอนเจคชนอะนาลซส (flow injection analysis, FIA) หรอทาการเพมความเขมขนแบบออนไลน (online preconcentration) มาใชควบคกบวธการสกดแบบคลาวดพอยท ทาใหเพมความสามารถในการวเคราะหจานวนตวอยางมาก ขน (sample throughput) ซ งเมอ เปรยบเทยบกบระบบแบทช (batch mode) หรอแบบออฟไลน (off-line) จะใชเวลาในการเตรยมสารตวอยางนานมากกวา ขอดของ

การนาระบบออนไลนมาใชรวมกบการสกดแบบคลาวดพอยทและตอกบเครองมอวเคราะห คอ ใชปรมาณ รเอเจนตนอย ลดการปนเปอนในสารตวอยางไดซงเหมาะสาหรบการวเคราะหสารปรมาณนอย ใหประสทธภาพในการสกด และแฟคเตอรในการเพมความเขมขนสง (Giogas et al., 2004) การหาสภาวะทเหมาะสม (optimization) ในการสกดกอนการวเคราะห โดยใชระบบออนไลน รวมทงชนดของตวดดซบทบรรจในคอลมนเพอยดเหนยวเฟสของสารลดแรงตงผวสาคญอยางมาก ตวอยางเชน การนาไปประยกตในการวเคราะหปรมาณแมงกานสในอาหารโดยใชวธสกดแบบคลาวดพอยท และเพมความเขมขนแบบออนไลน โดยตอกบเครองตรวจวด FAAS (Lemos and David, 2010) ดงแสดงไดอะแกรมของระบบในรปท 5 ขนตอนการสกดทกขนตอนสามารถทาไดแบบออนไลน และไมจาเปนตองผานขนตอนการใหเวลาในการทาปฏกรยา (incubation time) การหมนเหวยง การแชเยน การแยกเฟสของสารลดแรงตงผว และการเจอจางเฟสของสารลดแรงตงผวกอนการวเคราะห เหมอนในระบบแบทช ทาใหวธการสกดแบบออนไลนสามารถทาไดอยางรวดเรว โดยใหแมงกานสเกด

สารประกอบเ ชงซอนกบ 2-[2′-(6-mehyl-benzo thiazolylazo)]-4-bromophenol (Me-BTABr) สารลดแรงตงผวทใชคอ Triton X-114 เฟสของสารลดแรงตงผวจะถกยดเหนยวไวในคอลมนทบรรจดวยพอลเอสเทอร (polyester) และถกชะดวยสารละลายกรดไฮโดรคลอรกเพอทาการวเคราะหดวยระบบ FAAS สามารถทาการวเคราะหตวอยางได 30 ตวอยางตอชวโมง คาปจจยเพมความเขมขน (enrichment factor) มคาเทากบ 17 และคาขดจากดตาสดในการวเคราะหมคา

เทากบ 0.7 µg L-1


ตารางท 2 ตวอยางการประยกตใชวธการสกดแบบคลาวดพอยทในการหาปรมาณโลหะหนกชนดตาง ๆ โดยเทคนคสเปกโทรเมตร (Ojeda and Rojas, 2009)

ชนดโลหะ สารคเลต ชนดของสารลด

แรงตงผว รเอเจนตทใชเจอจางเฟสของสารลดแรงตงผว

เครองมอวเคราะห

ขดจากดตาสดในการวเคราะห (Detection

limit)

แฟคเตอรในการเพมความเขมขน (Preconcentration faction, PF)

องคประกอบของสารตวอยาง

Cd DDTC Triton X-114 - ETAAS 2 ng mL-1 51.6 ตวอยางนาทะเล

DDTP Triton X-100 + NaCl

Ethanol 5% v/v +0.1 M HNO3

FAAS 0.9 ng mL-1 - ตวอยางนาแร และยาสบ

PMBP Triton X-100 Methanol + 0.1 M HNO3

FAAS 0.64 ng mL-1 23 ตวอยางนา

Iodide Triton X-114 Ethanol FAAS 1.0 ng mL-1 55.6 ตวอยางนา APDC Triton X-114 10% HNO3 + 20%

