حسگرهای نوری اغلب اپتود (Optode)[31]3 نامیده میشوند. اپتودها یک نوع ویژه از حسگرهای شیمیایی هستند که اندازهگیریهای طیفبینی مرتبط با واکنشهای شیمیایی انجام میشوند ]۱۳،۲۱[. اصطلاح اپتود یا اپترود (Optrode)[32]4 نیز برای شرح و توصیف حسگرهای نوری بکار گرفته میشود. واژه اپترود ترکیبی از دو واژه نوری ( Optical) و Electrode میباشد ]۲۵،۲۶[. کاربرد حسگرهای نوری همانند الکترودهاست، درحالیکه اصولا عملکرد متفاوتی از الکترودها دارند. پیشرفت حسگرهای شیمیایی نوری (اپتود) به عنوان جایگزین مناسب و یک پیشنهاد مداوم نسبت به انواع دیگر حسگرها از توجه نظر زیادی برخوردارند ]۱۵[.
در بسیاری از سیستمهای اپتود عنصر حسگر یک واکنشگر میباشد که خواص نوری در پاسخ نسبت به یک آنالیت را تغییر میدهد. این واکنشگر خیلی اوقات یک رنگ شناساگر میباشد که در داخل یک بافت پلیمری مناسب نفوذ (حسگر توده ای) یا روی سطح آن (حسگر سطحی) تثبیت میشود. اساس عملکرد این حسگرها بر روشهای نوری متنوع استوار است. در حسگرهای نوری ( اپتودها) خواص نوری با جذب، قابلیت انعکاس، فلورسنس و ضریب شکست نور اندازهگیری میشود به همین دلیل تنوع زیادی در حسگرهای نوری وجود دارد. در طول دهه گذشته حسگرهای نوری شیمیایی مبنی بر فیلمهای پلیمر آلی نازک یا ضخیم بررسی شده است ]۲۴، ۱۶[. اپتودهای مختلف در آنالیز مقادیر کم فلزهای سنگین در فرآیندهای کنترلی و آنالیزهای محیطی و طبی به کار میرود ]۲۷٫[
حسگرهای نوری (اپتود) به علت مزایای آنها در مقایسه با الکترودهای انتخابی یون در دهه گذشته توجه نظر کسب کردهاند. در میان این مزایا میتوان به سهولت در ساخت، مقرون به صرفه بودن، حساسیت و انتخاب پذیری خوب، محدوده غلظت دینامیکی بالا و همچنین حد تشخیص پایین اشاره نمود. به علاوه در اپتودها برخلاف الکترودهای انتخابی یون تداخل الکتریکی وجود ندارد و آنها به الکترود مرجع خارجی نیاز ندارند ]۲۷[. علی رغم این مزایا نور محیط به عنوان یک مزاحمت بالقوه در عملکرد این گونه حسگرها محسوب میشود و به دلیل اینکه واکنشگر و آنالیت هر دو در فاز جداگانهای قرار دارند مدت زمانی صرف انتقال جرم میشود که زمان پاسخ طولانیتری را در پی خواهد داشت ]۲۵[. حسگرهای نوری از نظر ساختاری کوچک میباشند و به طور ایده آل برای مینیاتوری (تولید در اندازه های کوچک) مناسب هستند. در حالی که در زمان یکسان نسبت به تداخل الکتریکی مقاومت میکنند و به دلیل سادگی در اندازهگیریهای فتومتری به کار برده میشوند بسیاری از حسگرهای شیمیایی نوری در عوامل کمپلکس دهنده رنگی یا واکنشگرهای اکسایش کاهش تثبیت شده در غشا پلیمری مناسب به کار برده میشوند. یک ضعف رایج همه این غشاها نشت واکنشگر در محلول آبی در تماس با غشا است ]۲۱[.
۱-۱۲-۶- حسگرهای تودهای
عکسالعمل حسگرهای نوری نسبت به گونههای باردار میتواند بر اساس پدیدههای سطحی (اپتود سطحی) یا تودهای (اپتود تودهای)[۳۳]۱ انجام شود ]۲۷، ۲۸[. مکانیسم پاسخ در حسگرهای تودهای به تغییرات غلظت داخل توده وابسته است. غشاهای مورد استفاده برای این حسگرهای تودهای دارای قابلیت نفوذ ذرات باردار میباشد و در نتیجه سیگنال نوری را به همراه خواهد داشت ]۲۸[.
