Adsorplanmış ve polimer-bağlanmış kelatlayıcı bileşikler yardımıyla ağır metal deriştirilmesi
Preconcentration of heavy metals by the aid of adsorbed and polymer-bonded chelating materials
Yazar: SEMA DEMİRCİ
Danışman: DOÇ. DR. HAYATİ FİLİK
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2003
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Amberlit reçinesi = Amberlit resin ; Ağır metaller = Heavy metals ; Reçine = Resin ; Çözücüler = Solvents

Özet:
ÖZET ADSORPLANMIŞ VE POLIMER-BAGLANMIŞ KELATLAYICI BİLEŞİKLER YARDIMIYLA AĞIR METAL DERİŞTİRİLMESİ XAD kopolimer reçineleri ağır metaller için seçimli olan ligandlar ile modifiye edilebilir. Ligandlar polimer temel yapı üzerine kovalent bağlama yada adsorpsiyon ile tutturulabilirler. Bu reçineler adsorpsiyon ve sıyırma koşullarının ayarlanmasıyla belirli ağır metaller için seçimli olarak üretilebilirler, böylece bu metaller ICP-MS gibi daha karmaşık ve birleşik teknikler kullanılmaksızın daha basit ve ekonomik spektrofotometrik ve Alevli AAS (FAAS) enstrumental teknikleri ile tayin edilebilir. Bu çalışmada ağır metalleri derişiklendirmesi beklenilen aminobenzoik asit tutturulmuş XAD-4 kopolimer reçinesinin sentezi için adsorpsiyon ve azo-bağlama yöntemleri seçildi. Temel polimere o-aminobenzoik asit adsorpsiyonu için reçine ligand çözeltisi ile çalkalandı. Azo-bağlama yönteminde ise kopolimer nitrolanch, karşılık gelen amine indirgendi, nitrit ve HC1 ile diazonyum tuzuna dönüştürüldü ve aminobenzoik asit (ABA) ile p-XAD-ABA reçinesi oluşturulmak üzere reaksiyona sokuldu. Adsorpsiyon ile ligand tutturulmuş olan (a-XAD-ABA) kelatlayıcı reçine yaş empregnasyon tekniği kullanılarak hazırlandı. Bu empregnasyon tekniği XAD polimerinin o-aminobenzoik asit ligandı ile mekanik olarak doyurulmasına dayanır. Hazırlanan reçinelerin Pb(II), Cd(II), Ni(II), Co(II) ve Zn(II)'yi zayıf asidik-nötral ortamlardan önderişiklendirebildiği saptandı. Tutulan metal iyonları hem p-XAD-ABA hem a-XAD-ABA reçine kolonları için 1.0 M HNO3 ile sıyrıldı ve ardından FAAS ile tayin edildi. p-XAD-ABA reçinesi için metal tutma kapasiteleri Pb(II), Cd(II), Ni(II), Co(II) ve Zn(II) için sırasıyla 60, 84, 81, 115 ve 120 umol g"1. reçine olarak bulundu. a-XAD-ABA reçinesinde ise metal tutma kapasiteleri daha yüksek olup aynı metaller için sırasıyla 67, 92, 117, 132 ve 204 umol g"1 reçine olarak bulumuştur. Önderişiklendirme faktörleri 150-400 arasındadır. Beş metal iyonu için önderişiklendirme sınırları % 98-102 arası kazanımlar ile 2,5-6,0 ug L"1 arasında değişmektedir. Tutulma yarı zamanlan (tı/2) Zn(II) hariç tüm metal iyonlan için 15 dakikadır. Zn(II) için tı/2 30 dakika olarak bulunmuştur. NaCl, Na2SC>4, NaF, NaN03, NaC104, Na2HPC>4, Nal va (NH4)2C2O4 in bu beş metal iyonunun tutulması üzerine etkileri incelenmiştir. Geliştirilen reçine, önderişiklendirme ve FAAS tayin metodu sentetik metal karışım çözeltisine, Sertifikalı Referans Materyal (CRM 1632) kömür örneğine ve Küçük Çekmece tuzlu göl suyuna başarıyla uygulanmıştır. VII

Abstract:
SUMMARY PRECONCENTRATION OF HEAVY METALS BY THE AID OF ADSORPED AND POLYMER-BONDED CHELATING MATERIALS XAD copolymer resins may be functionalized with heavy metal-selective ligands either by covalent linkage to the polymer backbone or by impregnation. These resins may be tailored specific for certain heavy metals by adjusting the adsorption and elution parameters, thereby enabling simple and cost-effective spectrophotometric and FAAS determinations of these metals without requiring the more sophisticated coupled instrumental techniques such as ETAAS and ICP-MS. For the synthesis of o-aminobenzoic acid-immobilized XAD-4 copolymer resin that is expected to preconcentrate a number of transition and heavy metals, adsorption and the azo-linkage methods were chosen. For adsorption of o-aminobenzoic acid onto polymer backbone batch procedure was performed, whereas for the azo linkage, the copolymer was nitrated, reduced to the corresponding amine, converted to the diazonium salt with nitrite and HC1, and reacted with o-aminobenzoic acid (ABA) to produce the p-XAD- ABA sorbent. The chelating impregnated (a-XAD-ABA) resin was prepared by using the wet impregnation technique. This impregnation technique is based on the mechanical impregnation of the XAD polymer with o-aminobenzoic acid reagent. The prepared sorbents were capable of preconcentrating Pb(II), Cd(II), Ni(II), Co(II) and Zn(II) from weakly acidic-neutral aqueous solution. The retained metals were eluted with 1.0 M HNO3 both the p-XAD-ABA and a-XAD-ABA resin column, and were subsequently determinated with FAAS. The sorption capacity of the p-XAD-ABA resin has been found to be 60, 84, 81, 115, 120 umol g"1 of resin for Pb(II), Cd(II), Ni(Il), Co(II) and Zn(II) respectively. The sorption capacity of the a-XAD-ABA resin was found higher. Capacities has been found 67, 92, 117, 132, 204 |xmol g*1 of the a-XAD- ABA resin for Pb(II), Cd(II), Ni(II), Co(II) and Zn(II) respectively. The preconcentration factor was between 150 and 400. The recoveries were between 98 and 102% for the five metals ions at preconcentration limits between 2.5 to 6.0 \ıg l"1. The sorption half-times (ti/2) 15 min for all the metal ions except Zn2+. ti/2 value for Zn(II) sorption was found to be 30 min. The effect of NaCl, Na2S04, NaF, NaN03, NaC104, Na2HP04, Nal, and (NH4)2C204 on the sorption of these five metal ions has been investigated. The developed resins preconcentration and FAAS determination method was successfully applied to the analysis of synthetic metal mixture solution and a Certified Reference Material (CRM 1632) coal sample and Küçük Çekmece brackish lake water. VIII