UNIVERZITET U NIŠU
PRIRODNO-MATEMATIČKI
FAKULTET
ISPITIVANJE EFIKASNOSTI EKSTRAKCIJE
FTALATA IZ ALKOHOLNIH RASTVORA
-master rad-
Mentor: Student:
dr Tatjana Anđelković Jasna Turk
Niš, 2016.
ПРИРОДНO - MАТЕМАТИЧКИ ФАКУЛТЕТ
НИШ
КЉУЧНА ДОКУМЕНТАЦИЈСКА ИНФОРМАЦИЈА
Редни број, РБР:
Идентификациони број, ИБР:
Тип документације, ТД: монографска
Тип записа, ТЗ: текстуални / графички
Врста рада, ВР: Мастер рад
Аутор, АУ: ЈаснаТурк
Ментор, МН: Татјана Анђелковић
Наслов рада, НР: Испитивање ефикасности екстракције фталата из алкохолних раствора
Језик публикације, ЈП: српски
Језик извода, ЈИ: српски
Земља публиковања, ЗП: Р. Србија
Уже географско подручје, УГП: Р. Србија
Година, ГО: 2016
Издавач, ИЗ: Ауторски репринт
Место и адреса, МА: Ниш, Вишеградска 33.
Физички описрада, ФО: (поглавља/страна/ цитата/табела/слика/графика/прилога)
41 страна; 6 поглавља; 11 табела; 13 слика
Научна област, НО: Хемија
Научна дисциплина, НД: Хемија животне средине
Предметна одредница/Кључне речи, ПО: Фталати, алкохол, гасна хроматографија са масеном
спектрометријом
УДК 66.061.35 : (547.26 + 661.8 ’ 078.4)
Чува се, ЧУ: библиотека
Важна напомена, ВН: Извод, ИЗ: Предмет овог мастер рада је испитивање ефикасности екстракције фталата
из алкохолних раствора. Испитивање је вршено екстракцијом фталата из
раствора метанола и етанола различите запреминске концентрације помоћу
хексана, и детектовањем фталата гасном хроматографијом са масеном
спектрометријом. Резултати су показали да се проценат екстракције
смањује са повећањем запреминског удела алкохола у раствору. Проценат
екстракције у свим испитиваним растворима метанола и етанола показује
исти тренд: ДМФ < ДБФ < ББФ < ДЕХФ.
Датум прихватања теме, ДП:
Датум одбране, ДО:
Члановикомисије, КО: Председник:
Члан: Члан, Ментор:
ПРИРОДНО - МАТЕМАТИЧКИ ФАКУЛТЕТ
НИШ
KEY WORDS DOCUMENTATION
Accession number, ANO: Identification number, INO:
Document type, DT: monograph
Type of record, TR: textual / graphic
Contents code, CC: Master work
Author, AU: Jasna Turk
Mentor, MN: Tatjana Anđelković
Title, TI: Investigation of phthalate extraction efficiency from alcoholic solutions
Language oftext, LT: Serbian
Language of abstract, LA: English; Serbian
Country of publication, CP: Republic of Serbia
Locality of publication, LP: Serbia
Publication year, PY: 2015
Publisher, PB: author’s reprint
Publication place, PP: Niš, Višegradska 33.
Physical description, PD: (chapters/pages/ref./tables/pictures/graphs/appendixes)
41 pages; 6 chapters; 11 tables; 13 figures
Scientific field, SF: chemistry
Scientific discipline, SD: Environmental chemistry
Subject/Keywords, S/KW: Phthalates, alcohol, gas chromatography-mass spectrometry
UC 66.061.35 : (547.26 + 661.8 ’ 078.4)
Holding data, HD: library
Note, N: Abstract, AB: The subject of this work is investigation of phthalate extraction efficiency from
alcoholic solutions. Investigation was carried out by extraction of phthalates with
hexane from spiked alcoholic solutions, and detection of phthalates by using gas
chromatography-mass spectrometry. Obtained results showed that the
percentage of the extraction decreases with increasing volume fraction of alcohol
in the investigated solutions. The percentage of extraction in all the investigated
solutions of methanol and ethanol shows the same trend: DMP < DBP < BBP <
DEHP.
AcceptedbytheScientificBoard on, ASB:
Defended on, DE:
DefendedBoard,
DB:
President:
Member: Member,
Mentor:
Eksperimentalni deo ovog master rada urađen je u istraživačkoj laboratoriji Katedre
za primenjenu i industrijsku hemiju Prirodno-matematičkog fakulteta u Nišu, i u laboratoriji
za masenu spektrometriju Prirodno-matematičkog fakulteta u Nišu.
Ovom prilikom bih iskazala naročitu zahvalnost svom mentoru, prof. dr Tatjani
Anđelković, na nesebičnoj stručnoj pomoći koju mi je pružila oko izbora teme, definisanju
njenih okvira i na savetima tokom izrade eksperimentalnog dela rada. Veliko hvala i dr Ivani
Kostić, naučnom saradniku, na strpljenju i razumevanju. Zahvaljujem se i dr Darku
Anđelkoviću, naučnom saradniku, na korisnim savetima tokom izrade eksperimentalnog dela
master rada.
Na kraju, neizmernu zahvalnost dugujem svojoj porodici, majci Svetlani, ocu Marjanu
i sestri Bojani, kao i prijateljima na pruženoj ljubavi, podršci i motivaciji tokom studiranja.
Sadržaj
1. UVOD ..................................................................................................................................... 7
2. TEORIJSKI DEO.................................................................................................................... 8
2.1. Ftalati ................................................................................................................................. 10
2.1.1. Svojstva ftalata ............................................................................................................ 10
2.1.2. Upotreba ftalata ........................................................................................................... 11
2.1.3. Uticaj ftalata na zdravlje ljudi ..................................................................................... 11
2.1.4. DMF (dimetil ftalat) .................................................................................................... 12
2.1.5. DBF (dibutil ftalat) ..................................................................................................... 13
2.1.6. BBF (benzil butil ftalat) .............................................................................................. 13
2.1.7. DEHF (dietilheksil ftalat) ........................................................................................... 14
2.2. Ekstrakcija tečno-tečno ...................................................................................................... 15
2.2.1. Podeoni koeficijent ..................................................................................................... 16
2.3. Ekstrakcija na čvrstoj fazi (Solid phase extraction – SPE) ................................................ 17
2.4. Hromatografija ................................................................................................................... 19
2.4.1. Gasna hromatografija .................................................................................................. 19
2.4.2. GC-MS (Gasna hromatografija sa masenom spektrometrijom) ................................. 20
3. EKSPERIMENTALNI DEO ................................................................................................ 22
3.1. Program i metodika eksperimenta ..................................................................................... 23
3.2. Eksprimentalni postupak .................................................................................................... 24
3.2.1. Pribor i hemikalije....................................................................................................... 24
3.2.2. Ispitivanje mešljivosti rastvarača ................................................................................ 24
3.2.3. Priprema rastvora ftalata ............................................................................................. 25
3.2.4. Priprema standardne serije ftalata ............................................................................... 25
3.2.5. Spajkovanje rastvora alkohola .................................................................................... 25
3.2.6. Instrumentacija GC-MS .............................................................................................. 26
4. REZULTATI I DISKUSIJA ................................................................................................. 27
4.1. Prikaz rezultata................................................................................................................... 28
4.1.1. Standardne krive ispitivanih ftalata ............................................................................ 28
4.1.2. Određivanje zapremine sloja heksana ......................................................................... 29
4.1.3. Određivanje stepena ekstrakcije DMF heksanom iz rastvora metanola i etanola
različite zapreminske koncentracije ...................................................................................... 30
4.1.4. Određivanje stepena ekstrakcije DnBF heksanom iz rastvora metanola i etanola
različite zapreminske koncentracije ...................................................................................... 32
4.1.5. Određivanje stepena ekstrakcije BBF heksanom iz rastvora metanola i etanola
različite zapreminske koncentracije ...................................................................................... 33
4.1.6. Određivanje stepena ekstrakcije DEHF heksanom iz rastvora metanola i etanola
različite zapreminske koncentracije ...................................................................................... 35
4.2. Diskusija rezultata .............................................................................................................. 37
5. ZAKLJUČAK ....................................................................................................................... 38
6. LITERATURA ..................................................................................................................... 40
8
Uvod
Ftalati su estri ftalne kiseline. Koriste se kao plastifikatori i dodaju se kako bi poboljšali
mehanička svojstva plastičnih materijala, povećali mekoću i fleksibilnost. S obzirom da
ftalati nisu hemijski vezani za polimer, mogu se izlužiti u medijum koji ih okružuje. Nalaze
se u mnogim proizvodima kao što su četkice za zube, igračke, alat, ambalaže za pakovanje
hrane. Takođe, medicinska oprema koja se koristi u procesima peritonealne dijalize i
transfuzije izrađuje se od polivinilhlorida (PVC) koji sadrži veliki procenat ftalata u odnosu
na masu uzorka. Najčešće korišćeniftalati su dimetilftalat (DMF), dibutilftalat (DBF),
benzilbutilftalat (BBF) i dietilheksilftalat (DEHF). Istraživanja su pokazala da ftalati mogu
uzrokovati smetnje u radu endokrinog sistema, pa su stoga okarakterisani kao potencijalni
endokrini disruptori.