یک نوع از اپتودها با بهره گرفتن از یک غشا پلیمری سنتزی و مبنی برقاعده انتقال جرم برگشتپذیر آنالیت از نمونه به درون توده لایه حساس میباشد این نوع حسگر نوری اپتود توده غشایی [۳۴]۲نامیده میشود که در سال ۱۹۹۲توسط سیمون [۳۵]۳و سیلر [۳۶]۴مطرح شد ]۱۵، ۱۷[. این دو قاعده اصلی اپتود و جنبههای تئوری آن را مطرح نمودند. اهمیت تئوری اپتودهای توده مبنی بر بافت پلی وینیل کلراید سنتزی در واژههای انتخاب پذیری، زمان پاسخ، محدوده اندازهگیری دینامیک، حساسیت و طول عمر نهفته می باشد و امکان مقایسه با دادههای آزمایشی را فراهم آورده است. در قاعده کلی اپتودها، آرایش هندسی و بهینهسازی ترکیب غشا مورد توجه و برای یک دسته نیازهای ویژه با جزئیات مطرح شد. با مفهوم تکنیک Spin_on یک تولید ساده از غشاهای اپتود خیلی باریک شرح داده میشود. با این تکنیک غشاهای خیلی همگن از ضخامت ۵-۱۰ میکرومتر فقط در ثانیههای اندک تولید شدهاند ]۲۸[. به علاوه در حسگرهای تودهای برای یونوفر انتخابی سایتهای چربی دوست که دارای بار مخالف با بار آنالیت میباشند، وجود دارد، بنابراین یونوفر ثانویه (فرعی)، کرمویونفر یا فلورویونفر نامیده میشوند. کرومویونفر معمولا یک شناساگر اسید- باز میباشد. یونوفرهای گوناگون و رنگ های شناساگر pH چربیدوست تولید شده در غشاها برای طراحی سیستمهای نوری حساس به کاتیون به کار رفتهاند. انتقال نوری مبنی بر پروتونه و غیر پروتونه شدن رنگ شناساگرpH مرتبط با غلظت کاتیون موجود در غشا میباشد ]۲۷، ۲۸[.
بیشترین طرحهای اپتود به طور همزمان پیشتغلیظ و تعیین آنالیت هدف را شامل میشود بنابراین قابل پاسخگو برای بازبینی پیوسته گونههای سمی در محیط آبی میباشد. در این روشها لیگاند یا کروموفور مربوطه در ساختار یک بافت پلیمری قرار داده شده و آنالیت مربوطه از محیط آبی یا غیر آبی به درون پلیمر نفوذ انتخابی کرده و ضمن پیشتغلیظ با کروموفور مربوطه واکنش داده و رنگ تولید میشود. میتوان این رنگ را توسط روشهای جذبی با دستگاه نورسنج مطالعه نمود. بنابراین عملا یک روش پیوسته برای اندازهگیری کمی گونهها در اختیار میگذارد ]۲۹[.
بسیاری از غشاهای مورد استفاده برای اپتودها دارای قابلیت تعویض یون بوده و در نتیجه به صورت گزینشی [۳۷]۱یون به خصوصی را تعویض میکند. گزینشپذیری غشا بستگی به ثابت تعادل واکنش تعویض یونهای مورد نظر و یونهای مزاحم بین فاز آلی (غشا) و آبی دارد و این ثابت تعادل بستگی به ثابت تشکیل کمپلکس این یونها با واکنشگر دارد ] ۳۱، ۳۰[
۱-۱۳- پلیمرها و کاربرد آنها در حسگرهای نوری
مواد پلیمری به دلیل دارا بودن مزایایی از جمله هزینه نسبتا کم، پایداری مکانیکی خوب، حلالیت یکنواخت شناساگر در بافت پلیمری، تثبیت شناساگر در بافت پلیمری بدون شستن شناساگر، طول عمر مناسب، نداشتن رنگ یا لومینسانس ذاتی، داشتن بافت بیاثر در برابر مواد شیمیایی فعال مانند اکسندهها و …. در دهه گذشته به طور وسیع در زمینه تکنولوژی ساخت حسگرها به کار برده شدهاند ]۲۹،۳۲[. از جمله پلیمرهای مورد استفاده در حسگرهای نوری میتوان پلی متیل متاکریلات (RMMA) و پلی وینیل پیرولیدین ]۳۲[، پلی آمیدها، پلی سلولز تری استات (CTA)، پلی وینیل کلراید (PVC) ]29، ۳۳[ را نام برد. که در اینجا به معرفی دو پلیمر CTA و PVC میپردازیم.
