A Cl2 áramlási tesztek teljesítménye a hagyományos merülési vizsgálatokkal összehasonlítva
Először összehasonlítottuk kereskedelemben kapható ingyenes klór-merítési teszt a Merck-től, egyszerű papír alapú áramlási teszttel, hogy megvizsgálják a kapilláris által hajtott áramlás általános hatását a teszt érzékenységére, vagyis annak a kérdésnek a megválaszolására, hogy a festék hosszabb ideig tartó expozíciója az analitnak a megoldás fokozott érzékenységhez vezet.
Ehhez egy széles SA festékpárnát nyomtattak egy 9 cm hosszú pamut lintpapírra további adalékok nélkül. A 3. ábra azt mutatja, hogy ennek a papírszalagnak a reakciózónája 5 ppm klór-oldatba merülése olyan színintenzitást eredményez, amely összehasonlítható a kereskedelmi merülési teszttel. Az áramlási tesztet azonban csak kis mennyiségű analit oldatba helyezzük, amely nem fedi le azonnal a reakciózónát, de 7–8 percen belül kapilláris erőkkel áramlik a 9 cm hosszú papírcsík végéig, és ez egyértelműen magasabb színt eredményez. intenzitása a kereskedelemben kapható dip teszthez képest. A színintenzitás mellett a színes betét szélessége a klórkoncentrációtól is függ. A jobb olvashatóság érdekében hasznos, ha a papírcsík körül egy hüvelyt használunk egy nyílással, amint azt Bauer és mtsai.9 javasolta, hogy a felhasználó a színintenzitásra összpontosítson az eredmények értelmezéséhez. Alternatív megoldásként lehetséges még szélesebb festékpárna nyomtatása és távolság-alapú detektálási leolvasás használata 17,18,19. A színes szakasz azonban nem homogén, és a vége felé elhalványul, így a hossza nehezen mérhető. Külön festékvonalak nyomtatása vonalkód-áramlási tesztben 20,21,22,23 egy festékszakasz helyett megkönnyíti a szemmel történő kiolvasást, mivel a színintenzitás és a vonalak száma egyaránt összehasonlítható a szemikvantitatív elemzéshez. A 3. ábra (alul) mutatja az ilyen vonalkód-áramlási tesztek beolvasását öt vonallal, miután különböző klóroldatokkal érintkeztek. Az áramlási teszt színe megint sokkal intenzívebb, mint a mártott teszt színe. Végül a különböző koncentrációkra vonatkozó felbontást növeli a vonalkód beállítása az egyszerű áramlási teszthez képest. Ezért ezek az eredmények arra utalnak, hogy a papír alapú áramlási teszt nagyobb érzékenységhez vezet, mint a merülési teszt, és ezenkívül az áramlási teszt bonyolultabb nyomtatási mintákat tesz lehetővé, amelyek egyszerűsíthetik a félkvantitatív elemzést.
Kereskedelmi forgalomban kapható szabad klór-tesztcsíkok képei 2 másodperc elteltével 5–0,5 ppm szabad klór-oldatban, összehasonlítva a 9 cm hosszú áramlási tesztekkel és a vonalkód-áramlási tesztekkel 2 másodpercig 5 ppm-es oldatban vagy 0,5–5 ppm szabad klór-oldatok után körülbelül 7:30 percig, vagy 5:30 percig folyt a teszten. Felhívjuk figyelmét, hogy a vonalkód-áramlási tesztnél az egyszerű áramlási teszthez képest rövidebb áramlási idő a papír gyorsabb gépirány irányának megváltozása miatt következik be.
