sulu Örneklerde eser teknİĞİ İle ÖnderİŞtİrİlmesİ
TRANSCRIPT
SULU ÖRNEKLERDE ESER DÜZEYDEKİ AĞIR METAL
İYONLARININ ALEVLİ ATOMİK ABSORPSİYON
SPEKTROMETRESİ İLE TAYİNİ İÇİN KATILAŞTIRILMIŞ
YÜZEN ORGANİK DAMLA MİKROEKSTRAKSİYON
TEKNİĞİ İLE ÖNDERİŞTİRİLMESİ
DETERMINATION OF TRACE HEAVY METAL IONS IN
AQEOUS SAMPLES BY FLAME ATOMIC ABSORPTION
SPECTROMETRY AFTER PRECONCENTRATION WITH
SOLIDIFIED FLOATING ORGANIC DROP
MICROEXRACTION TECHNIQUE
BURCU KAYA DALCI
Prof. Dr. FİRUZE SEMA BEKTAŞ
Tez Danışmanı
Hacettepe Üniversitesi Lisansüstü
Eğitim-Öğretim ve Sınav Yönetmeliğinin
KİMYA Anabilim Dalı için Öngördüğü
YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak hazırlanmıştır.
2014
BURCU KAYA DALCI’ nın hazırladığı “Sulu Örneklerde Eser Düzeydeki Ağır
Metal İyonlarının Alevli Atomik Absorpsiyon Spektrometresi ile Tayini için
Katılaştırılmış Yüzen Organik Damla Mikroekstraksiyon Tekniği ile
Önderiştirilmesi” adlı bu çalışma aşağıdaki jüri tarafından KİMYA ANABİLİM
DALI’ nda YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak kabul edilmiştir.
Prof. Dr. Kadir Pekmez
Üye (Başkan) : ................................................
Prof. Dr. F. Sema Bektaş
Üye (Danışman) : ………………………………….
Prof. Dr. Nuray Öğün Şatıroğlu
Üye : ................................................
Doç. Dr. Uğur Tamer
Üye : ………………………………….
Doç. Dr. Çiğdem Arpa Şahin
Üye : ……………………………………
ONAY
Bu tez Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü tarafından YÜKSEK LİSANS
TEZİ olarak onaylanmıştır.
Prof. Dr. Fatma SEVİN DÜZ
Fen Bilimleri Enstitüsü Müdürü
Canım Ailem ve Biricik Hayat Arkadasım’a
ETİK
Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, tez yazım kurallarına uygun olarak
hazırladığım bu tez çalışmasında,
tez içindeki bütün bilgi ve belgeleri akademik kurallar çerçevesinde elde ettiğimi,
görsel, işitsel ve yazılı tüm bilgi ve sonuçları bilimsel ahlak kurallarına uygun
olarak sunduğumu,
başkalarının eserlerinden yararlanılması durumunda ilgili eserlere bilimsel
normlara uygun olarak atıfta bulunduğumu,
atıfta bulunduğum eserlerin tümünü kaynak olarak gösterdiğimi,
kullanılan verilerde herhangi bir tahrifat yapmadığımı,
ve bu tezin herhangi bir bölümünü bu üniversitede veya başka bir üniversitede
başka bir tez çalışması olarak sunmadığımı
beyan ederim.
BURCU KAYA DALCI
i
ÖZET
SULU ÖRNEKLERDE ESER DÜZEYDEKİ AĞIR METAL İYONLARININ ALEVLİ ATOMİK ABSORPSİYON
SPEKTROMETRESİ İLE TAYİNİ İÇİN KATILAŞTIRILMIŞ YÜZEN ORGANİK DAMLA MİKROEKSTRAKSİYON TEKNİĞİ İLE
ÖNDERİŞTİRİLMESİ
Burcu KAYA DALCI
Yüksek Lisans, Kimya Bölümü
Tez Danışmanı: Prof. Dr. F. Sema Bektaş
Şubat 2014, 84 sayfa
Günümüzde civanın gerek metalik formunun ve gerekse bileşiklerinin çok düşük düzeyde kullanımının dahi flora ve fauna için oldukça zehirli olmasından dolayı bu metalin çevresel örneklerdeki miktarının tayini gerekmektedir. Bu sebeple, su örneklerinde eser miktarda civa tayini için çevre dostu olan düşük maliyetli, seçici ve basit bir yöntem geliştirmek önemlidir.
Ağır metallerin tayini işleminde zararlı kimyasalların ve organik çözücülerin yüksek miktarlarda kullanımı çevre kirliliğine, laboratuvar personelinde sağlık risklerine, atık arıtma ve ilave işletme maliyetlerine neden olur. Bu olumsuzlukları aşmak adına bu konudaki yeni eğilim organik çözücü tüketimini en aza indirerek, örnek hazırlama basamağını basitleştirme ve küçültme şeklindedir. Bu nedenle mikroekstraksiyon yöntemlerine ilgi önemli ölçüde artmıştır.
Bu çalışmada, su örneklerinde eser miktardaki civa iyonlarının tayini için yeni bir yöntem olan katılaştırılmış yüzen organik damla mikroekstraksiyon (SFODME) yöntemi kullanılmış ve alevli atomik absorpsiyon spektrometresi (FAAS) ile civa iyonu tayin edilmiştir.
ii
Hg(II) iyonları, uygun pH, sıcaklık ve karıştırma hızının sağlandığı ortamda KI’den gelen [I]- iyonu ile [HgI4]
2- kompleksini oluşturarak crystal violet (CV) içeren 1-dodekanol içerisine ekstrakte edilmiş, bu organik çözücü katılaştırmak amacıyla buzdolabına konulmuş ve daha sonra katılaştırılmış olan damla metanol ile seyreltilmiştir. Seyreltilmiş çözeltideki analit miktarı ise FAAS yardımıyla tayin edilmiştir.
Bu çalışmada optimum koşullar; pH 4, sıcaklık 26 ± 3 oC, ekstraksiyon süresi 45 dakika, karıştırma hızı 750 rpm, KI derişimi 0,2 mol L-1, CV miktarı %0,2 (w/v), ekstraksiyon çözücü miktarı 100 µL, örnek hacmi 100 mL, seyreltilen hacim ise 300 µL olarak bulunmuştur. Bu optimum koşullar altında bulunan zenginleştirme faktörü ise 73’tür. Bununla birlikte gözlenebilme sınırı 0,027 mg L-1, tayin edilebilecek en düşük derişim 0,089 mg L-1,, %RSD (0,5 mg L-1, n=10) ise 2,4 olarak bulunmuştur.
Katılaştırılmış yüzen organik damla mikroekstraksiyon yönteminin doğruluğunu ve uygulanabilirliğini tespit etmek amacıyla bu yöntem sertifikalı su ve gerçek su örneklerine de uygulanmıştır.
Anahtar kelimeler: civa, katılaştırılmış yüzen organik damla mikroekstraksiyonu, alevli atomik absorpsiyon spektrometresi
iii
ABSTRACT
DETERMINATION OF TRACE HEAVY METAL IONS IN AQEOUS SAMPLES BY FLAME ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY
AFTER PRECONCENTRATION WITH SOLIDIFIED FLOATING ORGANIC DROP MICROEXRACTION TECHNIQUE
Burcu KAYA DALCI
Master of Science, Department of Chemistry
Supervisor: Prof. Dr. F. Sema BEKTAŞ
February 2014, 84 pages
Nowadays the determination of mercury in environmental sample is important due to it’s toxicity either in metallic form or compounds both flora and fauna even at low levels. For this reason, developing eco-friendly, low-cost, selective and simple method is important to analyze the trace amounts of mercury in water.
For the determination of such heavy metals, the use of noxious chemicals and organic solvents at high levels causes health risks in laboratory personnel, waste treatment cost and additional operating cost. The new trend is simplification and reduction of the sample preparation by decreasing consumption of organic solvents. Therefore interest in microextraction methods is recently increased considerably.
In this study, solidified floating organic drop microextraction (SFODME) method is used to analyze trace amount of mercury ions in water samples and these ions are identified by flame atomic absorption spectrometry (FAAS). At suitable pH and temperature and stirring speed, Hg(II) ions form [HgI4]
2- complex with [I]- ions from KI and this complex is extracted in 1-dodecanol containing crystal violet (CV) and this organic solvent is put in refrigerator for solidification and then solidified drop is diluted by methanol. The quantity of analyte in diluted solution is determined by FAAS.
iv
In this study, optimized values were obtained as pH 4, extraction temperature 26 ±3 oC, stirring rate 750 rpm, KI concentration 0.2 mol L-1
, CV concentration %0.2 (w/v), amounts of extraction solvent 100 µL, sample volume 100 mL, extracted phase volume 300 µL. Under the optimal conditions, enrichment factor is found as 73. In addition, detection limit, limit of quantification and RSD% (0.5 mg L-1, n=10) are found as 0.027 mg L-1, 0.089 mg L-1 and 2.4, respectively.
Solidified floating organic drop microextraction method is applied to real and certified water samples to determine the accuracy and the applicability of the method.
Key words: mercury, solidified floating organic drop micro extraction method, flame atomic atomic absorption spectroscopy
v
TEŞEKKÜR
Bu tez çalışmam süresince bana yol gösteren, destekleyen ve çalışmalarım
boyunca bana hep anlayışla yaklaşan ve öğrencisi olmaktan mutluluk duyduğum
tez danışmanım ve çok değerli hocam Prof. Dr. Firuze Sema BEKTAŞ’ a verdiği
değerli emekten dolayı sonsuz teşekkürlerimi sunarım.
Laboratuvar çalışmalarım sırasında yardımlarını esirgemeyen yorum ve önerileri
ile tez çalışmama katkıda bulunan sevgili hocalarım Doç. Dr. Çiğdem ARPA
ŞAHİN’ e ve Dr. İlknur DURUKAN’ a sonsuz teşekkürlerimi sunarım.
Bu tez çalışması sırasında bana her türlü desteği gösteren sevgili T.C. Şeker
Kurumu çalışma arkadaşlarıma ve sevgili Özge KENANOĞLU’ na teşekkürü bir
borç bilirim.
Beni emekleriyle bugünlere getiren, girdiğim her yolda her zaman benimle birlikte
olan, yolumu aydınlatan, biricik aileme, özellikle canım anne ve babama tüm
kalbimle teşekkür ederim.
Manevi desteğini hiç bir zaman esirgemeyen, bu yolda benimle birlikte yürüyen
hayat arkadaşım, biricik eşim Merday DALCI’ ya tüm kalbimle teşekkür ederim.
vi
İÇİNDEKİLER
Sayfa
1. GİRİŞ ................................................................................................................1
2. GENEL BİLGİLER ............................................................................................3
2.1. Metal İyonlarının Ekstraksiyonu ve Önderiştirilmesi…………………………..... 5
2.2. Mikroekstraksiyon……………………………………………………………….. .... 7
2.2.1. Katı Faz Mikroekstraksiyon (SPME) ............................................................. 8
2.2.2. Manyetik Karıştırma Çubuğu ile Ekstraksiyon (SBSE) ................................. 9
2.2.3. Sıvı Faz Mikroekstraksiyon (LPME) ........................................................... 10
2.2.3.1.Tek Damla Mikroekstraksiyonu (SDME) ................................................... 14
2.2.3.2. Dağıtıcı Sıvı-Sıvı Mikroekstraksiyonu (DLLME) ....................................... 15
2.2.3.3. Oyuk Fiber Sıvı Faz Mikroekstraksiyonu (HF-LPME) .............................. 16
2.2.3.4. Bulutlanma Noktası Ekstraksiyonu (CPE) ............................................... 18
2.2.3.5. Katılaştırılmış Yüzen Organik Damla Mikroekstraksiyonu (SFODME) ...... 19
2.3. Katılaştırılmış Yüzen Organik Damla Mikroekstraksiyonu Verimine Etki Eden
Faktörler………………………………………………………………………………. ... 24
2.3.1. Ekstraksiyon Çözücüsü Seçimi ve Hacmi................................................... 24
2.3.2. pH Etkisi ..................................................................................................... 25
2.3.3. Sulu Örnek Hacmi ...................................................................................... 25
2.3.4. Ekstraksiyon Süresi .................................................................................... 25
2.3.5. Tepkime Sıcaklığı ....................................................................................... 25
2.3.6. Karıştırma Hızı ........................................................................................... 26
2.3.7. İyonik Kuvvetin Etkisi .................................................................................. 26
2.4. Atomik Absorpsiyon Spektrometresi (AAS)………………………………….. ... 26
2.4.1. Işık Kaynakları ............................................................................................ 29
2.4.1.1. Oyuk Katot Lambaları .............................................................................. 29
2.4.1.2. Elektrotsuz Boşalım Lambaları ................................................................ 31
2.4.2. Atomlaştırıcı ............................................................................................... 32
2.4.2.1. Alevli Atomlaştırıcılar ............................................................................... 32
2.4.2.2. Elektrotermal Atomlaştırıcılar .................................................................. 37
2.4.2.3. Özel Atomlaştırma Teknikleri ................................................................... 38
2.4.3. Dedektörler ................................................................................................. 39
2.4.4. Monokromatörler (Dalgaboyu seçicileri) ..................................................... 40
2.4.5. Tek-Işık Yollu Spektrofotometreler ............................................................. 40
vii
2.4.6. Çift-Işık Yollu Spektrofotometreler .............................................................. 41
2.4.7. Atomik Absorpsiyon Spektroskopisinde Girişimler ..................................... 42
2.4.7.1. Spektral Girişimler ................................................................................... 42
2.4.7.2. Kimyasal Girişimler .................................................................................. 48
2.4.7.3. İyonlaşma Girişimi ................................................................................... 49
2.4.8. Atomik Absorpsiyon Spektroskopisinin Uygulamaları ................................. 49
3. DENEYSEL ÇALIŞMALAR ............................................................................. 51
3.1. Reaktifler…………………………………………………………………………. .. 51
3.2. Kullanılan Cihazlar………………………………………………………………. .. 52
3.3. Deneyin Yapılışı…………………………………………………………………… 52
4. DENEYSEL SONUÇLAR VE TARTIŞMALAR ................................................ 55
4.1. Hg İyonlarının SFODME Tekniği ile Önderişrilmesi…………………………… 55
4.1.1. Ekstraksiyon Çözücüsünün Seçimi ............................................................ 55
4.1.2. pH Etkisi ..................................................................................................... 55
4.1.3. CV Derişiminin Etkisi .................................................................................. 56
4.1.4. Ekstraksiyon Çözücü Hacminin Etkisi ........................................................ 57
4.1.5. Ekstraksiyon Süresinin Etkisi ...................................................................... 59
4.1.6. Karıştırma Hızının Etkisi ............................................................................. 60
4.1.7. KI Derişiminin Etkisi .................................................................................... 61
4.1.8. Sıcaklık Etkisi ............................................................................................. 62
4.1.9. Örnek Hacmi Etkisi ..................................................................................... 63
4.1.10. Organik Faz Son Hacminin Etkisi ............................................................. 63
4.1.11. Diğer İyonların Etkisi................................................................................. 65
4.2. Analitik Performans…………………………………………………………… ..... 66
4.3. SFODME Yönteminin Hg(II) için Analitik Performans Özellikleri………….. ... 67
4.3. Yöntemin Doğruluğu……………………………………………………………. ... 69
4.4. Musluk Suyunda Hg(II) Analizi………………………………………………. ..... 72
5.SONUÇLAR ....................................................................................................... 73
6. KAYNAKLAR………………………………………………………………………… 76
viii
ÇİZELGELER
Sayfa
Çizelge 2.1. Sıvı faz mikroekstraksiyon teknikleri, avantaj ve dezavantajları ....... 11
Çizelge 2.2. SFODME tekniğinin uygulamaları..................................................... 22
Çizelge 2.3. Organik damla mikroekstraksiyon tekniğinde yaygın olarak kullanılan
organik çözücüler ................................................................................................. 24
Çizelge 2.4. Alevlerin özellikleri ............................................................................ 35
Çizelge 4.1. 500 µg L-1 Hg(II) tayininde diğer iyon etkisi ....................................... 65
Çizelge 4.2. Hg(II) iyonu için SFODME yöntemi sonucu elde edilen optimum
deneysel koşullar .................................................................................................. 67
Çizelge 4.3. Yöntemin analitik performans özellikleri ........................................... 68
Çizelge 4.4. Sertifikalı toprak örneği NIST-2710A ................................................ 69
Çizelge 4.5. Önderiştirme işlemi uygulanmış sertifikalı referans örneğinde Hg(II)
tayin sonuçları ...................................................................................................... 70
Çizelge 4.6. Sertifikalı su örneği TMDA-61.2 ........................................................ 71
Çizelge 4.7. Hg(II) eklenmiş önderiştirme işlemi uygulanmış sertifikalı su örneğinde
Hg(II) tayin sonucu ............................................................................................... 72
Çizelge 4.8. Musluk suyunda Hg(II) tayin sonuçları .............................................. 72
Çizelge 5.1. Farklı önderiştirme yöntemlerini kullanarak Hg(II) tayinin uygulamaları
………………………. ............................................................................................ 74
ix
ŞEKİLLER
Sayfa
Şekil 2.1. Katı faz mikroekstraksiyon (SPME) enjektörü ve sistemi ........................ 8
Şekil 2.2. Manyetik karıştırma çubuğu ile ekstraksiyon sistemi ............................ 10
Şekil 2.3. SDME tekniğine ait sistem bileşenleri ................................................... 14
Şekil 2.4. DLLME tekniğinin sistematik bileşenleri ................................................ 16
Şekil 2.5. Oyuk fiber sıvı faz mikroekstraksiyonu sistemi ..................................... 17
Şekil 2.6. Bulutlanma noktası ekstraksiyonu yönteminin şematik gösterimi ......... 18
Şekil 2.7. SFODME tekniğinin sistem bileşenleri .................................................. 21
Şekil 2.8. AAS’nin bileşenleri ................................................................................ 28
Şekil 2.9. Oyuk katot lambası ............................................................................... 31
Şekil 2.10. Elektrotsuz boşalım lambası ............................................................... 32
Şekil 2.11. Ön-karıştırmalı yakıcı .......................................................................... 34
Şekil 2.12. Bir alevin bölgeleri .............................................................................. 36
Şekil 2.13. Bir grafit fırının kesiti ........................................................................... 37
Şekil 2.14. Tek - ışık yollu spektrofotometre ......................................................... 41
Şekil 2.15. Çift - ışık yollu spektrofotometre ......................................................... 42
Şekil 2.4. Zemin değerinin düzeltilmesi için sürekli ışık kaynağı kullanımı ........... 45
Şekil 2.17. Normal Zeeman etkisi ......................................................................... 46
Şekil 2.18. Zeemann etkisinin zemin engellemelerinin giderilmesinde kullanımı .. 47
Şekil 3.1.1-dodekanolün yapısı ............................................................................ 51
Şekil 3.2. Crystal violet (CV - Metil Violet) ............................................................ 51
Şekil 3.3. Deneysel çalışma aşaması ................................................................... 53
Şekil 3.4. SFODME yönteminin uygulanışı ........................................................... 54
Şekil 4.1. Ortam pH’ının Hg(II) iyonlarının ekstraksiyonuna etkisi ........................ 56
Şekil 4.2. CV derişiminin Hg(II) iyonlarının ekstraksiyonuna etkisi ....................... 57
Şekil 4.3. Dodekanol hacminin Hg(II) iyonlarının ekstraksiyonuna etkisi .............. 58
Şekil 4.4. Ekstraksiyon süresinin Hg(II) iyonlarının ekstraksiyonuna etkisi. .......... 59
Şekil 4.5. Karıştırma hızının Hg(II) iyonlarının ekstraksiyonuna etkisi .................. 60
Şekil 4.6. KI varlığının Hg(II) iyonlarının ekstraksiyonuna etkisi ........................... 61
Şekil 4.7. Sıcaklığın Hg(II) iyonlarının ekstraksiyonuna etkisi............................... 62
Şekil 4.8. Örnek hacminin Hg(II) iyonlarının ekstraksiyonuna etkisi ..................... 63
Şekil 4.9. Son hacminin Hg(II) iyonlarının ekstraksiyonuna etkisi ......................... 64
x
Şekil 4.10. Önderiştirme yöntemi uygulanmamış Hg(II) iyonları ile elde edilen sulu
çözeltilerin kalibrasyon doğrusu ........................................................................... 66
Şekil 4.11. Hg(II) iyonlarının önderiştirilmesi ile elde edilen kalibrasyon doğrusu. 67
xi
SİMGELER VE KISALTMALAR
Simgeler
v Parçacık Hacmi
λ Dalgaboyu
π Elektronik Geçiş Türüne Göre Yarılma Şekli
σ Elektronik Geçiş Türüne Göre Yarılma Şekli
Kısaltmalar
AALLME Hava Destekli Sıvı - Sıvı Mikroekstraksiyon
AAS Atomik Absorpsiyon Spektrometresi
ACN Asetonitril
AHs Aromatik Hidrokarbonlar
CFME Sürekli - Akış Mikroekstraksiyon
CIAME Soğuk İçerikli Birleştirilmiş Mikroekstraksiyon
CPE Bulutlanma Noktası Ekstraksiyonu
CV Crystal Violet
CV - AAS Soğuk Buhar Atomik Absorpsiyon Spektrometresi
DI - SDME Doğrudan Daldırma - Tek Damla Mikroekstraksiyon
DLLME Dağıtıcı Sıvı-Sıvı Mikroekstraksiyonu
DLPNE Dinamik LPME, Dinamik Sıvı Faz Nanoekstraksiyonu
DSDME Doğrudan Askıya Alınmış Damla Mikroekstraksiyonu
DSSBME Çift Çözücülü Karıştırma Çubukları Mikroekstraksiyonu
EME Elektro Membran Ekstraksiyon
EMI Elektro Membran İzolasyon
ETAAS Elektro Termal Atomik Absorpsiyon Spektrometresi
ETV - ICP-MS Elektro Termal Buharlaşmalı - İndüktif Eşleşmiş Plazma
- Kütle Spektrometresi
FAAS Alevli Atomik Absorpsiyon Spektrometresi
GC Gaz Kromatografi
GC - ECD Gaz Kromatografisi - Elektron Yakalama Dedektörü
xii
GC - FID Gaz Kramatografisi - Alev İyonlaştırma Dedektörü
GC - MS Gaz Kramatografisi - Kütle Spektrometresi
GFAAS Grafit Fırın Atomik Absorpsiyon Spektrometresi
HF - LLME Oyuk Fiber Sıvı - Sıvı Mikroekstraksiyon
HF - LPME Oyuk Fiber Sıvı Faz Mikroekstraksiyonu
HF - SLPME Oyuk Fiber Katı Sıvı Faz Mikroekstraksiyon
HFM - LLLME Oyuk Fiber Membran Sıvı - Sıvı - Sıvı
Mikroekstraksiyon
HOCs Halojenli Organik Bileşik
HPLC Yüksek Basınç Sıvı Kromatografi
HPLC - DAD Yüksek Basınç Sıvı Kromatografi - Diyot Array
Dedektörü
HPLC - PAD Yüksek Basınç Sıvı Kromatografi - Fotodiyot Array
Dedektörü
HPLC - VWD Yüksek Basınç Sıvı Kromatografi - Değişken Dalgaboyu
Dedektörü
HS - SDME Tepede - Tek Damla Mikroekstraksiyon
ICP - AES İndüktif Eşleşmiş Plazma - Atomik Emisyon
Spektrometresi
ICP - OES İndüktif Eşleşmiş Plazma - Optik Emisyon
Spektrometresi
IL - DMME İyonik Sıvı Bağlantılı Çift Manyetik Mikroekstraksiyon
IP - SAME İyon Eşleşme Esaslı Yüzey Aktif Destekli
Mikroekstraksiyon
ISFME Yerinde Çözücü Oluşumlu Mikroekstraksiyon
LED - CCD Işık Yayan Diyot - Şarj Bağlantılı Alet
LPME Sıvı Faz Mikroekstraksiyon
MeOH Metanol
NP - LLME Nanopartikül - Sıvı - Sıvı Mikroekstraksiyon
OCPs Organokloro Pestisit
OPPs Organofosfat Pestisit
PAH Polisiklik Aromatik Hidrokarbon
PCBs Polikloro Bifenil
PDMS Polidimetilsiloksan
xiii
SBSE Manyetik Karıştırma Çubuğu ile Ekstraksiyon
SBME Çözücü Karıştırma Mikroekstraksiyonu
SC - DHF - HS - LPME Çözücü Soğutma Yardımlı Dinamik Oyuk Fiber Destekli
Başlıklı LPME
SDCME Tek Damla Koaservat Mikroekstraksiyonu
SDME Tek Damla Mikroekstraksiyon
SFODME Katılaştırılmış Yüzen Organik Damla
Mikroekstraksiyonu
SFVCDME Katılaşmış Yüzen Vesikülar Koaservat Damla
Mikroekstraksiyonu
SHs Steroid Hormonlar
SM - DLLME Çok Molekül Esaslı Ayırıcılı Sıvı - Sıvı
Mikroekstraksiyon
SM - DLLME Çok Molekül Esaslı Ayırıcılı Sıvı - Sıvı Mikro
ekstraksiyon
SPME Katı Faz Mikroekstraksiyon Teknikleri
SPMTE Katı Faz Membran Uç Ekstraksiyon
SS - BVMME Çok Molekül Esaslı Girdap Karışımlı Mikroekstraksiyon
SUSMME Çok Molekül Çözücü Esaslı Mikroekstraksiyon
TEME Tamamı Organik Çözücülü Emülsiyonlaştırmasız
Mikroekstraksiyon
TILDLME Sıcaklık Kontrollü İyonik Sıvı Ayırıcılı Sıvı Faz
Mikroekstraksiyon
TP - SDME Üçlü Faz - Tek Damla Mikroekstraksiyon
TSIL - USA - DLLME Belirli İyonik Sıvı Bazlı - Ultrasonik Destekli Dağıtıcı Sıvı
- Sıvı Mikroekstraksiyon
VALLME Girdap Destekli Sıvı - Sıvı Mikroekstraksiyon
VSLLME Girdap Destekli Yüzey Aktifleri İle Geliştirilmiş
Emülsiyonlaştırma Sıvı - Sıvı Mikroekstraksiyon
UASEME Ultrasonik Destekli Yüzey Aktifleri İle Geliştirilmiş
Emülsiyon Mikroekstraksiyon
USAEME Ultrasonik Destekli Emülsiyonlaştırmalı
Mikroekstraksiyon
US - DLLME Ultrasonik Sıvı - Sıvı Mikroekstraksiyon
0
1
1. GİRİŞ
Son yıllarda nüfusta ve endüstrileşmede yaşanan hızlı artışla birlikte, doğal
kaynaklarımız tüketilmekte, üretim ve tüketim artıklarıyla da çevre kirletilmektedir.
