Możliwości wykorzystania polianiliny w mikroekstrakcji do fazy stacjonarnej (SPME) do oznaczania trójfenyloarsyny w osadach dennych Morza Bałtyckiego

• Autorzy: Dziedzic D. , Nawała J. , Popiel S. , Choma J.

Warianty tytułu

EN

Development of spme method for determination of triphenylarsine in bottom sediments from the Baltic Sea

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zaprojektowano i zoptymalizowano warunki syntezy nowej fazy stacjonarnej do SPME na bazie polianiliny, przeznaczonej do analizy trójfenyloarsyny (TPA), która jest markerem broni chemicznej zatopionej w Bałtyku. Najlepsze właściwości adsorpcyjne względem TPA uzyskano z użyciem włókna otrzymanego podczas elektropolimeryzacji aniliny (PANI) z jej 0,1M roztworu w 1,25M H2SO4. Skanowanie prowadzono w przedziale od –0,2 V do 1,1 V przez trzy cykle, a następnie w zakresie od 0,4 V do 1,1 V przez 14 cykli, z prędkością skanowania 20 mV/s. Warunki te zapewniły uzyskanie dokładnego, równomiernego i powtarzalnego pokrycia nośnika warstwą polimerową fazy stacjonarnej. Maksymalna temperatura pracy tak uzyskanego włókna wynosiła 220°C. Stwierdzono, że otrzymane w ten sposób włókno do SPME miało około 40% większą sprawność ekstrakcji TPA w porównaniu do najlepszego dostępnego włókna handlowego DVB/CAR/PDMS. Największą wydajność ekstrakcji TPA uzyskano w temperaturze 60°C i czasie 90 min. Granice oznaczalności i wykrywalności opracowanej metody analizy TPA z wykorzystaniem włókna PANI wynosiły odpowiednio 0,1 ppb i 0,5 ppb, a precyzja metody w przypadku pięciu kolejnych pomiarów wynosiła 4,7% dla tego samego włókna i 7,2% dla pięciu włókien komercyjnych. W porównaniu do tradycyjnej ekstrakcji typu ciało stałe-ciecz, opracowana technika HS-SPME z wykorzystaniem włókna pokrytego polianiliną zyskuje przewagę dzięki swojej prostocie, szybkości oraz niskim kosztom.

EN

Synthesis of a new stationary phase for SPME based on polyaniline has been developed and optimized. The obtained stationary phase is designed for analysis of triphenylarsine (TPA) which is a marker of chemical warfare agents dumped in the Baltic Sea. The best TPA sorption properties were observed for fiber obtained during the electropolymerization of aniline from 0.1 M solution in 1.25 M H2SO4. Three cycles of scanning were performed in the range from –0.2 to 1.1 V, followed by 14 cycles in the range from 0.4 to 1.1 V, at a scanning speed of 20 mV/s. These conditions guarantee accurate, leveled and repeatable coating of the fiber with the polymer stationary phase. The maximum working temperature of the resulting SPME fiber was 220°C. It exhibited approximately 40% higher TPA extraction efficiency than the best available commercial fiber: DVB/CAR/PDMS. The highest TPA extraction efficiency was obtained at 60°C and after 90 min sorption. The limits of detection and quantification for the developed TPA analysis method were respectively 0.1 and 0.5 ppb. The precision of the method for five consecutive measurements was 4.7% for the same fiber and 7.2% for the five commercial fibers. Compared to standard liquid-solid extraction, the HS-SPME technique developed based on polyaniline-coated fiber remains competitive as simple, quick and low-cost.

Słowa kluczowe

PL

mikroekstrakcja do fazy stacjonarnej polianilina; włókno; elektropolimeryzacja; trifenyloarsyna; ekstrakcja; desorpcja; osady denne

EN

solid phase microextraction polyaniline; fiber; electropolymerization; triphenylarsine; extraction; desorption; bottom sediments

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 39, nr 4
• Strony: 9--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dziedzic D.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Nowych Technologii i Chemii, ul. generała Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

autor

Nawała J.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Nowych Technologii i Chemii, ul. generała Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

autor

Popiel S.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Nowych Technologii i Chemii, ul. generała Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

autor

Choma J.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Nowych Technologii i Chemii, ul. generała Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

