التحليل متعدد الوسائط للبلاستيك الدقيق في مياه الشرب باستخدام خط أنابيب تحليل أغشية السيليكون النانوية

تتمثل أهدافنا البحثية في تحسين تحليل اللدائن الدقيقة الموجودة في أنواع متعددة من العينات ، بالإضافة إلى تحسين البيانات التي تم إنشاؤها من تلك الجسيمات ذات الأهمية. الأساليب التحليلية الحالية للبلدائن الدقيقة عرضة لإدخال التلوث الخارجي. الطرق التي نصفها هنا تقضي على خطوات النقل وتخفف من مشكلة التلوث هذه.

نحن نقدم بروتوكولا يستخدم غشاء نانوي من السيليكون يسمح للباحثين بإجراء تحليلات متعددة الوسائط لجزيئاتهم ذات الأهمية بكفاءة متزايدة وتلوث أقل. يعد تحليل اللدائن الدقيقة فعالا فقط مثل الطرق المستخدمة ، حيث يسمح الجمع بين تقنيات التصوير البصري والإلكترون والطيفي بالحصول على الصورة الكاملة. تتيح أغشية السيليكون النانوية هذه التحليلات المتعددة.

[الراوي] للبدء ، ارتد معطفا مختبريا من القطن بنسبة 100٪ وقفازات النتريل. باستخدام كحول الأيزوبروبيل بنسبة 99٪ ، قم برش قفازات النتريل ، وافرك اليدين معا جيدا واشطفها بحوالي 18 ميغا أوم 0.22 ميكرومتر من الماء المصفى. قم بطي مهمة حساسة من الألياف الطبيعية وامسح إلى أرباع ، ثم رشها بكحول الأيزوبروبيل بنسبة 70٪. امسح سطح غطاء المحرك من الخلف إلى الأمام وضربات طويلة. إعادة طي المهمة الدقيقة امسح على سطح غير مستخدم كل ضربتين. الآن قم بلف حصيرة سيليكون على سطح غطاء المحرك لالتقاط أي جزيئات متبقية. رش أسطوانة السيليكون بكحول الأيزوبروبيل بنسبة 99٪ وافركه باستخدام يد مرتدية قفازات. شطف الأسطوانة بالماء المصفى. بعد تكرار عملية التنظيف ثلاث مرات ، اترك الأسطوانة تجف في الهواء داخل الغطاء. لتوليد ماء عالي النقاء وكحول الأيزوبروبيل ، املأ دورق سعة لتر واحد بماء 18 ميغا أوم تحت غطاء المحرك. قم بتجهيز حقنة 60 ملم وقم بتوصيل مرشح حقنة قطع 0.22 ميكرومتر عن طريق دفع ما لا يقل عن 200 مل من الماء المصفى عبر مجموعة المحقنة والفلتر. ثم اشطف حاوية غطاء لولبي زجاجي ثلاث مرات بالماء المصفى ، واملأ الحاوية بحقنة مصفاة 18 ميغا أوم 0.22 ميكرومتر من الماء المصفى. كرر خطوات تحضير حقنة تعبئة الدورق وشطف الحاويات باستخدام النسبة المئوية المطلوبة من كحول الأيزوبروبيل بدلا من الماء لتوليد كحول الأيزوبروبيل فائق النقاء. ارتد معدات الحماية الشخصية وقفازات النتريل. رش حشية سيليكون بكحول الأيزوبروبيل فائق النقاء بنسبة 99٪ وافرك الحشية بأصابع القفازات. ثم اشطف الحشية بالماء عالي النقاء. أولا ، قم بإنشاء العملية فارغة. استخدام المحقنة المعبأة امتصاص 30 مل من الماء فائق النقاء و 30 مل من الهواء في حقنة 60 مل. المسمار على مرشح حقنة. رج المحقنة بقوة وقم بتوزيع السائل والهواء من خلال الفلتر. بعد الشطف ثلاث مرات ، قم بتجميع جهاز الترشيح وفقا لرسم التجميع المرئي. قم بتشغيل المكنسة الكهربائية لجهاز الترشيح لإنشاء تدفق سلبي عبر مكدس قرص المرشح. لقياس تلوث الخلفية للعملية فارغة ، قم بتوزيع 50 مل من الماء عالي النقاء ببطء على الغشاء النانوي في وسط القرص العلوي باستخدام المحقنة المغسولة. اسمح للمياه فائقة النقاء بالترشيح من خلال. بمجرد أن تجف العينة ، قم بإيقاف تشغيل المكنسة الكهربائية. باستخدام ملاقط نظيفة ، قم بإزالة أقراص المرشح بعناية من الحشيات وضعها في حاوية نظيفة تحمل علامة ، مثل طبق بتري زجاجي أو صندوق مظلم. قم بتصوير أقراص المرشح تحت المجهر للتحليل البصري وعد الجسيمات. بالنسبة لعينات السوائل التجريبية ، كرر عملية