Mustafa SOYLAK Erciyes Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü, Kayseri

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Mustafa SOYLAK Erciyes Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü, Kayseri"

Gonca Gür
5 yıl önce
İzleme sayısı:

1 OFF-LİNE ve ON-LİNE NE KATI FAZ ÖZÜTLEME ZENGİNLE NLEŞTİRME YÖNTEMLERY NTEMLERİ Mustafa SOYLAK Erciyes Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü, B, Kayseri

2 Sulu çözeltideki metal iyonlarının spektroskopik tayinlerinde iki temel problem Matriks Etkileri Düşük Element Derişimleri, µg/l, daha düşük

3 Çözüm Matriksten etkilenmeyen, µg/l ve daha düşük derişimleri tayin edebilen başka bir yontem Ayırma/zenginleştirme yöntemlerinden birini kullanma

4 Ayırma-Zenginleştirme Yöntemleri 1. İyon-değiştirme 2. Birlikte Çökt ktürme 3. Elektroanalitik Yöntemler 4. SıvıS Sıvı Ekstraksiyonu 5. Kati Faz Ekstraksiyonu 6. diğerleri (CPE, MF vs.)

5 KATI FAZ EKSTRAKSİYONU Bir katı faz üzerinde uygun bir forma dönüştürülen d analitlerin adsorpsiyonu ve sonra uygun eluasyon çözeltisi ile katı faz üzerinden desorpsiyonunu esas alan zenginleştirme yöntemleri y

6 1. Çalkalama (Batch) Tekniği Analitin içinde bulunduğu çözeltiye katı faz maddesi konarak belirli bir süre birlikte çalkalanır. Çalkalama mekanik veya ultrasonik yapılabilir. Tutunma dengesi kurulduktan sonra çözeltiden katı faz süzme veya dekantasyon ile ayrılır. Katı fazdaki elementler uygun çözücü ile desorbe edilerek tayin gerçekleştirilir. Katı fazdaki eser elementler desorbe edilmeden doğrudan katı faz teknikleriyle de tayin edilebilir.

7 2. Kolon Tekniği Kolonda, katı faz maddesi olarak genelde adsorpsiyon ile tutma kuvvetlerine sahip çeşitli polimerik maddeler, inorganik ve organik katı maddeler kullanılır. Adsorbanların çoğu polimerik maddelerdir. Adsorbanlar eser elementleri şelat veya inorganik kompleksleri şeklinde tutabilmektedir.

8 Kolon Teknikleriyle Katı Faz Ekstraksiyonu Basitlik Küçük k Son Hacim Büyük Örnek Hacimleri ile Çalışabilme Büyü k Zenginleştirme Faktörü Organik çözücülerin az kullanımı

9 Katı Fazlar Geniş yüzey alanı Asit ve bazlara karşı dayanıklılık Geniş bir ph aralığında ekstraksiyon Hızlı ve kantitatif adsorpsiyon Hızlı ve kantitatif eluasyon Yüksek kapasite Tekrar tekrar kullanılabilirlik Ucuzluk ve kolay bulunabilirlik

10 Bazı Katı Fazlar Aktif karbon Selüloz Silikajel Fullorenler (C60,C70) Amberlite XAD Diaion HP-20 Mikroorganizmalar Ambersorb

11 Amberlite XAD Reçineleri Polistiren divinil benzen Akrilik asit esterleri

12 Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile yüzey yapıları Amberlite XAD-4 Amberlite XAD-4 + metal-oxine selatları adsorplanmıs

13 Metal komplekslerinin Adsorpsiyonu Sulu fazdaki metal komplekslerinin çeşitli adsorbanlar üzerinde adsorpsiyonuna dayalı çalışmalarda eser metal iyonları sulu çözeltide metal şelatları ya da inorganik komplekslerine dönüştürülürler. Sonra metal komplekslerinin adsorban üzerinde gravitasyonel veya vakum yardımıyla geçirilirken adsorplanması sağlanır. Analitler 2-10 ml hacimdeki uygun bir eluasyon çözeltisi ile elue edilir. Analit derişimleri bir instrumental yöntemle tayin edilir.

16 Immobilizasyon Ligandın reçine üzerine kimyasal reaksiyonlar sonucunda kimyasal bağlar ile bağlanmas lanması işlemleri genel olarak immobilizasyon olarak adlandırılmaktad lmaktadır. Ligand- immobilize reçineler için i in bir çok kombinasyonlar söz s z konusudur. Ancak sentezlerinin zorluğu önemli bir problemdir. Amberlite XAD reçinelerinden de immobilisazyon ile yeni şelat reçineleri elde edilmektedir.

17 CH CH 2 CH CH 2 CH CH 2 HNO 3 SnCl 2 H 2 SO 4 HCl CH CH 2 N N OH n NO 2 PAN NH 2 NaNO 2 HCl CH CH 2 SEM IR Elemental TG/DTA N N N N 2 Cl PAN-16 Þelat Reçinesi Narin Et al., Submitted to Anal. Lett., KİMYA 2002 de sunuldu.

