CIVANIN KATI FAZ ÖZÜTLEME YÖNTEMİYLE ZENGİNLEŞTİRİLMESİ, TÜRLEMESİ VE SOĞUK BUHAR ATOMİK ABSORPSİYON SPEKTROMETRİ YÖNTEMİYLE TAYİNİ DİLEK ÇABUK YÜKSEK LİSANS TEZİ KİMYA GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ EYLÜL 2012 ANKARA ii Dilek ÇABUK tarafından hazırlanan CIVANIN KATI FAZ ÖZÜTLEME YÖNTEMİYLE ZENGİNLEŞTİRİLMESİ, TÜRLEMESİ VE SOĞUK BUHAR ATOMİK ABSORBSİYON SPEKTROMETRİ YÖNTEMİYLE TAYİNİ adlı bu tezin Yüksek Lisans tezi olarak uygun olduğunu onaylarım. Prof. Dr. A. Rehber TÜRKER Tez danışmanı, Kimya Anabilim Dalı ………………………….. Bu çalışma, jürimiz tarafından oy birliği ile KİMYA Anabilim Dalında Yüksek Lisans tezi olarak kabul edilmiştir. Prof. Dr. Erdoğan HASDEMİR …………………………. (Kimya Anabilim Dalı, Gazi Üniversitesi) Prof. Dr. A. Rehber TÜRKER ………………………….. (Kimya Anabilim Dalı, Gazi Üniversitesi) Prof. Dr. Orhan ACAR …………………………... (Atatürk Meslek Yüksekokulu, Gazi Üniversitesi) Tarih: 27/09/2012 Bu tez ile G.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Yönetim Kurulu Yüksek Lisans derecesini onamıştır. Prof. Dr. Şeref SAĞIROĞLU Fen Bilimleri Enstitüsü Müdür ………………………….. iii TEZ BİLDİRİMİ Tez içindeki tüm bilgilerin etik davranış ve akademik kurallar çerçevesinde elde edilerek sunulduğunu, ayrıca tez yazım kurallarına uygun olarak hazırlanan bu çalışmada bana ait olmayan her türlü ifade ve bilginin kaynağına eksiksiz atıf yapıldığını bildiririm. Dilek ÇABUK iv CIVANIN KATI FAZ ÖZÜTLEME YÖNTEMİYLE ZENGİNLEŞTİRİLMESİ, TÜRLEMESİ VE SOĞUK BUHAR ATOMİK ABSORPSİYON SPEKTROMETRİ YÖNTEMİYLE TAYİNİ (Yüksek Lisans Tezi) Dilek ÇABUK GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Eylül 2012 ÖZET Bu çalışmada, Hg(II) ve MeHg iyonları adsorban olarak Amberlyst 36 kullanılarak kolon katı faz özütleme yöntemiyle zenginleştirildi. Cıva türleri, MHS 15 soğuk buhar sistemi takılı soğuk buhar atomik absorpsiyon spektrometri yöntemi ile tayin edildi. Her iki cıva türü için de ayrı ayrı en uygun tutunma ve geri alma değişkenleri belirlendi. Bu amaçla, pH’nın, örnek çözeltisi akış hızı ve hacminin, geri alma çözeltisinin tipi ve derişiminin cıva türlerinin geri kazanım verimine etkisi araştırıldı. Yabancı iyonların etkileri de çalışıldı. Hg(II) ve MeHg iyonlarının her ikisi için de en uygun pH, örnek çözeltisi akış hızı ve hacmi sırasıyla, 4,0, 3 mL/min ve 50 mL olarak bulundu. Her iki tür de pH 4’te tutunmasına karşın, iyonların geri alınması farklı geri alma çözeltileriyle gerçekleştirilebildi. Türleme, bu özellikten yararlanılarak başarıldı. MeHg iyonları 10 mL 0,1 mol/L HCl çözeltisiyle geri alınırken, Hg(II) iyonları 3 mol/L HCl içinde 10 mL 0,2 mol/L tiyoüre çözeltisiyle geri alındı. Belirlenen en uygun deney koşulları altında Hg(II) ve MeHg için gözlenebilme sınırları sırasıyla 0,44 µg/L ve 0,56 µg/L olarak bulundu. Geri alma çözeltisi hacmi 10 mL ve örnek hacmi 50 mL olduğundan zenginleştirme faktörü yalnızca 5 olarak elde edildi. Önerilen türleme ve zenginleştirme yönteminin doğruluğunu kontrol etmek için belgeli referans madde (ERM-CE464 Tuna Fish) analiz edildi ve MeHg %7,8 bağıl hata ile tayin edilebildi. Belgeli referans v maddedeki Hg(II) derişimi yöntemin gözlenebilme sınırının altında olduğundan tayin edilemedi. Bununla birlikte, doğruluk, her iki tür ve toplam cıva için katkılı su ve balık örnekleri analiz edilerek de kontrol edildi. Katkılı örnek analizlerinde de bağıl hata %10’dan düşük bulundu. Her iki tür için de geri kazanma veriminin bağıl standart sapması, tekrarlanan beş tayin için %3’ün altında bulundu. Bilim Kodu : 201.1.004 Anahtar Kelimeler : Zenginleştirme, türleme, cıva, adsorpsiyon, katı faz özütleme, atomik absorpsiyon spektrometri Sayfa Adedi : 88 Tez Yöneticisi : Prof. Dr. Ali Rehber TÜRKER vi PRECONCENTRATION AND SPECIATION OF MERCURY BY SOLID PHASE EXTRACTION METHOD AND DETERMINATION BY COLD VAPOR ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRIC METHOD (M. Sc. Thesis) Dilek ÇABUK GAZI UNIVERSITY INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY September 2012 ABSTRACT In this study, Hg(II) and MeHg ions were preconcentrated by column solid phase extraction method using Amberlyst-36 as an adsorbent. Mercury species were determined by cold vapor atomic absorption spectrometry method mounted with MHS 15 cold vapor system. Optimum retention and elution parameters were determined for both mercury species separately. For this purpose, the effect of pH, flow rate and volume of sample solution, type and concentration of eluent on the recovery of mercury species were investigated. Effect of foreign ions was also studied. Optimum values of pH, flow rate and volume of sample solution were found as 4.0, 3 mL/min and 50 mL, respectively for both Hg(II) and MeHg ions. Although the both species were retained at pH 4, the elution of them could be performed only with different eluents. The speciation was achieved by using this behavior. While MeHg ions were eluted with 10 mL of 0.1 mol/L HCl solution, Hg(II) ions were eluted with 10 mL of 0.2 mol/L thiourea solution in 3 mol/L HCl. Under the optimum experimental conditions determined, limit of detections for Hg(II) and for MeHg were found as 0.44 µg/L and 0.56 µg/L, respectively. Because of the eluent volume is 10 mL and the sample volume is 50 mL, only 5 were obtained as preconcentration factor. To check the accuracy of the proposed speciation and preconcentration method certified reference material (ERM-CE464 Tuna Fish) was analyzed and MeHg could be determined with a relative error of 7.8%. Because Hg(II) vii concentration in certified reference material is lower than the detection limit of the method, it could not be determined. However, the accuracy was also checked by analyzing spiked water and fish samples for both species and total mercury. Relative error for spiked samples was also found below 10%. Relative standard deviation of recovery for both species was found below 3% for five replicates. Science Code : 201.1.004 Key Words : Preconcentration, speciation, mercury, adsorption, solid-phase extraction, atomic absorption spectrometry Page Number : 88 Adviser : Prof. Dr. Ali Rehber TÜRKER viii TEŞEKKÜR Çalışmam boyunca benden, değerli vaktini, engin bilgi birikimini ve tecrübelerini esirgemeyen, danışman hocam Sayın Prof. Dr. Ali Rehber TÜRKER’e, Tez çalışmam boyunca bilgi ve tecrübeleri ile bana yardımcı olan hocalarım Sayın Prof. Dr. Adalet TUNÇELİ ve Sayın Prof. Dr. Orhan ACAR’a, Aynı laboratuvarda çalıştığım desteklerini ve bilgilerini hiçbir zaman esirgemeyen değerli hocalarım Sayın Araş. Gör. Dr. Özcan YALÇINKAYA’ya ve Sayın Araş. Gör. Hakan Erdoğan’a, Tez çalışmalarım süresince hep yanımda olup beni destekleyen bütün arkadaşlarıma, Her zaman yanımda olan sevgisini, maddi ve manevi desteğini bir an olsun esirgemeyen annem Kudret ÇABUK’a ve babam Teyfik ÇABUK’a, Teşekkürü bir borç bilirim. ix İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET........................................................................................................................... iv ABSTRACT ................................................................................................................ vi TEŞEKKÜR..............................................................................................................viii İÇİNDEKİLER............................................................................................................ix ÇİZELGELERİN LİSTESİ ....................................................................................... .xv ŞEKİLLERİN LİSTESİ............................................................................................xvi SİMGELER VE KISALTMALAR..........................................................................xvii 1. GİRİŞ………………………………………………………………………………1 2. GENEL BİLGİLER .................................................................................................3 2.1. Eser Elementlerin Zenginleştirilmesi, Türlemesi ve Tayini .............................3 2.1.1. Eser elementler .......................................................................................3 2.1.2. Eser elementlerin zenginleştirilmesi.......................................................4 2.1.3. Katı faz özütleme yöntemi......................................................................5 2.1.4. Eser elementlerin türlemesi.....................................................................9 2.2. Katı faz özütleme yöntemi ile ilgili bazı çalışmalar........................................10 2.2.1. Katı faz özütleme yöntemiyle yapılan zenginleştirme çalışmaları......................................................................11 2.2.2. Literatürde yeralan bazı cıva türlemesi çalışmaları…….....................13 2.3. Atomik Absorpsiyon Spektroskopisi (AAS) Yöntemi...................................17 2.3.1. Genel bilgiler........................................................................................17 2.3.2. Atomik absorpsiyon spektrometreleri...................................................20 x Sayfa 2.3.3. Işın kaynakları.......................................................................................21 2.3.4. Atomlaştırıcılar ....................................................................................25 2.3.5. Monokromatör......................................................................................33 2.3.6. Dedektör ...............................................................................................34 2.4. Atomik Absorpsion Spektroskopisinde Girişimler ........................................34 2.4.1. Fiziksel girişimler ................................................................................35 2.4.2. Kimyasal girişimler ..............................................................................35 2.4.3. İyonlaşma girişimi ................................................................................36 2.4.4. Spektral girişimler ................................................................................37 2.4.5. Zemin girişimi ......................................................................................37 2.5. AAS Yöntemi ile Nicel Tayin ........................................................................39 2.5.1. Kalibrasyon yöntemi ............................................................................40 2.5.2. Standart ekleme yöntemi ......................................................................40 2.6. Analitik Başarımı ile İlgili Terimler ..............................................................41 2.6.1. Duyarlık ...............................................................................................41 2.6.2. Doğruluk ..............................................................................................42 2.6.3. Kesinlik ................................................................................................42 2.6.4. Gözlenebilme sınırı ..............................................................................42 2.6.5. Tayin sınırı ...........................................................................................44 3. DENEYSEL KISIM ...............................................................................................45 3.1. Cihazlar ve Malzemeler...................................................................................45 3.1.1. Atomik absorpsiyon spektrometresi......................................................45 3.1.2. pH metre................................................................................................45 xi Sayfa 3.1.3. Çalkalamalı su banyosu........................................................................45 3.1.4. Cam kolonlar.........................................................................................46 3.2. Reaktifler, Çözeltiler ve Kimyasal Maddeler.................................................46 3.2.1. Amberlyst 36….....................................................................................46 3.2.2. Cıva (II) stok çözeltisi, 1000 mg/L ….................................................46 3.2.3. Metil cıva stok çözeltisi, 1000 mg/L.. ..................................................46 3.2.4. Kobalt (II) stok çözeltisi, 1000 mg/L. ..................................................46 3.2.5. Nikel (II) stok çözeltisi, 1000 mg/L .....................................................47 3.2.6. Sodyum stok çözeltisi, 1000 mg/L .......................................................47 3.2.6. Potasyum stok çözeltisi, 1000 mg/L ....................................................47 3.2.8. Mangan (II) stok çözeltisi, 1000 mg/L….............................................47 3.2.9. Magnezyum stok çözeltisi, 1000 mg/L……………………………….47 3.2.10. Çinko stok çözeltisi, 1000 mg/L’lik ...................................................47 3.2.11. Kalsiyum stok çözeltisi, 1000 mg/L ..................................................48 3.2.12. Bakır (II) stok çözeltisi, 1000 mg/L ...................................................48 3.2.13. Amonyak çözeltisi, 0,1 mol/L’lik ......................................................48 3.2.14. Hidroklorik asit çözeltisi, 3,0 mol/L ..................................................48 3.2.15. Hidroklorik asit çözeltisi, 2,0 mol/L .................................................48 3.2.16. Hidroklorik asit çözeltisi, 1,0 mol/L ..................................................48 3.2.17. Hidroklorik asit çözeltisi, 0,5 mol/L ..................................................49 3.2.18. Hidroklorik asit çözeltisi, 0,1 mol/L ..................................................49 3.2.19. Nitrik asit çözeltisi, 3,0 mol/L ............................................................49 3.2.20. Nitrik asit çözeltisi, 2,0 mol/L ............................................................49 xii Sayfa 3.2.21. KMnO4 çözeltisi, 0,1 mol/L. ..............................................................49 3.2.22. NaBH4 çözeltisi, % 0,5 (m/V)’lik (%0,5 (m/V)’lik NaOH çözeltisinde) .................................................49 3.2.23 Tiyoüre (3 M HCl çözeltisinde), 0,05 M .............................................50 3.2.24. Tiyoüre (3 M HCl çözeltisinde), 0,1 M ..............................................50 3.2.25. Tiyoüre (1 M HCl çözeltisinde), 0,2 M……………………………..50 3.2.26. Tiyoüre (2 M HCl çözeltisinde), 0,2 M……………………………..50 3.2.27. Tiyoüre (3 M HCl çözeltisinde), 0,2 M……………………………..50 3.2.28. Arsenik(III) stok çözeltisi, 1000 mg/L...............................................50 3.2.29. Selenyum(IV) stok çözeltisi, 1000 mg/L............................................51 3.3. Örneklerin Hazırlanması…………………………………………………….51 3.3.1. Model çözeltiler………………………………………………………51 3.3.2. Su örneklerinin hazırlanması…………………………………………51 3.3.3. Balık örneğinin hazırlanması…………………………………………52 3.3.4. Belgeli referans maddelerin hazırlanması…………………………….52 3.4. Katı Faz Özütleme (SPE) ile Genel Zenginleştirme Yöntemi………………52 3.4.1. Kolonun hazırlanması ..........................................................................52 3.4.2. Zenginleştirme, türleme ve tayin yöntemi ...........................................53 3.4.3. Adsorpsiyon kapasitesi ve tayin yöntemi .............................................54 4. SONUÇLAR .........................................................................................................56 4.1. Cıva Türlemesi ve Tayini ...............................................................................56 4.1.1. CVAAS yöntemi ile cıva türlemesi ve tayini için en uygun yöntem ve değişkenleri……………………………………………….56 xiii Sayfa 4.1.2. Yöntemin analitik başarımı...…………………………………………....67 4.1.3. Model çözeltide cıva tayini ve türlemesi……………………………......70 4.1.4. Su örneklerinde cıva tayini ve türlemesi………………………………..70 4.1.5. Balık örneğinde cıva tayini ve türlemesi……………………………….70 4.1.6. Adsorpsiyon izotermi ve adsorpsiyon kapasitesi………………………..74 5. TARTIŞMA……………………………………………………………………...76 KAYNAKLAR……………………………………………………………………..82 ÖZGEÇMİŞ………………………………………………………………………...88 xiv ÇİZELGELERİN LİSTESİ Çizelge Sayfa Çizelge 2.1. Bazı alev türlerinin özellikleri…………………………………………25 Çizelge 3.1. CVAAS yöntemiyle Hg tayininde aletsel değişkenler ………………..45 Çizelge 3.2. Su örneklerinin alındıkları andaki pH değerleri ve sıcaklıkları………..51 Çizelge 4.1. Geri alma çözeltisi cinsi ve derişiminin Hg(II)’ nin geri kazanma verimine etkisi………………………………………………………...59 Çizelge 4.2. Geri alma çözeltisi cinsi ve derişiminin MeHg ‘nın geri kazanma verimine etkisi…………………………………………………………59 Çizelge 4.3. Hg(II)’ nin Amberlyst 36 dolgulu kolonda zenginleştirilmesinde yabancı iyonların etkisi………………………………………………...62 Çizelge 4.4. MeHg’nin Amberlyst 36 dolgulu kolonda zenginleştirilmesinde yabancı iyonların etkisi………………………………………………...64 Çizelge 4.5. Hg(II) ve MeHg’nin Amberlyst 36 dolgulu kolonda zenginleştirilmesi ve türlemesi için bulunan analitik başarım ölçütleri…………………………………………………….....69 Çizelge 4.6. Model çözelti ile cıva türleme çalışması………………………………71 Çizelge 4.7. Su örneklerindeki cıva türleri tayini…………………………………..72 Çizelge 4.8. Balık örneğindeki cıva türleri tayini…………………………………..73 Çizelge 4.9. Cıvanın Amberlyst 36 ile zenginleştirilmesi ve türlemesi çalışmasının literatürdeki diğer çalışmalarla karşılaştırılması………...81 xv ŞEKİLLERİN LİSTESİ Şekil Sayfa Şekil 2.1. Kolon tekniği ile zenginleştirme işlemi......................................................8 Şekil 2.2. Atomik absorpsiyon spektrometresinin şematik gösterilişi .................... .21 Şekil 2.3. Oyuk katot lambasının şematik gösterilişi .............................................. .23 Şekil 2.4. Ön-karıştırmasız alev başlığının şematik görünüşü ................................ .26 Şekil 2.5. Ön-karıştırmalı alev başlığının şematik görünüşü .................................. .27 Şekil 2.6. MX çözeltisinin alevde atomlaşması ve uyarılması için olasılıklar........ .28 Şekil 2.7. Grafit fırınlı atomlaştırıcının şematik görünüşü ..................................... .30 Şekil 2.8. CVAAS yönteminin şematik gösterilişi………………………………….33 Şekil 2.9. Standart ekleme kalibrasyon grafiği örneği ............................................ .41 Şekil 3.1. Katı faz özütleme tekniğinde kullanılan kolonun şematik görüntüsü ..... .53 Şekil 4.1. Geri alma çözeltisi olarak 0,1 mol/L HCl çözeltisi kullanıldığında pH’nın geri kazanma verimine etkisi……………………………………57 Şekil 4.2. pH’ nın cıva türlerinin geri kazanma verimine etkisi……………………58 Şekil 4.3. Akış hızının cıva türlerinin geri kazanma verimine etkisi……………….60 Şekil.4.4. Hacmin cıva türlerinin geri kazanma verimine etkisi……………………61 Şekil 4.5. Hg(II) için kalibrasyon grafiği…………………………………………...68 Şekil 4.6. MeHg için kalibrasyon grafiği…………………………………………...68 Şekil 4.7. Hg(II) için doğrusallaştırılmış Langmuir eşitliğinin grafiği……………..74 Şekil 4.8. MeHg için doğrusallaştırılmış Langmuir eşitliğinin grafiği……………..75 xvi SİMGELER VE KISALTMALAR Bu çalışmada kullanılmış bazı simgeler ve kısaltmalar, açıklamaları ile birlikte aşağıda sunulmuştur. Simgeler Açıklama b Langmiur sabiti Ce Denge derişimi N Ölçüm sayısı Q0 Langmuir Adsorpsiyon kapasitesi Kısaltmalar Açıklama AAS Atomik Absorpsiyon Spektroskopisi AFS Atomik Floresans Spektroskopisi CVAAS Soğuk Buhar Atomik Absorpsiyon Spektroskopisi ETAAS Elektrotermal Atomik Absorpsiyon Spektroskopisi FAAS Alevli Atomik Absorpsiyon Spektroskopisi HGAAS Hidrür Oluşturmalı Atomik Absorpsiyon Spektroskopisi ICP-OES İndüktif Eşleşmiş Plazma-Optik Emisyon Spektroskopisi ICP-MS İndüktif Eşleşmiş Plazma-Kütle Spektroskopisi MeHg Metil cıva iyonu (CH3Hg+) SPE Katı Faz Özütleme 1 1. GİRİŞ Canlı metabolizması, canlıda bulunan eser elementlerin az veya çok miktarda olmasından etkilenmektedir. Eser elementlerin canlı organizmalar içerisindeki miktarları çevre koşulları ve besin türlerine göre değişmektedir. Canlı organizmalarda herhangi bir işlevin yerine getirilebilmesi için organizmada eser elementlerin belirli miktarlarda olması gerekir. Bu nedenle, canlıların doğrudan veya dolaylı olarak temas halinde bulunduğu su, gıda, doku, çevre gibi ortamlardaki eser elementler sürekli tayin edilmeli ve kontrol edilmelidir [Oliveira ve ark., 2000; Chen ve Teo, 2001; Grindlay ve ark., 2011]. Genellikle alkali metaller dışındaki metal iyonları su, gıda, çevre gibi örneklerde düşük derişimlerde yani eser miktarda bulunurlar. Eser elementlerin yüksek doğruluk ve kesinlikle tayini aşağıdaki nedenlerden dolayı oldukça zordur: (1) Derişimlerin doğrudan tayininin yapılamayacak kadar küçük olması, (2) Örneğin fiziksel halinin tayin yöntemine uygun olmaması, (3) Ortamda bulunan diğer element veya bileşiklerin bozucu etkileri olması. Bu nedenle, belirtilen zorlukların giderilmesi ve bilinen yaygın tayin yöntemlerinin kullanım alanlarının genişletilmesi için tayin öncesi örnek üzerinde çeşitli çalışmalar yapılmaktadır [Welz ve Sperling, 1999; Dos Santos ve ark., 2005]. Tayin öncesi örnek üzerinde yapılan ön işlemler, alet geliştirmeye göre daha basit ve daha az maliyet gerektirdiğinden bu konuda daha fazla çalışma yapılmaktadır. Tayin öncesi yapılan ön işlemler, örneğin analize hazırlanması, çözülmesi, girişimlerin azaltılması veya giderilmesi için bileşenlerin birbirinden ayrılması, tayin sınırını düşürmek için eser elementlerin deriştirilmesi ve tayin için uygun ortama alınması gibi işlemleri kapsar. Eser elementlerin başka bir ortama alınarak daha küçük hacimde toplanması işlemine “zenginleştirme” denir. Zenginleştirme yapılırken aynı zamanda bir ayırma işlemi de yapılmaktadır. Eser düzeydeki elementlerin ayrılması ve/veya zenginleştirilmesinde sıvı-sıvı özütleme, iyon değiştirme, adsorpsiyon (katı faz özütleme), flotasyonla 2 zenginleştirme, bulutlanma noktası özütlemesi, elektrolitik biriktirme, birlikte çöktürme ve uçurma ile zenginleştirme teknikleri kullanılır. Ayırma ve zenginleştirme, tıp, tarım, gıda, eczacılık, çevre kirliliği, savunma ve birçok sanayi alanında doğru tayinlerin yapılabilmesi için en çok uygulanan analitik ön işlemlerden biridir. Zenginleştirme ve/veya ayırmanın temel amacı, düşük derişimdeki eser metalleri karmaşık örnek ortamlarından ayırmak, bilinen bir ortama almak ve bu arada deriştirerek tayin yöntemi için girişimlerin olmadığı bir ortamda duyarlı olarak tayin etmektir [Kalfa, 2009; Lemos ve ark., 2008; Zhang ve ark., 2008]. Türleme genel olarak örneklerde tayin edilen türün kimyasal şeklinin (iyon, molekül vb.) belirlenmesi ve tayin edilmesi olarak tanımlanır. Elementlerin zehirlilikleri kimyasal türleri ile yakından ilişkilidir ve bu nedenle elementin örnekte hangi türü halinde bulunduğunun belirlenmesi analitik kimyada oldukça önemlidir. Ayrıca metallerin çevrede taşınması, bitkiler ve hayvanlar tarafından alınması ve depolanması bunların kimyasal türlerine bağlı olarak değişmektedir. Bu tez kapsamında katı-faz özütlemesi yöntemiyle Hg(II) ve CH3Hg+ (MeHg) iyonlarının Amberlyst 36 dolgulu kolonda zenginleştirilmesi ve türlemesi amaçlanmıştır. Zenginleştirme ve türleme çalışmasında kolon yöntemi kullanılmış ve bu yöntem için pH, örnek çözelti akış hızı, örnek çözeltisi hacmi, geri alma çözeltisi cinsi ve derişimi gibi faktörlerin etkisi incelenmiştir. Belirlenen en uygun deneysel koşullarda örnek çözeltileri soğuk buhar oluşturmalı atomik absorpsiyon spektrometresi (CVAAS) yöntemiyle analiz edilmiştir. Tayinin doğruluğu ve kesinliği de araştırılmıştır. 3 2. GENEL BİLGİLER 2.1. Eser Elementlerin Zenginleştirilmesi, Türlemesi ve Tayini 2.1.1. Eser elementler Bir örnekte, örneği oluşturan diğer bileşenlere göre çok az bulunan elementlere “eser element” denir. Günümüzde % 10-2 – 10-6 derişim aralığı eser derişim, % 10-6’nın altındaki derişimler ise ultra-eser derişim olarak kabul edilmektedir. Eser bileşenler dışında % 1-5 arasında değişen bileşenlere yan bileşenler, % 5 ve daha yüksek derişimdeki bileşenlere de ana bileşen denir. Eser elementlerin tayininde atomik absorpsiyon spektrometrisi, atomik emisyon spektrometrisi, nötron aktivasyon analizi, elektroanalitik yöntemler, X ışınları floresans spektrometresi, atomik floresans spektrometrisi ve kütle spektrometri gibi yöntemler kullanılmaktadır. Günümüzde litrede miligram ve mikrogram mertebesinde elementler yukarıda sözü edilen uygun analitik yöntemler ile yüksek doğruluk ve güvenilirlikte tayin edilebilmektedir. Daha düşük düşük derişimlerde yöntemin tayin sınırının altında kalındığı için duyarlı ve tekrarlanabilirliği yüksek ölçümler yapılamamaktadır. Ayrıca, birçok ortamda bu derişimdeki elementlerin tayini örnek ortamının fiziksel ve kimyasal çevresinden dolayı ortaya çıkan girişimler nedeniyle oldukça zor yapılmaktadır. Girişim etkisinin olmadığı veya giderildiği ortamlar, eser element tayini için uygun ortamlardır. Aletli analiz yöntemleri ile eser element tayinlerinde girişim etkilerinin olmaması için standartlar ile örneklerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin mümkün olduğu kadar birbirine benzetilmesi gerekmektedir. Bu problemlerin giderilmesi ve tayin elementini gerek uygun bir ortama almak, gerekse deriştirmek amacı ile ayırma-zenginleştirme yöntemleri olarak adlandırılan çeşitli örnek ön işlemleri geliştirilmiştir. Bu yöntemlere genel olarak zenginleştirme yöntemleri denilmektedir. 4 2.1.2. Eser elementlerin zenginleştirilmesi Karmaşık ortamlarda girişim yapabilecek türlerin çokluğu ve tayin elementinin miktarının eser seviyede olmasından dolayı genellikle sağlıklı bir analiz mümkün değildir. Bu nedenle, eser element tayini yapılmadan önce bir ayırma-zenginleştirme basamağının uygulanması zorunlu hale gelir. Zenginleştirme işlemleri ile tayin edilecek madde hem tayin tekniğine uygun olan bir ortama alınır hem de daha küçük hacim içerisinde toplanarak deriştirilir. Ayırma, bir maddenin temasta bulunan iki faz arasında değişik oranda dağılması esasına dayanır. Bütün ayırma yöntemlerinde katı-sıvı, sıvı-sıvı, sıvı-gaz ve katı-gaz şeklinde olabilen iki faz bulunmaktadır. Genel olarak eser element çalışmalarında, eser bileşenler katı veya çözülmüş örneklerden ayrılırken, ana bileşen çözeltide kalır. Ana bileşen örnekten uzaklaştırılırken, eser bileşenlerin çözeltide kaldığı uygulama şekli eser element tayinlerinde pek kullanılmaz. Çünkü ana bileşen çözeltiden ayrılırken beraberinde eser elementleri de sürükleyebilir. Eser elementlerin birbiri üzerine girişimleri (spektral girişim gibi) varsa, eser bileşenlerin diğer eser bileşenlerden ayrılması gerekebilir. Eser element tayinlerinde kullanılan ayırma-zenginleştirme yöntemleri ile tayin basamağında sağlanan iyileştirmeler şunlardır: 1. Eser element derişimi artırılarak yöntemin duyarlığı artırılır. 2. Eser elementler bilinen ve uygun bir ortama alındığından, ortamdan gelebilecek girişimler giderilir. 3. Büyük örnek hacimleri ile çalışılabildiği için örneğin homojen olmayışından gelebilecek hatalar önlenir. 4. Ayırma işlemi ile eser elementler bilinen ortam içine alındığından, standartlar ile örnek ortamını benzetmek kolaylaşır. 5 Zenginleştirme basamağının esas amacı, analit için gözlenebilme sınırını düşürmek, girişimlerden kurtulmak ve tayin edilecek türün derişimini tayin edilebilecek düzeye artırmaktır. Derişimin ne kadar artırıldığı zenginleştirme faktörüne bağlıdır. Zenginleştirme faktörü, tayin edilecek türün orijinal örneğe göre kaç kez daha derişik hale getirildiğinin ölçüsüdür. Zenginleştirmede önemli olan bir başka değişken de geri kazanma verimidir. İdeal bir ayırmada ayrılmak istenen türün tamamı bulunduğu ortamdan ayrılır. Bu durumda geri kazanma verimi % 100 olur. Fakat uygulamada % 99’dan daha iyi geri kazanma verimine ulaşmak genellikle mümkün değildir. Düşük derişimlerde çalışıldığında, % 90 veya % 95’lik geri kazanma verimleri analitik amaçlar için yeterli kabul edilmektedir [Mizuike, 1983]. Eser element zenginleştirme yöntemlerinden yaygın olarak kullanılanların adları aşağıda sıralanmıştır. Bu çalışmada katı faz özütleme tekniği kullanıldığından sadece bu teknik hakkında ayrıntılı bilgi verilmiştir. 1. Sıvı-sıvı özütleme yöntemi 2. Elektroliz ile biriktirme yöntemi 3. Uçuculaştırma yöntemi 4. İyon değiştirme yöntemi 5. Birlikte çöktürme yöntemi 6. Flotasyon yöntemi 7. Katı faz özütleme yöntemi 2.1.3. Katı faz özütleme yöntemi Katı faz özütleme yöntemi, sıvı faz içerisinde bulunan tayin edilecek türün katı bir faz üzerinde adsorbe olmasına dayanan bir yöntemdir. Zenginleştirme yöntemleri arasında katı faz özütleme yöntemi, sıvı-sıvı özütleme yöntemi gibi diğer zenginleştirme yöntemlerine göre basit, hızlı, ucuz olması ve yüksek zenginleştirme 6 faktörü elde edilebilmesinden dolayı daha çok tercih edilir. Bu yöntemin sıvı-sıvı özütlemesine göre birçok üstünlükleri vardır. Bu üstünlükler şunlardır; Katı faz özütlemesi kolonda yapıldığında, analizi yapılacak örnek çözeltisi katı faz özütleme kolonu içinden hızlıca geçebilir. Tutunan türler bir organik çözücü veya bir başka uygun geri alma çözeltisinin küçük bir hacmi ile hızla kolondan alınabilir. Bunun aksine, basit sıvı-sıvı özütleme yöntemi, özütleme sıvısının eklenmesi, çalkalanması, emülsiyonun ayrılmasının beklenmesi ve iki sıvı fazın dikkatlice ayrılması gibi elle yapılan önemli ve uzun işlem basamakları içerir. Katı faz özütleme yönteminde geri alma çözeltisi olarak inorganik (çoğunlukla) ve organik çözücüler kullanılır. Geri alma çözeltisi olarak kullanılan çözelti miktarı genellikle 10 mL’yi aşmaz. Analitik ayırmalarda organik çözücülerin büyük miktarlarının kullanılması önemli çevre sorunları doğurur. Ayrıca, organik çözücüler nispeten büyük hacimlerde kullanıldığı zaman, tayin edilecek türün kirlenme riski artar. Katı faz özütleme yönteminin diğer bir üstünlüğü katı fazın tekrar tekrar kullanılabilmesidir. Halbuki sıvı-sıvı özütlemesinde sıvı faz her defasında yenilenmelidir. Katı faz özütleme yöntemi yüksek zenginleştirme faktörüne sahiptir. Katı faz özütleme işlemleri, akışa enjeksiyon tekniği ile kolaylıkla birleştirilebilmektedir. Bu nedenle zenginleştirme tekniklerinde önemli kolaylıklar ve üstünlükler sağlamaktadır Zenginleştirme ve ayırma işlemlerinde katı faz özütleme yöntemi genelde üç farklı şekilde uygulanır. Bunlar, kolon tekniği, çalkalama tekniği ve yarı geçirgen süzgeç (membran) ile süzme tekniğidir. 7 Bu bahsedilen üç teknikten hangisi kullanılırsa kullanılsın, katı faz özütleme yöntemi dört temel işlem basamağını içerir [Poole ve Poole, 1997]. Şartlandırma basamağı; Katı faz ile örnek temas ettirilmeden önce, katı faz pH, iyonik şiddet, polarite gibi özellikler yönünden örnek çözücüsüne benzer bir çözeltinin (tanık çözelti) temas ettirilmesi ile şartlandırılır. Bu basamağın eksik veya yetersiz uygulanması genellikle tayin edilecek türün zayıf alıkonması ile sonuçlanır. Yükleme basamağı; Tayin edilecek türü içeren örnek çözeltisinin katı faz ile temas ettirilmesi ile analitin katı faz üzerinde adsorplanması sağlanır. Yıkama basamağı; Diğer bileşenlerin adsorbandan veya katı fazdan uzaklaştırılması için katı faz bir çözücü ile muamele edilir. Bu basamak için çözücünün seçimi önemlidir. Çözücü tayin edilecek türü etkilemeksizin diğer bileşenleri önemli ölçüde katı fazdan sökebilmelidir. Geri alma basamağı; Tayin edilecek türleri katı fazdan sökmek için katı faz, küçük hacimde bir çözelti veya bir saf çözücü ile temas ettirilir. Bu basamakta geri alma çözücüsünün tayin edilecek maddeyi tamamen katı fazdan sökmesi beklenir [Erdoğan, 2011]. Yükleme ve/veya geri alma basamağındaki başarısızlık geri kazanma veriminin düşmesine yol açar. Yüksek geri kazanma verimi için hem yükleme hem de geri alma tam olmalıdır. Kolon tekniği Katı faz özütleme tekniği özellikle kolon sistemine uygulandığında oldukça basit ve hızlı olabilmektedir. Şekil 2.1’de şematik olarak çalışma yönteminin verildiği bu teknik katı faz özütleme yönteminde en yaygın kullanılan tekniktir ve sürekli sistem olarak bilinir. Eser element zenginleştirmelerinde genellikle 100–500 mg adsorplayıcı içeren mini kolonlar kullanılır. Bazı katı faz özütleme tekniklerinde 8 kullanılan kolonlar camdan yapılmış musluklu bir boru olup, musluğun üstünde katı faz tutucusu gözenekli disk veya cam pamuğu desteği bulunur. Bu destek üzerine sabit faz olarak katı madde yerleştirilir. Genellikle sabit faz olarak kullanılacak bu katının üzerine de cam pamuğu desteği konulur. Sabit fazın kolonda iyice yerleşmesi hareketli sıvı fazın kolondan geçmesi ile sağlanır. Kolon dolgu maddesi tanık çözelti ile şartlandırıldıktan sonra hazırlanan örnek çözeltisi kolondan belirli bir akış hızı ile geçirilir. Adsorbanda tutunan tayin elementlerini geri almak için kolona az miktarda (5-10 mL) çözücü (geri alma çözeltisi) ilave edilir ve bir ölçülü balonda toplanır. Kolon dolgu maddesinden (adsorban), geri alma çözücüsüne alınan tayin elementleri uygun bir analiz yöntemi ile tayin edilir. Böylelikle 1000 kata varan zenginleştirmeler yapılabilir. Şekil 2.1. Kolon tekniği ile zenginleştirme işleminin şematik gösterilişi [Erdoğan, 2011] Çalkalama tekniği Tayin edilecek elementin içinde bulunduğu çözeltiye, katı faz maddesi (adsorban) katılarak belirli süre birlikte çalkalanır. Çalkalama mekanik veya ultrasonik olarak 9 yapılabilir. Tutunma dengesi kurulduktan sonra, katı faz, süzme veya dekantasyon ile çözeltiden ayrılır. Daha sonra katı faz uygun bir çözücü ile muamele edilerek katı fazda tutunan elementlerin çözücüye geçmesi sağlanır. Çözücü belirli bir hacme tamamlandıktan sonra içerdiği elementler tayin edilir. Bazı durumlarda katı fazdaki eser elementler, katı fazdan geri alınmadan doğrudan da tayin edilebilir. Bu tür tayinlerde adsorban uygun bir çözücü ile çözelti haline dönüştürülebilir veya katı faz bulamaç haline getirilerek de doğrudan analiz edilebilir. Yarı geçirgen süzgeç (membran) ile süzme tekniği Yarı geçirgen süzgeç ile süzme tekniğinde örnek çözeltisi, çözeltideki türleri tutma özelliğine sahip bir yarı geçirgen süzgeçten süzülür. Süzgeçte tutunan elementler uygun bir geri alma çözeltisi ile geri alınır ve tayin edilir. Bu teknik, daha çok dağılma katsayısının ve tutunma hızının büyük olduğu durumlarda uygulanır. 2.1.4. Eser elementlerin türlemesi Elementlerin çoğu örnek ortamında birden fazla kimyasal yapıda bulunabilirler. Bazı elementler farklı yükseltgenme basamakları halinde inorganik bileşikleri halinde veya organik bileşikleri halinde bulunabilmektedir. Farklı yükseltgenme basamağına sahip elementlerin veya farklı kimyasal bileşik halindeki elementler farklı toksik özellik veya fayda göstermektedir. Bu nedenle elementin toplam miktarından daha çok türlerin miktarlarının ayrı ayrı hesaplanması gerekli hale gelmiştir. Eser element türleri örnek ortamında farklı karaklılık gösterirler ve daha karalı yapıda olma eğilimindedirler. Türlerin miktarları ortamın sıcaklığı, pH’sı gibi değişkenlerden etkilenmektedir. Türleme çalışmalarında tayinden önce türlerin birbirinden ayrılabileceği koşulların belirlenmesi gerekir. Genellikle iki şekilde uygulama vardır. Birinci uygulamada, farklı türler için farklı deney koşullarında ayırma sağlanabiliyorsa, bu koşullar uygulanarak farklı türler birbirinden ayrılır ve türler uygun bir tayin yöntemi ile ayrı 10 ayrı tayin edilir. İkinci uygulamada, eğer sadece türlerden birinin ayrılması ve tayini için uygun koşullar belirlenebiliyorsa, önce ayırma işlemi uygulanmadan türlerin toplam miktarı tayin edilir. Sonra belirlenen deneysel koşullarda örnekten ayrılan tür tayin edilir. Daha sonra toplam miktardan tayin edilen türün miktarı çıkarılarak tayin edilmeyen türün miktarı hesaplama yoluyla bulunur [Erdoğan, 2011]. Farklı türlerin farklı deneysel koşullarda sinyal verdiği elektroanalitik teknikler gibi tekniklerde ise her tür aynı çözeltide ayırma yapılmaksızın tayin edilebilir. 