Katı faz ekstraksiyonu, birlikte çöktürme ve bulutlanma noktası ekstraksiyonu ile bazı metallerin zenginleştirilmesi ve türlemesi
Preconcentration and speciation of some metals by solid phase extraction, coprecipitation and cloud point extraction
Yazar: DEMİRHAN ÇITAK
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA TÜZEN
Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Katı faz özütlemesi = Solid phase extraction ; Zenginleştirme = Enrichment

Özet:
Bu tez çalışmasında, bazı eser elementlerin gıda ve çevresel örneklerde tayini için katı faz ekstraksiyonu, bulutlanma noktası ekstraksiyonu ve birlikte çöktürme esasına dayanan üç faklı zenginleştirme metodu geliştirildi. İlk olarak, katı-faz ekstraksiyonu yöntemi kullanılarak Staphylococcus aureus mikroorganizması yüklenmiş Dowex Optipore V-493 reçinesi ile civa(II) ve metil civa türlemesi gerçekleştirildi. Civa derişimleri soğuk buhar oluşturmalı atomik absorpsiyon spektrometresiyle (CVAAS) tayin edildi. Seçimli ve ard arda eluasyon metil civa için 0,1 mol L-1 HCl'le ve civa(II) için 2 mol L-1 HCl'le pH 2'de gerçekleştirildi. Civa(II) ve metil civanın kantitatif geri kazanımları için pH, biyosorbent miktarı, örnek hacmi, matriks iyonları gibi analitiksel şartlar araştırıldı. Analitler için kantitatif geri kazanımlar elde edildi. Zenginleştirme faktörü 25 bulundu. Analit iyonlarının gözlenebilme sınırı (k=3, N=21) civa(II) için 2,5 ng L-1 ve metil civa için 1,7 ng L-1 olarak bulundu. Tayinlerin bağıl standart sapma ve bağıl hatası, %6 ve %4'ten düşük bulundu. Biyosorbentin adsorplama kapasitesi civa(II) ve metil civa için sırasıyla 6,5 mg g-1 ve 5,4 mg g-1 bulundu. Yöntemin doğruluğu standart referans madde (NRCC-DORM2 Köpekbalığı kası) analiziyle gerçekleştirildi. Yöntem civa(II) ve metil civa türlemesi için doğal su ve mikrodalgada çözülmüş balık örneklerine başarılı bir şekilde uygulandı. Çevresel örneklerde As(III) ve As(V) iyonları için bir türleme işlemi gerçekleştirildi. As(V) alüminyum hidroksit çökeleği üzerinde kantitatif olarak geri kazanıldı. As(III), KMnO4 ile As(V)'e yükseltgendikten sonra geliştirilen birlikte çöktürme yöntemi toplam arseniği tayin etmek için uygulandı. As(III) toplam arsenik içeriği ile As(V) arasındaki farktan hesaplandı. Arsenik derişimlerinin tayini hidrür oluşturmalı atomik absorpsiyon spektrometresiyle (HGAAS) gerçekleştirildi. As(V)'in kantitatif geri kazanımları için pH, taşıyıcı element olarak alüminyum miktarı ve örnek hacmi gibi analitiksel şartların sunulan birlikte çöktürme sistemi üzerine etkisi araştırıldı. Bazı alkali, toprak alkali, metal iyonları ve bazı anyonların etkileri incelendi. Zenginleştirme faktörü 25 olarak hesaplandı. As(V)'in gözlenebilme sınırı (k=3, N=21) 0,012 µg L-1 bulundu. Metodun doğruluğu için NIST SRM 2711 Montana toprağı ve LGC 6010 sert içme suyuna yapılan arsenik analizlerinde tatmin edici sonuçlar elde edildi. Geliştirilen birlikte çöktürme yöntemi arsenik türlemesi için doğal sulara ve bazı gerçek örneklere başarılı bir şekilde uygulandı. Son olarak Cd(II), Pb(II), Cu(II), Fe(III)'in çeşitli su ve gıda örneklerinden ayrılması ve zenginleştirilmesi için yeni bir bulutlanma noktası ekstraksiyonu metodu geliştirildi. Metal iyonlarının 2,6-diamin-4-fenil-1,3,5-triazin'le olan kompleksleri, örneklerden yüzey aktif maddece zengin faza (Triton X-114) ekstrakte edildi. Faz ayrımından sonra, zenginleştirilen analitler alevli atomik absorpsiyon spektrometresi ile tayin edildi. Bulutlanma noktası ekstraksiyonunu etkileyen pH, reaktif ve yüzey aktif madde miktarı, sıcaklık ve denge zamanı, gibi parametreler değerlendirildi ve optimize edildi. Bazı anyon ve katyonların girişim etkileri çalışıldı. Bulutlanma noktası ekstraksiyonu şartlarının optimizasyonundan sonra zenginleştirme faktörü 25 bulundu. Cd(II), Pb(II), Cu(II), Fe(III) için elde edilen gözlenebilme sınırları (k=3, N=21) sırasıyla 0,38, 1,33, 0,48 ve 1,85 µg L-1 bulundu. Yöntemin kesinliği (B.S.S) % 1,86 ve % 3,06 arasında bulundu. Zenginleştirme yöntemi metal iyonlarının tayini için standart referans maddelere (NIST 1568 a pirinç unu ve GBW 07605 çay), su ve bazı konserve gıda örneklerine uygulandı.Anahtar Kelimeler: Zenginleştirme, türleme, birlikte çöktürme, katı-faz extraksiyonu, bulutlanma noktası ekstraksiyonu, civa, arsenik, eser element, atomik absorpsiyon spektrometresi

