New fiber optic competible chromoionophore/matrix combinations for hco3- analysis in real groundwater samples

Abstract

Çözünmüş ve gaz haldeki karbon dioksit su örnekleri, endüstriyel, biyokimyasal ve medikal uygulamalar için önemli bir parametredir. Genellikle gaz ve çözünmüş karbon dioksitin doğru tayini matriks etkileri nedeniyle zordur. Bu çalışmada yeraltı suyu örneklerinde çözünmüş karbon dioksitin optik analizi için yeni yaklaşımlar araştırıldı. Çalışmalarımız yeni sentezlenmiş kromoiyonoforlar veya onların yeni matriks materyalleri ile kombinasyonları üzerine odaklanmıştır. Bu kromoiyonoforların spektral karekterizasyonu şeffaf polimerlerde yapılmış ve katı haldeki optiklere uyumluluğu test edilmiştir. Bu çalışmada, pH indikatörü olan 8-hidroksipiren?1,3,6-trisülfonik asidin iyon çifti CO2 gazı tayininde kulanıldı. Polimer olarak etil selüloz ve polimetil metakrilat kullanılmıştır. Sensör yüzeyleri elektro eğirme yöntemi kullanılarak üretildi. Tüm sensör tasarımlarında, sensör yanıtı, rejenere edilebilirliği, doğrusal çalışma aralığı ve tekrarlanabilirlik özellikleri belirlendi. Benzer şekilde, yeni sentezlenen N'-[(E)-(9-metil-9H-karbazol?3-il) metiliden] piridin?4-karbohidrazid ve N'-{(1E, 2E)-3-[4-(dimetilamino) fenil] prop-2-en-1-iliden} piridin-4-karbohidrazid etil selüloz ve polimetil metakrilat polimerlerinde nanofiber formunda veya ince film fazında spektroskopik çalışmalarla karakterize edilmiştir. İndikatör boyaların asitlik sabiti hesaplamaları ve kuantum verimi bilinen çözücülerde ve/veya kullanılan katı matrikslerde gerçekleştirilmiştir. İndikatörlerin ince film ve nanofiber formunda çözünmüş karbon dioksite floresans esaslı yanıtları incelenmiştir. İndikatör kompozisyonunun anyonlara ve metal katyonlarına karşı duyarlılıkları incelenmiştir. N'-[(E)-(2-hidroksifenil) metiliden] piridin?4-karbohidrazid (MY2), N'-[(E)-(3- hidroksifenil) metiliden] piridin?4-karbohidrazid (MY4), N'-[(E)-(4-nitrofenil) metiliden] piridin?4-karbohidrazid (MY5), boyaları spektroskopik olarak karekterize edilmiş ve HCO3- iyonunun spektrofotometrik analizi için önerilmiştir. Boyar maddelerin asitlik sabitleri ve metal katyonlarına ve anyonlara olan yanıtları da test edilip değerlendirilmiştir. Yeraltı suyu örneklerinde bikarbonat analizi spektrofotometrik ve volumetrik (indikatör ve potansiyometrik) metodla gerçekleştirilmiştir. Bu metotlardan elde edilen sonuçlar önerilen metot ile karşılaştırılmıştır. Dissolved and gaseous carbon dioxide is an important parameter in water samples, industrial, biochemical and medical applications. Mostly, correct analysis of gaseous and dissolved carbon dioxide is difficult due to the matrix effects. Here we intended to investigate new approaches for optical analysis of dissolved carbon dioxide in groundwater samples. Our investigations focused on newly synthesized choromoionphores or their combination with new matrix materials. We performed their spectral chacterization in transperent polymers and tested their compatibility to solid state optics. In this work, the ion pair form of pH indicator dye, 8-hydroxypyrene-1,3,6-trisulfonicacidtrisodiumsalt was used for the gaseous CO2 detection. Poly (methyl methacrylate) and ethyl cellulose were used as polymeric materials. Sensing slides were fabricated by electrospinning technique. In this sensor design, the response time, reversibility, linear concentration range and repeatability characteristics also have been studied. Similarly newly synthesized dyes N'-[(E)-(9-methyl-9H-carbazol-3-yl) methylidene] pyridine-4-carbohydrazide and N'-{(1E, 2E)-3-[4-(dimethylamino) phenyl] prop-2-en-1-ylidene} pyridine-4-carbohydrazide were characterized by spectroscopic ways in thin film or nanofiber form in the ethyl cellulose and poly (methyl methacrylate) polymers. Acidity constant and quantum yield calculations of the employed dyes were performed in the conventional solvents and/or in the solid matrices. Their fluorescence based response to dissolved CO2 were examined both in thin film and nanofiber form. Their cross sensitivities to anions, metal cations were tested. The indicator dyes namely N'-[(E)-(2-hydroxyphenyl) methylidene] pyridine-4-carbohydrazide (MY2), N'-[(E)-(3-hydroxyphenyl) methylidene] pyridine-4-carbohydrazide (MY4), N'-[(E)-(4-nitrophenyl) methylidene] pyridine-4-carbohydrazide (MY5), were spectroscopically chacterized and offered for emission based analysis of bicarbonate anion. Acidity constant values of three indicator dyes were calculated and cross sensitivities to other cations and anions were also tested and evaluated. Bicarbonate analysis in groundwater samples was performed by spectrophotometric and volumetric (indicator and potentiometric) methods. Obtained results were compared with proposed method.