2.2. Katı Faz Özütleme Yöntemi ile İlgili Bazı Çalışmalar 2.2.1. Katı faz özütleme yöntemiyle yapılan zenginleştirme çalışmaları Zenginleştirme basamağının esas amacı, gözlenebilme sınırını düşürmek, girişimlerden kurtulmak ve tayin edilecek türün derişimini artırmaktır. Bazı durumlarda bu amaçlar birbirleri ile çelişebilirler. Örneğin, çöktürme ile zenginleştirme yönteminde çöktürücü reaktifin fazlası kullanılır. Çöktürücü reaktifin fazlası geri kazanılan türün miktarını artırırken, tanık sinyalinin büyümesinden dolayı gözlenebilme sınırının artmasına neden olabilir. Çöktürme ile zenginleştirme yöntemlerinde bu iki faktör arasında en uygun koşulun belirlenmesi gereklidir. En uygun koşulların belirlenmesi, zenginleştirme yönteminin ve tayin yönteminin tipine bağlıdır [Alfassi ve Wai, 1992]. Katı faz üzerinde eser elementlerin tutunmasında fiziksel ve kimyasal adsorpsiyon, iyon değiştirme ve kompleks oluşumu etkili olabilir. Bu mekanizmalar katı fazın karakterine ve eser elementin kimyasal yapısına bağlıdır. Bu anlamda katı faz özütleme yöntemi genelde iyon değiştirme ve adsorpsiyon olaylarına dayanır. Zenginleştirme ve ayırma işlemlerinde katyon ve anyon değiştirici reçineler kullanıldığı gibi şelat yapıcı iyon değiştiriciler de kullanılmaktadır. Bunlar arasında Chelex–100, C–18, oktadesil bağlı silika-jel, selülozik iyon değiştiriciler sayılabilir [Kendüzler, 2003; Janoš ve ark., 1992; Pozebon ve ark., 1998]. 11 Tunçeli, katı faz olarak Amberlite XAD–16 kullanarak gümüş elementini zenginleştirmiş ve alevli atomik absorpsiyon spektroskopisi ile tayini için yöntem geliştirmiştir. Bu çalışmada, geri kazanma verimi %99,20, zenginleştirme faktörü 75, gözlenebilme sınırı 0,047 mg/L ve adsorpsiyon kapasitesi de 4,66 mg/g olarak bulunmuştur [Tunçeli ve Türker, 2000]. Tunçeli bir başka çalışmasında da yine Amberlite XAD–16 kullanmış ve bu kez suda Cr(III) ve Cr(VI) türlemesini, Cr(VI)’nın 1,5-difenilkarbazon kompleksini zenginleştirerek gerçekleştirmiştir. Çalışmada, Cr(VI) için geri kazanma verimi %99,7, zenginleştirme faktörü 25, gözlenebilme sınırı 45 g/L ve kullanılan reçinenin adsorpsiyon kapasitesi de 0,4 mg/g olarak bulunmuştur [Tunçeli ve Türker, 2002]. Çekiç ve ark., katı-faz özütleme yönteminde katı faz olarak o-aminobenzoik asit immobilize edilmiş Amberlite XAD-4 reçinesinin kullanılabilirliğini incelemişlerdir. Bu sentezlenen yeni reçinenin zayıf asidik ya da nötr sulu çözeltilerde eser düzeylerde bulunan Pb(II), Cd(II), Ni(II), Co(II) ve Zn(II) metallerinin zenginleştirilmesinde ve FAAS ile tayinlerinde uygulanabileceğini bulmuşlardır. Adsorban üzerinde tutunan metalleri 1 mol/L HNO3 kullanarak geri almışlardır. Yöntem, sentetik metal karışımlarının analizlerine, sertifikalı kömür ve göl suyu örneklerine uygulanmıştır [Çekiç ve ark., 2004]. Tüzen ve ark., Dowex M 4195 kullanarak Au(III)’ün katı faz özütlemesini gerçekleştirmiştir. Kullanılan şelatlaştırıcı reçinenin 100’den fazla çevrime dayanıklı olduğu gözlenmiştir. Geri kazanma verimi % 95’den büyük olup, yöntemin gözlenebilme sınırı 1,61 g/L, zenginleştirme faktörü ise 31 olarak bulunmuştur [Tüzen ve ark., 2008]. Chen ve ark., çevre örneklerindeki V, Cu, Pb, Cd ve Hg elementlerinin on-line yöntemle zenginleştirilmesinde kitosan modifiyeli mezoporus silikayı katı faz olarak kullanmıştır. Elementler ICP-OES ile tayin edilmiştir. Geliştirilen yöntemde geri kazanma verimi, tüm elementler için %90’dan fazla, zenginleştirme faktörü 20; gözlenebilme sınırları sırasıyla 0,33 g/L, 0,30 g/L, 0,96 g/L, 0,05 g/L ve 0,93 12 g/L; adsorpsiyon kapasitesi sırasıyla 16, 3 mg/g, 21,7 mg/g, 22,9 mg/g, 12,2 mg/g ve 13,5 mg/g’dır [Chen ve ark., 2009]. Sharma ve Pant, Amberlite XAD-16’yı gallik asit ile modifiye ederek şelatlaştırıcı adsorban elde etmişlerdir. Hazırlanan adsorban Cr(III), Mn(II), Fe(III), Co(II), Ni(II) ve Cu(II)’nin zenginleştirilmesi ve FAAS ile tayininde kullanılmıştır. Geliştirilen yöntemde, geri kazanma verimleri tüm elementler için %95’ten fazla, zenginleştirme faktörleri sırasıyla 300, 200, 400, 285,7, 300 ve 400, adsorpsiyon kapasitesi sırasıyla 216 mol/g, 180 mol/g, 403 mol/g, 281 mol/g, 250 mol/g ve 344 mol/g’dır [Sharma ve Pant, 2009]. Ünsal ve Soylak, anot çamuru ve maden örneklerine eser düzeydeki altının tayini için katı faz özütlemesine dayanan bir zenginleştirme yöntemi geliştirmiş ve FAAS ile tayin etmiştir. Au(III) iyonları çift duvarlı karbon naotüp dolgulu kolon kullanılarak örneklerden ayrılmış ve zenginleştirilmiştir. Metal iyonları 0,1 mol/L HCl ortamında kolonda çift duvarlı karbon nanotüp üzerinde tutunduktan sonra asetonda 1 mol/L HNO3 ile geri alınarak geri kazanım sağlamıştır. FAAS ile tayinde Au(III) için gözlenebilme sınırını 1,5 µg/L olarak bulunmuştur [Ünsal ve Soylak 2011]. Soylak ve ark., tek duvarlı karbon nano tüpü katı faz olarak kullanarak Fe(III) ve Cr(III) iyonlarını zenginleştirmiş ve FAAS ile tayin etmiştir. Geri kazanma veriminin pH 8’de ≥ % 95 olduğu yöntemde Fe(III) ve Cr(III)’ün gözlenebilme sınırları sırasıyla 2,12 ve 4,08 µg/L’dir [Soylak ve ark., 2010]. Soylak ve Ünsal, Fe(III) ve Pb(II) iyonlarının katı faz ekstraksiyonu ile ayrılması ve zenginleştirilmesi için buki tüpler üzerine bir disk (BTs) oluşturmuşlardır. Fe(III) ve Pb(II) iyonları pH 6’da nicel olarak geri almışlardır. Analitik değişkenlerin (örnek hacmi, akış hızı gibi) etkilerini incelemişlerdir. Fe(III) ve Pb(II) için tayin sınırları sırasıyla 1,6 ve 4,9 μg/L olarak bulmuşlardır. Yöntemin doğruluğunu belgeli referans madde TMDA-51.3 ve katkılı su analizleri ile kontrol etmişlerdir. Fe(III) ve Pb(II) 13 için geliştirilen bu yöntemi doğal sulara ve bitkisel örneklere uygulamışlardır [Soylak ve Ünsal, 2011]. Yalçınkaya ve ark., katı faz olarak sentezledikleri nano malzemeyi (ZrO2/B2O3) kullanarak Co(II), Cu(II), Cd(II) iyonlarının zenginleştirilmesi ve FAAS yöntemi ile tayini çalışmasını yapmıştır. Şelat oluşturucu maddelere ihtiyacın duyulmadığı yöntemde, Co(II), Cu(II), Cd(II) iyonlarının gözlenebilme sınırları sırası ile 3,8, 3,3, ve 3,1 µg/L, geri kazanma verimleri sırasıyla % 95 güven seviyesinde; % 96, % 95, % 98 olarak verilmiştir. Kullanılan nano malzemenin adsorpsiyon kapasitesi ise Co için 32,2 mg/g, Cu için 46,5 mg/g ve Cd için 109,9 mg/g’ dır [Yalçınkaya ve ark, 2010]. 2.2.2. Literatürde yeralan bazı cıva türlemesi çalışmaları Cıva (Hg) insan sağlığına ve ekosisteme etki eden en önemli toksik eser elementlerden biridir. Cıvanın en büyük kaynağı insan kökenli atıklardır. 2000’den fazla ticari ve sanayi araçta cıva kullanımına rastlarız. Cıva, piller, deterjanlar, lambalar, tıbbi ürünler, böcek ilaçları (eskiden kullanılanlar), termometreler ve termostat sondaları başta olmak üzere birçok malzemenin üretiminde veya üretim sürecinde bulunmaktadır [Leopold ve ark., 2010; Çıtak, 2010]. Nüfus artışı ve kentleşme sonucu olarak daha fazla insan faaliyetleri önemli ölçüde civa emisyonuna katkıda bulunur. Şu anda cıva kirliliği dünyada bir çevre sorunu olarak kabul edilmektedir. Cıvanın toksitesi sadece toplam deişimine değil önemli ölçüde kimyasal yapısına da bağlıdır [Ying Gao ve ark., 2012]. 1953-1960 yılları arasında Japonya’da büyük bir suni gübre fabrikasının atıklarının Minimata körfezine bırakılmasından dolayı bölgenin sakinlerinde bir takım hastalık belirtileri görülmüştür. Konuşma zorluğu, uzuvlarda uyuşukluk, görme ve işitmede bozukluklar gibi belirtilerle tahribata yol açan ve bu safhadan sonra da tedavi edilemeyen bu hastalığa körfezin adına atfen “Minimata hastalığı” adı verilmiştir. Birçok kişinin ölümüne ve sakat kalmasına yol açan bu hastalığın sebebinin körfeze 14 bırakılan cıvalı bileşikler ve bunlarla kirlenen balıkların yenmesi olduğu anlaşıldıktan sonra, körfezde balık tutulması yasaklanmıştır. Benzer olaylar başka ülkelerdede meydana gelmiştir. 1972 yılında Irak’ta cıvalı bileşiklerle kirlenmiş buğday ve unların yenmesi sonucu 6530 kişi sehirlenmiş ve bunlardan 500 kadarı hayatını kaybetmiştir [Leopold ve ark,. 2010; Çıtak, 2010]. Cıva doğada fiziksel veya kimyasal olarak birçok farklı yapıda bulunur. Elementel Hg, inorganik Hg(II), metil cıva (CH3Hg+) ve dimetil cıva (CH3HgCH3) cıvanın en önemli kimyasal yapılarıdır. Bunlardan en toksik olanı metil cıvadır. Humik maddeler cıvayı metilleyebilir, Hg(II) iyonunu metalik cıvaya (Hg) indirgeyebilir ve cıva ile kompleks bileşikler yapabilir. Cıva sedimentlerde metilleyici bakteriler etkisi ile metil veya dimetil cıvaya dönüşebilir. Metil cıva bileşikleri de inorganik cıvaya dönüşebilir [Leermakers ve ark., 2005; Çıtak, 2010]. Monometil cıva elementel cıva ve inorganik tuzlarına göre çok daha toksiktir. Monometil cıva sindirim sistemi ile çok hızlı bir şekilde emilir önce kana sonrada beyine ulaşır. Beyine ulaşan cıva sinir sisteminde geri dönüşü olmayan hasara yol açar. Ayrıca civa bileşikleri proteinde bulunan –SH grubundaki kükürt atomlarına kuvvetli kovalent bağlarla bağlanır. Bu bağlamda alkil-cıva bileşikleri, -SH grubundaki hidrojen (H) atomlarıyla yer değiştirir. Cıva atomunun bu şekilde proteine bağlanmasıyla, proteinin özelliklerinde ciddi bir değişme meydana gelir. Bilindiği gibi proteinler hücre içinde enzim olarak hareket ederek organizmadaki biyolojik tepkimeleri katalizlemede ve hücre zarının oluşumunda önemli bir rol oynarlar. Proteindeki bileşiklerinden cıvanın kükürt (S) bağlanması atomlarına sonucunda ortamda proteinin bulunabilecek enzim cıva aktivitesi durdurulmuş olur. Böylelikle hücre zarındaki madde geçişi engellenmiş olup hücre zarı görevini yapamaz hale gelir [Leemakers ve ark., 2005; Çıtak, 2010]. Sanayi ürünleri, gıda ve su kirliliği kontrolünde toplam cıva analizinin µg/L düzeyinde yapılması gerekmektedir. Cıva türlerinin ise toksisite ve bünyelerde davranışları farklı olduğu için µg/L veya daha düşük derişimlerde analizleri 15 istenmektedir. Bu eser düzeydeki toplam cıva analizleri için en yaygın kullanılan teknikler soğuk civa buharı oluşturma sonrası AAS, AFS, ICP-OES ve ICP-MS’ tir. Cıvanın yukarıda bahsedilen özelliklerinden dolayı çevre, gıda vb. çeşitli örneklerde cıva tayini gittikçe önem kazanmaktadır. Krishna ve ark., inorganik ve metil cıva türlerini zenginleştirmek için polianilin dolgulu kolon kullanmışlardır. MeHg iyonları % 0,3’lük HCl ile Hg(II) iyonları ise % 0,3’lük HCl içinde % 0,02’lik tiyoüre ile geri alınmıştır. Türlerin zenginleştirme faktörü 120 ve 60 olarak bulunmuştur. Geliştirilen yöntemi doğal su örneklerine uygulamıştır [Krishna ve ark., 2005]. Torres ve ark., yaptıkları bir çalışmada biyolojik örneklerde toplam cıva ve inorganik cıva tayini için CVAAS yöntemini geliştirmişlerdir. İnorganik civa miktarını bulmak için örnekler TMAH (tetrametilamonyum hidroksit) ile muamele edilerek çözülmüş, toplam cıva miktarını bulmak için ise örnekler asit çözeltisiyle mikrodalga fırında çözülmüştür. Toplam cıva ve inorganik cıvanın arasındaki farktan metil cıva miktarını hesaplamışlardır. Yöntem belgeli referans madde (CRM), köpekbalığı karaciğeri ve midye dokusuna başarıyla uygulanmıştır. Gözlenebilme sınırı inorganik cıva için 0,02 mg/g, toplam cıva için ise 0,04 mg/g olarak bulunmuştur [Torres ve ark.,2009]. Tüzen ve ark., Dowex Optipore SD-2 reçinesine streptococcus pyogens yüklenmiş bir katı faz oluşturmuşlar, bu katı faz üzerinde inorganik ve organik cıva türlemesi ve zenginleştirmesi yapmışlardır. pH 8’de sırasıyla MeHg iyonlarını 0,1 mol/L HCl ile Hg(II) iyonlarını ise 2 mol/L HCl çözeltisiyle geri almışlardır. Cıva miktarının belirlenmesi için CVAAS yöntemini kullanmışlardır. Bazı alkali, toprak alkali ve geçiş metallerinin girişim etkileri de incelenmişlerdir. Hg(II) ve MeHg için gözlenebilme sınırı sırasıyla 2,1 ng/L ve 1,5 ng/L olarak bulunmuştur. Yöntemde her iki analit için zenginleştirme faktörünü 25 olarak bulmuşlardır. Yöntemin doğruluğunu araştırmak için belgeli referans madde (NRRCCC-DORM 2 Dogfish 16 Muscle) analizini yapılmışlardır. Araştırmacılar yöntemi doğal su ve çevre örneklerine uygulamışlardır [Tüzen ve ark., 2009]. Mousavi ve ark., cıva zenginleştirmesi ve tayini için, akışa enjeksiyon (FI) yöntemiyle birleştirilen soğuk buhar atomik absorpsiyon spektrometresini (CVAAS) kullanmışlardır. Katı bir faz üstünde tutunan cıva (ng/L) düzeylerini belirlenmişlerdir. Deney için uygun koşulları (örnek hacmi, akış hızı, yabancı iyonların etkisi ve kolonun kullanma kapasitesi) belirlemişlerdir. Gözlenebilme sınırını 3 ng/L, dinamik aralığı 50 mL örnek için 10-250 ng/L olarak belirlemişler. Bu yöntemi su ve atık su örneklerinde cıva tayini için uygulamışlardır [Mousavi ve ark., 2010]. Mladenova ve ark., yüzey sularında düşük derişimlerde (µg/L) çözünmüş inorganik cıva ve metil cıvanın ayrılması ve zenginleştirilmesi için L-sistein aşılanmış silikajel sorbenti kullanmışlardır. Cıva türlerinin tayini için sürekli akışlı kimyasal buhar oluşturmalı atomik absorpsiyon spektrometresi (CF-CVG-AAS) ve indüktif eşleşmiş plazma–kütle spektrometresi (ICP-MS) yöntemlerini kullanmışlardır. Gözlenebilme sınırını CF-CVG-AAS yöntemiyle Hg(II) için 1,5 ng/L MeHg için ise 5 ng/L olarak, ICP-MS yöntemiyle ise Hg(II) için 1 ng/L, MeHg için ise 2,5 ng/L olarak bulmuşlardır [Mladenova ve ark., 2012]. Dressler ve ark., yaptıkları çalışmada kırmızı şarapta toplam cıva, inorganik cıva ve metil cıva tayini yapmak için akış enjeksiyonlu soğuk buhar oluşturmalı indüktif eşleşmiş plazma–kütle kromatografi–indüktif yöntemlerini spektrometri eşleşmiş kullanmışlardır. (FI-CVG-ICP-MS) plazma–kütle Geri kazanım yöntemi spektrometri değerleri ve gaz (GC-ICP-MS) %99-104 arasında değişmektedir. GC-ICP-MS yönteminde gözlenebilme sınırlarını Hg(II) ve MeHg için sırasıyla 0,77 ve 0,80 μg/L olarak bulmuşlardır. Toplam cıva tayini için kullanılan FI-CVG-ICP-MS yönteminde gözlenebilme sınırını 0,01 μg/L olarak bulmuşlardır. Örneklerde toplam cıva tayini yapılmış ve en yüksek değer olarak 0,55 ± 0,02 μg/L bulmuşlardır [Dressler ve ark., 2012]. 17 Zhang ve Adeloju, biyolojik örneklerde cıva tayini için hızlı bir akışa enjeksiyon sistemli katalitik soğuk buhar atomik absorpsiyon spektrometri (FI-CCV-AAS) yöntemi geliştirmiş inorganik ve organik karışımdan toplam cıva tayini için NaBH4 ile cıva türlerini indirgeyerek cıva buharı oluşturmuştur. Balık örneklerinde metil cıva ve inorganik cıva, tiyoüre varlığında HCl ile FI-CCV-AAS yöntemiyle nicel olarak geri kazanılmıştır. Yöntem balık karaciğeri referans maddesine (DOLT-4) uygulanmış ve toplam cıva için % 91,5 metil cıva için ise % 102,3 geri kazanım elde edilmiştir. Akışa enjeksiyon sisteminin kullanımı ile saatte 180 örnek analiz edilmiştir [Zhang ve Adeloju, 2012]. Sarıca ve Türker, yaptığı çalışmada inorganik cıva ve metil cıva tayini için tepe boşluklu tek damla mikro özütleme (HS-SDME) ile birleştirilen elektrotermal atomik absorpsiyon spektrometri (ETAAS) yöntemini geliştirmiştir. Tiyoüre ve amonyum prolidinditiyokarbamatı (APDC) alıcı faz olarak tespit etmiştir. Yöntemin değişkenleri; mikroözütleme süresi, sıcaklık, NaBH4 derişimi, alıcı faz derişimi ve ortam pH’sı farklı cıva türleri için ayrı ayrı koşullar belirlemek için araştırılmıştır. Olası girişim etkileride incelenmiştir. Yöntemin doğruluğu belgeli referans madde analizi (BCR 453 Tuna fish) ve katkılı numune analizleri ile doğrulanmıştır. Önerilen yöntem ile cıva türlerinin tayini ve türlemesi için su ve balık örneklerine uygulanmıştır. Gerçek örneklerde civa türlerinin derişimi %10’dan küçük bağıl standart sapma ile bulunmuştur [Sarıca ve Türker, 2012]. 2.3. Atomik Absorpsiyon Spektroskopisi (AAS) Yöntemi 2.3.1. Genel bilgiler Atomik absorpsiyon spektroskopisi, elektromanyetik ışımanın gaz fazındaki serbest atomlar tarafından absorplamasına dayanır. Eo temel enerji seviyesindeki bir atom, h enerjili bir foton absorplarsa, Ei uyarılmış enerji seviyesine geçer. Bu olaya atomun uyarılması denir ve geçişe ait enerji değeri Planck eşitliğiyle hesaplanır: 18 Ei – Eo = h =h c (2.1) Burada; h : Planck sabiti, 6,626.10-34 J s c : Işık hızı, m/s : Absorplanan ışının frekansı, s-1 : Absorplanan ışının dalga boyu, m dir. Buna göre bir atomun absorpsiyon yapması için, temel ve uyarılmış seviyeler arasındaki enerji farkına denk enerjiye sahip bir ışın ile karşılaşması gerekir. Diğer taraftan Lambert, homojen bir ortamdan geçen ışın şiddetinin, ışınların geçtiği yöndeki ortamın kalınlığıyla üstel şekilde azaldığını, ancak ortama gelen ve geçen ışın şiddetlerinin oranının gelen ışınların şiddetinden bağımsız olduğunu bulmuştur. I = Io e-k'd (2.2) Burada; Io : Ortama gelen ışının şiddeti, I : Ortamı terk eden ışının şiddeti, d : Ortamın kalınlığı (ışının ortamdan geçtiği yol), k' : Absorpsiyon katsayısı (dalga boyu ve ortama bağlı bir katsayı), dır. Absorpsiyon katsayısı ışını absorplayıcı türün derişimi ile orantılıdır. k' = k" C Bu, bağıntı eşitlik 2.2’de yerine konur, düzenlenir ve her iki tarafın logaritması alınırsa maddelerin ışın absorpsiyonuyla ilgili Lambert tarafından ortaya atılan ve Beer tarafından geliştirilen Lambert – Beer yasası eşitliği ortaya çıkar. 19 ln (Io / I) = k"d C k = k"/ 2,303 ise A = log (Io / I) = k d C (2.3) Burada; A : Absorbans, C : Absorpsiyon yapan türün derişimi, k : Absorpsiyon katsayısı (Derişim molarite olarak alındığında molar absorpsiyon katsayısı adını alır ve k yerine ε kullanılır.) dır. Absorpsiyon, temel haldeki atomların enerji absorplayarak uyarılmış hale geçmeleri esasına dayandığından, absorbans da esas olarak temel haldeki atomların sayısına bağlı olarak değişir. Belirli bir sıcaklıkta gaz fazında bulunan uyarılmış atomların temel düzeydeki atom sayısına oranı Boltzmann eşitliğiyle hesaplanır. Nu = No gu e go E/kT (2.4) Burada; Nu, No : Sırasıyla uyarılmış ve temel düzeydeki atomların sayısı, k : Boltzmann sabiti, E T : Uyarılmış ve temel düzeyler arasındaki enerji farkı, : Mutlak sıcaklık, gu, go : Sırasıyla uyarılmış ve temel düzeylerin istatistik ağırlıkları dır. Boltzmann eşitliğine göre ortamın sıcaklığı artarsa, temel düzeydeki atom sayısı azalır ve uyarılmış düzeydeki atom sayısı artar. Atomik absorpsiyon spektroskopisi tekniğinde, temel düzeydeki atom sayısının fazla olması istendiğinden, atomlaşma sıcaklığı belirlenirken, bu sıcaklığın çalışılan element atomlarını atomlaştırmasına 20 fakat uyarmamasına dikkat edilmelidir. Genellikle, 3000 K’den düşük sıcaklıklarda uyarılmış düzeydeki atom sayısı, temel düzeydeki atom sayısı yanında ihmal edilebilir değerlerdedir. Bu nedenle bu sıcaklıklarda temel düzeydeki atom sayısı ortamdaki toplam atom sayısına eşit alınabilir [Erdoğan, 2011]. 