Ethanol TS-FF-AAS

0.04 ng mL-1 13 ตวอยางนา, ปสสาวะ

- PONPE 7.5 3% NaBH4 + 0.2 M HCl

CV-AAS 0.56 ng mL-1 62 ตวอยางนา

PAN Triton X-100 2 M HCl ETAAS 5.9 ng L-1 50 ตวอยางนา 5-Br-PADAP

PONPE 7.5 Methanol+0.1 M HNO3

ETAAS 0.2 ng L-1 22 ปสสาวะและนา

APDC Triton X-114 Ethanol W-coil AAS

5 ng L-1 15 ปสสาวะ

Cr Acetylacetone

Triton X-100 Methanol+0.1 M HNO3


TTA Triton X-114 Methanol+0.125 M HCl

ETV-ICP-OES

0.22 ng mL-1 50 ตวอยางนา

PMBP Triton X-114 0.1 M HNO3 ETAAS 21 ng L-1 42 ตวอยางนา Co APDC Triton X-114 Ethanol TS-FF-

AAS 2.1 ng mL-1 130 ตวอยางทาง

ชววทยา PAN Triton X-100 0.5% HNO3 ETAAS 0.003 ng mL-1 100 ตวอยางนา - PONPE 7.5 Metanol + 0.8 M

HNO3 ETAAS 10 ng L-1 15 ตวอยางนาดม

Cu PTU Triton X-114 Methanol + 0.5 M HNO3

FAAS 1.6 ng mL-1 30 ตวอยางทางสงแวดลอม

Alizarin S Triton X-114 Methanol + 0.1M HNO3


Me-BDBD Triton X-114 Methanol + 1.0 M HNO3


Cupron Triton X-114 Methanol + 0.1M HNO3

FAAS 0.04 ng mL-1 88 ตวอยางนาจากแมนา และนาทะเล

NDTT Triton X-114 Methanol + 0.1M HNO3

FAAS 0.22 ng mL-1 22.4 ตวอยางนา

Me-BTABr

Triton X-114 Methanol + 0.1M HNO3



ตารางท 2 ตวอยางการประยกตใชวธการสกดแบบคลาวดพอยทในการหาปรมาณโลหะหนกชนดตาง ๆ โดยเทคนคสเปกโทรเมตร (Ojeda and Rojas, 2009) (ตอ)

ชนดโลหะ สารคเลต ชนดของสาร

ลดแรงตงผว รเอเจนตทใชเจอจางเฟสของสารลดแรงตงผว

เครองมอวเคราะห

ขดจากดตาสดในการวเคราะห (Detection

limit)

แฟคเตอรในการเพมความเขมขน (Preconcentration faction, PF)

องคประกอบของสารตวอยาง

Pb PMBP Triton X-114

Methanol FAAS 1.49 ng mL-1 110 ตวอยางทางชววทยา และนา

Brilliant cresyl blue

Triton X-114

Methanol + 1 M HNO3 FAAS 7.5 ng mL-1 25 ตะกอนทองนาและนา

5-Br-PADAP

Triton X-114

Methanol + 0.1M HNO3

ETAAS 0.08 ng mL-1 50 ตวอยางนา

Dithizone

Triton X-114


ETAAS 0.089 ng mL-1 19.1 ตวอยางนา

Mn Br-TAO Triton X-114

Sulfuric acid FAAS 0.5 ng mL-1 14 ตวอยางอาหาร

TAR Triton X-114

Methanol + 1% HNO3 FAAS 0.60 ng mL-1 84 นาทงจากโรงกลนปโตรเลยม

PMBP Triton X-100



PAN Triton X-114


FAAS 0.39 ng mL-1 49.1 ตวอยางนาและนม

PAN หรอ PAR

OP-7 นากลน FAAS 5.0 ng mL-1 20 ตวอยางนา

Hg DDTP Triton X-114


CVAAS 0.4 ng g-1 10 ตวอยางทางชววทยา

5-Br-PADAP

PONPE 7.5 Methanol + 0.1M HNO3

ETAAS 0.01 ng mL-1 22 ตวอยางทางชววทยา

DDTC Triton X-114

Methanol HPLC-ICP-MS

6 ng L-1 Hg(II) 57 Hg(II) ตวอยางทางชววทยา และนา

Ni PMBP Triton X-100 Methanol + 0.1 M HNO3 ETAAS 0.12 ng mL-1 27 ตวอยางนา Br-PADAP Triton X-114 Methanol + 1% HNO3 FAAS 0.2 ng mL-1 74 นาทงจากโรง

