Katı Atıklarda Gaz Kromatografisi ile BTEX Tayini

Katı atık kirliliği, çevre koruma alanında önemli bir sorun haline gelmiştir. Tipik organik kirleticiler olan BTEX (benzen, toluen, etilbenzen vb.), yüksek toksisiteleri, güçlü hareketlilikleri ve potansiyel kanserojen riskleri nedeniyle ekolojik çevre ve insan sağlığı için önemli tehditler oluşturmaktadır. Bu kirleticiler sadece endüstriyel üretim ve belediye atıklarından kaynaklanmakla kalmayıp, aynı zamanda katı atık bertarafı, atık birikimi veya uygunsuz işlem yoluyla da çevreye girerek toprak, yeraltı suyu ve çevre ekosistemleri kirletebilir. Bu nedenle, katı atıklarda BTEX'in doğru bir şekilde tespiti çok önemlidir.

Bu makalede "Katı Atık—BTEX Tayini—Headspace/Gaz Kromatografisi Yöntemi" (HJ 975-2018) referans alınmış ve katı atıklarda BTEX tespiti için bir FID dedektörü ve headspace örnekleyici ile donatılmış Wayeal’in Gaz Kromatografı GC6100 kullanılmıştır.

Anahtar Kelimeler: BTEX, Headspace, Gaz kromatografisi, FID Dedektörü, Katı Atık.

1. Deney Yöntemi

1.1 Cihaz Konfigürasyonu

Tablo 1 Gaz Kromatografının Konfigürasyon Listesi

1.2 Deneysel Malzemeler ve Yardımcı Ekipmanlar

Metanol içinde 8 BTEX bileşeninin referans standart çözeltisi (1000μg/mL): Ticari olarak sertifikalı standart çözelti, 4°C'nin altındaki sıcaklıklarda, karanlık koşullarda, hava geçirmez kaplarda saklanır.

Metanol içinde 8 BTEX bileşeninin standart çalışma çözeltisi 1 (10μg/mL): Referans standart çözeltiden 100μL hassas bir şekilde pipetle alın ve 10 mL su ile seyreltin. Kullanmadan önce taze hazırlayın.

Metanol içinde 8 BTEX bileşeninin standart çalışma çözeltisi 2 (100μg/mL): Referans standart çözeltiden 1000μL hassas bir şekilde pipetle alın ve 10 mL su ile seyreltin. Kullanmadan önce taze hazırlayın.

Metanol: Kromatografik sınıf

Fosforik asit: GR sınıfı

Kuvars kumu: 0.30-0.85mm (50-20 mesh). 400°C'de 4 saat boyunca bir kül fırınında ısıtılır, ardından soğuduktan sonra ağzı taşlanmış bir şişeye aktarılır ve kapalı olarak saklanır.

Sodyum klorür: GR sınıfı (kullanmadan önce 400°C'de bir kül fırınında ısıtılır, ardından ağzı taşlanmış bir şişeye aktarılır ve daha sonraki uygulamalar için bir desikatörde saklanır).

Doymuş sodyum klorür çözeltisi: 500 mL su ölçün, pH ≤ 2 olacak şekilde damla damla fosforik asit ekleyin, 180g sodyum klorür ekleyin, iyice çözün ve karıştırın. 4°C'nin altındaki sıcaklıklarda saklayın.

Taşıyıcı gaz: Yüksek saflıkta azot

Hidrojen jeneratörü

Hava jeneratörü

Tam otomatik headspace örnekleyici: ±1°C sıcaklık kontrol doğruluğu.

Headspace şişeleri: Cam headspace şişeleri (20mL).

1.3 Test Koşulları

1.3.1 Headspace Örnekleyici için Referans Koşulları

Isıtma denge sıcaklığı: 95℃

Isıtma denge süresi: 50 dakika

Enjeksiyon valfi sıcaklığı: 100°C;

Transfer hattı sıcaklığı: 110°C;

Enjeksiyon hacmi: 1.0 mL (kantitatif döngü).

1.3.2 Gaz Kromatografı için Referans Koşulları

Kromatografik kolon: Balmumu kılcal kolon, 30m*0.32mm*0.5μm.

Sıcaklık programlaması: Başlangıç kolon sıcaklığı 40°C, 5 dakika bekletilir; daha sonra 5°C/dakika hızla 90°C'ye yükseltilir ve 5 dakika bekletilir.