2.3.2. Atomik absorpsiyon spektrometreleri Atomik absorpsiyon spektrometrelerinde, atomlaştırılan tayin elementi üzerine onun absorplayacağı ışın gönderilerek, atomlaştırıcıya gelen ve geçen ışın şiddetlerinin oranı ölçülür. Bu işlemler için kullanılan bütün atomik absorpsiyon spektrometreleri temelde aynı bileşenlere sahiptir. Atomik absorpsiyonun ölçülmesinde kullanılan spektrometreler, esas olarak aşağıdaki bileşenlerden meydana gelir (Şekil 2.2). Atomik absorpsiyon cihazlarının en önemli kısımlarından biri absorplanacak ışınları yayan ışın kaynaklarıdır. Bu kaynaktan atomlaştırıcı ortamına tek dalga boylu ışın gönderilmesine rağmen, atomlaştırıcı ortamından ilâve ışınların yayılması nedeniyle atomlaştırıcıdan yayılan ışınlar çok dalga boyludur. İdeal bir atomlaştırıcının emisyon yapmaması gerekirse de, bunun sağlanması uygulamada pek mümkün değildir. Absorpsiyon ölçmelerinde atomlaştırıcı tarafından yayılan ışınların etkisini gidermek için tek ışın demetli alternatif akımlı sistemler geliştirilmiştir. Bu sistemlerde; ışın kaynağı ile atomlaştırıcı arasına konan bir ışın kesici, kaynaktan gelen ışınları dedektöre kesikli olarak gönderirken, atomlaştırıcıda oluşan ışınlar dedektöre sürekli ulaşır. Kesikli gelen ışınlar dedektörde bir alternatif akım oluşturur ve elektronik devreler de sadece bu akımı yükseltir. Böylece, ışın kaynağından gelen ışın şiddetinin yanında atomlaştırıcıdan kaynaklanan ışın şiddeti ihmal edilmektedir. Işın kaynaklarından kesikli ışınların gelmesi, kaynağa kesikli akım uygulamakla da sağlanabilir (Şekil 2.2a). 21 Şekil 2.2. Atomik absorpsiyon spektrometresinin şematik gösterilişi [Welz ve Sperling, 1999] 1. Işın kaynağı, 2. Atomlaştırıcı, 3. Monokromator, 4. Dedektör, 5. Ölçme sistemi. (a. Tek ışın yollu, alternatif akımlı, b. Çift ışın yollu, alternatif akımlı cihazlar.) Işın kaynağından gelen ışınların kesikli hale getirilmesi yerine, ışın yoluna yerleştirilen aynalı ışık biçer yardımıyla ışınlar bir kere atomlaştırıcıdan ve bir kere de atomlaştırıcının dışından geçirilmek suretiyle de dedektöre ulaştırılabilir. Bu şekilde alternatif akımlı çift ışın yollu cihazlar yapılmaktadır. Her iki ışın şiddeti birbirine eşit olduğunda dedektörde herhangi bir akım meydana gelmemektedir. Absorpsiyon nedeniyle ışın şiddetlerinin oranı değiştiğinde dedektörde bir akım üretilmekte ve bu akım yükseltilerek ölçülmektedir. Bu sistemde çift ışın demeti kullanılması nedeniyle kararlılık tek ışın demetli sistemlere göre daha iyi, fakat ışın demetinin ikiye ayrılması yüzünden yayılan ışın şiddetinin azalması nedeniyle de analitik duyarlık daha düşüktür (Şekil 2.2b) [Yalçınkaya, 2010]. 2.3.3. Işın kaynakları Atomik absorpsiyon hatlarının çok dar (0,002–0,005 nm) olması ve her elementin kendisine has elektronik geçiş enerjilerinin bulunması atomik absorpsiyon spektrometrik yöntemi oldukça seçici yapmaktadır. 22 Atomik absorpsiyon çalışmalarında kullanılan ışın kaynaklarına ait emisyon hatlarının hat genişliğinin atomik absorpsiyon hattının hat genişliğine eşit veya daha dar olması istenir. Bu nedenle atomik absorpsiyon spektrometrik yöntemde absorpsiyon piklerinden daha dar bant genişliği olan ışın kaynakları kullanılır. Atomik absorpsiyon ölçmelerinde kullanılan ışın kaynakları aşağıda listelenmiştir; 1. Oyuk katot lambaları (OKL) 2. Elektrotsuz boşalım lambaları (EBL) 3. Buhar boşalım lambaları 4. Alev 5. Sürekli ışın kaynakları Bu tez kapsamında en yaygın kullanılan oyuk katot lambaları, elektrotsuz boşalım lambaları ile son yıllarda kullanılmaya başlanan sürekli ışın kaynakları hakkında bilgi verilmiştir. Oyuk katot lambaları (OKL) Atomik absorpsiyon spektroskopisinde halen en yaygın kullanılan ışık kaynağı oyuk katot lambasıdır (Şekil 2.3). Bu kaynak, 1-5 torr arasında düşük basınca sahip argon gibi bir inert gaz ortamında kapatılmış bir cam boruda tungsten veya nikel bir anot ve silindir şeklinde bir katot içeren kapalı bir cam tüp şeklindedir. Katot, analiz elementinin metalinden veya o metalin uygun bir alaşımından yapılmıştır. Elektrotlar arasında uygulanan 300 V kadar bir potansiyel, inert gazın iyonlaşmasını ve inert gaz iyonları ile elektronların elektrotlara yönelişinden doğan 5-10 mA’lik bir akımı oluşturur. Potansiyel yeterince büyük ise, inert gaz katyonları katoda yeterli bir enerji ile çarparak metal atomlarının bazılarını yerinden sökerek bir atom bulutu oluşturabilir; bu işleme sıçratma adı verilir. Sıçratılan metal atomlarından bazıları yine iyon ve/veya elektronların çarpmasıyla uyarılmış hale geçer ve sonra temel hale dönerken katot metaline özgü dalga boyunda ışın yayarlar. Lambanın sıcaklığı 23 genellikle atomlaştırıcının sıcaklığından daha düşük olduğundan, lambadaki hat genişlemesi atomlaştırıcıdakinden daha düşüktür. Bunun sonucu olarak lambada yayılan ışının hat genişliği, atomlaştırıcıdaki atomların adsorpsiyon hat genişliğinden daha dardır. Buda atomik absorpsiyon spektroskopisi için istenen bir durumudur. Lambada katot malzemesinden sıçratılan metal atomları sonunda ya tekrar katot yüzeyine ya da lambanın iç çeperlerine dönerek buralarda toplanır [Skoog ve ark., 1999]. OKL’de katot elementine ait ışınlar yayıldığı için her element için o elementten yapılmış katodu olan OKL gereklidir. Bazı durumlarda katot malzemesi olarak alaşımlar kullanıldığında aynı lamba ile birkaç elementin tayini yapılabilmektedir. Her element (bazen element grupları) için ayrı bir lamba gerektirmesi OKL’nin en büyük yetersizliğidir. Son yıllarda her element için tek lambanın kullanıldığı sürekli ışık kaynaklı cihazlar geliştirilmiştir. Şekil 2.3. Oyuk katot lambasının şematik gösterilişi [Welz ve Sperling, 1999] 24 Elektrotsuz boşalım lambaları (EBL) Eletrotsuz boşalım lambası, atomik çizgi spektrumu için yararlı bir kaynak olup aynı element için yapılmış oyuk katot lambalarına göre 10-100 kat fazla ışın şiddeti sağlayabilir. Tipik bir lamba, birkaç torr basınçlı argon gibi bir inert gaz ortamında, analiz elementini metal veya bir tuzu şeklinde içeren kapalı bir kuvars borudur. Bu kaynak elektrot içermez; bunun yerine şiddetli radyo frekansı veya mikrodalga ışınım alanı ile gerekli enerji sağlanır. Bu alanda inert gaz iyonlaşır; iyonlar alanın yüksek frekanslı bileşeni ile hızlandırılırlar ve böylece spektrumu istenilen metalin atomlarını uyaracak enerjiye ulaşırlar [Skoog ve ark., 1999]. Uyarılan metal atomları da kendilerine özgü dalga boylarında ışın yayar. Sürekli ışın kaynakları Son yıllarda tüm elementler için sadece bir ışık kaynağının kullanıldığı sürekli kaynaklı atomik absorpsiyon spektrometreleri kullanılmaktadır. Böylece oyuk katot lambasında olduğu gibi her element veya element grubu için ayrı lamba kullanımı ortadan kalkmış ve tüm ultraviole-görünür bölgede (UV-GB) ışın yayan ışık kaynakları kullanılmıştır. Işık kaynağı olarak ksenon ark lambalar kullanılarak ve yüksek ayırma güçlü monokromatörler yardımıyla her piksel için yaklaşık 2 pm çözünürlük sağlanmaktadır. Sürekli ışın kaynaklı atomik absorpsiyon spektrometresinde 2 ayrı monokromatör kullanılmaktadır. Bunlardan bir tanesi istenilen dalga boyunda ışının atomlaştırıcıya ulaşması için ışık kaynağı ile atomlaştırıcı arasına diğeri ise atomlaştırıcı ile detektör arasına konmaktadır. Bu ışık kaynaklarının kullanıldığı cihazlara, yüksek çözünürlüklü sürekli ışık kaynaklı atomik absorpsiyon spektrometresi (HR-CSAAS) denilmektedir. [Welz ve ark, 2005]. 25 2.3.4. Atomlaştırıcılar Atomik adsorsiyon spektroskopisinde atomlaştırıcılar, çözeltideki analiz elementinin serbest atomlarının oluşmasını sağlar. Absorpsiyon şiddeti gaz fazındaki serbest atom derişimiyle doğru orantılı olduğundan, AAS’de atomlaştırıcıların çok önemli bir işlevi vardır. Atomlaştırıcılar, genellikle alevli ve alevsiz (elektrotermal) olmak üzere ikiye ayrılır. Alevli atomlaştırıcılar Örnekteki analiz elementini atomlaştırmak için uygun alev başlıklarıyla, çeşitli yanıcı ve yakıcı gazların yakılmasıyla elde edilen alevin kullanıldığı atomlaştırıcılardır. Genellikle alevli atomik absorpsiyon spektrometrelerinde yakıcı gaz olarak hava, oksijen ve diazot monoksit (N2O), yanıcı gaz olarak da hidrojen (H2), asetilen (C2H2) ve propan gazı kullanılır. Bazı alev türlerinin özellikleri Çizelge 2.1’de verilmiştir [Haswell, 1991]. Çizelge 2.1. Bazı alev türlerinin özellikleri Yanıcı Gaz Yakıcı Gaz Alev Sıcaklığı, ( oC) Yanma Hızı, (cm/s) Asetilen Hava 2300 160 Hidrojen Hava 2050 320 Propan Hava 1930 45 Hidrojen N2O 2650 390 Asetilen N2O 2950 285 Asetilen Oksijen 3180 1130 Alevli atomlaştırıcılarda ön-karıştırmalı ve ön-karıştırmasız olmak üzere iki tür alev başlığı kullanılır. Ön-karıştırmasız (türbülent akımlı) alev başlıkları, nebülizörle birlikte imal edilmiştir (Şekil 2.4). Örnek çözeltisi kılcal bir borudan yanıcı ve yakıcı gazların sağladığı venturi etkisi ile emilir. Genellikle örnek akış hızı dakikada 1–3 mL’dir. Bu 26 başlıkların en önemli avantajı aleve daha çok örnek çözeltisinin gitmesini ve böylece daha temsili bir analizin yapılmasını sağlamasıdır. Ön-karıştırmalı alev başlıklarına göre patlama ve geri saçılma ihtimali daha azdır. Alev yolunun kısa olması ve bekin tıkanma ihtimalinin fazlalığı ise önemli dezavantajlarıdır. Gürültülü çalışan bu atomlaştırıcılar emisyon ve floresans çalışmalarında tercih edilirken, ışık yolunun kısa olmasından dolayı absorpsiyonda kullanılmazlar. Şekil 2.4. Ön-karıştırmasız alev başlığının şematik görünüşü [Robinson, 1990] Ön-karıştırmalı (laminer akımlı) alev başlıklarında (Şekil 2.5) örnek çözeltisi yakıcı gazın yardımıyla kılcal borudan emilir [Ebdon, 1982]. Örnekten gelen aerosoller muhtelif engellere çarparak sis haline getirilir ve yakıt gazları ile birlikte aleve taşınır. Örneğin büyükçe bir kısmı aleve taşınamaz ve dışarı atılır. Ön-karıştırmalı alev başlıklarının ışın yollarının daha uzun olması sebebiyle duyarlık ve tekrarlanabilirlik daha iyidir. Örnek emiş hızının ve aleve taşınma oranının düşüklüğü bu alev başlıklarının yetersizliğidir. 27 Yakıcı gaz yardımı ile emilen çözeltinin aleve ulaşma oranı ve çözücünün buharlaşma hızı örnek ve standart çözeltilerinin yoğunluk, viskozite ve yüzey gerilimi gibi fiziksel özellikleriyle atomlaştırıcıda kullanılan sisleştiricinin yapısına bağlı olarak değişir. Sis halinde alev ortamına ulaşan çözeltideki çözünmüş maddeler ısı etkisiyle çözücü buharlaştıktan sonra, kurur ve katı tanecikler oluşur. Çözücünün buharlaşma hızı, damlacıkların büyüklüğüne ve çözücünün türüne bağlıdır. Katı tanecikler alevin sıcaklığına bağlı olarak çeşitli değişikliklere uğrar. Organik maddeler yanar, inorganik maddeler ise birbirleriyle veya alevdeki gazlarla tepkimeye girer. Alev ortamında oluşan analiz elementinin tuzları sıcaklığın etkisiyle serbest atomlarına dönüşür. Bu serbest atomlar kaynaktan gelen ışınları absorplayarak uyarılırlar. Alev ortamında meydana gelen kimyasal olaylar çok karmaşıktır. Çözelti halinden absorpsiyona kadar alev ortamında meydana gelen olaylar Şekil 2.6’da basit olarak gösterilmiştir [Kendüzler, 2003]. Şekil 2.5. Ön-karıştırmalı alev başlığının şematik görünüşü 28 Şekil 2.6. MX çözeltisinin alevde atomlaşması ve uyarılması için olasılıklar Alevli AAS’de kesin ve doğru analizler yapabilmek için alev şartlarının doğru olarak tespiti gerekir. Alev başlığının yükseklik ve genişliğe bağlı olarak alevin sıcaklığı ve bileşimi değişir. Bu nedenle tayin elementinin serbest atomlarının ve oksitlerinin oluşumuna ve çözeltideki anyonlara bağlı olarak absorpsiyonun ölçüleceği uygun alev profili seçilir. Absorpsiyon ölçümü kolaylıkla serbest atomları oluşturulan ve 29 hemen yükseltgenen elementler (Mg gibi) için başlığın dip kısmında, serbest atomların oluşumu ve yükseltgenmeleri geç olan elementler (Ag gibi) için alevin üst kısmında ve diğer elementler için de bu özelliklerine bağlı olarak alevin uygun bölgesinde yapılır. Alevi oluşturan gazların oranının da absorpsiyon ölçmelerinde büyük bir önemi vardır. Alevlerde genellikle yakıcı gaz stokiyometrik orandan fazla kullanılmakta ve bu durumda ortamda fazla oksijen bulunmaktadır. Kararlı oksitlerinin oluşumu nedeniyle atomlaşma verimi azalan elementlerin analizine ortamda oksijenin kalmaması için, yakıcı gaz stokiyometrik orandan daha az kullanılmalı ve yakıtın tamamı yanmayacağı için de gerekli önlemler alınmalıdır [Erdoğan, 2011]. Elektrotermal atomlaştırıcılar Alevli atomlaştırıcıların ön-karıştırmalı alev başlıklarında örneğin küçük bir kısmının aleve taşınması, ön-karıştırmasız alev başlıklarında da yeterli atomlaşmanın olmaması ve atomların alev içindeki ışın yolunda kalma sürelerinin çok kısa (10-4 s) olması bu atomlaştırıcıların önemli dezavantajlarıdır. Bu mahsurları gidermek için 1970’li yıllarda elektrotermal atomlaştırıcılar kullanılmaya başlanmıştır (Şekil 2.7). Bu atomlaştırıcılarda atomlaşma süresinin çok kısa ve atomların ışın yolunda kalma sürelerinin daha uzun olmasından dolayı duyarlık; alevli yöntemlere göre en az 1000 kat daha iyidir. 30 Şekil 2.7. Grafit fırınlı atomlaştırıcının şematik görünüşü [Skoog ve ark., 1999] Günümüzde en çok kullanılan elektrotermal atomlaştırıcılar grafit fırınlardır. Bu fırınlar, genellikle 5–10 mm çapında, 20–30 mm uzunluğunda ve 1 mm kalınlığında iki ucu açık silindir görünümündedir. Elektrotermal atomlaştırıcılarda atomlaşma bir kaç ön basamaktan sonra gerçekleşir. Birkaç mikrolitre hacmindeki örnek elektrik akımıyla ısıtılan karbon, tantal veya iletken bir yüzey üzerinde düşük sıcaklıkta kurutulur (çözücü buharlaştırılır), sonra sıcaklık yükseltilerek örnek kül edilir. Küllendirmeden sonra mümkün olan en kısa sürede akım artırılarak sıcaklık atomlaşma sıcaklığına yükseltilir ve tayin elementinin serbest atomlarının oluşması sağlanır. Atomlaşma basamağı dışındaki tüm ısıtma basamaklarında grafit tüpün iç ve dış kısmından inert bir gaz geçirilerek tüpün yanması engellenir. Atomlaşma kademesinde inert gazın kesilmesinin sebebi; oluşan serbest atomların ışın yolunda daha uzun süre kalmalarını sağlayarak duyarlığı artırmaktır. Grafit fırınlı atomlaştırıcıların, grafit fırının ısıtılması için ayrı bir güç kaynağına ihtiyaç duyulduğundan daha pahalı olmasına rağmen, alevli atomlaştırıcılara göre birçok üstünlükleri bulunmaktadır. Bunlar; 31 Temel halde serbest atomların ışık yolunda alıkonma süresi alevli atomlaştırıcılardaki alıkonma süresinden fazla olduğu için, duyarlık alevli atomlaştırıcılara göre atomlaştırıcılarla 102-105 μg/mL kat seviyesinde daha tayin yüksektir. Dolayısıyla yapılabilirken alevli elektrotermal atomlaştırıcılarla µg/L seviyesinde tayin yapılabilir. Çok küçük örnek hacimleri tayin için yeterli olmaktadır. Genellikle bir ölçüm için 5-50 L kullanılmaktadır. Vakum UV bölgede spektrum veren elementlerin tayinleri için kısmen uygundur. Argon gazı vakum UV bölgede absorpsiyon yapmazken alev gazları yapar. Yanıcı ve yakıcı kullanılmadığı için tayin elementi üzerine bu gazların bozucu etkisi gözlenmez. Grafit fırında elde edilen atomik buhar kimyasal ve ısısal olarak daha iyi kontrol edilebilir. Aleve püskürtülmesi güç olan viskozitesi yüksek sıvıların analizi mümkündür. Toksik maddelerle çalışıldığında, çok az örnek kullanıldığından, daha az toksik buhar oluşur. Grafit fırınlı atomlaştırıcılarda, tekrarlanabilirliği düşük olmasına rağmen, katı numunelerin de doğrudan analizi yapılabilir. Otomatik örnek verme sistemi kullanılması ile sürekli ve kesintisiz analiz yapılabilir. Yanıcı gazlar kullanılmadığı için laboratuvar güvenliği bakımından uygundur. Elektrotermal atomlaştırıcının bu üstünlüklerinin yanında aleve göre bazı yetersizlikleri de vardır: Analiz süresi daha uzundur. Tipik bir grafit fırın ısıtma programı kademeli sıcaklık artışları sebebi ile yaklaşık iki dakika sürerken alevde analiz süresi 15 saniyedir. Zemin absorpsiyonu yüksek ve girişim daha çoktur. 32 Kül etme basamağında sıcaklığın yüksekliği sebebiyle tayin elementi kaybı olabilir. Kesinlik zayıftır. Özellikle elle örnek verme durumunda tekrarlanabilirlik iyi değildir. Deneysel koşulların ayarlanması alevli atomlaştırıcılara göre daha zordur Özellikle inert gaz ihtiyacı ve grafit tüp kullanım ömrünün sınırlı olması sebebi ile pahalı bir yöntemdir. Hidrür oluşturmalı atomlaştırıcılar Hidrür sistemli atomlaştırıcılar, arsenik, kalay, selenyum, bizmut, germanyum ve kurşun gibi hidrürleri oluşturulabilen elementler için kullanılır. Bu yöntemde tayini yapılacak elementler bir indirgeyici ile (NaBH4, Zn) uçucu hidrürlerine dönüştürülür ve aleve ya da ısıtılmış kuvars tüpe yollanır. Alevde girişimin çok olmasından dolayı genellikle ısıtılmış kuvars tüp tercih edilir [Skoog ve ark.,1998]. Bu sistemde sabit hızda akan numune çözeltisi yine sabit hızda akan tetrahidroborat ve taşıyıcı gaz ile karıştırılır. Sıvı ve gaz ayrıldığında gaz fazındaki metal hidrür, hidrojen gazı ve taşıyıcı gaz atomlaştırıcıya gönderilir. Sıvı ise atık kısmından yer çekimiyle veya pompa yardımıyla atılır. Bu işlem bu elementler için gözlenebilme sınırını 10 ile 100 kat azaltır. Bu türlerin oldukça toksik olmaları sebebiyle, düşük derişimlerin tayini oldukça önemlidir. Aleve ya da kuvars tüpe taşınma inert bir gaz (Ar, He) yardımıyla yapılır. N2 kullanılmaz çünkü hidrür yerine nitrür oluşabilir. Ayrıca tayin elementlerinin bazılarının absorpsiyon yaptığı dalga boyunda absorpsiyon yapabilir [Berkkan, 2004]. Soğuk buhar atomlaştırıcılar Herhangi bir ısıtma uygulanmaması dışında HGAAS yöntemine benzerlikler gösteren bu yöntemle sadece civa tayini yapılmaktadır. Civanın oda sıcaklığında bile buhar basıncının yüksek olmasından faydalanılan yöntemde öncelikle çözelti içerisindeki cıva, Hg(II) haline dönüştürülür. Sonra çözeltiye indirgen Sn(II) veya 33 NaBH4 eklenerek Hg(II) metalik cıva haline indirgenir ve inert gaz olarak kullanılan He veya Ar gazları ile atomlaştırıcıya taşınır. Atomlaştırıcı olarak HGAAS tekniğinede olduğu gibi kuvars cam boru kullanılır. Cam borunun uzunluğu sayesinde temel haldeki cıvanın alıkonma süresi yani cıvaya özgü dalga boyundaki ışınla temas süresi artar ve yöntemin duyarlığı da artmış olur [Sarıca, 2011]. Soğuk buhar atomik absorpsiyon spektrometresinin şematik gösterilişi Şekil 2.8’da verilmiştir. Şekil 2.8. CVAAS yönteminin şematik gösterilişi 2.3.5. Monokromatör Oyuk katot lambalarından tek dalga boylu ışınlar gelmesine rağmen, atomlaştırıcıdaki olası uyarılmalardan dolayı birden fazla dalga boyunda ışınlar meydana gelmektedir. Bu nedenle atomlaştırıcıdan sonra tayin elementi hattının diğer hatlardan ayrılması gerekmektedir. Bu amaçla AAS cihazlarında monokromatör adı verilen ve prizma veya optik ağ içeren düzenekler kullanılmaktadır. 