Search results

1

Determination of Surfactants in Environmental Samples. Part III. Non-Ionic Compounds

100%

Olkowska E., Ruman M., Kowalska A., Polkowska Ż.

Ecological Chemistry and Engineering S

|

2013

|

vol. 20

|

issue 3

449-461

EN

Non-ionic surface active agents are a diverse group of chemicals which have an uncharged polar head and a non-polar tail. They have different properties due to amphiphilic structure of their molecules. Commercial available non-ionic surfactants consist of the broadest spectrum of compounds in comparison with other types of such agents. Typically, non-ionic compounds found applications in households and industry during formulation of cleaning products, cosmetics, paints, preservative coatings, resins, textiles, pulp and paper, petroleum products or pesticides. Their are one of the most common use class of surfactants which can be potential pollution sources of the different compartment of environment (because of they widely application or discharging treated wastewaters to surface water and sludge in agricultural). It is important to investigate the behavior, environmental fate of non-ionic surfactants and their impact on living organisms (they are toxic and/or can disrupt endocrine functions). To solve such problems should be applied appropriated analytical tools. Sample preparation step is one of the most critical part of analytical procedures in determination of different compounds in environmental matrices. Traditional extraction techniques (LLE - for liquid samples; SLE - for solid samples) are time and solvent-consuming. Developments in this field result in improving isolation efficiency and decreasing solvent consumption (eg SPE and SPME - liquid samples or PLE, SFE and MAE - solid samples). At final determination step can be applied spectrophotometric technique, potentiometric titrametration or tensammetry (determination total concentration of non-ionic surfactants) or chromatographic techniques coupled with appropriated detection techniques (individual analytes). The literature data concerning the concentrations of non-ionic surfactants in the different compartments of the environment can give general view that various ecosystems are polluted by those compounds.

PL

Niejonowe surfaktanty stanowią zróżnicowaną grupę związków chemicznych, które w swojej budowie zawierają pozbawioną ładunku polarną „głowę” i niepolarny „ogon”. Tego typu związki powierzchniowo czynne ze względu na amfifilową strukturę posiadają różnorodne właściwości. Komercyjnie dostępne produkty zawsze zawierają szerokie spektrum związków o niejonowym charakterze. Niejonowe związki znalazły zastosowanie głównie w gospodarstwach domowych oraz w przemyśle przy wytwarzaniu produktów czyszczących, włókienniczych, celulozowych i papierniczych, kosmetyków, farb, powłok konserwujących, żywic, produktów naftowych i pestycydów. Jest to jedna z najczęściej wykorzystywanych klas surfaktantów, które mogą stanowić potencjalne źródło zanieczyszczenia różnych elementów środowiska (ze względu na ich szerokie zastosowanie lub kierowanie oczyszczonych ścieków do wód powierzchniowych i stosowania osadów czynnych w rolnictwie). Istotne staje się badanie losu środowiskowego substancji powierzchniowo czynnych oraz ich wpływu względem organizmów żywych (ze względu na działanie toksyczne i zdolność do wpływu na funkcje endokrynologiczne). Te zagadnienia mogą być rozwiązywane przez stosowanie odpowiednich narzędzi analitycznych. Etap przygotowania próbek do analizy jest jednym z najważniejszych etapów procedur analitycznych. Tradycyjne techniki ekstrakcji (LLE - dla próbek ciekłych; SLE - dla próbek stałych) cechują się czasochłonnością oraz używaniem dużych ilości rozpuszczalników. Rozwój w tym zakresie doprowadził do poprawy efektywności izolacji analitów oraz zmniejszenia wymaganych objętości rozpuszczalników (np. SPE i SPME - próbki ciekłe lub PLE, SFE i MAE - próbki stałe). Na etapie oznaczania końcowego mogą być wykorzystane: technika spektrofotometryczna, technika miareczkowania potencjometrycznego lub tensammetria (do określania sumarycznego stężenie niejonowych związków powierzchniowoczynnych) oraz techniki chromatograficzne (do określania poziomów stężenie pojedynczych analitów). Analiza danych literaturowych dotyczących stężeń surfaktantów w różnych elementach środowiska pozwala na stwierdzenie, że różne ekosystemy są zanieczyszczone przez związki o charakterze niejonowym.

2

Determination of Surfactants in Environmental Samples. Part I. Cationic Compounds / Oznaczanie Surfaktantów W Próbkach Środowiskowych. Część I. Związki Kationowe

100%

Olkowska E., Ruman M., Kowalska A., Polkowska Ż.

