ميٿيلين بلو جو تجزيو ۽ فوٽوڪيٽاليسس: هٽائڻ جي نتيجن جي تشريح

هڪ ليبارٽري ميٿيلين بلو جي فوٽوڪيٽاليٽڪ تجزئي لاءِ ٻن ڪيٽالسٽن کي آزمائي ٿي. ڪيٽالسٽ A هڪ ڪلاڪ ۾ نيري رنگ جو 95 سيڪڙو ختم ڪري ٿو. ڪيٽالسٽ B رڳو 60 سيڪڙو ختم ڪري سگهي ٿو. ٽيم A کي فاتح قرار ڏئي ٿي، ان کي رپورٽ ۾ لکي ٿي ۽ ان جي وڌيڪ مقدار گهرائي ٿي. مهينن کان پوءِ، ڪاربان جو تجزيو حقيقت ظاهر ڪري ٿو: A سان هٽايل رنگي مادي جو وڏو حصو بنا تبديليءَ جي ٺوس سطح تي موجود هو، جڏهن ته B حقيقت ۾ رنگي مادي جا وڌيڪ ماليڪيول ٽوڙيا هئا. درجابندي ابتڙ هئي، ڇاڪاڻ ته ٽيم هڪ تصور کي ماپيو ۽ ان کي ٻئي تصور جو نالو ڏنو.

اها غلطي عام آهي، ڇاڪاڻ ته چار مختلف تصور هڪ ئي مشاهدي سان لاڳاپيل آهن: نيرو محلول ڦڪو ٿي وڃي ٿو. سطح تي جذب، رنگ جو ختم ٿيڻ، تجزيو ۽ معدني تبديلي، سڀ اهو نتيجو پيدا ڪري سگهن ٿا، پر هر هڪ رنگي مادي سان ٿيل عمل بابت مختلف دعويٰ ڪري ٿو. ميٿيلين بلو ڪيترن ئي تجزياتي ۽ ماحولياتي استعمالن مان هڪ ۾ ڪم اچي ٿو، جتي رنگي مادي جو مقرر ڪردار هوندو آهي؛ هتي ان جو ڪردار هڪ نمونياتي آلودگيءَ وارو مادو آهي، جنهن کي هٽايو يا تبديل ڪيو وڃي ٿو. ڪيٽالسٽن جي ڀيٽ ڪرڻ يا هٽائڻ جو سيڪڙو شايع ڪرڻ کان اڳ، طئي ڪريو ته توهان جون ماپون حقيقت ۾ ڪهڙي آخري نتيجي جي حمايت ڪري سگهن ٿيون.

چار آخري نتيجا، چار مختلف دعوائون

انهن کي مختلف عملي اصولن وارا چار تصور سمجهو. هر هڪ مختلف سوال جو جواب ڏئي ٿو ۽ هر هڪ لاءِ پنهنجي شاهدي گهربل آهي.

سطح تي جذب جو مطلب آهي ته رنگي مادي جا ماليڪيول محلول مان نڪري ٺوس مادّي جي سطح تي اچي ويهن ٿا، بنا ان جي ته لازمي طور سندن ڪيميائي صورت بدلجي. ان جي آزمائش اونداهيءَ ۾ هلائي وڃي ٿي، جيستائين جذب جي مقدار واقعي هڪ مستحڪم سطح تي پهچي؛ معتبر شاهديءَ ۾ اهو رنگي مادو به شامل آهي، جيڪو ٺوس مادّي تان جذب کي واپس موٽائڻ يا ڪڍڻ سان ٻيهر حاصل ٿئي. اونداهيءَ ۾ مقرر 30 منٽن جو عرصو هر مادّي لاءِ توازن جو ثبوت ناهي، ۽ هڪ تازو طريقه ڪار بابت بحث ڏيکاري ٿو ته هي قدم ڇڏڻ سان ڪيئن ڪيٽالسٽن جون غلط درجابنديون پيدا ٿين ٿيون، جڏهن اونداهيءَ ۾ جذب مختلف مواد ۾ مختلف هجي.