Míg a 0,5 ppm klór csak alig mutatható ki a kereskedelmi merülési teszttel, ez a koncentráció az itt javasolt áramlási teszteknél jól látható. Eddig az etanolban lévő színezékből álló festéket egyszerűen további pamutpapírra nyomtatták további adalékok nélkül. A pH például különösen fontos az SA oxidációja szempontjából. Megállapítottuk, hogy a pH-t előnyösen 6,0-ra állítjuk, hogy mind a színválaszt, mind az érzékenységet növeljük7,8. Ezért a papírt pH = 5 vagy 6 foszfát-pufferoldattal impregnáltuk. Valóban egyértelmű pufferrel kezelt vizsgálatok intenzitásának növekedését figyeltük meg. Azonban a növekedés azonos volt az 5-ös és a 6-os pH-n. Mivel a pH 6-os pufferrel történő impregnálás megduplázta az áramlási időt, amikor a pH 5-ös puffer miatti késleltetés kevesebb volt, mint egy perc, úgy döntöttünk, hogy további pH 5-ös puffer-impregnálást alkalmazunk a lehető leggyorsabb és érzékenyebb vizsgálati eredmények elérése érdekében (vö. 4. ábra, “5” jelöléssel ellátott teszt). Az áramlási tesztek érzékenysége tovább növelhető nagyobb mennyiségek24 feldolgozásával24, amely például hosszabb tesztcsíkokkal25 érhető el, szélesebb mintapárna26 vagy legyező alakú elszívóbetét 27. A reakciózónán áthaladó minta mennyiségének növelésére még egyszerűbb módszer egy kanóc hozzáadása a tesztcsík és a hátlap közé ragasztott reakciózóna után (vö. 2e. Ábra). Ha ugyanazt az anyagot használják a kanóchoz és a tesztcsíkhoz, akkor a minta térfogata kétszeresére nő a kanóca hosszára. Mivel kanócokat használunk az áramlási teszt felének a fele, az analit térfogatának 1,5-szerese A 4a. ábra 2 ppm ch elemzése után mutatja be a vizsgálatokat lorin oldat. A további kanócokkal végzett vizsgálatokhoz több vonalkód-vonal színeződik, mint anélkül (4a. Ábra, “A” jelöléssel ellátott teszt).A puffer és az elszívó betétek kombinálása nagyobb számú, intenzívebb színű vonalat eredményez (4a. Ábra, “5A” jelöléssel ellátott teszt). Extra vastag foltpapír kanócként történő használata (4a. Ábra, “5B” jelöléssel ellátott teszt) nő a tovább elemzett minta mennyisége (a mintatömegeket a 4a. ábra említi). A minta túl nagy áramlása azonban a festék vérzéséhez és kevésbé olvasható eredményekhez vezet. Továbbá az áramlási idő ebben az esetben lényegesen hosszabb volt a blot-papír lassabb áramlása miatt.
a) A vonalkód-áramlási tesztek képei 2 ppm szabad klóroldat után a teszt alatt a képek. A képek alá írt tömeg a vizsgálat során abszorbeált minta mennyiségére vonatkozik, amelyet méréssel határoztak meg. Az “5” jelöléssel ellátott tesztek szubsztrátumát a nyomtatást megelőzően pH 5 pufferrel impregnáljuk. Az “A” jelöléssel ellátott teszteken további 4,5 cm hosszú kanóc készült 2992 Schleicher & Schüll papírból ( 430 µm vastagságban, 180 g / m²), a “B” jelöléssel ellátott tesztek kanócát Biorad blotpapírból készítették (2,45 mm vastagság, 734 g / m²). (B) A lila SA festék intenzitása a klórkoncentráció függvényében kivontuk az első tesztsorból, amint azt az (a) pontban 2 ppm-nél példaként mutatjuk be. A szaggatott vonalakat integráltuk a szem irányításához, és az adatsorok aszimptotikus exponenciális illesztésével (y = a – bcx) nyertük őket. / p>
A puffer és a további kanóc hatásának összehasonlítása érdekében a szabad klór kimutatható tartományában a Az első vonal lila színének intenzitását kivontuk és ábrázoltuk a 4b ábrán. , de az érdekesebb alsó vég szempontjából elhanyagolható. A kanóchoz kapcsolódó színintenzitás-növekedés hatása a teljes tartományban viszonylag állandó, bár Miller és mtsai. megállapította, hogy a megnövekedett mintatérfogat miatti érzékenység növekedés alacsony alacsony koncentrációk esetén24. Elemzésünkben a kanóc miatti javulás meglehetősen csekélynek tűnik. Fontos azonban az alsó vég szempontjából, mivel a kanóc legfőbb javulása a megnövekedett színű csíkok száma, és nem a színintenzitás, amelyet a 4b. Ábra ábrázol. Összegzésképpen elmondható, hogy legfeljebb 0,2 ppm szabad klór kimutatására van lehetőség egy további kanóccal végzett áramlási tesztek segítségével. Felhívjuk figyelmét, hogy 0,2 ppm szabad klór vizuálisan megfigyelhető lila színárnyalatot okozott a teszten, de ezen a szemrevételezésen nem lehet meghatározni a kimutatás merev határát. Ehhez egy nagyobb, több, képzetlen tesztelő bevonásával elvégzett terepi vizsgálatra lenne szükség, amely kívül esik ennek az elvbizonyításnak.
