Gusenyuka k'ubururu bwa metilene na katalize ikoreshwa n'umucyo: gusobanura ibyavuye mu kubukuraho

Laboratwari igerageza imisemburo ibiri ku gusenyuka k'ubururu bwa metilene bitewe na katalize ikoreshwa n'umucyo. Umusemburo A ukuraho 95 ku ijana by'ibara ry'ubururu mu isaha imwe. Umusemburo B ushobora gukuraho 60 ku ijana gusa. Itsinda ryemeza ko A ari wo mwiza, rikabyandika muri raporo, kandi rigatumiza indi myinshi. Nyuma y'amezi, isesengura rya karubone rigaragaza ukuri: igice kinini cy'irangi A yari yakuyeho cyari kikiri kizima ku buso bw'ikintu gikomeye, mu gihe B yari yarasenye molekile nyinshi kurushaho z'irangi. Uko iyo misemburo yatondetswe byari bihabanye n'ukuri, kuko itsinda ryapimye ikintu kimwe rikacyita ikindi.

Iri kosa rirakunze, kuko ibintu bine bitandukanye bifite ikimenyetso kimwe kigaragara: ibara ry'ubururu ry'amazi riracuyuka. Kwifata ku buso, gutakaza ibara, gusenyuka kwa molekile, no guhinduka ibinyabutabire bitari kama byose bishobora gutera ibyo, kandi buri kimwe gisobanura ibitandukanye ku byabaye ku irangi. Ubururu bwa metilene bukoreshwa muri bumwe mu buryo bwinshi bwo gusesengura no gukora ubushakashatsi ku bidukikije aho irangi rifite uruhare rusobanutse; hano, uruhare rwaryo ni ukuba icyitegererezo cy'umwanda ukurwaho cyangwa uhindurwa. Mbere yo kugereranya imisemburo cyangwa gutangaza ijanisha ry'ibyakuwemo, banza umenye umusaruro ibipimo byawe bishobora gushyigikira koko.

Imisaruro ine, ibisobanuro bine bitandukanye

Bifate nk'ibintu bine bishingiye ku mahame atandukanye y'imikorere. Buri kimwe gisubiza ikibazo cyacyo kandi gisaba ibimenyetso byacyo.

Kwifata ku buso bisobanura ko molekile z'irangi ziva mu gisukika zikajya ku kintu gikomeye, bitabaye ngombwa ko zihinduka mu buryo bwa shimi. Igerageza ribipima rikorwa mu mwijima kugeza igihe ingano y'irangi ryifata ku buso itakiyongera koko, kandi ibimenyetso byizewe birimo irangi ryakuwe kuri icyo kintu gikomeye binyuze mu kurivanaho cyangwa kurikuramo. Gushyiraho igihe ntarengwa cya 30 iminota mu mwijima si gihamya y'uko uburinganire bwagezweho kuri buri gikoresho; kandi inyandiko ya vuba ku buryo bw'igerageza yerekana uko gusimbuka iyi ntambwe bitera gutondeka imisemburo nabi iyo ingano y'irangi ryifata ku bikoresho mu mwijima itandukanye.

Gutakaza ibara bisobanura ko igice cya molekile gitanga ibara rigaragara cyatakaye; bikunze gukurikiranwa hafi y'agace k'ingenzi ko kwinjiza urumuri, kuri 664 nm. Kwifata ku buso, kugabanuka kwa okisidasiyo, gukurwaho kw'amatsinda ya metile afatanye na azote, no gucikamo kw'igice gitanga ibara byose bishobora kugabanya icyo gipimo, bityo agaciro gapimwe ku burebure bumwe bw'umuraba ntigashobora kugaragaza impamvu. Andika spekitire zose aho kwandika umubare umwe gusa: kwimuka k'impinga igana ku burebure bugufi bw'umuraba bihuje n'ibikomoka ku muryango wa Azure byatakaje amatsinda ya metile. Igisubizo kivuga ko 95 ku ijana byakuweho kuri 664 nm gikwiye kwitwa gutakaza ibara kwa 95 ku ijana, aho kwitwa gusenyuka kwa 95 ku ijana.