34 Atomik absorpsiyon spektrometrelerinde spektral hatların ayrılması sadece monokromatöre bağlı olmayıp oyuk katot lambasının emisyon hattı genişliğine (yaklaşık 0,002 nm) ve tayin elementinin rezonans absorpsiyon hattı genişliğine (yaklaşık 0,005 nm) bağlıdır. AAS tekniğinde atomlaştırıcıda yayılan ışınlar yinede çok fazla olmadığından spektrumu en karmaşık elementler için bile, 0,2 nm ayırıcılığa sahip monokromatörlerin atomik absorpsiyon spektroskopisi için yeterli olduğu görülmüştür. 2.3.6. Dedektör Atomik absorpsiyon spektrometrelerinde ışık sinyalini elektrik sinyaline çevirmek için fotoçoğaltıcı tüpler kullanılır. Foto çoğaltıcı tüpler, ışığa duyarlı bir katot (fotokatot), oluşan elektronların sayısını artıran dinotlar ve anottan ibaret bir vakum fotoselidir. Monokromatörden gelen bir foton fotokatot yüzeyine çarparak bir elektron koparır ve bu elektron uygulanan gerilim farkı ile birinci dinota doğru çekilir ve dinot üzerine gerilimle orantılı bir kinetik enerji ile çarpar. Bu dinotdan çok sayıda ikincil elektron fırlar. Bu ikincil elektronlar hızlandırılarak ikinci dinoda çarparlar ve çok fazla sayıda elektron fırlatırlar. Bu işlem devam ederken sonuçta çok sayıda elektron anoda ulaşır ve devreden okunabilecek seviyede akım geçer. Devreden geçen akım, dedektöre düşen ışık şiddeti ile orantılıdır. Fotoçoğaltıcıların kullanıldığı spektral bölge, katot üzerindeki ışığa duyarlı tabakanın ve ışığı geçiren malzemenin cinsine bağlıdır. En çok kullanılan malzeme Cs-Sb türü alaşımıdır. Yazıcı veya bilgisayarlar ile dedektörlerden alınan sinyal, tayin elementinin absorbansı, derişim vb. şeklinde okunur. 2.4. Atomik Absorpsiyon Spektroskopisinde Girişimler Bir örnekte tayin edilecek elementle birlikte başka elementler, moleküller ve iyonların varlığı nedeniyle atomlaştırıcıda oluşan serbest atomların sayısının 35 değişmesi ve/veya hatların monokromatörün ayıramayacağı kadar yakın olması halinde analiz sonuçları doğru değerden sapma gösterir. Analizi yapılan örneğin fiziksel ve kimyasal özellikleri ile içinde bulunan türlerin absorpsiyon veya emisyon hatlarından kaynaklanan tayin elementi sinyalinin değişmesine “girişim” denir [Erdoğan, 2011]. Kaynağına göre girişimler; fiziksel, kimyasal, iyonlaşma, spektral ve zemin girişimi olarak sınıflandırılır. 2.4.1. Fiziksel girişimler Deneylerde kullanılan standart ve örnek çözeltilerinin viskozite, yüzey gerilimi ve yoğunluk gibi fiziksel özelliklerinin farklı olması halinde; birim zamanda aleve taşınan çözelti hacmi, sisleşme verimi ve alevin sıcaklığı örnek ve standart çözelti için farklı olur. Bu farklılık, birim hacimde çözelti başına alevde elde edilen serbest atomların sayısının farklı olmasına neden olur. Bu nedenle karşılaştırılabilir sonuçlar alınamaz. Fiziksel girişimler örnek ve standart çözeltilerin fiziksel özellikleri birbirine benzetilerek azaltılabilir. Bu da örneğin seyreltilmesiyle veya standart çözeltilerin de aynı ortamda hazırlanması ile sağlanabilir. Bunun yanında analiz elementi özütleme, iyon değiştirme, çöktürme gibi yöntemlerle ayrılarak fiziksel özellikleri standart çözeltilerinkine benzeyen bir ortama da alınabilir ve fiziksel girişimler azaltılabilir. Fiziksel girişimlerden kurtulmanın en iyi yöntemlerinden birisi de standart ekleme tekniğini kullanarak tayin yapmaktır. 2.4.2. Kimyasal girişimler Kimyasal girişimler, atomlaştırıcının yüzeyindeki katı fazda veya elementin atomlaşması esnasında gaz fazında absorbans değerini değiştiren çeşitli kimyasal tepkimelerin oluşması ile ortaya çıkar. Tayin elementinin moleküler halde zor eriyen, zor buharlaşan bileşik oluşturması veya oluşan element atomlarının ortamdaki diğer atomlarla veya radikallerle tepkimeye girerek kolay buharlaşan bileşik oluşturması sonucu kimyasal girişimler gözlenir. 36 Birçok kimyasal girişim atomlaşma sıcaklığını artırarak veya kimyasal çevreyi değiştirerek giderilebilir. Böylece güç atomlaşan bileşenler parçalanabilir ve düşük sıcaklıkta girişim oluşturan bileşenler yok edilebilir. Ancak atomlaşma sıcaklığının artırılması iyonlaşma girişimini artırabileceğinden en uygun atomlaşma sıcaklığı belirlenmelidir. Kimyasal girişimleri gidermenin diğer yolları şöyledir: 1. Tayin elementinin özütleme, iyon değiştirme, adsorpsiyon gibi yöntemlerle girişim yapan örnek ortamından ayrılması, 2. Örnek ve standart çözeltilerin ortamlarının (matrikslerinin) birbirine benzetilmesi 3. Girişim yapan iyonlarla daha kararlı bileşik oluşturan maddeler katılarak tayin elementinin serbest kalmasının sağlanması, 4. Tayin elementi ile daha kararlı yapı oluşturarak onun atomlaşmasını engelleyen türlerden korunmasını sağlayan kompleks oluşturucuların katılması, 5. Standart ekleme yönteminin uygulanması Alevsiz atomlaştırıcılarda inert ve indirgen bir ortam bulunduğundan, alevin özellikleri sebebiyle ortaya çıkan bazı kimyasal girişimler bunlarda görülmez. 2.4.3. İyonlaşma girişimi Tayin edilecek elementler, atomlaştırıcının sıcaklığı ve iyonlaşma gerilimine bağlı olarak iyonlaşabilirler. İyonlaşma, temel haldeki serbest atom sayısını değiştirir. İyonlarla temel haldeki atomların spektral özellikleri aynı olmadığı için iyon lambadan gelen ışınları absorbe edemez ve tayin elementinin sinyali beklenenden küçük olur. Yakıcı gaz olarak N2O veya oksijenin kullanıldığı yüksek sıcaklık alevlerinde önemli oranlarda iyonlaşma meydana gelirken, hava-asetilen gibi daha düşük sıcaklıklarda iyonlaşma daha azdır. Bu nedenle, iyonlaşmanın etkisi düşük sıcaklıklı alevler kullanılarak azaltılabilir. Fakat bu yöntem bütün elementler için uygun değildir. Çünkü soğuk alevde de kimyasal girişimler artabilir. 37 İyonlaşma etkisi, ortama analiz elementinden daha kolay iyonlaşabilen başka elementler (K, Cs gibi) katılarak giderilebilir. Böylece, kolay iyonlaşan element nedeniyle ortamın elektron yoğunluğu artacağından, tayin elementinin iyonlaşması engellenir. 2.4.4. Spektral girişimler Spektral girişimler, analiz elementi dışındaki elementlerin absorpsiyon veya emisyon hatlarının, tayin elementinin hattı ile üst üste çakışması veya monokromatorün ayıramayacağı kadar yakın olması halinde ortaya çıkar. Oyuk katot lambalarının emisyon hatları çizgisel olduğundan hatların çakışması neticesinde bozucu etkinin meydana gelmesi çok nadir bir olaydır. Bu etkiler genellikle hatların 0,01 nm’den daha yakın olması durumunda ortaya çıkar. Genel olarak spektral girişim varsa, tayin elementinin bir başka hattı seçilir. Örneğin 308,211 nm’de hattı olan vanadyum, 308,215 nm’de hattı olan alüminyum tayinini bozar. Bu durumda alüminyum 309,270 nm’de tayin edilerek bozucu etki giderilir. 2.4.5. Zemin girişimi Atomlaştırıcı ortamında oluşan molekül ve radikallerin absorpsiyon ve emisyon yapması ve küçük taneciklerin ışınları saçması nedeniyle tayin elementinin dalga boyunda ölçülen absorbans değerlerinde artışlar meydana gelir. Zemin absorpsiyonu olarak adlandırılan bu etkiler mutlaka düzeltilmelidir. Zemin absorpsiyonunu düzeltmekte kullanılan bütün yöntemlerde toplam absorbans değeri ölçülür ve zemin girişiminden kaynaklanan absorbans değeri, toplam absorbans değerinden çıkarılır. Zemin girişimi aşağıda verilen zemin düzeltme yöntemleri kullanılarak giderilebilir. - Dalga boyu değiştirme, - Sürekli ışın kaynağı kullanma, - Zeeman yöntemi, - Smith-Hieftje yöntemidir. 38 Ticari aletlerde daha çok sürekli ışın kaynağı ve Zeeman yöntemi kullanılmaktadır. Tez kapsamında bu iki zemin düzeltme yöntemi kullanıldığı için bu iki yöntem hakkında kısaca bilgi verilecektir. Sürekli ışın kaynağı yöntemi AAS ile yapılan tayinlerde zemin düzeltme tekniği olarak en çok kullanılan yöntem, oyuk katot lambası ile birlikte sürekli ışın yayan ışın kaynağı kullanımıdır. Sürekli ışın kaynağı olarak hidrojen, döteryum ve ksenon lambalar kullanılmaktadır. Ancak AAS’de en çok kullanılanı döteryum lambasıdır. Döteryum lambasından gelen ışınlar ve oyuk katot lambasından gelen ışınlar, ışın yolu üzerindeki bir ışın dilici sayesinde atomlaştırıcı ortamından sırası ile geçer. Oyuk katot lambasından gelen ışınlar hem atomlar hemde moleküller tarafından adsorplanırken, döteryum lambasından gelen ışın başlıca moleküller tarafından adsorplanır. Döteryum lambasından gelen ışınların atomlar tarafından adsorplanma kesri ihmal edilecek kadar azdır. Bu nedenle oyuk katot lambasından gelen ışınlarla ölçülen adsorbans değerinden (toplam absorbans), döteryum lambasından gelen ışınlarla ölçülen absorbans değeri (zemin absorbansı) çıkararılarak atomik absorbans değeri hesaplanır. Böylelikle moleküller ve şaçılmalardan kaynaklı zemin absorpsiyon etkisi düzelmiş olur. Zeeman yöntemi Temel haldeki atomlara manyetik alan uygulandığında atomların enerji seviyelerindeki her bir elektronik geçişte birçok absorpsiyon çizgisinin oluşumuna yol açan bir yarılma oluşur. Oluşan yeni çizgiler birbirinden 0,01 nm kadar ayrılır. Bu olaya Zeeman etkisi denir. Manyetik alanın etkisiyle hatlar π, σ+ ve σ bileşenlerine ayrılır ve bu ayrılma sonucunda π bileşeni orijinal dalga boyunda manyetik alana paralel, σ bileşenleri ise merkez bileşeninin iki yanında eşit dalga boyu aralıklarında manyetik alana dik düzlemde sıralanır. Manyetik alan ışık kaynağına uygulanırsa ışık kaynağının emisyonu, manyetik alana dik ve paralel olarak polarize edilir. Işık kaynağının yaydığı π ve σ bileşenleri dedektöre ulaşmadan 39 önce dönen bir polarizörden geçerek birbirine dik olan bileşenlerine dönüştürülür. Bu bileşenler atomlaştırıcıdan geçerken π bileşeni analitin atomları ve zemin girişimine neden olan türler tarafından absorplanır. σ bileşenleri ise sadece zemin girişimine neden olan türler tarafından absorplanır. π ve σ bileşenlerinin neden olduğu absorbansların farkı ölçülerek analite ait absorbans değeri hesaplanır [Yıldız ve Genç, 1993]. 2.5. AAS Yöntemi ile Nicel Tayin AAS yöntemi ile metalik özellik gösteren yaklaşık 70 kadar elementin nicel tayinini yapmak mümkündür. Serbest haldeki tüm element atomları, üzerlerine düşen kendilerine özgü dalga boylarındaki ışınları absorplarlar. Spektroskopik tayinlerde elementin bu absorpsiyon dalga boylarından biri kullanılır. Genellikle seçilen dalga boyu, absorpsiyonunun en şiddetli olduğu dalga boyu olup, bu dalga boyu rezonans dalga boyudur. Böylece seçilen dalga boyunda küçük derişimlerde bile absorbans değerleri okunabilir. Tayin ortamında elementin rezonans hattıyla spektral girişim oluşturan element veya moleküller varsa, girişimin olmadığı fakat absorpsiyon şiddetinin derişim tayini için yeterli olabileceği başka bir absorpsiyon hattı seçilir. AAS yönteminde bir elementin nicel tayini, derişimleri bilinen standart çözeltilerin absorbanslarıyla örnek çözeltisinin absorbansı karşılaştırarak yapılır. Katı veya sıvı örnekleri atomlaştırmadan önce, uygun çözeltileri hazırlanır. Örnek çözeltileri hazırlanırken tayin elementinin atomlaşma verimini olumsuz yönde etkilemeyen, girişimlerin olmadığı ve yeterli absorpsiyon şiddetinin alınabileceği ortam şartları ayarlanmalıdır. Örnek ve standartların absorbansları, cihazın bütün parametreleri ayarlandıktan sonra aynı şartlarda ara verilmeden ölçülmelidir. AAS’de örnek çözeltisinin derişimini belirlemek amacıyla aşağıdaki iki farklı yöntem izlenir. 2.5.1. Kalibrasyon yöntemi Lambert-Beer yasasına göre absorbans, kuramsal olarak derişimle doğru orantılı olarak değişir. Bu yöntem için, tayin edilecek elementin standart çözeltilerinden 40 belirli derişimlerde en az üç kalibrasyon çözeltisi hazırlanır. Kalibrasyon ve örnek çözeltilerinin absorbansları önceden belirlenen dalga boylarında ölçülür. Kalibrasyon çözeltilerinin derişimlerine karşılık absorbansları grafiğe geçirilir ve elde edilen noktalar birleştirilerek bir doğru çizilir. Bu grafiğe “kalibrasyon eğrisi” denir. Kalibrasyon eğrisinin doğrusal olduğu aralıktan (doğrusal çalışma aralığı) faydalanılarak, örneğin absorbans değerlerine karşı gelen derişim bulunur. Örnek çözeltilerinin absorbansları bu aralığın dışında ise, seyreltme veya deriştirme yolu ile bu aralığa çekilmelidir. Çok sayıda örnek çözeltisine uygulanabilmesi bu yöntemin üstünlüğüdür. 2.5.2. Standart ekleme yöntemi Genellikle tayini yapılacak örnek çözeltilerinin karmaşık analiz ortamına sahip olması, kalibrasyon çözeltilerinin ise benzer ortama sahip olmaması veya benzetilememesi kalibrasyon grafiği yöntemi ile tayinler için önemli bir sorundur. Böyle çözeltilerin analizinde ortamdan kaynaklanabilecek olan girişimler nedeniyle doğru sonuçlara ulaşmak oldukça güçtür. Böyle durumlarda standart ekleme yöntemi kullanılarak daha doğru sonuçlara ulaşmak mümkündür. Standart ekleme yönteminde tayini yapılacak örnekten en az üç eşit kısım alınır. Birinci kısma yalnızca çözücü, diğerlerine ise artan miktarlarda tayin edilecek elementin standart çözeltilerinden katılıp her biri çözücü ile eşit hacme tamamlanır. Çözeltilerin absorbansları okunur ve katılan elementin derişime karşı absorbans grafiği çizilir. Elde edilen doğrunun derişim eksenini kestiği noktanın absorbans eksenine olan uzaklığı örnekteki analit derişimine karşılık gelir (Şekil 2.9). Bu yöntem, analiz edilecek örneklerin sayısının fazla olması halinde, kalibrasyon çözeltilerinin hazırlanması için çok fazla zaman gerektirmesi sebebiyle kolay değildir, ancak fiziksel ve bazı kimyasal girişimleri önlediği için daha doğru sonuçlar verir. 41 Şekil 2.9. Standart ekleme kalibrasyon grafiği örneği 2.6. Analitik Başarım ile İlgili Terimler IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) ve ISO’nun (The International Organization for Standardization) önerilerine göre analitik spektroskopik yöntemlerde kullanılan analitik başarımla ilgili bazı terimler ve tanımları aşağıda kısaca açıklanmıştır. 2.6.1. Duyarlık Duyarlık teriminin en yaygın doğru tanımı, kalibrasyon duyarlığı yani analit derişimindeki birim değişime karşı gelen sinyal şiddeti değişimidir. O halde kalibrasyon duyalığı, kalibrasyon grafiğinin eğimi demektir. Kalibrasyon grafiği doğrusal ise, duyarlık derişimden bağımsız, sabit bir değerdir. Grafik doğrusal değil ise, duyarlık değişkendir; tek bir değerle verilmez. Kalibrasyon duyarlığı, hangi derişim farkının gözlenebileceğini söylemez. Çünkü derişimde hangi ölçekteki bir değişmenin gözlenebileceğini vermek için sinyallerdeki zemin gürültüsünün de hesaba katılması gerekir. Bu yüzden, kimi zaman, analitik duyarlık denilen ikinci bir terim kullanılır. Analitik duyarlık, kalibrasyon grafiği eğiminin, sabit derişim için analitik sinyalin standart sapmasına 42 oranıdır. Çoğu zaman, analitik duyarlık derişime kuvvetle bağlıdır [Skoog ve ark., 1999]. 2.6.2. Doğruluk Doğruluk, “gerçek” veya gerçek kabul edilen değere yakınlık olarak tanımlanır ve hata ile belirlenir. Analitik işlemlerde çeşitli hataların olması nedeni ile gerçek değere ulaşmak mümkün değildir. Tayin elementi için ölçümün doğruluğu, standart referans maddeler veya bağımsız analitik yöntemler kullanılarak kontrol edilir. 2.6.3. Kesinlik Kesinlik, sonucun tekrarlanabilirliğinin bir ölçüsüdür. Çalışma şartlarında, uygulanan analitik işlemlerin tekrarlanması ile elde edilen sonuçların birbirine yakınlığı, kesinliği belirler. Kesinliğin en yaygın kullanılan ölçüsü standart sapmadır ( ). 2.6.4. Gözlenebilme sınırı Gözlenebilme sınırı (limit of detection, LOD), tayin elementini içermeyen tanık örneklerden elde edilen absorbans değerlerinin standart sapmasının üç katına karşılık gelen derişim olarak tanımlanır. Derişim, elde edilen sinyal büyüklüğünün bir ölçüsü olduğundan gözlenebilme sınırı duyarlığa bağlıdır. Ayrıca, genellikle gürültü diye tanımlanan, zemindeki değişmeler olarak isimlendirdiğimiz ikinci bir değişkene de bağlıdır. Gözlenebilme sınırı aşağıdaki formül ile hesaplanır. SLOD= Xt k t Burada; X t : Tanık çözelti sinyalleri okumalarının ortalaması, (2.5) 43 SLOD : Gözlenebilme sınırı sinyal büyüklüğü, σt: Tanık çözelti sinyallerinin standart sapması, Bu çalışmada sinyal olarak absorbans ölçüldüğünden, ALOD= Xt k t yazılır (2.6) Kalibrasyon denklemi; A= mC+ n ise, Burada; A: Absorbans, n: Kalibrasyon doğrusunun absorbans eksenini kestiği nokta, m: Kalibrasyon doğrusunun eğimi, dir. A yerine ALOD değeri yazılırsa, derişim cinsinden LOD (CLOD) hesaplananır. ALOD= mCLOD + n CLOD = ALOD - n m (2.7) (2.8) Eşitlik 2.7’deki ALOD değeri eşitlik 2.8’de yerine konursa CLOD = Xt k t n ifadesi elde edilir. m n ≈ X t kabulü yapılır ve % 95 için k=3 alınırsa, (2.9) 44 (n ≈ Xt : Analit derişiminin sıfır olduğu durumda karşılık gelen n değeri ile kuramsal olarak analit içermediği varsayılan tanık çözeltinin absorbans değeri yaklaşık olarak birbirine eşit kabul edilir). CLOD = 3 t elde edilir. m (2.10) Zenginleştirme işlemlerinin en önemli amaçlarından biri de çalışılan analitin gözlenebilme sınırını düşürmektir. Bu nedenle, zenginleştirme çalışmalarında tayin elementi için zenginleştirme yapılmadan bulunan gözlenebilme sınırı, analiz elementi için bulunan zenginleştirme katsayısına bölünerek zenginleştirme yapılmış yöntemin gözlenebilme sınırı bulunur. 