Cl2-fogyasztás áramlási teszt szubsztrátok szerint
As A fentiekben tárgyalt áramlási tesztelrendezés lényegesen növeli a klóranalízis érzékenységét. Van azonban egy hátránya is az analit és a teszt közötti hosszan tartó érintkezésnek: a legtöbb erős oxidálószer, mint például a szabad klór, nemcsak a redox festéket oxidálja, hanem kölcsönhatásba lép a potenciális szubsztrátanyagok többségével, beleértve a cellulózot, mint a a használt papírlapok13. Nyomokban klórmennyiséget lehet elfogyasztani a szubsztráttal való reakció során, miközben a reakciózónába áramlik, ami az érzékenységet 0,2 ppm szabad klórra korlátozhatja, valamint növelheti a meghatározott abszolút klórkoncentráció hibáját. Ez utóbbi problémává válik, ha nagyon kicsi a szabad klórkoncentráció kimutatása. Az érzékenység minél nagyobb növelése érdekében oxidációval stabilabb áramlású szubsztrát anyagot kell választani, és értékelni kell a szubsztrát anyag stabilitását az oxidációs folyamatokkal szemben.
Az oxidatív stabilitás szűrését az a szubsztrátdarabokat 2 ppm klóroldattal keverjük össze. A felülúszóban a különböző időintervallumokban fennmaradó klórtartalmat fotometrikusan elemeztük a DPD festés után. Az 5a. Ábra az oldatok klórveszteségét mutatja a különböző cellulóz szubsztrátokkal való érintkezés után. A Schleicher & Schüll cég 2992-es pamutfonatú papírja, amelyet az összes eddig bemutatott teszthez használtak, jelentős mennyiségű klórt fogyaszt. Már néhány perces érintkezési idő után, amelyre szükség van az oldat átfolyásához egy teszten, több mint 0,5 ppm szabad klór reagált a papírral. A nagyon tiszta, saját készítésű laboratóriumi pamutpohár-papír és az Ahlstrom-Munksjö DBS-papírja lényegesen stabilabb volt, mint az 2992-es papír, ami azt jelzi, hogy egyes 2992-es papír-adalékanyagok reaktívabbak lehetnek, mint a tiszta cellulóz. De amint azt korábban említettük, maga a cellulóz is reagál a klórral, ami 0,5 ppm fogyasztást eredményez, miután a klóroldatot 60 percig érintkeztették a tiszta pamutpohár papírokkal.A cellulóz koncentrált szabad klóroldattal 4 órán át történő előzetes oxidációja nem növelte a papír stabilitását, mivel a kezelés során valószínűleg csak a hidroxilcsoportok kis hányada oxidálódott. A TEMPO által katalizált oxidációval végzett hatékonyabb oxidatív kezelés lényeges hatást gyakorolt a laboratóriumban készített papír stabilitására: Meglepő módon ez az előre oxidált papír reaktívabbá vált a klórral szemben, ami a nagyobb hidroxilcsoportok az oxidációhoz. A kitett cellulózfelület csökkentése érdekében a 2992-es papírt 120 ° C-on egy éjszakán át egy kemencében helyezzük el, amelynek következtében visszafordíthatatlan póruszáródás és a pórusfalak egymáshoz tapadása következik be28. Ugyanakkor ez a kezelés tovább növelte a papír reaktivitását, jelezve, hogy a cellulózrostok felületi folyamata még nem jól ismert, és további vizsgálatot igényel a kézirat keretein kívül.
