Katı faz ekstraksiyonu sonrasi kurşunun Slurry örnekleme metodu ile tayini

Çevre, insan ve hayvan dokularında kilogram başına miligram veya daha az miktarda olan elementler eser element olarak adlandırılır. Hücrelerin büyümesi ve gelişimi için gerekli olan eser elementler, bu açıdan biyolojik yapıların temel bileşenleridir. Eser elementlerin belirli konsantrasyon aralıklarında bulunmaları gerekmektedir, aksi takdirde toksik etkiye sebep olabilirler. Bu etkiye sahip olanlar, çeşitli metabolik sorunlara yol açmaktadır, düşük konsantrasyonlarda olmalarına rağmen insan sağlığına zarar vererek hastalıklara ve ölümlere neden olabilirler. Eser miktarda bile sakıncalı olan bu metallerin en önemli kısmını, Cd, Co, Cr, Cu, Pb ve Ni gibi elementlerin yer aldığı ağır metaller grubu oluşturmaktadır. Atık sularda var olabilecek ağır metaller, organik bileşikler gibi biyolojik olarak bozunamazlar. Bazı ağır metallerin aşırı kullanımları onların atık su içerisinde istenmeyen konsantrasyonlarda olmasına yol açabilmektedir. Son yıllarda, artan çevre kirliliği nedeniyle içme sularında, atık sularda, göl ve deniz sularında bulunan ağır metal iyonlarının tayin edilmesi önem kazanmıştır. Düşük konsantrasyonda eser elementlerin tayin edilmesi için grafit fırın atomik absorpsiyon spektrometresi, indüktif olarak eşleşmiş plazma optik emisyon spektrometresi ve indüktif olarak eşleşmiş plazma kütle spektrometrisi gibi enstrümental yöntemler kullanılmaktadır. Bunlardan grafit fırın atomik absorpsiyon spektrometresi, yüksek hassasiyet ve seçiciliğe sahip bir atomik spektroskopik tekniktir. Örneklerdeki eser elementleri tayin etmek için, muhtemel ortam girişimleri nedeniyle ve analit konsantrasyonu direkt olarak tayin edilemeyecek kadar düşük olduğu ve/veya matriks etkisinin elimine edilemediği durumlarda genellikle bir ayırma ve zenginleştirme tekniği gerekmektedir. Ayırma ve zenginleştirme yöntemleri, numune hazırlama işlemlerinde önemli bir role sahiptir ve analitik yöntemin doğruluğunu, kesinliğini ve tayin limitlerini doğrudan etkilemektedir. Genel olarak ayırma yöntemleri, maddelerin saflığını artırmak için karışımlardaki bileşenleri ayırma ile ilgilenir. Sıvı-sıvı ekstraksiyonu, birlikte çöktürme, elektrolitik biriktirme, bulutlanma noktası ekstraksiyonu ve katı faz ekstraksiyonu gibi yöntemler yaygın olarak kullanılan ayırma ve zenginleştirme yöntemleridir. Bu yöntemler içerisinde; katı faz ekstraksiyonu (SPE) yöntemi, basit, hızlı ve ucuz olması, adsorban değişimiyle geniş bir uygulama alanı bulması, kolaylıkla otomasyona uygulanabilmesi ve çevreyi daha az kirletmesi gibi üstünlüklerinden dolayı en çok kullanılan ayırma ve zenginleştirme yöntemidir. Katı faz ekstraksiyonuna dayanan ayırma işlemleri yaygın olarak numunelerden bazı belirli bileşenleri genellikle zararlı organik bileşenleri ve/veya toksik metal iyonlarını gidermek için kullanılmaktadır. Grafit fırın atomik absorpsiyon spektrometresi ile eser element analizinde örneklerin grafit fırına aktarılması bir çok yöntemle olmaktadır. Genel olarak örnekler çözelti haline getirilerek grafit tüp içine enjekte edilir. Ancak bu yöntemde, örnekler uygun çözelti formuna getirildikleri halde bile reaktiflerden veya kullanılan kaplardan kaynaklanan kontaminasyon, örnek hazırlama teknihaline getirilerek grafit tüp içine enjekte edilir. Ancak bu yöntemde, örnekler uygun çözelti formuna getirildikleri halde bile reaktiflerden veya kullanılan kaplardan kaynaklanan kontaminasyon, örnek hazırlama tekniğinin zaman alması, örneğin çözünmesinin tam olarak gerçekleşememesi, asit buharlarından kaynaklanan çevre kirliliği