۱-۱۳-۱- پلیمر پلی وینیل کلراید
این پلیمر به علت داشتن دمای گذار شیشهای[۳۸]۱ بالا (Tg) قابلیت شکنندگی دارد ]۳۴[. شکنندگی و سختی این پلیمر مانع نفوذ میشود در نتیجه برای جلوگیری از شکنندگی از یک نرم کننده استفاده میگردد که سبب استخراج و کشیده شدن آنالیت به داخل پلیمر میشود. از جمله ترکیبات نرم کننده میتوان دای اکتیل فتالات، تری اکتیل فسفات، نیتروفنیل اکتیل اتر را نام برد ]۲۹، ۳۴[.
۱-۱۳-۲- پلیمر سلولز تری استات
پلیمر سلولزی جزء پلیمرهای آب گریز می باشند ]۲۹[. سلولز تری استات [۳۹]۲(CTA) مانند سایر پلاستیکهای سلولزی از تغییر شیمیایی پلیمر طبیعی سلولز به دست میآید. جنس فیلم های عکاسی از همین پلیمر میباشد ]۳۵[. در ساخت غشاهایی که جاذب آب نمیباشد، از حالت و ساختار استری آن استفاده میشود و به دلیل نفوذپذیری بالا، توانایی نگهداری شناساگر تثبیت شده و متخلخل شدن سطح آن از طریق هیدرولیز به مقدار زیادی کاربرد دارند ]۳۶[. استفاده از فیلمهای پلیمری استیل سلولز تری استات به این دلیل دارای توجه است که گونه آنالیت میتواند از محلول وارد بافت این پلیمر شده و طی فرایند پیش تغلیظ انجام شده غلظت آن در فاز پلیمری فیلم افزایش یابد بنابراین اگر در ساختار فیلم پلیمری یک کروموفورتثبیت شده باشد با این گونه پیشتغلیظ شده واکنش تولید رنگ داده و میتوان از روی شدت رنگ ایجاد شده به غلظت گونه مورد نظر پی برد. مزایای دیگر استفاده از فیلمهای پلیمری افزایش گزینشپذیری روش میباشد بسیاری از گونههای مزاحم توانایی نفوذ در ساختار پلیمر را نداشته بنابراین نمیتوانند با کروموفور واکنش تولید رنگ دهند. همین عامل باعث کاهش اثر مزاحمها میشود ]۲۹، ۳۶[.
ساختار ریز حفرهای پلیمر سلولز تری استات، سطح موثر پلیمر را برای تثبیت واکنشگر افزایش میدهد ]۱۵، ۳۶[. همچنین مقدار بیشتری از شناساگر روی پلیمر نشانده میشود که کاهش زمان پاسخگویی را به همراه خواهد داشت. در بررسی انجام شده از همین پلیمر استفاده شده است ]۳۶[
۱-۱۴- روش های تثبیت[۴۰]۱ شناساگر
برای تهیه یک حسگر در ابتدا باید مولکولهای واکنشگر به یک بافت مناسب متصل گردند که به چند طریق صورت میگیرد از آنجا که نوع روش تثبیت روی تکرار پذیری حسگر تأثیر میگذارد، ]۲۹[ بنابراین نوع روش تثبیت بسیار مهم میباشد.
