Ultra eser düzeydeki uranyum ve toryumun katı faz ekstraksiyonu

Abstract

Bu tez çalışması, ultra eser düzeydeki uranyum ve toryumun ayrılması/zenginleştirilmesi ve ICP-MS ile tayini için yeni bir katı faz ekstraksiyon (KFE) çalkalama (batch) tekniğinin geliştirilmesine dayanmaktadır. Hidrotermal sentez yöntemi ile sentezlenen TiO2/ZnO hibrit nanoadsorbanı, uranyum ve toryumun KFE tekniği ile tayini için sorbent olarak ilk defa geliştirilen bu çalışmada kullanılmıştır. Çalışmamızda ilk olarak kantitatif geri kazanımların sağlanabilmesi için optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Analitlerin geri kazanımlarına etki edecek pH, sorbent miktarı, şelatlaştırıcı (amonyum pirolidin ditiyokarbamat) miktarı, eluasyon çözeltisi türü ve hacmi, örnek hacmi, ultrasonik banyo, santrifüjleme süreleri ve matriks etkisi gibi analitik parametrelerin etkileri incelenmiştir. Elde edilen optimizasyon sonuçlarına göre pH 6, (asetat tamponu), eluent türü 2 M HCl (2.5 mL), nanoadsorban miktarı 50 mg, Amonyum pirolidin ditiyokarbamat (APDC) hacmi 500 μL (%0.1, etanolde) örnek hacmi 40 mL, vorteks, ultrasonik banyo ve santrifüj süreleri ise sırasıyla 2 dak, 30 dak ve 8 dakika olarak belirlenmiştir. Gözlenebilme sınırı (GS) ve tayin sınırı (TS) değerleri uranyum ve toryum için sırasıyla 0.63 ve 2.09 μg/L ve 0.75 ve 2.48 μg/L olarak hesaplanmıştır. % Bağıl Standart Sapma (BSS) değerleri uranyum ve toryum için sırasıyla 2.83 ve 2,34 olarak belirlenmiştir. % Geri kazanım (R) değerleri ise U için %99,2 ± 2.8, Th için %98,5 ± 2,3 olarak belirlenmiştir. ICP-MS ile 2.5-200 μg/L çalışma aralığında uranyum ve toryum için sırasıyla kalibrasyon doğru denklemleri y=0.6652x+0.7854 (R2:0.9992) ve y=0.3522x-0.0317 (R2:0.9998) olarak tespit edilmiştir. Geliştirilen yöntemin doğruluğu TMDA 62.2 (Environment Canada) ve TM 25.3 (Environment Canada) sertifikalı referans maddeleri ile çalışılarak test edilmiştir. Ayrıca farklı su örneklerine ekleme/geri kazanma çalışmaları optimum koşullarda uygulanarak, doğruluk çalışmaları yapılmıştır. Gerçek su örneklerinden elde edilen geri kazanım sonuçları % 95-99 aralığında elde edilmiştir. Sonuç olarak, geliştirilen yöntem su örneklerinde bulunan eser uranyum ve toryum miktarlarının belirlenmesinde başarılı bir şekilde uygulanabilir.

This thesis study is based on the development of a new solid phase extraction (SPE) batch technique for separation/enrichment of ultra trace level of uranium and thorium and determination with ICP-MS. TiO2/ZnO hybite nanosorbent synthesized by hydrothermal synthesis method was used for the first time as a sorbent in SPE technique for determination of uranium and thorium. In our study, optimization studies were fistly carried out to obtain quantitative recoveries. The effects of analytical parameters such as pH, sorbent amount, chelating agent (ammonium pyrrolidine dithiocarbamate) amount, elution solvent type and volume, sample volume, ultrasonic bath and centrifugation times, matrix effect that affect the recovery of analytes were investigated. According to the obtained results; pH 6 (acetate buffer), eluent type 2 M HCl (2.5 mL), nanosorbent amount 50 mg, Ammonium pyrrolidine dithiocarbamate (APDC) volume 500 μL (%0.1 in ethanol), sample volume 40 mL, vortex, ultrasonic bath and centrifugation times were 2 min, 30 min and 8 min, respectively. LOD and LOQ values were calculated as 0.63 and 2.09 μg/L and 0.75 and 2.48 μg/L for uranium and thorium, respectively. The RSD values were 2.83 and 2.34 for uranium and thorium respectively. The % recovery values were 99.2% ± 2.8% for U and 98.5 ± 2.3% for Th, respectively. Calibration equations for uranium and thorium were determined as y = 0.6652x + 0.7854 (R2: 0.9992) and y = 0.3522x-0.0317 (R2: 0.9998) respectively in the range of 2.5-200 μg/L with ICP-MS. The accuracy of the developed method has been tested with TMDA 62.2 (Environment Canada) and TM 25.3 (Environment Canada) certified reference materials. Also, accuracy studies were carried out by applying to the different water samples in optimum conditions. The results obtained from real water samples were in the range of 95-99%. As a result, the developed method can be applied successfully to determine the amounts of trace uranium and thorium found in water samples.