Çevre kirliliği insan geleceğini tehdit eden, günümüzün en önemi problemlerinden
biridir ve hızlı endüstrileşmenin doğal sonucu olan ağır metal kirliliği ise insan
sağlığını tehdit eden çevre kirliliğinin başında gelmektedir [1].
Günümüzde toprak, su ve hava gibi ortamlarda yaygın bir şekilde birikmeye
başlayan ağır metaller, dünya yüzeyindeki tüm organizmaların yaşamını tehdit
etmeye başlamıştır. Ağır metallerin çevreye yayılmasına neden olan etmenlerin
başında bahsedildiği gibi endüstriyel faaliyetler, motorlu taşıtların egzozları, maden
yatakları ve işletmeleri, volkanik faaliyetler, tarımda kullanılan gübre ve ilaçlar ile
kentsel atıklar gelmektedir [2].
Ağır metaller metabolik zehir ve enzim inhibitörleridir. Bunlar, solunum, beslenme,
deri emilimi yoluyla insan vücuduna girerek dokularda birikir ve zaman içinde
toksik değerlere ulaşırlar. Bu nedenle ağır metaller çeşitli zihinsel bozukluklara ve
kalıcı beyin hasarlarına yol açabilirler. Organik kirleticiler biyolojik bozunma ile
zararsız hale gelebilir, ancak ağır metallerde böyle bir durum söz konusu değildir
[3]. Özellikle bu etkilerinden dolayı içme sularında, atık sularda, göl ve deniz
sularında bulunan ağır metallerin tayini ve toksik sınırlara ulaşıp ulaşılmadığının
belirlenmesi çok önemlidir.
Civa, yüksek toksiteye sahip ağır metallerden biridir ve faydalı biyolojik bir
fonksiyonu yoktur [4]. Civa, özellikle vücuda metilciva olarak girdiğinde yüksek
toksiteye neden olmaktadır. Bu durum ölümcül dahi olabilir. Solunum yoluyla
vücuda alınan civa buharının %80’i kan aracılığıyla ciğerlerde absorplanır. Civa,
ciğerlere verdiği zararın dışında sinir sistemine, sindirim sistemine, bağışıklık
sistemine zarar verebilir [5].
2
TS 266 standartına göre ülkemiz içme sularında civanın maksimum sınırı 1 µg L-1,
Amerika Birleşik Devletleri Çevre Koruma Ajansına göre içme suyunda civanın
maksimum sınırı 2 µg L-1’dir [6]. Civanın bu toksik etkileri sebebiyle içme sularında
musluk sularında tayini büyük önem taşımaktadır.
Sularda metal iyonlarının tayini, birçok analitik yöntem kullanılarak yapılır. Ancak
suda eser düzeyde bulunan metal iyonlarının doğrudan tayinlerinde, gerek iyon
derişimlerinin düşük olması gerekse matriks girişimleri nedeniyle sınırlamalar
vardır. Bu sebeple kullanılan yöntemlerden sadece birkaçı düşük miktardaki analit
ölçümü için kullanılır. Bu yöntemlerden bazıları alevli atomik absorpsiyon
spektrometresi (FAAS), elektrotermal atomik absorpsiyon spektrometresi
(ETAAS), indüktif eşleşmiş plazma-optik emisyon spektrometresi (ICP - AES) dir
[7].
Bu çalışmada ekstraksiyon çözeltisi olarak 1-dodekanol kullanılarak çeşitli su
örneklerindeki civa iyonunun basit, hızlı, yüksek doğruluk ve kesinliğe sahip, düşük
maliyetli bir yöntem olan katılaştırılmış yüzen organik damla mikroekstraksiyonu
(SFODME) ile önderiştirilmesi ve alevli atomik absorpsiyon spektroskopisi (FAAS)
ile tayini gerçekleştirilmiştir. Yöntemde, Hg(II) iyonları, uygun pH, sıcaklık ve
karıştırma hızının sağlandığı ortamda KI’den gelen [I]- iyonu ile [HgI4]2- kompleksini
oluşturarak CV içeren 1-dodekanol içerisine ekstrakte olmuş, bu organik çözücü
katılaştırmak amacıyla buzdolabına konulmuş ve daha sonra katılaştırılmış olan
damla metanol ile seyreltilerek FAAS’de tayin edilmiştir. Bunlara ilave olarak
yöntemimiz gerçek ve sertifikalı su örneklerine de uygulamıştır.
3
2. GENEL BİLGİLER
Gerçekte ağır metal tanımı fiziksel özellikleri açısından yoğunluğu 5 g cm-3’ten
daha büyük olan metaller için kullanılır. Bu tanım içerisinde yer alan kurşun,
kadmiyum, krom, demir, kobalt, bakır, nikel, civa ve çinko başta olmak üzere
altmıştan fazla metal doğaları gereği, yerkürede genellikle karbonat, oksit, silikat
ve sülfür halinde kararlı bileşik olarak veya silikatlar içinde bulunurlar [4].
Ağır metallerin ekolojik sistemdeki yayınımları, doğal çevrimlerden çok insanın
neden olduğu etkiler nedeniyle olmaktadır. Ayrıca kazalar sonucu da ağır
metallerin çevreye yayınımı önemli miktarlara ulaşabilmektedir. Metaller çevrede
jeolojik ve biyolojik döngülerle dağılıma uğrarlar. Dağılım ve taşınma sonucu
metallerin emisyona uğradıkları yerlerden çok uzaklarda da birikerek çevredeki
konsantrasyonları artar. Bunlara ek olarak da doğal kaynaklar veya teknoloji
nedeniyle metaller ile kirlenen toprakta yetişen bitkilerde metal birikimi olabilir.
Metaller, teknolojik nedenlerle insanlar tarafından veya antrapojenik olarak hava,
su, toprak ve besinlere; çevresel taşınım sonucu da besinler ve içme suları ile
organizmaya girebilirler.
Periyodik tablodaki 118 elementin yaklaşık 80’ini metaller oluşturur. Birçok metal,
insan ve hayvanlar için gereklidir. Gerekli olanlar, eksikliklerinde olduğu gibi fazla
miktarlarda alındıklarında da vücut yapısını bozarak toksik etki oluşturabilirler. 30
civarında metalin insanlarda toksisite oluşturduğu bilinmektedir.
Metalleri diğer toksik maddelerden ayıran en önemli özellikleri, insanlar tarafından
ne oluşturulabilir ne de yok edilebilir olmalarıdır. Ağır metaller derişim sınırını
aştıkları zaman toksik olarak etki gösterirler. Bu nedenle özellikle düzenli olarak
tüketildiğinden dolayı içme sularının ve yiyeceklerin içerebileceği maksimum
derişim sınır değerleri saptanmıştır ve bu değerler yasal kuruluşlar tarafından
düzenli olarak kontrol edilmektedir.
4
Ağır metaller canlı bünyelerde yalnızca konsantrasyonlarına bağlı olarak etki
göstermezler, etkileri ayrıca canlı türüne ve metal iyonunun yapısına da bağlıdır
(çözünürlüğü, kimyasal yapısı, redoks ve kompleks oluşturma yeteneği, vücuda
alınış biçimi, çevrede bulunma sıklığı, lokal pH değeri vb.).
Çok eski çağlardan beri insanlığın bildiği bir metal olan civa oda sıcaklığında sıvı
durumda (Terime: -38,89 oC) bulunan metallerden bir tanesidir. 13,6 g cm-3
yoğunluğu ile ağır metaller grubunun bir üyesi olan civa periyodik cetvelin 2B
grubunda bulunan bir geçiş elementidir.
Yerkabuğunda ortalama 0,08 mg L-1 oranında bulunan civa deniz suyunda 3 x 10-5
mg L-1 civarında bulunmaktadır. Doğal civa içeriği havada 0,005 - 0,06 ng m-3,
bitkilerde 0,001 - 0,3 µg g-1 (genelde < 0,01 µg g-1) seviyelerindedir. Civa,
endüstride gerek metalik olarak gerekse organik ve inorganik civa bileşikleri
olarak, termometrelerde, bazı metallerin üretim proseslerinde, ilaç sanayinde
dolgu malzemesi olarak, diş tedavilerinde, laboratuvar uygulamalarında, boya
sanayinde ve kâğıt sanayinde kullanılmaktadır. Ancak günümüzde civa kullanımı
gerek metalik formunun ve gerekse bileşiklerinin flora ve fauna için çok zehirli
olmasından dolayı azaltılmaktadır ve bazı endüstri kollarında kullanımı
yasaklanmıştır [8].
Civa ve bileşiklerinin insan sağlığına etkilerini gözlemlemek amacıyla yapılan
çalışmalarda civa ve bileşiklerinin solunuma verdiği zararlar, oral yollarla ve deri
teması ile vücuda alınması durumunda insanlar üzerinde meydana getirdiği
tahribatlar tespit edilmiştir. Solunum yoluyla vücuda alınan civanın ilk etkileri ise
sinir sisteminde görülür.
Metalik ve organik civa bileşiklerinin buharının 1 - 1,5 mg kg-1 miktarında 3 - 4 ay
solunmasının ani kalp durması, kalp krizi ve kan basıncının ani yükselmesine bağlı
ölüm gibi durumlara yol açabileceği tespit edilmiştir. Hayvanlar üzerinde yapılan
deneylerde ise genellikle kısa sürelerde hayvanların ölümü ile sonuçlanmıştır.
5
Civa buharının solunması insanların kas yapılarında, sindirim sisteminde,
böbreklerde, deride ağrıların ve hastalıkların ortaya çıkmasını tetikler. Oral yolla
civa alınması durumunda ise (civa, civa klorür ve metil civa) 10 - 60 mg kg-1 arası
oranlar insanlar için ölümcül olmaktadır [9].
Civa kirliliği yüksek yiyeceklerin aşırı tüketimi durumunda tansiyon problemleri,
kalp krizi ve taşikardi gibi kalp ile ilgili rahatsızlıklara rastlanmaktadır. Civa içeren
ilaçların ya da insanlar üzerinde olumlu etkisi olduğu düşünülen civa içeren
kimyasalların deriye sürekli sürülmesi durumunda ise birkaç ay içerisinde ölümle
sonuçlanacak etkiler ortaya çıkabilir. Elbette ki deriden civa alınması durumunda
ağır deri ve cilt hastalıkları meydana gelmektedir [9].
2.1. Metal İyonlarının Ekstraksiyonu ve Önderiştirilmesi
Biyolojik, çevresel ürünler ile eczacılık ve gıda ürünlerindeki eser miktardaki ağır
metallerin kalitatif ve kantitatif analizlerinin hassas, doğru, hızlı ve ekonomik bir
şekilde yapılması önemli bir konudur. Ancak bu ürünlerinin analizinde yüksek
hassasiyetli analitik cihazlar geliştirilmesine rağmen, analitik cihaz çoğunlukla
matriks ortamında eser elementlerin tayininde başarısız olmaktadır [10]. Bu
sebeple, çoğu zaman eser elementlerin bu matriks ortamından analitik cihazlar ile
tayini için ortamdan alınması (ayırma) ve önderiştirilmesi (zenginleştirme)
gerekmektedir.
Ayırma ve önderiştirme yöntemleri arasında buharlaştırma, birlikte çöktürme,
bulutlanma noktası ekstraksiyonu, katı faz ekstraksiyonu, sıvı-sıvı ekstraksiyon
gibi yöntemler vardır [7]. Ancak bu yöntemler son yıllarda yerlerini organik çözücü
tüketimini en aza indiren, örnek hazırlama basamağını basitleştiren, yüksek
önderiştirme oranı sağlayan ve otomasyona uygun mikroekstraksiyon
yöntemlerine terk etmeye başlamışlardır.
Buharlaştırma, önderiştirme yöntemlerinden en basitidir. Ancak bu aşama
esnasında istenilen elementle birlikte diğer elementlerde önderiştirme işlemine tabi
olabilir. Bu sebeple seçiciliğinin az olması sebebiyle bu yöntem çok ilgi
görmemiştir.
6
Çöktürme, ayırma ve önderiştirme amacıyla çok kullanılan bir yöntem olmakla
birlikte, çökelek çözünürlüğünün az olması veya çok az miktarda çökelek oluşması
gibi dezavantajları vardır. Bulutlanma noktası ekstraksiyonu, ayırma ve
önderiştirme amacıyla yüzey aktif maddelerin varlığında, misel ortamında
gerçekleştirilen bir yöntemdir. Yöntemin avantajlarının yanında yüzey aktif
maddece zengin fazın viskozitesinin fazla olmasından dolayı organik veya sulu bir
çözücü ile seyreltilerek cihaza verilmesi gerekir ki bu durumda önderiştirme
faktörünü etkiler. Katı faz ekstraksiyonu, sıvı - sıvı ekstraksiyonun yerine kullanılan
analitik bir süreçtir [11]. Bu yöntemdeki çözücüler bir taşıyıcı matriks ve buna bağlı
fonksiyonel gruplardan oluşur. Matriks materyal olarak ilk uygulamalarda silika,
alumina ve cam gibi inorganik taşıyıcılar kullanılmıştır [12].
Sıvı - sıvı ekstraksiyon ise analitik kimyada bilinen en eski ekstraksiyon
yöntemlerinden olup ayırma ve önderiştirme amacıyla en çok kullanılan yöntemdir
[13]. Ayrıca çözücü ekstraksiyonu olarak da bilinen bu yöntem geleneksel olarak
organik faz ve çözelti fazı olan iki fazlı sistem içerisinde fazlardan biri için
çözünürlüklerinin farklı olmasına dayalı kimyasal oluşumları ayırmak için kullanılan
bir yöntemdir [14]. Basitliği, geniş ve hızlı uygulanabilirliği sebebiyle önemli bir yere
sahip olan bu yöntem, özellikle çözelti analizlerinin yapıldığı atomik absorpsiyon
spektrometresi (AAS) ile tayinlerde kullanılır [15]. Çevre örneklerindeki eser
miktardaki metallerin tayin edilebilmesi için, sinyalin detektörün ölçülebilir dinamik
aralığı içerisinde olması gerekir. Bu nedenle sıvı - sıvı ekstraksiyonu hem matriks
etkilerini elimine eden hem de analiti deriştirmek için etkili bir önderiştirme
yöntemidir. Bu yöntemin birçok maddeye uygulanabilen klasik bir örnek hazırlama
tekniği vardır. Ancak, uygulama olarak uzun zaman alması, genellikle pahalı
olması, yüksek miktarda toksik organik çözücü kullanımı gerektiren bir teknik
olması, bunlara ek olarak, teknik anlamda emülsiyon oluşumuna yatkın olması bu
tekniğin dezavantajlarındandır [13]. Ayrıca sıvı - sıvı ekstraksiyonu zaman alıcı,
yorucu ve çok kademeli bir işlemdir. Bu yüzden son yıllarda araştırmalar sıvı - sıvı
ekstraksiyonunun minyatürleştirilmesi yönündedir. Bunun temelindeki fikir
ekstraksiyon fazlarının hacim oranlarının büyük ölçüde azaltılmasıdır. Buna
dayanarak 1996 ’da sıvı faz mikroekstraksiyonu sunulmuştur [14].
7
2.2. Mikroekstraksiyon
Karmaşık örneklere uygulanan ayırma ve önderiştirme işlemleri ile örnek, analiz
için istenilen özelliklere getirilir. Ancak klasik örnek hazırlama tekniklerinden sıvı -
sıvı ekstraksiyon, katı - sıvı ekstraksiyon ve katı faz ekstraksiyonu gibi yöntemlerin
otomasyon zorluğu, örnek ve organik sıvının büyük miktarda kullanılması,
karmaşık ve zaman alıcı olması gibi dezavantajları vardır [16]. Zararlı
kimyasalların ve organik çözücülerin büyük miktarlarda kullanılması çevre
kirliliğine, laboratuvar personelinde sağlık risklerine, atık arıtma ve ilave işletme
maliyetlerine sebep olur. Ancak ideal örnek hazırlama tekniklerinin ise hızlı,
kullanımı kolay, ucuz ve birçok analitik cihaza uygulanabilir olmalıdır.
Bu konudaki yeni eğilim organik çözücü tüketimini en aza indirmek, örnek
hazırlama basamağını basitleştirme ve küçültme şeklindedir [17]. Bu nedenle
mikroekstraksiyon yöntemlerine ilgi önemli ölçüde artmıştır.
Mikroekstraksiyon yöntemleri;
Klasik sıvı - sıvı ekstraksiyon ve sıvı - katı ekstraksiyonlarda kullanılan
toksik ve pahalı ekstraksiyon sıvılarının kullanımını mikrolitre seviyelerine
indirmeleri,
Buharlaştırma, saflaştırma gibi işlemlere gerek duyulmaması,
Yüksek önderiştirme oranı,
Ekstraksiyon ve önderiştirmenin yanı sıra ayırma işleminin de yapılabilmesi,
Ekstraksiyon sonrasında alınan örneğin doğrudan gaz kromatografi (GC)
veya yüksek basınç sıvı kromatografi (HPLC)’ye enjekte edilebilmesine
olanak sağlaması,
Otomasyonun yapılabilmesi
gibi avantajlarından dolayı son zamanlarda klasik sıvı - sıvı, katı - sıvı ve katı faz
ekstraksiyon yöntemlerinin yerlerini almaya başlamışlardır.
8
2.2.1. Katı Faz Mikroekstraksiyon (SPME)
Katı faz mikroekstraksiyonu (SPME), bir adsorpsiyon ve desorpsiyon tekniği olup,
adsorbentin (tutucunun) sabit faz olarak kullanıldığı basit bir kromatografik süreç
olarak düşünülebilir. Özellikle sularda uçucu organik bileşiklerin [18], biyolojik
olarak aktif maddelerin [19], fenollerin [20], pestisitlerin [21] ve poliaromatik
hidrokarbonların [22] tayininde kullanılmıştır.
Şekil 2.1’de SPME enjektörü ve sistemi görülmektedir. Polimerik adsorban ile
kaplanmış ergitilmiş silika SPME enjektörünün içine yerleştirilir.
SPME enjektörü analiz edilecek örnek çözeltisine yerleştirildikten sonra piston
aşağı doğru ittirilerek fiberin iğne ucundan çıkması sağlanır. Ekstraksiyon işlemi
tamamlandıktan sonra fiber tekrar geri çekilir. SPME enjektör desorpsiyon işlemi
için GC’nin enjeksiyon bölmesine veya HPLC’de ara faza yerleştirildikten sonra
fiber, iğneden tekrar çıkarılarak desorpsiyon işlemi yapılır. SPME fiberden
maddelerin desorpsiyonu, bir çözücü ile (metanol, asetonitril gibi) veya GC
enjeksiyon bölmesinde yapılan termal desorpsiyon işlemi ile yapılmaktadır [23].
Şekil 2.1. Katı faz mikroekstraksiyon (SPME) enjektörü ve sistemi
9
Klasik örnek hazırlama yöntemleri ile karşılaştırıldığında SPME’nin önemli
avantajları vardır. Maddelerin ekstraksiyonu için hızlı, basit ve çözücü kullanmayan
hassas yöntemlerdir.
Analitler, matriks ortamdan ekstrakte edilirken aynı zamanda önderiştirilir.
Adsorpsiyon ve desorpsiyon tekniği etkili ve basittir. Analitleri ayırma ve tayin
etmede, HPLC ile kullanıma uygundur.
