Anyonik Yüzey Aktif Maddelerin Analizi

Anyonik Yüzey Aktif Maddelerin Analizi Nasıl Yapılır? konusuna geçmeden önce Anyonik Yüzey Aktif Madde Nedir? kısaca değinelim. Deterjanlar, ana madde olarak sentetik yüzey aktif madde bulunduran temizlik araçlarıdır. Köpük oluşturma özelliklerinden dolayı deterjanların doğal sularda bulunması büyük önem taşır. Bu husus özellikle dallanmış alkil benzen sülfonat (ABS) kullanıldığında geçerli olmaktadır. Dünyanın birçok ülkesinde, 1965 yılının ortalarında deterjan endüstrileri; Alkil Benzen Sülfonat (ABS) üretiminden, biyolojik olarak ayrışabilen Lineer Alkil Benzen Sülfonat (LAS) üretimine dönüşümü gerçekleştirmişlerdir.

 

Lineer Alkil Benzen Sülfonat (LAS), düz zincirli alkil grubu, benzen halkası ve sülfonattan oluşmaktadır. Lineer alkalati elde etmek üzere; düz zincirli alkil grubu, benzenle kondanse olur ve daha sonra alkilat, LAS elde etmek üzere sülfonatlanır.

 

Köpük sorunu oluşturan deterjanların sayısı, bu üretim değişikliği yardımı ile büyük ölçüde halledilmiştir. Günümüzde en yaygın bir şekilde kullanılan deterjan yüzey aktif maddesi LAS olduğundan, alıcı sularda çoğunlukla LAS artıkları mevcuttur. Bu nedenle bu kısımda sunulan analitik metot için LAS standart bileşik olarak seçilmiştir. Numunenin önce metilen mavisi metodu ile analizlenmesi gerekir. Metilen mavisi metodu nispeten basit ve hassas bir metottur. MBAS olarak ifade edilen metilen mavisi aktif bileşikleri, öncelikle LAS’ı ve diğer anyonik yüzey aktif maddeleri gösterir. Karbon adsorpsiyon infrared metodu çok adımlı, zaman alıcı bir ön hazırlık işlemini takiben infrared spektroskopisini gerektirir. Karbon adsorpsiyon infrared metodu özellikle LAS için uygundur. Genelde alkil benzen sülfonatlara ve diğer amfilik sülfonatlara da uygulanabilir.

 

Metilen Mavisi Aktif Maddeleri Tayini

Bu metot, metilen mavisinin anyonik yüzey aktif maddelerle reaksiyona girdiğinde mavi renkli tuz veya iyon çifti oluşturması ilkesine dayanır. Metot; anyonik yüzey aktif maddeleri ile (LAS, diğer sülfonatlar ve sülfat esterleri gibi) uygun sonuçlar vermektedir. Bu metot ile tayin edilen maddeler “metilen mavisi aktif maddeleri” olarak ifade edilir. Metilen mavisinin, anyonik deterjanlarla reaksiyonu sonucu oluşan mavi renkli tuz, kloroformda çözünür ve oluşan mavi rengin şiddeti, konsantrasyon ile orantılıdır. Bu deneyde kolorimetrik ölçüm, 652 nm’de yapılmaktadır. Metot 0.025-100 mg/l LAS konsantrasyon aralığı için uygulanabilmektedir.

 

Gerek organik, gerekse anorganik bileşikler, LAS tayininde girişim oluştururlar. Metilen mavisi ile kompleks oluşturan organik sülfatlar, sülfonatlar, karboksilatlar ve fenoller ile; metilen mavisi ile kompleks oluşturan anorganik siyanatlar, klorürler, nitratlar ve tiyosiyanatlar, pozitif girişim yaratan maddelerin başlıcalarıdırlar. Özellikle aminler gibi bazı organik girişim yaratan maddeler, metilen mavisininkine benzer reaksiyona girdiklerinden, negatif girişim yaratır ve düşük sonuçlara neden olurlar. Genelde pozitif hatalar, negatif hatalardan daha yaygındır. Bu metot ile tayin edilebilen minimum miktar 10 µg MBAS (LAS cinsinden )’dır.

 

Metilen mavisi metodu, içme suyu temin edilen kaynaklardaki anyonik yüzey aktif maddelerin tayininde başarılı bir şekilde uygulanmaktadır. Ancak evsel ve endüstriyel atıksularda bulunabilen çeşitli maddeler, bu deney metodu üzerinde girişim etkisi yaratabilir ve hatalı sonuçların bulunmasına neden olabilirler.