Gusenyuka bisobanura ko molekile y'umwimerere y'ubururu bwa metilene yahinduwe mu buryo bwa shimi. Ibimenyetso biva muri kromatografiya: irangi ritarahinduka rigenda ribura mu bipimo bya HPLC cyangwa UPLC, mu gihe ibikomoka ku ihinduka ryaryo bigaragara hanyuma na byo bigasenyuka; byaba byiza bimenyekanye hakoreshejwe LC-MS. Ibimenyetso by'ingirakamaro birimo iyoni ya molekile y'umwimerere hafi ya m/z 284, hamwe n'uruhererekane rwo gukurwaho amatsinda ya metile intambwe ku yindi: Azure B hafi ya 270, Azure A hafi ya 256, Azure C hafi ya 242, na thionine hafi ya 228. Kuri ibyo, impinduka zemejwe za LC-MS/MS ku marangi ari mu mazi zaratangajwe.

Guhinduka ibinyabutabire bitari kama bisobanura ko karubone yo mu binyabutabire kama yahindutse ibikomoka bya nyuma bitari kama, cyane cyane diyokiside ya karubone na karubone itari kama, naho azote na sulufure bikaba byahindutse ibinyabutabire nka amoniyumu, nitrate na sulfate. Kugabanuka kwa karubone kama yose (TOC) ni cyo gipimo cya karubone gikoreshwa kenshi. Kugabanuka k'ingano ya ogisijeni ikenewe mu mihindukire ya shimi (COD) kugaragaza ko ingano y'ibishobora gukorerwa okisidasiyo igabanuka, ariko si ibaruramisa rya karubone, kandi kwonyine ntikwemeza ko byose byahindutse ibinyabutabire bitari kama. Kromatografiya y'iyoni ipima sulfate, nitrate na amoniyumu ituma icyo cyemezo kirushaho kugira ibimenyetso.

Ubwoko butandukanye bw'imisemburo, nka diyokiside ya titane yongewemo ibindi bintu, imvange z'ibikoresho, ibikoresho bifashwe kuri karubone n'ibindi bisa na byo, bukwiye kugereranywa gusa igihe buri bwoko busuzumwa hakoreshejwe imisaruro n'igerageza ryo kugenzura bimwe. Imvange ifata irangi cyane ku buso izahora isa n'ikora vuba mu gipimo cy'ibara; ni yo mpamvu urutonde rukurikira rutandukanya kwifata ku buso n'imihindukire ya shimi mbere yo gutondeka imisemburo.

Uburyo ubururu bwa metilene busenyuka binyuze muri katalize ikoreshwa n'umucyo

Uruhererekane rw'inzira zemewe ku gukangurwa nyakuri kw'igikoresho gitwara amashanyarazi igice gusa rwavunaguwe mu nyandiko y'incamake ikunze kwifashishwa ku gusenyuka kw'amarangi bitewe na katalize y'umucyo ikoresha ibikoresho bishingiye kuri diyokiside ya titane. Fotoni zinjijwe zituma haboneka elegitoroni mu rwego rw'ingufu rutwara amashanyarazi n'imyanya isigaye idafite elegitoroni mu rwego rwa valanse. Iyo myanya ikorera okisidasiyo amazi cyangwa hidrokside biri ku buso, bikavamo radikali za hidroksile; elegitoroni zo zigabanya okisidasiyo ya ogisijeni yashonze mu mazi, ikavamo superokiside. Indi mihindukire inyura muri radikali za hidroperoksile na perokiside ya hidirojeni, ikabyara izindi radikali za hidroksile. Ibyo binyabutabire bya ogisijeni bikora cyane, hamwe n'iyo myanya ubwayo, ni byo noneho byibasira irangi.