شطف الحقنة باستخدام حشية إضافية نظيفة ووحدة فلتر حقنة. بعد ذلك ، امتصاص الكمية المطلوبة من العينة الجديدة وقم بتوزيع العينة ببطء على الغشاء النانوي في وسط القرص العلوي. بمجرد اكتمال ترشيح العينة ، اشطف الغشاء ثلاث مرات بمليلتر واحد من الماء عالي النقاء. اشطف حاويتين من الغطاء اللولبي الزجاجي ثلاث مرات بالماء عالي النقاء. قم بإعداد محلول 0.1 ملليغرام لكل مليلتر من النيل الأحمر في كحول الأيزوبروبيل فائق النقاء بنسبة 99٪ في وعاء زجاجي نظيف. اقلب الحاوية برفق 10 مرات لخلط المحلول. قم بتصفية محلول النيل الأحمر في حاوية الغطاء اللولبي الزجاجي الثانية. ضع قرص المرشح المراد تلطيخه على فريت الدعم لقارورة التجميع الفراغية ، وقم بوضع ماصة 20 ميكرولتر من 0.1 ملليغرام لكل مليلتر من محلول النيل الأحمر على الغشاء النانوي في وسط قرص المرشح. احتضان البقعة على الغشاء النانوي لمدة خمس دقائق ثم قم بتصفية البقعة بالمكنسة الكهربائية. اشطف قرص الفلتر ثلاث مرات بمليلتر واحد من كحول الأيزوبروبيل فائق النقاء بنسبة 99٪. لإزالة وصمة عار النيل الحمراء الزائدة. اسمح لقرص المرشح بالجلوس على فريت الدعم مع تشغيل المكنسة الكهربائية لمدة دقيقتين لتصفية وتجفيف أي سائل متبقي. إذا لم يجف بعد دقيقتين ، انقله إلى فرن 70 درجة مئوية لمدة دقيقتين إلى خمس دقائق باستخدام طبق بتري زجاجي نظيف. لقياس كمية الجسيمات ، قم بتثبيت قرص المرشح على شريحة مجهرية باستخدام حشية سيليكون وانقله إلى مرحلة المجهر. قم بتصوير الغشاء النانوي باستخدام إضاءة المجال الساطع بحيث يكون الحد الأقصى للأعداد المكتشفة حوالي 90٪ من الحد الأقصى لكاميرا الكاشف. قم بتصوير الغشاء النانوي باستخدام إضاءة الفلورسنت بحيث تكون شدة البكسل القصوى حوالي 25٪ من الحد الأقصى لكاميرا الكاشف. أخيرا ، احفظ الصور المكتسبة كملف TIFF مركب 16 بت. كانت نيتريد السيليكون العارية والأغشية النانوية نيتريد السيليكون المطلي بالذهب مناسبة لأنواع تحليل محددة. كان نيتريد السيليكون العاري مناسبا للتقنيات البصرية القائمة على الإرسال بالإضافة إلى التحليل الطيفي ، بينما كانت أغشية السيليكون النانوية المطلية بالذهب مناسبة للتقنيات القائمة على الانعكاس. يتم عرض سلسلة مثالية من البيانات التي تم إنشاؤها من غشاء نانوي واحد من السيليكون. أشارت جزيئات اللدائن الدقيقة المشتبه بها الملطخة باللون الأحمر النيلي إلى أن عينات مياه الصنبور المختبرة تحتوي على عدد أعلى بكثير من الجسيمات التي يزيد حجمها عن 20 ميكرون مقارنة بالجزء الفرعي من 8 إلى 20 ميكرون. كان لأطياف رامان التي تم جمعها باستخدام ليزر 830 نانومتر معامل ارتباط مرتفع على نفس الجسيم الذي تم تحليله باستخدام الفحص المجهري البصري. كشفت Spectra أن الجسيم كان يتكون من البولي إيثيلين. كشف الفحص المجهري الإلكتروني الماسح عن سمات مورفولوجية مفصلة للجسيمات الملتقطة على الغشاء النانوي السيليكوني. أظهر تحليل التحليل الطيفي للأشعة السينية المشتتة للطاقة أن تركيبة الجسيمات الرئيسية كانت في المقام الأول الكربون والنيتروجين. يشير هذا إلى جانب امتصاص صبغة التريبان الزرقاء إلى أن الجسيم من المحتمل أن يكون عضويا في الأصل. أسفر إعداد العينة دون المستوى الأمثل عن بيانات غير واضحة. تجعل البقعة الحمراء النيلية التي تم شطفها بشكل غير صحيح تحديد الجسيمات أمرا صعبا وتم الحصول على أطياف رامان دون المستوى الأمثل مع معامل ارتباط منخفض ، مما يشير إلى أنه لا يمكن تأكيد الهوية الكيميائية للجسيم بشكل موثوق.