 

Anyonik Yüzey Aktif Maddelerin Analizi İçin Gerekli Araç ve Gereçler

• Spektrofotometre: 1 cm’lik küvetleri olan ve 652 nm’ye ayarlanabilen bir cihaz gereklidir.
• Ayırma hunileri (500 ml’lik tercihen inert TFE musluklu)

Anyonik Yüzey Aktif Maddelerin Analizi İçin Gerekli Reaktifler

• Stok lineer alkil benzen sülfonat çözeltisi: LAS standart maddesinin 1 gramı destile suda çözülerek, litreye tamamlanır. Biyolojik olarak ayrışmayı önlemek üzere hazırlanan stok LAS çözeltisi buzdolabında saklanır veya haftalık olarak hazırlanır. Bu çözeltinin 1 ml’si = 1 mg LAS’dır.
• Standart lineer alkil benzen sülfonat (LAS) çözeltisi 10 ml stok LAS çözeltisi alınır ve destile su ile 1000 ml’ye seyreltilir. 1 ml çözelti = 10µ LAS’dır. Bu çözelti günlük olarak hazırlanır.
• Fenolftlalein indikatör çözeltisi (alkollü)
• Sodyum hidroksit, NaOH, 1 N
• Sülfürik asit, H₂SO₄, 1 N
• Kloroform, CHCl₃
• Metilen mavisi reaktifi: 100 mg metilen mavisi, 100 ml destile suda çözülür. Bunun 30 ml’si, 1000 ml’lik balon jojeye alınır ve 500 ml destile su, 6.8 ml derişik H₂SO₄ ile 50 g monosodyum dihidrojen fosfat katılır. Çözünme tamamlanıncaya kadar çalkalanır ve 100 ml’ye seyreltilir.
• Yıkama çözeltisi: 6.8 ml derişik H₂SO₄, 500 ml destile suya, 1000 ml’lik balon joje içinde ilave edilir. Daha sonra 50 g NaH₂PO₄.H_2O katılır, çözülür ve 1000 ml’ye tamamlanır.

 

Anyonik Yüzey Aktif Maddelerin Analizi Deneyinin Yapılışı

a- Kalibrasyon eğrisinin hazırlanması: 10 adet 0, 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 ve 20 ml standart LAS çözeltisi içeren ayırma hunileri hazırlanır. Her bir ayırma hunisinde toplam hacim 10 ml olacak şekilde destile su ilave edilir ve her bir standarda aşağıda c ve d şıklarında verilen işlemler uygulanarak (absorbons-mg LAS) kalibrasyon eğrisi çizilir.

 

b- Numune hacmi: Numune hacmi, aşağıdaki tablodan yararlanarak, verilen LAS konsantrasyonuna göre seçilir. Eğer numune hacmi 100 ml’den daha az ise, destile su ile 100 ml’ye tamamlanır. Eğer numunenin MBAS konsantrasyonu 2 mg/L’den fazla ise, numune 40-200 µg MBAS içerecek şekilde destile su ile 100 ml’ye seyreltilir.

 

LAS konsantrasyonuna göre alınması gereken numune hacmi Numunede olması beklenen LAS konsantrasyonu (mg/L) Alınan Numune Hacmi (ml) 0.025 – 0.080 400 0.08 – 0.40 250 0.40 – 2 100

 

c- Ekstraksiyon ve renk geliştirme:

– Numune çözeltisi ayırma hunisine alınır. Çözeltiye 1 damla, 1 N NaOH damlatılarak fenolftalein indikatörünün pembe rengi görünecek şekilde alkali yapılır. Sonra bu renk 1 N H₂SO₄ damlatılarak giderilir.

– 10 ml kloroform ve 25 ml metilen mavisi reaktifi ilave edilir. Ayırma hunisi 30 sn süreyle şiddetlice çalkalanır ve fazların ayrılması için beklenir. Fazla karıştırma, emülsiyon oluşumu sorununa yol açabilir. Bazı numunelerde faz ayırması diğerlerinden daha fazla zaman alır. Kloroform fazı çekilmeden önce, ayırma hunisi tekrar karıştırılıp, fazların tekrar ayrılması beklenir.

– Kloroform fazı ikinci bir ayırma hunisine alınır. İlk ayırma hunisinin borusu az miktar kloroform ile çalkalanır. Ekstraksiyon her seferinde 10 ml kloroform çözeltisi ilavesi ile üç kez tekrarlanır. Eğer su fazındaki mavi renk açılırsa veya kaybolursa deneyin daha küçük hacimdeki numune ile tekrarlanması gerekir.

– Tüm ekstraktlar ikinci ayırma hunisinde toplanır, 50 ml yıkama çözeltisi ilave edilir ve 30 sn süre ile şiddetli bir şekilde çalkalanır. Bu kademede emülsiyon oluşmaz. Fazların ayrılması için beklenip, hafifçe karıştırılır. Kloroform tabakası cam yününden geçirilerek, 100 ml’lik balon jojeye alınır. Yıkama her seferinde 10 ml kloroform kullanılarak iki defa tekrarlanır. Cam yünü ve huni kloroform ile yıkanır. Yıkama çözeltileri balon jojede toplanır; kloroform ile 100 ml’ye tamamlanır ve iyice karıştırılır.

 

d- Ölçüm: Çözeltinin absorbansı 652 nm’de kloroform şahidine karşı okunur, kalibrasyon eğrisi yardımıyla konsantrasyon belirlenir.

 

Sonucun Hesabı

Sonuç aşağıdaki formül yardımıyla hesaplanır.

 

mg MBAS/L = µg LAS (100 ml son hacimdeki)/ml orijinal numune hacmi

 

Doğruluk ve Hassasiyet

270 µg LAS/l içeren sentetik numunenin 110 laboratuvarda analiz edilmesi sonucunda relatif standart sapma %14.8, relatif hata %10.6 olarak bulunmuştur.