Institutional Repository
Technical University of Crete
Technical University of Crete
EN
|
EL
| URI | http://purl.tuc.gr/dl/dias/02C17941-0E3B-49E1-A30F-A2E30D5C2DC7 | - |
| Identifier | http://www.library.tuc.gr/artemis/PD2000-0012/PD2000-0012.pdf | - |
| Identifier | https://doi.org/10.26233/heallink.tuc.13867 | - |
| Language | el | - |
| Extent | 239 σελίδες | el |
| Title | Ανάλυση ανιόντων με φθορισμομετρία ακτίνων Χ | el |
| Creator | Hatzistavros Vasilios | en |
| Creator | Χατζησταύρος Βασίλειος | el |
| Contributor [Thesis Supervisor] | Kallithrakas-Kontos Nikolaos | en |
| Contributor [Thesis Supervisor] | Καλλιθρακας-Κοντος Νικολαος | el |
| Contributor [Committee Member] | Gentekakis Ioannis | en |
| Contributor [Committee Member] | Γεντεκακης Ιωαννης | el |
| Contributor [Committee Member] | Στρατής Ιωάννης | el |
| Contributor [Committee Member] | Stratis Ioannis | en |
| Contributor [Committee Member] | Καλοκαιρινός Αντώνιος | el |
| Contributor [Committee Member] | Kalokairinos Antonios | en |
| Contributor [Committee Member] | Zachariadis Georgios | en |
| Contributor [Committee Member] | Ζαχαριάδης Γεώργιος | el |
| Contributor [Committee Member] | Maravelaki Pagona | en |
| Contributor [Committee Member] | Μαραβελακη Παγωνα | el |
| Contributor [Committee Member] | Konsolakis Michail | en |
| Contributor [Committee Member] | Κονσολακης Μιχαηλ | el |
| Publisher | Technical University of Crete | en |
| Publisher | Πολυτεχνείο Κρήτης | el |
| Academic Unit | Πολυτεχνείο Κρήτης::Γενικό Τμήμα::Τομέας Χημείας | el |
| Content Summary | Στην παρούσα διατριβή εφαρµόστηκε µια νέα µέθοδος ανάλυσης χηµικής ειδοταυτοποίησης και ανίχνευσης στοιχείων µε ιδιαίτερη περιβαλλοντική σηµασία κάνοντας χρήση ανιοντικών εκλεκτικών µεµβρανών και ανάλυση αυτών µέσω της τεχνικής της TXRF. Πιο συγκεκριµένα η αναλυτική µέθοδος περιλαµβάνει τη δηµιουργία και εφαρµογή µηχανισµών χηµικής ειδοταυτοποίησης στοιχείων του Περιοδικού Πίνακα τα οποία εξαιτίας των διαφορετικών χηµικών τους µορφών (κυρίως αριθµού οξείδωσης), παρουσιάζουν διαφορετική χηµική συµπεριφορά ως προς την τοξικότητα τους και τη βιοδιαθεσιµότητα τους ως προς τους ζωντανούς οργανισµούς καθώς και τις επιπτώσεις τους σε αυτούς. Επίσης επιτυγχάνεται ποσοτική και ποιοτική ανίχνευση χηµικών στοιχείων ( Σελήνιο, Αρσενικό, Βανάδιο) τα οποία αποκτούν ανιοντική µορφή σε υδατικά διαλύµατα και έχουν σηµαντική επίδραση στους ζωντανούς οργανισµούς. Σε ξεχωριστό κεφάλαιο αναφέρεται εκτενέστατα η τοξικότητα και η επικινδυνότητα των στοιχείων που µελετώνται τόσο στον άνθρωπο όσο και στο περιβάλλον, και γίνεται ανάλυση των διαφόρων χηµικών µορφών µε τις οποίες µπορούµε να τις συναντήσουµε στο οικοσύστηµα. Επίσης αναλύονται οι έως τώρα γνωστές µέθοδοι προσδιορισµού τους. Η παραπάνω διαδικασία πραγµατοποιείται µε τη χρήση εκλεκτικών µεµβρανών ιόντων, ενός αναλυτικού εργαλείου το οποίο επιτρέπει την επιλεκτική πρόσδεση του επιθυµητού στοιχείου πάνω σε µια µεµβρανική µήτρα πολυµερούς υλικού. Η πολυµερής αυτή δοµή (συνήθως PVC,EVA ή CTA) είναι ακινητοποιηµένη πάνω σε ένα quartz από χαλαζία και έχει εµπλουτιστεί µε συγκεκριµένα χηµικά αντιδραστήρια που προσδίδουν στην µήτρα κατάλληλη ενεργότητα και εκλεκτικότητα ως προς την ικανότητα πρόσδεσης των διαφόρων στοιχείων( πλαστικοποιητές, συµπλοκοποιητέςιονοφόρα, ανιοανταλλάκτες).