กลนปโตรเลยม

Ag

Dithizone Triton X-114 - FAAS 0.7 ng mL-1 38 ตวอยางนา No

reagent PONPE 7.5 Methanol: นา 3:1 ETAAS 1.2 ng L-1 60 ตวอยางนา

MBT Triton X-114 Methanol + 0.1 M HNO3 FAAS 2.2 ng mL-1 46 ตวอยางนา BMAA Triton X-114 Methanol + 0.1 M HNO3 FAAS 0.43 ng mL-1 50 ตวอยางนา DDTP Triton X-114 - ETAAS 7.8 ng L-1 35 CRM

744 KKU Science Journal Volume 40 Number 3

รปท 5 ไดอะแกรมการเพมความเขมขนแมงกานสแบบออนไลนโดยใชวธการสกดแบบคลาวดพอยท สารคเลต Me-BTABr และสารลดแรงตงผว (confluence) B: อางควบคมอณหภม L1=Sample loop L2:(minicolumn) V1 และ V2: วาลว P1 และ Absorption Spectrometry (Lemos and David, 20

นอกจากน Gil et al. (2008) ไดเสนอวธการเพมความเขมขนดวยการสกดแบบคลาวดพอยทเพอวเคราะหโคบอลตในตวอยางนาโดยใช knotted reactor ทามาจากเทฟลอน เพอยดเหนยวเฟสของสารลดแรงตงผว ไดอะแกรมในการสกดแสดงดงรปท โดยใชสารลดแรงตงผวชนดไมมประจ polyetheleneglycolmono-p-nonylphenylester (PONPE 7.5)โดยปราศจากการเตมสารคเลต เฟสของสารลดแรงตงผวจะถกจบไวบนผนงดานในของ knotted reactor ในการชะทาไดโดยใชเมทานอลในกรดไนตรกเขมขน 0.8 mol L-1 และทาการตรวจวดดวย ETAAS ใหคาปจจยเพมความเขมขนเทากบ 15 คาขดจากดตาสดในการวเคราะหมคาเทากบ 10 ng L-1และไดนาวธดงกลาวไปประยกตใชกบตวอยางนาดมตาง ๆ ได คณะผวจยกลมเดยวกน (Gil et al., 2010) ยงไดพฒนาระบบโฟลอนเจคชนอะนาลซสในการเพมความเขมขนตะกวแบบออนไลนโดยใชวธการสกดแบบคลาวดพอยท แสดงดงรปท 7 ในกรณนจะไมมการใชสารคเลต โดยใหตะกวทาปฏกรยากบสารลดแรงตงผว PONPE 7.5 ทพเอช8.2 และยดเหนยวไวในคอลมนขนาดเลกทบรรจดวยอนภาคเทฟลอน จากนนจะทาการชะตะกวจากคอลมนโดยใชสารละลายกรดไนตรกและตรวจวดโดยเทคนค

KKU Science Journal Volume 40 Number 3 Review

ไดอะแกรมการเพมความเขมขนแมงกานสแบบออนไลนโดยใชวธการสกดแบบคลาวดพอยท S:ตวอยาง R:

และสารลดแรงตงผว Triton X-114 E: ตวชะ (Eluent) T: ตวเชอมตอ L1=Sample loop L2: Reaction coil C: คอลมนขนาดเลก และ P2: ปมชนดเพอรสตาลตค และ FAAS: Flame Atomic

Absorption Spectrometry (Lemos and David, 2010)