رنگ جي ختم ٿيڻ جو مطلب آهي نظر ايندڙ رنگ پيدا ڪندڙ حصي، يعني ڪروموفور، جو ختم ٿيڻ؛ عام طور ان کي 664 nm جي لڳ ڀڳ مکيه جذبي واري بينڊ ويجهو ماپيو وڃي ٿو. سطح تي جذب، تخفيف، N-ڊي ميٿيليشن ۽ ڪروموفور جو ٽٽڻ، سڀ ان ماپ کي گهٽائي سگهن ٿا، تنهنڪري هڪ ئي طولِ موج جي ماپ سبب جي سڃاڻپ نٿي ڪري سگهي. هڪ انگ بدران مڪمل اسپيڪٽرا رڪارڊ ڪريو: چوٽيءَ جو نيري پاسي سرڪڻ ايزور خاندان جي ڊي ميٿيليٽ ٿيل پيداوارن سان مطابقت رکي ٿو. 664 nm تي 95 سيڪڙو هٽائڻ واري نتيجي کي رنگ جو 95 سيڪڙو ختم ٿيڻ چوڻ گهرجي، نه 95 سيڪڙو تجزيو.

تجزئي جو مطلب آهي ته اصل ميٿيلين بلو ماليڪيول ڪيميائي طور تبديل ٿي چڪو آهي. ان جي شاهدي ڪروميٽوگرافيءَ مان ملي ٿي: HPLC يا UPLC تي اڻبدليل رنگي مادو غائب ٿئي ٿو، جڏهن ته تبديليءَ جون پيداوارون ظاهر ٿين ٿيون ۽ پوءِ پاڻ به ٽٽن ٿيون؛ بهتر آهي ته انهن جي سڃاڻپ LC-MS سان ڪئي وڃي. ڪارائتن نشانين ۾ اصل مادّي لاءِ m/z 284 جي ويجهو ماليڪيولي آئن ۽ مرحليوار ڊي ميٿيليشن جو سلسلو شامل آهن: Azure B لڳ ڀڳ 270، ايزور A لڳ ڀڳ 256، ايزور C لڳ ڀڳ 242 ۽ ٿايونين لڳ ڀڳ 228؛ انهن لاءِ پاڻيءَ ۾ رنگي مواد جي تصديق ٿيل LC-MS/MS ٽرانزيشنز شايع ٿيل آهن.

معدني تبديليءَ جو مطلب آهي ته نامياتي ڪاربان غيرنامياتي آخري پيداوارن ۾ بدلجي ويو آهي، بنيادي طور ڪاربان ڊاءِ آڪسائيڊ ۽ غيرنامياتي ڪاربان ۾، جڏهن ته نائٽروجن ۽ سلفر امونيم، نائٽريٽ ۽ سلفيٽ جهڙين صورتن ۾ پهچن ٿا. ڪُل نامياتي ڪاربان (TOC) جي گهٽتائي ڪاربان جي معمول واري ماپ آهي. ڪيميائي آڪسيجن جي گهرج (COD) ۾ گهٽتائي آڪسائيڊ ٿي سگهندڙ مادّي جي مقدار گهٽجڻ ڏيکاري ٿي، پر اها ڪاربان جي مادي جو توازن ناهي ۽ پنهنجي سر مڪمل معدني تبديلي ثابت نٿي ڪري. سلفيٽ، نائٽريٽ ۽ امونيم لاءِ آئن ڪروميٽوگرافي ان دعويٰ کي مضبوط ڪري ٿي.