Ihinduka ry'ubururu bwa metilene akenshi ritangirana no gukurwaho kw'amatsinda ya metile afatanye na azote, rimwe rikurikira irindi, rikanyura muri Azure B, Azure A na Azure C rigana kuri thionine, ari na ko igice cya fenotiyazine gitanga ibara gikorerwa okisidasiyo. Ibindi bikorwa bya radikali bica imiyoboro ihuza karubone na sulufure n'ihuza karubone na azote, bigafungura impeta aromatike, bikabyara ibinyabutabire byo mu bwoko bwa fenole na aniline, aldehide, na aside karuboksilike zifite misa nto ya molekile, mbere y'uko amaherezo bihinduka ibinyabutabire bitari kama. Inyandiko y'incamake yihariye ku miterere y'ubururu bwa metilene n'inzira zabwo zo gusenyuka bitewe n'umucyo isobanura mu buryo burambuye uruhererekane rw'izo nzira. Ingano inyura muri buri shami iterwa n'umusemburo, pH, ogisijeni iboneka n'imirasire ikoreshwa; bityo iyi shusho uyifate nk'itsinda ry'inzira zishoboka, aho kuyifata nk'uruhererekane rumwe rugomba gukurikizwa.

Hari ibintu bibiri byo mu igerageza bikwiye kwitabwaho, kuko bihindura umuvuduko ugaragara w'imihindukire bitahinduye ubushobozi bw'umusemburo ubwawo. pH ihindura umuriro w'amashanyarazi ku buso bwa diyokiside ya titane n'ingano y'amatsinda ya hidroksile kuri ubwo buso. Ibyo bihindura uko irangi rifite umuriro mwiza ryifata ku buso, bityo bigahindura umuvuduko ugaragara; gereranya ibikoresho bifite pH imwe kandi wandike agaciro kayo ko ku ntangiriro no ku musozo. Imyunyu yashonze n'ibisukika birinda ihinduka rikabije rya pH na byo bikora mu buryo busa: chloride, phosphate, carbonate na sulfate bishobora gufata imyanya yo ku buso kandi bigahindura imihindukire ya radikali. Ubushakashatsi bwibanze ku myunyu itari kama muri katalize y'umucyo ya diyokiside ya titane bugaragaza ingaruka zabyo ku bururu bwa metilene mu buryo butaziguye.

Umutego w'umucyo ugaragara

Diyokiside ya titane itarahinduwe ikenera gukangurwa n'umucyo wegereye UV, nyamara raporo nyinshi zerekana ko ubururu bwa metilene butakaza ibara munsi y'amatara atanga umucyo ugaragara gusa, zikemeza ko umusemburo ukora muri uwo mucyo. Uburyo bushoboka ni uko irangi rifasha igikoresho kwakira ingufu z'umucyo: irangi ryakanguwe ryinjiza elegitoroni mu gikoresho gitwara amashanyarazi igice gusa, iyo elegitoroni ikagabanya okisidasiyo ya ogisijeni, bigakuraho ibara hatabaye gukangurwa nyakuri kw'icyo kintu gikomeye binyuze mu cyuho kiri hagati y'inzego zacyo z'ingufu. Igerageza ryabitswe na Ohtani na bagenzi be ku kibazo cy'umucyo ugaragara ryagaragaje icyo kimenyetso gishobora kuyobya. Igice gisobanura aho ISO 10678 ikoreshwa kigaragaza neza uwo mupaka, kigena ko uburyo bwayo bwo kugerageza ubururu bwa metilene bukoreshwa gusa ku mirasire ya UV kandi ntibukoreshwe kwemeza ubushobozi bwo gukora mu mucyo ugaragara.

Igerageza rifatika riroroshye. Subiramo igerageza ukoresheje ikinyabutabire cyo gusuzuma kitagira ibara kandi kitinjiza umucyo ugaragara, hanyuma ugereranye uko umuvuduko uhinduka bitewe n'uburebure bw'umuraba na spekitire y'urumuri rwinjizwa n'umusemburo. Niba imikorere ikurikira urumuri rwinjizwa n'irangi aho gukurikira urwinjizwa n'umusemburo, igisubizo gishyigikira ko irangi ari ryo rifasha kwakira ingufu z'umucyo, si uko umusemburo ubwawo ukora katalize mu mucyo ugaragara. Ujye wibuka iri gerageza igihe usoma ibyo abagurisha bavuga ku bwoko bw'imisemburo ikora mu mucyo ugaragara.