Ecological Chemistry and Engineering S

|

2013

|

vol. 20

|

issue 1

69-77

EN

Compounds from the group of cationic surfactants are widely applied in household, industrial, cleaning, disinfectant, cosmetic and pharmaceutical products as their specific properties (antimicrobial, emulsifying, anticorrosion, softening). After use, cationic surfactants are disposed to wastewater-treatment plants and finally with effluent water to surface waters due to their incomplete degradation. Moreover, they can freely circulate in different environmental compartments including living organisms. It becomes indispensable to recognize in more detail behavior, fate and biological effects of cationic surfactants. This analytical problem can be solved with use sensitive and reliable analytical techniques at sample preparation step and final determination step. In recent years, during isolation analytes from environmental samples mainly were used liquid-liquid extraction (LLE) - liquid matrices or solid-liquid extraction (SLE) - solid matrices. This technique involves application of toxic solvents (chloroform), is time-consuming and interferences are co-extracted. Nowadays, in scientific centers are carried out research to replace this traditional technique. So far, the following techniques were applied: solid-phase extraction (SPE) or it modification (HF-LPME) - liquid samples; accelerated solvent extraction (ASE) and supercritical fluid extraction (SFE) - solid samples. During the determination of total content of cationic surface active agents in environmental samples were used a traditional spectrophotometry technique and potentiometric titration technique. But those techniques are susceptible of interferences on analysis results (anionic and non-ionic compounds). The chromatographic technique (liquid chromatography) applied at the final determination step gives possibility to determine individual cationic surfactants in solvent extracts of environmental samples. The LC systems coupled with mass spectrometers are most powerful tools during such analysis.

PL

Związki z grupy kationowych surfaktantów ze względu na swoje właściwości (bakteriobójcze, grzybobójcze, emulgujące, antykorozyjne, zmiękczające) są szeroko wykorzystywane w gospodarstwach domowych oraz przemyśle jako środki myjące, dezynfekujące i produkty farmaceutyczne. Po zastosowaniu w różnych dziedzinach działalności człowieka kationowe surfaktanty są kierowane do oczyszczalni ścieków, a następnie do wód powierzchniowych wraz z oczyszczoną wodą (ze względu na ich niecałkowitą degradacją). Ponadto, mogą one swobodnie migrować pomiędzy różnymi elementami środowiska, w tym w żywych organizmach. Zatem istotne staje się poznawanie w sposób bardziej szczegółowy zachowania, losu oraz efektów względem organizmów żywych związków z grupy kationowych surfaktantów. To zagadnienie analityczne może być rozwiązane z użycie czułych i selektywnych technik analitycznych na etapie przygotowania próbek do analizy oraz na etapie oznaczania końcowego. W ciągu ostatnich lat na etapie izolacji analitów z próbek środowiskowych wykorzystywane były głównie techniki ekstrakcji w układzie ciecz-ciecz (LLE) - ciekłe próbki lub ciało stałe-ciecz (SLE) - stałe próbki. Ta technika obejmuje zastosowanie toksycznych rozpuszczalników (chloroformu), jest czasochłonna oraz substancje przeszkadzające są współekstrahowane. Obecnie w wielu ośrodkach naukowych są prowadzone badania mające na celu zastąpienie tych tradycyjnych technik. Jak dotąd wykorzystywano następujące techniki analityczne: ekstrakcja do fazy stałej (SPE) bądź jej modyfikacja (HF-LPME) - ciekłe próbki; przyspieszona ekstrakcja za pomocą rozpuszczalnika (ASE) lub ekstrakcja za pomocą rozpuszczalnika w stanie nadkrytycznym (SFE) - stałe próbki. W celu oznaczenia sumarycznej zawartości surfaktantów w próbkach środowiskowych były najczęściej wykorzystywane tradycyjne techniki: spektrofotometrii oraz miareczkowania potencjometrycznego. Jednak stosowanie tych technik wiąże się z ich podatnością na obecność substancji przeszkadzających (anionowych i niejonowych związków). Zastosowanie na etapie oznaczania końcowego techniki chromatograficznej (chromatografii cieczowej) umożliwia oznaczanie pojedynczych kationowych środków powierzchniowo czynnych w ekstraktach rozpuszczalnikowych przygotowanych z próbek środowiskowych. Chromatografia cieczowa w połączeniu ze spektrometrią mas jest obecnie jednym z najbardziej uniwersalnych narzędzi analitycznych wykorzystywanych podczas tego typu analiz.

3

Determination of Surfactants in Environmental Samples. Part II. Anionic Compounds

100%

Olkowska E., Ruman M., Kowalska A., Polkowska Ż.

