Toksik metallerin su ve gıda örneklerinde tayini için tek damla mikro ekstraksiyon sisteminin geliştirilmesi ve otomasyonu
Development and automation of single drop micro extraction system to determine toxic metals in water an food samples
Yazar: PINAR ÇAKIR
Danışman: PROF. DR. NURAY ÖĞÜN ŞATIROĞLU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Son yıllarda, eser elementlerin insan sağlığı ve çevre üzerine olan toksik etkisi kirlilik ve beslenme ile ilgili çalışmalarda gittikçe artan öneme sahiptir. Özellikle, grafit fırınlı atomik absorpsiyon spektrometre (GFAAS) farklı örneklerdeki eser metal iyonlarının tayini için en uygun enstrümental tekniklerden biridir. Ancak, derişimlerinin düşük olması ve matriks etkisi gibi çeşitli etkenlerden dolayı su ve gıda örneklerindeki eser metallerin tayini zordur. Eser analizde, gözlenebilme sınırının ve seçiciliğin iyileştirilmesi için eser elementlerin önderiştirilmesi ve/veya matriksten ayrılması gerekir.Örnek hazırlama, eser element analizlinde önemli bir süreçtir. Son yıllarda, minyatürize örnek hazırlama teknikleri, farklı örneklerdeki metal iyonlarının ayırılması ve önderiştirilmesin için yaygın olarak kullanılmaktadır. Tek damla mikroekstraksiyon (TDME), organic ve inorganik analitler için etkili ve basit bir ayırma/önderiştirme yöntemi olarak ortaya çıkmıştır. Bu yöntem, suda az çözünen komplekslerin oluşmasından sonra metal iyonlarının ayırılması ve önderiştirilmesi için kullanılmaktadır. TDME, GFAAS ve elektrotermal buharlaştırmalı indüktüf eşleşmiş plazma kütle spektrometresi (ETV-ICPMS) gibi mikro örneklerin analizine olanak sağlayan atomik spektrometrik teknikler için uygundur.Bu çalışmada, kurşun ve kadmiyumun iyonlarının önderiştirilmesi ve tayini için TDME yöntemleri geliştirilmiştir. Bu yöntemlerde, kurşun iyodür-Rodamin B kompleksi 10 ?L diizobütil keton-karbontetraklorür karışımına, kadmiyum-amonyum pirolidin ditiyokarbomat kompleksi ise 10 ?L 1-hekzill-3-metilimidazolyum hekzaflorofosfat (HMIMPF6)- diizobütil katon (DIBK) karışımına ekstrakte edilmiştir. Ekstrakte edilen kompleksler doğrudan grafit fırına injekte edilmişlerdir. Ekstraksiyon ve kompleks oluşumuna etki eden pH, organik çözücü türü ve hacmi, kompleksleştirici derişimi ve ekstraksiyon süresi gibi parametreler optimize edilmiştir. Optimize edilmiş koşullarda, Pb(II) ve Cd(II) için kalibrasyon grafikleri 0.025?1.00 ng/mL aralığında doğrusaldır, Pb(II) ve Cd(II) için gözlenebilme sınırı (3 sigma, n = 10) sırasıyla 0,008 ng/mL ve 0,013 ng/mL'dir. Bağıl standart sapma (n=8) 0,25 ng/mL Pb(II) ve Cd(II) derişim seviyesinde sırasıyla %4,6 ve %7,9 dur. Prosedürlerin doğruluğu sertifikalı referans maddelerin analizi ile gerçekleştirilmiştir. Önerilen yöntemler, su ve bazı gıda numunelerinde kurşun ve kadmiyum tayini için uygulanmıştır.

Abstract:
In recent years, the toxic effect of trace elements on human health and the environment is receiving increasing attention in pollution and nutritional studies.Particularly, graphite furnace atomic absorption spectrometry (GFAAS) has been considered as one of the most suitable instrumental technique for determination of trace metal ions in different samples. However, the determination of trace metals in water and food samples is difficult due to various factors, especially the low concentrations and matrix effects. In trace analysis, preconcentration and/or separation of trace elements from the matrix are frequently necessary to improve the detection limit and selectivity.Sample preparation is an important process in the field of trace element analysis. In recent years, miniaturized sample preparation methods have been extensively used for the separation and preconcentration of metal ions in various samples. Single-drop micro extraction (SDME) has emerged as an efficient and simple separation/preconcentration method for organic and inorganic analytes. This method has been used for the separation and preconcentration of metal ions after the formation of sparingly water-soluble complexes. SDME is amenable to atomic spectrometric techniques allowing introduction of microsamples such as GFAAS and electrothermal vaporization interfaced to inductively-coupled plasma-mass spectrometry (ETV-ICPMS).In this study, new SDME methods have been developed for the preconcentration and determination of lead and cadmium ions.In these methods, lead iodide-Rhodamine B complex was extracted into a 10 ?L diisobutylketone-carbontetrachloride mixture and cadmium-ammonium pyrroldine dithiocarbamate complex was extracted into a 10 ?L 1-hexyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate (HMIMPF6)-diisobutyl ketone (DIBK) mixture. The extracted complexes were directly injected into the graphite furnace. Some effective parameters on extraction and complex formation, such as pH, type and volume of organic solvent, concentration of complexing agent and extraction time were optimized. Under the optimized conditions, the calibration graphs were linear in the range of 0.025?1.00 ? g/L for Pb(II) and Cd(II), the detection limits (3 sigma, n = 10) of Pb(II) and Cd(II) were 0.008 ng/mL and 0.013 ng/mL respectively. The relative standard deviations (n=10) at 0,25 ng/mL Pb(II) and Cd(II) concentration level were 4.6% ve 7.9% respectively. The validation of the procedures was carried out by analysis of a certified reference materials. The proposed methods have been applied to the determination of lead and cadmium in water samples and some food samples.