ไดเสนอวธการเพมความเขมขนดวยการสกดแบบคลาวดพอยทเพอ

knotted เพอยดเหนยวเฟสของสาร

6 polyethelene

nonylphenylester (PONPE 7.5) โดยปราศจากการเตมสารคเลต เฟสของสารลดแรงตง

ใน0.8

ใหคาปจจยคาขดจากดตาสดในการและไดนาวธดงกลาวไป

ด คณะผวจยกลมยงไดพฒนาระบบโฟลอน

เจคชนอะนาลซสในการเพมความเขมขนตะกวแบบออนไลนโดยใชวธการสกดแบบคลาวดพอยท แสดงดง

โดยใหตะกวอช

และยดเหนยวไวในคอลมนขนาดเลกทบรรจดวยอนภาคเทฟลอน จากนนจะทาการชะตะกวจากคอลมนโดยใชสารละลายกรดไนตรกและตรวจวดโดยเทคนค

USN-ICP-OES จากวธการดงกลาวสามารถเพมความเขมขนไดถง 150 เทา โดยใชเวลาในการเพมความเขมขน 3.30 นาท ใหคาขดจากดตาสดในการวเคราะห

เทากบ 0.09 µg L-1 และนาเทคนคทพฒนาไดไปใชในการวเคราะหหาปรมาณตะกวในตวอยางนาดม

การสกดแบบคลาวดพอยทในการวเคราะห

สปชส (speciation) ของโลหะหนกบางชนด ลกษณะเดนของการสกดแบบคลาวดพอยท

คอ สามารถนาไปประยกตใชในการวเคราะหสปชสของโลหะหนกบางชนดได ซงสาคญมากในทางเคมวเคราะห เ นองจากความ เ ปนพษของโลหะ ขนอย กบ เลขออกซเดชนของโลหะชนดนน ๆ เชน Cr(VI) มความเปนพษมากกวา Cr(III) As(III) มความเปนพษสงกวา As(V) ปรอทอนทรยในรปของเมทลเมอควร (methyl mercury, CH3Hg

+) มความเปนพษมากกวาปรอท อนนทรย (Hg(II)) เปนตน ในการวเคราะหสปชสของโครเมยม ไดมผเสนอวธวเคราะหโดยใชสารคเลตชนดตาง ๆ เชน Kiran et al. (2008) ไดใชสารคเลต bis-[2-hydroxy-1-naphthaldehyde] thiourea ในการเกดสารประกอบเชงซอนกบ Cr(III) ทพเอช 8 และใช

บทความ วารสารวทยาศาสตร มข

สารลดแรงตงผว Triton X-100 ปรมาณ Cr(VI) จากการหกลบปรมาณของ Cr(III) ออกจากปรมาณโครเมยมทงหมด (total chromium) โดยทาการรดวซCr(VI) ใหอยในรปของ Cr(III) ไดทาการศกษาผลของพเอช ความเขมขนของสารคเลต และสารลดแรงตงผวทใช รวมทงอณหภมและเวลาในการทาปฏกรยา จากวธดงกลาวสามารถนาไปใชในการวเคราะหสปชสของโครเมยมในตวอยางนาไดโดยเทคนค FAAS โดยใหคาแฟคเตอรในการเพมความเขมขน (preconcentration factor, PF) เทากบ 58 และคาขดจากดตาสดในการ

วเคราะหเทากบ 0.18 µg L-1 นอกจากน Matos et al. (2009) ไดเสนอวธการวเคราะหสปชสของโครเมยมในตวอยางนาจากแมนาซงมการปนเปอนดวยนาทงจากการผลตเครองหนง โดยให Cr(III) เกดสารประกอบเชงซอนกบสารคเลต 1-(2-pyridylazo)-2-naphtol (PAN) ทพเอช 7.7 และใชสารลดแรงตงผว Triton X114 ปรมาณ Cr(VI) ไดจากการลบปรมาณ Cr(III) จากปรมาณโครเมยมทงหมด ซงหาไดจากการรดวซให

รปท 6 ไดอะแกรมในการเพมความเขมขนโคบอลตดวยวธการสกดแบบคลาวดพอยทแบบออนไลนโดยใช Knotted reactor และตรวจวดโดยเทคนคตาแหนง (a) Load (b) Inject L: Eluent loop S:ชนดเพอรสตาลตค KR: Knotted reactor (

