[[alternative]]Separation of PAHs by micellar electrokinetic capillary chromatography at low ph

碩士[[abstract]]本實驗利用毛細管膠束電泳在低pH值的環境下，以陰離子型界面活性劑SDS分離16種 EPA多環芳香烴(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)。PAHs為一系列疏水性的多苯環分子，能與界面活性劑長碳鏈行疏水性作用，在高電場中向陽極泳動。PAHs被SDS帶動的電泳遷移率大小與其分子量、構型、以及疏水性質有關。在低pH值條件下毛細管的電滲透流會被抑制，PAHs的分離解析效果主要是依據PAHs分子和SDS分子交互作用所產生的電泳遷移率差異性大小。我們藉由改變緩衝溶液的有機溶劑組成，及添加不同種類的添加物，來研究分離PAHs的最佳條件。在固定SDS濃度，改變有機溶劑(CH3OH和CH3CN)組成的實驗中，我們發現，較高極性的緩衝溶液有助於小環分子(2~4環)的分離，但五環以上的PAHs則要在較低極性環境中才有較佳分離效果。添加不同高分子和不同類型的界面活性劑，可當作除了SDS外的另一擬固定相，並可修飾毛細管壁，以增加PAHs的分離解析度。[[abstract]]In this experiment we used SDS micellar electrokinetic capillary chromatography to separate 16 EPA priority PAHs (polycyclic aromatic hydrocarbons) in low pH buffer. PAHs are a series of hydrophobic molecules having multiple fused benzene-ring structure. They can undergo hydrophobic interactions with the long carbon chains of the anionic surfactant molecules, and thus migrate toward anode under the applied high voltage. The electrophoretic mobilities of the SDS-carried PAHs are related to some PAHs properties such as molecular weight, molecular conformation, and hydrophobicity. The electroosmotic flow of capillary column could be suppressed when low pH buffer was used. Therefore, the separation resolution of PAHs would mainly depend on the differences in their electrophoretic mobilities caused by the hydrophobic interaction between PAHs and SDS. In order to study the optimized conditions for separating PAHs, different organic solvents and additives were added into run buffer to increase the mobility differences among the 16 PAHs. In the experiment of fixing SDS concentrations and changing the compositions of organic solvents, CH3OH and CH3CN, we found that PAHs with less than 4 benzene rings could be better resolved in buffers with higher polarity. On the other hand, PAHs with more than 5 benzene rings would be better resolved in less polar buffers. In addition to SDS, we also added different polymers and surfactants into the buffer solutions to provide another pseudo stationary phase, and to modify the inner wall of capillary for increasing the separation resolution of PAHs.