Ταυτόχρονα έχει την ικανότητα της άµεσης δέσµευσης των ιόντων µέσα από ένα οποιαδήποτε υδατικό διάλυµα (αποσταγµένο, πόσιµο, θαλασσινό νερό). Η ανάλυση των παραπάνω µεµβρανών πραγµατοποιήθηκε µέσω της τεχνικής της TXRF η οποία αν και πραγµατοποιεί µόνο στοιχειακές αναλύσεις µε τη συγκεκριµένη µέθοδολογία που έχει αναπτυχθεί επιτρέπεται η διάκριση ανάµεσα σε διαφορετικές µορφές του ίδιου στοιχείου. Λαµβάνοντας ταυτόχρονα υπόψη των µικρό χρόνο ανάλυσης των δειγµάτων, την απουσία διαδικασιών προκατεργασίας δειγµάτων καθώς και άλλων πλεονεκτηµάτων που αναφέρονται παρακάτω καθιστά την εφαρµογή της συγκεκριµένης οργανολογίας ιδιαίτερα πρακτική και ωφέλιµη. Στην συνέχεια της εργασίας γίνεται εκτενής αναφορά ανά κεφάλαιο σε όλες τις επιµέρους ερευνητικές διαδικασίες οι οποίες πραγµατοποιήθηκαν. Αρχικά παρουσιάζεται η διαδικασία που ακολουθήθηκε για την χηµική ειδοταυτοποίηση του Χρωµίου. ∆ύο από τις κυρίαρχες µορφές που απαντάται το χρώµιο στη φύση είναι το τρισθενές χρώµιο Cr+3 και το εξασθενές χρώµιο Cr+6. Οι δύο διαφορετικές οξειδωτικές καταστάσεις του ίδιου στοιχείου διαφέρουν αρκετά ως προς την επίδραση που έχουν στους ζωντανούς οργανισµούς και κυρίως στον άνθρωπο. Η τρισθενής µορφή του χρωµίου είναι γνωστό ότι παίζει σηµαντικό ρόλο στη διατροφή καθώς συµµετέχει στην δηµιουργία της ινσουλίνης και στον µεταβολισµό της γλυκόζης. Από την άλλη η παρουσία του εξασθενούς χρωµίου είναι ιδιαίτερα επικίνδυνη καθώς σχετίζεται άµεσα µε καρκινογενέσεις. Με την χρήση τόσο ανιοντικών όσο και κατιονικών µεµβρανών PVC και Νafion καθιστάται εφικτός ο διαχωρισµός και η ταυτοποίηση των διαφορετικών µορφών του χρωµίου. Στη συνέχεια αναφέρεται η διαδικασία που ακολουθήθηκε για την χηµική ειδοταυτοποίηση του Βρωµίου ανάµεσα στις δύο µορφές του, σαν βρωµιούχα (Br-) και σαν βρωµικά ιόντα (BrO3-). Τα βρωµικά ιόντα είναι παραπροιόν της µεθόδου της οζονόλυσης που πραγµατοποιείται στο πόσιµο νερό από ειδικές συσκευές που κυκλοφορούν στο εµπόριο µε σκοπό την εξουδετέρωση παθογόνων µικροοργανισµών. Η εµφάνιση τους ωστόσο στο πόσιµο νερό τα καθιστά ιδιαίτερα τοξικά για τους ζωντανούς οργανισµούς. Τα βρωµιούχα ωστόσο σε επαρκής συγκεντρώσεις δεν εµφανίζουν προβλήµατα για τα έµβια όντα. Το 7ο κεφάλαιο της εργασίας περιέχει τη διαδικασία ανίχνευσης κατιονικών µετάλλων (κυρίως βαρέων µετάλλων) που υπάρχουν σε υψηλές συγκεντρώσεις στο πόσιµο νερό ( όπως χαλκός, ψευδάργυρος, νικέλιο, κοβάλτιο) µέσω ανιοντικών εκλεκτικών µεµβρανών. Η παραπάνω διαδικασία επιτυγχάνεται µε την εισαγωγή στο υπό µελέτη διάλυµα του εκτός του µετάλλου και ανιοντικών υποκαταστατών οι οποία δηµιουργούν µια σφαίρα συναρµογής µε το κεντρικό µεταλλικό ιόν προσδίδοντας του ανιοντικό φορτίο και λόγω της παρουσίας του τα ανιοντικά σύµπλοκα προσδένονται πάνω στη επιλεκτική µεµβράνη. Επίσης µελετήθηκαν χηµικά στοιχεία(βανάδιο, σελήνιο, αρσενικό )τα οποία εµφανίζονται µε ανιοντικές µορφές σε υδατικά διαλύµατα και έχουν αυξηµένο περιβαλλοντικό ενδιαφέρον προσδέδηκαν σε εκλεκτικές