SPME fiberler giderek artan oranda kullanılmalarına rağmen bazı önemli
dezavantajlara da sahiptirler. Termal desorpsiyonda (GC) nispeten düşük sıcaklık
aralığında çalışılması (genellikle 240 - 280 oC) gerekir. Fiberlerin organik çözücü
ile temasta kararsızlıkları ve şişmeleri (büyük ölçüde HPLC ile kullanımına
sınırlama), kırılması, kaplamasının sıyrılması, iğnesinin eğilmesi, pahalı oluşu,
kullanım sayısındaki sınırlama [24], polarite derecesi düşük ticari sabit faz türünün
sınırlı olması, düşük tekrarlanabilirlik ve seçiciliğinin az olması gibi dezavantajlar
sayılabilir. Ancak bu dezavantajlara rağmen SPME teknolojisi biyoanalitik, çevre
ve gıda gibi birçok alanda kullanılmaktadır.
2.2.2. Manyetik Karıştırma Çubuğu ile Ekstraksiyon (SBSE)
1999 yılında SBSE, Baltusen ve ark. tarafından yeni bir ekstraksiyon tekniği olarak
tanıtılmıştır. Manyetik karıştırma çubuğu ile ekstraksiyon (SBSE) olarak
isimlendirilen bu ekstraksiyon tekniği, cam üzerine 50 - 300 μL (0,5 - 1,0 mm
kalınlık) polidimetilsiloksan (PDMS) kaplanmış manyetik karıştırıcının ekstraksiyon
ortamına konulması ile kullanılır [25]. Manyetik çubuk yaklaşık 1,5 cm
uzunluğunda, 0,5 cm çapındadır. SBSE’de maddeler Şekil 2.2’de görüldüğü gibi
örneği karıştırmak için kullanılan manyetik çubuk üzerindeki PDMS tarafından
adsorbe edilir.
10
Şekil 2.2. Manyetik karıştırma çubuğu ile ekstraksiyon sistemi
Manyetik çubuktan maddelerin alınması iki şekilde olabilir. Ya manyetik çubuktaki
maddeler termal desorpsiyon cihazında buharlaştırılarak GC ile tayin edilir, ya da
manyetik çubuk metanol (MeOH), asetonitril (ACN) gibi çözücülere daldırılıp
karıştırma ile maddeler geri alınarak HPLC veya GC ile analiz edilir [26].
SBSE’nin ekstraksiyon mekanizması ve avantajları SPME’ye benzerdir. Ancak
önderiştirme faktörü ekstraksiyon fazının miktarı ile doğru orantılı olduğundan,
SPME’ye göre çok daha fazladır. Genel olarak daha karmaşık matrikslerde eser
miktarda madde tayinlerinde kesinlik ve duyarlık açısından SBSE’nin SPME’ye
göre daha iyi olduğu düşünülmektedir [27]. SPME’de olduğu gibi SBSE de
çevresel, gıda ve biyolojik örneklerdeki uçucu ve yarı uçucu maddelerin tayininde
kullanılır. SBSE sıvılarda ve yarı katı matriks ortamlarda kullanılabilir. Sulu
örneklerde polisiklik aromatik hidrokarbon (PAH) analizlerinde, sebze ve
meyvelerdeki pestisit kalıntılarının belirlenmesinde de kullanılabilir.
2.2.3. Sıvı Faz Mikroekstraksiyon (LPME)
Sıvı faz mikroekstraksiyon tekniği yeni ve az miktarda çözücü kullanılan bir
tekniktir. Hızlıdır, ucuzdur ve az miktarda toksik organik çözücünün kullanıldığı bir
yöntemdir. Sıvı faz mikroekstraksiyonun (LPME) klasik sıvı - sıvı ekstraksiyondan
en önemli farkı ekstraksiyon sıvısının mikrolitre düzeylere indirilmesidir. Böylece
önderiştirme yapılırken, hem çözücü kaybı önlenir hem de buharlaştırma işlemine
gerek kalmaz.
11
LPME ile ekstraksiyonda maddeler genellikle sulu bir örnek (verici faz)
içerisindedir. Su ile karışmayan organik çözücü ise alıcı faz olarak kullanılır. Sıvı
faz mikroekstraksiyon yöntemi aşağıdaki şekillerde uygulanır;
Tek Damla Mikroekstraksiyon (SDME)
Dağıtıcı Sıvı - Sıvı Mikroekstraksiyon (DLLME)
Oyuk (Hollow) Fiber Sıvı Faz Mikroekstraksiyon (HF - LPME)
Bulutlanma noktası ekstraksiyonu (CPE)
Yüzen Katılaştırılmış Organik Damla Mikroekstraksiyon (SFODME)
Çizelge 2.1’de sıvı faz mikroekstraksiyon yöntemlerinin avantaj, dezavantaj ve
çeşitleri gösterilmiştir.
Çizelge 2.1. Sıvı faz mikroekstraksiyon teknikleri, avantaj ve dezavantajları [28]
TEKNİK AVANTAJLAR DEZAVANTAJLAR
SDME
Ucuz, hızlı, basit bir yöntem olup,
neredeyse çözücü kullanılmaz.
Özel bir donanım gerektirmez.
Analiti birçok teknikle analiz
edebiliriz. İşlemler kolaydır. Çok
yönlüdür(çok sayıda çözücü
kullanılabilir).
Türlendirme veya kompleks
oluşturma mümkündür.
Ekstraksiyon yöntemi çeşitlidir.
Yüksek önderiştirme faktörü
bulunabilir.
Damlanın kararsızlığı,
ekstraksiyon çözücüsü
seçiminin getirdiği kısıtlamalar,
mikro damlanın hareketinin kolay
olması, organik hacim sınırı,
örnek çözeltinin karıştırma
hızının sınırlı olması, ortalama
hassasiyet, damlanın sınırlı
yüzey hacmi, özel ekipman
gereksinimi yöntemin
dezavantajları arasındadır.
12
1 Çizelge 2.1.’in devamı
1
SDME
Geliştirilen
Teknikleri
Alıcı faz olarak iyonik sıvıların ve koaservatın (çeşitli organik
moleküllerin suyun içinde hidrofobik eğilimleri sebebiyle
kümelenmeleriyle oluşan küçük kabarcıklar) uygulaması SDME
tekniğine modifikasyonlar:
Dinamik LPME, Dinamik Sıvı Faz Nanoekstraksiyonu (DLPNE),
Damlacık - Membran - Damlacık LPME, Doğrudan Askıya Alınmış
Damla Mikroekstraksiyonu (DSDME), Katılaştırılmış Yüzen Organik
Damla Mikroekstraksiyonu (SFOD/SFOME), Tek Damla Koaservat
Mikroekstraksiyonu (SDCME), Katılaştırılmış Yüzen Vesikülar
Koaservat Damla Mikroekstraksyonu (SFVCDME)
TEKNİK AVANTAJLAR DEZAVANTAJLAR
HF - LPME
Ucuz, kolay, temiz bir yöntemdir.
Zar gözenekleri üzerine çözücü
destekleri, otomasyon ve
minyatürizasyon olanağı, analitin
birçok yöntemle tespitine olanak
sağlama, yüksek çeşitlilik ve
seçicilik ve türlendirmeyi mümkün
kılması yöntemin avantajları
arasındadır.
Tekrar kullanılan membranın
hafıza etkisi, membranın ön
havalandırması, ortalama
tahminin manuel olarak
gerçekleştirilmesi, çok sayıda
çalışmanın statik olarak
gerçekleştirilmesi, uzun
örnekleme zamanı ve SDME’ye
kıyasla sıcaklık (düşük
buharlaşma oranı) yöntemin
dezavantajları arasındadır].
HF - LPME
Geliştirilen
Teknikleri
Oyuk Fiber Membran Sıvı - Sıvı - Sıvı Mikroekstraksiyon (HFM -
LLLME), Oyuk Fiber Katı Sıvı Faz Mikroekstraksiyon (HF - SLPME),
Katı Faz Membran Uç Ekstraksiyon (SPMTE), Çözücü Karıştırma
Mikroekstraksiyonu (SBME), Çift Çözücülü Karıştırma Çubukları
Mikroekstraksiyonu (DSSBME), Çözücü Soğutma Yardımlı Dinamik
Oyuk Fiber Destekli Başlıklı LPME (SC - DHF - HS - LPME), Dinamik -
HF - LPME, Elektro Membran İzolasyon (EMI), Elektro Membran
Ekstraksiyon (EME), Çip üzerine EME.
13
1 Çizelge 2.1.’in devamı
TEKNİK AVANTAJLAR DEZAVANTAJLAR
1
DLLME
Pahalı olmayan, basit ve hızlı bir
yöntemdir. Kolayca uygulanabilir,
otomasyon yapılabilir, alıcı faz ve
örnek arasında çok geniş temas
alanı vardır. Analiti birçok teknikle
analiz edebiliriz. Hızlı ekstraksiyon
kinetiği, yüksek önderiştirme
faktörü bulunabilir.
Üç çözücü gerektirir ve
ekstraksiyon çözücü seçiminde
kısıtlamalar vardır.
Santrifüj/dondurma/yardımcı
çözücü/emülsiyon çözücü
uygulamaları gerektirir.
DLLME
Geliştirilen
Teknikleri
DLLME modifikasyon teknikleri:
Ultrasonik Destekli Emülsiyonlaştırmalı Mikroekstraksiyon (USAEME),
Ultrasonik Dağıtıcı Sıvı - Sıvı Mikroekstraksiyon (US -DLLME), Girdap
Destekli Sıvı - Sıvı Mikroekstraksiyon (VALLME), Şırıngalı DLLME,
Yüzey Aktif Destekli DLLME, İyon Eşleşme Esaslı Yüzey Aktif Destekli
Mikroekstraksiyon (IP - SAME), Ultrasonik Destekli Yüzey Aktifleri ile
Geliştirilmiş Emülsiyonlaştırmalı Mikroekstraksiyon (UASEME), Girdap
Destekli Yüzey Aktifleri İle Geliştirilmiş Emülsiyonlaştırmalı Sıvı - Sıvı
Mikroekstraksiyon (VSLLME), Çözücüsü Sonlandırılmış DLLME,
Emülsiyonlaşma Engellemeli DLLME, Ardışık Enjeksiyonlu DLLME,
Çok Molekül Esaslı Dağıtıcı Sıvı - Sıvı Mikroekstraksiyon (SM -
DLLME), Hava Destekli Sıvı - Sıvı Mikroekstraksiyon (AALLME), SFO
ile çeşitlendirilmiş DLLME, Soğuk İndüktiflenmiş Birikmeli
Mikroekstraksiyon (CIAME), Yerinde Çözücü Oluşumlu
Mikroekstraksiyon (ISFME), Sıcaklık Kontrollü İyonik Sıvı Ayırıcılı Sıvı
Faz Mikroekstraksiyon (TILDLME), Tamamı Organik Çözücülü
Emülsiyonlaştırmasız Mikroekstraksiyon (TEME), İyonik Sıvı Bağlantılı
Çift Manyetik Mikroekstraksiyon (IL - DMME), Çok Molekül Esaslı
Ayırıcılı Sıvı - Sıvı Mikroekstraksiyon (SM - DLLME), Çok Molekül
Esaslı Girdap Karışımlı Mikroekstraksiyon (SS - BVMME), Çok Molekül
Çözücü Esaslı Mikroekstraksiyon (SUSMME) ve Mikrodalga Destekli
DLLME (MADLLME).
14
2.2.3.1. Tek Damla Mikroekstraksiyonu (SDME)
Şekil 2.3. SDME tekniğine ait sistem bileşenleri
SDME son dönemlerde kullanılan bir çözücü ekstraksiyon tekniğidir. Bu teknikte,
gaz veya sıvı örnek içerisinde karışmayan ekstraksiyon çözücü damlası (1 - 10
μL), enjektör ucunda asılı durur ve optimize edilmiş koşullar altında damla analit
çözeltisi ile etkileştirilir. Belirli bir zaman yapılan ekstraksiyon işlemi sonrasında
maddeler sulu örnekten pasif difüzyon ile asılı damla içerisine alınır ve ile analiz
edilir [29]. Şekil 2.3’te SDME tekniğinin sistem bileşenleri gösterilmiştir.
Ayrıca bu tekniğin popüler olmasının nedeni, herhangi bir karmaşık donanıma
ihtiyaç duyulmaması, ucuz ve uygulamasının kolay olması, neredeyse çözücü
kullanılmaması sayılabilir. Yöntemin dezavantajları arasında ise damla yüzeyinin
sınırlı olması, damlanın enjektör ucunda kararsız olması ve ekstraksiyon
kinetiğinin yavaş olması sayılabilir [30].
15
SDME yönteminin çeşitli uygulamaları arasında
Tepede - Tek Damla Mikroekstraksiyon (HS - SDME),
Doğrudan Daldırma - Tek Damla Mikroekstraksiyon (DI - SDME),
Üçlü Faz - Tek Damla Mikroekstraksiyon (TP - SDME)
Sürekli - Akış Mikroekstraksiyon (CFME)
sayılabilir.
2.2.3.2. Dağıtıcı Sıvı - Sıvı Mikroekstraksiyonu (DLLME)
Dağıtıcı sıvı - sıvı mikroekstraksiyonu basit ve hızlı bir mikroekstraksiyon
tekniğidir. DLLME tekniği başlangıçta PAH’lar, organofosforlu pestisitler ve
klorobenzenler gibi organik bileşiklerin tayininde kullanılmıştır. Ancak son
zamanlarda bu uygulamalar inorganik tayinler için de genişletilmiştir. Şekil 2.4’te
DLLME tekniğinin sistematik bileşenleri gösterilmiştir.
DLLME, ekstraksiyon faz oranları oldukça küçültülerek modifiye edilmiş bir çözücü
ekstraksiyon yöntemidir. Ekstraksiyon çözücüsü olarak yoğunluğu sudan ağır ve
su ile karışmayan klorobenzen, karbon tetraklorür ve tetrakloroetilen gibi çözücüler
kullanılırken dağıtıcı çözücü olarak aseton, etanol, MeOH ve ACN gibi su ile
karışan polar çözücüler kullanılır [31].
16
Şekil 2.4. DLLME tekniğinin sistematik bileşenleri
Dağıtıcı sıvı - sıvı mikroekstraksiyonunun en önemli avantajları arasında basitliği,
hızlılığı, düşük maliyeti, düşük örnek hacmi ve yüksek önderiştirme faktörü gibi
parametreler vardır. Dezavantajlarından birkaçı ise üç çözücüye ihtiyaç duyulması
ve uygun yoğunluktaki çözücülerin sınırlı olmasıdır. Su örneklerinin analizinde
sıklıkla kullanılmaktadır.
2.2.3.3. Oyuk Fiber Sıvı Faz Mikroekstraksiyonu (HF - LPME)
Sıvı - sıvı mikroekstraksiyon tekniklerine bir alternatif olarak düşük maliyetli
gözenekli, tek kullanımlık oyuk fiber kullanımına dayalı bir yöntem geliştirilmiştir.
Şekil 2.5’te görüldüğü gibi sulu çözelti içerisindeki hedef maddeler gözenekli
polipropilen oyuk (hollow) fiberin duvarlarına emdirilmiş organik çözücü yardımıyla
fiberin içerisindeki alıcı faza ekstrakte edilir.
17
Deney düzeneğinde oyuk fiber, ya çubuk şeklinde bir ucu kapalı diğer ucu mikro
enjektöre takılı ya da her iki ucu mikro enjektör ile bağlantılı “U” şeklinde
hazırlanarak kullanılır [32]. Ekstraksiyonu hızlandırmak amacıyla örnek çalkalanır
ya da karıştırılır. Ekstraksiyon çözeltisi oyuk fiber ile uygun etkileşime sahip
olmalıdır yani, oyuk fiberin gözeneklerine tamamen dolabilmelidir.
Şekil 2.5. Oyuk fiber sıvı faz mikroekstraksiyonu sistemi
HF - LPME basit, hızlı, ucuz ve yüksek oranda seçici ve yüksek önderiştirme
faktörüne sahip bir yöntemdir. Fiber, alıcı fazın örnek çözelti ile direkt irtibatını
kestiğinden dolayı şiddetli karıştırma hızlarında ekstraksiyon çözücüsü kaybını en
az düzeylere indirir. Polipropilen fiber çok ucuz bir maliyete sahiptir. Bu nedenden
dolayı her analizde bir kez kullanılır. Fiberin her analizde bir kez kullanılması
önceki analizlerden kirlilik gelmesini engeller.
Polipropilen fiber küçük gözeneklere sahip olduğu için matriks ortamdaki büyük
molekül ağırlıklı kirliliklerin alıcı faza girmesini engelleyerek iyi bir ön temizleme
işlemi yapar [33].
18
Yöntem alıcı faz ile verici faz arasındaki membran bariyerin ekstraksiyon etkinliğini
azaltması ve ekstraksiyon süresini uzatması, fiberin yüzeyinde hava
kabarcıklarının oluşması ile ekstraksiyon etkinliği ve tekrarlanabilirliğin azaltması,
gerçek örnek analizlerinde matriksin (kan, plazma, atık su) fiber üzerindeki
gözenekleri tıkayabilmesi gibi dezavantajlara sahiptir [34].
2.2.3.4. Bulutlanma Noktası Ekstraksiyonu (CPE)
Şekil 2.6. Bulutlanma noktası ekstraksiyonu yönteminin şematik gösterimi
Ayırma ve önderiştirme amacıyla yüzey aktif maddelerin varlığında, misel
ortamında gerçekleştirilen bulutlanma noktası ekstraksiyonu ilk olarak organik
kirleticilerin önderiştirilmesi ve analizi için kullanılmıştır.
Bulutlanma noktası ekstraksiyonları diğer tekniklere göre daha basit, ucuz
maliyetli, sıvı - sıvı ekstraksiyonunda kullanılan organik çözücülere nazaran daha
az toksik, kısa süreli, pratik ve oldukça etkili bir ayırma ve önderiştirme yöntemidir
[35]. Bulutlanma noktası ekstraksiyonu, bulutlanma noktası denilen ve yüzey aktif
maddelerin sulu çözeltilerinin bulanık hale geçtiği başlangıç safhası ile başlar.
Çözeltinin küçük hacimli ve tamamen yüzey aktif maddeden oluşan zengin faz ile
seyreltik sulu faz olarak iki kısmın oluşmasıyla devam eder. Bu iki kısmın
birbirinden ayrılmasıyla bir ayırma ve önderiştirme yöntemi gerçekleştirilmiş olur.
19
Misellerle etkileşebilen türler, doğrudan veya bir ligand bağlandıktan sonra,
sıcaklığın artması sonucu oluşan yüzey aktif maddece zengin faz içerisine kolayca
deriştirilebilirler [36]. Şekil 2.6’da bulutlanma noktası ekstraksiyonu yönteminin
basitçe şeması gösterilmiştir. Misel ortamında gerçekleştirilen ayırma ve
önderiştirme diğer ayırma yöntemlerine göre birçok avantaja sahiptir. Yöntem,
birçok biyolojik ve gıda örneklerine de uygulanabilir. Yöntemin birçok avantajı
olmakla beraber bazı dezavantajları veya sınırlamaları da mevcuttur. Örneğin,
yüzey aktif maddece zengin fazın viskozitesinin fazla olmasından dolayı organik
veya sulu bir çözücü ile seyreltilerek cihaza verilmesi gerekir ve bu da önderiştirme
faktörünün düşmesine neden olur [37].
2.2.3.5. Katılaştırılmış Yüzen Organik Damla Mikroekstraksiyonu (SFODME)
Statik mikro damla temelli sıvı faz mikroekstraksiyon yönteminde bazı
dezavantajlar vardır. İlk olarak yerçekimi, kayma kuvveti ve girdap yüzünden mikro
damla kopabilir. Ayrıca karıştırma hızı sınırlı olduğu için ekstraksiyon verimi ve
önderiştirme faktörleri azalır. Mikro damla hacmi sınırlı olduğu için büyük
enjeksiyon hacmi gerektiren enstrümantal cihazlar ile kullanılamazlar [31].
Lu ve ark. doğrudan askıda damla mikroekstraksiyon (DSDME) olarak
isimlendirdikleri yeni bir mikroekstraksiyon yöntemi geliştirmiştir [38]. Bu
yöntemde, bir manyetik karıştırıcı sulu örnek içeren kabın dibine yerleştirilerek
girdaplı bir karıştırma sağlanır. Eğer suyla karışmayan organik damla, sulu örneğin
yüzeyine yerleştirilse damla girdaba yakın veya merkezine yerleştirilmiş olur.
Böylelikle kütle transferi olurken damla da sulu fazın yüzeyinde kendi etrafında
döner. Bu yöntem diğer LPME sistemleri ile karşılaştırıldığında, işlemsel
parametrelerin seçiminde, özellikle organik çözücü miktarında ve karıştırma hızı
parametrelerinde daha esneklik sağlar.
Yöntem, çok basittir ve hızlı bir şekilde dengeye ulaşılır. Ayrıca destek materyali
gerektirmez. Ancak yöntemin en büyük dezavantajı örnek içerisinde askıda duran
mikro damlanın çıkarılmasıdır.
20
Mikro enjektör kullanarak organik damlayı örnek içerisinde tam olarak almak
imkânsızdır. Organik damla alınırken enjektör içerisine bir miktar su alınması da
kaçınılmazdır ve bu da GC - ECD gibi enstrümantal sistemlerde problem
oluşturmaktadır [31]. Bu problemin üstesinden gelmek için Khalili Zanjani ve ark.
yüzen katılaştırılmış organik damla mikroekstraksiyon (SFODME) isimli yeni bir
yöntem geliştirmişlerdir [38]. Bu yöntemde oda sıcaklığına yakın bir sıcaklıkta
erime noktasına sahip organik çözücünün (10 - 30 oC) küçük miktarı örnek
çözeltisi yüzeyinde yüzdürülür. Çözelti belirli bir süre karıştırıldıktan sonra buz
banyosuna yerleştirilir. Donan organik çözücü, küçük konik bir kaba alınır. Organik
çözücü eridikten sonra maddelerin tayini için kullanılır [39]. Bu yöntemle ilk
çalışma, su örneklerinden PAH’ların GC - FID ile tayininin yapılması ile olmuştur
[34].
SFODME’nin organik bileşenlerin ekstraksiyonu için tanıtılmasından 1 yıl sonra,
SFODME'nin ETAAS ile birlikte kullanılarak da uygulanmasının mümkün
olabileceği düşünülmüştür ve adı geçen yöntem kurşunun ultra eser tayini için
geliştirilmiştir. Dadfarnia yöntemin ilk aşamasında kurşun ditizon
kompleksleştiricisi içeren 20 µL 1-undekanole kantitatif olarak ekstrakte edilmiştir.
Daha sonra ekstraksiyon fazı dondurularak erimenin hemen gerçekleşeceği konik
bir tüp içine aktarılmıştır ve Grafit Fırın Atomik Absorpsiyon Spektrometresi
(GFAAS) ile tayin edilmiştir. 5 dakika ekstraksiyon süresi ile önderiştirme faktörü
500 olarak elde edilmiştir [40].
Leong ve Huang SFODME’da yeni bir uygulama geliştirmişlerdir. Örnek içerisinde
bir damla yerine dağıtıcı ve ekstraksiyon çözücü karışımının enjeksiyonu ile örnek
içerisinde küçük damlacıklar oluşturmuşlardır. Bu uygulama, örnek ve ekstraksiyon
çözücüsü arasında daha fazla etkileşim sağlar. Böylece daha iyi ekstraksiyon
zamanı ve hızlı kütle transferine neden olur [41].