วารสารวทยาศาสตร มข. ปท 40 ฉบบท 3 745

Cr(VI) หาไดออกจากปรมาณโดยทาการรดวซ

ไดทาการศกษาผลของ ความเขมขนของสารคเลต และสารลดแรงตงผว

ทใช รวมทงอณหภมและเวลาในการทาปฏกรยา จากวธดงกลาวสามารถนาไปใชในการวเคราะหสปชสของ

โดยใหคาreconcentration

และคาขดจากดตาสดในการ

Matos et ไดเสนอวธการวเคราะหสปชสของโครเมยม

ในตวอยางนาจากแมนาซงมการปนเปอนดวยนาทงจากเกดสารประกอบ

naphtol Triton X-Cr(III) ออก

จากปรมาณโครเมยมทงหมด ซงหาไดจากการรดวซให

อยในรป Cr(III) ดวยกรดแอสคอบก จากวธดงกลาวพบวาคาปจจยเพมความเขมขน (enrichment factor, EF) มคาเทากบ 48 ใหคาประสทธภาพในการสกด 86% และคาขดจากดตาสดในการวเคราะหเทากบ 0.7

µg L-1 โดยเทคนค FAAS อกทง Zhu et al. (2005) ไดเสนอวธวเคราะหสปชสของโครเมยมในตวอยางนาโดยให Cr(VI) ทาปฏกรยากบ dibromophenyl-fluorone (Br-PF) โดยใชสารลดแรงตงผว Triton X-100 สวน Cr(III) จะอยในเฟสทเปนนา ปรมาณ Cr(III) หาไดจากการหกลบปรมาณ Cr(VI) ออกจากปรมาณโครเมยมทงหมดซงไดจากการวเคราะหโดยตรงดวยเทคนค ETAAS นอกจากนมผเสนอการใชสารคเลต 2 ชนดในการวเคราะหสปชสโครเมยม โดยให Cr(III) เกดสารประกอบเชงซอนกบ 8-hydroxyquinoline ในสภาวะทเปนกรด และ Cr(VI) เกดสารประกอบเชงซอนกบ ammonium pyrrolidinedithiocarbamate (APDC) โดยการควบคมพเอชให เหมาะสมในการเกดปฏกรยา (Paleologos et al., 2000)

ไดอะแกรมในการเพมความเขมขนโคบอลตดวยวธการสกดแบบคลาวดพอยทแบบออนไลนโดยใช

และตรวจวดโดยเทคนค ETAAS V1: วาลวแบบสองทาง V2: วาลวแบบหกทาง L: Eluent loop S: สารตวอยาง B: สารละลายบฟเฟอร E: ตวชะ P: ปม

KR: Knotted reactor (Gil et al., 2008)

746 KKU Science Journal Volume 40 Number 3

รปท 7 ไดอะแกรมในการเพมความเขมขนตะกวแบบออนไลนดวยวธการสกดแบบคลาวดพอยทและตรวจวดโดยเทคนค ICP-OES M: คอลมนขนาดเลกบรรจดวยเทฟลอน ตวอยาง S: สารลดแรงตงผว E: ตวชะ V1 และet al., 2010)

ในการ ว เคราะห ส ป ชส ของสารหน นนShemirani et al. (2005) ไดเสนอวธวเคราะห As(III)และ As(V) โดยให As(V) ทาปฏกรยากบโมลบเดตในกรดซลฟรค และใชสารลดแรงตงผว Triton X-114

อณหภม 55 °C ปรมาณสารหนทงหมดหาไดจากการออกซไดซ As(III) ใหอยในรป As(V) ดวย KMnO4 และปรมาณ As(III) หาไดจากผลตางของความเขมขนระหวางปรมาณสารหนทงหมดและ As(V) คาปจจยเพมความเขมขนมคาเทากบ 52.5 และขดจากดตาสดใน

การวเคราะหมคาเทากบ 0.01µg L-1 ไดนาวธดงกลาวไปวเคราะหสปชสสารหนในตวอยางนาประปา และหาปรมาณสารหนทงหมดในตวอยางเสนผมและเลบได

นอกจากนยงมผเสนอการนาวธการสกดแบบคลาวดพอยทใชในการวเคราะหสปชสของปรอทในรปของ Hg(II) และเมทลเมอควร (CH3Hg

