Ters-faz likit kromatografisi ile ağır metal analizi
Heavy metal analysis by reversed-phase liquid chromatography
Yazar: KEVSER SÖZGEN
Danışman: PROF.DR. ESMA TÜTEM
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2000
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Bakır = Copper ; Cıva = Mercury ; Kadmiyum = Cadmium ; Kromatografi-sıvı = Chromatography-liquid ; Kromatografi-yüksek basınçlı-sıvı = Chromatography-high pressure-liquid ; Kurşun = Lead

Özet:
ÖZET TERS-FAZ LİKİT KROMATOGRAFİSİ ÎLE AĞIR METAL ANALİZİ Mobil faz olarak bileşiminde su ile karışabilen bir organik çözücü(metanol, asetonitril, tetrahidrofuran vb.) içeren sulu çözeltilerin, sabit faz olarak da non-polar(Ci8) dolgu maddesi içeren kolonların kullanıldığı ters-faz likit kromatografisi yöntemi nötral, non-polar analitlerin ayrılması ve belirlenmesinde oldukça yaygın olarak kullanılan bir kromatografi yöntemidir. Metal iyonlarının analizi açısından yöntemin avantajı çok sayıda metal iyonunu, hatta aynı metalin farklı değerliklerini oldukça kısa sürede ve girişim olmaksızın analizlemenin mümkün olması ve diğer eser analiz yöntemlerine göre daha ucuz olması şeklinde açıklanabilir. Ağır metal iyonları içinde toksisitesi yüksek olan ve kirli sularda yan yana bulunma olasılığı fazla olan Pb(II), Hg(II), Cu(II) ve Cd(II) iyonlarının kromatografik analizinin gerçekleştirilmesi amaçlanan bu çalışmada literatürlerde komplekslerinin kromatografik sistemde kararlı olmadığı belirtilen Pb(ü) iyonu esas alınarak denemeler yapıldı. Kromatografik analiz sonuçlarının UV-görünür bölge dedeksiyonu ile belirlenmesi amaçlandığından öncelikle ligand olarak seçilen 2-(5-bromo-2-piridilazo)-5- dietilaminofenol (5-Br-PADAP)'ın Pb(II) iyonu ile kompleks oluşturma şartlan spektrofotometrik olarak incelendi. Kompleks oluşumu için uygun pH'm 6.0-7.5, tampon çözeltinin de pH 7.0 tris tamponu olduğu belirlendi. Kompleks oluşumuna yüzey aktif madde etkisi ve diğer metal iyonlarının bozucu etkileri incelendi. Job ve mol oram yöntemlerinden yararlanarak kompleksin molar bileşimi (metal/ligand) 1:1 olarak saptandı. Molar absorplama katsayısı(s) hesaplandı. Pb(U)-5-Br-PADAP kompleksinin ve yukarıda adı geçen diğer ağır metal iyonlarının yine aynı ligandla oluşturdukları komplekslerin kromatografik analiz şartlarını optimize etmek amacıyla değişik bileşimlere sahip ikili ve üçlü mobil faz karışımları kullanılarak denemeler yapıldı. Bu mobil faz bileşimlerine iyon-çifti oluşturma reaktifleri vınve yüzey aktif maddeler ilave edilerek analitlerin ve/veya sabit fazın özelliklerinin değiştirilmesi ve buna bağlı olarak kolonda alıkonulmaları, dolayısı ile birbirinden ayrılmaları için uygun koşullar belirlenmeye çalışıldı. Hacmen 60:17:23 metanol- asetonitril-1.5 mM setilpiridinyum klorür(CPC) sulu çözeltisi, ligandın metal komplekslerinden aynlmasmda en uygun mobil faz bileşimi olarak saptandı. Pb(D), Hg(II) ve Cu(II) komplekslerinin alıkonulma sürelerinin aynı olması ise komplekslerin polaritelerinin aynı olduğunu ve bu mobil faz bileşimi ile bu metallerin yanyana analizinin gerçekleştirilemeyeceğini gösterdi. Bu durumda herbir metalin tek başına analizlenebileceği sonucuna varıldı. Pb(II) iyonu ile elde edilen sinyallerin zayıflığı ve konsantrasyon bağımlılığının belirgin olmayışı Pb(II)-Br-PADAP kompleksinin kolonda bozunduğu şeklinde yorumlandı. En yüksek sinyal Hg(II) örneklerine ait kromatogramlarda elde edildiğinden yöntemin Hg(ü) için daha duyarlı olduğu sonucuna varıldı. Konsantrasyon ile pik alanı arasında grafik çizilerek Hg(II) tayini için lineerlik aralığı belirlendi. Hg(ü) için; y = 1.36x07 + 9.77xl05 x (r = 0.994 ) Bu denklemde y pik alanı, x ug mL"1 cinsinden konsantrasyondur. Relatif standart sapma (% RSD) 10 ug mL"1 Hg(H) konsantrasyonu için % 5.61 olarak bulundu. DC