[[tableofcontents]]目錄 中文摘要 I 英文摘要 II 目錄 III 第一章、緒論 1 1.1.多環芳香烴簡介 1 1.1.1.研究源起 1 1.1.2.生成機制與來源 1 1.1.3.物理特性 3 1.1.4.對健康的危害 4 1.2.多環芳香烴的分離 8 1.3.毛細管電泳簡介 9 1.3.1.毛細管電泳特色 9 1.3.2.電滲透流原理 10 1.3.3.毛細管電泳分離方法簡介 13 1.3.4.應用毛細管電泳分離PAHs 15 1.4.本章參考資料 18 第二章、實驗部份 21 2.1.實驗條件 21 2.1.1.毛細管電泳儀 21 2.1.2.毛細管處理方式 21 2.1.3.藥品 22 A.PAHs標準樣品 22 B.PAHs燃煙樣品 23 C.PAHs水樣品 26 D.未含添加物的緩衝溶液 29 E.添加物 30 F.添加物結構式 32 2.2.實驗步驟 35 2.2.1.毛細管電泳實驗 35 2.3.本章參考資料 36 第三章、結果與討論 37 3.1.PH值的調整 37 3.2.SDS濃度的調整 38 3.3.電泳緩衝溶液極性效應 39 3.3.1.以ACN為主要的有機修飾劑 39 3.3.1.1.60mM SDS部份 39 A.在60mM SDS 時，改變ACN比例 39 B.在60mM SDS，40% ACN時，改變MeOH比例 40 C.在60mM SDS、45% ACN時，改變MeOH比例 41 3.3.1.2.80mM SDS部份 42 A.在80mM SDS時、改變ACN比例 42 B.在80mM SDS、40% ACN時，改變MeOH比例 42 C.在80mM SDS、50% ACN時，改變MeOH比例： 43 D.在80mM SDS、52.5% ACN時，改變MeOH比例。 44 3.3.1.3.100mM SDS部份 44 A.在100mM SDS 時，改變ACN比例 44 B.在100mM SDS、40% ACN時，改變MeOH比例 45 C.在100mM SDS、55% ACN時，改變MeOH比例 46 3.3.2.以MeOH為主要的有機修飾劑 46 A.在80mM SDS時、改變MeOH比例 46 B.在80mM SDS、80% MeOH時的電場強度效應 47 C.在80mM SDS時，進一步微調MeOH比例 48 D.在80mM SDS、80% MeOH時的毛細管長度效應 49 3.3.3.Polarity index的討論 49 3.4.添加物 54 3.4.1.環糊精的添加 54 A.β-Cyclodextran (β-CD)濃度效應 54 B.Sulfonate β-Cyclodextran (S-β-CD) 濃度效應 55 3.4.2.界面活性劑型添加物 56 3.4.2.1.Brij系列 56 A.C18E6的添加 57 B.C18E10的添加 57 C.C18E100的添加 57 D.C12E23的添加 58 E.Brij系列結論 58 3.4.2.2.TDAPS 59 3.4.3.其它添加物 60 3.4.3.1.Spermine 60 3.4.3.2.PDMS 系列 61 A.PDMS 61 B.PDMS-EO 61 C.PDMS系列的結論 62 3.4.3.3.PEO系列 63 A.PEG8K 63 B.PEO600K 66 C.PEO8M 67 D.PEO系列的分子量效應 68 E.PEO系列結論 69 3.4.3.4.Polyacrylic acid 70 A.1.Polyacrylic acid sodium salt (MW=2‚100) 70 A.2.Polyacrylic acid sodium salt (MW=6‚000) 73 A.3.Polyacrylic acid (MW=1.25M) 74 A.4.Polyacrylic acid sodium salt的分子量效應 75 A.5.Polyacrylic acid sodium salt結論 76 3.5.真實樣品的分析 77 3.5.1.校正曲線的建立 77 3.5.2.偵測極限 77 3.5.3.燃煙樣品 78 3.5.4.河水樣品中 PAHs 之分析 80 a.建立回收率校正曲線 80 b.定性與定量 81 b.1.UV-Vis 光譜圖 鑑定 PAHs 樣品 81 b.2.利用回收率校正曲線定量 81 3.6.總結 82 3.7.本章參考資料 83 本章圖表 84 圖表索引 圖3-1、pH值控制效應 84 圖3-2、PAHs電泳圖之SDS濃度效應 85 圖3-3、60mM SDS 和不同比例 ACN 效應 86 圖3-4、60mM SDS, 40% ACN 和不同比例 MeOH 效應 87 圖3-5、60mM SDS, 45% ACN 和不同比例 MeOH 效應 88 圖3-6、80mM SDS 和不同比例 ACN 效應 89 圖3-7、80mM SDS, 40% ACN 和不同比例 MeOH 效應 90 圖3-8、80mM SDS, 50% ACN 和不同比例 MeOH 效應 91 圖3-9、80mM SDS, 52.5% ACN 和不同比例 MeOH 效應 92 圖3-10、100mM SDS 