21
Bu yöntem, sıvı - sıvı ekstraksiyonuyla karşılaştırıldığında, yüksek miktarda toksik
organik çözücü kullanımını gerektirmemektedir. Buna ek olarak, klasik tek damla
mikroekstraksiyonunda önemli bir dezavantaj olan mikrodamlacığın kararsızlığı
problemin bu teknikle ortadan kalkmaktadır. Bu tekniğin diğer avantajları arasında
operasyonun basitliği ve düşük maliyetli olması vardır [43].
Örnek hazırlama süresinin biraz uzun olması ise bir dezavantaj olarak sayılabilir.
Ancak birçok örneğin aynı anda hazırlanması fikri, bu dezavantajı ortadan
kaldırmaya yöneliktir [44].
SFODME'nin uygulamaları arasında ağır metal iyonlarının analizine dair çok
sayıda çalışma bulunmaktadır.
Şekil 2.7. SFODME tekniğinin sistem bileşenleri
Şekil 2.7’de sistem bileşenleri görülen SFODME tekniğinde kullanılan organik
ekstraksiyon çözücüsünün erime noktasının oda sıcaklığına yakın (10 - 30 oC
aralığında) ve yoğunluğunun sudan düşük olması gerekir. Düşük sıcaklıklarda
kolayca katılaşabilir olmalı ve damlacık kolay toplanabilmelidir. SFODME sadece
yüksek veya orta derecede hidrofobik özelliğe sahip analitler için uygulanabilirdir.
Yüksek hidrofilik özelliğe sahip analitler için geçerli değildir.
22
Pratik çalışmada hedeflenen analit için uygun ekstraksiyon koşullarının seçimi
önderiştirme faktörünü ve ekstraksiyon geri kazanımını arttırarak yöntemin
duyarlılığını ve doğruluğunu arttırır.
Önderiştirme faktörü ve geri kazanım ise aşağıdaki gibi hesaplanır.
F= Corg/Caq
F önderiştirme faktörü, Corg organik çözücüdeki analit derişimi, Caq sulu örnekteki
analitin başlangıç derişimidir.
Geri kazanım (%R) ise,
%R = (CorgVorg)/(CaqVaq) x 100
R (ekstraksiyon geri kazanımı), Vorg organik fazın hacmi ve Vaq sulu fazın hacmini
ifade eder [42].
Aşağıda verilen Çizelge 2.2’de sulu örneklerdeki farklı organik ve inorganik türlerin
SFODME yöntemi ile önderiştirilmesine ait çeşitli analitik verileri sunmaktadır.
Çizelge 2.2. SFODME tekniğinin uygulamaları
Analit Yöntem Ekstraksiyon
Çözücüsü Seyrelten Çözücü
Doğrusal Derişim Aralığı
Gözlenebilme Sınırı
Ref.
HOCs
GC- ECD 2-Dodekanol,
10 mL
Aseton,
0,5 mL
0,01 - 500 μg L−1
0,005 - 0,05
μg L−1 [45]
GC-MS 0,02 - 500
μg L−1
0,005 - 0,047 μg L−1
PAHs HPLC-VWD
1-Dodekanol,
100 μL
Metanol,
0,2 mL
0,1 - 500 ng L−1
0,045 - 1,1 ng mL−1
[46]
23
21
Çizelge 2.2.’nin devamı
2Analit Yöntem
Ekstraksiyon Çözücüsü
Seyrelten Çözücü
Doğrusal Derişim Aralığı
Gözlenebilme Sınırı
Ref.
1
OCPs
GC -ECD
Hekzadekan,
10 μL
Asetonitril, 0,2 mL
0,025 - 20 μg L−1
0,011 - 0,11 μg L−1
[47]
AHs GC-FID 1-Undekanol,
20 μL
Aseton, 0,48 mL
>10 μg mL−1
0,10 - 0,35 μg L−1
[48]
SHs HPLC-PDA
1-Undekanol, 10 μL
Metanol, 0,2 mL
5 - 1000
μg L−1
0,8 - 3,1
μg L−1 [49]
OPPs HPLC-DAD
1-Dodekanol, 15 μL
Metanol, 0,2 mL
1 - 200 ng mL−1
0,1 - 0,3
ng mL−1 [50]
PCBs GC-ECD
1-Undekanol, 8 μL
Asetonitril, 1 mL
5 - 2500 ng L−1
3,3 - 5,4
ng L−1 [51]
Dinitro
Benzenler
GC-ECD
1-Dodekanol, 8 μL
Metanol, 0,2 mL
0,025 - 10 μg L−1
0,019 - 0,079 μg L−1
[52]
Mn, Cr, Co, Cu
ICP-OES
1-Undekanol, 140 μL
Aseton,
2 mL
0,5 - 250 μg L−1
0,1 - 0,3
μg L−1 [53]
Al(III)
ICP-OES
1-Undekanol 132 μL
Aseton,
2 mL
1 - 250
μg L−1 0,8 μg L−1 [54]
V(V) ETAAS 1-Undekanol,
80 μL Aseton, 0,2 mL
20 - 1000 ng L−1
7 ng L−1 [55]
Cd FAAS 1-Dodekanol Metanol 1 - 50
ng mL−1 0,3 ng mL−1 [56]
Ag(I) GFAAS 1-Undekanol,
30 μL -
0,10 - 10 ng mL−1
0,056 ng mL−1 [57]
Ni(II)
Co(II)
Pb (II)
Cr(III)
GFAAS 1-Undekanol Ethanol 1,5 mL
5,0-40
ng L-1 1,3 ng L−1
[58]
5,0 - 55
ng L−1 1,3 ng L−1
5,0 - 50 ng L−1
1,3 ng L−1
1,0 - 25 ng L−1
0,2 ng L−1
Cu FAAS 1-Dodekanol,
150 μL Metanol, 1,25 mL
0,5 - 500 ng mL−1
0,1 ng mL−1 [59]
Ni(II) FAAS 1-Dodekanol,
80 μL Etanol, 0,75 mL
4,23 - 250 μg L−1
1,27 μg L−1 [60]
24
2.3. Katılaştırılmış Yüzen Organik Damla Mikroekstraksiyonu Verimine Etki Eden Faktörler
Ekstraksiyon çözeltisi ile sulu çözelti arasındaki analit transferi ekstraksiyon
çözücüsünün seçimi ve hacmi, pH, sulu örneğin hacmi, ekstraksiyon süresi,
sıcaklık, karıştırma hızı ve tuz eklenmesi gibi çeşitli parametrelerden etkilenir.
2.3.1. Ekstraksiyon Çözücüsü Seçimi ve Hacmi
SFODME tekniğinin optimizasyonun da uygun ekstraksiyon çözücüsünün seçimi
oldukça önemli parametrelerden biridir. Bu ekstraksiyon çözücüsünün belirli
özelliklere sahip olması gerekir. Öncelikli olarak su ile karışmamalıdır ayrıca düşük
uçuculukta, düşük yoğunlukta ve istenen analiti ekstrakte edebilir olmalıdır. Oda
sıcaklığına yakın bir erime noktasına sahip olmalıdır (10 - 30 oC aralığında ) [34].
Bu değerlendirmelere göre kullanılabilecek ekstraksiyon çözücüleri Çizelge 2.3'te
gösterilmiştir.
Organik çözücüsünün hacmi ise analitin ektraksiyon verimini ve önderiştirme
katsayısını etkileyen faktörlerden biridir.
Çizelge 2.3. Organik damla mikroekstraksiyon tekniğinde yaygın olarak kullanılan
organik çözücüler
Organik Çözücü Erime Noktası (oC)
1-Undekanol 13 - 15
1-Dodekanol 22 - 24
2-Dodekanol 17 - 18
1-Bromohekzadekan 18
n-Hekzadekan 18
1-Klorooktadekan 20 - 23
1,10-Diklorodekan 14 - 16
25
2.3.2. pH Etkisi
SFODME tekniği ile metal iyonlarının ekstraksiyonu ve önderiştirilmesi, organik
faza geçebilecek hidrofobik bir kompleks oluşumuna bağlıdır. Sonuç olarak
ekstraksiyon yönteminde pH oldukça önemli bir rol oynayıp metal - şelat
oluşumunda ekstraksiyonu etkilemektedir [7].
2.3.3. Sulu Örnek Hacmi
Sulu örneğin hacmi ekstraksiyon verimini etkileyen parametrelerden bir diğeridir.
Sulu örnek hacmi, belirli bir ekstraksiyon süresi içinde taşınım verimini ve
ekstraksiyon verimini etkileyebilir. Sulu örnek hacminin artışı önderiştirmeyi
artırabilirken belirli bir zaman içindeki ekstraksiyon verimliliğini azaltabilir [7].
2.3.4. Ekstraksiyon Süresi
Ekstraksiyon süresi ekstraksiyonun verimini, duyarlığını ve tekrarlanabilirliğini
etkileyen önemli bir parametredir. Sulu faz ve organik faz arasındaki dengeyi
sağlayabilmek ve maksimum analit ekstraksiyonu için uygun bir ekstraksiyon
süresi seçmek gereklidir.
2.3.5. Tepkime Sıcaklığı
Genellikle, sıvı fazlı mikroekstraksiyon işlemlerinde sıcaklık artışı yüksek bir
önderiştirme katsayı sağlarken, örnek çözelti sıcaklığının artışıyla organik damla
viskozitesi azalır. Sonuç olarak, oldukça kritik bir tepkime kinetiği olan örnek
çözeltiden organik damla yığını içine analitin kütle transferi artar ve dolayısıyla
ekstraksiyonun etkinliği artar [43]. Fakat, yüksek sıcaklık organik damlanın
çözünürlüğünü artırırken kompleks oluşumunu bozabilir [44].
26
2.3.6. Karıştırma Hızı
Bütün yöntemlerde çözeltinin ve organik fazın etkin bir şekilde karıştırılması,
çözünen maddenin kütle transferinin nüfus etme teorisine dayanmaktadır. Çözelti
faz transfer katsayısı artan karıştırma hızı ile birlikte artar [44]. Ancak çok yüksek
karıştırma hızlarında ise organik damla dağılabilir. Bu sebeple etkili bir karıştırma
hızı belirlemek süreç için önemlidir.
2.3.7. İyonik Kuvvetin Etkisi
Örnek çözeltisine tuz eklenmesi bazen ekstraksiyon verimliliğini arttırabilir. Ancak
yüksek derişimlerde tuz varlığı ekstraksiyon filminin fiziksel özelliklerini
değiştirebileceğinden organik faz içine analitin difüzlenme oranı azalabilir. Bu
nedenle tuz eklenmesi optimize edilmelidir [42].
2.4. Atomik Absorpsiyon Spektrometresi (AAS)
AAS, ışığın gaz halindeki atomlar tarafından absorpsiyonunun ölçülmesi ilkesine
dayanır. Işığı absorplayan atomlar, temel enerji düzeyinden kararsız uyarılmış
enerji düzeylerine geçerler ve absorpsiyon miktarı, temel düzeydeki atom sayısına
bağlıdır.
AAS ile nicel analiz ise Beer - Lambert yasasına dayanır ve bu yasaya göre,
ortama gelen ışık şiddetinin, I0, ortamdan çıkan ışık şiddetine, I, oranının
logaritması olarak tanımlanan absorbans, A, ilgilenilen elementin derişimiyle doğru
orantılıdır [61].
27
A= log I0/I = k.c.d
Burada;
A : Absorbans
I0 : Gelen ışığın şiddeti
I : Çıkan ışığın şiddeti
k : Absorpsiyon katsayısı
d : Absorpsiyon tabakasının kalınlığı
c : Derişimi
gösterir.
Atomik türlerin spektroskopik tayini, ancak tek atomların veya element iyonlarının
birbirlerinden iyice ayrılmış bulunduğu gaz ortamında yapılabilir. Dolayısıyla, tüm
atomik spektroskopik işlemler için ilk basamak atomlaştırmadır. Bu süreç sırasında
numune, atomik bir gaz oluşturacak şekilde buharlaştırılır ve parçalanır ve bu
sebeple yöntemin duyarlılık, kesinlik ve doğruluk gibi nitelikleri, büyük ölçüde
atomlaştırma basamağının verimliliği ve tekrarlanabilirliğine bağımlıdır; dolayısıyla
atomlaştırma, atomik spektroskopide en önemli basamaktır [62].
AAS’nin bileşenleri, analiz edilecek elementin absorplayacağı ışığı yayan ışık
kaynağı, örnek çözeltisinin atomik buhar haline getirildiği atomlaştırıcı, çalışılan
dalga boyunu diğer dalga boylarından ayrıştırılmasına yarayan monokromatör ve
ışık şiddetinin ölçüldüğü dedektördür [63].
28
Şekil 2.8. AAS’nin bileşenleri
Bir atomlaştırıcıda uyarılmış ve uyarılmamış atomik türlerin sayıları arasındaki
oran, sıcaklığa bağlıdır.
Bu etkinin büyüklüğü,
Nj/N0 = Pj/P0 exp (-Ej / kT)
şeklinde ifade edilen Boltzmann eşitliği ile verilir. Burada Nj ve N0 sırasıyla
uyarılmış haldeki ve temel haldeki atomların sayısı, k Boltzmann sabiti, T Kelvin
olarak sıcaklık ve Ej ise uyarılmış hal ve temel hal arasındaki joule cinsinden enerji
farkıdır. Pj ve P0 büyüklükleri ise her bir kuantum seviyesindeki eşit enerjili hallerin
sayısı ile belirlenen istatistiksel faktörlerdir.
IŞIN
KAYNAĞI
ÖRNEK
GİRİŞİ
ATOMLAŞTIRICI
OKUYUCU
DALGA BOYU
TAYİN ALETİ
DEDEKTÖR
29
2.4.1. Işık Kaynakları
Atomik absorpsiyon ölçümlerinde emisyon çizgi genişliğinin, absorpsiyon çizgi
genişliğinden dar olması önemlidir. Aksi takdirde düşük absorbans değerleri
hassasiyette azalmalara neden olacaktır [64]. Diğer taraftan, hat genişliklerinin çok
az olması moleküler absorpsiyonda karşılaşılmayan ölçme sorunları yaratır. Bir
atomik absorpsiyon hattının genişliği (0,002 - 0,005 nm) kadar ışın bandı
verebilecek bir monokromatör yoktur. Bu durumda sürekli bir kaynak
kullanıldığında monokromatörden bir dalga boyunda gelen ışının çok az bir
bölümü absorplanır; çıkan bandın şiddeti, gerçekte o bandı oluşturan ışının
şiddetine göre küçüktür. Bu koşullarda Beer kanunu uygulanamaz ve yöntemin
hassasiyeti de önemli derecede düşer. Bu sorun, absorpsiyon analizinde kullanılan
dalga boyu (bir tane) ile aynı dalga boyunda bir hat yayan ışın kaynağı kullanılarak
çözülebilir. Örneğin, sodyumun absorpsiyon analizinde 589,6 nm'deki hat ile
çalışıldığında kaynak olarak bir Na buharı lambası kullanılır. Gaz Na atomları
lamba içinde elektrik boşalması ile uyarılırlar; uyarılan atomlar düşük enerji
seviyelerine dönerlerken ışın yayarlar (emisyon). Çıkan ışın rezonans absorpsiyon
hattı ile aynı dalga boyundadır.
Özel olarak dizayn edilen bir kaynak ile band genişlikleri absorpsiyon band
genişliklerinden daha dar olan emisyon hatları elde edilebilir. Ayrıca absorpsiyon
ölçmelerinde çıkan emisyon bandını yok eden bir monokromatörle sadece
absorpsiyon spektrumu elde edilebilir. Böylece, analizde kullanılan ışın,
absorpsiyon pikinin band genişliğini ölçebilecek şekilde sınırlandırılmış olur. Bu
koşullarda Beer kanununa uygunluk ve hassasiyet daha yüksektir [61].
2.4.1.1. Oyuk Katot Lambaları
Atomik absorpsiyon ölçmelerinde kullanılan en uygun kaynak oyuk katot
lambalarıdır. Bunlarda kapalı bir cam tüp içinde tungsten bir anot ile silindirik bir
katot bulunur. Cam tüp 1 - 5 torr basınçta neon veya argon gazı ile doldurulmuştur
ve katot, spektrumu alınacak metalden yapılmıştır.
30
Elektrotlar arasına bir potansiyel uygulandığında gaz iyonlaşır ve iyonların
elektrotlara doğru hareket etmesiyle 5 - 10 mA dolaylarında bir akım doğar. Eğer
potansiyel yeteri kadar büyükse gaz halindeki katyonların kinetik enerjisi katot
yüzeyinden bazı metal atomlarını çıkarabilecek ve bir atomik bulut yaratabilecek
seviyededir; bu işleme "püskürtme" denir. Püskürtülen metal atomlarının bir kısmı
uyarılmış haldedirler ve bilinen şekilde kendi karakteristik ışınını yayarlar. Sonunda
metal atomları katot yüzeyine veya tüpün cam duvarlarına geri difüzlenir.
Katodun silindirik yapısı ışını tüpün belirli bir bölgesinde yoğunlaştırır; bu tasarım
geri dönen metal atomlarının cam duvarlar yerine katoda yönelmelerini de sağlar.
Oyuk katot lambanın verimi geometrisine ve çalışma potansiyeline bağlıdır.
Yüksek potansiyeller, dolayısıyla yüksek akımlar daha büyük şiddette ışın
yaratırlar. Bu avantaj, emisyon hatlarında Doppler genişlemesi etkisinin artışı
nedeniyle kısmen azalır. Ayrıca, yüksek akımlar atom bulutundaki uyarılmamış
atomların sayısını da artırır; bunlar ise uyarılmış atomlardan çıkan ışını
absorplama yeteneğindedirler. Bu kendini absorplama, özellikle emisyon bandının
merkezinde, ışının şiddetini düşürür.
Oyuk katot tüpleri çeşitli şekillerde üretilir. Bazılarının katotları bir kaç metal
karışımından hazırlanır; bu tip lambalarla bir elementten daha fazla elementin
analizi yapılabilir [61]. AAS’nin dezavantajı her element için ayrı bir oyuk katot
lambası gerektirmesidir.
Bu sebeple, birden fazla elementi aynı anda tayin edebilmek için incelenecek
elementlerin alaşımlarını içeren lambalar tasarlanmıştır. Ancak bunlarda lambanın
emisyon şiddetinin azalması ve bunun sonucunda da gözlenebilme sınırı artar.
Oyuk katot lambasına uygulanan gerilim dolayısıyla yüksek akım daha şiddetli
ışımaya yol açar. Bu avantaja karşın lambadan oluşan hatların Doppler
genişlemesi artar [64].
31
Şekil 2.9. Oyuk katot lambası
2.4.1.2. Elektrotsuz Boşalım Lambaları
Elektrotsuz boşalım lambaları, As, Se, Sb, Hg gibi uçucu ve düşük dalga
boylarında absorpsiyon ve emisyon yapabilen elementler için geliştirilmiştir.
Bu lambalar, oyuk katot lambalarından daha şiddetlidir ama bir miktar düşük
kararlılıktadır. Bu lambalar, ilgilenilen metalin küçük bir miktarını içerir ve birkaç
torr basınçta argon gibi inert bir gazı içeren kapalı kuvars tüpten yapılmıştır. Bu
lambalar elektrot içermez; onun yerine, şiddetli bir radyo frekansı veya mikro dalga
ışınının sağladığı alanla atomlar uyarılır. Önce argon atomları iyonlaşır; bu iyonlar,
uygulanan alanın yüksek frekans bileşeni tarafından hızlandırılır. Hızlı iyonlar,
spektrumu istenen atomlara çarpıp onları uyarırlar.
Elektrotsuz boşalım lambaları 15 veya daha fazla element için ticari olarak
mevcuttur. Bu lambalar oyuk katot lambalarından tipik olarak 5 ila 100 kere daha
şiddetlidir, 100 KHz’den 100 MHz bölgesinde ve oda sıcaklığında çalışmaktadırlar.
Ayrıca, bu lambalar AAS seçiciliğini geliştirmede oyuk katot lambalarının üzerine
iki veya üç kat iyileşme sağlar ama daha pahalıdırlar.
hollow (oyuk katot)
32
Şekil 2.10. Elektrotsuz boşalım lambası
2.4.2. Atomlaştırıcı
Absorpsiyon hücresi olarak da adlandırılan atomlaştırıcının görevi, analizi
yapılacak elementin temel düzeydeki atom buharını oluşturmaktır. AAS tekniğinin
başarısı, atomlaştırmanın etkinliğine bağlı olduğundan, düzeneğin en önemli
bileşeni atomlaştırıcıdır. Atomik spektroskopi cihazlarında iki tip atomlaştırıcı
bulunur.
Bunlar, atomik emisyon, absorpsiyon ve fluoresans ölçmelerinde kullanılan alevli
atomlaştırıcılar ve sadece atomik absorpsiyon ile fluoresans ölçmelerinde
kullanılan alevsiz atomlaştırıcılardır.
2.4.2.1. Alevli Atomlaştırıcılar
Alevli atomlaşma sisteminin amacı serbest analit atomlarının üretilerek,
karakteristik dalga boyu üreten ışık kaynağı altında uyarılmış hale getirmektir.
Sistem bir nebulizer (sisleştirici), bir sprey odası, bir burner (alevleştirici) ve bir
alevden oluşur.
33
Alev atomlaşmasındaki işlem sırasıyla şöyledir; nebulizer numune çözeltisini
emerek sprey odasına gönderir. Burada iyi bir şekilde aerosol haline getirilerek
aleve gönderilir. Alevde yüksek sıcaklıkta çözücü buharlaştırılarak, oyuk katot
lambadan gelen ışık ile alevdeki atomlar uyarılır ve absorplanmış ışık miktarı
ölçülür [65]. Alev içinde, analiz elementinin atomlarından başka CO2, CO, C, H2O,
O2, H2, H, OH, NO, N2 gibi birçok yanma ürünleri de oluşur.
Eğer atomlaşma sürecini KCl(k)=K+(aq) + Cl-(aq) eşitliğini göz önüne alarak
çıkartacak olursak, çözelti 2000 - 3000 K’de aleve girdikten sonra;
İlk önce çözücü hızlı bir şekilde buharlaşıp, katı bir aerosol oluşur,
K+(aq) + Cl-(aq)=KCl (k)
Katı parçalar erir ve buharlaşır,
KCl(k)=KCl(g)
Molekül veya moleküllerden ayrı teşekkül buhar tek atomlara dönüşür,
KCl(g)=K(g)+Cl(g)
Tek atomlar çarpışma ile enerji absorplar, uyarılmış hale gelir ve iyonize
olurlar,
K(g) K*(g) veya K(g) K+(g)+e-
Serbest atomlar ışık kaynağından gelen enerjiyi absorplar.
K(g)+hv=K*(g) şeklinde olur.
FAAS’de alevin oluşturulduğu iki tür burner (yakıcı) kullanılır. Birincisi; örnek
çözeltisinin yanıcı ve yakıcı gazların birbiriyle temas etmeden ayrı ayrı taşınarak
yakıcı başlığın hemen çıkışında karşılaştıkları ön - karıştırmasız (turbulent)
yakıcılardır.
