یکروسرنگ بویژه برای زمان‌های طولانی و تحت هم‌زدن شدید محلول دشوار بوده و به شرایط و مهارت خاصی نیازمند است. به منظور غلبه بر مشکلات فوق و نیز استفاده از فازهای گیرنده‌ای با حجم بیشتر Rasmussen و Pedersen-Bjergaard در سال 1999 استفاده از فیبرهای توخالی متخلخل از جنس پلی‌پروپیلن را به عنوان نگهدارنده‌ای جهت حفظ مکانیکی فاز استخراجی پیشنهاد نمودند که تحت عنوان میکرواستخراج فاز مایع با فیبر توخالی نام گرفت ]41، 79[ در واقع تکنیک HF-LPME، نوعی روش میکرواستخراج با غشای مایع نگهداری شده می‌باشد8 که در آن حلال آلی توسط نیروهای کاپیلاری درون منافذ فیبر قرار می‌گیرد و لایه نازکی را نیز روی دیواره‌ی فیبر تشکیل می‌دهد. فاز استخراجی که در حد چند میکرولیتر می‌باشد داخل مجرای درونی فیبر وارد می‌گردد. حجم فاز آلی مورد استفاده در این روش در قیاس با روش سه فازی LPME با قطره کمتر بوده و از سویی امکان تشکیل امولسیون که از مشکلات متداول روش LLE است، حذف می‌گردد.
2-1-1-2-1. اصول استخراج و سیستم‌های مختلف در استفاده از HF-LPME ]53[
در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود
شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید
ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل
شکل (2-3)، اصول روش میکرواستخراج فاز مایع با فیبر توخالی را نشان می‌دهد. محلول آبی نمونه درون یک ظرف کوچک پر می‌شود و تکه‌ای از یک فیبر توخالی از جنس پلی‌پروپیلن متخلخل درون نمونه قرار داده می‌شود. حجم نمونه آلی معمولاً در حد چند میلی‌لیتر و طول فیبر، بسته به نوع کاربرد، در حد چند سانتی‌متر است. پیش از استخراج، فیبر در یک حلال آلی غیر قابل امتزاج با آب آغشته می‌شود تا حلال منافذ فیبر را پر کند. بدین ترتیب، لایه نازکی از حلال آلی در جداره‌ی فیبر، که معمولاً 200 ضخامت دارد، تشکیل می‌شود. حجم کلی حلال آلی تثبیت شده در غشاء معمولاً 20-15 می‌باشد. برای گونه‌های قابل یونیزاسیون، pH محلول به گونه‌ای تنظیم می‌شود که گونه‌ها به شکل غیر یونی خود وجود داشته باشند تا حلالیت‌شان در نمونه آبی کم شود و قابلیت استخراج‌پذیری آنها به درون حلال آلی افزایش یابد. بدین ترتیب، گونه‌های موجود در نمونه‌ی آبی از میان فاز آلی تثبیت شده در غشای فیبر به درون محلول گیرنده موجود در مجرای درونی فیبر استخراج می‌شوند. برای تسریع این فرآیند، هم‌زدن و چرخش سریع نمونه به کار گرفته می‌شود. محلول گیرنده می‌تواند از جنس همان حلال آلی تثبیت شده در منافذ غشای فیبر باشد که در این صورت تشکیل یک سیستم دو فازی را می‌دهد و گونه‌ها در یک فاز آلی استخراج می‌شود ]56، 57[. میکرواستخراج فاز مایع با سیستم دو فازی بیشتر برای گونه‌هایی به کار گرفته می‌شود که حلالیت‌شان در یک حلال آلی غیر قابل امتزاج با آب به میزان قابل توجهی بیشتر از محیط آبی است. در این روش، فاز استخراجی مستقیماً با GC سازگار است، در حالی که برای آنالیز با HPLC یا CE9 به تبخیر حلال و ترکیب دوباره در محیط آبی نیازمند می‌باشد.