ڪيٽالسٽ جا مختلف قسم، جهڙوڪ ڊوپ ڪيل ٽائٽانيا، گڏيل مواد، ڪاربان تي سهارو ڏنل مواد ۽ اهڙا ٻيا، هڪ ئي ڀيٽ ۾ تڏهن شامل ٿيڻ گهرجن جڏهن هر قسم کي ساڳين آخري نتيجن ۽ ڪنٽرول آزمائشن مان گذاريو وڃي. هڪ گڏيل مادو جيڪو مضبوط نموني سطح تي جذب ڪري ٿو، رنگ جي آزمائش ۾ هميشه تيز نظر ايندو؛ اهو ئي سبب آهي ته هيٺ ڏنل جاچ فهرست ڪنهن به درجابنديءَ کان اڳ جذب کي ردعمل کان الڳ ڪري ٿي.

ميٿيلين بلو جي فوٽوڪيٽاليٽڪ تجزئي جو عمل

حقيقي سيمي ڪنڊڪٽر تحريڪ لاءِ قبول ڪيل ردعملي رستن جي خاندان جو خلاصو وڏي پيماني تي حوالو ڏنل ٽائٽانيا تي ٻڌل مواد تي رنگي مادي جي فوٽوڪيٽاليٽڪ تجزئي جي جائزي ۾ ڏنل آهي. جذب ٿيل فوٽان ڪنڊڪشن بينڊ ۾ اليڪٽران ۽ ويلنس بينڊ ۾ هول پيدا ڪن ٿا. هول سطح تي موجود پاڻي يا هائيڊروڪسائيڊ کي آڪسائيڊ ڪري هائيڊروڪسل ريڊيڪل ٺاهين ٿا، جڏهن ته اليڪٽران حل ٿيل آڪسيجن کي تخفيف ذريعي سپرآڪسائيڊ ۾ بدلائين ٿا؛ پوءِ هائيڊروپيروڪسل ريڊيڪلن ۽ هائيڊروجن پيرو آڪسائيڊ ذريعي وڌيڪ ڪيميائي عمل اضافي هائيڊروڪسل ريڊيڪل پيدا ڪن ٿا. آڪسيجن جون اهي ردعمل ڪندڙ صورتون ۽ هول پاڻ پوءِ رنگي مادي تي حملو ڪن ٿا.

ميٿيلين بلو جي تبديلي عام طور مرحليوار N-ڊي ميٿيليشن سان شروع ٿئي ٿي، جيڪا Azure B، ايزور A ۽ ايزور C مان گذري ٿايونين ڏانهن وڃي ٿي؛ ان سان گڏ فينوٿايازين ڪروموفور جي آڪسائيڊيشن به ٿئي ٿي. ريڊيڪلن جو وڌيڪ حملو ڪاربان ۽ سلفر، ۽ ڪاربان ۽ نائٽروجن جا بند ٽوڙي ٿو، اروميٽڪ حلقا کولي ٿو ۽ آخرڪار معدني تبديليءَ کان اڳ فينولي ۽ اينيلين قسم جا مرڪب، الڊيهائيڊ ۽ گهٽ ماليڪيولي وزن وارا ڪاربوڪسلڪ تيزاب پيدا ڪري ٿو. هڪ مخصوص ميٿيلين بلو جي خاصيتن ۽ روشنيءَ سان تجزئي جي رستن جو جائزو هن خاندان کي تفصيل سان بيان ڪري ٿو. مختلف شاخن جا صحيح تناسب ڪيٽالسٽ، pH، آڪسيجن جي فراهمي ۽ شعاعن تي دارومدار رکن ٿا، تنهنڪري هن خاڪي کي هڪ لازمي سلسلي بدران ردعملي رستن جو خاندان سمجهو.

