Pobierz opis

Joanna Dobrzyńska
[email protected]
Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej
Wydział Chemii
Zakład Chemii Analitycznej i Analizy Instrumentalnej
Temat rozprawy doktorskiej: „Zastosowanie materiałów typu SBA-15 do wzbogacania
i oznaczania wybranych pierwiastków metodą atomowej spektrometrii absorpcyjnej”
Poszukiwanie
nowych
możliwości
oznaczania
pierwiastków
w
próbkach
biologicznych, środowiskowych i geologicznych na poziomie śladowym i ultraśladowym jest
jednym z głównych wyzwań postawionych przed współczesną chemią analityczną. W
przypadku wielu próbek zawierających śladowe ilości analitów złożoność matrycy
uniemożliwia ich bezpośrednie oznaczenie wieloma popularnymi metodami analitycznymi. Z
tego też względu, niezbędne staje się wprowadzenie etapu wzbogacania do procedury
analitycznej. Etap ten, dzięki oddzieleniu analitu od matrycy próbki, prowadzi do eliminacji
interferencji matrycowych oraz znacznej poprawy granicy wykrywalności. W literaturze
przedstawiono wiele sposobów wzbogacania metali. Ze względu na wysoką wydajność, niski
koszt i prostotę najbardziej obiecującą metodą wzbogacania wydaje się być adsorpcja na ciele
stałym.
Jednakże większość popularnych adsorbentów np.: Fe3O4 lub węgiel aktywny
wykazuje stosunkowo niską pojemność adsorpcyjną i słabe powinowactwo do jonów wielu
metali. Rozwiązaniem tego problemu mogą być mezoporowate materiały krzemionkowe o
uporządkowanej strukturze zawierające na swojej powierzchni chemicznie związane grupy
organiczne, wbudowane w strukturę sorbentu w trakcie syntezy lub naniesione na jej
powierzchnię po syntezie rdzenia krzemionkowego. Wśród tej grupy sorbentów najbardziej
odpowiedni, ze uwagi na wysoką stabilność termiczną, względnie grube ściany i duże
rozmiary mezoporów, wydaje się być SBA-15.
Rozprawa doktorska poświęcona będzie syntezie materiałów typu SBA-15
modyfikowanych
monomerami
zawierającymi
atomy:
siarki,
fosforu
i
azotu,
przeprowadzeniu ich charakterystyki fizykochemicznej, strukturalnej i adsorpcyjnej w
stosunku do wybranych jonów pierwiastków śladowych oraz ich zastosowaniu do
wzbogacania i oznaczania wybranych pierwiastków metodą atomowej spektrometrii
absorpcyjnej. Synteza modyfikowanych mezoporowatych materiałów SBA-15 będzie
prowadzona metodą jednoetapowej
polikondensacji
zol-żel
poprzez
kokondensację
tetraetoksysilanu (TEOS) z odpowiednimi mostkowymi bis(trójalkoksysilanami) lub też
organotrójalkoksysilanami.
Modyfikacja SBA-15 będzie prowadzona przy różnych
stosunkach molowych TEOS/monomer. Wyznaczenie składu chemicznego, budowy, stopnia
uporządkowania i struktury porowatej modyfikowanych mezoporowatych materiałów
krzemoorganicznych SBA-15 będzie przeprowadzone metodami XRD, w tym szczególnie
niskokątowego rozpraszania promieni rentgenowskich (SAXS), spektroskopii fourierowskiej
w podczerwieni (FTIR), analizy elementarnej, mikroskopii elektronowej (TEM, SEM/EDX),
oraz niskotemperaturowej adsorpcji azotu. Dla tak scharakteryzowanych sorbentów
przewiduje się przeprowadzenie optymalizacji parametrów adsorpcji wybranych jonów
pierwiastków
śladowych.
Dla
badanej
grupy
pierwiastków
śladowych
zostanie
przeprowadzona optymalizacja warunków adsorpcji ich jonów tj. wartości pH, przebiegu
kinetyki adsorpcji a także wpływu jonów towarzyszących na wielkość adsorpcji badanych
jonów pierwiastków. Przewiduje się także zbadanie przydatności wybranych sorbentów do
badań specjacji chemicznej, np. Cr(VI) i Cr (III). Zdolność i pojemność adsorpcyjna
modyfikowanych SBA-15 zostanie wyznaczona z przebiegu izoterm adsorpcji. Przewiduje się
także zbadanie warunków desorpcji badanych jonów z modyfikowanych SBA-15 do
roztworów kwasu chlorowodorowego, azotowego (V), tiomocznika w funkcji ich stężenia.
Przypuszcza się, że desorpcja z niektórych sorbentów będzie niecałkowita i dlatego też będzie
istniała konieczność zastosowani techniki dozowania zawiesiny modyfikowanego SBA-15 do
pieca elektrotermicznego spektrometru AAS w celu oznaczenia badanego pierwiastka.
Zostaną opracowane procedury analityczne oznaczania badanych pierwiastków w/w techniką
po ich wzbogaceniu na modyfikowanych SBA-15.
W fazie końcowej badań przewiduje się praktyczne zastosowanie uzyskanych
adsorbentów hybrydowych do wzbogacania i oznaczania badanych pierwiastków w próbkach
środowiskowych, biologicznych i geologicznych. W etapie końcowym badań przewiduje się
walidację opracowanych procedur analitycznych z zastosowaniem certyfikowanych
materiałów odniesienia i oszacowanie złożonych niepewności pomiarowych. Przewiduje się
także optymalizację procedur analitycznych poprzez wyznaczenie budżetów niepewności
pomiarowych oznaczania badanych pierwiastków.