U ovom radu ispitivana je efikasnost ekstrakcije ftalata od zapreminskog udela alkohola u
rastvoru. Ekstrakcija je vršena pomoću n-heksana. Zavisnost procenta ekstrakcije od
zapreminskog udela alkohola u rastvoru praćena je pomoću model sistema koji su spajkovani
poznatim koncentracijama rastvora četri ispitivana ftalata (DMF, DBF, BBF, DEHF). Analiza
uzoraka je izvršena pomoću GC-MS tehnike.
Abastract
Phthalates are phthalic acid esters. They are used as plasticizers and they are added to plastic
polymer in order to increase flexibility and softness. Phthalates are not chemically bonded to
plastic polymer and they can be leached into surrounding media. Phthalates can be found in
many consumer products as tooth brush, toys, tools and packaging material. Also, many
medical devices, such as peritoneal dialysis set or transfusion set, are made of polyvinyl
chloride (PVC) that contains high percent of phthalates by weight. The mostly used
phthalates are dimethylphthalate (DMP), dibuthylphthalate (DBP), benzylbuthylphthalate
(BBP) and diethylhexylphthalate (DEHP). Many investigations showed that phthalates can
cause problems in functioning of endocrine system, and because of that phthalates are named
as endocrine disruptors.
In this paper, phthalate extract efficiency from alcoholic solutions was investigated.
Extraction was performed by n-hexane. Determination was performed using model systems
that were spiked by known amount of four investigated phthalates (DMP, DBP, BBP,
DEHP). Determination of phthalates is performed by GC-MS.
Master rad Teorijski deo
10
2.1. Ftalati
Ftalati su dialkilestri ftalne kiseline (1,2-benzendikarboksilna kiselina). Dobijaju se u
reakcijama anhidrida ftalne kiseline i odgovarajućeg alkohola. Ime „ftalat“ potiče od ftalne
kiseline, koja i sama potiče od reči „naftalin“. Ftalati su plastifikatori koji se koriste za
poboljšanje fizičkih i mehaničkih osobina plastičnih polimera. Primarno su korišćeni za
omekšavanje polivinil hlorid (PVC) plastike, međutim danas se dodaju i drugim vrstama
plastičnih polimera. Ftalati se mogu naći u širokom spektru proizvoda. Nisu hemijski vezani,
već su inkorporirani u strukturu polimera. Mogu se ukloniti dejstvom toplote ili organskim
rastvaračima. Ljudski organizam može biti izložen ftalatima direktno, upotrebom proizvoda
koji sadrže ftalate, ili indirektno, recimo konzumiranjem hrane u koju su ftalati dospeli putem
izluživanja. Ispitivanja su pokazala da su najveće koncentracije ftalata nađene u masnoj hrani
(mleku, mesu, puteru itd.), što potvrđuje pretpostavku na osnovu strukture, jer su ftalati
liposolubilni (rastvorljivi u mastima i uljima).
Slika 1. Opšta formula ftalata
Ftalati su, kao plastifikatori, počeli da se koriste 20-tih godina prošlog veka. Zamenili su
kamfore u tom pogledu. Godine 1931. sa razvojem PVC plastike nastao je pravi bum u
upotrebi DEHF, najkorišćenijeg ftalata u proizvodnji plastike. Zbog toga se danas mogu naći
u proizvodima široke upotrebe, od građevinskog materijala do ambalaže za hranu. Mogu se
podeliti u dve grupe u zavisnosti od broja ugljenikovih atoma u alkoholnom lancu jer
pokazuju različita svojstva. Ftalati sa manjom molekulskom masom (3-6 C atoma u
alkoholnom lancu) zamenjuju se poslednjih godina u proizvodima ftalatima veće molekulske
mase (> 6 C atoma u alkoholnom lancu) zbog zdravstvenih problema koje uzrokuju.
2.1.1. Svojstva ftalata
Ftalati su bezbojne sirupaste tečnosti bez mirisa, slabo rastvorne u vodi, visoko rastvorljive u
uljima. Polarna karboksilna grupa malo doprinosi fizičkim osobinama ftalata osim kada su R
ostaci veoma mali (metil ili etil grupe).
Mehanizam po kome ftalati utiču na osobine polarnih polimera predmet je proučavanja još od
60-tih godina prošlog veka. Mehanizam se sastoji u interakciji polarnog dela ftalata (C=O
veze) i pozitivno naelektrisanog dela vinilnog lanca. Da bi se ovo postiglo polimer se mora
grejati u prisustvu plastifikatora do tačke topljenja. Ovakav postupak omogućava mešanje
polimera i ftalata i stvaranje veza. Kada se smeša ohladi ove veze ostaju i lanac se ne može
reformisati.
Master rad Teorijski deo
11
2.1.2. Upotreba ftalata
Ftalati se koriste u velikom broju proizvoda, u omotačima pilula, stabilizatorima, sredstvima
za dispergovanje, lubrikanatima, vezivima, emulgatorima. Takođe se koriste i prilikom izrade
poljoprivrednog i građevinskog materijala, kao dodaci plastičnim materijalima za izradu
pakovanja hrane, igračakama, prilikom modeliranja gline, u bojama, voskovima, lepkovima,
premazima, tekstilu. Ftalati se često koriste u mekim plastikama za tuš zavese, podne
poločice, u sredstvima za čišćenje. Mogu se naći u kozmetičkim i medicinskim preparatima,
proizvodima lične higijene: tečni sapunima, lakovima za nokte, senkama za oči, kremama,
itd. Ftalati, koji u strukturi sadrže R grupe sa malim brojem C atoma, koriste se kao rastvarači
pesticida i parfema. Oko 7 miliona tona plastifikatora godišnje se potroši u svetu, a od te
količine samo oko milion tona u Evropi.