ٻه تجرباتي عنصر ڌيان لائق آهن، ڇاڪاڻ ته اهي ڪيٽالسٽ جي بنيادي خاصيتن کي بدلائڻ کان سواءِ ردعمل جي ظاهري رفتار بدلائين ٿا. pH ٽائٽانيا جي سطح جي چارج ۽ سطح تي هائيڊروڪسل گروپن جي موجودگي بدلائي ٿو، جنهن سان مثبت چارج واري رنگي مادي جو سطح تي جذب ۽ تنهنڪري مشاهدي ۾ ايندڙ رفتار بدلجي ٿي؛ مواد جي ڀيٽ هڪجهڙي pH تي ڪريو ۽ شروعاتي توڙي آخري قدر رڪارڊ ڪريو. حل ٿيل لوڻ ۽ بفر به ساڳي نموني ڪم ڪن ٿا: ڪلورائيڊ، فاسفيٽ، ڪاربو نيٽ ۽ سلفيٽ سطح تي موجود هنڌ والاري سگهن ٿا ۽ ريڊيڪلن جي ڪيميائي عمل کي بدلائي سگهن ٿا؛ هڪ مخصوص ٽائٽانيا فوٽوڪيٽاليسس ۾ غيرنامياتي لوڻن جو مطالعو ميٿيلين بلو تي اهو اثر سڌيءَ طرح دستاويز ڪري ٿو.

نظر ايندڙ روشنيءَ جو ڦندو

خالص، اڻبدليل ٽائٽانيا کي ويجهي-UV تحريڪ جي ضرورت هوندي آهي، پر ڪيترين رپورٽن ۾ رڳو نظر ايندڙ روشني ڏيندڙ ليمپن هيٺ ميٿيلين بلو جو رنگ ختم ٿيڻ ڏيکاريو وڃي ٿو ۽ ان کي ڪيٽالسٽ جي نظر ايندڙ روشنيءَ هيٺ سرگرمي سان منسوب ڪيو وڃي ٿو. ممڪن عمل رنگي مادي ذريعي حساس بڻائڻ آهي: تحريڪ يافته رنگي مادو سيمي ڪنڊڪٽر ۾ هڪ اليڪٽران داخل ڪري ٿو، ۽ اهو اليڪٽران آڪسيجن جي تخفيف ڪري ٿو، جنهن سان ٺوس مادّي جي حقيقي بينڊ-گئپ تحريڪ کان سواءِ رنگ ختم ٿئي ٿو. نظر ايندڙ روشنيءَ جي مسئلي بابت اوهتاني ۽ ساٿين جي محفوظ ڪيل تجرباتي ڪم هن تجربي سبب پيدا ٿيل گمراهه ڪندڙ اثر کي ظاهر ڪيو، ۽ ISO 10678 جو دائري بابت بيان پنهنجي ميٿيلين بلو آزمائشي طريقي کي UV شعاعن تائين محدود ڪري ۽ نظر ايندڙ روشنيءَ هيٺ سرگرميءَ جي دعوائن کي خارج ڪري اها حد واضح ڪري ٿو.

عملي آزمائش سادي آهي. تجربو هڪ بي رنگ جاچ واري مادي سان ورجايو، جيڪو نظر ايندڙ روشني جذب نه ڪري، ۽ رفتار جي طولِ موج تي دارومدار کي ڪيٽالسٽ جي جذبي واري اسپيڪٽرم سان ڀيٽيو. جيڪڏهن سرگرمي ڪيٽالسٽ جي جذبي بدران رنگي مادي جي جذبي جي پيروي ڪري ٿي، ته نتيجو حساس بڻائڻ جي حمايت ڪري ٿو، نه ڪيٽالسٽ جي پنهنجي نظر ايندڙ روشنيءَ واري فوٽوڪيٽاليسس جي. نظر ايندڙ روشنيءَ هيٺ ڪم ڪندڙ ڪيٽالسٽ قسمن بابت وڪرو ڪندڙن جون دعوائون پڙهندي اها آزمائش ذهن ۾ رکو.

آخري نتيجن جي جاچ فهرست

ڪيٽالسٽن جي درجابندي ڪرڻ يا هٽائڻ جي دعويٰ لکڻ کان اڳ هي فهرست استعمال ڪريو. اها هن صفحي جو ٻيهر استعمال لائق وسيلو آهي: ميٿيلين بلو جي تجزئي جو هر تجربو هر نڪتي تي پورو لهڻ گهرجي.