۱-۱۴-۱- تثبیت فیزیکی
روش تثبیت فیزیکی [۴۱]۲سادهترین روش میباشد که به دو صورت زیر انجام میشود:
روش تثبیت جذب سطحی [۴۲]۳: این روش از طریق پیوندهای واندروالس و گاهی هم با پیوندهای هیدروژنی یا نیروهای انتقال بار همراه است. این روش برای بررسیهای کوتاه مدت رضایت بخش میباشد. مواد جذب شده روی پلیمر به روش جذب سطحی فیزیکی در مقابل تغییر pH و دما بسیار حساس میباشند ]۳۷[.
روش حبس در غشا: روش حبس در غشا یکی از روش های گسترده و پرکاربرد تثبیت فیزیکی است. در این روش تثبیت برای ساخت غشا، واکنشگر چربی دوست از ابتدا به عنوان یکی از اجزای آن در مخلوط اولیه قرار میگیرد ]۳۹، ۳۸[. بافت های پلیمری PVC که با بهره گرفتن از نرم کننده نرم شدهاند، برای این روش تثبیت به طور عمده به کار رفته میروند که منجر به ساخت حسگرهای تودهای میشود ]۲۹[.
۱-۱۴-۲- تثبیت الکترواستاتیکی[۴۳]۴
این روش تثبیت به میزان زیادی برای شناساگرهای کاتیونی به کار میرود. از این روش برای اتصال شناساگرهای باردار بر روی پلیمرهای یونی استفاده میشود. در این روش برهمکنشهای الکترواستاتیک یا یونی بین شناساگر و گروههای باردار بافت پلیمری سبب تثبیت میشود. از مزایای این روش سادگی آن میباشد. پلیمر تبادلگر کاتیونی نافیون از پلیمرهایی است که به میزان زیادی برای تثبیت شناساگرهای کاتیونی به کار رفته است ]۴۰، ۴۱[. بسترهای سلولزی که دارای گروههای آمونیوم چهارگانه در سطح خود هستند نیز برای تثبیت شناساگرهای آنیونی به کار می روند ]۴۲[.
۱-۱۴-۳- تثبیت کووالانسی[۴۴]۱
تثبیت کووالانسی یا شیمیایی از طریق پیوندهای کووالانسی بین گروههای عاملی فعال در شناساگر و بافت پلیمری صورت میگیرد. از مزایای این روش تثبیت میتوان به پایداری بالای غشاء تهیه شده و عدم وجود نشت شناساگر به داخل نمونه اشاره نمود] ۳۲[. در حین واکنش تثبیت، گروههای عاملی شناساگر نباید صرفا به پلیمر متصل شوند بنابراین باید یک اصلاح شیمیایی در ساختار شناساگر صورت گیرد. موثرترین روش اصلاح استفاده از یک مولکول حد واسط مثل سیانوریک کلراید میباشد ]۳۶[. درمواردی که شناساگر و پلیمر گروههای عاملی لازم را برای انجام واکنش داشته باشند، سادهترین روش تثبیت شیمایی اتفاق میافتد ]۳۳، ۳۶[. غشاهای سلولز استات شفاف یکی از بافت های پلیمری هستند که به میزان زیاد در انجام تثبیت شیمیایی برای ساخت حسگرهای نوری به کار رفتهاند. تثبیت واکنشگر اسپکتروفتومتری، ۴ - هیدروکسیل سالوفن [۴۵]۲روی بافت تری استیل سلولز به روش کوالانسی میباشد. که غشا تری استیل سلولز با تیواوره فعال شده است. تثبیت شناساگر بریلیانت کریزل بلو [۴۶]۳(BCB) روی یک بافت سلولز استات به صورت کووالانسی میباشد ]۴۳[.
شکل ۱- ۱۱- ساختار ۴- هیدروکسیل سالوفن ]۴۳[.
شکل ۱- ۱۲- ساختار احتمالی واکنش بین ۴- هیدروکسیل سالوفن با غشا فعال شده ]۴۳٫[
شکل ۱-۱۳- ساختار واکنش بین غشا فعال شده و واکنشگر بریلیانت کریزل بلو به روش تثبیت کوالانسی ]۱۴[.
