Birlikte çöktürme ve katı faz özütlemesi ile bazı ağır metal iyonlarının zenginleştirilmeleri
Preconcentration of some heavy metal ions by using coprecipitation and solid phase extraction methods
Yazar: FUNDA AYDIN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA SOYLAK
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu tez çalışmasında, çevresel örneklerde bulunan eser metal iyonlarının tayini için birlikte çöktürme ve katı faz ekstraksiyonununa dayanan dört farklı zenginleştirme yöntemi geliştirildi.Katı faz ekstraksiyonuna dayanan çalışmalar, Duolit XAD 761 reçinesi üzerinde, uranyum(VI) ve toryum(IV) metal iyonlarının zenginleştirilmesi ve 1-nitroso?2-naftol ile doyurulmuş MCI GEL CHP20P reçinesi üzerinde uranyum(VI), toryum(IV), titan(IV), demir(III), kurşun(II) ve krom(III) metal iyonlarının zenginleştirilmesidir. Birinci çalışmada, uranyum ve toryum metal iyonları fenil floron ligandı ile şelatlarına dönüştürüldü. Sonra, metal iyonları ICP-MS ile tayin edildi. Geliştirilen metot, bazı su örneklerinin analizine uygulandı. Ortalama geri kazanma (%R), yüzde bağıl standart sapma (% BSS), güven aralığı (GA) ve gözlenebilme sınırı (GS) değerleri sırasıyla % 95.2-97.6, % 2.3 -4.5, 1.6- 3.2 ve 4.5- 6.3 ng/L (N= 15) aralığında bulunmuştur.Diğer çalışmada, MCI GEL CHP20P reçinesi 1-nitroso-2-naftol ligantının aşırısı ile doyuruldu ve doyurulmuş reçine kolon dolgu maddesi olarak kullanıldı. Metal iyonları ICP-MS ile tayin edildi. Yöntemin doğruluğu için yöntem bu metal iyonlarından bazılarını içeren çeşitli sertifikalı referans maddelerinin analizine uygulandı. Yöntemin % R, % BSS, GA ve GS değerleri, sırasıyla % 96-98, % 1.6-3.2, 1.3-2.2 ve 0.03-0.60 µg/L (N=15) aralığında bulunmuştur. Önerilen metod, çeşitli su örneklerinin analizine başarıyla uygulanmıştır.Tezin ikinci bölümü birlikte çöktürme tekniğine dayanmaktadır. İlk çalışma, Cu(II)-9-fenil-3-floron kullanılarak Au(III), Bi(III), Co(II), Cr(III), Fe(III), Mn(II), Ni(II), Pb(II), Th(IV) and U(VI) metal iyonlarının zenginleştirilmesi, ikincisi; tulyum(III) hidroksit kullanılarak krom türlemesi çalışmalarıdır. Çöktürmeye dayanan ilk çalışmada, metal iyonları Cu(II)/9-fenil-3-floron sistemi ile birlikte çöktürüldükten sonra tayin edilmiştir. Son çözeltide bulunan Fe(III), Pb(II), Co(II) Cr(III), Mn(II) ve Ni(II) metal iyonları FAAS ile tayin edilirken, Au(III), Bi(III), U(VI) and Th(IV) metal iyonlarının tayinleri ICP-MS ile yapılmıştır. Optimum şartlar pH: 7, 9-fenil-3-floron miktarı: 5 mg, Cu(II) miktarı: 1 mg'dır. Yöntemin % R, % bağıl standart sapma, güven aralığı ve gözlenebilme sınırları sırasıyla % 93-99, % 0.8- 2.6, 0.7 - 2.5 ve 0.6 ng/L-12.9 µg/L (N=15) aralığındadır.Tezin son çalışmasında, birlikte çöktürme yöntemi kullanılarak tulyum(III) hidroksit ile Cr(III) ve Cr(VI)'nın türlenmesi incelendi. pH 12'de, tulyum(III) hidroksit ile Cr(III) metal iyonu kantitatif olarak geri kazanılırken, Cr(VI) metal iyonu % 10 geri kazanıldı. Toplam krom konsantrasyonu, Cr(VI) metal iyonunun asidik ortamda KI reaktifi ile Cr(III)'e indirgenmesiyle bulundu. Metodun uygulanmasıyla Cr(III) konsantrasyonu belirlendi. Cr(VI) konsantrasyonu toplam kromdan (Cr(III) +Cr(VI)) Cr(III)'ün çıkarılmasıyla hesaplandı. Örneklerdeki krom miktarı FAAS ile tayin edildi. Cr(III) ve Cr(VI)'nın gözlenebilme sınırları sırasıyla 1.18 ve 0.87 µg/L olarak belirlendi.Anahtar Kelimeler: Duolit XAD 761, 9-fenil-3-floron, MCI GEL CHP20P, 1-nitroso-2-naftol, eser element, zenginleştirme, tulyum (III) hidroksit, krom türlemesi, ICP-MS, FAAS