+) ซงใชวธการสกดแบบตอเนอง (sequential cloud point extraction) โดยให Hg(II) เกดสารประกอบเชงซอนกบไอโอไดดไดเปน HgI4

2- และใหทาปฏกรยากบ methyl

KKU Science Journal Volume 40 Number 3 Review

ไดอะแกรมในการเพมความเขมขนตะกวแบบออนไลนดวยวธการสกดแบบคลาวดพอยทและตรวจวดโดย

คอลมนขนาดเลกบรรจดวยเทฟลอน P1 และ P2: ปมชนดเพอรสตาลตค A: สารและ V2: วาลวตาแหนง a: Load และ ตาแหนง b: Inject (Gil

ในการ ว เคราะห ส ป ชส ของสารหน นน As(III)

ทาปฏกรยากบโมลบเดตใน114 ท

ปรมาณสารหนทงหมดหาไดจากการและ

ไดจากผลตางของความเขมขนคาปจจยเพม

และขดจากดตาสดใน

วธดงกลาวและหา

นอกจากนยงมผเสนอการนาวธการสกดแบบคลาวดพอยทใชในการวเคราะหสปชสของปรอทในรป

ใชวธการcloud point

สารประกอบเชงซอนกบethyl

green เกดเปนสารประกอบเชงซอนทมสวนทไมชอบนา (hydrophobic ion-associated complex) จากนนทาการสกดใหอยในชนของสารลดแรงตงผวดวย Triton X-114 และเจอจางดวยสารละลายกรดไนตรกเขมขน 0.5 M กอนนาไปตรวจวดดวยเทคนค ICP-OES ตอไป สวนชนทเปนเฟสของสารละลายใหนาไปทาการสกดตอเพอหาปรมาณ CH3Hg

+ โดยการเกดปฏกรยากบสารคเลต APDC และสกดใหอยในชนของเฟสสารลดแรงตงผวและนาไปวเคราะหหาปรมาณตอไป จากเทคนคดงกลาวคา EF Hg(II) และ CH3Hg

+ มคาเทากบ 18.7 และ 10.3 ตามลาดบ และคาขดจากดตาสดในการวเคราะหมคาเทากบ 56.3 ng L-1 สาหรบ Hg(II) และ 94.6 ng L-1 สาหรบ CH3Hg

+ และไดนาเทคนคทพฒนาขนไปใชในการวเคราะหสปชสของปรอทในตวอยางอาหารทะเลประเภทตาง ๆ ซงไดผลสอดคลองกบการวเคราะหสารมาตรฐานอางอง


บทสรป วธการสกดแบบคลาวดพอยทเปนวธการเพม

ความเขมขนสารตวอยางอกวธหนงทนาสนใจในการนามาประยกตใชในการวเคราะหโลหะหนกในตวอยางประเภทตาง ๆ เมอเทยบกบเทคนคการสกดดวยตวทาละลายอนทรยแบบดงเดม เนองจากใหประสทธภาพในการเพมความเขมขน และใหประสทธภาพในการสกดสง ใชปรมาตรสารตวอยางในการสกดนอย ปรมาตรของสารลดแรงตงผวทใชโดยทวไปนอยกวาวธการสกดแบบ LLE 5-10 เทา ใชเวลาในการสกดสารตวอยางนอย สามารถทาการสกดซาไดหลายครง ใชสารลดแรงตงผวชนดไมมประจซงราคาไมแพง และไมเปนพษ นอกจากนลดปรมาณการใชตวทาละลายอนทรยทมผลกระทบตอสงแวดลอมและสขภาพของผวเคราะห รวมไปถงสามารถลดคาใชจายในการกาจดของเสยในการเตรยมตวอยางและการวเคราะหลงไดอกดวย ซงเปนวธการเตรยมตวอยางทเปนมตรตอสงแวดลอม ในทางปฏบตนนการหาสภาวะทเหมาะสมในการสกดแบบ CPE กอนการวเคราะห นบวาเปนสวนทสาคญมาก เนองจากมปจจยทมผลตอการสกดแบบคลาวดพอยทหลายปจจยดวยกน วธการสกดแบบคลาวดพอยทยงสามารถนาไปใชในการวเคราะหสปชสของโลหะหนกบางชนดไดอกดวย เชน โครเมยม สารหน ปรอท เหลก ซ งมแนวโนมในการนาไปใชในการวเคราะหสปชสของไอออนชนดอน ๆ ได เชน Se(IV)-Se(VI) และ Sb(III)-Sb(V) วธการสกดแบบคลาวดพอยทสามารถทาไดสะดวกและรวดเรวทงในแบบแบทช และแบบออนไลน ซงในการสกดแบบออนไลนสามารถชวยลดขนตอนการเตรยมตวอยาง และใชเวลานอยกวาแบบแบทชมาก อกทงยงใชปรมาณรเอเจนตในการสกดนอยกวามาก ในปจจบนการนาระบบ FIA มา