2.1.3. Uticaj ftalata na zdravlje ljudi
Izlaganje ftalatima
Ftalati se relativno lako izlužuju u okolinu. Čovek može biti izložen ftalatima kroz direktnu
upotrebu proizvoda koji sadrže ftalate, ili indirektnim putem, kroz opštu kontaminaciju
životne sredine. Lako se razlažu fotodegradacijom i anaerobnom degradacijom. Veće
koncentracije ftalata se nalaze u urbanim sredinama, dok ih u seoskim ima u znato manjoj
koncentraciji. Ftalati manje molekulske mase kao što je DMF su isparljiviji pa se češće
detektuju u vazduhu, dok su oni sa većom molekulskom masom kao što je DEHF stabilniji.
Kratkoročna izloženost ftalatima može prouzrokovati alergije i astmu dok dugoročna može
čak dovesti i do poremećaja u funkcionisanju nervnog sistema.
Ftalati koji se ingestijom unose u organizam najčešće tamo dospevaju putem hrane, (na
primer, zagrevanjem plastične ambalaže hrane u mikrotalasnoj pećnici), vode za piće, sokova
ili mleka, lekova i suplemenata koji su pakovani u plastične ambalaže.
Jedan od čestih načina dospevanja ftalata u ljudski organizam jeste i njihova apsorpcija preko
kože. Jedan od izvora jeste nepromočiva odeća (kabanice), zaštitne plastine rukavice i sl.
Ipak, najčešći način dermalnog unosa je preko kozmetičkih preparata i preparata za ličnu
higijenu, koji se čuvaju u plastičnoj ambalaži.
U parfemima, ftalati stabilizuju miris, a u lakovima za nokte imaju ulogu da spreče njihovo
pucanje nakon nanošenja. Najčešće se u kozmetičkim proizvodima nalazi DBF.
Plastične igračke, koje su omekšane uz pomoć ftalata, mogu biti potencijalan izvor
izloženosti dece ftalatima. Najčešće korišćeni ftalat u igračkama je di-izodecilftalat (DiDF).
Poseban problem su mekane plastične igračke za malu decu, koje ona stalno žvaću i grickaju.
Takođe, ftalati se mogu naći i u kozmetičkim proizvodima za decu i bebe.
PVC stolarija uglavnom sadrži DEHP, pa su neka istraživanja pokazala da je kod dece u
predškolskim ustanovama gde je korišćen laminat kao pod (koji sadrži DEHF) veći unos
ftalata i udisanjem i preko kože, što povećava rizik od raznih oboljenja kao što su astma i
alergije.
Ftalati se najčešće nalaze u plastikama sa oznakom 1 (PET) i oznakom 3 (PVC). Međutim,
pravno gledano, ne postoje specifični zahtevi za obeležavanjem ftalata u plastičnim
materijalima, što predstavlja veliki problem jer se oni često mogu naći u vodi za piće, hrani i
generalno u životnoj sredini, baš izluživanjem iz pakovanja.
Master rad Teorijski deo
12
Postoje mnoge biološke alternative na tržištu, ali one nisu isplative i toliko kompatibilne kao
ftalati. Međutim, u procesu je razvoj zamene na bazi biljnih ulja.
EU je definisala tačna ograničenja za upotrebu ftalata niskih molekulskih masa, pogotovo u
igračkama za decu. Neki su čak i u potpunosti zabranjeni. Sjedinjene Američke Države
(SAD) su uvele mere ograničenja sadržaja ftalata niskih molekulskih masa na 0.1%.
Faktor rizika za dobijanje raka dojke kod žena povećava se upotrebom kozmetičkih preparata
koji sadrže dietilftalat i dibutilftalat. Postoje mnoge studije koje potvrđuju da ftalati u
kozmetičkim preparatima uzrokuju rak dojke. Neke studije u kojima su korišćeni glodari kao
ispitanici pokazale su da ako se ubrizgavaju velike količine ftalata dolazi do hormonskog
poremećaja i do pojava urođenih mana kod potomaka. Ispitivanja koja su vršena kod
novorođenčadi i adolescenata pokazala su da dolazi do poremećaja razvoja, rasta, mentalne
zrelosti.
Slika 2. Oznake vrsta plastične ambalaže
2.1.4. DMF (dimetilftalat)
Dimetilftalat, (CH3O2)2C6H4, je metil estar ftalne kiseline. To je bezbojna tečnost koja se
rastvara u organskim rastvaračima. Slabo je rastvorljiv u vodi, Kow 1.56. Koristi se u
preparatima za odbijanje insekata, komaraca i muva. Takođe, koristi se i u čvrstim raketnim
gorivima i plastici. Izloženost izaziva iritaciju očiju, nosa i grla. Nema dostupnih informacija
o efektima hrnoničnog izlaganja. EnvironmentalProtectionAgency (EPA) je klasifikovala
DMF kao nekancerogen za ljude.
Slika 3. Formula DMF
Master rad Teorijski deo
13
2.1.5. DBF (dibutilftalat)
Dibutilftalat, C16H22O4, je žuta uljasta tečnost.Particioni koeficijent, Kow, iznosi 5.60. Dobija
se u reakciji n-butanola i ftalne kiseline. Može se detektovati u vodi, vazduhu i hrani. Koristi
se kao plastifikator, dodatak lepilima i štamparskim bojama, za izradu odeće specijalne
namene, kozmetičkim preparatima. Od strane EPA klasifikovan je kao nekancerogen za
ljude, međutim u zemljama Evropske Unije je od 1999. godine zabranjena njegova upotreba
u lakovima za nokte i ograničena upotreba u mekim igračkama za decu. U SAD, DBF je
označen kao endokrini disruptor i zabranjena je njegova upotreba u koncentracijama većim
od 1000 ppm u igračkama za decu.
Slika 4. Formula DBP-a
2.1.6. BBF (benzilbutilftalat)
Benzilbutilftalat (ili butilbenzilftalat), C19H20O4, je estar ftalne kiseline, benzil alkohola i n-
butanola. To je uljasta bezbojna tečnost, rastvorljiva u uljima, sa Kow 4.77. Koristi se za
izradu podova, obradu veštačke kože. Klasifikovan je kao toksičan za ljude i LD50 se kreće
od 2 do 20 g/kg telesne mase.
Istraživanja u SAD su pokazala da deca imaju i do 52% veće šanse da dobiju ekcem ukoliko
su majke bile izložene većim koncentracijama BBF u poređenju sa majkama koje su bile
izložene manjim koncentracijama. Izlaganje je mereno kroz testiranje urina tokom trećeg
tromesečja trudnoće. Kod svih osim jedne žene rezultati su pokazivali određen nivo BBF u
urinu.
Slika 5. Formula BBP-a
Master rad Teorijski deo
14
2.1.7. DEHF (dietilheksilftalat)
Bis(2-etilheksil) ftalat, C24H38O4, je najkorišćeniji predstavnik ove grupe. Spada u
diestreftalne kiseline. Ova viskozna, uljasta, bezbojna tečnost se rastvara u uljima, ali se slabo
rastvara u vodi. Meša se sa uljima, i heksanom, a Kow iznosi 7.60. Zbog svoje niske cene
široko je rasprostranjen i može se naći u količini i do 40% od težine plastične mase. Dobija se
sledećom reakcijom:
C6H4(CO)2O + 2 C8H17OH → C6H4(CO2 C8H17)2 + H2O
Može se apsorbovati iz vode i hrane. Iz plastike se može„izvući“nepolarnim rastvaračima.
EPA je postavila granicu za DEHP od 6ppb, mada je u mnogim uzorcima ona veća i do 200
puta. Pošto se DEHFmože u velikoj količini naći u proizvodima koji su deo medicinske
opreme (kese za dijalizu, infuzioneboce, kateteri itd.), pacijenti koji su podvrgnuti
medicinskim tretmanima, prilikom kojih se koristi ova oprema, mogu biti izloženi povećanoj
količini DEHF. DEHFu ljudskom organizmu hidrolizuje dajući MEHP (mono-
etilheksilftalat), oslobađajući tom prilikom alkohol koji podleže oksidaciji do aldehida i
karbokslinih kiselina. Utiče na razvoj novorođene muške dece, gojaznost, kardiovaskularne
probleme. Zbog svoje lipofilne prirode ima tendenciju nakupljanja u masnom tkivu.