Abstract:
In this thesis study, four different preconcentration methods based on coprecipitation and solid phase extraction were developed for determination of some traces metal ions in environmental samples.Studies based on solid phase extraction are; preconcentration of U(VI) and Th(IV) metal ions on Duolite XAD761 resin and preconcentration of U(VI), Th(IV), Ti(IV), Fe(III), Pb(II) and Cr(III) by MCI GEL CHP20P resin impregnated with 1-nitroso-2-naphtol. In the first study, uranium and thorium are formed as phenyl fluorene chelates and metal ions were quantitatively retained on Duolite XAD761 resin. Then, metal ions were determined by ICP-MS. The developed method was utilized for determination of some water. The average recoveries (% R), percent relative standart deviations (% RSD), confidence level (CL) and detection limits (DL) were in the range of 95.2-97.6 %, 2.3 -4.5 %, 1.6- 3.2 and 4.5- 6.3 ng/L (N= 15), respectively.İn the other study, MCI GEL CHP20P resin was impregnated with 1-nitroso-2-naphtol and the impregnated resin was used as a column adsorbent material. Metal ions were determined with ICP-MS. The method R %, RSD %, CL and DL were found to be in the range of 96-98 %, 1.6-3.2 %, 1.3-2.2 ve 0.03-0.60 µg/L (N=15), respectively. The proposed method was successively applied to the analysis of some water samples.The second part of the thesis is based on coprecipitation system. The first study is; preconcentration of Au(III), Bi(III), Co(II), Cr(III), Fe(III), Mn(II), Ni(II), Pb(II), Th(IV) and U(VI) by the aid of Cu(II)-9-phenyl-3-fluorene and the second study is; the speciation of chromium by using of thulium(III) hydroxide. In the first study based on coprecipitation, metal ions were determined after the preconcentration with Cu(II)-9-phenyl-3-fluorene coprecipitation. Fe(III), Pb(II), Co(II) Cr(III), Mn(II) and Ni(II) levels in the final solution were determined by FAAS, while Au(III), Bi(III), U(VI) and Th(IV) were determined by ICP-MS. The optimal conditions are pH:7, amount of 9-phenyl-3-fluorene: 5 mg, amount of Cu(II): 1 mg. The method R %, RSD %, CL and DL were found to be in the range of 93-99 %, 0.8 - 2.6 %, 0.7 - 2.5 and 0.6 ng/L-12.9 µg/L (N=15), respectively.In the last study of thesis, the speciation of Cr(III) and Cr(VI) was investigated using coprecipitation method with thulium(III) hydroxide. At pH 12, Cr(VI) metal ion was recovered 10 %, while Cr(III) metal ion was quantitatively recovered with thulium(III) hydroxide. The concentration of total chromium was found reducing Cr(VI) to Cr(III) by KI in the acidic solution. The concentration of Cr(VI) metal ions was calculated by subtracting the total (Cr(III) plus Cr(VI)) chromium concentration. Chromium concentration of samples were determined by FAAS. Detection limits of Cr(III) and Cr(VI) were 1.18 and 0.87 µg/L, respectively.Keywords: Duolite XAD761, MCI GEL CHP20P, 9-phenyl-3-fluorene, 1-nitroso-2-naphtol, trace element, preconcentration, thulium(III) hydroxide, chromium speciation, ICP-MS, FAAS