ανιοντικές µεµβράνης διαφορετικής σύστασης η κάθε µια µε τη παρουσία συγκεκριµένων χηµικών αντιδραστηρίων. Σε κάθε πειραµατικό κοµµάτι αναλύθηκαν αρκετοί παράµετροι για την βελτιστοποίηση των συνθηκών µέτρησης όπως το pΗ, η αναλογία των συστατικών της µεµβρανικής µήτρας το µέγεθος της µήτρας, πραγµατοποιήθηκαν πειράµατα γραµµικότητας και ελαχιστοποιήθηκαν τα όρια ανίχνευσης. Όλες αυτές οι παράµετροι αναφέρονται αναλυτικά σε κάθε κεφάλαιο που περιγράφει τις πειραµατικές διαδικασίες που ακολουθήθηκαν. Τα αποτελέσµατα της παρούσας διατριβής µπορούν να χρησιµοποιηθούν για την ανάπτυξη νέων ερευνητικών µεθόδων προσδιορισµού χηµικής ειδοταυτοποίησης και ανίχνευσης άλλων χηµικών στοιχείων µε ιδιαίτερο περιβαλλοντικό και αναλυτικό ενδιαφέρον. Παράλληλα είναι δυνατόν να αξιοποιηθούν σε πειράµατα διαχωρισµού στοιχείων που εµφανίζονται τόσο σε οργανοµεταλλικές ενώσεις που αποτελούν απειλή για τον άνθρωπο και το οικοσύστηµα, όσο και σε ανόργανες µορφές. Η υπεροχή της συγκεκριµένης µεθόδου έναντι των πιο γνωστών και εµπορικών τεχνικών ανάλυσης χηµικών στοιχείων έγκειται τόσο στην ευκολία χρήσης της και άµεσης ανάλυσης των δειγµάτων όσο και στην οικονοµική και τη φιλική προς το περιβάλλον τεχνολογία. Προυποθέσεις πολύ σηµαντικές για την εφαρµογή της ιδιαίτερα στις µέρες µας. | el |
| Content Summary | The present thesis is proposing a new method analysis of chemical speciation and elemental detection with environmental significance by using anionic selective membrane and analyzing them with TXRF. Specifically this analytical method include the production and application of a mechanism of chemical speciation of elements of Periodic Table that due to their different chemical forms (mostly oxidation states) behave differently towards their toxicity, bioavailability and its effect on living organisms. Also a qualitative and quantitative detection of chemical elements is presented that have anionic form in water solutions and have important effects on living organisms. The above procedure is accomplished by the use of anion selective membranes, an analytical tool, which allows the selective bound of the desirable element on a membrane polymer matrix. This polymer structure (usually PVC or EVA) is immobilized on a quartz and has been enriched with certain chemical reagents that provide the membrane with ionic activity and selectivity towards their ability to complex several elements (plasticizers, ligands, ionophores, anion exchangers). At the same time it has the ability of direct complex of ions from any water solution(distilled, sea water, drinking water). The analysis of the membrane was performed by TXRF. Even though this technique offers only elemental analysis, with the specific methodology, the discrimination between different forms of the same element is achieved. Taking into account the small time of sample analysis, the absence of pretreatment processes and the other advantages that are mentioned below, the specific instrumentation establishes as very practical and useful. At first is presented the procedure followed by the chemical speciation of Chromium. Two of the predomintan species of