Manyetik katı faz ekstraksiyonu metodu ile bazı ağır metal iyonlarının önderiştirilmesi ve USN-ICP-OES ile tayini
Preconcentration of some metal ions with magnetic solid phase extraction and determination by USN-ICP-OES
Yazar: CELAL CANER
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ŞAHİN DÜNDAR
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Ağır metal giderimi = Heavy metal removal ; Katı faz özütlemesi = Solid phase extraction ; Metal ekstraksiyonları = Metal extractions ; Metal nanopartiküller = Metal nanoparticles

Özet:
Sunulan çalışmalarda, manyetik katı faz ekstraksiyonu için adsorban olarak farklı ligandlarla kaplanmış Fe3O4 nanoparçacıklarının sentezi gerçekleştirilmiştir. Ağır metal tayini için sentezlenen nanoparçacıklar, FESEM, EDX, XRD, FT-IR ve TGA ile karakterize edilerek USN-ICP-OES ile tayin edilmiştir. Çalışmalarda pH değeri, adsorban miktarı ve temas süresi ayarlanarak türlendirme ve zenginleştirme için optimum koşullar belirlenmiştir. Ayrıca adsorpsiyon izotermleri, adsorpsiyon kinetiği, yabancı iyon çalışmaları ve analitik değer çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Hedef metalleri taşıyan manyetik nanoparçacıklar, harici bir manyetik alan uygulanarak sulu çözeltiden kolayca ayrılabildiklerinden filtrasyon veya santrifüjleme gerekli olmamaktadır. Yöntem hem Langmuir hem de Freundlich izoterm modelleriyle uyumludur. Ağır metal içeren örnekler, yöntemin doğruluğunu bulmak için analiz edilmiş ve geri kazanımlar %95-105 arasında bulunmuştur. Tüm deneylerde İndiyum iç standart olarak kullanılmıştır. 
Yapılan ilk çalışmada, Fe3O4 nanoparçacıklar SiO2, (3-kloropropil)trietoksisilan ve 3-amino-1,2,4-triazol-5-tiol ile kaplanarak antimon türlendirmesinde kullanılmıştır. Çalışmada pH=9, 20 mg manyetik nanoparçacık ve 60 dakikalık temas süresi optimize edilmiş koşullar olarak bulunmuştur. Bu koşullar altında Sb3+ sulu çözeltiden geri kazanılırken Sb5+ çözeltide kalarak türlendirme işlemi gerçekleştirilmiştir. Zenginleştirme faktörü, ölçülebilme limiti ve bağıl standart sapma değerleri sırasıyla 116, 4,5 μg.L-1 ve %1,03 olarak hesaplanmıştır. Yapılan ikinci çalışmada, Fe3O4 nanoparçacıklar polioksietilensorbitan monooleat (Tween 80) ile kaplanarak As3+ ve Mo6+ zenginleştirilmiştir. Çalışmada pH=2, 10 mg manyetik nanoparçacık ve 30 dakikalık temas süresi optimize edilmiş koşullar olarak bulunmuştur. Bu koşullar altında As3+ ve Mo6+ ağır metallerinin sulu çözeltiden önderiştirilme işlemi gerçekleştirilmiştir. Zenginleştirme faktörü, ölçülebilme limiti ve bağıl standart sapma değerleri sırasıyla As3+ için 35, 1,58 μg.L-1 ve %0,81, Mo6+ için 32, 3,43 μg.L-1 ve %1,36 olarak hesaplanmıştır.

Abstract:
The presented studies describe synthesis of Fe3O4 nanoparticles coated with different ligands as adsorbents for magnetic solid phase extraction. Nanoparticles synthesized for heavy metal determination were characterized by FESEM, EDX, XRD, FT-IR and TGA and determined by USN-ICP-OES. Optimum conditions for speciation and enrichment were found by adjusting pH value, adsorbent amount and contact time. Also, adsorption isotherms, adsorption kinetics, foreign ion studies and analytical values were carried out. Magnetic nanoparticles (MNP) carrying the target metals are easily separated from the aqueous solution by applying an external magnetic field; therefore, filtration or centrifugation was not required. Both methods are compatible with Langmuir and Freundlich isotherm models. Samples that carried target metals have been analyzed in order to found accuracy of the method and relative recoveries were found between 95 and 105%. In was used as internal standard in all experiments. In the first study, Fe3O4 nanoparticles were coated with SiO2, (3-chloropropyl)triethoxysilane and 3-amino-1,2,4-triazole-5-thiol and used in antimony speciation. At pH = 9, 20 mg of magnetic nanoparticles and 60 minutes contact time were found for optimized conditions and Sb3+ was retained from the aqueous solution while Sb5+ remained in solution. The enrichment factor (EF), limit of detection (LOD) and relative standard deviaton (RSD) was calculated as 116, 4,5 μg.L-1 and 1,03%, respectively. In the second study, Fe3O4 nanoparticles were coated with Tween 80 and used in As3+ and Mo6+ preconcentration. At pH = 2, 10 mg of magnetic nanoparticles and 30 minutes contact time were found for optimized conditions. Under these conditions, heavy metals of As3+ and Mo6+ were preconcentrated in aqueous solutions. The
enrichment factor (EF), limit of detection (LOD) and relative standard deviaton (RSD) was calculated as 35, 1,58 μg.L-1 and 0,81% for As and 32, 3,43 μg.L-1 and 1,36% for Mo, respectively.