Mangan esaslı nanomalzemelerin sentezi ve bu malzemelerin kurşun tayini ve kadmiyum arıtım stratejilerinde kullanımları
Synthesis of manganese-based nanomaterials and their use in lead determination and cadmium treatment strategies
Yazar: MİRAY ÖNER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLTEN ÇETİN ; PROF. DR. SEZGİN BAKIRDERE
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Alevli atomik soğurma spektrometresi = Flame atomic absorption spectrometry

Özet:
Ağır metaller, çok düşük konsantrasyonlarda dahi tüm ekosistemler için zararlı etkileri olan çevresel kirleticilerdir. Doğal kaynaklarda birikebilen bu metaller, besin zinciri yoluyla insan vücuduna girerek hastalıklara ve ölümlere neden olabilmektedir. Bu olumsuzluklar sebebiyle su kaynaklarından arıtılması, eser seviyelerde yüksek doğruluk, kesinlik ve hassasiyette tayin edilebilmesi sağlık ve çevrenin korunması açısından oldukça önemlidir. Bu tez kapsamında, alevli atomik absorpsiyon spektrometresi (AAAS) ile birleştirilen, kurşun iyonlarının ekstraksiyonu ve kadmiyum iyonlarının giderimi için yöntemler sunulmuştur.
İlk bölümde, kurşun iyonlarının zencefil çayı örneklerinden ön deriştirilmesi için mangan dioksit nanoçiçek esaslı dağıtıcı katı faz ekstraksiyonu (MnO2 NÇ-dKFE) yöntemi geliştirilmiştir. Geliştirilen bu yöntem ile AAAS'nin   tayin gücünde 44 katlık bir iyileştirme elde edilmiştir. Sunulan yöntemin doğruluğunu ve uygulanabilirliğini kontrol etmek amacıyla zencefil çayı numunelerinde geri kazanım çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Karmaşık matriks etkilerinden kaynaklanan girişim etkilerini ortadan kaldırmak için matriks eşleşme kalibrasyon stratejisi uygulanmıştır. Geri kazanım yüzdeleri %106–122 arasında hesaplanmıştır.
İkinci bölümünde, kadmiyum iyonlarının atık sulardan yüksek giderim verimi ile arıtımı için mangan (II) fosfat nanoplaka destekli (Mn3(PO4)2 NP) arıtım yöntemi geliştirilmiş ve AAAS sistemi ile birleştirilmiştir. Mn3(PO4)2 NP'ın sentezlenmesi için yenilikçi bir sentez prosedürü geliştirilmiştir. Yüzde giderim verimleri %82.05-%98.36 aralığında hesaplanmıştır. Ölçümlerin doğruluğunu artırmak amacıyla analit konsantrasyonlarını hesaplamak için matriks eşleşme kalibrasyon stratejisi kullanılmıştır. Cd2+ iyonu için (25 mg/L) adsorpsiyon kapasitesi (qe) 16.4 mg/g olarak hesaplanmıştır. Denge değerleri, dört tip Langmuir adsorpsiyon izoterm modelleri kullanılarak matematiksel olarak modellenmiştir. İzoterm sabitleri hesaplanmış ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Tip 1 modeline ait ayırma faktörü (RL) değerinin belirtilen sınırlar içerisinde olmasından kaynaklı, adsorbent olarak kullanılan Mn3(PO4)2 NP'ların kadmiyumun adsorpsiyon mekanizması ile gideriminde kullanılabileceğini gösterilmiştir. 
Bilindiği kadarıyla bu tezde sunulan arıtım ve önderiştirme yöntemleri literatürde ilk olma özelliğini taşımaktadır. MnO2 NÇ'ler kullanılarak zencefil çayındaki kurşunun tayin edilmesi ve Mn3(PO4)2 NP'lar ile kadmiyumun atıksudan uzaklaştırılması için geliştirilen ilk çalışmalardır.  Ayrıca Mn3(PO4)2 NP'ların sentezi için yeni, kolay ve etkili bir sentez yöntemi literatüre kazandırılmıştır.

Abstract:
Heavy metals are environmental pollutants that harm all ecosystems. These metals can accumulate in natural resources and can enter the human body through food chains and can cause various illnesses and death. The removal of heavy metals from water sources and their determination at trace levels with high accuracy, precision, and sensitivity have become important in health and environmental protection. 
In the first part, the manganese dioxide nanoflower-based dispersive solid phase extraction (MnO2 NF-DSPE) method was developed for the preconcentration of lead from ginger tea samples. With this developed method, a 44-folds improvement in the detection power of FAAS was obtained. To check the accuracy and applicability of the developed method, recovery studies were performed on ginger tea samples. In the recovery studies, a matrix-matching calibration strategy was applied to eliminate the interference effects caused by the complex matrix effects (106–122%).
In the second part, the manganese (II) phosphate nanoplate assisted (Mn3(PO4)2 NP) treatment method was developed and combined with the FAAS system for the treatment of cadmium from synthetic wastewater with high removal efficiency (RE). The %RE values were calculated (82.05-98.36%). To increase the accuracy of the results, the matrix-matching calibration strategy was used to calculate the analyte concentrations. The adsorption capacity (qe) was calculated for each concentration. Types of Langmuir adsorption isotherm models were mathematically modeled. Since the RL value calculated according to the Type 1 linear isotherm model is within the stated values, it has been shown that Mn3(PO4)2 NPs used as the adsorbent can be used in the removal of cadmium with the adsorption mechanism. 
To the best of our knowledge, the treatment and preconcentration methods presented in this thesis are the first in the literature. These studies are the first studies developed for the determination and the removal of heavy metals with Mn-based nanomaterials.