Çoklu metal iyon baskılanmış polimer sentezi, karakterizasyonu ve sorpsiyon özelliklerinin incelenmesi
Synthesis, characterization and investigation of sorption properties of multi metal ion imprinted polymer
Yazar: AYŞE OCAK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. VEDAT YILMAZ
Erciyes Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Analitik Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya = Chemistry ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Eser elementler = Trace elements ; Kütle spektrometri = Mass spectrometry ; Metal iyonları = Metal ions ; Monomerler = Monomers ; Polimerler = Polymers

Özet:
Bu çalışmada, fonksiyonel monomer olarak N-metakriloil-L-histidin (MAH) kullanılarak Cu(II), Ni(II), Co(II), Cd(II) ve Zn(II) iyonlarının kompleks matrikslerden seçimli katı faz ekstraksiyonu için çoklu kalıp metal iyon baskılanmış polimeri (MIIP) sentezlendi. Metal iyonu-MAH kompleksleri sentezlendi ve FTIR ve elementel analiz ile karakterize edildi. Kompleksler radikalik başlatıcı olarak 2,2'-azobisizobütironitril (AIBN) kullanılarak çapraz bağlayıcı etilenglikoldimetakrilat (EGDMA) varlığında polimerleştirildi. Sentezlenen polimerik partiküllerde kalıp metal iyonları için seçimli boşluklar oluşturmak için 1,0 M HNO3 ile muamele edildi. Metal iyonları içeren MIIP, MIIP ve baskılanmamış polimer (NIP) FTIR ve SEM ile karakterize edildi. MIIP reçinesi kalıp metal iyonlarının katı faz ekstraksiyonu için kolon dolgu materyali olarak kullanıldı. Çalışılan metal iyonlarının kantitatif geri kazanılmasını etkileyen çözelti pH'sı, örnek akış hızı ve elüent derişimi gibi bazı analitik parametreler incelendi. NIP için geri kazanmalar %71'in altında iken, MIIP için pH 5,0 ve pH 7,0 arasında kantitatif geri kazanma değerleri elde edildi. Çalışılan metal iyonlarını  (20 µg L-1) içeren 20 mL hacmindeki çözelti pH 6,0'da 2,0 mL dk-1 akış hızında kolona yüklendi, 4 mL 0,6 M HNO3 ile elüe edildi ve elüat indüktif eşleşmiş plazma kütle spektrometresi (ICP-MS) ile analiz edildi. MIIP için Cu(II), Ni(II), Co(II), Cd(II) ve Pb(II) iyonlarının geri kazanma değerleri ≥%98 ve bağıl standart sapma değerleri ≤%4,8 olarak bulundu. NIP ile karşılaştırıldığında, MIIP'in kalıp metal iyonları için daha yüksek sorpsiyon kapasitesi ve seçiciliğe sahip olduğu görüldü. MIIP Na(I), Ca(II) ve Mg(II) gibi başlıca matriks iyonlarının varlığında kalıp metal iyonları için yüksek seçicilik gösterdi. MIIP kantitatif geri kazanma kaybı olmaksızın defalarca kullanılabilmektedir.

Abstract:
In this work, a multi-template metal ion imprinted polymer (MIIP) was synthesized for selective solid phase extraction of Cu (II), Ni (II), Co (II), Cd (II) and Zn (II) ions from complex matrices using N-methacryloyl-L-histidine (MAH) as functional monomer. Metal ion-MAH complexes were synthesized and characterized by FTIR and elemental analysis. The complexes were polymerized in the presence of ethyleneglycoldimethacrylate  (EGDMA) crosslinker using 2,2'-azobisisobutironitrile (AIBN) as a radical initiator. The resulting polymer was leached with 1.0 M HNO3 to generate selective cavites in the polymeric particles for the template metal ions. Unleached MIIP, leached MIIP and non-imprinted polymer  (NIP) were characterized by FTIR and SEM. The MIIP resin was used as a column packing material for solid phase extraction of the template metal ions. Some analytical parameters such as solution pH, sample flow rate and eluent concentration affecting the quantitative recovery of the studied metal ions were investigated. Quantitative retention was achieved between pH 5.0 and 7.0 for the MIIP, whereas the recoveries for the NIP were ≤71%. A volume of 20 mL solution containing 20 µg L-1 metal ions at pH 6.0 was loaded onto the column at 2.0 mL min-1 followed by elution with with 4 mL of 0,6 M HNO3 and the eluate was analyzed with inductively coupled plasma mass spectrometry  (ICP-MS). The recovery and relative standard deviation values of Cu(II), Ni(II), Co(II), Cd(II) and Zn(II) ions were found to be ≥98% and ≤4.8%, respectively, for the MIIP. Compared to NIP, the MIIP had a higher sorption capacity and selectivity for the template metal ions. The MIIP showed high selectivity for the template metal ions in the presence of major matrix ions such as Na(I), Ca(II) and Mg(II), and could be used repeatedly without any loss of quantitave recoveries.