34
İkincisi ise; nebulizerin olduğu örnek çözeltisinin yakıcı gaz akımı ile boşluğa
taşınıp, burada karıştırılarak uygun boyuttaki aerosola dönüştürülüp uygun
damlacıklar halinde aleve gönderilen ön - karıştırmalı (premiks burner) yakıcılardır.
[65]
Şekil 2.11’de ön - karıştırmalı yakıcı gösterilmektedir.
Şekil 2.11. Ön - karıştırmalı yakıcı
Çizelge 2.4’te en çok kullanılan alev türleri ve bunların maksimum sıcaklıkları
verilmiştir. Yükseltgen olarak hava kullanıldığında, çeşitli yanıcılarla 1700 oC -
2400 oC sıcaklıklar elde edilebilir. Bu sıcaklıklarda, sadece kolaylıkla bozunan
örnekler atomlaştırılır. Daha refrakter örnekler için, oksijen veya nitröz oksit
yükseltgen olarak kullanılmalıdır. Yaygın olarak kullanılan bu yanıcılar, bu
yükseltgenle 2500 oC - 3100 oC arasında sıcaklık oluşturur.
Gaz akış hızı yanma hızını aşmazsa, alev bek içinde kendi kendine geriye ilerler.
Akış hızı arttıkça, akış ve yanma hızlarının eşit olduğu bir noktaya ulaşıncaya
kadar alev yükselir. Bu bölge alevin kararlı olduğu yerdir. Yüksek akış hızlarında,
alev yükselir ve sonunda bekin söndüğü noktaya ulaşır. Bu faktörler, yanıcı/yakıcı
karışımının akış hızını kontrol etmenin önemini gösterir.
35
Çizelge 2.4. Alevlerin özellikleri
Yanıcı gazlar
Yakıcı gazlar
Sıcaklık
(oC)
Maksimum Yanma Hızı
(cm s-1)
Doğal gaz Hava 1700 - 1900 39 - 43
Doğal gaz Oksijen 2700 - 2800 370 - 390
Hidrojen Hava 2000 - 2100 300 - 440
Hidrojen Oksijen 2550 - 2700 900 - 1400
Asetilen Hava 2100 - 2400 158 - 266
Asetilen Oksijen 3050 - 3150 1100 - 2480
Asetilen Nitröz Oksit 2600 - 2800 285
Bir alevdeki önemli bölgeler, alttan üste doğru taban, iç koni, reaksiyon bölgesi ve
dış ceket şeklinde tanımlanır. Bu bölgelerin görünümü ve bağıl büyüklüğü
yanıcı/yakıcı gaz oranına olduğu kadar, yanıcı ve yakıcı yükseltgenin tipine de
bağlıdır. Örnek aleve küçük damlacıklar halinde tabandan girer. Bu bölgede
örnekteki su buharlaşır; bazı örnekler iç koniye katı tanecikler halinde girerler.
İç konide buharlaşma ve parçalanma ile atomik haller oluşur; uyarılma ve
absorpsiyon işlemlerinin olduğu yer de bu bölgedir. Reaksiyon bölgesinde atomlar
oksitlerine dönüşürler, dış ceket kısmına geçerler ve alevden dışarı atılırlar.
Aleve püskürtülen örneğin her damlacığı bu sırayı izlemez; taneciklerin büyüklüğü
ve püskürtülme hızına göre örneğin önemli bir kısmı alevden değişmemiş olarak
çıkar gider.
Şekil 2.12’de alevin bölgeleri görülmektedir.
36
Şekil 2.12. Bir alevin bölgeleri
Atomlaştırıcı ünitesinin kısımları
Nebulizer (Sisleştirici)
Atomik spektrometri analizlerinde, numuneler genelde sulu ortamda çözülür ve
sonra bu sıvının ince sise veya aerosola dönüştürüldüğü bir sisleştirici vasıtasıyla
atomlaştırıcıya verilir. En genel sisleştirici tipi, bir kapiler borunun ucu etrafında
akan gazın yüksek basınçlı akıntısı ile sıvı numunenin bu kapiler içine emildiği
(Bernaulli etkisi), eş merkezli borulu pnömatik tipte bir sisleştiricidir. Bu sıvı taşıma
işlemine püskürtme denir. Yüksek hızlı gaz, sıvı numuneyi çeşitli boyutlarda ince
damlacıklara parçalar ve sonra bunları atomlaştırıcıya taşır.
Alev başlığı
Alevin etkisiyle atom buharlarının oluştuğu ve bunların ışın kaynağından gelen ışığı
absorbe ettikleri yerdir. Yakıt gaz, alev başlığına düzgün bir şekilde akar ve yaprak
şeklinde düzgün bir alev meydana gelir.
37
Burada en önemli nokta alev sıcaklığıdır. Alev sıcaklığı iyonlaşmaya yol
açamayacak kadar düşük, atom buharlarını oluşturabilecek kadar yüksek olmalıdır.
Yüksek absorbans değerleri elde etmek için alev başlığı ayarı da önemli bir
faktördür. Bu nedenle alev başlığının optik yola göre konumunun çok iyi
ayarlanması gerekir.
2.4.2.2. Elektrotermal Atomlaştırıcılar
Alev atomik absorpsiyonu basit, tekrarlanabilir ve iyi sonuçlar elde edilen bir
yöntemdir. Fakat sınırlandırılmış bir seçiciliği vardır.
Birçok sayıda element için fırın teknikleri, alev tekniklerinden daha hassastır ve
alev tekniği ile ölçümü mümkün olmayan 100 kat daha küçük derişimlerin ölçümü
mümkündür [66].
AAS’de atomlaştırıcı olarak alev dışında sistemler de geliştirilmiştir. Bunların biri,
elektrotermal atomlaştırıcı olarak da adlandırılan grafit fırınlardır. Elektrotermal
atomlaştırıcılar, ısıtılmaları için ayrı bir güç kaynağı gerektirirler ve daha pahalı
sistemlerdir. Fakat aleve oranla birçok üstünlüğe sahiplerdir. Bu tür
atomlaştırıcılar, çok küçük örnek hacimleri (5 - 50 µL) gerektirirler; bunların
kullanımı ile aleve püskürtülmesi zor olan viskozitesi yüksek sıvılarla da
çalışılabilir. Atomik buharın ışık yolunda kalma süresinin daha fazla olması
nedeniyle bunlarda duyarlılık aleve oranla çok daha fazladır. Ayrıca rezonans
hatları vakum ultraviyole bölgeye düşen elementlerin analizleri, oksijenin bu dalga
boylarındaki şiddetli absorpsiyonu nedeniyle alevde mümkün değilken, asal gaz
atmosferinde çalışan elektrotermal atomlaştırıcıların kullanılması ile
gerçekleştirilebilir. Şekil 2.13’te grafit fırın kesiti görülmektedir.
.
Şekil 2.13. Bir grafit fırının kesiti
Monokromatör Işık
demeti
Numune
38
AAS’de, elektrotermal atomlaştırıcılara örnek çözeltisi, küçük bir delikten enjekte
edilir ve uygulanan ısıtma programları ile örneğin atomlaşması sağlanır. Bu ısıtma
programında, kurutma basamağı adı verilen birinci basamakta, çözücü
buharlaştırılır.
Bunun için fırın, 30 saniye süreyle çözücünün kaynama noktasının biraz üstündeki
bir sıcaklıkta tutulur. Sulu çözeltiler için bu sıcaklık genellikle 110 oC olarak seçilir.
Külleme basamağı denilen ikinci basamakta ise, çözeltide bulunan tüm uçucu
bileşenler ve organik maddeler buharlaştırılır. Özellikle uçuculuğu fazla olan
elementlerin analizinde bu basamak çok kritiktir. Çünkü sıcaklığın fazla arttırılması,
ilgilenilen elementin de atomlaşma öncesi ortamdan uzaklaşmasına yol açar.
Örnek çözeltisinin özelliklerine göre bu sıcaklık, 350 - 1200 oC arasında seçilir ve
fırın 45 s süreyle bu sıcaklıkta tutulur. Üçüncü basamakta, yani atomlaşma
basamağında fırın, ilgilenilen elementin gaz halinde atomlarının elde edildiği
sıcaklığa ısıtılır. Analizi yapılacak elemente göre fırın bu basamakta, 2000 - 3000
oC arasında bir sıcaklıkta tutulur. Örnekteki elementin absorpladığı ışık bu
basamakta ölçülür.
Sinyaller genellikle bir yazıcı kullanılarak alınır ve değerlendirme için pik yüksekliği
veya pik alanları ölçülür. Son basamak olan temizleme basamağında sıcaklık,
maksimum değerine çıkarılarak grafit fırın içindeki tüm atıkların uzaklaşması
sağlanır.
2.4.2.3. Özel Atomlaştırma Teknikleri
Atomik absorpsiyon tekniklerinde halen en yaygın numune verilme teknikleri,
alevler ve elektrotermal atomlaştırıcılardır. Fakat başka atomlaştırma yöntemleri
de vardır.
Hidrür Yöntemi
Hidrür Sistemli AAS çok düşük miktarlardaki Hg, Se, Sb, Bi, Ge, Te, Sn ve Pb gibi
elementlerinin belirlenmesinde oldukça hassas bir yöntemdir.
39
Hidrür buharı oluşturma yöntemine dayanan bu yöntem ile bu elementler hidrat
formlarına dönüştürülür.
Örneğin; sodyum bor hidrür reaktifi (NaBH4) asit çözeltisi içerisinde As ve Se ile
birleştiğinde bu elementler uçucu hidrürlerine dönüşür. Hidrür buharları yanma
başlığı üzerine yerleştirilmiş özel kuvartz cam hücre içerisine gönderilir.
Monokromatörden gelen bir ışık demeti grafit tüp içerisine yönlendirilir ve
atomlarına ayrılmış olan element tarafından absorbe edilen ışık miktarı dedektör
tarafından ölçülür. Her element için karakteristik olan dalga boyunda absorbe
edilen enerjinin miktarı numune içerisindeki elementin derişimi ile orantılıdır [67].
Soğuk Buhar Yöntemi
Civanın buhar basıncı düşük ve difüzyon hızı yüksektir. Gözlenebilme sınırını
düşürmek ve moleküler absorpsiyon, saçılma gibi en önemli engellemelerin önüne
geçmek için soğuk buhar yöntemi uygulanmaktadır.
Burada çözeltide bulunan Hg(II) asitli ortamda SnCl2 veya NaBH4 çözeltisi ile
elementel civaya dönüşür ve oluşan elementel civa atomları hava, argon gibi
taşıyıcı gazla absorpsiyon hücresine gönderilir. Atomların absorpsiyon ortamında
daha uzun süre kalmasını temin için grafit fırın veya alev yerine 10 - 15 cm
uzunluğunda özel kuvarz hücreler kullanılmaktadır.
Bu yöntemle 1 µg L-1 miktarındaki civayı kolayca tayin edebilmek mümkündür.
Ayrıca matriks engellemelerinin de önüne geçilmiş olur.
2.4.3. Dedektörler
AAS’de ışık sinyalinin elektrik sinyaline dönüştürülmesi için dedektörler kullanılır.
Bu dedektörlerde fotokatot yüzeyinde foton çarpması ile fırlatılan elektronlar diot
denilen yüzeylere doğru elektriksel alanda hızlandırılır ve dioda çarpan her bir
elektron, diot yüzeyinden birkaç elektron daha koparır. Böylece sayıları giderek
artan elektronlar en sonunda bir anotta toplanarak elektrik akımına çevrilir.
40
Bir dedektörün ışığa karşı duyarlı olması, ışık şiddeti ile doğru orantılı bir sinyal
üretmesi, üzerine düşen ışığa cevap verme, yani sinyal üretme süresinin kısa
olması, kararlı olması ve üretilen elektriksel sinyalin yardımcı devrelerle
çoğaltılması istenir [63]. Ultraviyole ve görünür bölgenin tümünde yeterli duyarlılığa
sahip bir dedektör bulmak zordur. Bu nedenle ultraviyole bölge ile görünür bölgenin
kısa dalga boylarında Cs, Sb gibi görünür bölgenin daha uzun dalga boylarında ise
Se katotlu tüpler kullanılır.
2.4.4. Monokromatörler (Dalgaboyu seçicileri)
Polikromatik ışıktan monokromatik ışık elde edilmesini gerçekleştiren düzeneğe
monokromatör adı verilir. Monokromatör iki slitten (bir giriş, bir çıkış) ve dağıtıcı
bileşenden (bir prizma ve karşılayıcı) oluşur. Monokromatörün ana görevi, oyuk
katot lambasının yaydığı, incelenen elementin rezonans hattını diğer hatlardan
ayırmaktır. Ayırma prizmanın veya karşılayıcının büyüklüğüne ve dağılım
karakterine bağlıdır ayrıca spektrometrenin optik sistemiyle ve monokromatörün
slit genişliğiyle de yakından ilgilidir. Bir monokromatörün ayırım gücü ise onun
yakın absorpsiyon bandlarının veya yakın iki spektral bandın ayırım yeteneğine
bağlıdır. Bir cihazın kalitesi spektrometrik tekniklerde (UV - Visible veya Plazma -
AES gibi) büyük ölçüde monokromatörün niteliğine veya onun spektral band
genişliğine bağlıdır. Ama atomik spektroskopide rutin analizler için küçük slit
aralığının kullanılmasına gerek yoktur [64].
2.4.5. Tek - Işık Yollu Spektrofotometreler
En basit bir spektrofotometre de kaynaktan çıkan ışık, bir mercek ile toplanarak
monokromatöre gönderilir ve dalga boyu seçiminden sonra bir aralıktan geçirilerek
örnek üzerine düşürülür. Örneğin ışığı absorplama miktarı uygun bir dedektörle
ölçülür, bu sinyal elektronik olarak çoğaltılır ve bir galvanometrede okunur. Bu
bileşenlerin tümünün aynı ışık yoluna yerleştirildiği böyle bir spektrofotometreye
tek ışın yollu spektrofotometre adı verilir.
41
Bu cihazlarda tek bir ışın demeti kullanılır. Sıfır ayarı ve ölçüm işlemleri ayrı ayrı
yapılır. Bu tip cihazların tasarım şekli ve çalışma prensibi Şekil 2.14’te verilmiştir.
Şekil 2.14. Tek - ışık yollu spektrofotometre
Tek ışık yollu spektrofotometrelerin basit ve ucuz olmalarının yanında hassas
ölçüm yapabilmeleri nedeniyle de tercih edilir. Kantitatif analizler için oldukça
uygun cihazlardır.
2.4.6. Çift - Işık Yollu Spektrofotometreler
Her dalga boyunda “sıfır” ve özellikle “yüz” ayarlarının yapılması, oldukça zaman
alıcı bir işlemdir. Spektrofotometrede, monokromatörden çıkan ışığın eşit şiddette
iki demete bölünerek birinin örneğe, diğerinin ise sadece çözücünün bulunduğu
kaba gönderilmesi ile bu işleme gerek kalmaz. Böylece örnekteki geçirgenlik
değeri sürekli olarak çözücününki ile karşılaştırılmış olur. İkiye ayrılan ışık, iki ayrı
dedektörle algılanır ve dedektörlerde oluşan sinyallerin oranı ölçülür.
Bu tür aletlere çift ışık yollu spektrofotometreler denir. Burada iki dedektörün tam
uyumlu olması, yani eşit şiddetteki ışık ile aynı sinyali oluşturması gerekir. Çift ışık
yollu cihazlar, tek ışık yollu cihazlara göre hem optik hem de elektronik yönden
daha karışıktır. Çift ışık demetli cihazların en önemli avantajı zaman
kazandırmamaları ve voltaj değişikliklerinden etkilenmemeleridir. Tek ışın
demetlilere göre hassasiyetleri daha düşüktür. Şekil 2.15’te çift - ışık yollu
spektrofotometre görülmektedir.
42
Şekil 2.15. Çift - ışık yollu spektrofotometre
2.4.7. Atomik Absorpsiyon Spektroskopisinde Girişimler
Bir element ya da molekülün başka bir elementin tayinini engellemesine girişim
denir. Atomik absorpsiyon spektroskopisinde, analiz yapılacak elementin
özelliklerine göre girişimlere rastlanabilir. Girişimler hem kesinliği hem de
doğruluğu etkileyebilir. Spektrokimyasal analizlerde girişimler birçok niteliğe göre
sınıflandırılabilir.
Bu girişimleri, spektral, kimyasal, iyonlaşma girişimleri olarak sınıflandırmak
mümkündür.
2.4.7.1. Spektral Girişimler
Atomlaşma sonucu oluşan bazı katı parçacıkların kaynak ışığını saçması veya
girişim yapan bir türün analitik sinyal ile çakışan bir dalga boyunda ışın
absorplaması spektral girişim oluşturur [62].
Oyuk katot kaynaklarının emisyon çizgilerinin çok dar olması nedeniyle, çizgilerin
örtüşmesinden ileri gelen girişim az görülür.
Böyle bir girişimin oluşması için iki çizgi arasında 0,1 Ǻ’dan daha az fark olması
gerekir.
43
Spektral girişimler atomik spektroskopide aşağıdaki nedenlerden dolayı meydana
gelir:
1. Analitik çizginin başka bir elementin absorpsiyon çizgisi ile çakışması,
2. Gaz halindeki moleküllerin analit ışığını absorplaması,
3. Numune hacmindeki diğer kısımların ışık saçılmasına neden olması,
Moleküler absorpsiyon ve partiküller tarafından ışığın saçılmasıyla oluşan spektral
girişimlerin yok edilmesi için değişik yöntemler önerilmiştir.
Zemin Absorpsiyonu
Örnek çözeltisinde bulunan çok atomlu türlerin (moleküler ya da radikaller) ışığı
absorplaması analizinde çok ciddi sorunlara yol açar. Bu tür engellemeler, zemin
engellemesi olarak adlandırılır. Zemin absorpsiyonu adı da verilen bu engelleme
atomik absorpsiyon spektroskopisi yönteminde en önemli hata kaynağıdır. Zemin
engellemesine küçük parçacıkların ışığı saçmasının da katkısı vardır. Oyuk katot
lambasının yaydığı ışımanın atomlaştırıcı ortamındaki tanecikler tarafından
saçılması Rayleigh yasasına uyar ve saçılmanın şiddeti;
eşitliği ile verilir.
Burada r saçılan ışığın şiddeti, N birim hacimdeki tanecik sayısı, v parçacık hacmi,
λ ise dalga boyudur. Görüldüğü gibi saçılma ile kaybedilen ışık şiddeti kullanılan
dalga boyu ile ters orantılıdır.
Absorpsiyon hücresinde bulunan molekül ya da radikallerin ışığı absorplaması,
alevli ve özellikle grafit fırınlı atomlaştırıcılarda, önüne geçilmesi için özel
yöntemler gerektiren bir engellemedir.
44
Atomlaşma sıcaklığı düşük bir elementin alevli atomlaştırıcıda analizi sırasında
alevde oluşan oksit, hidroksit, siyanür türü kararlı bileşikler, elementin atomlaşma
sıcaklığında bile bozunmayarak oyuk katot lambasının yaydığı ışımaya
absorplarlar.
Zemin engellemelerinin düzeltilmesi için çeşitli yöntemler önerildiğinden
bahsedilmiştir. Bu yöntemler çift - hat yöntemi, sürekli ışık kaynağı kullanımı
yöntemi, Zeeman etkisi yöntemi ve Smith - Hieftje yöntemleridir.
Bu yöntemler detaylandırılacak olursa;
Çift - hat yöntemi, absorbansın, iki farklı dalga boyunda iki kez ölçülmesi ilkesine
dayanır. Birinci ölçüm analizi yapılan elementin ışığı absorpladığı karakteristik
dalga boyunda yapılır. Elde edilen absorbans, analizi yapılan elementin
atomlarının absorbansı ile zemin engellemesine neden olan diğer türlerin
absorbanslarının toplamına eşittir. İkinci ölçüm ise, analizi yapılan elementin
atomlarının absorpsiyon yapamayacağı fakat birinci dalga boyuna çok yakın bir
dalga boyunda yapılır. Bu dalga boyu bir asal gaz veya başka bir elementin oyuk
katot lambasından elde edilen bir hat olabilir. İkinci dalga boyundan ölçülen
absorbans, sadece zemin engellemesine neden olan türlerin neden olduğu
absorbanstır. İki ölçüm arasındaki fark, örneğe ait gerçek absorbans değerini verir.
Bu yöntem iki ayrı ölçümün art arda yapılmasını gerektirdiği için çok zaman alıcı
bir yöntemdir.
Fakat son yıllarda gerektirdiği çift ışık yollu AAS ile bu sorun ortadan kaldırılabilir.
Birinci ışık yolunun önüne konulan bir monokromatör analiz elementinin
absorpsiyon hattına ayarlanırken, ikinci ışık yoluna konulan ikinci bir
monokromatör zemin etkilerinin düzeltilmesi için seçilen dalga boyuna ayarlanır.
Burada iki monokromatör çıkış aralık genişliklerinin aynı olmasına özen
gösterilmelidir.
45
Zemin engellemelerinin düzeltilmesi için sürekli ışık kaynağı kullanımı yönteminde,
spektrofotometreye oyuk katot lambasına ek olarak, döteryum veya halojen
lambası gibi geniş bir dalga boyu aralığında ısıma yapabilen bir ışık kaynağı
yerleştirilir.
Bu iki kaynağın yaydığı ışımalar, Şekil 2.16’da görüldüğü gibi, bir ışık bölücü
yardımıyla atomlaştırıcıya art arda ulaştırılır. Oyuk katot lambasının yaydığı ışık,
atomlaştırıcıda bulunan analiz elementin atomları ve zemin engellemesine neden
olan türler tarafından absorplanır. Sürekli ışık kaynağının yaydığı ışığın analiz
elementinin atomları ışığın şiddetine oranla ihmal edilebilecek kadar azdır.
Böylece, sürekli ışık kaynağının yaydığı ışımanın sadece zemin engellemelerine
neden olan moleküler ve diğer türler tarafından absorplandığı kabul edilebilir.
Şekil 2.16. Zemin değerinin düzeltilmesi için sürekli ışık kaynağı kullanımı
Zemin engellemelerinin düzeltilmesi için en yaygın olarak kullanılan bu yöntemde,
uygun elektronik sistemlerde bu iki sinyalin farkı ölçülür. İki sinyal arasındaki fark,
örneğin gerçek absorbans değerini verir.
Son yıllarda geliştirilen bir başka yöntemde ise kuvvetli bir manyetik alanda bir
atomun elektronik enerji düzeylerinin yarılması ilkesinden yararlanılır. Zeeman
etkisi adı verilen bu olayda her bir elektronik geçiş için birçok absorpsiyon hattı
oluşur ve bu hatların dalga boyları birbirlerinden 0,01 nm kadar farklıdır.
46
Absorpsiyon olayındaki elektronik geçiş türüne göre çeşitli yarılma şekilleri
oluşabilir. En basit yarılma, singlet düzeyler arasında gözlenen ve enerji düzeyinin
merkezi bir π hattı ile bu hattın iki yanında eşit aralıklarla gözlenen σ hatlarından
oluşan yarılmadır. Normal Zeeman etkisi adı verilen bu olay Şekil 2.17’de
görülmektedir.