2.6.5. Tayin sınırı Tayin sınırı (limit of quantitation, LOQ), kullanılan yöntemin başarımıyla ile ilgili bir başka terim olup tayinin yapılabileceği alt sınırı gösterir. Doğal olarak gözlenebilme sınırı yakınlarında tayin yapılamaz. LOQ hesaplanırken LOD hesaplanmasında kullanılan eşitlikte k yerine 10 alınır. Kabul edilebilir doğruluk ve kesinlikte tayinler için örnekteki analit derişimi en az tayin sınırı değeri kadar olmalıdır. LOQ değeri doğrusal çalışma aralığının alt sınırıdır. CLOQ = 10 t olarak verilir. m (2.11) 45 3. DENEYSEL KISIM 3.1. Cihaz ve Malzemeler 3.1.1. Atomik absorpsiyon spektrometresi Bu çalışmada Perkin Elmer AA700 model Atomik Absorpsiyon Spektrometresi kullanılmıştır. Cıva (Hg) tayini için cihaza takılmış MHS 15 hidrür sistemi kullanılmıştır. Işın kaynağı olarak Perkin Elmer marka Hg elektrotsuz boşalım lambası kullanılmıştır. CVAAS yöntemiyle cıva tayini için aletsel değişkenler Çizelge 3.1’de verilmiştir. Çizelge 3.1. CVAAS yöntemiyle Hg tayininde aletsel değişkenler Değişken Değer Çalışan dalga boyu, nm 253,7 Lamba akımı, mA 4 Zemin Düzeltmesi Döteryum Lambası Hidrür oluşturma tepkime süresi, s 10 3.1.2. pH metre Bu çalışmada pH ölçmeleri için, WTW marka 720 model dijital pH metre kullanıldı. 3.1.3. Çalkalamalı su banyosu Bu çalışmada kesikli sistem çalışmaları için Nüve marka ST 402 model çalkalamalı su banyosu kullanıldı. 46 3.1.4. Cam kolonlar Bu çalışmada, çözelti haznesi 250 mL ve iç çapı 1 mm olan 15 cm uzunluğunda cam kolonlar kullanıldı. 3.2. Reaktifler, Çözeltiler ve Kimyasal Maddeler Deneylerde kullanılan çözeltiler, analitik saflıkta metal tuzları ve ultra saf su (18,3 MΩ.cm) kullanılarak hazırlandı. 3.2.1. Amberlyst 36 Kolon dolgu maddesi olarak katyon değiştirici Amberlyst 36 reçinesi (Rohm Haas) kullanılmıştır. 3.2.2. Cıva (II) stok çözeltisi, 1000 mg/L Bu çalışmada, 1000 mg/L’lik Hg(II) (Hg(NO3)2) stok çözeltisi (J.T.Baker) kullanılmıştır. 1000, 100 ve 10 µg/L’lik standart çözeltiler bu çözeltinin seyreltilmesiyle hazırlanmıştır. 3.2.3. Metil cıva stok çözeltisi, 1000 mg/L 0,12g CH3ClHg (Sigma-Aldrich) 50 mL metanolde çözülerek hacmi 100 mL’ye seyreltildi. 1000, 100 ve 10 µg/L’lik standart çözeltiler bu çözeltinin seyreltilmesiyle hazırlanmıştır. 3.2.4. Kobalt (II) stok çözeltisi, 1000 mg/L Bu çalışmada, 1000 mg/L kobalt stok çözeltisi (Merck) kullanılmıştır. 100, 50, 25 ve 5 mg/L’lik standart çözeltiler bu çözeltinin seyreltilmesiyle hazırlanmıştır. 47 3.2.5. Nikel (II) stok çözeltisi, 1000 mg/L Bu çalışmada, 1000 mg/L nikel stok çözeltisi (Merck) kullanılmıştır. 100, 50, 25 ve 5 mg/L’lik standart çözeltiler bu çözeltinin seyreltilmesiyle hazırlanmıştır. 3.2.6. Sodyum stok çözeltisi, 1000 mg/L 0,9243 g NaNO3 (Carlo Erba) su ile çözülerek 250 mL’ye seyreltildi. 500, 250, 100, 50, 25 ve 5 mg/L’lik çözeltiler bu stok çözeltinin seyreltilmesiyle hazırlanmıştır. 3.2.7. Potasyum stok çözeltisi, 1000 mg/L 0,6465 g KNO3 (Merck) su ile çözülerek 250 mL’ye seyreltildi. 250, 100, 50, 25 ve 5 mg/L’lik çözeltiler bu stok çözeltinin seyreltilmesiyle hazırlanmıştır. 3.2.8. Mangan (II) stok çözeltisi, 1000 mg/L Bu çalışmada, 1000 mg/L Mn (II) stok çözeltisi (Merck) kullanılmıştır. 100, 50, 25 ve 5 mg/L’lik standart çözeltiler bu çözeltinin seyreltilmesiyle hazırlanmıştır. 3.2.9. Magnezyum stok çözeltisi, 1000 mg/L 2,5338 g MgSO4.7H2O (Merck) su ile çözülerek 250 mL’ye seyreltildi. 100, 50, 25 ve 5 mg/L’lik çözeltiler bu stok çözeltinin seyreltilmesiyle hazırlanmıştır. 3.2.10. Çinko stok çözeltisi, 1000 mg/L 0,8338 g Zn(CH3COOH)2.2H2O (Merck) su ile çözülerek 250 mL’ye seyreltildi. 100, 50, 25 ve 5 mg/L’lik çözeltiler bu stok çözeltinin seyreltilmesiyle hazırlanmıştır. 48 3.2.11. Kalsiyum stok çözeltisi, 1000 mg/L 1,4754 g Ca(NO3)2.2H2O (J. T. Baker) su ile çözülerek 250 mL’ye seyreltildi. 100, 50, 25 ve 5 mg/L’lik çözeltiler bu stok çözeltinin seyreltilmesiyle hazırlanmıştır. 3.2.12. Bakır (II) stok çözeltisi, 1000 mg/L 0,9820 g CuSO4.5H2O (Merck) su ile çözülerek 250 mL’ye seyreltildi. 250, 100, 50, 25 ve 5 mg/L’lik çözeltiler bu stok çözeltinin seyreltilmesiyle hazırlanmıştır. 3.2.13. Amonyak çözeltisi, 0,1 mol/L Yoğunluğu 0,91 g/mL olan % 25’lik (m/m) amonyak çözeltisinden (Merck) 0,75 mL alınarak su ile toplam hacim 100 mL’ye tamamlandı. 3.2.14. Hidroklorik asit çözeltisi, 3,0 mol/L Yoğunluğu 1,19 g/mL olan % 37’lik (m/m) hidroklorik asit çözeltisinden (Merck) 124,4 mL alınarak su ile toplam hacim 500 mL’ye tamamlandı. 3.2.15. Hidroklorik asit çözeltisi, 2,0 mol/L Yoğunluğu 1,19 g/mL olan % 37’lik (m/m) hidroklorik asit çözeltisinden (Merck) 82,9 mL alınarak su ile toplam hacim 500 mL’ye tamamlandı. 3.2.16. Hidroklorik asit çözeltisi, 1,0 mol/L Yoğunluğu 1,19 g/mL olan % 37’lik (m/m) hidroklorik asit çözeltisinden (Merck) 41,5 mL alınarak su ile toplam hacim 500 mL’ye tamamlandı. 49 3.2.17. Hidroklorik asit çözeltisi, 0,5 mol/L Yoğunluğu 1,19 g/mL olan % 37’lik (m/m) hidroklorik asit çözeltisinden (Merck) 20,7 mL alınarak su ile toplam hacim 500 mL’ye tamamlandı. 3.2.18. Hidroklorik asit çözeltisi, 0,1 mol/L Yoğunluğu 1,19 g/mL olan % 37’lik (m/m) hidroklorik asit çözeltisinden (Merck) 4,1 mL alınarak su ile toplam hacim 500 mL’ye tamamlandı. 3.2.19. Nitrik asit çözeltisi, 3,0 mol/L Yoğunluğu 1,40 g/mL olan % 65’lik (m/m) nitrik asit çözeltisinden (Merck) 103,4 mL alınarak su ile toplam hacim 500 mL’ye tamamlandı. 3.2.20. Nitrik asit çözeltisi, 2,0 mol/L Yoğunluğu 1,40 g/mL olan % 65’lik (m/m) nitrik asit çözeltisinden (Merck) 68,9 mL alınarak su ile toplam hacim 500 mL’ye tamamlandı. 3.2.21. KMnO4 çözeltisi, 0,1 mol/L 0,395 g katı KMnO4 (Merck) tartıldı ve hacmi su ile 25 mL’ye tamamlandı. 3.2.22. NaBH4 çözeltisi, % 0,5 (m/V)’lik (%0,5 (m/V)’lik NaOH çözeltisinde) 0,5 g NaBH4 (J.T. Baker) ve 0,5 g NaOH (Merck) tartıldı bir miktar su ile çözüldü ve 100 mL’lik ölçülü balonda su ile işaret çizgisine kadar tamamlandı. 50 3.2.23. Tiyoüre (3 mol/L HCl çözeltisinde), 0,05 mol/L 0,95 g Tiyoüre ( Acros ) tatıldı az miktarda suda çözdükten sonra 62,6 mL derişik HCl çözeltisi eklenerek hacmi 250 mL’ye tamamlandı. 3.2.24. Tiyoüre (3 mol/L HCl çözeltisinde), 0,1 mol/L 1,9 g Tiyoüre ( Acros ) tatıldı az miktarda suda çözdükten sonra 62,6 mL derişik HCl çözeltisi eklenerek hacmi 250 mL’ye tamamlandı. 3.2.25. Tiyoüre (1 mol/L HCl çözeltisinde), 0,2 mol/L 3,8 g Tiyoüre ( Acros ) tatıldı az miktarda suda çözdükten sonra 20,4 mL derişik HCl çözeltisi eklenerek hacmi 250 mL’ye tamamlandı. 3.2.26. Tiyoüre (2 mol/L HCl çözeltisinde), 0,2 mol/L 3,8 g Tiyoüre ( Acros ) tatıldı az miktarda suda çözdükten sonra 40,8 mL derişik HCl çözeltisi eklenerek hacmi 250 mL’ye tamamlandı. 3.2.27. Tiyoüre (3 mol/L HCl çözeltisinde), 0,2 mol/L 3,8 g Tiyoüre ( Acros ) tatıldı az miktarda suda çözdükten sonra 62,6 mL derişik HCl çözeltisi eklenerek hacmi 250 mL’ye tamamlandı. 3.2.28. Arsenik(III) stok çözeltisi, 1000 mg/L Bu çalışmada, 1000 mg/L As(III) stok çözeltisi (Merck) kullanılmıştır. 50, 25, 10 ve 5 µg/L’lik standart çözeltiler bu çözeltinin seyreltilmesiyle hazırlanmıştır. 51 3.2.29. Selenyum(IV) stok çözeltisi, 1000 mg/L Bu çalışmada, 1000 mg/L Se(IV) stok çözeltisi (Merck) kullanılmıştır. 50, 25, 10 ve 5 µg/L’lik standart çözeltiler bu çözeltinin seyreltilmesiyle hazırlanmıştır. 3.3. Örneklerin Hazırlanması 3.3.1. Model çözeltiler Civanın zenginleştirilmesi için en uygun deneysel şartların belirlemesinde kullanılan model çözeltiler, otomatik pipet yardımıyla 100 µg/L’lik Hg(II) veya MeHg çözeltilerinden alınan 2 mL çözeltinin saf su ile 50 mL’ ye tamamlanmasıyla hazırlanmıştır. Böylelikle 50 mL’de 200 ng Hg(II) ve MeHg içeren model çözeltiler hazırlanmıştır. 3.3.2. Su örneklerinin hazırlanması Çeşme suyu örnekleri Ankara ili şebeke suyundan alındı. Kullanılmadan önce mavi bant (sık gözenekli) süzgeç kâğıdından süzüldü. Kaplıca su örnekleri Ankara yakınlarında Ayaş, Beypazarı ve Kızılcahamam ilçelerinden alındı. Su örneklerinin alındıkları andaki sıcaklık ve pH değerleri Çizelge 3.2’de verilmiştir. Su örneklerine, bakteri oluşumunu önlemek ve kararlı halde kalmalarını sağlamak amacı ile hacimce % 1 olacak şekilde nitrik asit eklenmiştir. Çizelge 3.2. Su örneklerinin alındıkları andaki pH değerleri ve sıcaklıkları Örnek T (oC) pH Beypazarı Tahtalı – Dutluk kaplıca suyu 50 ≈ 6-7 Ayaş içmece suyu 52 ≈7 Ankara şebeke suyu 21 ≈7 Kızılcahamam kaplıca suyu 75 ≈7 52 3.3.3. Balık örneğinin hazırlanması Balık örneğinde cıva tayini yaparken, Hirfanlı barajından tutulan sazan balığı (cyprinus carpio) kullanıldı. Mikserde parçalanarak etüvde kurutulan balık örneğinden 1 g tartılıp 5 mL 5 mol/L HCl çözeltisiyle 30 dakika ultrasonik banyoda özütlendi ve cıva iyonlarının çözeltiye geçmesi sağlandı. Çözelti ve katı kısım santrifüj edildikten sonra dökülerek ayrıldı [ Rio-Segade ve Bendicho, 1999]. Alınan çözelti 50 mL’ye seyreltildi. Balık örneği alınmadan diğer işlemler aynen tekrarlanarak bir tanık örnek çözeltisi de hazırlandı. 3.3.4. Belgeli referans maddelerin hazırlanması Çalışmanın doğruluğunu araştırmak için ERM-CE464 (TUNA FISH) Belgeli Referans Maddesi kullanıldı. 0,1 g referans madde tartılıp 5 mL 5 mol/L HCl çözeltisiyle 30 dakika ultrasonik banyoda özütlendi ve cıva iyonlarının çözeltiye geçmesi sağlandı. Çözelti ve katı kısım santrifüj edildikten sonra dökülerek ayrıldı [Rio-Segade ve Bendicho, 1999]. Alınan çözelti 50 mL’ye seyreltildi. Belgeli referans madde alınmaksızın diğer işlemler aynen tekrarlanarak bir tanık referans çözeltisi de hazırlandı. 3.4. Katı Faz Özütlemesi (SPE) ile Genel Zenginleştirme Yöntemi Civanın zenginleştirilmesi, türlemesi ve bilinen bir ortama alınması amacı ile model çözeltiler hazırlandı ve kolon tekniği ile zenginleştirme/türleme için en uygun deney koşulları (pH, çözelti akış hızı vb.) belirlendi. Belirlenen bu koşullarda geliştirilen yöntemin doğruluğu, kesinliği, çalışma aralığı gibi analitik değişkenleri de belirlendi. 3.4.1. Kolonun hazırlanması Katı faz olarak kullanılacak, Amberlyst 36 reçinesinden 300 mg tartılıp, 15 cm uzunluğunda, 1 cm çaplı musluklu cam kolonlara yerleştirildi. Adsorbanın çözelti 53 akışından etkilenmemesi ve dağılmaması için üstüne ve altına cam pamuğu yerleştirildi. Adsorban, kullanımdan önce, örnek çözeltinin pH’sına eşit pH’da sulu asit veya baz çözeltisi ile muamele edilerek şartlandırıldı. Kullanımdan sonra, adsorban önce geri alma çözeltisiyle sonrada seyreltik HCl (0,5 veya 1 mol/L) ve su ile yıkandı ve bir sonraki kullanıma kadar suda bekletildi. Kullanılan kolonun şematik görünüşü Şekil 3.1’de verilmiştir. Şekil 3.1. Katı faz özütleme tekniğinde kullanılan kolonun şematik görüntüsü 3.4.2. Zenginleştirme, türleme ve tayin yöntemi Eser miktardaki cıvanın zenginleştirilmesi ve türlemesi için kolon tekniği kullanıldı. Geliştirilen yöntemle Hg(II) ve MeHg iyonlarının her ikisi de pH 4’de Amberlyst 36’da tutundu. Bu nedenle türleme farklı geri alma çözeltileriyle önce MeHg sonra Hg(II) geri alınarak yapıldı. Geri alma çözeltisi olarak MeHg için 10 mL 0,1 mol/L 54 HCl çözeltisi ve Hg(II) için ise 3 mol/L HCl içinde 0,2 mol /L tiyoüre çözeltisi kullanıldı. Geri alma çözeltilerinin cıva içeriği CVAAS yöntemiyle tayin edildi. CVAAS ile tayin işleminde Hg(II)’nin metalik cıvaya indirgenmesi için % 0,5 NaOH içinde % 0,5 NaBH4 çözeltisi kullanıldı. MeHg ise önce % 0,1’lik KMnO4 ile muamele edilerek Hg(II)’ye dönüştürüldü ve sonra yukarıdaki işlem aynen uygulanarak tayin edildi. Ayırma ve zenginleştirmenin başarımını kontrol etmek için geri kazanma verimi hesaplandı. Örnek çözeltisindeki cıvanın tamamının geri alma çözeltisine geçtiği varsayılarak geri alma çözeltisindeki cıva derişimi kuramsal olarak hesaplandı. Bu değer ile geri alma çözeltisinde CVAAS ile bulunan değerden yararlanılarak geri kazanma verimi aşağıdaki şekilde hesaplandı. % Geri kazanma verimi = (CVAAS ile bulunan derişim / Kuramsal olarak hesaplanan derişim) x100 3.4.3. Adsorpsiyon kapasitesi tayin yöntemi Kullanılan adsorbanın adsorpsiyon kapasitesinin tayini için katı-sıvı faz arasında denge oluşması gerekli olduğundan kolon sistemi yerine kesikli sistem kullanıldı. Bu amaçla, 5, 10, 25, 50, 100 ve 200 µg/mL Hg(II) ve MeHg iyonu içeren ayrı 50 mL’lik örnek çözeltilerinin pH değeri deneysel olarak belirlenen en uygun değere ayarlandıktan sonra 0,1 g Amberlyst 36 içeren erlenlere ilave edildi. Dengeye ulaşmaları için çözeltiler iki saat süreyle 120 rpm’de oda sıcaklığında çalkalandı. Ardından her bir çözeltiden 10’ar mL alınarak, uygun seyreltme işlemi yapılarak cıva içerikleri CVAAS yöntemi ile tayin edildi. Hg(II) ve MeHg iyonlarının denge derişimine karşı katının gramı başına adsorplanan metal iyonu miktarı grafiğe geçirilerek Langmuir adsorpsiyon grafiği elde edildi. Langmuir eşitliğinin aşağıda verilen doğrusallaştırılmış haline göre CE’ye karşı CE/QE grafikleri çizildi. Bu grafiklerden, doğrunun eğim ve kesim noktasından yararlanılarak Qo ve b Langmuir sabitleri hesaplandı. Doğrusallaştırılmış Langmuir izotermi için bağıntı aşağıda verilmiştir: 55 C CE 1 = E + QE Q0 b Q0 Burada; CE: Dengede çözeltideki metal iyonu derişimi (mg/L), QE: Dengede adsorbanın gramı başına adsorbe ettiği metal miktarı (mg/g), b : Langmuir sabiti (L/mg), Qo: Kapasite parametresi (adsorpsiyon kapasitesi) (mg/g) dır. 56 4. SONUÇLAR 4.1. Cıva Türlemesi ve Tayini 4.1.1. CVAAS yöntemi ile cıva türlemesi ve tayini için en uygun yöntem değişkenler CVAAS yöntemiyle Hg tayininde, cıva türleri metalik cıvaya indirgenerek tayin edilir. Bu çalışmada cıva iyonlarının metalik cıvaya dönüştürmek için NaBH4 çözeltisi kullanıldı. Çalışmada CVAAS yöntemiyle cıva tayini için kullanılan aletsel değişkenler. Çizelge 3.1 de verilmiştir. Çalışmanın sonraki aşamalarında verilen bu değerler kullanılmıştır. Hg2+ + 2NaBH4 + 6H2O → Hg0 + 2Na+ + 2H3BO3 + 7H2 [Sarıca, 2011] pH’nın geri kazanma verimine etkisi Metal iyonlarının adsorpsiyonuna ve türlemesine etki eden en önemli etkenlerden birisi de pH’dır. Bundan dolayı, Hg(II) ve MeHg iyonlarının geri kazanımları üzerine pH’nın etkisi her bir iyon için ayrı ayrı olarak pH 2-10 arasında incelendi. Öncelikle, en uygun pH değerini veya pH aralığını belirleyebilmek için seyreltik HCl ve/veya seyreltik NH3 çözeltileri kullanılarak kolon dolgu maddesi sırasıyla pH 2, 3, 4, 5, 6, 8 ve 10’a şartlandırıldı. Takiben, ayrı ayrı 50 mL 100 ng Hg(II) ve 50 mL 100 ng MeHg içeren çözeltiler hazırlandı. Hazırlanan bu çözeltilerin pH değerleri de sırasıyla pH 2, 3, 4, 5, 6, 8 ve 10’a ayarlandıktan sonra çözelti akış hızı 3 mL/min’e ayarlanarak kolondan geçirildi. Adsorban üzerinde biriktirildiği düşünülen MeHg ve Hg(II) iyonları 10 mL 0,1 mol/L HCl çözeltisi ile geri alındı. Geri alma çözeltilerindeki cıva iyonları derişimi CVAAS yöntemi ile tayin edildi ve cıva türleri için geri kazanma verimleri hesaplandı. Bu koşullarda pH’nın cıva türlerinin geri kazanma verimine etkisi Şekil 4.1’de görülmektedir. Şekil 4.1’den görüleceği üzere MeHg için geri alma çözeltisi olarak 0,1 mol/L HCl çözeltisi kullanıldığında pH 3- 6 aralığında % 90’dan büyük geri kazanma verimi elde edilirken, Hg(II) için pH 2-10 57 aralığında geri kazanma verimi %10’un altında elde edildi. Geri alma çözeltisinde Hg(II)’nin yeteri kadar bulunamaması üzerine Hg(II) iyonunun adsorbanda tutunup tutunmadığını araştırmak için kolon süzüntüsünde de cıva tayini yapıldı ve süzüntüde de yeteri kadar cıva belirlenemedi. Bu sonuçlardan Hg(II)’nin adsorbanda tutunduğu ancak geri alma çözeltisinin uygun olmayışından dolayı adsorbandan geri alınamadığı anlaşıldı. Bunun üzerine farklı geri alma çözeltilerinin denenmesine karar verildi. Şekil 4.1. Geri alma çözeltisi olarak 0,1 mol/L HCl çözeltisi kullanıldığında pH’nın geri kazanma verimine etkisi Özetle pH 4’te her iki cıva türü de adsorbanda tutunmakta ancak 0,1 mol/L HCl ile metil cıva nicel olarak geri alınabildiği halde Hg(II) nicel olarak geri alınamamaktadır. Bu özellikten yararlanılarak türleme yapılabileceği düşünüldü ve Hg(II) iyonunun da geri alınabileceği farklı geri alma çözeltisi araştırıldı. 58 Şekil 4.2. pH’ nın cıva türlerinin geri kazanma verimine etkisi Geri alma çözeltisinin geri kazanma verimine etkisi Geri alma çözeltisinin cinsi ve derişimi katı faz özütleme sisteminin analitik başarımı açısından önemlidir. Bu amaçla öncelikle HNO3 ve HCl çözeltileri geri alma çözeltisi olarak denendi. Kullanılacak geri alma çözeltisinin sonraki tayin basamağına uygun olması önemli olduğundan öncelikle inorganik asitlerin etkisi incelenmiştir. İnorganik asitlerle Hg(II) için yeterli geri kazanma verimi elde edilemediğinden farklı derişimlerde asitli tiyoüre karışımları da denendi. Sonuçlar Çizelge 4.1 ve 4.2’de verilmektedir. MeHg için 10 mL 0,1 mol/L HCl çözeltisi yeterli iken Hg(II) için yeterli olmadığı görülmektedir. Hg(II) için 10 mL 3 mol/L HCl içinde 0,2 mol/L tiyoüre çözeltisinin nicel geri kazanma için yeterli olduğu belirlendi. 59 Çizelge 4.1. Geri alma çözeltisi cinsi ve derişiminin Hg(II)’ nin geri kazanma verimine etkisi Geri alma çözeltisi Geri kazanma verimia (%) 10 mL 2mol/L HNO3 - 10 mL 2 mol/L HCl 20±4 10 mL 3 mol/L HCl 49±5 10 mL 0,05 mol/L Tiyoüre (3 mol/L HCl’de) 55±3 10 mL 0,1 mol/L Tiyoüre (3 mol/L HCl’de) 87±4 10 mL 0,2 mol/L Tiyoüre (1 mol/L HCl’de) 20±3 10 mL 0,2 mol/L Tiyoüre (2 mol/L HCl’de) 62±3 10 mL 0,2 mol/L Tiyoüre (3 mol/L HCl’de) 99±2 5 mL 0,2 mol/L Tiyoüre (3 mol/L HCl ‘de) 74±2 a Üç ölçümün ortalaması ± standart sapma Çizelge 4.2. Geri alma çözeltisi cinsi ve derişiminin MeHg ‘nın geri kazanma verimine etkisi Geri alma çözeltisi Geri kazanma verimia (%) 10 mL 2 mol/L HNO3 45±3 10 mL 3 mol/L HCl 99±3 10 mL 2 mol/L HCl 98±2 10 mL 1 mol/L HCl 97±3 10 mL 0,5 mol/L HCl 97±3 10 mL 0,1 mol/L HCl 96±4 5 mL 0,1 mol/L HCl 51±3 a Üç ölçümün ortalaması ± standart sapma Bu geri alma çözeltileri ile elde edilen geri kazanma veriminin pH’ya bağlılığı Şekil 4.2’de görülmektedir. Şekil 4.2’ye göre her iki cıva türünün de pH=4’te adsorbanda tutunduğu anlaşılmaktadır. Şekil 4.1 ve Şekil 4.2 birlikte değerlendirildiğinde pH 4’te tutunan iki cıva türünün farklı geri alma çözeltileri kullanılarak kolondan geri alınabilecekleri anlaşılmaktadır. Bu çalışmada bu özellikten yararlanılarak türleme 60 yapılmıştır. Aynı çözeltide aynı pH’da adsorbanda tutunan cıva türleri farklı geri alma çözeltileriyle geri alınmış ve ayrı ayrı tayin edilmiştir. Geri alma çözeltisi için sonraki çalışmalarda bu çözeltiler kullanılmıştır. Örnek akış hızının geri kazanma verimine etkisi Örneğin akış hızının cıva türlerinin geri kazanma verimine etkisi en uygun deney koşulları altında (pH, geri alma çözeltisi gibi) incelendi. Cıva iyonlarının model çözeltileri kolondan 1-4 mL/min akış hızlarında geçirildi ve akış hızına bağlı olarak geri kazanma verimleri belirlendi. Şekil 4.3’de görüldüğü gibi geri kazanma verimi her iki cıva türü için akış hızı 3 mL/min’den sonra düşmektedir. Bu nedenle cıva iyonlarının ayrılması ve zenginleştirilmesi için en uygun akış hızı 3 mL/min olarak belirlenmiştir. Şekil 4.3. Akış hızının cıva türlerinin geri kazanma verimine etkisi Örnek hacminin (veya analit derişiminin) geri kazanma verimine etkisi En yüksek çözelti örnek hacminin belirlenmesi, yöntemle kaç kat zenginleştirme yapılabileceğini görmek bakımından oldukça önemlidir. Bu amaçla cıva türlerinin miktarı sabit tutularak örnek hacmi artırıldı ve bir seri örnek çözeltileri hazırlandı. 