18 Impregnation (Doyurma, Emdirme): Ligand çözeltisinin emdirilmesi işlemleri çeşitli yollarla yapılmaktadır. Reaktifin reçine dolgulu bir kolondan geçirilmesi, Adsorbanın reaktif çözeltisi ile uygun bir kapta belli süre çalkalanması Ligandın bazı özellikleri taşıması istenir: Ligand kimyasal olarak kararlı olmalıdır. Sulu çözeltideki çözünürlükleri yeterince düşük ve reçine üzerindeki adsorpsiyonları kuvvetli olmalıdır. Bir çok metal iyonu ile örnek çözeltisinin doğal ph'sında kararlı kompleks oluşturmalıdır.

19 Amberlite XAD-1180 Aşırı Miktarda Cromotrop 2R ile doyurma R reçinesi - metallerin katı faz ekstraksiyonunda 50 den fazla kullanım, Tekrar doyurma ile tekrar tekrar kullanım imkanı S. Saraçoğlu, M. Soylak, L. Elçi, CJASS, 46, (2001).

20 Kantitatif geri kazanmalar için parametreler ph reaktif miktarları örnek hacmi eluent örnek ve eluasyon çözeltisi akış hızları matriks seçimli ayırma

21 Eluasyon Aseton Etil Alkol Asetonda 1M HNO 3 Asetonda 1M HCl 0.1-2M HNO M HCl C de ısıtılmış değişik eluentler

22 Matriks Etkileri Eser metal iyonlarının ayrılması ve zenginleştirilmesi yöntemleri örneklerin matriks bileşenlerinden önemli bir ölçüde etkilenebilirler. Bundan dolayı yöntemlere matriks iyonlarının etkileri model çalışmalar ile kontrol edilir. Alkali ve toprak alkali metallerinin şelat komplekslerinin genelde düşük kararlılık sabitlerinden dolayı, bu iyonlar genellikle katı faz ekstraksiyonu ile kolaylıkla uzaklaştırılırlar. Analit iyonlarının geri kazanmaları çok büyük miktardaki bu element ve anyon derişimlerinden genelde etkilenmez. Bu, yoğun tuzlu örneklerden metal iyonlarının ayrılması ve geri kazanılması için önemli bir avantajdır.

23 Seçimli Ayırma Eser metal iyonlarını birbirinden veya yüksek metal içeriği olan ortamlardan seçimli olarak ayırma ve zenginleştirme uygun maskeleyici reaktiflerin kullanılması, ortamın ph'sının değiştirilmesi, eluentin değiştirilmesi veya uygun diğer bir kompleksleştirici reaktifin seçilmesi ile mümkün olabilmektedir.

24 Doğal Su (Cr 3+, Cr 6+ ) Doğal Su (Cr 3+, Cr 6+ ) H 2 O 2 Cr 3+ Cr 6+ yükseltgenmesi ph 2,5 Cr 6 +-APDC Toplam Cr- Cr 6+ = Cr 3+ Ambersorb 563 Kati Faz Ekstraksiyon FAAS Toplam Cr Tayini FAAS Cr 6+ Tayini Narin Narin et et al., al., Anal. Anal. Lett., Lett., 35, 35, (2002). (2002). ÇANAKKALE Krom Ağustos 2007 Krom Türlemesi Türlemesi

25 On-line Katı Faz Ekstraksiyonu Zenginleştirme yöntemlerinin otomasyonuna yönelik Çalışmalar yaklaşık yıllık bir geçmişe sahiptir. Ancak son 10 yıldır bu çalışmalar çok daha yoğunlaşmıştır. Bu zenginleştirme çalışmalarının çok önemli bir kısmı da ON-LINE KATI FAZ EKSTRAKSİYONU na yöneliktir.

26 On-line Katı Faz Ekstraksiyonunda çalışmalar kapalı bir sistemde gerçekleştirildiğinden kontaminasyon riskleri önemli derecede azdır. Düşük örnek çözelti hacimleri ile çalışılabildiğinden belli sürede çok sayıda analiz yapma imkanı µl gibi küçük eluasyon hacimleri Daha az çözücü ve kimyasal madde kullanımı Gözlenebilme sınırlarında gelişmeler

27 Peristaltik Pompa Tubingler Mixing Coil Vanalar Kolon

28 Peristaltik Pompalar On-line sistemlerde kararlı ve sürekli sıvı akışının sağlanması en basit ve gerekli şarttır. Kullanılacak sıvı yürütücü cihazların bazı özellikleri aşağı belirtilmiştir: 1. Kısa veya uzun süreli tekrarlanabilir akış hızı sağlamalıdır. 2. Çok kanallı olmalıdır. 3. Her bir kanal için kolay ayarlanabilir akış hızına sahip olmalıdır. 4. Korozif reaktif ve çözücülerden etkilenmemelidir.