Şekil 2.17. Normal Zeeman etkisi
Bu üç bileşenin absorbanslarının toplamı, orijinal hattın absorbansına eşittir. Kural
dışı Zeeman etkisi adı verilen yarılmalarda ise oluşan π ve σ hatları kendi
aralarında tekrar yarılırlar.
Zeeman etkisinin AAS yönteminde zemin etkilerinin giderilmesi amacı ile
kullanılmasında ise manyetik alanın atomlaştırıcıya veya oyuk katot lambasına
uygulanır.
Manyetik alanın atomlaştırıcıya uygulanması tekniğinde, analiz elementi
atomlarının π ve σ bileşenlerinin polarize ışıkla etkileştikleri zaman farklı
davranmalarından yararlanılır.
Şekil 2.18’de görüldüğü gibi, oyuk katot lambasından çıkan ışıma dönen bir
polarizörden geçecek birbirine dik iki bileşene ayrılmaktadır. Bu bileşenlerden biri
uygulanan manyetik alana paralel iken diğeri diktir.
47
Uygulanan manyetik alan ile oluşan analiz elementinin karakteristik dalga boyu ile
aynı değerde olan π bileşeni, manyetik alana paralel polarize ışığı absorplarken, σ
hatları dik polarize ışığı absorplar. π bileşeninin yaptığı absorpsiyon analiz
elementinin atomik absorpsiyonu ile ortamda bulunan ve engellemeye neden olan
türlerin absorpsiyonunu içerir. Dedektöre peş peşe düşen bu iki sinyal uygun
elektronik devrelerle birbirinden çıkarılarak kaydediciye ulaşır. Böylece analiz
elementinin atomlarına ait absorbans değeri elde edilmiş olur.
Şekil 2.18. Zeemann etkisinin zemin engellemelerinin giderilmesinde kullanımı
Zemin etkilerinin düzeltilmesi amacı ile kullanılan bir diğer yöntem ise Smith -
Hieftje yöntemi olarak bilinen ve yüksek akım değerlerinde çalıştırıldıklarında oyuk
katot lambasının yaydığı ışımanın öz absorpsiyonu ilkesine dayanan bir yöntemdir.
Yüksek akım değerlerinde çalıştıklarında oyuk katot lambasının atomlaşması,
lamba içinde temel enerji düzeyinde bir atom bulutunun oluşmasına neden olur.
Uyarılmış enerji düzeyine çıkan atomların temel enerji düzeyine dönerken
yaydıkları ışıma, bu atom bulutu tarafından absorplanır ve bu olaya öz
absorpsiyon adı verilir. Lambanın yüksek akımda çalıştırılmasının bir diğer etkisi
ise uyarılmış türlerin emisyon bantlarını genişletmesidir.
Bu iki olayın net sonucu oyuk katot lambasının yaydığı ışımanın, kesikli çizgilerle
gösterilen analiz elementinin absorpsiyon hattı dalga boyunda şiddeti azalmakta
ve bu emisyon hattı atomların absorplayamayacağı kadar genişlemektedir.
48
Bu olaya zemin düzeltme yönteminde, oyuk katot lambası, önce düşük akımda ve
hemen peşinden yüksek akımda çalışacak şekilde programlanır.
Lambanın düşük akımda çalışması sırasında elde edilen absorbans değeri hem
analiz elementi atomlarının absorbansını hem de ortamda bulunan engelleyici
türlerin absorbansını içerir. Lambanın yüksek akımda çalıştırılması ile elde edilen
sinyal ise sadece engelleyici türlerin absorbansı olduğundan iki değer arasındaki
fark düzeltilmiş absorbans değeridir.
2.4.7.2. Kimyasal Girişimler
Kimyasal girişimlerle spektral girişimlere göre daha çok karşılaşılır. Uygun
koşulların seçilmesiyle bu gibi etkiler en düşük düzeye indirilebilirler. Kimyasal
engellemeler, atomlaştırıcılarda oluşan kimyasal tepkimelerin sonucudur. Özellikle
alevli atomlaştırıcılarda, analizi yapılacak elementin oksijenle tepkimeye girerek
kararlı bileşikler oluşturması atom derişiminin azalmasına, dolayısıyla absorbans
değerinin gerekenden daha küçük elde edilmesine neden olur. Kararlı oksitler,
atomlaştırıcı sıcaklığında bozunmayan bileşiklerdir.
Alüminyum ve demir, düşük sıcaklıklardaki alevlerde kararlı Al2O3 ve Fe2O3 türü
oksitler oluşturur. Ayrıca bor, titan, tungsten, uranyum, vanadyum ve zirkonyum da
bu tür oksitler oluşturur. Oksit oluşumu, alevdeki oksijen miktarının azaltılması ile
önlenebilir. Örneğin hava asetilen alevi yerine N2O - C2H2 alevi kullanılarak
ortamdaki oksijen derişimi azaltılabilir.
Kimyasal engellemeleri gidermenin bir başka yolu da spektroskopik tampon
maddeler kullanmaktır. Spektroskopik tampon, kimyasal engellemeye neden olan
bileşenlerden birisi ile tepkimeye girerek kararlı bileşiklerin oluşmasının önüne
geçer. Örneğin fosfat varlığında kalsiyum analizi yapılırken ortama lantan tuzu
eklenir. Böylece, lantan iyonu fosfat ile tepkimeye girerek kalsiyum fosfatın
oluşmasını engeller.
49
2.4.7.3. İyonlaşma Girişimi
Alevlerde atom iyon dengesinin bulunması, alev spektroskopisinde pek çok önemli
sonuç doğurur. Örneğin, alkali metallerin (özellikle potasyum, rubidyum ve
sezyum) atomik emisyon veya absorpsiyon hatlarının şiddetleri sıcaklıktan
karmaşık bir biçimde etkilenir. Artan sıcaklıklar, Boltzmann denklemine göre
uyarılmış atomların artmasına neden olur; bu etkiye karşın, Me Me+ + e-
dengesi sonucu iyonizasyonla oluşan atomların derişimi azalır.
Böylece, bazı koşullarda daha yüksek alevlerde emisyon veya absorpsiyonda
azalma gözlenir. Alkali metallerin analizlerinde düşük uyarılma sıcaklıklarının
kullanılması bu nedenledir. İyonizasyon denklemlerindeki kaymalar bir
"iyonizasyon durdurucu" ile önlenebilir. Bu tür bir madde aleve yüksek derişimde
elektronlar verir ve analitin iyonlaşmasını engeller.
2.4.8. Atomik Absorpsiyon Spektroskopisinin Uygulamaları
Atomik absorpsiyon spektroskopisi ile nicel analiz, moleküllerin ışığı
absorpsiyonun da olduğu gibi, Beer - Lambert yasasına dayanır, yani ortama
gelen ışıma şiddetinin, I0, ortamdan çıkan ışıma şiddetine, I, oranının logaritması
olarak tanımlanan absorbans, A, ilgilenilen elementin derişimiyle doğru orantılıdır.
AAS, özellikle eser miktarlardaki metallerin nicel analizleri için çok yaygın olarak
kullanılan bir yöntemdir. Beer - Lambert yasasına göre ölçülen absorbans,
absorpsiyon hücresindeki atom derişimiyle doğru orantılıdır.
Analizi yapılacak element için, bilinen derişimde çözeltiler kullanılarak, kalibrasyon
doğrusu veya standart ekleme doğrusu oluşturulur ve örnek çözeltisindeki derişim
saptanır.
Çevre sağlığı ve kalite kontrol amacıyla içme, kaynak, nehir, göl, deniz ve fabrika
atık sularında eser element analizleri için en yaygın olarak kullanılan spektroskopik
yöntem atomik absorpsiyon spektroskopisi yöntemidir. Bu sulardaki Ca ve Mg
analizleri hava - asetilen alevi ile gerçekleştirilebilir.
50
Derişimi daha düşük elementler için grafit fırın kullanılır. Deniz suyu gibi aşırı tuz
içeren örneklerde, oluşacak engellemelerin önüne geçmek için özel yöntemler
geliştirilmiştir. NaCl bileşiğinin etkisinin giderilebilmesi için ortama NH4NO3 eklenir
ve külleme basamağının sıcaklığı 500 oC civarında tutulur. Eklenen NH4NO3,
kaynama sıcaklığı 1400 oC olan NaCl ile tepkimeye girerek, 500 oC’nin altında
bozunan NaNO3 ve NH4Cl bileşiklerini oluşturur ve NaCl bileşiğinin atomlaşmaya
etkisi engellenir. Böyle örneklerde, zemin engellemelerinin düzeltilmesi için
uygulanan yöntemlere başvurmak gerekir. Su örneklerinde Hg analizi için soğuk
buhar yöntemi, As, Bi, Sn ve Se analizleri için ise hidrür oluşturma yöntemi
uygulanabilmektedir
Jeolojik örneklerdeki eser element analizlerinde karşılaşılan en önemli sorun, tüm
kayaçlar için geçerli bir çözme işleminin olmayışıdır. En çok uygulanan yöntem
eritiş yöntemidir. Bu durumda standart çözeltiler de %1 LiBO2 içerecek şekilde
hazırlanır. HF, HCl, HClO4, HNO3 ve H2S04 asitleri yalnız başına veya uygun
oranlarda karıştırılarak teflon bombalarda kayaç, filiz, kil gibi zor çözünen
örneklerin çözünmeleri sağlanabilir. Si, Al, Ti, Ca, Mg, Sr, Fe, Mn gibi elementler
için N2O - asetilen alevinin kullanılması önerilmektedir. Hidrür yönteminin
uygulandığı elementlerin dışındaki elementlerin analizlerinde zemin
engellemelerinin düzeltilmesi gereklidir.
İnsan vücudunda eser miktarda bulunan elementlerin tümünün fonksiyonları henüz
tam olarak belirlenmemekle beraber, bazılarının gerekli olduğu, bazılarının ise
belirli bir miktarın üzerinde toksik etkiler gösterdiği kanıtlanmıştır.
Hastalık teşhisi ve tedavisi amacıyla kan ve serum örneklerinde Cu, Zn, Se. Co,
Cd, Mn, Mo ve V analizleri çok yaygın olarak yapılmaktadır. Bu örneklerde de
karşılaşılan en önemli sorun, aşırı tuz içeriği nedeniyle zemin absorpsiyonudur.
Bunun önüne geçebilmek için yapılan seyreltme, analizi yapılacak elementin
gözlenebilme sınırının altına düşülmesine neden olabileceği için, zemin
absorpsiyonunun düzeltilmesi için uygulanan yöntemlerden birisi kullanılmalıdır.
Atomik absorpsiyon spektroskopisi ayrıca gıda endüstrisi, demir ve çelik endüstrisi
cam ve seramik endüstrisi ve çimento endüstrisinde kalite kontrol amacı ile çok
yaygın olarak uygulanmaktadır.
51
3. DENEYSEL ÇALIŞMALAR
3.1. Reaktifler
Hg(II) stok çözeltisi (1000 mg L-1), HgCl2 (Fluka Chemica) tuzunun uygun
miktarının deiyonize suda çözünmesi ile hazırlanmıştır. Standart civa çözeltileri ise
stok çözeltilerinin uygun oranda deiyonize su ile seyreltilmesi sonucu
hazırlanmıştır. Deneyde kullanılan ekstraksiyon çözücüsü ise, 1-dodekanol
(Merck), molekül formülü C12H26O, yoğunluğu 0,8309 g mL-1, erime noktası 24 °C
olan şeffaf görünümlü sıvı bir maddedir. Kimyasal formülü Şekil 3.1’de
gösterilmiştir.
Şekil 3.1.1-dodekanolün yapısı
İyon çifti kompleksi oluşturmak için %0,2 (w/v) crystal violet (CV - metil violet)
kullanılmıştır. Bazik bir boya olan CV’nin IUPAC ismi tris (4 - (dimetilamino) fenil)
metilyum klorür’dür. Molekül formülü ise C25N3H30Cl’dir. Fiziksel özellikleri
bakımından molekül kütlesi 407,979 ve erime noktası 205 ºC olan suda
çözünmeyen bir maddedir. Kimyasal formülü Şekil 3.2’de verildiği gibidir.
Şekil 3.2. Crystal violet (CV - Metil Violet)
52
pH 4 tampon çözeltisi uygun oranlarda asetik asit (Sigma Aldrich) ve sodyum
asetat (Merck) çözeltileri kullanılarak hazırlanmıştır. Seyreltme ve yıkama işlemleri
için metanol (Sigma Aldrich) kullanılmıştır.
Tuz olarak civa iyonları ile negatif yüklü bileşik oluşturmak üzere katı formda 0,2
mol L-1 KI (Sigma Aldrich) kullanılmıştır. Fiziksel özellikleri bakımından molekül
kütlesi 166,0028 g mol-1 ve yoğunluğu 3,123 g cm-3 tür.
Yöntemin doğruluğunu ve gerçek örneklere uygulanabilirliğinin test etmek
amacıyla da sertifikalı su örneği olan (fortified) TMDA-61.2, sertifikalı toprak örneği
NIST-2710A (Montana I Soil) ve musluk suyu kullanılmıştır.
3.2. Kullanılan Cihazlar
Çözeltilerin hazırlanmasında kullanılan deiyonize su Barnstead Nanopure
Diamond model deiyonize su cihazıyla sağlanmıştır. Çözeltilerin pH’larının
ayarlanmasında Fisher Scientific Accumet 15 model pH metre, karıştırılmasında
ise Young Lın Tec marka Hot Plate 8 manyetik ısıtıcılı karıştırıcı, Variomag
Telesystem, Komet marka manyetik karıştırıcı ve Ika marka KS260 control model
vorteks karıştırıcı kullanılmıştır. Önderiştirme işleminden sonra organik fazda
bulunan Hg(II) analizlerinde, Perkin - Elmer AAnalyst 800 FAAS kullanılmıştır. Işık
kaynağı olarak kullanılan Hg elektroksuz boşalım lambasının optimum akımı 185
mA de sabit tutulmuş, dalga boyu 253,7 nm, slit aralığı 0,7 nm olarak
ayarlanmıştır. Hava/asetilen akış hızı 17/2,3 L dak-1 dır. Sertifikalı toprak örneğinin
bozundurma işlemi ve civa iyonlarının özütlenmesi (leaching) için CEM marka One
Touch Technology Mars model mikrodalga cihazı kullanılmıştır. Örneklere
uygulanan çözme gücü 800 W’dır
3.3. Deneyin Yapılışı
SFODME kullanılarak yapılan civa ekstraksiyonu deneylerinde, pH, sıcaklık,
kompleksleştirici yüzdesi, tuz etkisi, ekstraksiyon süresi, karıştırma hızı, toplam
hacim ve son hacmin ekstraksiyon verimi üzerine etkileri incelenmiştir.
53
Bu amaçla analitin 100 mL'lik standart ya da örnek çözeltisi manyetik karıştırıcı
bulunan 100 mL'lik behere aktarılmıştır. pH ayarlaması için Hg(II) içeren çözeltilere
2 mL pH 4 asetik asit/sodyum asetat tampon çözeltisi ve 0,2 mol L-1 KI tuzu
eklenmiştir. Daha sonra karıştırıcı hızı Hg(II) için 750 rpm’e ayarlanarak, 26 ± 3
oC’de, %0,2 (w/v) CV içeren 100 μL 1-dodekanol çözeltisi örnek çözeltilerin
üzerine damlatılmıştır (Şekil 3.3).
Şekil 3.3. Deneysel çalışma aşaması
Uygun karıştırma koşulları altında damla halindeki organik çözücü sudan daha
düşük yoğunluğu nedeniyle sulu çözeltilerin yüzeyinde yüzmektedir (Şekil 3.4).
Karıştırma sırasında Hg(II) iyonları, KI’den gelen [I]- iyonu ile [HgI4]2- kompleks
iyonunu oluşturarak CV içeren 1-dodekanol içerisine ekstrakte edilmektedir [68].
Uygun ekstraksiyon süresi sonunda (45 dakika) organik çözücüyü katılaştırmak
amacıyla beher buzdolabına konulmuş ve daha sonra katılaşmış damla bir
mikrospatül yardımıyla konik bir tüpe konarak metanol ile 300 μL ye seyreltilmiştir.
Seyreltilmiş çözeltideki analit miktarı FAAS yardımıyla tayin edilmiştir. FAAS’de
kalibrasyon doğrularının oluşturulmasında kullanılan Hg(II) çözeltilerinin her biri
uygun miktarlarda ana stoktan seyreltilerek hazırlanmıştır.
Bunlara ilave olarak yöntemin doğruluğunu test etme aşamasında kullanılan NIST-
2710A (Montana I Soil) isimli sertifikalı toprak örneği mikrodalgada bozundurma
işlemine tabi tutulmuş ve civa iyonları özütlenmiştir (leaching). 0,4968 gr ve 0,4971
gr toprak örnekleri üzerine HPLC saflığında 10 mL derişik nitrik asit eklenmiştir.
54
Bu aşamadan sonra oda sıcaklığındaki örnekler 5,5 dakikada doğrusal bir artışla
175 oC’ye çıkmış ardından 4,5 dakika bu sıcaklıkta kalmıştır. Bu aşamadan sonra
ise örnekler tekrar oda sıcaklığına dönene kadar cihazda bekletilmiş ve örnekler
cihazdan oda sıcaklığına indiğinde alınmıştır. US EPA 3051 standardıyla yapılan
bu işlem sonrasında oldukça asidik olan bu toprak örnekleri deiyonize suyla
yıkandıktan sonra sodyum hidroksit kullanarak uygun pH’a getirilmiştir. Bu
aşamadan sonra ise daha önce anlatılan SFODME yöntemi aynen uygulanmıştır.
SFODME yöntemin doğruluğunu ve uygulanabilirliğini tespit etmek amacıyla
gerçek su örneklerine de uygulanmıştır.
Şekil 3.4. SFODME yönteminin uygulanışı
55
4. DENEYSEL SONUÇLAR VE TARTIŞMALAR
4.1. Hg İyonlarının SFODME Tekniği ile Önderişrilmesi
4.1.1. Ekstraksiyon Çözücüsünün Seçimi
SFODME'de kullanılan ekstraksiyon çözücüsünün suda çözünürlüğü az, sudan
daha düşük yoğunlukta düşük uçuculukta ve oda sıcaklığına yakın bir erime
noktası olmalıdır. Bu değerlendirmeler ışığında 1-undekanol, 1-dodekanol, 2-
dodekanol, 1-bromoheksadekan, n-heksadekan, 1,10-diklorodekan ve 1-
klorooktadekan gibi bileşikler kullanılabilirdi. Ancak yapılan çalışmalarda 1-
dodekanol ile elde edilen ekstraksiyon veriminin %99 dolayında olduğu
görülmüştür. Bu değer ve uygun fiyatı göz önünde bulundurularak ekstraksiyon
çözücüsü olarak 1-dodekanol seçilmiştir.
4.1.2. pH Etkisi
Metal - şelat oluşumunda ve ardından yapılacak ekstraksiyonda ortam pH’ı çok
ciddi bir rol oynamaktadır. Metal iyonlarının SFODME yöntemi ile ayrılması, bu
iyonların oluşturduğu hidrofobik özellikteki kompleksin küçük hacimdeki bir
ekstraksiyon çözücüsüne ekstraksiyonu temeline dayanır. Kompleks oluşumunu
ve dolayısıyla ekstraksiyon verimini doğrudan etkileyen pH değerinin saptanması
önemlidir. Bu sebeple Hg(II) çözeltilerinin pH’ı 3 ila 8 arasında değiştirilerek en
uygun çalışma pH’ı bulunmuştur. Elde edilen sonuçlar Şekil 4.1’de verilmiştir.
56
Şekil 4.1. Ortam pH’ının Hg(II) iyonlarının ekstraksiyonuna etkisi
Hg(II) Derişimi 0,5 mg L-1, Örnek Hacmi 100 mL, Ekstraksiyon Çözücüsü Hacmi
100 µL, CV %0,2 (w/v), KI Derişimi 0,2 mol L-1, Karıştırma Hızı 750 rpm, Sıcaklık
26 ± 3 oC, Ekstraksiyon Süresi 45 dak.
Şekil 4.1’de görüldüğü gibi, 500 µg L-1 Hg(II) çözeltisi kullanılarak yapılan çalışma
sonucunda, maksimum absorbans değeri pH 4 civarında gözlenmiştir. Daha düşük
ve daha yüksek pH değerlerinde ise elde edilen absorbans değerlerinin düşük
olduğu belirlenmiştir. Buna göre daha sonraki Hg(II) çalışmaları için uygun pH 4
(asetik asit/sodyum asetat tamponu) olarak seçilmiştir.
4.1.3. CV Derişiminin Etkisi
Bu çalışmada iyon çifti kompleksi oluşturmak için CV kullanılmıştır. pH’ı 4
civarında ayarlanmış 0,5 mg L-1 Hg(II) çözeltisine %0,01 ile %1 arasında CV içeren
100 µL 1-dodekanol çözeltisi eklenmiştir. Elde edilen sonuçlar Şekil 4.2’de
sunulmuştur.
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
2 3 4 5 6 7 8
Ab
so
rban
s
pH
57
Şekil 4.2. CV derişiminin Hg(II) iyonlarının ekstraksiyonuna etkisi
Hg(II) Derişimi 0,5 mg L-1, Ekstraksiyon Çözücüsü Hacmi 100 µL, pH 4, KI
Derişimi 0,2 mol L-1, Karıştırma Hızı 750 rpm, Sıcaklık 26 ± 3oC, Ekstraksiyon
Süresi 45 dak.
Şekil 4.2’de de görüldüğü gibi, 500 µg L-1 Hg(II) çözeltisi kullanılarak yapılan
çalışma sonucunda, CV yüzdesi arttıkça Hg(II)’ye ait absorbans değeri artmakta
ve %0,2 ile %1 (w/v) arasında neredeyse sabit kalmaktadır. Bu durumun nedeni
ise başlangıçta örnekte bulunan CV yüzdesi metal iyonlarının tümüne yetmemiştir
ardından ise organik faz doymuş ve metal iyonlarının tamamı ekstraksiyon fazına
geçmiştir.Bu sonuçlar doğrultusunda daha sonraki deneylerde %0,2 (w/v) derişimi
optimum değer olarak seçilmiştir.
4.1.4. Ekstraksiyon Çözücü Hacminin Etkisi
Bütün ekstraksiyon tekniklerinde ekstraksiyon çözücü hacmi, verimi etkileyen
önemli faktörlerden biridir. Mikrodamla içine analitin taşınma oranı, sulu faz ile
ekstraksiyon fazı arasındaki ara yüzey alanı ile doğru ilişkilidir.
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Ab
so
rban
s
Dodekanol içerisinde CV % (w/v)
58
Bu yüzden damla hacmi arttığında, ekstraksiyon ara yüzeyi ve ekstraksiyon verimi
artar. Damla hacminin daha da artmasıyla, çözücü hacminin etkisi üstün gelir ve
ekstraksiyon verimi düşer [69]. Dolayısıyla optimum hacim saptanmalıdır. Tez
çalışmalarının bu aşamasında ekstraksiyon çözücüsü hacmini incelemek için 50 -
175 µL arasında değişen hacimlerde 1-dodekanol kullanılarak ekstraksiyon işlemi
tekrarlanmıştır. Elde edilen sonuçlar Şekil 4.3’te verilmiştir.