Ecological Chemistry and Engineering S

|

2013

|

vol. 20

|

issue 2

331-342

EN

Surface active agents (SAA) with negative charge of polar group are named as anionic compounds. They are the main constituent of most products containing synthetic surfactants. The linear alkylbenzene sulfonates (LAS), alkyl ethoxysulfates (AES) and alkyl sulfates (AS) are typically applied from this class of compounds. Those surfactants are ingredients of household detergents and cleaners, laundry detergents, cosmetic etc. Moreover they can be applied in the paper, textile and tanning industry as optical brighteners, dispersant, wetting and suspending agents. They can be substrates in the formulation of different products like dyes, pigments, pesticides, exchange resins, plasticizers and pharmaceuticals. Anionic surfactants after use are passed into sewage-treatment plants, where they are partially degraded and adsorbed to sewage sludge (applied in agriculture fields). Finally, the anionic SAA or their degradation products are discharged into surface waters and onto bottom sediments, soils or living organisms. Therefore, it is important (widely application, bioaccumulation, toxicity for living organisms) to investigate the environmental fate of those class of compounds in more details. This research involves determination the concentration of anionic surfactants with use appropriated analytical techniques in environmental samples The official methodology for determination of anionic SAA in liquid samples is based on the ion-pair reaction of these analytes compounds with methylene blue (MB) and an extraction with toxic solvent chloroform. During isolation step of anionic compounds from solid samples are employed Soxhlet and ultrasonic-assisted extraction techniques with use of methanol or mixture of other organic solvents as extraction medium. To overcome disadvantages of those traditional techniques were applied following techniques at sample preparation step from liquid and solid matrices: solid-phase extraction (SPE) and solid-phases microextraction (SPME); accelerated solvent extraction (ASE), microwave-assisted extraction (MAE), supercritical fluid extraction (SFE), respectively. For estimate total concentration of anionic analytes in extracts the spectrophotometric technique is used (as official regulation). For determination concentration of individual analytes were applied gas (derivatization step requires) and liquid chromatography mainly with mass spectrometry technique. The presence of anionic surface active agents was confirmed in various ecosystems (liquid and solid environmental samples).

PL

Związki powierzchniowo czynne (SAA) o ujemnym ładunku polarnej części cząsteczek określane są jako anionowe surfaktanty. Ich wielkość produkcji jest najwyższa wśród syntetycznych związków. Z tej grupy analitów są zazwyczaj stosowane liniowe alkilobenzen sulfoniany (LAS), alkilo etoksysiarczany (AES) oraz alkilo siarczany (AS). Tego typu surfaktanty są składnikami detergentów i produktów czyszczących używanych w gospodarstwach domowych, środkach piorących, kosmetykach. Są one wykorzystywane w przemyśle papierniczym, tekstylnym i garbarskim jako optyczne wybielacze, środki rozpraszające, zwilżające i rozpraszające. Co więcej, są one używane przy wytwarzaniu barwników, pestycydów, żywic jonowymiennych, plastyfikatorów oraz farmaceutyków. Anionowe surfaktanty wraz ze ściekami trafiają do oczyszczalni ścieków, gdzie są poddawane degradacji oraz dochodzi do zjawiska adsorpcji w osadzie czynnym (wykorzystywanym w rolnictwie). Ostatecznie, związki z grupy anionowych SAA lub produkty ich degradacji są emitowane do wód powierzchniowych, a następnie do osadów dennych, gleby i są akumulowane przez organizmy żywe. Stąd istotne staje się poznawanie w sposób bardziej szczegółowy losu środowiskowego tej klasy związków (ze względu na ich szerokie wykorzystywanie, podatność na zjawisko bioakumulacji oraz toksyczności względem organizmów żywych). Tego rodzaju badania obejmują określanie poziomów zawartości surfaktantów w różnego typu próbkach z użyciem odpowiednich narzędzi analitycznych. Oficjalne metodyki analityczne dotyczące określania zawartości anionowych związków w ciekłych próbkach środowiskowych są oparte na reakcji tworzenia par jonowych z błękitem metylenowym (MB), a następnie ekstrakcji do toksycznego rozpuszczalnika chloroformu. Na etapie izolacji anionowych analitów ze stałych próbek stosowane są techniki ekstrakcji za pomocą rozpuszczalnika w aparacie Soxhleta lub ekstrakcji wspomaganej falami ultradźwiękowymi (z użyciem jako medium ekstrakcyjnego metanolu lub mieszaniny z innymi rozpuszczalnikami). By wyeliminować wady tego typu tradycyjnych technik, na etapie przygotowania próbek do analizy stosowane są odpowiednio: ekstrakcja do fazy stałej (SPE) oraz mikroekstrakcja do fazy stałej (SPME) - próbki ciekłe; przyspieszona ekstrakcja za pomocą rozpuszczalnika (ASE), ekstrakcja za pomocą rozpuszczalnika wspomagana promieniowaniem mikrofalowym (MAE) lub ekstrakcja za pomocą płynu w stanie nadkrytycznym (SFE). W celu określenia sumarycznej zawartości anionowych analitów w ekstraktach stosowana jest technika spektrofotometrii (według obowiązujących regulacji prawnych). Określenie poziomów stężeń indywidualnych analitów odbywa się z reguły z użyciem chromatografii gazowej (konieczny etap derywatyzacji analitów) bądź cieczowej w połączeniu ze spektrometrią mas. Obecność anionowych związków powierzchniowo czynnych została potwierdzona w różnorodnych ekosystemach (ciekłych i stałych próbkach środowiskowych).

Refine search results

3 Ecological Chemistry and Engineering S

3 2013

3 Kowalska A.

3 Olkowska E.

3 Polkowska Ż.

3 Ruman M.

Determination of Surfactants in Environmental Samples. Part III. Non-Ionic Compounds

Determination of Surfactants in Environmental Samples. Part I. Cationic Compounds / Oznaczanie Surfaktantów W Próbkach Środowiskowych. Część I. Związki Kationowe

Determination of Surfactants in Environmental Samples. Part II. Anionic Compounds