Slika 6. Formula DEHP-a
Slika 7. Proizvodi iz svakodneven upotrebe koji mogu sadržati ftalate
Master rad Teorijski deo
15
2.2. Ekstrakcija tečno-tečno
Ekstrakcija je difuziona operacija u kojoj se iz određene čvrste materije ili tečnosti vrši
izvlačenje određene komponente pomoću pogodnog rastvarača.Generalno jedna od faza je
voda, a druga organska faza, međutim postoje i drugi sistemi sa obema organskim fazama.
Zbog mogućih velikih kapaciteta našla je široku primenu u industriji. Koristi se za preradu
ruda, proizvodnju organskih jedinjenja, parfema, biljnih ulja, biodizela, u farmaceutskoj
industriji, industriji hrane i dr.
Koristi se za:
razdvajanje komponenata različitih tačaka ključanja
razdvajanje komponenata malih koncentracija
za razdvajanje azeotropnih smeša
za razdvajanje temolabilnih komponenata
za razdvajanje jedne komponente iz smeše
za izdvajanje komponenata iz elektrolitičkih rastvora
Prednosti ove metode su:
veliki kapacitet
rad sa termolabilnim komponentama
selektivnost
rad sa malim koncentracijama (ppb)
fleksibilnost parametara
Rastvarač kojim se vrši ekstrakcija mora da ima odgovarajuće osobine:
selektivnost
distribucioni keficijent
sposobnost regeneracije rastvorene supstance iz rastvarača
razlika gustine među tečnim fazama
površinski napon
hemijska reaktivnost
cena
viskozitet i napon pare
Slika 8. Ekstrakcija tečno-tečno
Master rad Teorijski deo
16
2.2.1. Podeoni koeficijent
Kvantitativna mera koja opisuje kako će se komponenta raspodeliti u organskoj i vodenoj fazi
naziva se koeficijent distribucije (podeoni koeficijent). Ovaj koeficijent predstavlja odnos
rastvorljivosti komponente u organskoj i vodenoj fazi.
K= Co/Cw
Co – ravnotežna koncentracija supstance u organskoj fazi
Cw – ravnotežna koncentracija supstance u vodenoj fazi
Master rad Teorijski deo
17
2.3. Ekstrakcija na čvrstoj fazi (Solidphaseextraction – SPE)
Ekstrakcija na čvrstoj fazi je metoda odvajanja koja dovodi u kontakt gasnu ili tečnu fazu sa
čvrstom pri čemu se analit (analizirana komponenta) selektivno adsorbuje na čvrstoj fazi.
Eluirajući rastvarač se dodaje kako bi se analit selektivno desorbovao.
Princip ove vrste ekstrakcije se zasniva na:
komponenta mora da ima veći afinitet prema čvrstoj fazi nego prema matriksu
komponente zadržane na čvrstoj fazi mogu se desorbovatieluirajućim
rastvaračem
pH promene mogu biti korisne
komponenta se raspodeljuje između dve faze (tečne i čvrste)
Slika 9. Postupak ekstrakcije na čvrstoj fazi
Kao čvrsta faza koriste se: aluminijum oksid, silika gel, magnezijum silikat, polimeri. U
zavisnosti od funkcionalnih grupa adsorbenta oni se mogu klasifikovati kao polarni, nepolarni
i jonoizmenjivački. Kolone su izrađene od polipropilena, polietilena, i pune se obično
adsorbentomsa veličinom čestica od 40 μm. Količina tečnog matriksa varira od 1 mL do 11
mL.
Postupak se sastoji iz nekoliko koraka: 1.Aktivacijasorbenta upotrebom odgovarajućeg
rastvarača (najčešće se koristi metanol praćen vodom ili vodenim puferom), ne sme se
dozvoliti da sorbent ostane suv inače se ne može postići željeno razdvajanje. 2. Nanošenje
uzorka jednostavnom gravitacijom, vakum pumpom ili nekim drugim sistemom, u zavisnosti
od afiniteta komponenata prema stacionarnoj fazi one se različito zadržavaju. 3. Uklanjanje
interferenci koje su unete sa uzorkom (ispiranje), u zavisnosti od matriksa koristi se ili vodeni
pufer ili organski rastvarač koji se koristio kao matriks. 4.Eluiranje (koristi se specifični
rastvarač koji će reagovati samo sa analiziranom komponentom), hvatanje uzorka.
Master rad Teorijski deo
18
Postoji tri tipa ekstrakcije na čvrstoj fazi:
1. ekstrakcija na normalnim fazama: stacionarna faza je polarnija od rastvarača ili matriksa sa
uzorkom, to znači da voda nije rastvarač u ovom slučaju jer je veoma polarna. Zato se ovaj
metod koristi za uzorke rastvorene u organskim rastvaračima. Retencija se bazira na
vodoničnim vezama i dipol-dipol interakcijama.
2.ekstrakcija na obrnutim fazama: sorbent je hidrofobniji od uzorka. Koristi se za vodene
uzorke. Mehanizam se bazira pre svega na Van derValsovim vezama, a zatim na vodoničnim.
3.jonoizmenjivačka ekstrakcija: bazira se na jonskom stanju molekula (katjon ili najon).
Prednosti ekstrakcije na čvrstoj fazi u odnosu na tečno-tečno ekstarkciju su:
veća selektivnst
čistiji ekstrakt
produktivnost
sprečavanje stvaranja emulzija
Ekstrakcija na čvrstoj fazi se koristi u farmaceutskoj industriji, zaštiti životne sredine, hemiji
hrane, analizi vina i drugih alkoholnih pića, u forenzici.
Master rad Teorijski deo
19
2.4. Hromatografija
Hromatografija je fizičko-hemijska metoda koje se bavi razdvajanjem, izolovanjem,
identifikacijom i određivanjem komponenti smeša. Razdvajanje se vrši na osnovu njihove
raspodele između dve faze, mobilne i stacionarne.
Mobilna faza može biti gas ili tečnost, a stacionarna čvrsto telo (porozno ili granulisano), sloj
tečnosti adsorbovan na čvrstom telu ili jonoizmenjivač.
Klasifikacija hromatografskih metoda može se izvršiti na osnovu mehanizma razdvajanja, pa
tako imamo adsorpcionuhromatografiju, particionuhromatografiju i
jonoizmenjivačkuhromatografiju.
Analitičke metode hromatografije su:
Gasna hromatografija (GC),
Tečna hromatografija (LC).
Hromatografija na papiru (PC),
Hromatografija na koloni (CC)
Tankoslojnahromatografija (TLC)
Hromatografija pod visokim pritiskom (HPLC)
2.4.1. Gasna hromatografija
Gasna hromatografija predstavlja hromatografsku metodu kod koje je mobilna faza u
gasovitom agregatnom stanju, a stacionarna u tečnom ili čvrstom. Ovo znači da se uzorak pre
uvođenja u kolonu mora prevesti u gasovito agregatno stanje. Noseći gas je obično neki
inertni gas, helijum, vodonik ili azot.Raspodela komponenata uzorka vrši se kao posledica
adsorpcije ili raspodele izmedju faza.
Uzorak se ubacuje u zagrejani injektor, zatim prolazi kroz kolonu sa stacionarnom fazom
nošen pomoću inertnog gasa i na kraju se detektuje kao serija signala na pisaču prilikom
izlaska komponenti iz kolone.