(a, b) Klórveszteség szubsztrátmintákkal idővel 2 ppm klóroldatban érintkezni (12 mg szubsztrát / ml oldat). A klórkoncentrációt az oxidált DPD abszorpciójával határoztuk meg 551 nm-en. Az “üres” a kiindulási klóroldat koncentrációját jelenti a kísérlet elején és végén. (C) Pufferrel impregnált papír szubsztrátokból készült 9 cm hosszú tesztek képei 5 és 1 ppm szabad klóroldat áramlása után d) 9 cm hosszú tesztek képei alternatív, nem cellulóz szubsztrátokról puffer impregnálás nélkül, 5 ppm szabad klóroldat átfolyása után a teszt alatt megadott ideig. (a, c) A minták a következő papírszubsztrátok: Schleicher & Schüll 2992, Schleicher & Schüll 2992 120 ° C-os kemencében nagyítva, laboratóriumi pamutlisztek papír, a TEMPO által katalizált, előzetesen oxidált laboratóriumi pamutszálas papír, szabad klórral, előzetesen oxidált laboratóriumi pamutszálas papír (Cl2) és DBS papír, az Ahlstrom-Munksjö cégtől. (b, d) A minták a következő alternatív szubsztrátumokból állnak: PET szubsztrátok: Ahlstrom-Munksjö 6613 (tiszta PET), 6613 H (felületaktív anyaggal) és d 6614 (kötőanyaggal), Spec-Wipe 3 a VWR-től 45% poliészterrel és 55% cellulózzal, a 691 üvegszál a VWR-től és az MN 85/90 BF üvegszál a Macherey-Nageltől. Az áramlási időt minden tesztfotó alatt megadjuk. Felhívjuk figyelmét, hogy a Schleicher & Schüll 2992 papír áramlási ideje (c, d) számára eltérő, mert (c) -ban a papírt keresztirányban használták (7:30 perc) és d) pontban gépirányban (5:30 perc), ahol csak az áramlási idő csökkent, és a színintenzitás nem csökkent jelentősen. A színintenzitásbeli különbség itt annak a ténynek köszönhető, hogy az összes (c) pontban bemutatott tesztet előzetes nyomtatás előtt pufferrel impregnáltuk, az összes (d) pontban szereplő tesztet nem.
A fotometrikus szűrés lehetővé teszi több szubsztrát klórreaktivitásának összehasonlítását, ahol a kiválasztott 12 mg szubsztrát 1 ml 2 ppm klóroldattal érintkező aránya meglehetősen véletlenszerű. Egy 9 cm hosszú és 0,5 cm széles áramlási teszt 180 g / m² papírból, például a Schleicher & Schüll 2992 papírból készült, 81 mg súlyú és durván 180 µl-es kanócot vet fel, ami eredményeként 450 mg papír / 1 ml analit oldat folyik át a teszten. Ha figyelembe vesszük, hogy csak a teszt 0,5 cm-es vége érintkezik állandóan 0,5 ml klór-oldattal, akkor ez az arány 9 mg / ml-re csökken, ami közel van a szűréshez kiválasztott 12 mg / ml-hez. A két feltételezés közötti nagy különbség miatt ellenőriztük a hordozó szűrésének relevanciáját a teszt teljesítménye szempontjából. Az 5c. Ábra az 5a. Ábrán átvilágított különböző papírszubsztrátokkal végzett áramlási tesztek képeit mutatja. Az 5 ppm klóroldat elemzése már nagy különbségeket mutat a szubsztrátok között. Míg az oxidációval stabilabb papírszubsztrátok esetében a vonalkód-teszt mind az 5 csíkja színes, addig a reaktívabb papírok, amelyeket TEMPO-katalizált oxidációval vagy nagyítással előkezeltek, sokkal kevesebb csíkot mutattak. Ezenkívül a pamutszálak kémiai előzetes oxidációja jelentősen megnövelte az áramlási időt, és ezáltal a teszt és az analit oldat érintkezési idejét is. A 2992-es papír és a stabilabb alternatív papírok színes csíkjainak csekély intenzitási különbségét tapasztaltuk, amikor 1 ppm klórt elemeztünk. De a különbségek itt kevésbé voltak kifejezettek, mint a kevésbé stabil szubsztrátok esetében. A különböző papírszubsztrátok vizsgálati eredményei alapján világossá válik, hogy a klórstabilitás-szűrés releváns a vizsgálati teljesítmény szempontjából, és hogy a cellulózpapírnál több inert hordozóra van szükség egy nagyon alacsony detektálási határokkal rendelkező áramlási teszthez.