1. اونداهيءَ ۾ سطح تي جذب جي ڪنٽرول آزمائش: رنگي مادو ۽ ڪيٽالسٽ، روشنيءَ کان سواءِ، ماپيل مستحڪم سطح تائين هلائيندا رهو ۽ ٺوس مرحلي مان مادو ٻيهر حاصل ڪريو؛ مقرر وقت جي مفروضي تي ڀاڙڻ نه گهرجي.
2. روشنيءَ سان سڌي تجزئي جي ڪنٽرول آزمائش: رنگي مادو ۽ روشني، ڪيٽالسٽ کان سواءِ، جيئن توهان جي ليمپ ۽ بناوت هيٺ سڌي رنگ ختم ٿيڻ جي مقدار معلوم ٿئي.
3. تجزياتي بلينڪ: ڪيٽالسٽ ۽ روشني، رنگي مادي کان سواءِ، جيئن TOC، آئنن ۽ اسپيڪٽرا ۾ پسمنظر جا سگنل ماپجن.
4. ردعمل جون مقرر حالتون: ليمپ جو اسپيڪٽرم، فوٽان فلوڪس، گرمي پد، ملائڻ، حل ٿيل آڪسيجن، ريئڪٽر جي بناوت، رنگي مادي جي شروعاتي ڪنسنٽريشن، ڪيٽالسٽ جي مقدار، pH ۽ نموني جي ميٽرڪس کي سڀني قسمن ۾ هڪجهڙو رکو.
5. اسپيڪٽروسڪوپيءَ کان اڳ ٺوس مادو الڳ ڪرڻ: فلٽر يا سينٽريفيوج ڪريو، جيئن روشنيءَ جي ڇڙجڻ کي جذب طور نه پڙهيو وڃي.
6. مڪمل اسپيڪٽرا، هڪ طولِ موج نه: اسڪين رپورٽ ڪريو ته جيئن چوٽين جي سرڪڻ ۽ نوان بينڊ نظر اچن.
7. تجزئي جي ڪنهن به دعويٰ لاءِ ڪروميٽوگرافيءَ سان تصديق: اڻبدليل اصل مادّي جي گهٽتائي، گڏوگڏ پيداوارن جي نگراني.
8. معدني تبديليءَ جي ڪنهن به دعويٰ لاءِ ڪاربان جو حساب: بلينڪ نمونن سان TOC، ۽ اها جاچ ته ختم ٿيل سمجهيو ويو ڪاربان رڳو ٺوس مادّي تي منتقل ته نه ٿيو آهي.
9. رسڻ جي جاچ: ٺوس مادو مڪمل طور هٽايو، گرم فلٽريشن جهڙي آزمائش سان، فلٽر ٿيل محلول کي شعاع ڏيو ۽ حل ٿيل ڌاتن جو تجزيو ڪريو؛ ردعمل جاري رهڻ هڪجهڙي محلولي مرحلي جي حصي ڏانهن اشارو ڪري ٿو.
10. درست نالو ڏيڻ: 664 nm واري نتيجي کي رنگ جو ختم ٿيڻ، ڪروميٽوگرافيءَ واري نتيجي کي تجزيو، ۽ TOC واري نتيجي کي معدني تبديلي چئو.

هڪ تازو UV-LED فوٽوريئڪٽر مطالعو، جنهن ۾ سطح تي جذب جون آزمائشون، ڪيٽالسٽ جي الڳ ڪرڻ، UV-vis ۽ TOC گڏ ڪيل آهن، ڏيکاري ٿو ته اهي پرت هڪ ئي طريقن واري حصي ۾ ڪيئن گڏ ٿين ٿا.