Urutonde rwo kugenzura imisaruro

Koresha uru rutonde mbere yo gutondeka imisemburo cyangwa kwandika ko irangi ryakuweho. Ni igikoresho ushobora kongera gukoresha kuri uru rupapuro: buri gerageza ry'ugusenyuka k'ubururu bwa metilene rikwiye kubahiriza buri ngingo.

1. Igerageza ryo kugenzura kwifata ku buso mu mwijima: irangi hamwe n'umusemburo, nta mucyo, bikavangwa kugeza ingano ifatwa itakiyongera nk'uko bipimwe, kandi irangi riri ku kintu gikomeye rikagarurwa; ntibishingire ku gukeka ko igihe cyagenwe gihagije.
2. Igerageza ryo kugenzura ugusenyuka guterwa n'umucyo wonyine: irangi hamwe n'umucyo, nta musemburo, kugira ngo upime ingano y'ibara itakara mu buryo butaziguye bitewe n'itara ryawe n'imiterere y'aho igerageza rikorerwa.
3. Igerageza ry'isesengura ritagira irangi: umusemburo hamwe n'umucyo, nta rangi, kugira ngo ugaragaze ibimenyetso bidaturuka ku irangi muri TOC, iyoni na spekitire.
4. Imiterere idahinduka y'imihindukire: spekitire y'itara, umuvuduko wa fotoni, ubushyuhe, kuvanga, ogisijeni yashonze, imiterere y'icyombo cy'imihindukire, ubukana bw'irangi ku ntangiriro, ingano y'umusemburo, pH n'ibidukikije by'icyitegererezo bigume bimwe ku bwoko bwose bugereranywa.
5. Gutandukanya ikintu gikomeye n'igisukika mbere yo gupima spekitire: yungurura cyangwa utandukanye ukoresheje kuzungurutsa ku muvuduko mwinshi kugira ngo gutatana k'urumuri kudapimwa nk'urumuri rwinjijwe.
6. Spekitire zose, si uburebure bumwe bw'umuraba: tangaza ibyavuye mu gusuzuma urwego rwose kugira ngo kwimuka kw'impinga n'uduce dushya two kwinjiza urumuri bikomeze kugaragara.
7. Kwemeza hakoreshejwe kromatografiya kuri buri cyemezo cy'ugusenyuka: kubura kw'irangi ry'umwimerere ritarahinduka, hamwe n'ibikomoka kuri ryo byakurikiranwe.
8. Kubarura karubone kuri buri cyemezo cy'uguhinduka ibinyabutabire bitari kama: TOC hamwe n'igerageza ritagira irangi, no kugenzura ko karubone ibarwa nk'iyabuze itimukiye gusa ku kintu gikomeye.
9. Kugenzura gushonga kw'ibice by'umusemburo: kuramo ikintu gikomeye cyose, ukoresheje igerageza rimeze nk'iryo kuyungurura bishyushye, umurikire igisukika cyayunguruwe kandi usesengure ibyuma byashonze; gukomeza kw'imihindukire kugaragaza uruhare rw'umusemburo uri mu gisukika kimwe.
10. Kwita ibisubizo amazina aboneye: igisubizo cya 664 nm ucyite gutakaza ibara, icyavuye muri kromatografiya ucyite gusenyuka, naho icya TOC ucyite guhinduka ibinyabutabire bitari kama.

Ubushakashatsi bwa vuba ku cyombo cy'imihindukire gikoresha urumuri rwa UV-LED, buhuza igerageza ryo kwifata ku buso, gutandukanya umusemburo, UV-vis na TOC bwerekana uko ibi byiciro bihurizwa hamwe mu gice kimwe gisobanura uburyo bwakoreshejwe.