Bibliografia

• 1. J. BEŁDOWSKI, Z. KLUSEK, M. SZUBSKA, R. TURJA, A.I. BULCZAK, D. RAK, M. BRENNER, T. LANG, L. KOTWICKI, K. GRZELAK, J. JAKACKI, N. FRICKE, A. ÖSTIN, U. OLSSON, J. FABISIAK, G. GARNAGA, J. R. NYHOLM, P. MAJEWSKI, K. BROEG, M. SÖDERSTRÖM, P. VANNINEN, S. POPIEL, J. NAWAŁA, K. LEHTONEN, R. BERGLIND, B. SCHMIDT: Chemical Munitions Search & Assessment – an evaluation of the dumped munitions problem in the Baltic Sea. Deep-Sea Research Part II 2016, Vol. 128, pp. 85–95.
• 2. A. SZAREJKO, J. NAMIEŚNIK: The Baltic Sea as a dumping site of chemical munitions and chemical warfare agents. Chemistry and Ecology 2009, Vol. 25, No. 1, pp. 13–26.
• 3. HELCOM: Report on Chemical Munitions Dumped in the Baltic Sea. Report to the 16th Meeting of Helsinki Commission 8–11 March 1994 from the Ad Hoc Working Group on Dumped Chemical Munition (HELCOM CHEMU), Danish Environmental Protection Agency, 1994.
• 4. T. MISSIAEN, M. SÖDERSTRÖM, I. POPESCU, P. VANNINEN: Evaluation of a chemical munition dumpsite in the Baltic Sea based on geophysical and chemical investigations. Science of the Total Environment 2010, Vol. 408, No. 17, pp. 3536–3553.
• 5. H. SANDERSON, P. FAUSER, M. THOMSEN, P. B. SØ-RENSEN: Screening level fish community risk assessment of chemical warfare agents in the Baltic Sea. Journal of Hazardous Materials 2008, Vol. 154, No. 1–3, pp. 210–215.
• 6. S. POPIEL, J. NAWAŁA, D. DZIEDZIC, M. SÖDERSTRÖM, P. VANNINEN: Determination of mustard gas hydrolysis products thiodiglycol and thiodiglycol sulfoxide by gas chromatography-tandem mass spectrometry after trifl uoroacetylation. Analytical Chemistry 2014, Vol. 86, No. 12, pp. 5865–5872.
• 7. S. HANAOKA, K. NOMURA, S. KUDO: Identification and quantitative determination of diphenylarsinic compounds in abandoned toxic smoke canisters. Journal of Chromatography A 2005, Vol. 1085, No. 2, pp. 213–223.
• 8. O. TERZIC, I. SWAHN, G. CRETU, M. PALIT, G. MALLARD: Gas chromatography-full scan mass spectrometry determination of traces of chemical warfare agents and their impurities in air samples by inlet based thermal desorption of sorbent tubes. Journal of Chromatography A 2012, Vol. 1225, pp. 182–192.
• 9. O. JANEL, K. CAROLYN: Quantitative analysis of chemical warfare agent degradation products in beverages by liquid chromatography tandem mass spectrometry. Journal of Agricultural and Food Chemistry 2009, Vol. 57, No. 18, pp. 8227–8235.
• 10. P. VANNINEN: Recommended Operating Procedures for Analysis in the Verification of Chemical Disarmament (2011 Edition). University of Helsinki, Helsinki 2011.
• 11. C. L. ARTHUR, J. PAWLISZYN: Solid phase microextraction with thermal desorption using fused silica optical fibers. Analytical Chemistry 1990, Vol. 62, No. 19, pp. 2145–2148.
• 12. S. POPIEL, M. SANKOWSKA: Determination of chemical warfare agents and related compounds in environmental samples by solid-phase microextraction with gas chromatography. Journal of Chromatography A 2011, Vol. 1218, No. 47, pp. 8457–8479.
• 13. S. POPIEL, J. NAWAŁA, K. CZUPRYNSKI: Preparation and application of sol-gel acrylate and methacrylate solidphase microextraction fibres for gas chromatographic analysis of organoarsenic compounds. Analytica Chimica Acta 2014, Vol. 837, pp. 52–63.
• 14. M. O. AZIZ-ZANJANIA, A. MEHDINIAB: Electrochemically prepared solid-phase microextraction coatings – a review. Analytica Chimica Acta 2013, Vol. 781, pp. 1–13.
• 15. M. T. JAFARI, M. SARAJI, H. SHERAFATMAND: Polypyrrole/montmorillonite nanocomposite as a new solid phase microextraction fiber combined with gas chromatographycorona discharge ion mobility spectrometry for the simultaneous determination of diazinon and fenthion organophosphorus pesticides. Analytica Chimica Acta 2014, Vol. 814, pp. 69–78.
• 16. L. PELIT, T. N. DIZDAŞ: Preparation and application of a polythiophene solid phase microextraction fiber for the determination of endocrine-disruptor pesticides in well waters. Journal of Separation Science 2013, Vol. 36, No. 19, pp. 3234–3241.