61 Her birinde 0,1 μg Hg(II) ve MeHg içeren 25, 50, 100, 250 mL örnek çözeltileri (sırasıyla 4, 2, 1 ve 0.4 µg/L Hg(II) ve MeHg içeren) belirlenen en uygun koşullarda kolonlardan geçirildi. En fazla 50 mL’lik örnek çözeltiden Hg(II) ve MeHg’ nin geri kazanılabildiği görülmüştür. Daha yüksek hacim değerlerinde geri kazanma verimleri gittikçe azalmaktadır. 50 mL örnek içerisindeki Hg(II) ve MeHg’nın 10 mL geri alma çözeltisine tamamen alındığı kabul edilirse her iki tür için de 5 katlık bir derişim artışı (zenginleşme) söz konusudur. Bu koşullarda yöntemin zenginleştirme faktörü 5 olarak bulunur. Şekil 4.4. Örnek hacminin cıva türlerinin geri kazanma verimine etkisi Yabancı iyonların geri kazanım verimine etkisi (Girişim etkisi) Geliştirilen yöntemin uygulanabilirliği araştırılırken en önemli değişkenlerden biri de girişim etkisi yapan iyonların tespit edilmesidir. Bu amaçla Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Ni(II), Cu(II), Zn(II), Cr(III), Fe(III), Mn(II), Co(II), As(III) ve Se(IV) gibi bazı iyonların Hg(II) ve MeHg’ nin zenginleştirilmelerine etkileri incelenmiştir. Bu amaçla Hg(II) ve MeHg derişimleri sabit tutularak diğer iyonların derişimleri giderek artırıldı ve geri kazanma verimin % 90’nın üstünde olduğu değerler tespit edildi. Sonuçlar Çizelge 4.3 ve 4.4’de verilmiştir. 62 Çizelge 4.3. Hg(II)’ nin Amberlyst 36 dolgulu kolonda zenginleştirilmesinde yabancı iyonların etkisi (Model çözelti 4 ng/ml) İyon + Na K+ Ca2+ Mg2+ Mn(II) İyon/Analit Derişim, mg/L %Geri Kazanma Verimia 1250 5 101±3 2500 10 98±4 6250 25 103±4 12500 50 101±3 25000 100 97±3 62500 250 94±3 125000 500 81±3 1250 5 98±4 2500 10 101±3 6250 25 99±3 12500 50 96±2 25000 100 95±3 62500 250 86±4 1250 5 98±3 2500 10 105±2 6250 25 101±3 12500 50 95±4 25000 100 87±3 1250 5 97±2 2500 10 95±4 6250 25 103±2 12500 50 99±3 25000 100 84±3 1250 5 98±3 2500 10 96±2 6250 25 96±4 12500 50 103±4 63 Çizelge 4.3.(Devam) Hg(II)’nin Amberlyst 36 dolgulu kolonda zenginleştirilmesinde yabancı iyonların etkisi (Model çözelti 4 ng/ml) İyon İyon/Analit Derişim, mg/L % Geri KazanmaVerimia Mn(II) 25000 100 101±3 62500 250 83±2 1250 5 98±3 2500 10 95±2 6250 25 96±4 12500 50 94±3 25000 100 82±4 1250 5 101±2 2500 10 98±4 6250 25 99±2 12500 50 102±3 25000 100 108±4 62500 250 84±3 1250 5 102±3 2500 10 98±4 6250 25 105±3 12500 50 101±2 25000 100 103±5 62500 250 78±4 1250 5 98±2 2500 10 96±3 6250 25 97±4 12500 50 89±3 1250 5 97±3 2500 10 95±4 6250 25 98±3 12500 50 87±3 Ni(II) Cu(II) Cr(III) Co(II) Cd(II) 64 Çizelge 4.3.(Devam) Hg(II)’nin Amberlyst 36 dolgulu kolonda zenginleştirilmesinde yabancı iyonların etkisi (Model çözelti 4 ng/ml) İyon Derişim, mg/L 1250 5 102±5 2500 10 97±3 6250 25 98±3 12500 50 94±4 25000 100 86±3 1250 5 97±3 2500 10 95±4 6250 25 78±3 1250 5 101±3 2500 10 102±4 6250 25 96±3 12500 50 89±3 1250 5 96±3 2500 10 97±1 6250 25 93±3 12500 50 87±3 Zn(II) Fe(III) As(III) Se(IV) a % Geri KazanmaVerimia İyon/Analit Üç ölçümün ortalaması Çizelge 4.4. MeHg’nin Amberlyst 36 dolgulu kolonda zenginleştirilmesinde yabancı iyonların etkisi (Model çözelti 4 ng/ml) İyon Na+ K+ İyon/Analit Derişim, mg/L % Geri KazanmaVerimia 1250 5 97±3 2500 10 98±4 6250 25 96±3 12500 50 91±3 25000 100 86±5 1250 5 98±5 2500 10 96±3 65 Çizelge 4.4.(Devam) MeHg’nin Amberlyst 36 dolgulu kolonda zenginleştirilmesinde yabancı iyonların etkisi (Model çözelti 4 ng/ml) İyon K+ Ca2+ Mg2+ Mn(II) Ni(II) Cu(II) Cr(II) İyon/Analit Derişim, mg/L % Geri KazanmaVerimia 6250 25 97±4 12500 50 93±3 25000 100 83±4 1250 5 95±3 2500 10 101±4 6250 25 94±2 12500 50 90±3 25000 100 78±3 1250 5 97±4 2500 10 98±3 6250 25 95±3 12500 50 91±2 25000 100 80±3 1250 5 98±3 2500 10 96±5 6250 25 93±4 12500 50 81±5 1250 5 95±3 2500 10 96±4 6250 25 92±3 12500 50 78±3 1250 5 97±2 2500 10 95±3 6250 25 90±3 12500 50 83±4 1250 5 96±3 2500 10 94±4 6250 25 92±3 66 Çizelge 4.4.(Devam) MeHg’nin Amberlyst 36 dolgulu kolonda zenginleştirilmesinde yabancı iyonların etkisi (Model çözelti 4 ng/ml) İyon İyon/Analit Derişim, mg/L % Geri KazanmaVerimia Cr(III) 12500 50 82±5 1250 5 98±3 2500 10 97±4 6250 25 92±3 12500 50 83±4 1250 5 99±3 2500 10 95±3 6250 25 90±5 12500 50 76±4 1250 5 97±2 2500 10 94±3 6250 25 88±4 1250 5 98±3 2500 10 95±3 6250 25 83±4 1250 5 99±2 2500 10 95±3 6250 25 90±4 1250 5 98±2 2500 10 94±4 6250 25 87±3 Co(II) Cd(II) Zn(II) Fe(III) As(III) Se(IV) a Üç ölçümün ortalaması 67 4.1.2. Yöntemin analitik başarımı Gözlenebilme Sınırı ve Tayin Sınırı Aletsel gözlenebilme sınırını belirleyebilmek için pH’sı 4’e ayarlandı ve cıva sinyali gözleyebilmek için içine az miktarda Hg(II) eklenmiş tanık numune belirlenen en uygun kolonlarda kolondan geçirildi ve zenginleştirme yapılmadan 50 mL geri alma çözeltisiyle geri alma işlemi yapıldı. Tanık numune sinyallerinin (N=20) standart sapmasının üç katına karşılık gelen aletsel gözlenebilme sınırı (LOD) eşitlik 2.10 ile hesaplandı. Tanık numune sinyallerinin standart sapmasının 10 katına karşılık gelen tayin sınırı da (LOQ) eşitlik 2.11 ile hesaplanmıştır. Hesaplanan LOD ve LOQ değerinin zenginleştirme faktörüne bölünmesi ile analitik gözlenebilme ve analitik tayin sınırı hesaplanmıştır. Aynı işlemler MeHg için de yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar Çizelge 4.5’de verilmiştir. Kesinlik Yöntemin kesinliğinin belirlenmesi amacıyla belirlenen en uygun koşullarda Hg(II) ve MeHg iyonlarının zenginleştirme işlemi örnek çözeltisinin kolondan geçirilmesi, tutunan türlerin geri alınması ve yıkama 5 kez tekrarlandı ve geri kazanma verimleri hesaplandı. Ortalama geri kazanma verimleri ve geri kazanma verimlerinin bağıl standart sapması hesaplanarak yöntemin kesinliği bulunmuştur. Elde edilen sonuçlar Çizelge 4.5’de verilmiştir. Kalibrasyon grafiği ve doğrusal çalışma aralığı Hg(II) ve MeHg iyonları için CVAAS ile elde edilen kalibrasyon grafiği Şekil 4.5 ve Şekil 4.6’da verilmiştir. Doğrusal çalışma aralığının alt sınırı LOQ değeri olarak alınmış, üst sınırı kalibrasyon doğrusunun doğrusallıktan saptığı derişim olarak belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar Çizelge 4.5’de verilmiştir. 68 Şekil 4.5. Hg(II) için kalibrasyon grafiği Şekil 4.6. MeHg için kalibrasyon grafiği Doğruluk Yöntemin doğruluğunu araştırmak amacıyla belgeli referans madde (CRM) analizi yapılmıştır. Sonuçlar Çizelge 4.5’de verilmiştir. Çizelge 4.5’de görüldüğü gibi belgeli değer MeHg için -% 7,8 bağıl hata ile tayin edilmiştir Hg(II) için ise değer tayin sınırının altındadır. Bu hata analitik açıdan kabul edilebilir düzeydedir. 69 Yöntemin doğruluğu belgeli referans madde ile gösterilmesine karşılık, gerçek örneklerdeki analizler sırasında da katkılı örnek analizleri ile doğruluk bir kez daha kontrol edilmiştir. Çizelge 4.5. Hg(II) ve MeHg’nin Amberlyst 36 dolgulu kolonda zenginleştirilmesi ve türlemesi için bulunan analitik başarım ölçütleri Analitik başarım ölçütü Hg(II) LOD, (N=20), (µg/L) 2,2 2,8 (LOD/Z.F) (µg/L), (Z.F=5) 0,44 0,56 LOQ, (N=20), (µg/L) 7,3 15,2 Analitik tayin sınırı (LOQ/Z.F) 1,5 3,0 %99 %99 Bağıl standart sapma % ±3 ±2 Deney sayısı (N) 5 5 y = 0,0034C+0,0057 y = 0,0067C-0,009 0,9939 0,9929 0,44 - 50 0,56 – 50 0,146 5,395 µg/L 0,292 10,79 Bulunan değer (N=3) TSA 4,97 - -%7,8 MeHg Analitik gözlenebilme sınırı (µg/L), (Z.F=5) Ortalama geri kazanma Kesinlik verimi Kalibrasyon denklemi Doğru C=µg/L Denklemi r2 Doğrusal çalışma aralığı (µg/L) ERM-CE464 Belgeli Doğruluk değer (mg/kg) Çözeltideki derişimi, Bağıl hata % (ZF: Zenginleştirme Faktörü, TSA: Tayin Sınırının Altında, LOD: Gözlenebilme Sınırı, LOQ: Tayin Sınırı) 70 4.1.3. Model çözeltide cıva tayini ve türlemesi Bölüm 3.3.1 de verildiği şekilde hazırlanan model çözeltilere önerilen zenginleştirme ve türleme yöntemi uygulanarak cıva türleri tayin edilmiştir. Bulunan sonuçlar Çizelge 4.6 da verilmiştir. Model çözeltiye eklenen Hg(II) ve MeHg iyonları oldukça küçük bağıl hata ile tayin edilmiştir. Örnekte tek başına Hg(II) ve MeHg bulunduğunda -%2,5 her iki türde -%2,5 tayin edilebilmiştir. Her iki tür birlikte bulunduğunda ise Hg(II) %5,0, MeHg türü de -%5,0 bağıl hata ile tayin edilebilmiştir. Toplam cıva tayinindeki hata % 10’dan küçüktür. 4.1.4. Su örneklerinde cıva tayini ve türlemesi Bölüm 3.3.2 de verildiği şekilde hazırlanan su örneklerine önerilen zenginleştirme ve türleme yöntemi uygulanmıştır. Bulunan sonuçlar Çizelge 4.7’de verilmiştir. Doğruluğu da kontrol etmek için katkılı su örneklerinde de cıva türlerinin tayini yapılmıştır. Çizelge 4.7’de görüldüğü gibi bağıl hatalar analitik açıdan kabul edilebilir düzeydedir. 4.1.5. Balık örneğinde cıva tayini ve türlemesi Balık örneğinde cıva tayini yapmak için kurutulan balık örneğinden 1 g alınarak bölüm 3.3.3’de verildiği gibi örnek çözeltileri hazırlandı. Çözeltilere deneysel olarak belirlenen en uygun koşullarda zenginleştirme ve türleme yöntemi uygulandı. Bulunan sonuçlar Çizelge 4.8’de verilmiştir. Bağıl hatalar analitik açıdan kabul edilebilir düzeydedir. 77 71 Çizelge 4.6. Model çözelti ile cıva türleme çalışması Örnek Numarası a Bulunana, µg/L Eklenen, µg/L Hg(II) MeHg MeHg (Hg(II) cinsinden) Hg(II) MeHg TSA 1 - - - TSA 2 4 - - 3,9±0,1 3 - 4 3,72 - 4 4 4 3,72 4,2±0,2 % Bağıl Hata MeHg Toplam (Hg(II) cinsinden) Hg - Hg(II) - MeHg - Toplam Hg - - 3,9±0,1 -2,5 3,9±0,2 3,6±0,2 3,6±0,2 - -2,5 -2,5 3,8±0,4 3,5±0,4 7,7±0,4 +5,0 -5,0 0 -2,5 Üç ölçümün ortalaması ± standart sapma, Toplam Hg = Hg(II) + MeHg (Hg(II) cinsinden) 71 72 96 Çizelge 4.7. Su örneklerindeki cıva türleri tayini (Örnek hacmi 50 mL) Bulunana, µg/L Eklenen, µg/L Örnek Hg(II) MeHg MeHg (Hg(II) cinsinden) Hg(II) MeHg - - - TSA TSA 4 4 3,72 3,9±0,2 Beypazarı Kaplıca - - - Suyu 4 4 Ayaş İçmece - Suyu Kızılcahamam Çeşme suyu Kaplıca Suyu a % Bağıl Hata MeHg (Hg(II) cinsinden) Toplam Hg Hg(II) MeHg Toplam Hg - - - - - 3,9±0,2 3,6±0,2 7,5±0,2 -2,5 -2,5 -2,8 TSA TSA - - - - - 3,72 3,9±0,1 3,8±0,4 3,5±0,4 7,4±0,3 -2,5 -5,0 -4,1 - - TSA TSA - - - - - 4 4 3,72 3,7±0,2 4,1±0,1 3,8±0,1 7,5±0,3 -7,5 +2,5 -2,8 - - - TSA TSA - - - - - 4 4 3,72 4,1±0,1 3,9±0,2 3,6±0,2 7,7±0,2 +2,5 -2,5 -0,3 Üç ölçümün ortalaması ± standart sapma, Toplam Hg = Hg(II) + MeHg (Hg(II) cinsinden) 72 96 73 96 Çizelge 4.8. Balık örneğindeki cıva türleri tayini Örnek % Bağıl Hata MeHg (Hg(II) cinsinden) Toplam TSA - 2,1± 0,3 - - 4,2±0,2 2 1,86 - 4 6 2 7 4 Numarası a Bulunana, µg/L Eklenen, µg/L MeHg Hg(II) (Hg(II) cinsinden) Hg(II) MeHg 1 - - - TSA 2 2 - - 3 4 - 4 - 5 MeHg Toplam Hg(II) MeHg - - - - - 2,1± 0,3 +5,0 - +5,0 - - 4,2±0,2 +5,0 - +5,0 - 1,9±0,2 1,8±0,2 1,8±0,2 - -5,0 -5,0 3,72 - 4,1±0,1 3,8±0,1 3,8±0,1 - -2,5 -2,5 2 1,86 1,9±0,2 2,1±0,1 1,9±0,1 3,8±0,2 -5,0 +5,0 -0,2 4 3,72 3,7±0,2 3.9±0,2 3,6±0,2 7,3±0,2 -7,5 -2,5 -5,1 Hg Hg Üç ölçümün ortalaması ± standart sapma, Toplam Hg = Hg(II) + MeHg (Hg(II) cinsinden) 73 74 4.1.6. Adsorpsiyon izotermi ve adsorpsiyon kapasitesi Adsorbanın Hg(II) için adsorpsiyon kapasitesi Bölüm 3.4.3’de verilen yöntemle tayin edildi. Bu amaçla 5, 10, 25, 50, 100, 200 µg/L Hg(II) içeren 50 mL’lik örnek çözeltilerinin pH değerleri 4’e ayarlandı ve 100 mg Amberlyst 36 içeren erlene konuldu. Belirli süre beklenerek sistemin dengeye gelmesi sağlandı ve çözeltiden bir kısım alınarak cıva türleri tayin edildi. Denge durumunda çözeltideki cıva derişimi (CE) ve adsorbanın gramı başına tutunan cıva türlerinin miktarı hesaplandı. Langmiur eşitliğinin doğrusallaştırılmış haline göre CE’ye karşı CE/QE grafiği çizildi (Şekil 4.7). Şekil 4.7’de doğrunun eğim ve kesim noktasında yararlanılarak Qo ve b Langmuir sabitleri hesaplandı. Adsorpsiyon kapasitesine karşılık gelen Qo, 57,80 mg/g olarak, Langmuir sabiti ise 0,0324 L/mg olarak hesaplanmıştır. 5 y = 0.0173x + 0.5334 R² = 0.9822 Ce/Qe (g/L) 4 3 2 1 0 0 50 100 150 200 250 Ce (mg/L) Şekil 4.7. Hg(II) için doğrusallaştırılmış Langmuir eşitliğinin grafiği Adsorbanın MeHg için adsorbsiyon kapasitesi aynı şekilde hesaplandı. Bu amaçla 5, 10, 25, 50, 100, 200 µg/mL MeHg içeren 50 mL’lik örnek çözeltilerinin pH değerleri 4’e ayarlandı ve 100 mg Amberlyst 36 maddesi kullanıldı. Langmiur eşitliğinin doğrusallaştırılmış haline göre CE’ye karşı CE/QE grafiği çizildi. Şekil 4.8’den 75 doğrunun eğim ve kesim noktasında yararlanılarak Qo ve b Langmuir sabitleri hesaplandı. Adsorpsiyon kapasitesine karşılık gelen Qo, 58,13 mg/g olarak, Langmuir sabiti ise 0,0462 L/mg olarak hesaplanmıştır. Şekil 4.8. MeHg için doğrusallaştırılmış Langmuir eşitliğinin grafiği 76 5. TARTIŞMA Eser düzeydeki elementlerin derişimlerinin tayininde, kullanılan yöntemin tayin sınırının altında olması veya çeşitli girişim etkileri sebebiyle genellikle istenilen duyarlılıkta doğrudan tayinleri yapılamamaktadır. Bu nedenle tayinlerde girişimden kaynaklanan problemlerin giderilmesi veya tayin sınırını düşürülmesi için bir zenginleştirme / ayırma yöntemine ihtiyaç duyulmaktadır. Zenginleştirme işlemi ile tayin edilecek eser element, büyük hacimli bir örnekten, bağıl olarak oldukça küçük hacimli bir tayin çözeltisi içine alınır. Bu sırada girişim oluşturabilecek bileşenler ortamdan uzaklaştırılarak ayırma işlemi de gerçekleştirilir. Sonuçta tayin edilecek eser element, bileşimi bilenen ve örneğe göre daha basit bir ortama alınmış olur. Bu işlemlerle tayin edilecek eser element, girişim yapan türlerden ayrılmış ve örneğe göre daha basit bir ortama alınmış olur. Bu tez kapsamında, Amberlyst 36 eser düzeydeki Hg(II) ve MeHg’nin kolon tekniğiyle zenginleştirilmesi ve türlemesinde katı faz özütleyicisi olarak kullanılmıştır. Bu çalışmada Hg(II) ve MeHg karmaşık örnek ortamlarından ayrılması, türlemesi ve zenginleştirilmesi için uygun koşullar belirlenmiştir. Bazı elementlerin toplam derişiminden çok o ortamda elementin hangi türü olarak bulunduğu da önemlidir. Çünkü türlerden biri toksik olmadığı halde diğeri olabilmektedir. Bu kapsamda geliştirilen yöntem Hg(II) ve MeHg iyonlarının türlemesi için uygulanmıştır. Önerilen yöntem ile Hg(II) ve MeHg iyonları aynı pH’da farklı geri alma çözeltileri kullanılarak ayrılmıştır. Deneysel olarak pH 4 ‘te MeHg iyonları 10 mL 0,1 mol/L HCl kullanılark, Hg(II) iyonları ise 3 mol/L HCl içinde 0,2 mol/L tiyoüre çözeltisi kullanılarak geri alınmıştır. Toplam cıva miktarı bu iki türün Hg(II) cinsinden miktarlarının toplanmasıyla bulunmuştur. Eser elementlerin zenginleştirilmesi ve türlemesinde geri kazanma verimini etkileyen en önemli değişken ortamın pH’sıdır. Ortamın pH değerindeki değişmeye bağlı olarak adsorbanın yapısı değişmekte bağlayıcı grupların sayısı artmakta veya azalmaktadır. Geliştirilen yönteme göre civanın türleme ve zenginleştirilmesinde pH 4’te her iki tür için de en yüksek geri kazanım değerinin elde edildiği pH olmuştur. 77 Cıva türlerinin çalışma aralığının asidik bölgede olması örnek ortamının kararlılığı açısından olumludur. Çünkü bazik ortamlarda örnek ortamında bulunabilecek metal iyonları hidroksitleri halinde çökerek ortamın fiziksel yapısını etkileyebilirler. Bazik bölgede elementlerin hidroksitler halinde çökerek verdikleri çökelek üzerine tayin elementi tutunabilir bu durumda katı faz olarak kullanılan Amberlyst 36 üzerinde tutunmadan söz edilemez. Gerçek örneklerin çözülmesi ve iyileştirilmesi genelde asidik ortamda yapıldığından elde edilen son çözelti asidik olmakta ve pH ayarlaması daha kolay yapılabilmektedir. Adsorpsiyon ile zenginleştirmede geri kazanma verimine etki eden iki olaydan biri, zenginleştirilecek elementin kolonda tutunması, diğeri de kolonda tutunan elementin geri alınmasıdır. Bu iki işlemden herhangi biri yeteri kadar yapılamazsa, geri kazanma verimi istenen değere ulaşmaz. Bu nedenle yapılan çalışmada bir taraftan tutunma şartları en uygun hale getirilirken diğer taraftan da geri alma koşulları en uygun hale getirilmelidir. Zenginleştirme konusunda daha önce yapılan çalışmalar incelendiğinde geri alma çözeltisi olarak genellikle asitlerin, bazların veya bazı organik çözücülerin kullanıldığı görülmüştür. Bu çalışmada kolonda tutunan elementleri geri almak için öncelikle yaygın kullanılan inorganik asitler denenmiştir. Denenen asit çözeltileriyle MeHg için yeterli yeterli geri kazanma verimine (> %95) ulaşılmış ancak Hg(II) için ise asit çözeltisinde organik tuz (tiyoüre) çözülerek geri alma çözeltisi olarak kullanılmış ve yeterli geri kazanma verimi (>%95) elde edilmiştir. Son örnek çözeltisinin asidik olması CVAAS yönteminde tayinlerde uygun ortamlardır. Tayin aşamasında ayrıca örneğin asitlendirilmesine gerek kalmamaktadır. Zenginleştirmede önemli deneysel değişkenlerden biri de örneğin kolondan geçme süresidir. Geçiş süresi bize temas süresinin tayin edilecek türün geri kazanma verimine etkisi bakımından bilgi vermektedir. Hızlı geçişlerde adsorbanla temas süresi azalacağından geri kazanma veriminde de azalmalar beklenir. Bu çalışmada MeHg ve Hg(II) iyonları 3 mL/min aynı akış hızında kolondan geçirilerek geri alınabilmiştir. Akış hızının aynı olması aynı örnek çözeltinin kolonda geçirilip türlerin birbirinden ayrılması açısından önemlidir. 