Fenol Tayini

Fenoller benzenin hidroksi türevleri olarak isimlendirilir. Evsel ve endüstriyel atıksularda, doğal sularda ve içme suyu temini amacı ile kullanılan sularda mevcut olabilirler. Bu tip suların klorlanması kokulu ve hoş olmayan tatta klorofenollerin oluşmasına neden olur. Fenol tayini için önerilen 3 metottan ikisi 4-aminoantipirin kolorimetrik metodu olup, orto ve metasubstitüe fenolleri belirlemeye yarar. 4-amino antipirin metodu ile alkil, aril, nitro, benzoil, nitroso veya aldehit gruplarının yer değiştirdiği parasubstitüe fenoller tayin edilemez. Bu gruba tipik bir örnek kirletilmiş yüzeysel sularda ve bazı endüstriyel atıksularda rastlanan parakrezol’dür. Fenol tayini için üçüncü metot, sulu ortamda gaz-sıvı kromatografi tekniğidir.

 

4-Amino antipirin metodu 2 şekilde uygulanır. “Kloroform Ekstraksiyon Metodu” ve “Doğrudan Fotometrik Metot” olarak isimlendirilir. Kloroform Ekstraksiyon Metodu çok yüksek hassasiyette olup, 1 mg/L’den daha az fenol içeren su numunelerine uygulanır. “Kloroform Ekstraksiyon Metodunda” renk gelişimi, sulu olmayan çözeltide, “Doğrudan Fotometrik Metotta” ise renk gelişimi sulu çözeltide olur. Bir su numunesinde bulunan çeşitli fenolik bileşiklerin relatif miktarlarını bulmak mümkün değildir. Bu nedenle bir su numunesinde bulunan fenolik bileşikler “fenol” olarak tanımlanır ve numunede mevcut fenolik bileşiklerin minimum konsantrasyonunu ifade eder. Gaz-sıvı kromatografisi metodu, 1 mg/l’den daha yüksek konsantrasyonlarda fenol bileşikleri içeren numunelerde kullanılır.

 

Atıksularda bulunan fenoller; biyolojik ve kimyasal oksidasyon ile ayrışabilir durumda olduklarından, numune alındıktan sonra en geç 4 saat içinde analiz edilmezse 4 °C’de veya daha düşük sıcaklıklarda saklanmalıdır. Numune H₃PO4 ile pH 4.0’e kadar asitlendirilir. Numunenin SO₂ veya H₂S içerdiği biliniyorsa, numune dikkatli bir şekilde havalandırılır veya karıştırılır ve 4°C’de saklanır. Koruma ve saklama işlemi uygulanan numunelerin 24 saat içinde analizlenmesi gerekir.

 

Doğrudan Fotometrik Metot İle Fenol Tayini

Prensip: Buhar ile destile edilebilir fenolik bileşikler, pH 7.9±0.1’de potasyum ferrisiyanür varlığında, 4-aminoantipirin ile reaksiyona girerek renkli antipirin boyasını teşkil ederler. Bu boya sulu çözeltide tutulur ve absorbans 500 nm’de okunur. Bu metotta çok büyük hassasiyet gerektiğinden, daha küçük distilat hacimleri kullanılmalıdır.

 

Girişim: Ön destilasyon işlemi sonucu elde edilen destilat kullanılarak girişimler en aza indirilebilir veya tamamen giderilebilir.

 

Minimum tayin edilebilir konsantrasyon: Bu metot, kloroform ekstraksiyon metodundan daha az hassastır. 100 ml destilat kullanılarak 5 cm’lik küvetlerde minimum tayin edilebilir miktar 10 µg fenoldür.

 

Fenol Tayini İçin Gerekli Araç ve Gereçler

• Fotometrik Ekipman: 1 veya 5 cm’lik küvetlerle donatılmış ve 500 nm’de okuma yapabilen spektrofotometre
• pH metre

 

Fenol Tayini İçin Gerekli Reaktifler

Tüm reaktifler fenol ve klor içermeyen destile su ile hazırlanmalıdır.

 

– Stok fenol çözeltisi: 1 g fenol, yeni kaynatılmış ve soğutulmuş destile suda çözülür ve 1000 ml’ye seyreltilir. Standart çözeltilerin hazırlanması işlemi aşağıdaki şekilde yapılır: 100 ml su, 500 ml’lik cam kapaklı konik şişeye konur, 50 ml stok fenol çözeltisi ve 10 ml 0.1 N bromat-bromür çözeltisi eklenir. Vakit kaybetmeden 5 ml HCl ilave edilir ve yavaşça karıştırılır. Eğer serbest bromun kahverengi rengi kalıcı olmazsa, 10 ml’lik kısımlar halinde bromat-bromür çözeltisi ilave edilir ve kalıcı bir renk oluşumu sağlanır. Kabın kapağı kapatılarak 10 dakika kadar bekletilir ve ondan sonra 1 g KI ilave edilir. Eğer stok fenol çözeltisi, 1000 mg fenol/l konsantrasyonunda ise, çoğunlukla 4 defa 10 ml’lik bromat-bromür çözeltisi ilave etmek gerekir.