Komponente gasnog hromatografa su:
Rezervoar sa gasom – nosačem,
Regulator pritiska i protoka,
Injektor,
Kolona,
Detektor.
Master rad Teorijski deo
20
Slika 10. Šema gasnog hromatografa
Injektorski sistem služi za unošenje uzorka u kolonu gde se vrši razdvajanje komponenata
smeše.Detektor je uređaj koji detektuje komponente onim redosledom kojim one napuštaju
kolonu.Temperatura u koloni mora biti viša od sobne, a niža od 400°C. Kolona može biti
pakovana ili kapilarna.
Postoji više vrsta detektora, neki su univerzalni, a neki osetljivi samo na pojedine
komponente:
TCD – detektor termalne provodljivosti,
FID – plamen jonizacioni detektor,
ECD – detektor zarobljavanje elektrona,
NPD – azot-fosfatni detektor, i
PID – foto-jonizacioni detektor.
2.4.2. GC-MS (Gasnahromatografija sa masenomspektrometrijom)
Gasna hromatografija (GC) se jako često koristi u kombinaciji sa masenomsprektrometrijom.
Gasna hromatografijase koristi za razdvajanje smeša na pojedinačne komponente
korišćenjem temperaturno-kontrolisanog režima. Molekuli sa manjom tačkom ključanja
putuju kroz kolonu brže od onih većih sa većom tačkom ključanja.
Masenaspektrometrija (MS) se koristi za identifikaciju različitih komponenata pomoću
njihovih masenih spektara. Svako jedinjenje ima jedinstveni maseni spektar koji se može
uporediti sa masenimspektrom u bazi podataka i na taj način identifikovati.
GC-MS analiza može se primenjivati na tečnostima, gasovima i čvrstim uzorcima. Gasovi i
tečnosti se direktno ubacuju u aparat injektorom, dok je čvrst uzorak potrebno ekstrahovati ili
rastvoriti.
Metodom GC-MS se mogu analizirati samo komponente čiji je napon pare veći od 10-10
mbar. Ukoliko su razdvojene komponente izomeri, maseni spektar neće moći da ih razlikuje.
Ipak, ovo se može prevazići hromatografskim razdvajanjem izomernih komponenti. Često se
Master rad Teorijski deo
21
koristi za identifikaciju nekih lekova, uzoraka iz životne sredine, kao i nepoznatih uzoraka.
Na aerodromima se koristi kao bezbedonosna mera za identifikaciju uzoraka iz prtljaga i na
ljudskom telu. Takođe, izuzetno je značajna primena u kriminalistici za identifikaciju kokaina
i drugih nedozvoljenih supstanci.
Slika 11. Gasni hromatograf sa masenimspektrometrom
Master rad Eksperimentalni deo
23
3.1. Program i metodika eksperimenta
Predmet ovog master rada je određivanje zavisnosti procenta ekstrakcije ftalata heksanom od
zapreminskog udela alkohola u rastvoru koji sadrži ftalate. Sadržaj ftalata u korišćenim
rastvaračima određen je ekstrakcijom pomoću n-heksana, nakon čega je izvršena detekcija
GC-MS metodom. Ispitana je zavisnost stepena ekstrakcije četri najkorišćenija ftalata i to:
dimetilftalata – DMF (dimethylphthalate – DMP), dibutilftalata– DBF (dibuthylphthalate –
DBP), benzilbutilftalata– BBF (benzylbuthylphthalata – BzBP) i dietilheksilftalata– DEHF
(di-(ethylhexyl) phthalata – DEHP) od različitog zapreminskog udela alkohola u rastvoru.
Najpre je utvrđena mešljivost korišćenih rastvarača (EtOH, MeOH, H2O, n-heksan). Nakon
toga izvršeno je spajkovanje rastvora alkohola različite zapreminske koncentracije, izvršena
ekstrakcija heksanom i određen procenat ekstrakcije ftalata.
Program eksperimentalnog rada se sastojao iz sledećih faza:
1.Priprema rastvora
utvrđivanje mešljivosti korišćenih rastvarača (EtOH, MeOH, H2O, n-heksan).
priprema rastvora alkohola različite zapreminske koncentracije (10, 30, 50, 70, 75, 80,
85 i 90 %)
priprema standardnih rastvora ftalata
priprema rastvora internog standarda
2. Spajkovanje ispitivanih rastvora različite zapreminske koncentracije smešom ftalata
3. Ekstrakcija ftalata pomoću heksana
4. Određivanje ftalata GC-MS tehnikom
5. Obrada dobijenih rezultata
Master rad Eksperimentalni deo
24
3.2. Eksprimentalni postupak
3.2.1. Pribor i hemikalije
U toku eksperimentalnog postupka korišćen je sledeći pribor:
viale od 40 mL; 8 mL; 2 mL
čaše od 100 mL
normalni sudovi od 25 mL
menzura od 50 mL
automatske pipete (Brandt) opsega 1–5 mL; 100–1000 μL; 10–100 μL
analitička vaga (Kern)
ultrazvučna kada
Hemikalije koje su korišćene u toku eksperimentalnog rada su:
kao interni standard korišćen je dubutiladipat (DBA), proizvođača Sigma Aldrich
n-heksan (HPLC grade,Fisher)
etanol 96% (HPLC grade,Fisher)
metanol (HPLC grade,Fisher)
DMP (Sigma Aldrich)
DBP (Sigma Aldrich)
BBP (Sigma Aldrich)
DEHP (Sigma Aldrich)
3.2.2. Ispitivanje mešljivosti rastvarača
U vialama od 40 mL pripremljeni su rastvori etanola i metanola zapreminske koncentracije
10%, 30%, 50%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% (Tabela 1.)
Tabela 1. Priprema rastvora etanola i metanola različite zapreminske koncentracije
Zapreminska
koncentracija
alkohola (%)
Valkohola(mL) Vvode (mL)
10 1,50 13,50
30 4,50 10,50
50 7,50 7,50
70 10,50 4,50
75 11,25 3,75
80 12,00 3,00
85 12,75 2,25
90 13,50 1,50
Ukupna zapremina rastvora iznosila je 15 mL. Pripremljenim rastvorima dodato je 5 mL n-
heksana, a zatim su rastvori tretirani ultrazvukom pomoću ultrazvučne kade u toku 30 min.
Master rad Eksperimentalni deo
25
Nakon tretmana ultrazvukom, rastvori su ostavljeni 24 h u cilju što boljeg odvajanja slojeva
rastvarača. Nakon 24h izmerena je zapremina sloja heksana.
3.2.3. Priprema rastvora ftalata
Odmeravanjem tačne mase ftalata na analitičkoj vagi sa preciznošću ±0,00001 (Kern,
Nemačka) u vialama od 8 mL i rastvaranjem pomoću heksana napravljeni su osnovni rastvori
sva četri ftalata i dibutiladipata. Dobijene koncentracije ftalaza bile su: DMP 4,562 mg/mL;
DBP 4,424 mg/mL; BBP 3.542 mg/mL; DEHP 2.284 mg/mL.
Odmeravanjem tačnih zapremina osnovnih rastvora napravljen je radni rastvor ftalata tako da
je koncentracija svakog ftalata u rastvoru iznosila 100 µg/mL. Pomoću dobijenog radnog
rastvora vršeno je spajkovanje ispitivanih rastvora alkohola.
3.2.4. Priprema standardne serije ftalata
U cilju kvantifikacije ftalata u sloju heksana kojim je izvršena ekstrakcija ftalata, najpre je
napravljena serija standardnih rastvora ftalata koncentracija 0,25; 0,5; 1,0; 2,5; 5,0;10,0; 25,0;
50,0 µg/mL. Razblaživanjem radnog rastvora koncentracije 100 µg/mL napravljen je drugi
radni rastvor koncentracije 10 µg/mL. Pomoću mikropipeta odmerene su tačne zapremine
radnih rastvora, a zatim je svakom rastvoru dodata određena količina dibutiladipata, tako da
je koncentracija internog standarda u svakom rastvoru iznosila 1 µg/mL (Tabela 2.)