شکل (2-3). اصول استخراج HF-LPME (الف) دو فازی (ب) سه فازی
در سیستم سه فازی، محلول گیرنده فاز آبی دیگری است که در آن گونه موجود در نمونه آبی از طریق فیلم نازکی از حلال آلی در غشا به درون محلول آبی پذیرنده استخراج می‌شود. این شیوه استخراجی به گونه‌های بازی و اسیدی با گروه‌های عاملی یونیزه شونده محدود می‌شود. برای استخراج ترکیبات بازی، pH نمونه بایستی در ناحیه قلیایی تنظیم شود تا از حلالیت آنالیت جلوگیری کند. در حالی که pH محلول گیرنده باید پایین باشد تا اینکه حلالیت گونه در آن افزایش یابد. در این صورت گونه‌ها به شکل خنثی وارد فاز آلی شده و مجدداً با تبدیل به شکل یونی به فاز گیرنده، استخراج می‌شوند. در مورد ترکیبات اسید pH فاز دهنده در ناحیه اسیدی و pH فاز گیرنده در ناحیه قلیایی تنظیم می‌شود. در نهایت فاز استخراجی مستقیماً می‌تواند به دستگاه‌های CE، HPLC و یا LC-MS تزریق گردد.
میکرواستخراج فاز مایع با فیبر توخالی به شکل دینامیک هم می‌تواند انجام شود. در سیستم دو فازی، یک میکروسرنگ با چند میکرولیتر از حلال آلی غیر قابل امتزاج با آب پر می‌شود ]81[. تکه کوچکی از فیبر توخالی به سوزن میکروسرنگ متصل شده، فیبر توخالی برای چند ثانیه داخل حلال آلی گذاشته می‌شود تا منافذ فیبر از حلال آلی پر شود. سپس سوزن سرنگ به همراه فیبر در نمونه آبی قرار داده می‌شود و در طول استخراج، حجم‌های کوچکی از نمونه آبی به طور پی در پی به درون فیبر کشیده و خالی می‌شود. در طی کشیدن نمونه آبی به درون سرنگ، فیلم نازک حلال آلی در جداره فیبر شدیداً آنالیت را از محلول نمونه استخراج می‌کند، در حالی که در طی بیرون راندن نمونه، این فیلم نازک دوباره با فاز آلی درون سرنگ ترکیب می‌شود. در طول فرآیند ترکیب شدن دوباره حلال، بخشی از گونه‌ی استخراج شده در طول چرخه، در حلال آلی داخل توده10 فیبر توخالی به دام می‌افتد. پس از استخراج گونه‌ها طی چرخه‌های متوالی، بخشی از حلال آلی موجود در سرنگ برای آنالیز به دستگاه کروماتوگرافی تزریق می‌شود. سیستم سه فازی دینامیک نیز گزارش شده است که البته مشابه روش دو فازی می‌باشد. در این روش، ابتدا میکروسرنگ با چند میکرولیتر از محلول آبی پذیرنده و به دنبال آن با چند میکرولیتر از حلال آلی پـر مـی‌شـود. مابقی فرآیند مشابه روش دو فـازی مـی‌بـاشـد. HF-LPME دینامیک در مقایسه با سیستم‌های استاتیک سرعت استخراج را افزایش می‌دهد، اما در عمل روش دینامیک پیچیده‌تر است و پارامترهای تجربی بیشتری باید کنترل و بهینه شوند ]24، 25[.
علاوه بر دو سیستم HF-LPME اشاره شده که معمولاً براساس گرادیان pH و یا انتقال توسط حامل می‌باشد، اخیراً روش HF-LPME با اعمال یک میدان الکتریکی در دو سمت غشا انجام گرفته و تحت عنوان جداسازی الکتریکی غشا11نام گرفته است. در این روش، نیروی محرک برای استخراج گونه‌ها اختلاف پتانسیل است و گرادیان pH نقشی در استخراج ندارد ]75[.
در تحقیقاتی که توسط Lee انجام گرفت، وی روش جدیدی را بر مبنای فیبر توخالی به نام میکرواستخراج سه فازی مایع- گاز- مایع12 ابداع نمود. در این روش گونه‌ها در اثر حرارت از محلول به جداره فیبر پر شده با هوا نفوذ کرده و سپس به دلیل pH خاص فاز گیرنده، در شکل یونی خود به درون فاز گیرنده استخراج می‌شوند. مزیت این روش این است که هیچ گونه حلال آلی در آن استفاده نمی‌شود.