和不同比例 ACN 效應 93 圖3-11、100mM SDS, 40% ACN 和不同比例 MeOH 效應 94 圖3-12、100mM SDS, 55% ACN 和不同比例 MeOH 效應 95 圖3-13、電場600V/cm 和80mM SDS 條件下MeOH的溶劑效應 96 圖3-14、80mM SDS和80% MeOH 條件下的電場效應 97 圖3-15、電場750V/cm和80mM SDS條件下MeOH的溶劑效應 98 圖3-16、80mM SDS 和80% MeOH 條件下的毛細管長度效應 99 圖3-17、80mM SDS 和 75% MeOH 條件下的電場效應 100 圖3-18、在80mM SDS, 40% ACN和16% MeOH 中添加 β-CD的濃度效應 101 圖3-19、在60mM SDS, 45% ACN中添加S-β-CD的濃度效應 102 圖3-20、在80mM SDS, 40% ACN和16% MeOH中添加S-β-CD的濃度效應 103 圖3-21、在80mM SDS, 40% ACN和16% MeOH中添加C18E6的濃度效應 104 圖3-22、在80mM SDS, 40% ACN和16% MeOH中添加C18E10的濃度效應 105 圖3-23、在80mM SDS, 40% ACN 和16% MeOH中添加C18E100的濃度及電場強度效應 106 圖3-24、在80mM SDS, 40% ACN和16% MeOH中添加C12E23的濃度效應 107 圖3-25、在80mM SDS, 40% ACN和16% MeOH中添加C12E23的電場效應 108 圖3-26、80mM SDS,40% ACN和24% MeOH中添加TDAPS的濃度效應 109 圖3-27、80mM SDS,40% ACN和24% MeOH中添加Spermine的濃度效應 110 圖3-28、PDMS-EO在80mM SDS,40% ACN和24% MeOH中的濃度效應 111 圖3-29、PDMS-EO在80mM SDS,40% ACN和16% MeOH中的濃度效應 112 圖3-30、PEG8K添加在60mM SDS,40% ACN的濃度效應 113 圖3-31、PEG8K添加在60mM SDS, 45% ACN的濃度效應 114 圖3-32、PEG8K添加在80mM SDS, 40% ACN和16% MeOH的濃度效應 115 圖3-33、PEO600K添加在80mM SDS, 40% ACN的濃度效應 116 圖3-34、PEO600K添加在80mM SDS, 40% ACN和16% MeOH的濃度效應 117 圖3-35、PEO600K添加在80mM SDS, 80% MeOH的濃度效應... 118 圖3-36、PEO8M添加在60mM SDS, 40% ACN的濃度效應 119 圖3-37、PEO8M添加在80mM SDS, 40% ACN和16% MeOH 的濃度效應 120 圖3-38、PEO8M添加在80mM SDS, 80% MeOH的濃度效應 121 圖3-39、PEO系列添加 0.02%在80mM SDS, 40% ACN和16% MeOH的分子量效應 122 圖3-40、PEO系列添加0.2%在80mM SDS, 40% ACN和16% MeOH的分子量效應 123 圖3-41、在80mM SDS, 40% ACN和24% MeOH中添加PAA2.1K的濃度效應 124 圖3-42、在80mM SDS, 40% ACN和16% MeOH中添加PAA2.1K的濃度效應 125 圖3-43、在80mM SDS,60% MeOH中添加PAA2.1K的濃度效應 .126 圖3-44、添加不同PAA濃度時PAHs電泳遷移率圖 127 圖3-45、在80mM SDS, 80% MeOH中添加PAA2.1K的濃度效應. 128 圖3-46、80mM SDS, 40% ACN和16% MeOH中添加PAA6K的濃度效應 129 圖3-47、在80mM SDS, 40% ACN和16% MeOH中添加PAA1.25M的濃度效應 130 圖3-48、80mM SDS, 40% ACN和16% MeOH中添加PAA的分子量效應 131 圖3-49、80mM SDS, 40% ACN和16% MeOH中添加PAA 0.2%的分子量效應 132 圖3-50、16種 PAHs 標準品(A),(C)和燃煙樣品(B),(D)的電泳圖。 133 圖3-51、PAHs 標準品和燃煙樣品之 UV-Vis 光譜圖比較(1)。 134 圖3-52、PAHs 標準品和燃煙樣品之 UV-Vis 光譜圖比較(2)。 135 圖3-53、積分面積對 PAHs 標準品濃度校正曲線。 136 圖3-54、低濃度PAHs之電泳圖。 137 圖3-55、回收率對 PAHs 濃度校正曲線。 138 圖3-56、經萃取後的河水樣品和標準品比較之電泳圖。 139 圖3-57、經萃取後的河水樣品和標準品之UV-Vis光譜圖比較。 140 圖3-58、同一地點取樣萃取三次的結果。 141[[note]]學號: 692170060, 學年度: 9