Tabela 2. Priprema standardnih rastvora ftalata (početne koncentracije 10 μg/mL)
Početna
koncentracija
ftalata
(µg/mL)
Ciljna
koncentracija
ftalata
(µg/mL)
Zapremina
početnog
rastvora (µL)
Zapremina
rastvora DBA
koncentracije
10 µg/mL
Zapremina
heksana (µL)
10 0.25 25 100 875
10 0.50 50 100 850
10 1.00 100 100 800
10 2.50 250 100 650
10 5.00 500 100 400
100 10.00 100 100 800
100 25.00 250 100 650
100 50.00 500 100 400
3.2.5. Spajkovanje rastvora alkohola
Napravljene su po tri serije rastvora etanola i metanola različite zapreminske koncentracije, i
zatim je izvršeno spajkovanje ovih rastvora pomoću 0,5 mL rastvora četri ftalata
koncentracije 100 µg/mL. Nakon spajkovanja svakom rastvoru dodato je 5mL n-heksana.
Rastvori su zatim tretirani ultrazvukom u trajanju od 30 minuta. Nakon tretmana
Master rad Eksperimentalni deo
26
ultrazvukom, uzorci su ostavljeni 24 h kako bi se slojevi što bolje odvojili. Nakon 24 h,
uzorkovano je po 0,9 mL heksanskog sloja, koji je zatim analiziran pomoću GC-MS tehnike.
3.2.6. Instrumentacija GC-MS
Odredjivanje ftalata vršeno je na HP 6890 gasnom hromatografu opremljenim Agilent 5973
masenim selektivnim detektorom i DB-5 kapilarnom kolonom (30m x 250mm x 0,25mm) za
hromatografsko odvajanje. Temperaturni program peći je sledeći: početna temperatura je
60ºC (1 min), temperatura peći se diže do 220º brzinom 20º/min, nakon toga se temperatura
diže do 280ºC brzinom 5ºC/min i na toj temperaturi se zadržava 4min. Mod u kome je rađena
analiza je splitless. Energija jonizacije iznosi 70eV. Vršena je SIM analiza (Single Ion
monitoring) i praćeni su joni m/z 149 (DnBP, BzBP, DEHP) i m/z 163 (DMP). Identifikacija
ciljanih jedinjenja je zasnovana na njihovim retencionim vremenima i odzivu. Dwelltime je
100ms. Ftalati su kvantifikovani na osnovu kalibracionih prava sa koeficijentima korelacije
r2> 0,99.,
Master rad Rezultati i diskusija
28
4.1. Prikaz rezultata
4.1.1. Standardne krive ispitivanih ftalata
Hromatogram standardnog rastvora četiri ispitivana ftalata dobijen gasnom hromatografijom
prikazan je na slici 12.
0 5 10 15 20 25
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
DEHP
DnBF
BBF
DBA
18.293
15.930
11.557
9.940
Rel
ativ
na
zast
up
ljen
ost
(ab
s. u
nit
s x
10
3)
Vreme (min)
7.993DMF
Slika 12. Hromatogram standardnog rastvora ftalata koncentracije 1 µg/mL
Na slici 13 prikazane su standardne krive svih ispitivanih ftalata pomoću kojih je izvršena
kvantifikacija ftalata u uzorcima heksana pomoću koga su ekstrahovani ftalati iz ispitivanih
rastvora.
Master rad Rezultati i diskusija
29
a)
0 2 4 6 8 100
500
1000
1500
2000
2500
3000
Od
no
s p
ov
ršin
e p
ika
(x 1
03
)
Odnos koncentracija DMF i DBA
b)
0 2 4 6 8 100
1000
2000
3000
4000
5000
Od
no
s p
ov
ršin
e p
ika
(x 1
03)
Odnos koncentracija DnBF i DBA
c)
0 2 4 6 8 100
500
1000
1500
2000
Od
no
s p
ov
ršin
e p
ika
(x1
03
)
Odnos koncenracija BBF i DBA
d)
0 2 4 6 8 100
500
1000
1500
2000
2500
3000
Od
no
s p
ov
ršin
e p
ika
(x 1
03)
Odnos koncentracija DEHF i DBA
Slika 13. Standardne krive ispitivanih ftalata u opsegu koncentracija 0,25 – 10 µg/mL, (a)
DMF; (b) DnBF; (c) BBF; (d) DEHF
4.1.2. Određivanje zapremine sloja heksana
U tabeli 3. prikazane su utvrđene zapremine sloja heksana nakon ekstrakcije ftalata iz
rastvora različitih zapreminskih koncentracija metanola i etanola.
Na osnovu prikazanih rezultata može se uočiti da se zapremina sloja heksana u sistemima sa
metanolom značajno ne menja sve do zapreminske koncentracije od 80%, dok u sistemima sa
etanolom zapremina varira u opsegu zapreminskih koncentracija 10-75 %, a zatim sa
povećanjem zapreminske koncentracije do 90 % značajno opada. Dobijeni rezultati su
Master rad Rezultati i diskusija
30
očekivani s obzirom na to da se heksan i etanol potpuno mešaju, bez obzira na razliku u
polarnosti. Sa povećanjem zapremine etanola u odnosu na zapreminu vode, zapremina sloja
heksana se smanjuje usled mešanja sa etanolom. U rastvorima u kojima dominira udeo vode,
zapremina heksana je znatno veća, što je uzrokovano razlikama u polarnosti i nemešljivosti
vode i heksana.
Usled nemešljivosti, odnosno slabe mešljivosti, metanola i heksana i dominantnog udela vode
u rastvorima, zapremina heksanskog sloja je do zapreminske koncentracije metanola 10-75 %
gotovo identična, a zatim se polako smanjuje.
Tabela 3. Utvrđivanje zapremine sloja n-heksana prilikom tečno-tečno ekstrakcije
Zapreminska
koncentracija
alkohola (%)
Zapremina sloja
heksana u sistemima
sa metanolom (mL)
Zapremina sloja
heksana u sistemima
sa etanolom (mL)
10 4,75 4,60
30 5,00 4,90
50 5,00 4,70
70 5,00 4,80
75 4,90 4,55
80 4,65 4,25
85 4,55 3,30
90 4,00 1,60
4.1.3. Određivanje stepena ekstrakcije DMF heksanom iz rastvora metanola i etanola
različite zapreminske koncentracije
U tabeli 4. prikazani su rezultati određivanja stepena ekstrakcije DMF iz uzoraka rastvora
metanola različite zapreminske koncentracije. Iz prikazanih rezultata se može uočiti da
vrednost procenta ekstrakcije opada, iako se zapremina sloja heksana kreće u opsegu od 4 do
5 mL.
Master rad Rezultati i diskusija
31
Tabela 4. Srednja vrednost koncentracije i ukupna masa DMF (µg/mL) u sloju heksana kojim
je izvršena ekstrakcija ftalata iz ispitivanih rastvora metanola, i procenat ekstrakcije izračunat
u odnosu na zapreminu heksana
Zapreminska
koncentracija
rastvora (%)
Srednja
vrednost
koncentracije
DMF u
heksanu
(µg/mL)
Ukupna masa
DMF u
heksanu (µg)
Zapremina
sloja heksana
(mL)
Procenat
ekstrakcije
(%)
10 4,08 19,40 4,75 33,81
30 3,11 15,55 5,00 31,1
50 1,11 5,55 5,00 11,1
70 0,55 2,78 5,00 5,55
75 0,44 2,18 4,90 4,36
80 0,38 1,97 4,65 3,58
85 0,36 1,62 4,50 3,24
90 0,35 1,42 4,00 2,84
U tabeli 5. prikazani su rezultati određivanja stepena ekstrakcije DMF iz uzoraka rastvora
etanola različite zapreminske koncentracije. Iz prikazanih rezultata se može uočiti da
vrednost procenta ekstrakcije opada, kao i vrednost zapremine sloja heksana.