ใชควบคกบการสกดแบบ CPE ยงทาใหการพฒนาเทคนคดงกลาวกวางขวางมากยงขน

เอกสารอางอง Burguera, J. L. and Burguera, M. (2004). Analytical

applications of organized assemblies for on –line spectrometric determinations: present and future. Talanta 64: 1099-1108.

Ferrera, Z. S., Sanz C. P., Santana, C. M. and Rodriguez, J. J. S. (2004). The use of micellar systems in the extraction and pre-concentration of organic pollutants in environmental samples. Trends in Anal. Chem. 23(7): 469-479.

Gil, R. A., Gasquez, J. A., Olsina, R., Martnez, L. D. and Cerutti, S. (2008). Cloud point extraction for cobalt preconcentration with on-line phase separation in a knotted reactor followed by ETAAS determination in drinking waters. Talanta 76: 669-673.

Gil, R. A., Salonia, J. A., Gasquez, J. A., Olivieri, A. C., Olsina, R. and Martinez, L. D. (2010). Flow injection system for the on-line preconcentration of Pb by cloud point extaction coupled to USN-ICP OES. Microchem. J. 95: 306-310.

Giokas, D. L., Eksperiandova, L. P., Blank, A. B. and Karayannis, M. I. (2004). Comparison and evaluation of cloud point extraction and low-temperature directed crystallization as preconcentration tools for the determination of trace elements in environmental samples. Anal. Chim. Acta 505: 51-58.

Giokas, D. L. and Vlessidis, A. G. (2011). Synthetic membranes (vesicles) in inorganic ion


analysis: A review. Anal. Chim. Acta 683: 156-169.

Kiran, K., Kumar, K. S., Prasad, B., Suvarhan, K., Bubu, L. R. and Janardhanam, K. (2008). Speciation determination of chromim(III) and (VI) using preconcentration cloud point extraction with flame atomic absorption spectrometry (FAAS). J. Harzard. Mater. 150: 582-586.

Kjellander, R., Claesson, P. M., Stenius, P. and Christensen, H. K. (1986). Direct measurement of temperature dependent interactions between non-ionic surfactant layers. J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1. 82: 2735-2746.

Lemos,V. A. and David, G. T. (2010). An on-line cloud point extraction system for flame atomic absorption spectrometric determination of trace manganese in food samples. Microchem. J. 94: 42-47.

Li, Y. and Hu, B. (2007). Sequential cloud point extraction for the speciation of mercury in seafood by inductively coupled plasma optical emission spectrometry. Spectrochim. Acta B. 62: 1153-1160.

Luconi, M. O., Silva, M. F., Olsina, R. and Fernandez, L. P. (2000). Cloud point extraction of lead in saliva via use of nonionic PONPE 7.5 without added chelating agents. Talanta 51: 123-129.

Manzoori, J. L. and Bavili-Tabrizi A. (2002). Cloud point preconcentration and flame atomic absorption spectrometric determination of Cd and Pb in human hair. Anal. Chim. Acta 470: 215-221.

Manzoori, J. L. and Karim-Nezhad, G. (2003). Sensitive and simple cloud point preconcentration flame atomic absorption spectrometry: Application to the determination of cobalt in urine samples. Anal. Sci. 19: 579-583.

