Atomik spektroskopide düşük tayin limitleri eldesine yönelik özgün çözünürleştirme ve mikroekstraksiyon yöntemlerinin geliştirmesi
Development of novel digestion and microextraction methods to lower the detection limits in atomic spectroscopy
Yazar: MERVE FIRAT AYYILDIZ
Danışman: PROF. DR. SEZGİN BAKIRDERE
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Alevli atomik soğurma spektrometresi = Flame atomic absorption spectrometry

Özet:
Elementel kirleticilerin insan sağlığı ve çevre üzerindeki olumsuz etkileri uzun yıllardır büyük bir endişe kaynağı olmuştur. Cihaz bazlı ölçüm teknolojisindeki ilerlemeler, bilim insanlarına bu kirleticileri tespit etme avantajı sunar ancak karmaşık örneklerde analitlerin doğru ve kesin belirlenmesini gerçekleştirmede zorluklar yaşanmaktadır. Örnek hazırlama, matriks bileşenlerinin olumsuz etkilerini ortadan kaldırmaya ve ölçüm yapılmadan önce analit kaybını önlemeye yardımcı olan analiz prosedürünün çok kritik bir adımıdır. Bu tez, karmaşık gıda ve biyolojik numunelerde kadmiyum, bakır ve kurşun tayininin doğruluğunu ve hassasiyetini artırmak için geliştirilen maliyeti düşük örnek hazırlama yöntemlerini sunmaktadır. Tez, dört çalışmadan oluşmakta olup tayin sistemi olarak hem alevli atomik absorpsiyon spektrometresi (AAAS) hem de hidrür oluşturma–AAAS sistemleri kullanılmıştır. 
İlk çalışmada, Fenton bozunma reaksiyonunun yardımıyla süt numunelerinin çözündürülmesi için basit ama etkili bir UV reaktör tasarlanmıştır. Kabul edilebilir geri kazanım sonuçları (%86–%111) ile birlikte kadmiyum tayini için yüksek doğruluğa sahip bir analitik yöntem geliştirilmiştir. İkinci çalışmada, insan kan serumunda bakırın AAAS sistemi ile belirlenmesi için Fenton destekli çözündürme yönteminin uygulanması amacıyla farklı bir UV reaktör kurulumu tasarlanmıştır. Bu yöntem, çözündürme sürecini kolaylaştırmak için hibrit nanoparçacıkları kullanmış ve literatür değerlerine uygun olarak ölçülen bakır miktarlarıyla %100'e yakın geri kazanım sonuçlarının elde edilmesine yardımcı olmuştur. Üçüncü çalışmada, kobalt ferrit nanopartikülleri sentezlemek için mikrodalga sentez yöntemi kullanılmıştır. Nanopartiküller, AAAS ile belirlemek üzere kurşunu ayırmak ve zenginleştirmek amacıyla dağıtıcı katı faz ekstraksiyon yönteminde sorbent olarak kullanılmış ve 80 katlık tayin gücünde artış kaydedilmiştir. Son çalışmada, HO–AAAS ile kurşunun belirlenmesi için nikel ferrit nanopartikülleri kullanılmış ve geri kazanım sonuçları %79 ile %143 arasında hesaplanmıştır.

Anahtar kelimeler: UV-Fenton çözündürme, AAAS, HO–AAAS, kadmiyum, bakır, kurşun

Abstract:
The adverse effects of elemental contaminants on human health and environment have been of great concern for many years. Advancements in measurement technology offers the advantages to the scientists to detect these contaminants, but there are challenges in performing accurate and precise determination of analytes in complex samples. Sample preparation is a very critical step of the analysis procedure that helps to eliminate negative effects from matrix components and help to prevent analyte loss before the measurement. This thesis presents cost-effective sample preparation methods that were developed to enhance the detection accuracy and precision of cadmium, copper and lead in complex food and biological samples. The thesis consists of four studies and both flame atomic absorption spectrometer (FAAS) and hydride generation–FAAS as detection systems were employed in the measurements. 
In the first study, a simple and effective UV reactor setup was designed for the digestion of milk samples with the help of the Fenton degradation reactor. A highly accurate analytical method was developed for the determination of cadmium with acceptable recovery results (86%–111%). In the second study, a different UV reactor setup was designed for the Fenton assisted digestion of human blood serum for the determination of copper. This method utilized hybrid nanoparticles to facilitate the degradation process, and this helped to achieve close 100% recovery results with quantified copper amounts which agree with the literature values. In the third study, a modified microwave digestion method was used to synthesize cobalt ferrite nanoparticles. The nanoparticles were used as sorbent in a dispersive solid phase extraction method to separate and enrich lead for the determination by FAAS, recording a 80-folds enhancement in detection power. In the last study, nickel ferrite nanoparticles were used for the determination of lead by HG-FAAS and recovery values were calculated between 79 and 143%.

Keywords: UV-Fenton digestion, FAAS, HG-FAAS, cadmium, copper, lead