• 17. F. O. PELIT, L.PELIT, T. N. DIZDAŞ, C. AFTAFA, H. ERTAŞ, E. E. YALÇINKAYA, H. TÜRKMEN, F. N. ERTAŞ: A novel polythiophene-ionic liquid modified clay composite solid phase microextraction fiber: Preparation, characterization and application to pesticide analysis. Analytica Chimica Acta 2015, Vol. 859, pp. 37–45.
• 18. A. MOLLAHOSSEINI, E. NOROOZIAN: Polyphosphatedoped polypyrrole coated on steel fiber for the solid-phase microextraction of organochlorine pesticides in water. Analytica Chimica Acta 2009, Vol. 638, No. 2, pp. 169–174.
• 19. N. ALIZADEH, H. ZARABADIPOUR, A. MOHAMMADI: Headspace solid-phase microextraction using an electrochemically deposited dodecylsulfate-doped polypyrrole film to determine of phenolic compounds in water. Analytica Chimica Acta 2007, Vol. 605, No. 2, pp. 159–165.
• 20. H. MINJIA, T. CHAO, Z. QUNFANG, J. GUIBIN: Preparation of polyaniline coating on a stainless-steel wire using electroplating its application to the determination of six aromatic amines using headspace solid-phase microextraction. Journal of Chromatography A 2004, Vol. 1048, No. 2, pp. 257–262.
• 21. R. A. KHALKHALI, M. B. KEIVANI: Thermogravimetry analysis of electrochemically synthesized polypyrrole conducting polymer films. Asian Journal of Chemistry 2005, Vol. 17, pp. 1483–1489.
• 22. H. BAGHERI, E. BABANEZHAD, A. ES-HAGHI: An aniline-based fiber coating for solid phase microextraction of polycyclic aromatic hydrocarbons from water followed by gas chromatography-mass spectrometry. Journal of Chromatography A 2007, Vol. 1152, No. 1–2, pp. 168–174.
• 23. A. MOHAMMADI, A. AMELI, N. ALIZADEH: Headspace solid-phase microextraction using a dodecylsulfate-doped polypyrrole fi lm coupled to ion mobility spectrometry for the simultaneous determination of atrazine and ametryn in soil and water samples. Talanta 2009, Vol. 78, No. 3, pp. 1107–1114.
• 24. A. MEHDINLA, M. F. MOUSAVI: Enhancing extraction rate in solid-phase microextraction by using nano-structured polyaniline coating. Journal of Separation Science 2008, Vol. 31, No. 20, pp. 3565–3572.
• 25. Y. WANG, Y. LI, J. FENG, C. SUN: Polyaniline-based fiber for headspace solid-phase microextraction of substituted benzenes determination in aqueous samples. Analytica Chimica Acta 2008, Vol. 619, pp. 202–208.
• 26. Y. WANGA, Y. LI, J. ZHANGA, S. XUB, S. YANGA, C. SUNA: A novel fluorinated polyaniline-based solid-phase microextraction coupled with gas chromatography for quantitative determination of polychlorinated biphenyls in water samples. Analytica Chimica Acta 2009, Vol. 646, No. 1–2, pp. 78–84.
• 27. K. K. KROENING, M. J. V. SOLIVIO, M. GARCIA-LOPEZ, A. PUGAC, J. A. CARUSOA: Cytotoxicity of arsenic-containing chemical warfare agent degradation products with metallomic approaches for metabolite analysis. Metallomics 2009, Vol. 1, No. 1, pp. 59–66.
• 28. E. SCHAB-BALCERZAK [Ed.]: Electropolymerization. In-Tech, Rijeka 2011.
• 29. A. GHASSEMPOUR, N. M. NAJAFI, A. MEHDINIA, S. S. H. DAVARANI, M. FALLAHI, M. NAKHSHAB: Analysis of anatoxin-a using polyaniline as a sorbent in solidphase microextraction coupled to gas chromatography–mass spectrometry. Journal of Chromatography A 2005, Vol. 1078, No. 1–2, pp. 120–127.
• 30. F. GUO, K. YE, X. HUANG, Y. GAO, K. CHENG, G. WANG, D. CAO: Palladium dispersed in three-dimensional polyaniline networks as the catalyst for hydrogen peroxide electroreduction in an acidic medium. RSC Advances 2015, Vol. 5, No. 114, pp. 94008–94015.
• 31. J. PAWLISZYN: Handbook of Solid Phase Microextraction. Elsevier, Waterloo 2012.
• 32. B. H. FUMES, M. R. SILVA, F. N. ANDRADE, C. E. D. NAZARIO, F. M. LANÇAS: Recent advances and future trends in new materials for sample preparation. TrAC Trends in Analytical Chemistry 2015, Vol. 71, pp. 9–25.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).

Praca [artykuł] została częściowo sfinansowana z funduszów służących rozwojowi młodych naukowców i doktorantów (RMN 08-727/2015 i RMN 08-793/2016) oraz ze środków międzynarodowego projektu Decision Aid for Marine Munitions (DAIMON) – Program Interreg Region Morza Bałtyckiego 2014–2020. Prof. J. Choma – praca była częściowo fi nansowana ze środków projektu 2016/23/B/ST5/00532 Narodowego Centrum Nauki.