Şekil 4.3. Dodekanol hacminin Hg(II) iyonlarının ekstraksiyonuna etkisi
Hg(II) Derişimi 0,5 mg L-1, Örnek Hacmi 100 mL, pH 4, CV %0,2 (w/v), KI Derişimi
0,2 mol L-1, Karıştırma Hızı 750 rpm, Sıcaklık 26 ± 3oC, Ekstraksiyon Süresi 45
dak.
Şekil 4.3’de görüldüğü gibi, Hg(II)’e ait absorbans değeri 50 - 100 µL 1-dodekanol
hacmi aralığında artmakta daha sonra 100 - 175 µL aralığında sabit kalmaktadır.
Ancak 125 µL de ekstraksiyon verimi damlanın metanolde tam olarak
çözülememesi ve cihazı tıkayıp tam ölçüm alınamaması sebebiyle düşmektedir.
Bu sebeple 100 µL 1-dodekanol hacmi optimum değer olarak seçilmiştir.
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
25 50 75 100 125 150 175
Ab
so
rban
s
Eklenen dodekanol hacmi (μL)
59
4.1.5. Ekstraksiyon Süresinin Etkisi
Ekstraksiyonun tekrarlanabilirliğini arttırmak için sulu ve organik faz arasında
denge kurulması amacıyla uygun ekstraksiyon süresinin seçilmesi gereklidir. Bu
sebeple ekstraksiyon süresi de ekstraksiyon verimini etkileyen parametrelerden
biridir. Dengeye ulaşmak için geçen süre, mikrodamlaya ekstrakte olan analit
miktarını belirlemektedir. Ekstraksiyon veriminin ekstraksiyon süresine bağlılığı 5
ile 140 dakika arasında diğer deneysel koşullar sabit tutularak çalışılmıştır. Elde
edilen sonuçlar Şekil 4.4’te verilmiştir.
Şekil 4.4. Ekstraksiyon süresinin Hg(II) iyonlarının ekstraksiyonuna etkisi.
Hg(II) Derişimi 0,5 mg L-1, Örnek Hacmi 100 mL, pH 4, Ekstraksiyon Çözücüsü
Hacmi 100 µL, CV %0,2 (w/v), KI Derişimi 0,2 mol L-1,Karıştırma Hızı 750 rpm,
Sıcaklık 26 ± 3oC
Şekil 4.4’te görüldüğü gibi yapılan çalışmalar sonucunda 45 dakikaya kadar
absorbansın arttığı ve daha sonra ekstraksiyon işleminin dengeye ulaşmasıyla
sabit kaldığı gözlemlenmiştir. Bu sebeple 45 dakika ekstraksiyon süresi için
optimum seçilmiştir.
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0 20 40 60 80 100 120 140
Ab
so
rban
s
Ekstraksiyon süresi (dakika)
60
4.1.6. Karıştırma Hızının Etkisi
Tüm sıvı faz mikroekstraksiyon tekniklerinde, karıştırmanın sulu faz ile
ekstraksiyon çözücüsü arasındaki transferini arttırmada etkili bir yol olduğu iyi
bilinmektedir. Örneği karıştırma, analitin organik faza olan dağılımını arttırarak
örnek çözeltisi ile damla arasındaki denge için gerekli zamanının azalması sağlar.
Öte yandan çok yüksek karıştırma hızları organik damlanın dağılmasına ve
bozulmasına sebep olacağı için ekstraksiyon veriminde azalmaya neden olabilirler.
Bu amaçla uygun bir karıştırma hızı seçimi önemlidir. Tez çalışmasının bu
aşamasında deneyler karıştırma hızı 0 - 1000 rpm arasında değiştirilerek
tekrarlanmıştır. Elde edilen sonuçlar Şekil 4.5’te verilmiştir.
Şekil 4.5. Karıştırma hızının Hg(II) iyonlarının ekstraksiyonuna etkisi
Hg(II) Derişimi 0,5 mg L-1, Örnek Hacmi 100 mL, pH 4, Ekstraksiyon Çözücüsü
Hacmi 100 µL, CV %0,2 (w/v), KI Derişimi 0,2 mol L-1, sıcaklık 26 ± 3oC,
Ekstraksiyon Süresi 45 dak.
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0 200 400 600 800 1000
Ab
so
rban
s
Karıştırma hızı (rpm)
61
Şekil 4.5’te de görülebileceği gibi, analitik sinyal 0 - 750 rpm aralığında artan
karıştırma hızı ile birlikte belirgin şekilde artmakta daha sonra 750 rpm den büyük
karıştırma hızlarında ise damlanın dağılmasını ve bozulması sebebiyle absorbans
değerinde düşüş gözlenmektedir. 900 rpm ve üzeri değerlerde ise damla formunu
kaybettiğinden, damlanın tamamıyla toplanması ve uygun absorbans ölçümünün
alınamaması sebebiyle grafikte verileri yer almamıştır. Bu nedenle 750 rpm
civarında bir karıştırma hızı optimum olarak seçilmiştir.
4.1.7. KI Derişiminin Etkisi
Ortamda bulunan Hg(II) iyonlarının [HgI4]2- kompleksi oluşturması için gerekli KI
miktarının tespit edilmesi, ekstraksiyon verimi için taranması gereken bir
parametre olarak düşünülmüştür.
Şekil 4.6. KI varlığının Hg(II) iyonlarının ekstraksiyonuna etkisi
Hg(II) Derişimi 0,5 mg L-1, pH 4, Örnek Hacmi 100 mL, Ekstraksiyon Çözücüsü
Hacmi 100 µL, CV %0,2 (w/v), Karıştırma Hızı 750 rpm, Sıcaklık 26 ± 3oC,
Ekstraksiyon Süresi 45 dak.
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
Ab
so
rban
s
KI derişimi (mol L-1)
62
Şekil 4.6’da da görülebileceği gibi, KI derişimi 0 - 0,2 mol L-1 aralığında artmakta
ardından 0,2 - 0,5 mol L-1aralığında ise yönteme olan etkisinde sabit bir seyir
izlemektedir. Bu nedenle 0,2 mol L-1optimum KI derişimi olarak seçilmiştir
4.1.8. Sıcaklık Etkisi
Hg(II) iyonlarının SFODME tekniği ile ekstraksiyonuna sıcaklığın etkisini belirlemek
amacıyla, deneyler farklı sıcaklıklarda (25 oC - 70 oC) gerçekleştirilmiştir. Şekil
4.7’de görüldüğü gibi sıcaklık 25 oC - 40 oC arasında neredeyse absorbans aynı
düzeydedir ve en yüksek absorbans burada gözlemlenmiştir. Sıcaklık daha fazla
arttırıldığında organik fazın çözünürlüğünün artması sebebiyle analitik sinyalde bir
düşüş gözlenmektedir. Bu yüzden deneysel çalışmalar 26 oC’de (oda sıcaklığı)
gerçekleştirilmiştir.
Şekil 4.7. Sıcaklığın Hg(II) iyonlarının ekstraksiyonuna etkisi
Hg(II) Derişimi 0,5 mg L-1, pH 4, Örnek Hacmi 100 mL, Ekstraksiyon Çözücüsü
Hacmi 100 µL, CV %0,2 (w/v), Karıştırma Hızı 750 rpm, KI Derişimi 0,2 mol L-1,
Ekstraksiyon Süresi 45 dak.
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
25 35 45 55 65 75
Ab
so
rban
s
Sıcaklık (°C)
63
4.1.9. Örnek Hacmi Etkisi
Hg(II) iyonlarının SFODME tekniği ile ekstraksiyonuna örnek hacminin etkisini
belirlemek amacıyla, deneyler farklı hacimlere sahip beherlerde (25 mL - 200 mL)
gerçekleştirilmiştir. Şekil 4.8’de de görüldüğü gibi en yüksek absorbans 100 mL’lik
örnek hacminde gözlemlenmiştir. Bu yüzden deneysel çalışmalar 100 mL’lik
deneylerde gerçekleştirilmiştir.
Şekil 4.8. Örnek hacminin Hg(II) iyonlarının ekstraksiyonuna etkisi
Hg(II) Derişimi 0,5 mg L-1, pH 4, Ekstraksiyon Çözücüsü Hacmi 100 µL, CV %0,2
(w/v), Karıştırma Hızı 750 rpm, KI Derişimi 0,2 mol L-1, Sıcaklık 26 ± 3oC,
Ekstraksiyon Süresi 45 dak.
4.1.10. Organik Faz Son Hacminin Etkisi
Hg(II) iyonlarının SFODME tekniği ile ekstraksiyonuna damlaların etanol/metanol
ile seyreltilmesi işlemindeki son hacmin etkisini belirlemek amacıyla, deneyler
farklı hacimlere sahip ependorflarda farklı son hacimlere (300 μL - 1500 μL)
seyreltme işlemi yaparak gerçekleştirilmiştir.
0,01
0,02
0,03
0,04
0 50 100 150 200
Ab
so
rban
s
Örnek Hacmi (mL)
64
Örneklerin 300 μL’den daha düşük hacimlere seyreltilmesi durumunda örnek
viskozitesinin oldukça yüksek kalması dolayısıyla örneklerin cihaza transferi
güçleştiğinden bu düzeyin altında tarama yapılmamıştır.
Şekil 4.9. Son hacminin Hg(II) iyonlarının ekstraksiyonuna etkisi
Hg(II) Derişimi 0,5 mg L-1, pH 4, Örnek Hacmi 100 mL, Ekstraksiyon Çözücüsü
Hacmi 100 µL, CV %0,2 (w/v), Karıştırma Hızı 750 rpm, KI Derişimi 0,2 mol L-1,
Sıcaklık 26 ± 3oC, Ekstraksiyon Süresi 45 dak.
Şekil 4.9’da da görüldüğü gibi en yüksek absorbans 300 μL’de gözlemlenmiş ve
daha sonrasında absorbans değeri sürekli azalmıştır. Bu yüzden deneysel
çalışmalar 300 μL’lik ependorflarda gerçekleştirilmiştir.
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0 300 600 900 1200 1500
Ab
so
rban
s
Son hacim (μL)
65
4.1.11. Diğer İyonların Etkisi
Yöntemin seçiciliğini test etmek amacıyla, çözelti ortamındaki analiz edilecek analit
iyonuna diğer iyonların etkisi incelenmiştir. Analiz edilecek 500 µg L-1 civa iyonu
içeren 100 mL’lik çözeltilere farklı derişimlerde metal iyonları eklendikten sonra
katılaşmış organik damla mikroekstraksiyonu yöntemi uygulanmış ve diğer
iyonların etkisi incelenmiştir. Kabul edilebilen sınır ± %5’den daha düşük bağıl
hataya sebep olan eklenmiş iyon derişimi olarak tanımlanmıştır.
Çizelge 4.1’de de görüleceği gibi en ciddi düzeyde engelleme kurşun iyonunda,
ardından bakır ve krom iyonlarında gözlemlenmiştir. Ancak gerçek su örneklerinde
engelleme yapabilecek düzeyde kurşun, bakır ve krom derişimi bulunmamaktadır.
Önerilen sistem, sulu ortamdaki eser miktardaki civanın ciddi bir engellemeye
maruz kalmaksızın tayinine olanak sağlamaktadır.
Çizelge 4.1. 500 µg L-1 Hg(II) tayininde diğer iyon etkisi
(Tolerans limiti ± %5)
İyon [Hg(II)]/
[Engelleyici
İyon]
Eklenen
Bileşikler
İyon [Hg(II]/
[Engelleyici
İyon]
Eklenen
Bileşikler
K+ >1/5000 KCl Al
3+ >1/100 Al(NO3)3.9H2O
Na+ >1/100 NaCl Fe
3+ 1/100 Fe(NO3)3.9H2O
Zn2+
1/100 Zn(NO3)2.6H2O
Cr3+
>1/25 Cr(NO3)3.9H2O
Ca2+
>1/100 CaCO3 Co2+
1/500 Co(NO3)2
Cd2+
1/100 Cd(NO3)2.4H2O As3+
1/1000 As2O3
Pb2+
>1/10 Pb(NO3)2 SCN- 1/1000 KSCN
Mn2+
>1/1000 MnCl2 Cl- >1/5000 NaCl
Ni2+
1/100 (NiNO3)2.6H2O CO32-
1/100 Na2CO3
Mg2+
1/100 Mg(NO3)2.6H2O SO42-
1/2500 MgSO4
Cu2+
>1/25 Cu(NO3)2. 3.H2O CH3COO- 1/1000 NH4CH3COO
66
4.2. Analitik Performans
Önderiştirme yapmadan doğrudan Hg(II) iyonlarının sulu çözeltileri ile FAAS’de
elde edilen kalibrasyon doğrusunun denklemi A = 0,000835 C + 0,0000212 (R2 =
0,99) olarak bulunmuştur. Denklemde A, absorbans; C ise civa çözeltisinin mg L-1
cinsinden derişimini ifade eder.
Doğrusal bir grafik elde etmek için kullanılan Hg(II) çözeltisi derişim aralığı 10 -
200 mg L-1 ’dir. Şekil 4.10’da sulu kalibrasyon grafiği gösterilmiştir.
Şekil 4.10. Önderiştirme yöntemi uygulanmamış Hg(II) iyonları ile elde edilen sulu
çözeltilerin kalibrasyon doğrusu
SFODME tekniğinin en uygun deneysel koşullarda uygulanmasıyla elde edilen
doğrusal derişim aralığı 100 - 2000 µg L-1dir. Bu çözeltiler ile elde edilen
kalibrasyon doğrusu Şekil 4.11’de verilmiş olup, bu doğruya ait denklem A =
0,0607 C + 0,0055 (R2 = 0,99) olarak bulunmuştur.
y = 0,000835x - 0,000212 R² = 0,999976
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
0 50 100 150 200 250
Ab
so
rban
s
Derişim (mg L-1 )
67
Şekil 4.11. Hg(II) iyonlarının önderiştirilmesi ile elde edilen kalibrasyon doğrusu
Zenginleştirme faktörü, Hg(II) iyonlarının önderiştirilme işleminden sonra elde
edilen doğrunun eğiminin, sulu kalibrasyon doğrusunun eğimine oranından
hesaplanmıştır. Bu çalışmada Hg(II) iyonlarının zenginleştirme faktörü 73 olarak
hesaplanmıştır.
Hg(II) için yapılan deneysel çalışmalar sonucunda SFODME yöntemiyle bulunan
optimum koşular Çizelge 4.2’de verilmiştir.
Çizelge 4.2. Hg(II) iyonu için SFODME yöntemi sonucu elde edilen optimum
deneysel koşullar
y = 0,0607x + 0,0055 R² = 0,9973
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0 0,5 1 1,5 2 2,5
Ab
so
rban
s
Derişim (mg L-1 )
Hg(II) Değerler Hg(II) Değerler
Ekstraksiyon Çözücüsü
1-dodekanol Ekstraksiyon Sıcaklığı (
oC)
Oda Sıcaklığı (26
oC)
Ekstraksiyon Çözücü Hacmi (µL)
100 Ekstraksiyon
Süresi (dakika) 45
Organik Faz Hacmi 300 µL (metanol) Karıştırma Hızı
(rpm) 750
pH 4 Örnek Hacmi
(mL) 100
CV Derişimi (%, w/v) 0,2 KI Derişimi
(mol L-1
) 0,2
68
4.3. SFODME Yönteminin Hg(II) için Analitik Performans Özellikleri
Önderiştirme işleminden sonra FAAS ile tayin edilebilecek en düşük derişimler
(LOQ-Limit of Quantitation) kör (blank) çözeltisinin standart sapmasının 10 katı,
gözlenebilme sınırı ise (LOD - Limit of Detection) 3 katı olarak hesaplanmıştır.
Yapılan deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlara göre önerilen yönteme ait
elde edilen zenginleştirme faktörü, gözlenebilme sınırı, tayin sınırı, kesinlik ve
çalışma aralığı gibi analitik performans özellikleri Çizelge 4.3’de listelenmiştir.
Çizelge 4.3. Yöntemin analitik performans özellikleri
Parametre Analitik Özellikleri
Hg(II)
Zenginleştirme Faktörü 73
Örnek Hacmi (mL) 100
Gözlenebilme Sınırı (LOD) (mg L-1) 0,027
Tayin Sınırı (LOQ) (mg L-1) 0,089
Kesinlik (RSD) (500 ng mL-1, n = 10) (%) 2,4
Doğrusal derişim aralığı (mg L-1) 0,1 - 2,0
69
4.3. Yöntemin Doğruluğu
Deneyimizde, yöntemin doğruluğunu ve uygulanabilirliğini tespit etmek amacıyla
Hg içeren sertifikalı toprak örneği NIST-2710A (Montana I Soil) kullanılmıştır.
Sertifikalı örnek içeriği Çizelge 4.4’de verilmiştir. Sertifikalı örnek mikrodalga
bozundurma sistemiyle özütleme (leaching) işlemine tabi tutulmuştur. Bu işlem
0,4968 gr ve 0,4971 gr örnekler üzerine ayrı ayrı 10 mL derişik nitrik asit eklemek
suretiyle mikrodalgada gerçekleştirilmiştir. Örnek 150 mL olacak şekilde çözelti
haline getirildikten sonra optimum koşullarda SFODME önderiştirme tekniği
uygulanmış, Hg(II) iyonlarının derişimi FAAS ile analiz edilmiştir.
Çizelge 4.4. Sertifikalı toprak örneği NIST-2710A
Element Sertifika değeri Element Sertifika değeri
Al 5,95 ± %0,05
Na 0,894 %0,019
As 0,154 ± %0,010
5
Mg 0,734 ± %0,038
Ba 792 ± 36 mg kg-1 Mn 0,214 ± %0,006
Ca 0,964 ± %0,045 P 0,105 ± %0,004
Cd 12,3 ± 0,3 mg kg-1 Pb 0,552 ± %0,003
Co 5,99 ± 0,14 mg kg-1 Sb 52,5 ± 1,6 mg kg-1
Cu 0,342 ± %0,005 Si 31,1 ± %0,4
Fe 4,32 ± %0,08 Sr 255 ± 7 mg kg-1
Hg 9,88 ± 0,21 mg kg-1 Ti 0,311 ± %0,007
K 2,17 ± %0,13 U 9,11 ± 0,30 mg kg-1
La 30,6 ± 1,2 mg kg-1 Zn 0,418 ± %0,015
70
Çizelge 4.5’de görüleceği üzere sertifikalı toprak örneğimiz olan NIST-2710A
(Montana I Soil)’nın geri kazanım değeri %74 olarak bulunmuştur.
Elde edilen bu düşük geri kazanım değerinin sebepleri şöyle özetlenebilir;
yöntemimizin doğrusal olarak çalıştığı Hg2+ iyon derişim aralığında civa içeren
sertifikalı su örneği temini mümkün olmamıştır. Bununla birlikte, doğrusal aralığın
altında kalan bir derişimde sertifikalı toprak örneği temini mümkün olmuştur. Bu
örneğin mikrodalga ile bozundurarak ve özütleme (leaching) yaparak çözelti haline
getirilmesi aşamasında Hg2+ iyonlarının tam olarak bu çözelti fazına geçememesi
ve buna ek olarak örnek içerisinde yüksek miktarda bulunan kurşun ve bakır
iyonlarının engelleme yapması gibi durumlar muhtemel sebepler olarak
düşünülmektedir.
Çizelge 4.5. Önderiştirme işlemi uygulanmış sertifikalı referans örneğinde Hg(II)
tayin sonuçları
Örnek
Sertifika değeri
(µg L-1)
Bulunan
(µg L-1)
% Geri Kazanım
NIST-2710A 65,4 48,3 ± 1,2 74
Yöntemimizin doğrusal olarak çalıştığı Hg2+ iyon derişimde civa içeren sertifikalı su
örneği temini mümkün olmadığından, uygun miktarda yabancı iyon içeren bir
sertifikalı su örneğine civa iyonu ekleme deneyinin yapılması öngörülmüş ve
deney bu koşullarda gerçekleştirilmiştir. Bu sebeple yöntemin doğruluğunu ve
uygulanabilirliğini tespit etmek amacıyla sertifikalı örnek olan (fortified water)
TMDA-61.2 örneğine 1 mg L-1 Hg(II) iyonu eklenmiş (spike) ve ardından SFODME
tekniği uygulanarak Hg(II) iyonlarının geri kazanımı hesaplanmıştır. Sertifikalı su
örneği içeriği Çizelge 4.6’da verilmiştir.
71
Çizelge 4.6. Sertifikalı su örneği TMDA-61.2
Çizelge 4.7’de görülen yüksek kazanım değerinden, civa iyonlarının gerçek su
örneklerinde SFODME tekniği ile önderiştirilmesinin ve FAAS ile analizinin
mümkün olduğunu yorumu yapılabilir.
Element Sertifika değeri, µg L-1 Element Sertifika değeri, µg L-1
Al 57,9 Ni 57,5
As 34,4 Pb 61,4
B 79 Sb 33,6
Ba 62,7 Se 39,3
Be 36,3 Sr 113
Bi 22,7 Ti 37,2
Cd 58 Tl 36,8
Co 63 U 36,8
Cr 67,2 V 71,1
Cu 63,5 Zn 71,3
Fe 79,7
Li 33,4
Mn 75,7
72
Çizelge 4.7. Hg(II) eklenmiş önderiştirme işlemi uygulanmış sertifikalı su
örneğinde Hg(II) tayin sonucu
Örnek
Eklenen Değer
(µg L-1)
Bulunan
(µg L-1)
% Geri Kazanım
TMDA-61.2 1000 928±9 93
4.4. Musluk Suyunda Hg(II) Analizi
Gerçek su örneklerine önerdiğimiz tekniğin uygunluğunu test etmek amacıyla 100
mL musluk suyu alınarak Hg iyonlarından belirtilen derişimlerde ekleme yapılmış
ve SFODME yöntemi uygulanmıştır. Musluk suyunda Hg(II) için yapılan analiz
sonuçları Çizelge 4.8’de listelenmiştir.
Çizelge 4.8. Musluk suyunda Hg(II) tayin sonuçları
T.E: Tayin Edilemedi
Örnek Eklenen
(µg L-1)
Bulunan
(µg L-1)
% Geri
kazanım
Musluk suyu 0 T.E. -
Musluk suyu 500 538 ± 2 107
Musluk suyu 1000 927 ± 9 93
73
5. SONUÇLAR
SFODME, son yıllarda kullanımı oldukça artmış önemli ekstraksiyon
yöntemlerinden biridir. Yöntemin basit ve ucuz oluşu, doğruluğu, hassasiyeti, basit
araç gereç kullanımı, çok az düzeyde organik çözücü tüketimi bu tekniğin
avantajları arasında sayılabilir. Ayrıca bu yöntemle yüksek önderiştirme faktörü
değerlerine ulaşılabilir. Bu çalışmada çeşitli su örneklerindeki civa iyonunu
SFODME ile önderiştirilmesi ve FAAS ile tayini gerçekleştirilmiştir.
