title: Ανάπτυξη / βελτίωση μεθοδολογίας για την ανίχνευση στοιχείων της ομάδας του λευκόχρυσου (Platinum Group Metals, PGM) σε υδατικά δείγματα

title: Development  /  improvement of methodology for the detection of Platinum Group Metals, PGM) in water samples
Creators: name: Βλαμακη Γεωργια
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2024

description: Τα στοιχεία της ομάδας του λευκόχρυσου (PGM) είναι μέταλλα που, αν και βρίσκονται στον στερεό φλοιό της γης σε ιδιαίτερα μικρές συγκεντρώσεις, ωστόσο έχουν μοναδικές εφαρμογές και μπορεί να είναι αναντικατάστατα σε πολλές από αυτές, όπως η κατάλυση, η χημική βιομηχανία, ιατρικές εφαρμογές κ.α. Η διάθεσή τους στο περιβάλλον και η βιοσυσσώρευσή τους δεν έχει ακόμα διερευνηθεί συστηματικά, και τα υπάρχοντα δεδομένα για την πιθανή τοξικότητά των υπολειμμάτων τους, είναι περιορισμένα. Ταυτόχρονα αυξανόμενο ενδιαφέρον έχει παρατηρηθεί τα τελευταία χρόνια για χημικές αναλύσεις που βασίζονται στην φθορισμομετρία ακτίνων Χ (EDXRF), λόγω των απαιτήσεων της πράσινης Αναλυτικής Χημείας.
Σε αυτή την εργασία έγινε για πρώτη φορά προσπάθεια προσδιορισμού των στοιχείων της ομάδας του λευκόχρυσου σε υδατικά δείγματα με EDXRF με εφαρμογή συμπλοκοποιητικών μεμβρανών. Xρησιμοποιήθηκαν πρωτότυπες μεμβράνες εκλεκτικής συμπλοκοποίησης που παρασκευάστηκαν στο πλαίσιο της παρούσας έρευνας.
Δοκιμάστηκε ένας μεγάλος αριθμός διαφορετικών συμπλοκοποιητών και διερευνήθηκε η σύστασή τους. Δοκιμάστηκαν ανιοντικές και κατιοντικές μεμβράνες και εξετάστηκαν παράγοντες όπως η γήρανση της μεμβράνης, και η κατανομή των μετάλλων στην επιφάνειά της. Εξετάστηκε η επίδραση που είχε, η προσθήκη διαφόρων αλάτων στο υδατικό διάλυμα, στην δέσμευση τους, ενώ εξετάστηκε η επίδραση που είχε το pH και ο όγκος του διαλύματος, καθώς και ο απαραίτητος χρόνος εξισορρόπησης. Ελέγχθηκαν οι πιο αποδοτικές συνθήκες ακτινοβόλησης και εξετάστηκε η επίδραση διαφόρων στοιχείων-παρεμποδιστών που υπάρχουν στα φυσικά νερά. Μελετήθηκε η επίδραση της σκληρότητας του νερού, τόσο στα ελάχιστα όρια ανίχνευσης όσο και στην ανάκτηση. Ερευνήθηκε η ανεύρεση κατάλληλου εσωτερικού προτύπου (internal standard) που τελικά βελτίωσε σημαντικά την επαναληψιμότητα της μεθόδου, η οποία αποτελεί μια κρίσιμη παράμετρο.
Διερευνήθηκαν οι τρόποι επαφής της μεμβράνης με τα ιόντα των μετάλλων μέσα στο υδατικό διάλυμα, ώστε να αυξηθεί η δυνατότητα πρόσδεσής τους σε αυτήν. Έτσι, οι μεμβράνες παρασκευάστηκαν, κατ’ αρχήν σε μορφή διαλύματος και αφέθηκαν να στεγνώσουν με διάφορους τρόπους. Οι στερεοποιημένες μεμβράνες εισάγονταν στα υδατικά διαλύματα και, μετά από ορισμένο χρονικό διάστημα, συλλέγονταν και αναλύονταν με EDXRF.
Σε συνέχεια όλων των παραπάνω διεργασιών, έγιναν σημαντικές βελτιώσεις στη μεθοδολογία ανίχνευσης του λευκόχρυσου από υδατικά δείγματα. Οι αυτοφερόμενες ελεύθερες μεμβράνες χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά, και αποδείχθηκαν πολύ αποτελεσματικές στη δέσμευση του λευκόχρυσου με πολύ υψηλά ποσοστά ανάκτησης, 90% ή και μεγαλύτερα. Επιτεύχθηκε ελάχιστο όριο ανίχνευσης από τα υδατικά δείγματα μικρότερο από 100 ng/L (100 μέρη ανά τρισεκατομμύριο) τόσο σε δείγμα απιοντισμένου όσο και σε δείγμα θαλασσινού νερού. Η μέθοδος έδωσε εξίσου καλά αποτελέσματα σε όλους τους τύπους φυσικών νερών, όπως νερό λίμνης, ποταμού, εμφιαλωμένο και θαλασσινό νερό.
Οι βελτιώσεις που έγιναν αναφορικά με τη δέσμευση στοιχείων της ομάδας του λευκόχρυσου με συμπλοκοποιητικές μεμβράνες και την ανίχνευσή τους με φθορισμομετρία ακτίνων Χ, μπορούν πλέον να εφαρμοστούν με αντίστοιχο τρόπο για την ανίχνευση και άλλων στοιχείων και ιχνοστοιχείων.