Matos, G. D., dos Reis, E. B., Costa, A. C. S. and Ferreira, S. L. C. (2009). Speciation of chromium in river water samples contaminated with leather effluents by flame atomic absorption spectrometry after separation /preconcentration by cloud point extraction. Microchem. J. 92: 135-139.

Miura, J., Ishii, H., and Watanabe, H. (1976). Extraction and separation of nickel chelate of 1-(2-thiazolylazo)-2-naphthol in nonionic surfactant solution. Bunseki Kagaku 25: 808-809.

Mukherjee, P., Padhan, S. K., Dash, S., Patel, S. and Mishra, B. K. (2011). Clouding behavior in surfactant systems. Adv. Colloid Interface Sci. 162: 59-79.

Ojeda, C. B. and Rojas, F. S. (2009). Separation and preconcentration by a cloud point extraction procedure for determination of metals: an overview. Anal. Bioanal. Chem. 394: 759-782.

Paleologos, E. K., Stalikas, C. D., Tzouwara-Karayanni, S. M., Pilidis, G. A. and Karayannis, M. I. (2000). Micelle mediated methodology for speciation of chromium by flame atomic absorption spectrometry. J. Anal. At. Spec-trom. 15: 287-291.

Paeologos, E. K., Giokas, D. L. and Karayannis, M. I. (2005). Micelle-mediated separation and cloud point extraction. Trends in Anal. Chem. 24(5): 426-436.

Pramauro, E. and Pelezetti, E. (1996). Surfactants in analytical chemistry. Applications of organized amphiphilic media vol XXXI. Elsevier, The Netherlands: Wilson & Wilson’s. p.395.

Rosen, M. J. (1987). Surfactants and interfacial phenomena. New York: Wiley.


Shemirani, F., Bagdadi, M. and Ramezani, M. (2005). Preconcentration and determination of ultra trace amounts of arsenic(III) and arsenic(V) in tap water and total arsenic in biological samples by cloud point extraction and electrothermal atomic absorption spectrometry. Talanta 65: 882-887.

Silva, M. F., Cerutti, E. S. and Martinez, L. D. (2006). Coupling cloud point extraction to instrumental detection systems for metal analysis. Microchim Acta 155: 349-364.

Sombra, L., Luconi, M. O., Fernandez, L., Olsina, R. A., Silva, M. F. and Martinez, L. D. (2002). Assessment of trace aluminium content in parenteral solutions by combined cloud point preconcentration-flow injection inductively coupled plasma optical emission spectrometry. J. Pharm. Biomed. Anal. 30: 1451-1458.

Stalikas, C. D. (2002). Micelle-mediated extraction as a tool for separation and preconcentration in metal analysis. Trends in Anal. Chem. 21: 343-355.

Tani, H., Kamidate, T. and Watanabe, H. (1997). Micelle-mediated extraction. J. Chromatogr. A 780: 229-241.

Triton X-100. Available from: http://en.wikipedia.org /wiki/Triton_X-100 (Accessed 25 April 2011).

Watanabe, H. and Tanaka, H. (1978) A non-ionic surfactant as a new solvent for liquid-liquid extraction of zinc(II) with 1-(2-pyridylazo)-2-naphthol. Talanta, 25: 585-589.

Wuilloud, G. M., de Wuilloud, J. C. A., Wuilloud, R. G., Silva, M. F., Olsina, R.A. and Martinez, L. D. (2002). Cloud point extraction of vanadium in parenteral solutions using a nonionic surfactant (PONPE 5.0) and determination by flow injection-inductively coupled plasma optical emission spectrometry. Talanta 58: 619-627.

Yazdi, A. S. (2011). Surfactant-based extraction methods. Trends in Anal Chem. (in press).

Zhu X., Hu, B., Jiang, Z. and Li, M. (2005). Cloud point extraction for speciation of chromium in water samples by electrothermal atomic absorption spectrometry. Water Research. 39: 589-595.

��

ˆ˙˝˛ˆ˚˜ !!#˙˜ $%&$: ˆ˙˝(˝)*ˆ +$,-ˆ˙˝.˝˙)/$0#/)/-˚ˆ cloud...

Documents