Çevresel sularda ağır metal iyonlarının tayininde metal iyonları ile kompleks
oluşturacak kompleksleştiriciler kullanılır. Bu çalışmada, KI eklenen ortamda Hg(II)
iyon çifti kompleksi oluşturmak üzere CV bileşiği kullanılmıştır.
Metal iyonlarının, kompleks oluşturmadan önce ortamın pH’ının ayarlanması en
önemli basamaktır. Bu sebeple başarılı bir ekstraksiyon işlemi için uygun pH’ın
belirlenmesi gerekmektedir. Hg(II) iyonu içeren çözeltinin pH’ı 3 - 8 arasında
değiştirilerek, Hg(II) iyonu için en uygun çalışma pH’nın 4 civarında olduğu
saptanmıştır. Ekstraksiyon verimine etki eden faktörlerden biri de kompleksleştirici
derişimidir. Bu amaçla yapılan deneylerde CV derişimi %0,01 - 1 (w/v) arasında
değiştirilmiş ve Hg(II) iyonu için optimum CV oranın %0,2 olduğu belirlenmiştir.
Hg(II) iyonu için yapılan diğer çalışmalarda ise optimum değerler sıcaklık için 26
oC, ekstraksiyon çözücü hacmi için 100 µL, ekstraksiyon süresi için 45 dakika,
karıştırma hızı için ise 750 rpm olarak belirlenmiştir. KI tuzunun ekstraksiyon
verimi üzerinde etkili olduğu ve KI için optimum değer 0,2 mol L-1 olarak
bulunmuştur.
Bunlara ek olarak, uygulanan yöntemin derişim aralığını belirlemek için farklı
derişimlerde metal iyonu çözeltilerine katılaşmış organik damla mikroekstraksiyonu
uygulanmıştır.
74
Hg(II) için zenginleştirme faktörü 73 kat, gözlenebilme sınırı 0,027 mg L-1 tayin
sınırı ise 0,089 mg L-1 olarak hesaplanmıştır. Yöntemin doğruluğu test etmek için
Hg(II) içeren sertifikalı toprak örneğine SFODME yönteminin optimize edilmiş
koşulları uygulanmıştır. Bu toprak örneğindeki Hg(II) için geri kazanım değerinin
ise engellemeler, derişimin doğrusal aralığın altında kalması gibi problemlerden
dolayı %74 olduğu saptanmıştır. Ayrıca ekleme (spike) yöntemi ile 1 mg L-1 Hg(II)
eklenen sertifikalı su örneğine SFODME yönteminin optimize edilmiş tüm deney
koşulları uygulanmış ve geri kazanım değerinin %93 olduğu bulunmuştur. Son
olarak yöntem musluk suyu örneklerine uygulanmıştır. Geri kazanım değerlerinin
%93 ile %107 arasında olduğu görülmüştür.
Çizelge 5.1. Farklı önderiştirme yöntemlerini kullanarak Hg tayinin uygulamaları
Analitik
teknik
Tayin tekniği LOD
(ng mL-1)
RSD
(%)
E.F Süre
(dak.)
Ref.
TSIL-USA-DLLME
CV-AAS 0,03 6 310 2 [70]
PD-HS-SDME
ETV-ICP-MS 0,8 8,7 72 - [71]
SPE CV-AAS 0,01 1,7 300 - [72]
NP-LLME ETAAS 0,0075 4,1 95 3 [73]
HF-LPME ETAAS 0,06 3,2 270 15 [74]
HF-LPME HPLC-ICP-MS 0,1 11 48 20 [75]
SPME LED-CCD 0,2 4,9 69 15 [76]
SFODME FAAS 27 2,4 73 45 Bu Çalışma
Farklı mikroekstraksiyon teknikleri ile Hg(II) ekstraksiyonu ve tayini için yapılan
diğer çalışmalar Çizelge 5.1'de verilmiştir.
75
Sunulan bu çalışma diğer çalışmalarla karşılaştırıldığında, bazı farklıkların olduğu
görülmektedir. Hg(II) iyonlarının soğuk buhar, grafit fırın gibi AAS’nin diğer
yöntemleriyle daha hassas ölçümü sağlanabilir. Ancak FAAS’nin kullanım
kolaylığı, hızlı ölçüm alma olanağı, diğer cihazlara oranla daha ekonomik oluşu,
başka laboratuarlarda da yöntemlerin kolayca uygulanabilmesi gibi avantajları
sebebiyle FAAS diğer tayin yöntemlerine göre tercih sebebi olmuştur.
Ekstraksiyon süresi ise diğer yöntemlere kıyasla nispeten uzun olsa da çoklu
karıştırıcı yardımıyla çok sayıda örnek aynı anda ekstrakte edilebilmektedir.
Tüm bu anlatılanlar ışığında mevcut yöntem flora ve fauna için oldukça toksik olan
Hg(II) iyonlarını 73 kat önderiştirerek hızlı bir şekilde gerçek sularda FAAS
yardımıyla tayinine imkanına sağlamıştır.
76
KAYNAKLAR
[1] Gündüz, T.,Çevre Kimyası, 1. Baskı, Gazi Kitabevi Tic. Ltd. Şti., Ankara, 2008.
[2] Stresty, T.V.S. and Madhava Rao, K.V., Ultrastructural alterations in response to zinc and nickel stress in the root cell of pigeonpea, Environmental and Experimental Botany, India, 11, 3-13, 1999.
[3] Reed, B.E., Matsumoto, M. R., Separation Science and Technology, 28, 2179, 1993.
[4] Oehmen, A., Vergel, D., Fradinho, J., Mercury Removal from water streams trough the ion Exchange Membrane Bioreactor Concept, Journal of Hazardous Materials, Portugal, 264, 65-70, 2013.
[5] World Health Organization, Mercury in Health Care, Policy Paper, Switzerland, 2005.
[6] World Healt Organization, Mercury in Drinking Water,http: //www.who.int/water_sanitation_health/dwq/chemicals/mercuryfinal.pdf (Eylül, 2013).
[7] M. R. Moghadam, S. Dadfarnia, and A. M. H. Shabani, Speciation and determination of ultra trace amounts of chromium by solidified floating organic drop microextraction (SFODME) and graphite furnace atomic absorption spectrometry, Journal Hazardous Materials, 186, 169-74, 2011.
[8] Bingham, Eula., Cohrssen, Barbara., Powell, Charles H., Toxicological Issues Related to Metals, Patty's Toxicology, 5th Edition, John Wiley & Sons, 2001.
[9] ATSDR, Toxicological Profiles for Mercury, 1999.
[10] M. R. Moghadam, S. Dadfarnia, and A. M. H. Shabani, Speciation and determination of ultra trace amounts of chromium by solidified floating organic drop microextraction (SFODME) and graphite furnace atomic absorption spectrometry., Journal Hazardous Materials, 186, 169-74, 2011.
77
[11] M. E. Salinas-Vargas and M. P. Cañizares-Macías, On-line solid-phase extraction using a C18 minicolumn coupled to a flow injection system for determination of caffeine in green and roasted coffee beans, Food Chemistry, 147, 182-188, 2014.
[12] Kantipuly, C.J., Westland, A.D., 1988, Review of methods for the determination of lanthanides in geological samples, Talanta, 35, 1-13, 1988.
[13] S. Goyal, A. V. Desai, R. W. Lewis, D. R. Ranganathan, H. Li, D. Zeng, D. E. Reichert, P. J. a. Kenis, Thiolene and SIFEL-based microfluidic platforms for liquid-liquid extraction,Sensors Actuators B Chemistry, vol. 190, pp. 634-644, Jan. 2014.
[14] Alver. E., Demirci. A., Özcimder. M., Microextraction Methods, Sigma, 30, 75-90, 2012.
[15] S. G. Dmitrienko, N. A. Pasekova, E. D. Slyusareva, A. A Fonnanovskii, Chemistry, 2. Baskı, Moskov University, 1990.
[16] Sahin, C. A., & Tokgöz, I., A novel solidified floating organic drop microextraction method for preconcentration and determination of copper ions by flow injection flame atomic absorption spectrometry,Analytica Chimica Acta, 667, 83-7. 2010.
[17] Sarafraz-Yazdi, A., Amiri, A., Liquid-phase microextraction, Trends in Analitical Chemistry, 1, 1-14, 2010.
[18] Nakamura, S., Daishima, S., Simultaneous determination of 22 volatile organic compounds, methyl-tert-butyl ether, 1, 4-dioxane, 2-methylisoborneol and geosmin in water by headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry, Analytica Chimica Acta, 548, 79-85, 2005.
[19] Moder, M., Schrader, S., Winkler, M., Popp, P., Solid-phase microextraction-gas chromatography mass spectrometry of biologically active substances in water samples, Journal Chromatography A, 873, 95-106, 2000.
[20] Simões, N.G., Cardoso, V.V., Ferreira, E., Benoliel, M.J., Almeida, C.M.M., Experimental and statistical validation of SPME-GC-MS analysis of phenol and chlorophenols in raw and treated water, Chemosphere, 68, 501-10, 2007.
78
[21] Filho, A.M., dos Santos, F.N., Pereira, P.A.P., Development, validation and application of a method based on DI-SPME and GC-MS for determination of pesticides of different chemical groups in surface and groundwater samples,Microchemical Journal, 96, 139-145, 2010.
[22] King, A.J., Readman, J.W., Zhou, J.L., Determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in water by solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry, Analytica Chimica Acta, 523, 259-267, 2004.
[23] Rodriguez, R., Manes, J., Pico, Y., Off-line solid phase microextraction and capillary electrophoresis mass spectrometry to determine acidic pesticides in fruits, Analytical Chemistry, 75, 452-459, 2003.
[24] Psillakis, E., Kalogerakis, N., Solid-phase microextraction versus single-drop microextraction for the analysis of nitroaromatic explosives in water samples, Journal Chromatography A, 938, 113-120, 2001.
[25] Olariu, R-I., Vione, D., Grinberg, N., Arsene, C., Sample preparation for trace analysis by chromatographic methods, Journal of Liquid Chromatography & Related Technologies, 33, 1174-1207, 2010.
[26] Kawaguchi, M., Ito, R., Saito, K., Nakazawa, H., Novel stir bar sorptive extraction methods for environmental and biomedical analysis, Journal Pharma and Biomedical Analysis, 40, 500-508, 2006.
[27] Dietz, C., Sanz, J., C´amara C., “Recent developments in solid-phase microextraction coatings and related techniques”, Journal Chromatogrphy A, 1103, 183-192, 2006.
[28] A. Spietelun, Ł. Marcinkowski, M. de la Guardia, and J. Namieśnik, Green aspects, developments and perspectives of liquid phase microextraction techniques, Talanta,119, 34-45, 2014.
[29] Pedersen-Bjergaard, S., Rasmussen, K.E., Liquid-phase microextraction with porous hollow fibers, a miniaturized and highly flexible format for liquid-liquid extraction, Journal Chromatogrphy A, 1184, 132-142, 2008.
[30] Dadfarnia, S., Shabani, A.M.H., Recent development in liquid phase microextraction for determination of trace level concentration of metals-A review, Analytica Chimica Acta, 658, 107-119, 2010.
[31] Sarafraz-Yazdi, A., Amiri, A., Liquid-phase microextraction, Trends in Analytical Chemistry, 29, 1-14, 2010.
79
[32] De Jager, L.S., Andrews, A.R.J., Preliminary studies of a fast screening method for cocaine and cocaine metabolites in urine using hollow fibre membrane solvent microextraction (HFMSME), Analyst, 126, 1298-1303, 2001.
[33] Pedersen-Bjergaard, S., Rasmussen, K.E., Liquid-phase microextraction with porous hollow fibers, a miniaturized and highly flexible format for liquid-liquid extraction, Journal Chromatogrphy A, 1184, 132-142, 2008.
[34] Khalili Zanjani, M.R., Yamini, Y., Shariati, S., Jonsson, J.A., A new liquid-phase microextraction method based on solidification of floating organic drop, Analytica Chimica Acta, 585, 286-293, 2007.
[35] Durukan, İ., Analysis of atmospheric samples by spectroscopic methods, Doktora Tezi, Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2012.
[36] Şatıroğlu, N., & Tokgöz, İ., Cloud point extraction of aluminum (III) in water samples and determination by electrothermal atomic absorption spectrometry, flame atomic absorption spectrometry and UV-visible spectrophotometry, International Journal of Environmental Analytical Chemistry, 90, 560-572, 2010.
[37] Farajzadeh, M.A., Fallahi, M.R., Simultaneous cloud point extraction of nine cations from water samples and their determination by flame atomic absorption spectrometry, Analytica Sciences, 22, 635-639, 2006.
[38] Lu, Y., Lin, Q., Luo, G., Dai, Y., Directly suspended droplet microextraction, Analytica Chimica Acta, 566, 259-264, 2006.
[39] Ma, M.H., Cantwell, F.F., Solvent microextraction with simultaneous back-extraction for sample cleanup and preconcentration: Preconcentration into a single microdrop, Analytical Chemistry, 71, 388-393, 1999.
[40] Dadfarnia, S., Salmanzadeh, A.M., Haji Shabani, A.M., A novel separation/preconcentration system based on solidification of floating organic drop microextraction for determination of lead by graphite furnace atomic absorption spectrometry, Analytica Chimica Acta, 633, 163-167, 2008.
[41] Leong, M.I., Huang, S.D., Dispersive liquid-liquid microextraction method based on solidification of floating organic drop combined with gas chromatography with electron-capture or mass spectrometry detection, Journal Chromatogrphy A, 1211, 8-12, 2008.
80
[42] Y.-Y. Wang, G.-Y. Zhao, Q.-Y. Chang, X.-H. Zang, C. Wang, and Z. Wang, Developments in Liquid-phase Microextraction Method Based on Solidification of Floating Organic Drop, Chinese of Journal Analytical Chemistry, 38, 1517-1522, 2010.
[43] H. R. Sobhi, Y. Yamini, A. Esrafili, and M. Adib, Extraction and determination of 2-pyrazoline derivatives using liquid phase microextraction based on solidification of floating organic drop., Journal Pharmaceutical Biomedical Analysis, 48, 1059-63, 2008.
[44] M. S. Bidabadi, S. Dadfarnia, and A. M. H. Shabani, Solidified floating organic drop microextraction (SFODME) for simultaneous separation/preconcentration and determination of cobalt and nickel by graphite furnace atomic absorption spectrometry (GFAAS)., Journal of Hazardous Materials, 166, 291-6, 2009.
[45] M.-I. Leong, S.-D. Huang, Dispersive liquid-liquid microextraction method based on solidification of floating organic drop combined with gas chromatography with electron-capture or mass spectrometry detection, Journal Chromatogrphy A, 1211, 8-12, 2008.
[46] H. Xu, Z. Ding, L. Lv, D. Song, Y.-Q. Feng, A novel dispersive liquid-liquid microextraction based on solidification of floating organic droplet method for determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in aqueous samples, Analytica Chimica Acta, 636, 28-33, 2009.
[47] M.-I. Leong, S.-D. Huang, Dispersive liquid-liquid microextraction method based on solidification of floating organic drop for extraction of organochlorine pesticides in water samples, Journal Chromatogrphy A, 1216, 7645-7650, 2009.
[48] V. Vickackaite, E. Pusvaskiene, Dispersion-solidification liquid-liquid microextraction for volatile aromatic hydrocarbons determination: Comparison with liquid phase microextraction based on the solidification of a floating drop, Journal of Seperation Science, 32, 3512-3520, 2009.
[49] Ch.-C.h. Chang, S.-D. Huang, Determination of the steroid hormone levels in water samples by dispersive liquid-liquid microextraction with solidification of a floating organic drop followed by high-performance liquid chromatography, Analytica Chimica Acta, 662, 39-43 2010.
81
[50] Ch. Wu, H. Liu, W. Liu, Q. Wu, C.H. Wang, Z. Wang, Determination of organophosphoruspesticides in environmental water samples by dispersive liquid-liquid microextraction with solidification of floating organic droplet followed by highperformance liquid chromatography, Analytical and Bioanalytical Chemistry, 397, 2543-2549, 2010.
[51] L. Dai, J. Cheng, G. Matsadiq, L. Liu, J.-K. Li, Dispersive liquid-liquid microextraction based on the solidification of floating organic droplet for the determination of polychlorinated biphenyls in aqueous samples, Analytica Chimica Acta, 674, 201-205, 2010.
[52] Y. Wu, L. Dai, J. Cheng, F. Guo, J. Li, Application of DLLME based on the solidification of floating organic droplets for the determination of dinitrobenzenes in aqueous samples, Chromatographia, 72, 695-699, 2010.
[53] Y. Yamini, M. Rezaee, A. Khanchi, M. Faraji, A. Saleh, Dispersive liquid-liquid microextraction based on the solidification of floating organic drop followed by inductively coupled plasma-optical emission spectrometry as a fast technique for the simultaneous determination of heavy metals, Journal Chromatogrphy A, 1217, 2358-2364, 2010.
[54] M. Rezaee, Y. Yamini, A. Khanchi, M. Faraji, A. Saleh, A simple and rapid new dispersive liquid-liquid microextraction based on solidification of floating organic drop combined with inductively coupled plasma-optical emission spectrometry for preconcentration and determination of aluminium in water samples, Journal Hazardous Materials, 178, 766-770, 2010.
[55] T. Asadollahi, S. Dadfarnia, A.M.H. Shabani, Separation/preconcentration and determination of vanadium with dispersive liquid-liquid microextraction based on solidification of floating organic drop (DLLME-SFO) and electrothermal atomic absorption spectrometry, Talanta, 82, 208-212, 2010.
[56] Q. Wu, C. Wu, C. Wang, X. Lu, X. Li, Z. Wang, Sensitive determination of cadmium in water, beverage and cereal samples by a novel liquid-phase microextraction coupled with flame atomic absorption spectrometry, Analytical Methods, 3, 210-216, 2011.
[57] D. Afzali, A.R. Mohadesi, B.B. Jahromi, M. Falahnejad, Separation of trace amount of silver using dispersive liquid-liquid based on solidification of floating organic drop microextraction, Analytica Chimica Acta, 684, 54-58, 2011.
82
[58] M. Mirzaei, M. Behzadi, N.M. Abadi, A. Beizaei, Simultaneous separation/preconcentration of ultra trace heavy metals in industrial wastewaters by dispersive liquid-liquid microextraction based on solidification of floating organic drop prior to determination by graphite furnace atomic absorption spectrometry, Journal Hazardous Materials, 186, 1739-1743, 2011.
[59] Ch.X. Wu, Q.H. Wu, Ch. Wang, Z. Wang, A novel method for the determina.tion of trace copper in cereals by dispersive liquid-liquid microextraction based on solidification of floating organic drop coupled with flame atomic absorption spectrometry, Chinese Chemical Letters, 22, 473-476, 2011.
[60] Y.Wang, J. Zhang, B. Zhao, X. Du, J. Ma, J. Li, Development of dispersive liquid-liquid microextraction based on solidification of floating organic drop for the determination of trace nickel, Biological Trace Element Research, 144, 1381-1393, 2011.
[61] Skoog, D.A., Holler, F. J., Nieman, T.A., Enstrümental Analiz İlkeleri,5. Baskı, Bilim Yayınları, 1997.
[62] Skoog, D.A., West, D., Holler, F. J., Analitik Kimya, 2. Baskı, Bilim Yayınları, 1999.
[63] Welz, B., Atomic Absorption Spectrometry, 3. Baskı , Wiley-Vch, Weinheim, 103-410, 1999.
[64] Lauri H.J. Lajunen, Spectrochemical Analysis by Atomik Absorption and Emission, Royal Society of Chemistry, 1992.
[65] Yıldız, A., Genç, Ö., Bektaş, S., Enstrümantal Analiz Yöntemleri, 2. Baskı, 85-111, 1997.
[66] Alfassi, Zeev B., Determination of Trace Elements, VCH, 1994.
[67] Clesceri, L. S., Greenberg, A. E., Eaton, A. D., Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20th Edition, 1998.
[68] Kothny, E. L., Trace determination of mercury, thallium and gold with crystal violet, Analyst, 94, 198-203, 1969.
83
[69] Arpa Şahin, C., & Durukan, I., Ligandless-solidified floating organic drop microextraction method for the preconcentration of trace amount of cadmium in water samples,Talanta, 85, 657-61. 2011.
[70] Stanisz, E., Werner, J., & Matusiewicz, H., Mercury species determination by task specific ionic liquid-based Ultrasonik-assisted dispersive liquid-liquid microextraction combined with cold vapour generation atomic absorption spectrometry,Microchemical Journal, 110, 28-35, 2013.
[71] Gil, S., M.T.C. de Loos-Vollebregt, Bendicho C., Optimization of a single-drop microextraction method for multielemental determination by electrothermal vaporization inductively coupled plasma mass spectrometry following in situ vapor generation, Spectrochimica Acta Part B, 64, 208-214,2009.
[72] Ghaedi, M., Fathi, M.R., Shokrollahi, A., Shajarat, F., Highly selective and sensitivepreconcentration of mercury ion and determination by cold vapor atomic absorptionspectroscopy, Analytical Letters, 39, 1171-1185, 2006.
[73] Martinis, E. M., Escudero, L. B., Salvarezza, R., Calderón, M. F., Ibañez, F. J., & Wuilloud, R. G. (2013), Liquid-liquid microextraction based on a dispersion of Pd nanoparticles combined with ETAAS for sensitive Hg determination in water samples,Talanta, 108, 46-52.2013.
[74] López-García, I., Rivas, R. E., & Hernández-Córdoba, M., Hollow fiber based liquid-phase microextraction for the determination of mercury traces in water samples by electrothermal atomic absorption spectrometry,Analytica Chimica Acta, 743, 69-74. 2012.
[75] Moreno, F., García-Barrera, T., & Gómez-Ariza, J. L., Simultaneous speciation and preconcentration of ultra trace concentrations of mercury and selenium species in environmental and biological samples by hollow fiber liquid phase microextraction prior to high performance liquid chromatography coupled to inductively coupled plasma mass spectrometry. Journal of chromatography A, 1300, 43-50, 2013.
[76] Yang, F., Liu, R., Tan, Z., Wen, X., Zheng, C., & Lv, Y., Sensitive determination of mercury by a miniaturized spectrophotometer after in situ single-drop microextraction,Journal of hazardous materials, 183, 549-53, 2010.
84
ÖZGEÇMİŞ
Kimlik Bilgileri
Adı Soyadı : Burcu Kaya DALCI
Doğum Yeri : Altındağ
Medeni Hali : Evli
E-posta : [email protected]
Adresi : Aşık Veysel Mah. 323.Sok. No:5/12 Mamak/ANKARA
Eğitim
Lise : Kurtuluş Yabancı Dil Ağırlıklı Lisesi
Lisans : Eskişehir Osmangazi Üniveristesi Kimya Bölümü - Çift Anadal Kimya
Mühendisliği
Yabancı Dil ve Düzeyi: İngilizce - İyi
İş Deneyimi: T.C. Şeker Kurumu/Uzman Yardımcısı
Deneyim Alanları: -
Tezden Üretilmiş Projeler ve Bütçesi: -
Tezden Üretilmiş Yayınlar: -
Tezden Üretilmiş Tebliğ ve/veya Poster Sunumu ile Katıldığı Toplantılar: -