Tabela 5. Srednja vrednost koncentracije DMF (µg/mL) i ukupna masa DMF u sloju
heksanakojim je izvršena ekstrakcija ftalata iz ispitivanih rastvora etanola, i procenat
ekstrakcije izračunat u odnosu na zapreminu heksana
Zapreminska
koncentracija
rastvora (%)
Srednja
vrednost
koncentracije
DMF u
heksanu
(µg/mL)
Ukupna masa
DMF u
heksanu (µg)
Zapremina
sloja heksana
(mL)
Procenat
ekstrakcije
(%)
10 4,37 20,13 4,60 40,25
30 2,91 14,26 4,90 28,52
50 0,93 4,37 4,70 8,74
70 0,49 2,35 4,80 4,70
75 0,43 1,98 4,55 3,96
80 0,43 1,83 4,25 3,65
85 0,41 1,37 3,33 2,73
90 0,34 0,55 1,60 1,10
Master rad Rezultati i diskusija
32
Upoređenjem dobijenih rezultata, može se uočiti da se DMF neznatno bolje ekstrahuje iz
rastvora metanola nego iz rastvora etanola, kao i da je ekstrakcija bolja iz rastvora niže
zapreminske koncentracije alkohola.
4.1.4. Određivanje stepena ekstrakcije DnBF heksanom iz rastvora metanola i etanola
različite zapreminske koncentracije
U tabeli 6 prikazani su rezultati određivanja stepena ekstrakcije DnBF iz uzoraka rastvora
metanola različite zapreminske koncentracije. Iz prikazanih rezultata se može uočiti da
vrednost procenta ekstrakcije opada, iako se zapremina sloja heksana kreće u opsegu od 4 do
5 mL.
Tabela 6. Srednja vrednost koncentracije DnBF (µg/mL) i ukupna masa DnBFu sloju
heksanakojim je izvršena ekstrakcija ftalata iz ispitivanih rastvora metanola, i procenat
ekstrakcije izračunat u odnosu na zapreminu heksana
Zapreminska
koncentracija
rastvora (%)
Srednja
vrednost
koncentracije
DnBFu
heksanu
(µg/mL)
Ukupna masa
DnBFu
heksanu (µg)
Zapremina
sloja heksana
(mL)
Procenat
ekstrakcije
(%)
10 6,99 33,20 4,75 66,40
30 6,63 33,18 5,00 66,35
50 5,92 29,63 5,00 59,25
70 5,78 28,93 5,00 57,85
75 4,22 20,68 4,90 41,36
80 3,01 14,00 4,65 27,99
85 2,47 11,14 4,50 22,27
90 1,83 7,32 4,00 14,64
U tabeli 7. prikazani su rezultati određivanja stepena ekstrakcije DnBF iz uzoraka rastvora
etanola različite zapreminske koncentracije. Iz prikazanih rezultata se može uočiti da
vrednost procenta ekstrakcije opada, kao i vrednost zapremine sloja heksana.
Upoređivanjem dobijenih rezultata, može se uočiti da je procenat ekstrakcije DnBF iz
rastvora metanola različite zapreminske koncentracije bolji u odnosu na procenat ekstracije iz
rastvora etanola istih zapreminskih koncentracija. Samo se sa rastvore zapreminske
koncentracije 10 i 30 %, ekstrakcija iz etanolnih rastvora pokazala kao neznatno efikasnija u
odnosu na esktrakciju iz netanolnih rastvora.
Master rad Rezultati i diskusija
33
Tabela 7. Srednja vrednost koncentracije DnBF(µg/mL) i ukupna masa DnBFu sloju
heksanakojim je izvršena ekstrakcija ftalata iz ispitivanih rastvora etanola, i procenat
ekstrakcije izračunat u odnosu na zapreminu heksana
Zapreminska
koncentracija
rastvora (%)
Srednja
vrednost
koncentracije
DnBF u
heksanu
(µg/mL)
Ukupna masa
DnBFu
heksanu (µg)
Zapremina
sloja heksana
(mL)
Procenat
ekstrakcije
(%)
10 7,95 36,57 4,60 73,14
30 6,84 33,52 4,90 67,03
50 6,31 29,68 4,70 59,36
70 4,01 19,27 4,80 38,54
75 2,93 13,35 4,55 26,71
80 2,35 10,01 4,25 20,02
85 1,6 5,33 3,33 10,66
90 0,69 1,10 1,60 2,21
4.1.5. Određivanje stepena ekstrakcije BBF heksanom iz rastvora metanola i etanola
različite zapreminske koncentracije
U tabelama 8 i 9 prikazani su rezultati određivanja stepena ekstrakcije BBF iz uzoraka
rastvora metanola i etanola različite zapreminske koncentracije.
Iz prikazanih rezultata se može uočiti da vrednost procenta ekstrakcije opada sa porastom
zapreminskog udela alkohola u rastvoru, kao i u slučaju prethodno prikazanih rezultata
ekstrakcije DMF i DnBF, iako se zapremina sloja heksana kreće u opsegu od 4 do 5 mL
prilikom ekstrakcije iz metanolnih rastvora, dok zapremina sloja heksanaznatano opada sa
povećanjem udela etanola u ispitivanim rastvorima.
Master rad Rezultati i diskusija
34
Tabela 8. Srednja vrednost koncentracije BBF (µg/mL) i ukupna masa BBF u sloju
heksanakojim je izvršena ekstrakcija ftalata iz ispitivanih rastvora metanola, i procenat
ekstrakcije izračunat u odnosu na zapreminu heksana
Zapreminska
koncentracija
rastvora (%)
Srednja
vrednost
koncentracije
BBF u
heksanu
(µg/mL)
Ukupna masa
BBF u
heksanu (µg)
Zapremina
sloja heksana
(mL)
Procenat
ekstrakcije
(%)
10 7,41 35,22 4,75 70,44
30 6,80 34,00 5,00 68,00
50 6,10 30,53 5,00 61,05
70 5,45 27,25 5,00 54,50
75 3,89 19,09 4,90 38,17
80 2,57 11,95 4,65 23,90
85 1,98 8,93 4,50 17,86
90 1,45 5,80 4,00 11,60
Tabela 9. Srednja vrednost koncentracije BBF (µg/mL) i ukupna masa BBF u sloju
heksanakojim je izvršena ekstrakcija ftalata iz ispitivanih rastvora etanola, i procenat
ekstrakcije izračunat u odnosu na zapreminu heksana
Zapreminska
koncentracija
rastvora (%)
Srednja
vrednost
koncentracije
BBF u
heksanu
(µg/mL)
Ukupna masa
BBF u
heksanu (µg)
Zapremina
sloja heksana
(mL)
Procenat
ekstrakcije
(%)
10 8,54 39,28 4,60 78,57
30 7,36 36,06 4,90 72,13
50 6,35 29,87 4,70 59,74
70 3,64 17,50 4,80 34,99
75 2,64 12,03 4,55 24,07
80 2,05 8,73 4,25 17,47
85 1,43 4,78 3,33 9,56
90 1,12 1,80 1,60 3,60
Master rad Rezultati i diskusija
35
Upoređivanjem dobijenih rezultata, može se uočiti da je procenat ekstrakcije BBF iz rastvora
etanola zapreminske koncentracije 10 i 30 % neznatno efikasnija u odnosu na procenat
ekstrakcije iz rastvora metanola iste zapreminske koncentracije. Takođe, uočava se i znatno
veći pad procenta ekstrakcije sa porastom zapreminskog udela etanola u rastvoru, u
poređenju sa istim zapreminskim udelom metanol u ispitivanim rastvorima.