29 Bu özelliklerden çoğuna sahip en gelişmiş sıvı sürücü cihaz peristaltik pompalardır. Şekilden de anlaşıldığı gibi diğer pompa sistemlerinden peristaltik pompaların en ayırıcı özelliği çözelti ile pompa aksamının herhangi bir kısmı temas etmemektedir. Peristaltik Pompa. R, Döner Başlık (roller); B, Sıkıştırma Bloğu; A, Basınç Ayarlama Vidası; T, Plastik Pompa Kapiler Boru (Tubing); C, Kapiler Boru Tutucu

Taşıyıcı Kapiler Borular (Tubingler) Sıvı akışı, 0.35-1.5 mm iç çapa sahip polimer tüp borularla içinde sıvının geçişiyle gerçekleştirilir. Bu tüp borular inert ve saydamdır. Tüp boru duvarları 0.

30 Taşıyıcı Kapiler Borular (Tubingler) Sıvı akışı, mm iç çapa sahip polimer tüp borularla içinde sıvının geçişiyle gerçekleştirilir. Bu tüp borular inert ve saydamdır. Tüp boru duvarları 0.5 mm den daha ince olmamalıdır. Ayrıca iç çapları 0.35 mm den küçük olmamalıdır. Aksi takdirde süspansiyon halindeki örneklerle çalışılırken tıkanabilirler. Daha büyük çaplı tüp borular özellikle hidrür oluşturmalı AAS de yüksek seyrelme işlemleri ve borularda gaz oluşumları sebebiyle kullanılmaktadır. Kapiler boruların birbirlerine eklenmesi veya boru çıkış ve girişlerinin ilgili alet kısımlarına bağlanmasında da özel bağlantılar kullanılır.

31 Mixing Coil: Sistemde kullanılan çözeltilerin gerekirse birbirleriyle homojen karışımı için kullanılır. Vanalar: Çözelti akışını yönlendirmek için kullanılır, asit, baz ve organik çözücülerden etkilenmeyen malzemenden yapılmışlardır. Kolon: Genelde el yapımı PVC kolonlar

32 Örnekler P. Peristaltik Pompa, 4 kanallı, 8 rollerli, akış hızı kontrollü Tubingler: 1.3 mm iç çap siyahbeyaz kodlu, Tygon V1 ve V2 : Vanalar: 2 yollu Kolon: 4.0 cm uzunluk, 0.4 cm iç çap, mg reçine doldurulabilir Yatak uzunluğu : 3.5 cm Akış Hızı: ml/dk A. Ayırma/Zenginleştirme Basamağı Bu basamakta V1 vanası kolona doğru akış yönüne ne çevrilirken, V2 vanası atık çözeltisi akış yönüne ne çevrilir. Örnek çözeltisi uygun şartlarda 4.0 ml/dak akış hızında pompalanır. Bu basamakta analit kolon üzerinde adsorplanır.

33 B. Eluasyon Basamağı Bu basamakta V1 vanasının pozisyonu eluasyon çözeltisinin akış yönüne, ne, V2 vanasının n ise FAAS nin nebulizerinin akış yönüne ne çevrilir. Eluasyon çözeltisi pompalanır r ve adsorplanan analit uygun akış hızında FAAS nin nebulizerine gönderilir. Absorbans sinyalleri kaydedilir.

37 Tekniklerin Karşılaştırılması Off-line On-line Kolon Çapı cm cm Adsorban mg mg Yatak Uzunluğu 2-4 cm 2-4 cm Eluasyon Çözeltisi 5-10 ml µl Örnek Hacmi ml 25 ml den az. Örnek Frekansı 2 saat/örnek en az 10 örnek/saat (4 ml/dak) (500 ml) (25 ml)

38 Doğal sular Saf metaller Tuzlar Sediment İdrar Dializ Uygulamalar

39 Teşekkür Erciyes Üniversitesi, TÜBİTAK (TBAG-1810, TBAG-2163) Prof. Dr. Mehmet Doğan, Hacettepe Üniversitesi Prof. Dr. Latif Elçi, Pamukkale Üniversitesi Dr. Sibel Saraçoğlu, Erciyes Üniversitesi Dr. İbrahim Narin, Niğde Üniversitesi Arş. Gör. Ümit Divrikli, Erciyes Üniversitesi

Benzer belgeler

ALIQUAT-336 EMDİRİLMİŞ HP-20 ve HP-2MG REÇİNELERİYLE SULU ÇÖZELTİLERDEN Cr(VI) GİDERİLMESİNDE POLİMER ADSORBAN TÜRÜNÜN ETKİSİNİN İNCELENMESİ

ALIQUAT-336 EMDİRİLMİŞ HP-20 ve HP-2MG REÇİNELERİYLE SULU ÇÖZELTİLERDEN Cr(VI) GİDERİLMESİNDE POLİMER ADSORBAN TÜRÜNÜN ETKİSİNİN İNCELENMESİ ALIQUAT-336 EMDİRİLMİŞ HP-2 ve HP-2MG REÇİNELERİYLE SULU ÇÖZELTİLERDEN Cr(VI) GİDERİLMESİNDE POLİMER ADSORBAN TÜRÜNÜN ETKİSİNİN İNCELENMESİ M. ARDA *, Ö. SOLAK **, N. KABAY **, M. YÜKSEL **, M. AKÇAY **,