مادي جي توازن جو حل ڪيل مثال

فرض ڪريو هڪ 100 mL آزمائش 10 mg/L ميٿيلين بلو سان شروع ٿئي ٿي، تنهنڪري ريئڪٽر ۾ 1.0 mg رنگي مادو موجود آهي. اونداهيءَ ۾ توازن قائم ٿيڻ کان پوءِ محلول جي ماپ 8.0 mg/L آهي، يعني 0.2 mg ٺوس مادّي تي موجود آهي ۽ 0.8 mg حل ٿيل رهي ٿو. هڪ ڪلاڪ شعاع ڏيڻ کان پوءِ، فلٽر ٿيل محلول جو ڪروميٽوگرافيءَ سان تجزيو 2.0 mg/L اڻبدليل رنگي مادو ڏيکاري ٿو، يعني محلول ۾ 0.2 mg؛ سطح تان جذب کي واپس موٽائڻ سان ٺوس مادّي مان 0.1 mg اڻبدليل رنگي مادو حاصل ٿئي ٿو، ۽ TOC ڏيکاري ٿو ته شروعاتي نامياتي ڪاربان جو 40 سيڪڙو گڏيل محلول ۽ ٺوس مادّي واري نظام مان غيرنامياتي ڪاربان جي صورت ۾ نڪري چڪو آهي.

ڪاربان جي بنياد تي توازن هن ريت آهي: شروعاتي ڪاربان برابر آهي محلول ۾ موجود اصل رنگي مادّي، سطح تي جذب ٿيل اصل رنگي مادّي، نامياتي وچ وارين پيداوارن ۽ معدني صورت ۾ تبديل ٿيل ڪاربان جي مجموعي جي. هتي شروعاتي رنگي مادّي جي مقدار جو 20 سيڪڙو اڻبدليل اصل مادّي طور باقي آهي، يعني ٻنهي مرحلن ۾ گڏ 0.2 mg؛ 40 سيڪڙو معدني صورت ۾ تبديل ٿيو آهي ۽ باقي 40 سيڪڙو نامياتي تبديليءَ جون پيداوارون آهن، يعني محلول يا ٺوس مادّي تي وچ واريون پيداوارون، جن جي تصديق پيداوارن جي چوٽين سان ٿئي ٿي. درست رپورٽ اصل رنگي مادّي جو 80 سيڪڙو تجزيو ۽ 40 سيڪڙو معدني تبديلي آهي، نه ڪنهن به شيءِ جو 95 سيڪڙو. ڦندي تي ڌيان ڏيو: جيڪڏهن TOC رڳو فلٽر ٿيل مٿئين محلول ۾ ماپيو وڃي ها، ته سطح تي جذب ٿيل نامياتي مادو تباهه ٿيل ڳڻجي ها ۽ معدني تبديليءَ جو انگ وڌي وڃي ها. جتي ممڪن هجي، سڄي سلريءَ جو ڪاربان ماپيو، يا ٺوس مادّي سان ٻڌل حصو واضح طور حساب ۾ واپس شامل ڪريو.

رپورٽ ڪرڻ جو اصول

اهو گهٽ ۾ گهٽ آخري نتيجو بيان ڪريو، جنهن جي توهان جي شاهدي حمايت ڪري ٿي؛ پوءِ وڌيڪ مضبوط دعوائون رڳو تڏهن شامل ڪريو، جڏهن ماپ جو هر پرت انهن کي ثابت ڪري. ميٿيلين بلو جي تجزئي وارو ڪم ساڳئي نموني اعتماد حاصل ڪري ٿو، جيئن رنگي مادي تي ٻڌل ٻيا طريقا: نتيجي کي انهيءَ خاصيت سان ملائي، جيڪا طريقو حقيقت ۾ ماپي ٿو. رنگي مادي تي ٻڌل تحقيقي دعوائون پڙهڻ لاءِ هڪ ساٿي رهنما ساڳئي احتياط کي مطالعي جي جوڙجڪ تائين وڌائي ٿو، ۽ آزمائشي حالتن جي جاچ لاءِ هڪ عملي پروٽوڪول ڪيليبريشن جون اهي عادتون بيان ڪري ٿو، جيڪي سڌيءَ طرح فوٽوريئڪٽر جي ڪم ۾ به لاڳو ٿين ٿيون.