Chromium in nature are the trivalent and the exavalent form. The two different oxidation states differ on the affection with the living organisms and particularly to humans. Whilst trivalent chromium plays a crucial role in nuitrition and is an essential element for the formation of insulin and the metabolism of glycose, hexavalent is extremely dangeroys as it is a potential carcinogenic.With the use of anionic and cationic membrane the discrimination and speciation of different forms of chromium is accomplished. Continuosly is presented the procedure followed for the chemical speciation of bromine between its two forms : bromine ions and bromates ones. Bromate ions are a byproduct of the ozonization of drinking water, which is being done in order to extinquish all the pathogenic microbes present in water. The presence of bromates though is dangeroys because of its toxic effects. Bromine in adequate concentration in water is not dangerous at all. The 7th section of the project presents the detection process of cation metallic ions (mostly heave metals) that exist in high concentrations in drinking water (such as copper, zinc) by the use of anionic selective membranes. The above procedure is being succeded by the addition in the examined metal solution of appropriate amount of anionic ligand that produces a complex compound with the metal of anionic charge and because of its presence the anionic compounds are bound on the membrane. Also several chemical elements that are present in anionic forms in water solution and have increased environmental interest are being examined and attached on the selective membrane with the use of particulate ligands. In each experimental section many parameters where examined such as, PH, proportions of membrane matrix components, size of the membrane, linearity experiments and minimization of the detection limits. All these parameters are reffered analytically in each chapter that describes the experimental procedures followed. The results of the present thesis can be used in the development of new experimental methods for the determination of chemical speciation and detection of other chemical elements with increased environmental and analytical interest as well as finding applications in the discrimination experiments of elements that are present in organmetallic and ionorganic forms. The superiority of this method towards all know used analytical methods consists in easy use, direct analysis of samples, less expensive and environmentally friendly technology very important requirements in our days. | en |
| Type of Item | Διδακτορική Διατριβή | el |
| License | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | en |
| Date of Item | 2014-03-24 | - |
| Date of Publication | 2010 | - |
| Subject | Anions--Analysis | en |
| Subject | Chemical elements--Toxicology | en |
| Subject | Membranes (Technology) | en |
| Subject | X-ray spectroscopy | en |
| Bibliographic Citation | Βασίλειος Χατζησταύρος, "Ανάλυση ανιόντων με φθορισμομετρία ακτίνων Χ", Διδακτορική Διατριβή, Γενικό Τμήμα, Πολυτεχνείο Κρήτης, Χανιά, Ελλάς, 2010. | el |
Copyright © DIAS 2013