۱-۱۴-۴- روشهای تثبیت شناساگر در پلیمرهای سول - ژل
اخیرا شیشههای سول - ژل به عنوان ماتریس برای مواد نوری شیمیایی، به علت شفافیت نوری آنها، پایداری مکانیکی خوب، عدم مقاومت شیمیایی و انعطافپذیری در پیکربندی سنسور، توجه نظر کسب کردهاند. بنابراین سول _ ژل ها به طور گسترده با توجه به کاربردشان برای ساخت حسگرهای شیمیایی استفاده شدهاند و با آنالیتهایی مانند یونهای فلزی، گلوکز، اکسیژن، آمونیا بررسی شدهاند]۲۴، ۲۶[.
روشهای تثبیت شناساگر در سول – ژلها شامل اشباع [۴۷]۱، اتصال کوالانسی[۴۸]۲ و ناخالصسازی شیمیایی[۴۹]۳ میباشد. اشباع به جذب سطحی فیزیکی یا شیمیایی روی شیشه از پیش ساخته شده اشاره دارد، در حالی که ناخالصسازی شیمیایی به تثبیت یک واکنشگر در طول تشکیل شیشه سول - ژل اشاره دارد. بیشترین روش تثبیت موثر زمانی که غشاهای حاصله به هیچ وجه شستشو داده نمیشود، از طریق اتصال کوالانسی رنگ روی یک بافت مناسب میباشد. در حالی که ناخالصسازی به دلیل عمومیت کلی و سادگی توجه نظر دارد ]۲۶[.
۱-۱۵- تاثیر نوع روش تثبیت و نوع بافت پلیمری
اثر روشهای تثبیت متفاوت و بافت پلیمری (جنس پلیمر) بر عملکرد تجزیهای یک اپتود غشایی حساس نسبت به فلز (II)Cu، توسط اهم [۵۰]۴و همکارانش بررسی شده است ]۴۲[. تثبیت فیزیکی شناساگر رنگی زینکون[۵۱]۵ در هیدروژل و پلی وینیل کلراید سنتزی برای ایجاد اپتودهای غشایی با بالاترین حساسیت برای (II) Cu انجام شد. تثبیت این شناساگر در پلیمر PVC به صورت فیزیکی و در پلیمر سلولزی به صورت کووالانسی میباشد ]۲۹[. ثبیت فلورسینامین [۵۲]۶روی سلولز یا شیشه متخلخل از نوع روش کوالانسی گزارش شده است ]۲۶٫[ انواع مختلف کروموفورها برای توسعه اپتودهای غشایی نسبت به مس(II)، پتاسیم، و گادیلینیوم در بافت پلیمری پلی وینیل کلراید سنتزی تثبیت شدهاند ]۲۹[.
در حسگرهای نوری، با توجه نوع پلیمر، فرایند تشخیص آنالیت با واکنشگر در لایه حسگر کاملا متفاوت خواهد بود. بنابراین عواملی مانند زمان پاسخ، برگشتپذیری یا برگشتناپذیری، حساسیت و تکرارپذیری، پایداری حسگر همچنین کارایی و عملکرد حسگر تحت تاثیر نوع روش تثبیت و نوع بافت پلیمری میباشد ]۴۴[.
۱-۱۶- اهمیت اندازهگیری یون دیکرومات - یون فلزی کروم(VI)
گونهشناسی فلز معمولا در بررسی رفتار یونهای فلز در محیط اطراف اهمیت دارد. چندین فلز خطرناک برای زندگی موجودات زنده مطرح میشود و از میان آنها کروم به علت اثر آن بر پیشرفت سرطان مضرترین فلز شناخته شده است. سمیت کروم به حالت اکسایش آن یعنی کروم (VI) وکروم (III) بستگی دارد. سمیت کروم (VI) تقریبا صد برابر بیش تر از سمیت کروم (III) میباشد. کرومیوم یک آلاینده رایج وارد شده در آبهای طبیعی از یک واریته پساب صنعتی شامل صنایع منسوجات، چرم سازی، آبکاری فلزات به کمک برق و صنایع نازککاری فلزات و… میباشد. با تمرکز و توجه به سمیت و پرتودهی بالقوه کرومیوم، آژانس حفاظت محیط زیست دو تراز ماکسیمم ۱۰۰ و ۵۰ میکروگرم بر لیتر، از کل کرومیوم و کرومیوم(VI) به ترتیب در نوشیدنیها و آبهای زیر زمینی کنترل و تنظیم نمود. علاوه براین در جامعه اروپا برای پیشگیری از گسترش پسماند مضر، استفاده از کروم(VI) همراه با دیگر فلزهای سنگین در ساخت لوازم الکتریکی و الکترونیکی جدید در یک ژوئیه ۲۰۰۶ ممنوع شد ]۱۳[.