gibi çeşitli sorunları ortaya çıkarmaktadır. Bu açıdan, sıvı fazda çözmeye (wet digestion) alternatif olarak diğer teknikler kullanılmaktadır. Bu tekniklerden biri katı örnekleme tipi olan ve sıvı ve katı örneklemenin avantajlarına sahip slurry veya süspansiyon (bulamaç) tekniğidir. Burada örneğin çözünmesine gerek yoktur, örnek ezilerek uygun bir sıvı analit içerisinde bulamaç haline getirilerek grafit fırınlı atomik absorpsiyon spektrometresindeki grafit tüpe enjekte edilir. Bu örnek hazırlama tekniği, prosedürü kolaylaştırır ve prosedürün duyarlılığını arttırmaktadır. Ayrıca bu teknikle örnek hazırlama süresi kısalmaktadır ve çok az miktarda reaktifin kullanılmasını sağlamaktadır. Bulamaç örneklemede süspansiyonun analizden önce stabil ve tamamen karışmış olarak grafit fırına enjekte edilmesi gerekmektedir. Gerekli stabilizasyonun sağlanması için glycerol, viscalex, Triton X-100 gibi yüksek viskoz sıvılar kullanılabilir ve/veya manyetik karıştırıcılar, vortex karıştırıcılar gibi mekanik karıştırıcılar, ultrasonik karıştırıcılar, gaz buharı geçirmesi ile ya da manuel olarak örnek karıştırılabilir. Montmorillonit, genel formülü (1/2 Ca,Na)(Al;Mg;Fe)4(Si;Al)8O20(OH)4:nH2O olan smektit grubu killerin bir üyesidir. Bu kil minerali, ortada alüminyum iyonlarının yer aldığı oktahedral tabaka ve her iki uçta, silisyum dioksidin oluşturduğu sandviçlenmiş tetrahedral tabakalardan meydana gelir. Bu tabakalar arasında kuvvetli bir iyonik bağ olmasına karşın, kil minerallerinin üst üste gelmesiyle oluşan birim tabakalar birbirlerine zayıf bağlarla bağlanmıştır. Bu kil minerali diğer kil minerallerine göre daha fazla yüzey alanına sahiptir. Yüzey alanının büyük kısmını mikro ve mezo gözenek duvarları oluşturmaktadır. Bu özeliğinden dolayı adsorplama kapasitesi oldukça yüksektir. Partikülleri tamamen ya da kısmen kolloidal boyutlarda olduğundan su içinde uzun süre süspansiyon halinde bulunabilirler. Ayrıca, montmorillonit yaklaşık olarak kendi kütlesinin beş katı kadar suyu adsorbe edebilir. Bu nedenle absorban olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, çeşme suyu numunelerindeki kurşunun alevli atomik absorpsiyon spektrometresi ile tayini için bir bulamaç örnekleme methodu önerilmiştir. Montmorillonit içeren analitteki sıvı faz ayrıldıktan sonra, katı faz; uygun miktarda Triton X-114 ve HNO3 içeren çözelti karışımı içinde elüsyon adımından kaçınmak için bulamaç (slurry) haline getirilmiş ve bu bulamaç doğrudan grafit fırına enjekte edilmiştir. Kantitatif adsorpsiyon elde etmek amacıyla, bulamacın hazırlanışı ve enjeksiyonu için pH, çalkalama süresi, sorbent miktarı, bulamaç hacmi, örnek hacmi, slurry stabilizasyonu ve yabancı iyon etkisi gibi optimum koşullar incelenmiştir. Metodun doğruluğu sertifikalı farklı referans materyal ile ispatlanmıştır. Analitlerin sulu çözeltilerde ve slurry çözeltilerdeki farklı davranışlarından dolayı meydana gelebilecek hataların önlenmesi için içeriği kesin olarak bilinen referans atık su (HPS-CWW-TM-E) kullanılmıştır. Önerilen metodun doğruluğu, bu standart referans maddesinin analizi ile test edilmiştir. Ayrıca, Türkiye'nin değişik bölgelerinden toplanan su örneklerinde (musluk ve nehir) Pb tayin edilmiştir. Bu teknikle 50 kat zenginleştirme faktörüne ulaşılabildiği görülmüştür. Elde edilen sonuçlar, bu metodun eser miktarlarda Pb içeren çeşitli örneklerinin analizine uygulanabileceğini göstermektedir. Bu teknik hızlı ve basit bir ayrıştırma/zenginleştirme yöntemidir ayrıca kontaminasyon riski de düşüktür. Tayin sınırları (3σ) ve karakteristik konsantrasyonu sırasıyla 0.46 ve 1.13 mg/L olarak bulunmuştur.