4.1.6. Određivanje stepena ekstrakcije DEHF heksanom iz rastvora metanola i etanola
različite zapreminske koncentracije
U tabelama 10 i 11 prikazani su rezultati određivanja stepena ekstrakcije DEHF iz uzoraka
rastvora metanola i etanola različite zapreminske koncentracije.
Dobijeni rezultati pokazuju da je procenat ekstrakcije DEHF iz rastvora metanola različite
zapreminske koncentracije veći u odnosu na procenat ekstrakcije iz rastvora etanola. Takođe,
iz prikazanih rezultata se može uočiti da vrednost procenta ekstrakcije opada sa porastom
zapreminskog udela alkohola u rastvoru, bez obzira na razlike u zapreminama sloja heksana
kojim je izvršena ekstrakcija.
Odstupanje koje se javlja između rastvora etanola zapreminske koncentracije 10 i 30 %,
posledica je razlike u zapremini sloja heksana u odnosu na koju je izračinata ukupna masa, pa
samim tim i procenat ekstrakcije.
Tabela 10. Srednja vrednost koncentracije DEHF (µg/mL) i ukupna masa DEHF u sloju
heksana kojim je izvršena ekstrakcija ftalata iz ispitivanih rastvora metanola, i procenat
ekstrakcije izračunat u odnosu na zapreminu heksana
Zapreminska
koncentracija
rastvora (%)
Srednja
vrednost
koncentracije
DEHF u
heksanu
(µg/mL)
Ukupna masa
DEHF u
heksanu (µg)
Zapremina
sloja heksana
(mL)
Procenat
ekstrakcije
(%)
10 9,87 46,88 4,75 93,76
30 8,10 40,50 5,00 81,00
50 7,01 35,05 5,00 70,10
70 6,63 33,15 5,00 66,30
75 6,55 32,10 4,90 64,19
80 5,36 24,92 4,65 49,85
85 4,53 20,39 4,50 40,77
90 3,95 15,80 4,00 31,60
Master rad Rezultati i diskusija
36
Tabela 11. Srednja vrednost koncentracije DEHF (µg/mL) i ukupna masa DEHF u sloju
heksana kojim je izvršena ekstrakcija ftalata iz ispitivanih rastvora etanola, i procenat
ekstrakcije izračunat u odnosu na zapreminu heksana
Zapreminska
koncentracija
rastvora (%)
Srednja
vrednost
koncentracije
DEHF u
heksanu
(µg/mL)
Ukupna masa
DEHF u
heksanu (µg)
Zapremina
sloja heksana
(mL)
Procenat
ekstrakcije
(%)
10 8,95 41,17 4,60 82,34
30 8,63 42,29 4,90 84,57
50 7,85 36,90 4,70 73,79
70 7,30 35,04 4,80 70,08
75 6,71 30,55 4,55 61,11
80 6,31 26,84 4,25 53,68
85 5,32 17,73 3,33 35,46
90 4,44 7,10 1,60 14,21
Master rad Rezultati i diskusija
37
4.2. Diskusija rezultata
Rezultati određivanja mešljivosti ispitivanih rastvora različite zapreminske koncentracije
etanola i metanola sa heksanom, pokazuju da sa porastom zapreminske koncentracije
metanola u rastvoru, zapremina heksanskog sloja (koja bi u idealnim uslovima iznosila 5 mL)
neznatno opada nakon porasta zapreminske koncentracije od 50 do 90 %. Prilikom
određivanja zapremine sloja heksana, sve izmerene zapremine su bile u opsegu od 4 do 5 mL.
U slučaju ispitivanih rastvora etanola, zapremina sloja heksana značajno opada sa porastom
zapreminskog udela etanola u rastvorima, što se objašnjava činjenicom da se heksan i etanol
potpuno mešaju.
Poređenjem procenta ekstrakcije svih ispitivanih ftalata, uočava se da se dobijena vrednost
smanjuje sa porastom zapreminskog udela alkohola u rastvoru.
Kod svih ispitivanih ftalata, uočava se bolji procenat ekstrakcije iz etanolnih rastvora kod
rapreminskih koncentracija 10 i 30 %, dok se kod ekstrakcije iz rastvora većih zapreminskih
koncentracija, veći stepen ekstrakcije uočava iz metanolnih rastvora.
Upoređujući procenat ekstrakcije svih ispitivanih ftalata, uočava isti trend i prilikom
ekstrakcije iz metanolnih i prilikom ekstrakcije iz etanolnih rastvora, i to: DMF < DnBF <
BBF < DEHF.
Master rad Zaključak
39
Na osnovu dobijenih rezultata ispitivanja mogu se izvesti sledeći zaključci:
Zapremina sloja heksana nakon ekstrakcije se neznatno menja sa povećanjem
zapreminskog udela metanola u rastvtoru;
Zapremina sloja heksana nakon ekstrakcije se značajno menja sa povećanjem
zapreminskog udela etanola u rastvoru, usled potpune mešljivosti heksana i etanola;
Stepen ekstrakcije ftalata zavisi od zapreminskog udela alkohola u rastvoru;
Sa povećanjem zapreminskog udela alkohola u rastvoru smanjuje se procenat
ekstrakcije ispitivanih ftalata;
Procenat ekstrakcije u svim ispitivanim rastvorima metanola pokazuje isti trend: DMF
< DnBF < BBF < DEHF;
Procenat ekstrakcije u svim ispitivanim rastvorima etanola pokazuje isti trend: DMF <
DnBF < BBF < DEHF.
Procenat ekstrakcije u svim ispitivanim rastvorima i metanola i etanola pokazuje isti
trend: DMF < DnBF < BBF < DEHF.
Master rad Literatura
41
1. Jianguo Liu, Zhangfeng Qin, Jianguo Wang, Sate Key Laboratory of Cool
Conversion, Institute of Cool Chemistry, Chinese Academy of Sciences, P.O. J.
Chem. Eng. Data., 2002, 47(5), pp 1243-1245.
2. IUPAC-NIST Solubility Data series
3. Adam Skrzez, David Shaw, Andrzej Maczynski, Ternary Alcohole – Xydrocarbon -
water systems
4. E.M. Thurman, M.S. Mills, Solid phase Extraction Principles and Practice
5. FDA, Safety Assessmentof Di(2-ethylhexyl)phthalate (DEHP) Released from PVC
Medical Devices, U.S. Foodand Drug Administration. (2001) 10-20.
6. Lopez-Carillo L, Hernandez-Ramirez RU, Calafat AM, Torres-Sanchez L, Galvan-
Portillo M, Needham LL, Ruiz-Ramos R, Cebrian ME. Exposure to phathalates and
breast cancer risk at Northern Mexico. Environ Health Perspect 2010; 114; 539-544.
7. http://www.greenfacts.org/en/index.htm
8. http://www3.epa.gov/
9. http://www.health.gov.au/
10. https://www.khanacademy.org/science/chemistry/nuclear-chemistry
11. Gary W. Vonloon, Stephane J. Duffy, Environmental Chemistry (global perspective),
Oxford
12. "Critical Mass: A History of Mass Spectrometry". Chemical Heritage Foundation.
Retrieved 23 January 2015.
13. Adlard, E. R.; Handley, Alan J. (2001). Gas chromatographic techniques and
applications. London: Sheffield Academic. ISBN 0-8493-0521-7.