Abstract:
In this thesis study, three different preconcentration methods based on solid phase extraction, cloud point extraction and coprecipitation were developed for determination of some trace elements in food and environmental samples. Firstly, speciation of mercury (II) and methyl mercury on Staphylococcus aureus microorganism loaded on Dowex Optipore V-493 resin were performed by using solid-phase extraction method. Mercury concentrations were determined by cold vapour atomic absorption spectrometry (CVAAS). Selective and sequential elution with 0.1 mol L-1 HCl for methyl mercury and 2 mol L-1 HCl for mercury(II) were performed at pH 2. The analytical conditions for the quantitative recoveries of mercury(II) and methyl mercury including pH, amounts of biosorbent, sample volume, matrix ions were investigated. The quantitative recoveries were obtained for analytes. The preconcentration factor was found as 25. The limit of detections of the analyte ions (k=3, N=21) were 2.5 ng L-1 for Hg(II) and 1.7 ng L-1 for methyl mercury. The relative standard deviation and relative error of the determinations were found to be lower than 6% and 4%, respectively. The capacity of biosorbent for mercury(II) and methyl mercury was found 6.5 mg g-1 and 5.4 mg g-1. The validation of procedure was performed by the analysis of standard reference material (NRCC-DORM 2 Dogfish Muscle). The procedure was successfully applied to the speciation of mercury(II) and methyl mercury in natural water and microwave digested fish samples. A speciation procedure for As(III) and As(V) ions in environmental samples were performed. As(V) was quantitatively recovered on aluminum hydroxide precipitate. After oxidation of As(III) to As(V) by using dilute KMnO4, the developed coprecipitation procedure was applied to determination of total arsenic. Arsenic(III) was calculated as the difference between the total arsenic content and As(V) content. The determination of arsenic concentrations was performed by hydride generation atomic absorption spectrometry (HG-AAS). The analytical conditions for the quantitative recoveries of As(V) including pH, amount of aluminum as carrier element and sample volume, etc. on the presented coprecipitation system were investigated. The effects of some alkaline, earth alkaline, metal ions and some anions were examined. Preconcentration factor was calculated as 25. The detection limit (LOD) (k=3, N=21) for As(V) was found 0.012 µg L?1. The satisfactory results for the analysis of arsenic in NIST SRM 2711 Montana soil and LGC 6010 Hard drinking water certified reference materials for the validation of the method was obtained. The developed coprecipitation procedure was successfully applied to some real samples and natural waters for arsenic speciation. Finaly a new cloud point extraction (CPE) procedure was developed for the separation and preconcentration of Cd(II), Pb(II), Cu(II), Fe(III) in various water and food samples. Complexes of metal ions with 2,6-diamin-4-fenil-1,3,5-triazin were extracted into the surfactant-rich phase of octylphenoxypolyethoxyethanol (Triton X-114) from samples. After phase separation, the enriched analytes were determined by flame atomic absorption spectrometry (FAAS). Factors affecting cloud point extraction, such as pH, reagent and surfactant concentrations, temperature and incubation time were evaluated and optimized. The interference effect of some cations and anions was studied. After optimization of the cloud point extraction conditions, the preconcentration factor was found 25. The limits of detection obtained for Cd(II), Pb(II), Cu(II) and Fe(III) (k=3, N= 21) were found as 0.38, 1.33, 0.48 and 1.85 µg L-1, respectively. The method presented precision (R.S.D.) was found between 1.86 % and 3.06 %. The preconcentration procedure was applied to the determination of metal ions in reference standard materials (NIST-SRM 1568a Rice flour and GBW 07605 Tea), water and some canned food samples.Keywords:Preconcentration, speciation, coprecipitation, solid-phase extraction, cloud point extraction, mercury, arsenic, trace element, atomic absorption spectrometry