یک منبع رایج پرتودهی کروم(VI) مبنی بر رنگ میباشد. مواد رنگی برپایه کرومات مانند استرونیوم کرومات، روی کرومات، کلسیم کرومات و سرب کرومات به طور رایج در استرهای ضدخورنده و رنگهای روکشی به علت مقاومت در برابر خوردگی استفاده میشوند. به علاوه رنگهای مختلفی از کروم در ساخت اسباب بازیها و در مواد رنگی برای کودکان به کار برده شدند. نگرانیهای گوناگون درباره استفاده کرومیوم در این مواد به علت مشخص بودن توانایی فلزهای سنگین با شستن اسباب بازیهای کودکان و تماس با مواد استفاده شده برای رنگ کردن وجود دارد. بعضی کشورهای توسعه یافته حدهای ثابت در مقدار کروم (VI) در رنگها به کار بردند. برای مثال جامعه اروپا راجع به مقدار کروم (VI) در رنگهای استفاده شده در اسباب بازیها و کالاهای دیگر برای کودکان قانونی اجرا کرد. این قانون یک حد ۰۲/۰ میلی گرم برکیلوگرم از کرومیوم پیشنهاد کرد. به این دلایل توسعه متدلوژی توانا تجزیهای اندازهگیری مقادیر کم کروم (VI) در نمونههای رنگی بیشتر به علت برتریشان در واژههای کنترل کیفیت و فاکتورهای محیطی بوده است ]۴۵ .[
تعدادی از حالتهای اکسایش کرومیوم موجود است. اما فقط کروم (III) و کروم (VI) حالت بیولوژیکی و محیطی دارند. در حالت محلول کروم (VI) ممکن است در سه شکل یونی متفاوت مانند هیدروکرومات (HCr)، کرومات (Cr) و دیکرومات () وجود داشته باشد. کروم (VI) همچنین ممکن است به صورت آنیونهای کمپلکسی محلول در آب موجود باشد چون در آب سطحی غنی با ترکیب آلی، کروم (VI) یک طول عمر خیلی کوتاهتر نمایش میدهد و ممکن است در آب مقاومت کند حضور هر شکل یونی کرومیوم در محلول به pH بستگی دارد. کرومیوم به عنوان C.O نامحلول در کفها موجود است و فقط یک بخش کوچک آن قادر است به واسطه کف شسته شود. کروم (VI) در کف تمایل دارد به کروم (III) به وسیله مواد آلی کاهش یابد که تقریبا از فعالیتهای انسان در محیط زیست ناشی میشود. مقدار ۵۰ تا ۱۰۰ میکروگرم کروم (III) در روز در رژیم غذایی پیشنهاد میشود. تخمین زده شده که پرتودهی کروم تا ۷۵/۰ میلی گرم بر کیلوگرم در روز محدود شده است. پتاسیم دیکرومات به عنوان تقویت کننده برخی اثرات منفی در موجودات زنده گزارش شده است. فراهمی زیستی[۵۳]۱ کرومیوم شاید تنها فاکتور بسیار مهم اندازهگیری سمیت یک منبع ویژه کرومیوم باشد]۴۶[.
کرومیوم در بافتهای بیولوژیکی تقریبا همیشه سه ظرفیتی است و به برقراری متابولیسم نرمال گلوکز، پروتئین و چربی کمک میکند، همچنین به عنوان یک عنصر ضروری برای انسانها و حیوانات مطرح میشود و یک نقش مهم به عنوان فاکتور تغییرات گلوکز [۵۴]۱(GTF) در متابولیسم انسولین ایفا میکند ]۴۷[.