Urugero rw'ibaruramisa rubazwe

Tuvuge ko igerageza rya 100 mL ritangirana n'ubururu bwa metilene ku bukana bwa 10 mg/L, bityo icyombo cy'imihindukire kikaba kirimo 1.0 mg y'irangi. Nyuma yo kugera ku buringanire mu mwijima, igisukika gipimwa kikagira 8.0 mg/L, bivuze ko 0.2 mg iri ku kintu gikomeye kandi 0.8 mg ikaba ikiri mu gisukika. Nyuma y'isaha imwe yo kumurikirwa, isesengura ry'igisukika cyayunguruwe rigaragaza, hakoreshejwe kromatografiya, irangi ritarahinduka ku bukana bwa 2.0 mg/L, ni ukuvuga 0.2 mg mu gisukika. Kurivanaho ku buso bigarura 0.1 mg y'irangi ritarahinduka riri ku kintu gikomeye, naho TOC ikerekana ko 40 ku ijana bya karubone kama yari ihari ku ntangiriro byavuye mu buryo bugizwe n'igisukika n'ikintu gikomeye, bikaba karubone itari kama.

Ibaruramisa rishingiye kuri karubone risomwa gutya: karubone yo ku ntangiriro ingana n'irangi ry'umwimerere riri mu gisukika, wongeyeho irangi ry'umwimerere ryifashe ku buso, wongeyeho ibinyabutabire kama byo hagati mu mihindukire, wongeyeho karubone yahindutse itari kama. Hano, 20 ku ijana bya misa y'irangi yari ihari ku ntangiriro ikomeje kuba irangi ry'umwimerere ritarahinduka, ni ukuvuga 0.2 mg mu gisukika no ku kintu gikomeye hamwe. 40 ku ijana byahindutse ibinyabutabire bitari kama, naho 40 ku ijana bisigaye ni ibinyabutabire kama byakomotse ku ihinduka ry'irangi, biri hagati mu mihindukire mu gisukika cyangwa ku kintu gikomeye, byemejwe n'impinga z'ibikomoka kuri ryo. Raporo iboneye ivuga gusenyuka kwa 80 ku ijana by'irangi ry'umwimerere hamwe no guhinduka ibinyabutabire bitari kama kwa 40 ku ijana, si 95 ku ijana by'ikintu icyo ari cyo cyose. Zirikana umutego: iyo TOC ipimwa gusa ku gisukika cyo hejuru cyayunguruwe, ibinyabutabire kama byifashe ku buso byari kubarwa nk'ibyasenyutse, bigatuma ijanisha ry'ibyahindutse ibinyabutabire bitari kama riba rinini kurusha uko riri. Pima karubone yo mu ruvange rwose rw'igisukika n'ikintu gikomeye aho bishoboka, cyangwa wongere mu ibarura igice gifashe ku kintu gikomeye kandi ubigaragaze neza.

Itegeko ryo gutanga raporo

Vuga umusaruro usaba ibimenyetso bike ibimenyetso byawe bishyigikira, hanyuma wongereho ibyemezo bisaba ibimenyetso bikomeye gusa uko buri cyiciro cy'ibipimo kibyemeza. Ubushakashatsi ku gusenyuka k'ubururu bwa metilene bwizerwa nk'uko ubundi buryo bushingiye ku marangi bwizerwa: guhuza igisubizo n'imiterere uburyo bwakoreshejwe bupima koko. Inyigisho ziherekeza iyi nyandiko ku gusoma ibyemezo by'ubushakashatsi bushingiye ku marangi zishyira ayo mahame no mu gutegura ubushakashatsi, kandi amabwiriza afatika yo kugenzura imiterere y'igerageza asobanura imigenzo yo kugenzura no guhuza ibipimo n'ibipimo fatizo ishobora no gukoreshwa mu kazi k'ibyombo by'imihindukire ikoresha umucyo.