78 Yüksek zenginleştirme faktörü elde edebilmek için geri alma çözeltisinin hacminin küçük olması gerekir. Bazı durumlarda küçük geri alma çözelti hacmi, adsorbanda tutunan elementlerin geri kazanılmasında yeterli olmayabilir. Bu gibi durumlarda adsorban yüksek asit ya da baz derişiminden etkilenmiyorsa, geri alma çözeltisinin derişimi artırılabilir. Yukarıda bahsedilen tüm ölçütler dikkate alınarak, en uygun geri alma çözeltisi MeHg için 10 mL 0,1 mol/L HCl çözeltisi, Hg(II) için ise 10 mL 3 mol/L HCl içerisinde 0,2 mol/L tiyoüre çözeltisi kullanılmıştır. Zenginleştirilecek elementin örnek çözeltisindeki derişimi çok düşük olduğunda, tayinin yapılabilmesi için oldukça büyük hacimdeki örnek çözeltisinin kolondan geçirilmesi gerekir. Çok seyreltik çözeltilerin büyük hacimlerinin kolondan geçirilmesiyle zenginleştirmenin yapılıp yapılmayacağını araştırmak için örnek hacminin geri kazanma verimine etkisi de incelenmiştir. Bu amaçla model çözeltideki element miktarı sabit tutularak çözelti hacmi artırılmış ve böylece gittikçe azalan derişimlerde çözeltiler hazırlanmıştır. Bu çalışma, örnek hacmi yanında derişimin etkisini de göstermektedir. Aynı miktarda element içeren farklı hacimdeki çözeltilerde derişim de farklı olmaktadır. Belirlenen en uygun şartlarda yapılan zenginleştirme işlemi sonunda MeHg ve Hg(II) için 50 mL’ ye kadar zenginleştirilmiştir. Elde edilen bu sonuçlara göre, 50’er mL MeHg ve Hg(II) çözeltisi kolondan süzüldüğünde ve bu elementler kolondan 10 mL’lik geri alma çözeltileri ile geri kazanıldığında zenginleştirme katsayısı kuramsal olarak, 5’dir. Bu çalışmada zenginleştirme faktörü oldukça düşüktür, fakat cıva türlerinin karmaşık ortamdan ayrılması ve türlendirilmesinin yapılabilmesi önemlidir. Geliştirilen yöntemin kesinliğini araştırmak için model çözeltilerle zenginleştirme işlemi 5 kez tekrarlanmış ve elde edilen sonuçlara göre ortalama yüzde geri kazanma verimleri ve bağıl standart sapma değerleri belirlenmiştir. Hg(II) için % 99 geri kazanma verimi ve ±3 bağıl standart sapma MeHg için ise % 99 geri kazanma verimi ±2 bağıl standart sapma değerleri bulunmuştur. Ancak bu çalışma model çözelti ortamında yapılmıştır. Gerçek örnek ortamında bağıl standart sapmanın daha yüksek olması beklenebilir. Bu sonuç gerçek örnek analizlerinde görülmektedir (Çizelge 4.7 ve 4.8) 79 Doğruluk kontrolü için Belgeli Referans Maddesi kullanılmış ve içeriği MeHg için %7,8 bağıl hata ile tayin edilmiştir. Hg(II) için ise değer tayin sınırının altında olduğundan tayin edilememiştir. Gerçek örnek ortamına sahip bu belgeli referans maddelerde yapılan zenginleştirme, yöntemin gerçek örneklerde girişim etkisi olmadan kullanılabileceğini göstermektedir. Genellikle katı faz olarak kullanılan adsorbanların tayin elementini ortamda bulunan diğer elementlerden ayırarak onların girişim etkisini azaltması veya yok etmesi beklenir. Adsorbanlar bir elementi seçimli olarak tutuyorsa, o elementi ana bileşenlerden ayırarak onların girişim etkisini yok eder. Ortamda bulunan her bir element adsorbana farklı şartlarda (pH, akış hızı vb.) en yüksek verimle tutunur. Bu elementlerin kolondan geri alınma şartları da farklı olduğu için, en uygun şartlar sağlanarak seçimlilik sağlanabilir. Bu çalışmada yabancı iyonların Hg(II)’nın geri kazanma verimine etkisi Na+ için 250 mg/L; K+, Mn(II), Cu(II) ve Cr(III) için 100 mg/L; Ca2+, Mg2+, Ni(II), Zn(II) için 50 mg/L; Co(II), Cd(II), As(III) , Se(IV) için 25 mg/L; Fe3+ için ise 10 mg/L derişime kadar girişim önemli değildir. Yabancı iyonların MeHg’ nin geri kazanma verimine etkisi ise, Na+, K+, Ca2+ ve Mg2+ için 50 mg/L; Mn(II), Ni(II), Cu(II), Cr(III), Co(II) ve Cd(II) için 25 mg/L; Zn(II), Fe(III), As(III) ve Se(IV) için ise 10 mg/L derişime kadar girişim önemli değildir. Bu oranlar bize yöntemin çoğu çevre örneğinde bile girişime maruz kalmadan kullanılacağını göstermektedir. Yöntemin gerçek örneklere uygulanabilirliğini incelemek amacı ile Ankara çevresinden temin edilen çeşitli kaplıca suyu örneklerinde ve balıkta zenginleştirme ve türleme çalışmaları yapılmıştır. Çizelge 4.7 ve Çizelge 4.8’de verilen sonuçlara göre cıva türleri % 10’dan daha düşük bağıl hata ile tayin edilebilmektedir. Geliştirilen yöntemin, aletsel gözlenebilme sınırı (LOD), MeHg için 2,8 µg/L Hg(II) için ise 2,2 µg/L olarrak bulunmuştur. Bu değerlerin zenginleştirme faktörlerine bölünmesi ile yöntemin analitik gözlenebilme sınırı bulunmaktadır. Analitik gözlenebilme sınırları ise metil cıva için 0,44 µg/L, inorganik cıva için ise 0,56 µg/L olarak bulunmuştur. 80 Kolon dolgu maddesinin tayin edilecek elementi adsoplama yeteneği adsorplama kapasitesi ile verilmektedir. Doğrusallaştırılmış Langmuir izoterminin eğiminden bulunan bu değer adsorbanın gramı başına tutunan miktarı (mg/g) olarak verilmektedir. Kullanılan adsorbanın cıva türleri için adsorpsiyon kapasitesi, kesikli yöntemle çalkalamalı su banyosunda yapılmıştır. Kesikli yöntemle, oda şartlarında kullanılan Amberlyst 36 malzemesinin MeHg ve Hg(II) için adsorpsiyon kapasitesi sırasıyla 57,80 ve 58,13 mg/g olarak bulunmuştur. Cıva tayini için geliştirilen yöntemin literatürde verilen bazı zenginleştirme ve türleme çalışmaları ile karşılaştırması Çizelge 4.9’da verilmiştir. 81 Çizelge 4.9. Cıvanın Amberlyst 36 ile zenginleştirilmesi ve türlemesi çalışmasının literatürdeki diğer çalışmalarla karşılaştırılması Örnek Hg Türü Zenginleştirme tekniği LOD, µg/L Referans CVAAS 0,012 CVAAS 0,02 [Pourreza ve ark., 2009] [Pourreza ve Ghanemi,2009] ICP-AES 0,09 [Zhang ve ark., 2010] CVAAS 0,05 [Liu ve ark.,2005] CVAAS 0,014 CVAAS MeHg, 0,56 Hg(II), 0,44 [Haji Shabani ve ark., 2004] Bu çalışma Tayin yöntemi Su, deniz ürünleri Su, balık Su, balık Su, sediment Su Su, balık Hg(II) N-(klorobenzil)-N’ feniltiyoüre-sülfür tozu, SPE Hg(II) 2-merkaptobenzimidazol ile modifiye edilmiş agar, SPE Hg(II) 2,6 piridin dikarboksilik asit ile immobilize edilmiş nano silika, (SiO2-2,6-PDCA), SPE Hg(II) Hg(II) baskılıdiazoaminobenzenvinilpiridin kopolimer, SPE Hg(II) Ditizon immobilize mikrokristalin naftolen, SPE MeHg, Hg(II) Amberlyst 36, SPE 81 82 KAYNAKLAR Alfassi, Z.B., Wai, C.M., “Preconcentration techniques for trace elements”, CRC Press, Boca Raton, (1992). Alonso, E.V., Siles Cordero, M.T., Torres, A.G., Rudner, P.C., Cano Pavón, J.M., “Mercury speciation in sea food by flow injection cold vapor atomic absorption spectrometry using selective solid phase extraction”, Talanta, 77: 53–59 (2008). Berkkan, A., “Tuz içeren farmasötik preparatlarda akışa enjeksiyonlu hidrür oluşturmalı atomik absorpsiyon spektrometri (FI-HG-AAS) ile kurşun tayini”, Doktora tezi, Gazi Üniversitesi Eczacılık Fakültesi, Ankara, (2004). Chen, D., Huanga, C., Hea, M., Hua, B., “Separation and preconcentration of inorganic arsenic species in natural water samples with 3-(2-aminoethylamino) propyltrimethoxysilane modified orderedmesoporous silica micro-column and their determination by inductively coupledplasma optical emission spectrometry”, J. Hazard. Mater., 164: 1146–1151 (2009). Chen, J., Teo, K.C., “Determination of cadmium, copper, lead and zinc in water samples by flame atomic absorption spectrometry after cloud point extraction”, Anal. Chim. Acta, 450: 215–222 (2001). Çekiç, S.D., Filik, H., Apak, R., “ Use of an o –aminobenzoic acid-functionalized XAD-4 copolymer resin for the seperation and preconcentration of heavy metal (II) ions”, Anal. Chim. Acta, 505(1): 15-24 (2004). Çıtak, D., “Katı faz ekstraksiyonu, birlikte çöktürme ve bulutlanma noktası ekstraksiyonu ile bazı metallerin zenginleştirilmesi ve türlemesi”, Doktora Tezi, Gaziosmanpaşa Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tokat, 25-33 (2010). Dos Santos, W.N.L., Dias, F.D.S., Fernandes, M.S., Rebouças, M.V., Vale, M.G.R., Ferreria, S.L.C., “Application of multivariate technique in method development for direct determination of copper in petroleum condensate using graphite furnace otomic absorption spectrometry”, J. Anal. Atom. Spectrom., 20: 127-129 (2005). Dressler, V.L., Santos, C.M.M., Antes, F.G., Bentlin, F.R.S., Pozebon, D., Pozebon, E.M.M., “Total Mercury, Inorganic Mercury and Methyl Mercury Determination in Red Wine”, Food Anal. Method., 5: 505–511 (2012). Ebdon, L., “An introduction to atomic absorption spectroscopy”, Heyden, London, 25 (1982). Erdoğan, H., “Arsenik ve selenyumun katı faz özütleme yöntemiyle zenginleştirilmesi, türlemesi ve atomik absorpsiyon spektroskopisi ile tayini”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 1-47 (2012). 83 Gao, Y., Shi, Z., Long, Z., Wu, P., Zheng, C, Hou, X ., “Determination and speciation of mercury in environmental and biological samples by analytical atomic spectrometry”, Microchem. J., 103: 1–14 (2012). Grindlay, G., Mora, J., Gras, L., De Loos-Vollebregt, M.T.C., “Atomic spectrometry methods for wine analysis: A critical evaluation anddiscussion of recent applications”, Anal. Chim. Acta, 691: 18–32 (2011). Haji Shabani, A.M., Dadfarnia, S., Nasirizadeh, N., “Speciation analysis of mercury in water samples by cold vapor atomic absorption spectrometry after preconcentration with dithizone immobilized on microcrystalline naphthalene”, Anal Bioanal Chem, 378 : 1388–1391 (2004). Haswell, S.J., “Atomic absorption spectrometry”, Elsevier Science Publishers B. V., Netherlands, 310 (1991). Janoš, P., Štulík, K., Pacáková, V., “An ion-exchange separation of metal cations on a C-18 column coated with dodecylsulphate”, Talanta, 39(1): 29-34 (1992). Kalfa, O.M., “Nano boyutta adsorban madde ile eser elementlerin zenginleştirilmesi”, Doktora tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 1-3, (2009). Kalfa, O.M., Yalçınkay, Ö., Turker, A.R., “Synthesis of nano B2O3/TiO2 composite material as a new solid phase extractor and its application to preconcentration and separation of cadmium”, J. Hazard. Mater., 166: 455–461, (2009). Kendüzler, E., “Bazı eser elementlerin Ambersorb 572 ile zenginleştirme şartlarının araştırılması ve alevli atomik absorpsiyon spektrometrik yöntemle tayini”, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 5-20 (2003). Kendüzler, E., Türker, A.R., “Atomic absorption spectrophometric determination of trace copper in waters, aluminium foil and tea samples after preconcentration with 1nitroso-2-naphthol-3,6-disulfonic acid on Ambersorb 572”, Anal. Chim. Acta, 480: 259-266 (2003). Krishna, M.V.B, Karunasagar, D., Rao, S.V., Arunachalam, J., “Preconcentration and speciation of inirganic and methyl mercury in waters using polyaniline and gold trap- CVAAS.” Talanta, 68: 329-335 (2005). Leemakers, M., Baeyens, W., Quevauviller, F., Horvat, M., “Mercury in environmental samples : Speciation, artifacts and validation”, Trend. Anal. Chem., 24(5): 383-393 (2005). Lemos, V.A., Teixeira, L.S.G., Bezerra, M.A., Costa, A.C.S., Castro, J.T., Cardoso, L.A.M., Jesus, D.S., Santos, E.S., Baliza, P.X., Santos, L.N., “New Materials for 84 solid-phase extraction of trace elements”, Applied Spectroscopy Reviews, 43: 303334 (2008). Leopold, K., Foulkes, M., Worsfold, P., “Methods for the determination and speciation of mercury in natural waters-A review”, Anal. Chim. Acta, 663: 127–138 (2010). Liu, Y., Chang, X., Yang, D., Guo, Y., Meng, S., “Highly selective determination of inorganic mercury(II) after preconcentration with Hg(II)-imprinted diazoaminobenzene–vinylpyridine copolymers”, Anal. Chim. Acta, 538: 85–91 (2005). Mizuike, A., “Enrichment techniques for inorganic trace analysis”, Springer-Verlag, BerlinHeidelberg, Newyork, 5-6 (1983). Mladenova, E.K., Dakova I.G., Tsalev, D.L., Karadjova, I.B., “Mercury determination and speciation analysis in surface waters” Cent. Eur. J. Chem, 10(4): 1175-1182 (2012). Mousavi, H.Z., Asghari, A., Shirkhanloo, H., “Determination of Hg in Water and Wastewater Samples by CV-AAS Following Online Preconcentration with Silver Trap”, J. Anal. Chem., 65: 935–939 (2010). Oliveira, C.C., Sartini, R.P., Zagatto, E.A.G., “Microwave-assisted sample preparation in sequential injection: spectrophotometric determination of magnesium, calcium and iron food”, Anal. Chim. Acta, 413: 41-48 (2000). Poole, C. F., Poole, S. K., “Chromatography today”, Elseiver, Amsterdam (1997). Pourreza, N., Parham, H., Kiasat, A.R., Ghanemi, K., Abdollahi, N., “Solid phase extraction of mercury on sulfur loaded with N-(2-chlorobenzoyl)-N_-phenylthiourea as a new adsorbent and determination by cold vapor atomic absorption spectrometry”, Talanta, 78: 1293–1297 (2009). Pourreza, N., Ghanemi, K., “Determination of mercury in water and fish samples by cold vapor atomic absorption spectrometry after solid phase extraction on agar modified with 2-mercaptobenzimidazole”, J. Hazard. Mater., 161: 982–987 (2009). Pozebon, D., Dressler, V.L., Gomes Neto, J.A., Curtius, A.J., “Determination of arsenic(III) and arsenic(V) by electrothermal atomic absorption spectrometry after complexation and sorption on a C-18 bonded silica column”, Talanta, 45(6): 11671175 (1998). Rı´o-Segade, S., Bendicho, C., “Ultrasound-assisted extraction for mercury speciation by the flow injection–cold vapor technique”, J. Anal. At. Spectrom., 14: 263–268 (1999). 85 Robinson, J.W., “Atomic Spectroscopy”, Marcel Dekker, Inc, New York, (1990). Sarıca, Y.D., “Bazı organic bileşiklerin tepe boşluklu tek damla mikro özütleme ve grafit fırınlı atomik absorpsiyon spektrometri ile seçimli tayini için yöntem geliştirilmesi”, Doktora Tezi, Gazi Üniveristesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara,49-84 (2011). Sarıca, Y.D., Türker, A.R., “Speciation and Determination of Inorganic Mercury and Methylmercury by Headspace Single Drop Microextraction and Electrothermal Atomic Absorption Spectrometry in Water and Fish”, Clean – Soil, Air, Water, 40(5): 523–530 (2012). Sharma, R.K., Pant, P., “Preconcentration and determination of trace metal ions from aqueous samples by newly developed gallic acid modified Amberlite XAD-16 chelating resin”, J. Hazard. Mater., 163: 295-301 (2009). Skoog, D.A., West, D.M., Holler, F.J., “Analitik Kimya Temelleri, Cilt 2”, Bilim Yayıncılık, Ankara, 214, 611-615, (1999). Susan, C., Hight, J.C., “Determination of total mercury in seafood by cold vaporatomic absorption spectroscopy (CVAAS) after microwave decomposition”, Food Chem., 91: 557–570 (2005). Soylak, M., Ünsal, Y.E., “Chromium and iron determinations in food and herbal plant samples by atomic absorption spectrometry after solid phase extraction on single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) disk”, Food Chem. Toxicol, 48: 1511– 1515, (2010). Soylak, M., Ünsal, Y.E., “Solid-phase extraction of heavy metal ions on bucky tubes disc in natural water and herbal plant samples”, Environ Monit Assess, 181: 577– 586 (2011). Torres, D.P., Frescura, Vera, L.A., Curtius, A.J., “Simple mercury fractionation in biological samples by CV AAS following microwave-assisted acid digestion or TMAH pre-treatment “, Microchem. J., 93: 206–210 (2009). Tunçeli, A., Türker, A.R., “Flame atomic absorption spectrometric determination of silver after preconcentration on Amberlite XAD-16 resin from thiocyanate solution”, Talanta, 51(5): 889-894 (2000). Tunçeli, A., Türker, A.R., “Speciation of Cr(III) and Cr(VI) in water after preconcentration of its 1,5-diphenylcarbazone complex on amberlite XAD-16 resin and determination by FAAS”, Talanta, 57: 1199-1204 (2002). Türker, A.R., “New sorbents for solid-phase extraction for metal enrichment”, Clean – Soil Air Water, 35: 548–557 (2007). 86 Türker, A.R., “Separation, preconcentration and speciation of metal ions by solid phase extraction”, Sep. Purif. Rev., 41(3): 169-206 (2012). Tüzen, M., Saygı, K.O., Soylak, M., “Novel solid phase extraction procedure for gold(III) on Dowex M 4195 prior to its flame atomic absorption spectrometric determination”, J. Hazard. Mater., 156: 591–595, (2008). Tüzen, M., Uluozlu, Ö.D., Karaman, İ., Soylak, M., “Mercury(II) and methyl mercury speciation on Streptococcus pyogenes loaded Dowex Optipore SD-2”, J. Hazard. Mater., 169: 345–350 (2009). Ünsal, Y.E., Soylak, M., “Double-walled Carbon Nanotubes as a Solid Phase Extractor for Speciation-Preconcentration of Traces of Gold from Geological and Water Samples”, Int. J. Environ. An. Ch., 91: 440-447 (2011). Welz, B., Sperling, M. “Atomic Absorption Spectrometry”, Wiley-VCH Verlag GmbH&Co. KgaA, Weinheim, (1999). Welz, B., Becker-Ross, H., Florek, S., Heitmann, U., “High-Resolution Continuumsource AAS the beter way to do atomic absorpsiyon spectrometry”, Wiley-VCH Verlag GmbH&Co. KgaA, Weinheim, (2005). Welz, B., Becker-Ross, H., Florek S., Heitmann, U., Goreti, M., Vale, R., “HighResolution Continuum-source Atomic Absorption Spectrometry–What Can We Expect”, J. Braz. Chem. Soc., 14(2): 220-229 (2003). Yalçınkaya, Ö., “Bazı eser elementlerin Aluminyum Oksit/ Tek Duvarlı Karbon Nanotüp ve Zirkonyum Oksit/Bor Oksit nano malzemeleri kullanılarak katı faz özütleme tekniği ile zenginleştirilmesi ve tayini”, Doktora Tezi, Gazi Üniveristesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 5-40 (2010). Yalçınkaya, Ö., Kalfa, O.M., Turker, A.R., “Chelating agent free-solid phase extraction (CAF-SPE) of Co(II), Cu(II) and Cd(II) by new nano hybrid material (ZrO2/B2O3)”, J. Hazard. Mater., 195: 332– 339 (2011). Yıldız A., Genç, Ö., “Enstrumental Analiz”, Hacettepe Üniversitesi Yayınları, Ankara, 191-193 (1993). Zhang, L., Huang, T., Zhang, M., Guo, X., Yuan, Z., “Studies on the capability and behavior of adsorption of thallium on nano-Al2O3”, J. Hazard. Mater., 157: 352–357 (2008). Zhang, Y., Adeloju, S.B., “Speciation of mercury in fish samples by flow injection catalytic cold vapour atomic absorption spectrometry”, Anal. Chim. Acta, 721: 22– 27 (2012). 87 Zhang, L., Chang, X., Hu, Z., Zhang, L., Shi, J., Gao, R., “Selective solid phase extraction and preconcentration of mercury(II) from environmental and biological samples using nanometer silica functionalized by 2,6-pyridine dicarboxylic acid”, Microchim. Acta, 168: 79–85 (2010). 88 ÖZGEÇMİŞ Kişisel Bilgiler Soyadı, adı : ÇABUK, Dilek Uyruğu : T.C. Doğum yeri ve tarihi : Altındağ, 02.08.1989 Medeni hali : Bekar e-posta : [email protected] Eğitim Derece Eğitim Birimi Lisans Erciyes Üniversitesi Fen Edebiyat Lise Yabancı Dil İngilizce Mezuniyet tarihi Fakültesi Kimya Bölümü 2010 Etimesgut Lisesi 2006