Biyoatıklarla toksik eser elementlerin önderiştirilmesi ve tayininde analitik parametrelerin optimizasyonu
Optimization of analytical parameters in preconcentration and determination of toxic trace elements with biowastes
Yazar: MARUF HURŞİT DEMİREL
Danışman: PROF. DR. MEHMET YAMAN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, ppb düzeyindeki toksik eser metallerin önderiştirilerek ppm düzeyine çıkarılması ve tayin edilmesinde kullanılmak üzere, ekonomik ve çevre dostu biyokütle temelli aktif karbon sentezi hedeflenmiştir. Bu amaçla, ananas yaprağı, elma posası, muz salkımı, portakal posası, zeytin çekirdeği, fındık, hindistan cevizi, nar, fıstık, badem, ceviz, muz ve portakal kabuğu gibi zirai atıklar, H2SO4 ve sitrik asit gibi kimyasal maddelerle modifiye edilerek, yüksek sıcaklıklarda piroliz sonucu aktif karbonlar elde edilmiştir. Böylece hazırlanan adsorbanlar, FTIR, SEM, EDX ve BET yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Önderiştirme basamağında, analitik parametrelerin optimizasyonu için çalışma pH 'ı, karıştırma süresi ve ilk hacim gibi şartlar çalışılmıştır. Sentezlenen adsorbanlar, optimize edilen şartlarda, doğal sularda ppb düzeylerinde bulunan Cd, Pb, Ni, Cr ve U gibi toksik elementlerin tayinde önderiştirme amacıyla kullanılmıştır. Buna göre sülfürik asitle modifiye edilmiş fıstık ve ceviz kabuğu için pH:6, badem kabuğu için pH:4 ve muz kabuğu için pH:3 optimum değer olarak bulunurken, karıştırma süresiyle ilgili olarak: muz kabuğu için 30, diğerleri için 45 dakika en iyi değer olarak bulunmuştur. Sitrik asitle modifiye edilmiş adsorbanlarda; badem ve ceviz kabuğu için pH:4, muz kabuğu için pH:6 ve portakal kabuğu için pH:3 optimum değer olarak belirlenirken, karıştırma süreleri ilgili olarak, badem ve ceviz kabuğu için 45, muz ve portakal kabuğu için ise 60 dakika yeterli bulunmuş, ve ilk hacimin etkisi için 150 mL çalışılan bütün adsorbanlarda uygun tespit edilmiştir. Ölçümlerde, çoklu element tayininin aynı anda yapılabildiği ICP - MS yöntemi kullanılmıştır. 
Optimum şartlardaki önderiştirme işlemlerinin uygulanmasıyla, doğal sulardaki Cd, Pb, Ni, Cr ve U derişimleri sırasıyla 0.05 – 0.70, 0.1 – 6.5, 0.3 – 19, < ts(0.5) – 15.0 ve 0.02 - 55 ng / mL aralığında bulundu. Van gölünde uranyum hariç, bulunan konsantrasyonlar çalışılan bütün elementler için Dünya sağlık örğütünün müsaade ettiği sınır değerlerinin altında gözlenmiştir. 

Anahtar Kelimeler: Biyokütle, Önderiştirme, Toksik metal, Katı faz ekstraksiyonu,  ICP-MS

Abstract:
In this study, economic and environment friendly biomass-based activated carbon (AC) synthesis is aimed to be used in the the determination of toxic trace metals by preconcentration of ppb levels to ppm. For this purpose, agricultural waste such as pineapple leaf, apple pulp, banana bunch, orange pulp, olive seed, hazelnut shell, coconut shell, pomegranate shell, peanut shell, almond shell, walnut shell, banana and orange peel were chemically modified with reagents including H2SO4 and citric acid, and then activated carbon were synthesized by pyrolysis at high temperature. The adsorbents prepared were characterized by FTIR, SEM, EDX and BET methods. In the preconcentration step, the conditions such as working pH, mixing time and first volume were studied to optimize the analytical parameters. The synthesized adsorbents were used for preconcentration of toxic elements such as Cd, Pb, Ni, Cr and U at the ppb levels in natural waters, under optimized conditions. 
	Accordingly, pH: 6 for the peanut and walnut shells modified with sulfuric acid, pH: 4 for the almond shell and pH: 3 for the banana peel were found as optimum values. Related with stirring time, 30 min. for the banana peel and 45 min. for the others was found for sulfuric acid - modified AC. The values for citric acid-modified adsorbents are pH: 4 for the almond and walnut shells, pH: 6 for the banana peel and pH 3 for the orange peel were obtained as the optimum conditions. Similarly, 45 min. for the almond and walnut shells and 60 min. for the banana peel and orange peel were found to be the optimum stirring time, and 150 mL as optimum first volume. The ICP-MS method was used to measure due to its capable the multiple elements at the same time.
At the optimum conditions, the concentrations of Cd, Pb, Ni, Cr and U in the natural waters were found to be 0.05 - 0.70, 0.1 - 6.5, 0.3 - 19,