Altın kaplı W-sarmal hidrür sistemli atomik absorpsiyon spektrofotometrisi ile bazı gıda ve su numunelerinde selenyum tayini ve türlemesi
Determination and speciation of selenium in some food and water samples by gold coated W-coil hydride generation atomic absorption spectrometry
Yazar: MUHAMMET KARABAŞ
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM KULA
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, Altın Kaplı W-Sarmal Hidrür Sistemli Atomik Absorpsiyon Spektrometrisi yöntemiyle tavuk eti, tavuk yumurtası, Akyaka Azmak nehir suyu, Akyaka kıyı yüzey deniz suyu, kefal balığı (Mugil Cephalus) ve levrek balığı (Dicentrarchus Labrax) numunelerindeki toplam Se ve Se (IV) türleri tayin edilmiştir. Bu çalışmanın amacı, duyarlığı, doğruluğu yüksek ve düşük maliyetli bir online tuzak yöntemi geliştirmek ve geliştirilen tuzak yöntemini gıda ve su örneklerindeki toplam Se ve Se (IV) türlerinin tayininde uygulamaktır. Gıda ve su numuneleri analiz edilmeden önce selenyumun analitik sinyaline direk olarak etki edebilecek olan parametrelerin optimum değerleri deneysel olarak belirlenmiştir. Bu parametreler; toplama sıcaklığı 172,0 ºC, sıyırma sıcaklığı 680,0 ºC, toplama süresi 180,0 saniye, argon gazı akış hızı 100,0 mL/dakika, toplama süresindeki hidrojen gazı akış hızı 20,0 mL/dakika, sıyırma sırasındaki hidrojen gazı akış hızı 400,0 mL/dakika, NaBH4 derişimi % 1,0 (w/v), NaOH derişimi % 0,5 (w/v), numune akış hızı 6,6 mL/dakika, NaBH4 akış hızı 2,4 mL/dakika olarak belirlenmiştir. Tuzak sıcaklığı 172,0 ºC'de sabit tutularak oluşan selenyum hidrür türlerinin altın kaplı W-Sarmal tuzak üzerinde toplanması sağlanmış ve 180,0 saniye toplama aşamasından sonra tuzağın sıcaklığı 680,0 ºC'ye yükseltilerek altın kaplı W-Sarmal yüzeyinde toplanan selenyum türlerinin yüzeyden kalkarak kuvars T-tüp atomlaştırıcıya ulaşması sağlanmıştır. Ayrıca geliştirilen tuzak yöntemi ile tuzaksız olan HG-AAS yöntemini karşılaştırabilmek amacıyla HG-AAS yöntemi için de selenyumun analitik sinyaline etki edebilecek olan parametrelerin optimum değerleri deneysel olarak belirlenmiştir. Her iki yöntem için de optimum koşullar altında kalibrasyon grafikleri oluşturulmuş, gözlenebilme sınırı (LOD=3s), tayin sınırı (LOQ=10s) ve bağıl standart sapma (% RSD) değerleri hesaplanmıştır. HG-AAS yöntemi için LOD ve LOQ değerleri sırasıyla 0,472 µg/L, 1,572 µg/L olarak hesaplanmıştır ve % RSD ise 6,31 olarak belirlenmiştir. Altın kaplı W-Sarmal tuzaklı HG-AAS yöntemiyle toplam Se tayini için LOD ve LOQ değerleri sırasıyla 0,021 µg/L, 0,070 µg/L olarak hesaplanmıştır ve % RSD ise 3,24 olarak belirlenmiştir. Geliştirilen tuzak yöntemi ile HG-AAS yöntemine göre duyarlılık 20 kat artırılmıştır. Altın kaplı W-Sarmal HG-AAS yöntemi ile Se(IV) türü için LOD ve LOQ değerleri sırasıyla 0,033 µg/L ve 0,110 µg/L olarak hesaplanmıştır. % RSD ise 2,36 olarak belirlenmiştir. Altın kaplı W-Sarmal tuzaklı HG-AAS ve HG-AAS yöntemleri için selenyumun analitik sinyaline etki edebilecek olan elementlerin girişim etkileri de araştırılmıştır. HG-AAS yöntemi için girişim yapan elementlerin etkileri, altın kaplı W-Sarmal tuzaklı HG-AAS ile önemli oranda azaltılmıştır. Yalın haldeki, altın kaplı ve deneylerde en az 300 kez kullanılan altın kaplı W-Sarmalın SEM ve EDX görüntülerine ayrıntılı bir şekilde yer verilmiştir. SEM görüntüleri W-Sarmalın yüzeyindeki altın kaplamanın başarılı bir şekilde yapıldığını göstermiştir. EDX analiz sonucuna göre altın kaplı W-Sarmalın yüzeyde ağırlık olarak %94,16 altın olduğu tespit edilmiştir. Geliştirilen tuzak yönteminin doğruluğu "NIST SRM 1640a Trace elements in natural water" ve "DOLT:5 Dogfish liver" standart referans maddeleri ile test edilmiştir. Elde edilen ölçüm sonuçlarına göre tuzak yönteminin duyarlığı, kesinliği ve doğruluğunun tatmin edici olduğu sonucuna varılmıştır. Son olarak geliştirilen tuzak yöntemi gıda ve su numunelerindeki toplam Se ve Se (IV) türlerinin analizinde başarılı bir şekilde uygulanmıştır.