2-1-1-2-2. جنبه‌های عملی و پیکربندی‌های مختلف HF-LPME
تا کنون اغلب کاربردهای HF-LPME بر اساس فیبرهای پلی‌پروپیلن بوده است، ولی استفاده از فیبر متخلخل پلی‌وینیلیدین دی‌فلوئوراید13 هم گزارش شده است. دلیل این امر، سازگاری بیشتر پلی‌پروپیلن با گستره وسیعی از حلال‌های آلی بوده است. به علاوه، پلی‌پروپیلن با اندازه‌ی منافذ تقریباً 2/0 به خوبی می‌تواند حلال‌های آلی در فیبر در فرآیند LPME تثبیت کند، که این موضوع برای جلوگیری از نشت حلال به درون نمونه مهم می‌باشد. این مساله مخصوصاً در مورد محلول‌هایی که به شدت هم‌زده می‌شوند و نمونه‌هایی مانند پلاسما که با حلال تشکیل امولسیون می‌دهند، دارای اهمیت است. قطر درونی فیبرهای مورد استفاده معمولاً در محدود1200-600 می‌باشد، ولی گزارشاتی نیز در زمینه استفاده از فیبرهای توخالی با قطر درونی کمتر، تا حد 280 وجود دارد. در گزینش فیبر باید ضخامت دیواره آن زیاد نباشد تا فاصله انتشار در فیبر کوتاه بوده و سرعت استخراج افزایش یابد. فیبرهای با ضخامت دیواره‌ی خیلی کم استحکام فیزیکی کافی ندارند و در مقابل استفاده از فیبرهای با ضخامت بیشتر نیز به دلیل افزایش حجم و ضخامت لایه‌ی آلی، منجر به زمان‌های استخراج طولانی‌تر و کاهش کارایی سیستم می‌شود. از این رو معمولاً ضخامت دیواره‌ی 200 برای این منظور مناسب است. در اکثر موارد از فیبری با جنس پلی‌پروپیلن با قطر درونی 600، ضخامت دیواره‌ی 200 و اندازه منافذ 2/0 استفاده می‌شود ]25، 79[.
در کار عملی با فیبر توخالی پیکربندی‌های14 مختلفی از HF-LPME به کار می‌رود. اولین کار در زمینه میکرواستخراج با فیبر توخالی با پیکربندی فیبر به صورت U شکل، توسط Rasmussen و Pedersen-Bjergaard معرفی گردید ]79[. در این تحقیق، قطعات 5/8 سانتی‌متر از فیبر توخالی پلی‌پروپیلنی با قطر داخلی 600، ضخامت دیواره‌ی 200 و اندازه منافذ 2/0 برای استخراج بریده و استفاده شده‌اند. هر انتهای فیبر به یک سوزن میکروسرنگ متصل شد که یکی از این سرنگ‌ها برای ورود فاز گیرنده و دیگری برای کشیدن فاز گیرنده در انتهای استخراج به کار گرفته شد. برای خروج فاز گیرنده یک فشار فوقانی کوچک روی سوزن اول اعمال می‌شود و جمع‌آوری فاز گیرنده از لوله خروجی صورت می‌گیرد ]79[. در پیکربندی U شکل کارایی استخراج مناسب است، ولی در مقابل روش انتقال فاز گیرنده و خودکار کردن15 سیستم مشکل می‌باشد ]79[. برای رفع این مشکل، پیکربندی میله‌ای توسط Rasmussen و Pedersen-Bjergaard و سپس Andrews, Kramer ]33[ پیشنهاد گردید. شکل (2-4) پیکربندی U شکل و میله‌ای را نشان می‌دهد. در پیکربندی میله‌ای به منظور تسهیل در ورود و خروج میکروسرنگ، قطعه‌ای مخروطی به نوک فیبر متصل می‌شود که امکان ورود و خروج فاز استخراجی را توسط میکروسرنگ ساده‌تر می‌سازد. این تکنیک قابلیت سازگاری بیشتری با نمونه‌برداری خودکار دارا می‌باشد.
شکل (2-4). (الف) سیستم HF-LPM