شناسایی یون سیانید در محیط آبی با استفاده از رنگ آزو حاوی فنانتروایمیدازول

چکیده مقاله :

در این پژوهش، سنتز و کاربرد یک رنگ آزوی جدید حاوی گروه فنانترو[10،9-d] ایمیدازول به عنوان شناساگر یون سیانید (CN⁻) در محیط­‌های آبی مورد بررسی قرار گرفته است. یون سیانید به دلیل سمیت شدید و اثرات مخرب بر سلامت انسان و اکوسیستم‌­های طبیعی، نیازمند روش­‌های تشخیصی سریع، حساس و انتخابی است. رنگ سنتز شده در این مطالعه، با تغییر رنگ آشکار، گزینش‌­پذیری و حساسیت بالایی نسبت به CN⁻ از خود نشان می­‌دهد که قادر است این یون را حتی در حضور سایر آنیون­‌های رقابتی با کارایی مطلوب شناسایی کند. بر اساس بررسی‌­های طیف­سنجی، حد تشخیص این شناساگر بر پایه تحلیل طیف جذبی، معادل ^6-10×5 مولار و محدوده تشخیص بصری آن بر روی نوارهای آزمایش، ^5-10×2 مولار تعیین شد. تغییر رنگ واضح از زرد کمرنگ به نارنجی همراه با جابجایی قرمز (red shift) در طیف UV-Vis، نشان­دهنده تشکیل کمپلکس پایدار بین رنگ سنتزی و یون سیانید است. برای افزایش کاربری عملی این روش، نوارهای آزمایش با جذب رنگ سنتز شده تهیه شدند که امکان تشخیص سریع و بصری CN⁻ را در نمونه‌های واقعی (مانند آب­‌های صنعتی و پساب‌­ها) بدون نیاز به دستگاه­‌های پیچیده فراهم می­‌کند. روش پیشنهادی به دلیل سادگی اجرا، هزینه کم، حساسیت بالا و گزینش‌­پذیری مطلوب، پتانسیل قابل توجهی برای کاربردهای محیط­زیستی، صنعتی و کنترل کیفیت آب دارد.

چکیده انگلیسی :

In this study, the synthesis and application of a novel azo dye containing a phenanthro[10,9-d] imidazole group as a chemosensor for cyanide ions (CN⁻) in aqueous media were investigated. Due to its high toxicity and detrimental effects on human health and natural ecosystems, cyanide requires rapid, sensitive, and selective detection methods. The synthesized dye exhibited high selectivity and sensitivity toward CN⁻ via an optical absorption mechanism accompanied by a distinct color change, enabling effective detection even in the presence of competing anions. Spectroscopic analysis revealed a detection limit of 5 × 10⁻⁶ M based on absorption spectral analysis, while the visual detection limit using test strips was found to be 2 × 10⁻⁵ M. A noticeable color transition from pale yellow to orange, along with a red shift in the UV-Vis spectrum, indicated the formation of a stable complex between the dye and the cyanide ion. To improve the practical applicability of this method, test strips were fabricated by immobilizing the synthesized dye, allowing for rapid and visual detection of CN⁻ in real samples (such as industrial wastewater and effluents) without the need for complex instrumentation. Owing to its simplicity, low cost, high sensitivity, and excellent selectivity, the proposed method shows great potential for environmental monitoring, industrial applications, and water quality assessment.

منابع و مأخذ:

 Alvillo-Rivera, A., Garrido-Hoyos, S., Buitrón, G., Thangarasu-Sarasvathi, P., & Rosano-Ortega, G. (2021). Biological treatment for the degradation of cyanide: A review. Journal of Materials Research and Technology, 12, 1418-1433.
 Baud, F. J. (2007). Cyanide: critical issues in diagnosis and treatment. Human & experimental toxicology, 26(3), 191-201.
 Chakraborty, S., Paul, S., Roy, P., & Rayalu, S. (2021). Detection of cyanide ion by chemosensing and fluorosensing technology. Inorganic Chemistry Communications, 128, 108562.
 Dash, R. R., Gaur, A., & Balomajumder, C. (2009). Cyanide in industrial wastewaters and its removal: a review on biotreatment. Journal of hazardous materials, 163(1), 1-11.
 Doyle, M. P., McKervey, M. A., & Ye, T. (1998). Modern catalytic methods for organic synthesis with diazo compounds: from cyclopropanes to ylides. John Wiley & Sons.
 Gul, Z., Khan, S., Ullah, S., Ullah, H., Khan, M. U., Ullah, M., & Altaf, A. A. (2024). Recent development in coordination compounds as a sensor for cyanide ions in biological and environmental segments. Critical Reviews in Analytical Chemistry, 54(3), 508-528..
 Hendry-Hofer, T. B., Ng, P. C., Witeof, A. E., Mahon, S. B., Brenner, M., Boss, G. R., & Bebarta, V. S. (2019). A review on ingested cyanide: risks, clinical presentation, diagnostics, and treatment challenges. Journal of medical toxicology, 15, 128-133.
 Jaszczak, E., Polkowska, Ż., Narkowicz, S., & Namieśnik, J. (2017). Cyanides in the environment—analysis—problems and challenges. Environmental Science and Pollution Research, 24, 15929-15948.
 Kathiravan, A., Sengottiyan, S., Puzyn, T., Gopinath, P., Ramasubramanian, K., Susila, P. A., & Jhonsi, M. A. (2022). Rapid colorimetric discrimination of cyanide ions–mechanistic insights and applications. Analytical Methods, 14(5), 518-525.
 Kuyucak, N., & Akcil, A. (2013). Cyanide and removal options from effluents in gold mining and metallurgical processes. Minerals Engineering, 50, 13-29.
 March, J. (2007). March’s advanced organic chemistry. John Wiley & Sons.
 Panja, S., Panja, A., & Ghosh, K. (2021). Supramolecular gels in cyanide sensing: A review. Materials Chemistry Frontiers, 5(2), 584-602.
 Vogiazi, V., De La Cruz, A., Mishra, S., Shanov, V., Heineman, W. R., & Dionysiou, D. D. (2019). A comprehensive review: Development of electrochemical biosensors for detection of cyanotoxins in freshwater. ACS sensors, 4(5), 1151-1173.
 Wen, J., Zhao, W., Gao, X., Ren, X., Dong, C., Wang, C., ... & Li, J. (2022). Synthesis of [1, 2, 3] triazolo-[1, 5-a] quinoxalin-4 (5 H)-ones through photoredox-catalyzed [3+ 2] cyclization reactions with hypervalent iodine (III) reagents. The Journal of Organic Chemistry, 87(6), 4415-4423.
 Zollinger, H. (2003). Color chemistry: syntheses, properties, and applications of organic dyes and pigments. John Wiley & Sons.