Metal kaplama endüstrisi atıksularındaki altın, gümüş ve rodyumun yüksek doğrulukta tayinlerine yönelik yenilikçi analitik stratejilerin geliştirilmesi
Development of novel analytical strategies for the determination of gold, silver and rhodium in wastewater from metal coating industry
Yazar: HAKAN SERBEST
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SEYFULLAH KEYF ; PROF. DR. SEZGİN BAKIRDERE
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Alevli atomik soğurma spektrometresi = Flame atomic absorption spectrometry ; Katı faz = Solid phase ; Kuvars = Quartz ; Manyetik nanopartiküller = Magnetic nanoparticles

Özet:
Bu tez çalışmasında altın, gümüş ve rodyumun eser seviyelerde tayini için analitik stratejiler geliştirilmiştir. İlk olarak, metal kaplama atıksu örneklerinde düşük seviyelerde altın tayini için geliştirilen MNP-KFME-YKT-AAAS yönteminde adsorban olarak amidosülfonik asit kaplı MNP kullanılmıştır. Geliştirilen yöntemde Au için gözlenebilme limiti %6,0 (%BSS) ile 0,34 µg/L olarak belirlenmiş ve analitik performans değerleri incelendiğinde geleneksel AAAS'ye göre 162,1 kat iyileştirme elde edilmiştir. Matriks eşleştirme yöntemi kullanılarak hesaplanan yüzde geri kazanım değerleri %99,2 - %104,4 arasında bulunmuştur.
İkinci adımda, gümüşün metal kaplama atıksu numunelerinde düşük konsantrasyonlarda tayini için MNP-KFME-YKT-AAAS yöntemi geliştirilmiştir. Katı faz olarak, stearik asit kaplı MNP kullanılarak analitlerin önderiştirilmesi yapılmıştır. Geliştirilen yöntemde, Ag için gözlenebilme limiti %8,1 (%BSS) ile 40 ng/L olarak elde edilmiş, geleneksel AAAS'ye göre 305,3 kat iyileştirme hesaplanmıştır. Farklı atıksu örneklerinde spike edilerek yapılan geri kazanım çalışmalarında, matriks eşleştirme kalibrasyonu ile hesaplanan geri kazanım değerleri %96,3 - %105,1 arasında tespit edilmiştir.
Üçüncü kısımda, yarıklı kuvars tüp alevli atomik absorpsiyon spektrofotometresinde tayin öncesi rodyumun ekstraksiyonu /önderiştirilmesi için manyetik nanoparçacık esaslı katı faz mikroekstraksiyon yöntemi geliştirilmiştir. Adsorban olarak ikili MNP kullanılarak ekstraksiyon verimliliği araştırılan yöntemde, MNP miktarı, MNP karışım yüzdeleri ve elüent hacmi çok değişkenli bir yaklaşımla, diğer parametreler tek değişkenli yaklaşımla optimize edilmiştir. Geliştirilen yöntemde optimum koşullar altında Rh için gözlenebilme limiti 0,33 µg/L olarak %7,3 (%BSS) ile tayin edilmiştir. Geri kazanım çalışmalarında, matriks eşleştirme kalibrasyon stratejisi kullanılarak %95,5 - %102,9 arasında geri kazanımlar elde edilmiştir. AAAS ile karşılaştırıldığında, MNP-KFME-YKT-AAAS yönteminin tayin gücünde 129,1 kat iyileştirme sağlanmıştır.

Abstract:
In this thesis, analytical strategies have been developed for the determination of trace levels of gold, silver and rhodium. At first, amidosulfonic acid coated MNP was used as adsorbent in the MNP-SPME-SQT-FAAS method developed for the determination of gold at low levels in metal plating wastewater samples. In the developed method, the detection limit for Au was determined as 0.34 µg/L with 6.0% (%RSD), and when the analytical performance values were examined, a 162.1-fold improvement was obtained compared to the conventional FAAS. Recovery values calculated using the matrix matching method were found between 99.2% - 104.4%.
In the second step, MNP-SPME-SQT-FAAS method was developed for the determination of silver at low concentrations in metal plating wastewater samples. Preconcentration of the analyte was carried out using stearic acid coated MNP as solid phase. In the developed method, the detection limit for Ag was found to be 40 ng/L with 8.1% (%RSD), and a 305.3-fold improvement was calculated compared to conventional FAAS. In the recovery studies performed by spike experiments in different wastewater samples, the values calculated by matrix matching calibration were found between 96.3% - 105.1%.
In the third part, magnetic nanoparticle-based solid-phase microextraction method was developed for the extraction/preconcentration of rhodium before the determination in slotted quartz tube flame atomic absorption spectrophotometry. In the method whose extraction efficiency was investigated by using binary MNP as adsorbent, MNP amount, MNP mixture percentages and eluent volume were optimized with a multivariate approach, while other parameters were optimized with a univariate approach. In the developed method, the detection limit for Rh under optimum conditions was determined as 0.33 µg/L with 7.3% (%RSD). In the recovery studies, recovery results between 95.5% - 102.9% were obtained using matrix matching calibration strategy. Compared to AAAS, the detection power of MNP-SPME-SQT-FAAS method was improved by 129.1 times.