 

Aynı şekilde destile su ile şahit numune hazırlanır ve 10 ml 0.1 N bromat-bromür çözeltisi eklenir. Şahit ve numune 0.025 N sodyum tiyosülfat ile nişasta çözeltisi indikatörü eşliğinde titre edilir. Fenol çözeltisinin konsantrasyonu aşağıdaki şekilde hesaplanır;

 

mg Fenol/l = 7.842 x [(AxB)-C]

 

Burada;

A : Şahit için kullanılan tiyosülfat çözeltisi hacmi, ml

B : Numune için kullanılan bromat-bromür çözeltisinin 10’a bölünmüş olarak ml’si

C : Numune için kullanılan tiyosülfat çözeltisi hacmi, ml’dir.

 

– Ara fenol çözeltisi: 10 ml stok fenol çözeltisi taze kaynatılmış ve soğutulmuş destile su ile 1000 ml’ye seyreltilir. 1 ml çözelti = 10 µg fenol. Bu çözelti günlük olarak hazırlanmalıdır.

– Standart fenol çözeltisi: 50 ml ara fenol çözeltisi, taze kaynatılmış ve soğutulmuş destile su ile 500 ml’ye seyreltilir. 1 ml= 1 µg fenol olup, 2 saatlik süre içinde kullanılmak üzere hazırlanır.

– Bromat-bromür çözeltisi, 0.1 N: 2.784 g anhidro KBrO₃ destile suda çözülür, 10 g KBr kristalleri katılır ve 1000 ml’ye seyreltilir.

– Hidroklorik asit, HCl, derişik

– Standart sodyum tiyosülfat titrasyon maddesi, 0.025 N

– Nişasta çözeltisi

– Amonyum hidroksit, NH₄OH, 0.5 N: 35 ml taze derişik NH₄OH, destile su ile 1 litreye tamamlanır.

– Fosfat tampon çözeltisi: 104.5 g K₂HPO₄ ve 72.3 g K₂HPO₄ suda çözülür ve 1 litreye seyreltilir. pH’ı 6.8 olmalıdır.

– 4-aminoantipirin çözeltisi: 2 g 4-amino antipirin suda çözülür ve 100 ml’ye seyreltilir. Günlük olarak hazırlanır.

– Potasyum ferrisiyanür çözeltisi: 8 g K₃Fe(CN)₆ destile suda çözülür ve 100 ml’ye seyreltilir, gerekirse filtre edilir. Kahverengi cam şişede saklanmalıdır. Bu çözelti haftalık olarak taze hazırlanmalıdır.

– Klorofom, CHCl₃

– Sodyum sülfat, anhidrit Na₂SO₄, granül

– Potasyum iyodür, KI, kristal

 

Fenol Tayininin Yapışılı

İçinde 0.5 mg’den fazla fenol içermeyen 100 ml’ye seyreltilmiş destilat veya tanı 100 ml seyreltilmemiş destilat 250 ml’lik behere konur. 100 ml’lik destile su şahidi ve 0.1 mg, 0.2 mg, 0.3 mg, 0.4 mg ve 0.5 mg fenol içeren 100 ml’lik fenol standartları hazırlanır. Numune, şahit ve standartlara aşağıdaki adımlar uygulanır:

 

– 2.5 ml 0.5 N NH₄OH çözeltisi katılır ve fosfat tamponu ile pH’ı 7.9±0.1’e ayarlanır.

– 1.0 ml 4-aminoantipirin çözeltisi katılır ve iyice karıştırılır.

– 1.0 ml K₃Fe(CN)₆ çözeltisi katılır ve iyice karıştırılır.

– 15 dakika bekletildikten sonra küvetlere konur, numunenin ve standartların absorbansı 500 nm’de şahide karşı okunur.

 

Sonucun Hesabı

Kalibrasyon eğrisini kullanmak suretiyle sonucun bulunması: Numunenin fenol içeriği, fotometrik okumalardan yararlanarak kalibrasyon eğrisinden bulunur.

 

mg fenol/l = (A/B) x 1000

 

Burada;

A : Kalibrasyon eğrisinden okunan numunenin fenol içeriği, mg
B : Ham numune hacmi, ml’dir.

 

Tek bir fenol standardı kullanılarak sonucun bulunması:

 

mg Fenol/l = (C x D x 1000) / (E x B)

 

Burada;

B : Ham numune hacmi, ml
C : Standart fenol çözeltisi içerisindeki fenol miktarı, mg
D: Numunenin absorbansı
E: Standart fenol çözeltisinin absorbansıdır.

 

Doğruluk ve Hassasiyet

Doğrudan fotometrik metodu kullanarak 6 laboratuvarda, 4.7, 48.2 ve 97 mg C₆H₅OH/l konsantrasyonlarda fenol içeren numunelerin analizinde elde edilen standart sapmalar ±0.18, ±0.48 ve ±1.58 mg/L mertebesindedir.