Mikro ölçekli elektroforetik analiz kitleri oluşturularak çevresel analizlerde kullanılması
Developments of micro size electroforetic separation devices for environmental analysis
Yazar: ARZU TÜFEKÇİOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. NİHAL BEKTAŞ
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Kimya = Chemistry ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışmada, arazide, in-line ve tek kullanımlık analiz kitlerinin yapımını öngören, su ve atıksu analizleri için, nano kanal boyutlu analiz kitleri oluşturulmuştur. Polimerik mikro ölçekli ayrıştırma ünitesi, bilgisayar kontrollü laboratuvar düzeneği şeklinde kurulmuştur. Sistem daha sonra boyar maddelerin ayrıştırılması ile test edilmiştir. Her tabakanın kendine has bir iletkenlik değeri olduğundan nicel ve nitel ölçüm yapılabilmesi açısından, polimerik ayrıştırma ünitesinde izotakhoforez ayrıştırma tipi seçilmiştir.Ayrıştırma pH 6' da gerçekleştirilmiştir. En yüksek elektriksel hareketliliğe sahip olan elektrolit olarak lider elektrolit, en düşük elektriksel hareketliğe sahip olan elektrolit olarak ta terminatör elektrolit kullanılmıştır. Bu iki farklı elektrolit çözeltisi arasına numune enjekte edilerek anot ve katoda verilen sabit akım altında elektroforetik ayrıştırma gerçekleştirilmiştir. Ayrışmanın gözle görülmesi ve sistem performansının test edilmesi için analiz edilecek numune olarak Amaranth ve B. Blue isimli boyar maddeler kullanılmıştır.Yapılan çalışma sonucunda, ayrıştırma sonrasında, mikro ölçekli polimerik ayrıştırma ünitesinde bulunan; lider ile terminator elektrolitlerinin ve numunenin LE ? Numune - TE şeklinde sıralanarak detektöre doğru beraber hareket ettiği görülmüştür. İletkenlik detektöründen gelen sinyaller, her zonun kendine özgü bir iletkenlik değeri olduğundan, beklenildiği üzere basamak şeklinde olmuştur. Her iki boyar maddenin de (numunenin) mikro ölçekli elektroforetik ayrıştırma cihazında ayrıştırma sonrası elde edilen izotakhogramlar okunabilmiştir. Sistem aynı zamanda iki boyar madde karışımı analiz edilerek denenmiştir. Beklenildiği üzere izotakhogramlar; hızlı olan amaranth önce, b.blue daha sonra olacak şekilde basamak oluşturarak izotakhogramlar tamamlamıştır.İzotakhoforetik ayrıştırma grafiklerinden izafi basamak yüksekliği ?İBY? (relative step height ?RSH?)' nin sabit akım (30 µA) ve elektrolit çözeltileri kullanıldığında tek ve karışım olarak yapılan ayrıştırmalarda yaklaşık olarak aynı bulunmuştur. Bu da sistemin aynı akım ve elektrolit çözeltileri kullanıldığında doğru çalıştığını ortaya koymuştur. Numune konsantrasyonlarının; numunenin zon (tabaka) uzunluğu ile doğru orantılı olduğu görülmüştür.Bu çalışma ile, enjektör ve detektörün aynı sistem üzerinde olması nedeniyle tamamen küçültülmüş entegre bir analiz sisteminde numuneye ön işlem gerektirmeden, GC HPLC ve AAS gibi klasik analiz cihazlarına göre çok daha küçük, çok daha ekonomik ve kolay şekilde ölçüm yapılabileceği görülmüştür.

Abstract:
In this thesis, miniaturised polymeric separation device was developed to analyse ions commonly found in water and/or wastewater. For this purpose miniaturized planar polymeric separation device was designed and controlled by a computer program. The system was then tested using dyes. Isotachophoretic separation for this polymeric separation device was chosen to make quantitative and quantity analyses since each zone had own conductivity value. ElectrophoresisSeparation was carried out at pH value of 6. The leading electrolyte is chosen to have a higher mobility than all other ions of interest in the separation. Conversely, the terminating electrolyte is chosen to have a lower mobility than all other ions to be separated. Sample is introduced between these electrolytes. When the electric field is applied, the sample ions are arranged in order of decreasing electrophoretic mobility. When the separation is complete a series of zones is obtained. The operation of the system is illustrated through the separation of the anionic dyes amaranth and bromophenol blue to allow visual inspection of the isotachophoretic zones defined by sharp boundaries.In isotachophoretic separation; sample and electrolyte solutions were arranged in a order of TE-Sample-LE through the conductivity detector as expected. Since each individual zone in CITP has its own defined conductivity, a conductivity detector can determine the position of the zone boundaries and hence all qualitative and quantitative information can be calculated. System was tested using two different dyes and results from detector were found to be stepwise as expected.The relative step heights (RSH) for the dyes were calculated at different experimental conditions. An ion?s RSH is constant under identical conditions i.e. electrolyte systems and separation current. The RSH?s of sample was found to be almost the same at single and mixture isotachophoretic separations. It is also found that there was linear relationship between the zone length and sample concentrations.This work showed that fully miniaturised and integrated analysis systems which incorporate sample pre-treatment (if needed), injection, separation and detection on a single substrate devices made them ideally suitable for use in field measurements or continuous monitoring applications as an alternative to classic analytical instruments like GC, HPLC and AAS.