Abstract:
In this study, total Se and Se(IV) species were determined in the samples of chicken meat, poultry eggs, Akyaka Azmak river water, Akyaka coastal surface sea water, mullet fish (Mugil Cephalus), sea bass fish (Dicentrarchus Labrax) by Gold Coated W-coil Hydride Generation Atomic Absorption Spectrometry. The purpose of this study is developing a sensitive and accurate trap technique for selenium determination and speciation in some water and food samples. Before analyzing food and water samples, optimum conditions of parameters that could directly affect the analytical signal of selenium were determined experimentally. The collection temperature and revolatilization temperature were found to be 172,0 ºC and 680,0 ºC, respectively. Collection time was determined as 180 seconds. The flow rate of argon gas, hydrogen gas during collection and hydrogen gas at the stripping line were determined as 100,0 mL/min, 20,0 mL/min and 400,0 mL/min, respectively. The concentration of NaBH4 and NaOH were found to be 1,0 (w/v) % and 0,5 (w/v) % respectively. The optimum flow rate of pumped sample solutions and NaBH4 were determined as 6,6 mL/min and 2,4 mL/min respectively. The atom trap is held at 172,0 ºC during the collection stage and is heated up to 680,0 ºC for revolatilization after 180 s; selenium species formed are transported to an externally heated quartz T-tube where the atomization took place and the selenium transient signal was obtained. In addition, the optimum conditions of the parameters that could affect the analytical signal of selenium were experimentally determined for the HG-AAS method in order to compare the developed trap method with the non-trapped HG-AAS method. For both methods, calibration graphs were created under optimum conditions, limit of detection (LOD = 3s), limit of quantification (LOQ = 10s) and the relative standard deviation (RSD%) values were calculated. For the HG-AAS method, LOD and LOQ values were calculated to be 0,472 μg/L and 1,572 μg/L, respectively. RSD% was found as 6,31. LOD and LOQ values for total Se analysis were calculated as 0,021 μg/L and 0,070 μg/L, in turn by gold-coated W-coil trapped HG-AAS method. And RSD% was found as 3.24. The sensitivity is increased 20 times compared to the HG-AAS method by the developed trap method. By using the gold coated W-coil HG-AAS method, the LOD and LOQ values of Se (IV) species were calculated as 0,033 μg/L and 0,110 μg/L, respectively. RSD% was determined to be 2,36. The interference effects of the elements that could affect the analytical signal of selenium for gold coated W-coil trap HG-AAS and HG-AAS methods were also investigated. The effects of the interfering elements for the HG-AAS method were significantly reduced with the gold-coated W-coil trapped HG-AAS. SEM and EDX images of gold-coated W-coil, which are bare, gold-plated and used at least 300 times in experiments, are detailed at this study. SEM images have shown that gold coating on the W-coil surface has been successfully done. According to EDX analysis result, it was determined that gold-coated W-coil surface is 94.16% gold by weight. In order to confirm accuracy of the developed trap system, "NIST SRM 1640a Trace elements in natural water" and "DOLT: 5 Dogfish liver" solutions were used as standard reference materials. According to the obtained measurement results, it is concluded that the accuracy, sensitivity and certainty of the trap method is satisfactory. Finally, the trap method was successfully applied in the analysis of total Se and Se (IV) species in food and water samples.