اندازهگیری کروم (VI) یا یون دیکرومات در آب و سیستم های بیولوژیکی از اهمیت زیادی برخوردار است زیرا دیکرومات به صورت تجمعی اثر سمیت زیادی روی موجودات زنده دارد. روش های متعددی برای اندازهگیری و گونهشناسی کروم به کار گرفته شده است، روش های مبتنی بر جاذب پلمیری و پیش تغلیظ با واسط میسلی روش های معرفی شدهای هستند که نیاز به کمترین آمادهسازی اولیه نمونه دارد. اما این روشها دارای مراحل کاری زیادی برای شناسایی کمی کروم میباشند ]۲۹[.
برای اندازهگیری دیکرومات روش های متعددی معرفی شده است. از جمله در سال ۲۰۰۴، روشی مبتنی بر پایه کروموفور ۱و۵ - دی فنیل کربازید معرفی شد. در این روش با بهره گرفتن از نرم کنندههای مختلف، ۱و۵ - دی فنیل کربازید در ساختار پلیمر سلولز تری استات به دام انداخته شده است. در طرح پیشنهادی، از همین واکنش دی فنیل کربازید با دیکرومات و تولید رنگ بنفش در ساختار پلیمری استفاده شده است و تصویر پلیمر مذکور اسکن و به برنامه آنالیز رنگ منتقل میشود ]۲۹[. مراحل تشکیل کمپلکس رنگی حاصل از واکنش کروم (VI) با دی فنیل کربازید در زیر آمده است ]۴۸، ۴۹[.
شکل ۱- ۱۴- واکنش تشکیل کمپلکس رنگی دی فنیل کربازید با یون دیکرومات ]۴۸[.
دای فنیل کربازون دای فنیل کربازید
شکل۱- ۱۵- واکنش تشکیل کمپلکس دی فنیل کربازید با یون فلز کروم (VI) در محیط اسیدی ]۴۹٫[
فصل دوم
مروری بر تحقیقات گذشته
۲-۱- مقدمه
اندازهگیری فلزهای سنگین از جمله کرومیوم مشکل نیست و روشهای متعددی برای اندازهگیری آن وجود دارد، مانند طیفسنج جرمی با پلاسمایجفتشده القایی[۵۵]۱ (ICP-MS)، اسپکترومتری جذب اتمی، فلورسنس اشعه ایکس، کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا و… به هر حال بیشتر آنها حالت اکسایش کرومیوم را تشخیص نمیدهند و فقط غلظتهای کل اندازهگیری میکنند. وقتی که تبعیض گونههای کرومیوم ضروری میباشد، برای مثال در بررسیهای زیست محیطی و بیوشیمی حسگرهای شیمیایی نوری یک انتخاب خوب هستند ]۱۳٫[ با توجه به حسگرهای نوری برای اندازهگیری کرومیوم، تعداد کارهای منتشر شده کم است. حسگرهای نوری مبنی بر سلهای نوری توسعه یافتهاند که تشخیص نوری از طریق واکنش آنالیت با کروموفور صورت میگیرد ]۱۳، ۵۰[. سیستم های پتانسیومتری مختلف برای تشخیص کرومات مبنی بر غشاهایی با بافت پلی وینیل کلراید و استفاده از واکنشگرهای تجاری توسعه یافته است. در دسته دیگر بررسی الکتروشیمیایی مقادیر کرومیوم با بهره گرفتن از تکنیک های ولتامتری و الکترودهای کار اصلاح شده یا ردیابهای جریانی میباشد ]۱۳[. بنابراین تکنیکهایی مانند روشهای استخراج برای جداسازی گونههای کرومیوم برای روشهای تجزیهای ارائه شده است، که اندازهگیری مستقیم گونهها را در سطوح پایین در نمونههای محیطی ممکن میسازد ]۴۵[. دو تکنیک اسپکتروفتومتری و اسپکتروفلورومتری روشهای انتخابی کرومیوم(VI) به دلیل سادگی و بررسی سریع توجه نظر ویژه دارند ]۵۱[. در چند سال گذشته استفاده از روش اسکنومتری به عنوان یک پیشنهاد در برابر اسپکتروفتومتری مرئی توسعه یافته است ]۵۲[.
۲-۲- مروری برتحقیقات گذشته در زمینه اسکنومتری