Abstract:
SUMMARY HEAVY METAL ANALYSIS BY REVERSED-PHASE LIQUID CHROMATOGRAPHY The reversed-phase liquid chromatography utilizing an aqueous solution containing a water-miscible organic solvent (methanol, acetonitrile, tetrahydrofurane etc.) as the mobile phase, and Ci$ non-polar filling material in column as the stationary phase is a widely-used chromatographic method for separating neutral and non-polar analytes. The advantages of the method for the analysis of metal ions can be summarized as the rapid simultaneous analysis of a number of metal ions and even different valencies of the same metal, combined with its relatively low cost compared to other trace analysis methods. Although the simultaneous chromatographic analysis of environmentally important and toxic heavy metal ions such as PbQT), Hg(II), Cd(II) and Cu(II) that may exist together in contaminated water was initially aimed, the experimental work was based on Pb(II), the complexes of which have been reported relatively unstable under chromatographic conditions. Since UV-Vis spectral range dedektion of chromatographic results was targeted, 2-(5-bromo-2-pyridylazo)-5-diethylaminophenol (bromo-PADAP) was chosen as ligand, and the conditions for the complex formation of this ligand with Pb(II) were investigated spectrophotometrically. The optimal pH range for complex formation was pH 6.0-7.5, and the suitable buffer was a pH 7.0 tris-buffer. The effect of surfactants and the possible interfering effect of other metals on complex formation were examined. The molar composition of the complex was found as 1:1 metal/ligand by the use of Job's and molar ratio methods. The molar absorptivity of the complex (e) was calculated. For optimizing the chromatographic analysis conditions of bromo-PADAP complexes with Pb(II) and other metals listed, binary and ternary mobile phase mixtureshaving different compositions were tested. Ion-pair formation reagents and surfactants were incorporated into the mobile phases so as to change the characteristics of analytes and/or stationary phase, thereby to determine optimal conditions for the differential retention and seperation of these analytes. The most appropriate mobile phase for the separation of bromo-PADAP ligand from the metal complexes was composed of 60:17:23 (v/v/v) methanol-acetonitrile- 1.5 mM cetylpyridinium chloride(CPC) aqueous solution. The fact that Pb(II), Hg(D) and Cu(II) had identical retention times indicated that their complexes had similar polarity and that they could not be differentiated using the above mobile phase. Thus each metal could be analyzed individually. Since the signals due to Pb(II) were relatively weak and showed a vague dependency on concentration, it was deduced that the Pb(II)- bromo-PADAP complex dissociated in the column. As the highest signal was obtained for Hg(H) chromatograms, the developed method was most sensitive for mercury determination. The peak area/concentration curve was drawn to obtain the linear determination range for Hg(II). for Hg(II), y = 1.36xl07 + 9.77xl05 x (r = 0.994 ) In this equation, y symbolized peak area and x represented concentration in units of ug mL"\ The relative standard deviation (RSD, %) for Hg(II) at 10 ug mL"1 concentration was 5.61 %. XI