Kolon akış hızı: 2mL/dak

Enjeksiyon portu sıcaklığı: 200℃

Dedektör sıcaklığı: 250℃

Hava akış hızı: 300mL/dak

Hidrojen akış hızı: 40 mL/dak.

Takviye akış hızı: 25 mL/dak.

Bölünmüş enjeksiyon: Bölme oranı 10:1.

1.4 Çözelti Hazırlama

BTEX Doğrusal Standart Çalışma Çözeltileri

7 headspace şişesine sırasıyla 2g kuvars kumu ve 10mL doygun sodyum klorür çözeltisi ekleyin. Daha sonra her bir karşılık gelen şişeye sırasıyla 0μL, 5μL, 10μL, 20μL standart çalışma çözeltisi 1 (10μg/mL) ve 5μL, 10μL, 40μL standart çalışma çözeltisi 2 (100μg/mL) ekleyin. Hedef bileşik kütleleri sırasıyla 0μg, 0.05μg, 0.10μg, 0.20μg, 0.50μg, 1.00μg ve 4.00μg olan standart seriler hazırlamak için hemen kapatın.

2. Sonuç ve Deney

2.1 Standart Örneklerin Kalitatif Analizi

Şekil 1 BTEX Standart Çözeltisinin Kromatogramı (1.00μg)

Tablo 2 BTEX Standart Çözeltisinin Kromatografik Parametreleri (1.00μg)

Not: Yukarıdaki kromatogramlarda görüldüğü gibi, tüm BTEX bileşen tepe noktaları arasındaki çözünürlük 1.5'i aşmakta ve analitik uygulamalar için gereklilikleri karşılamaktadır.

2.2 Doğrusallık

Şekil 2 BTEX Standart Eğrisi ve Korelasyon Katsayısı

Not: Bu testteki BTEX standart çalışma eğrisi için konsantrasyon seviyeleri 0μg, 0.05 μg, 0.10μg, 0.20μg, 0.50μg, 1.00μg ve 4.00μg idi. Tüm BTEX bileşenleri, analitik uygulamalar için gereklilikleri karşılayan >0.999 korelasyon katsayıları ile mükemmel doğrusallık göstermiştir.

2.3 Hassasiyet

Şekil 3 Katı Atık Örneğinde BTEX'in Tekrarlanabilirlik Kromatogramları (0.025mg/kg)

Şekil 4 Katı Atık Örneğinde BTEX'in Tekrarlanabilirlik Kromatogramları (0.100mg/kg)

Şekil 5 Katı Atık Örneğinde BTEX'in Tekrarlanabilirlik Kromatogramları (0.500mg/kg)

Tablo 3 Katı Atık Örneklerinde BTEX'in Kromatografik Parametreleri

Not: 0.025mg/kg, 0.100mg/kg ve 0.500mg/kg konsantrasyon seviyelerinde BTEX karışık standart örnekleri üzerinde altı tekrar tayini yapılmıştır. Bağıl standart sapmalar (RSD) sırasıyla %1.1-2.4, %1.2-2.4 ve %0.8-1.6 idi. Tüm kromatografik tepe noktaları, standart gerekliliklere uygun bağıl sapmalar göstermiştir.

2.4 LOD

Şekil 6 Katı Atık Örneğinde BTEX'in Tespit Limitleri için Kromatogramlar (0.025mg/kg)

Tablo 4 BTEX Bileşenleri için Yöntem Tespit Limitleri ve Kantifikasyonun Alt Limitleri

Katı atık örneklerinde bir benzen bileşiği çözeltisinin (0.025 mg/kg) sekiz tekrar enjeksiyonu yapılmıştır. Hesaplamalar, katı atık örnek boyutu 2 g olduğunda, bu yöntemin tespit limitinin 0.001 ila 0.004 mg/kg arasında ve kantifikasyonun alt limitinin 0.004 ila 0.016 mg/kg arasında olduğunu ve standart gereklilikleri karşıladığını göstermektedir.

2.5 Örnek Testi

Örnek ön işleme: Bir headspace şişesine 2g katı atık örneği ve 10mL doygun sodyum klorür çözeltisi ekleyin. Şişeyi hemen kapatın ve bir resiprokatörlü çalkalayıcı kullanarak 10 dakika boyunca 150 devir/dakika hızında çalkalayın. Daha sonra headspace örnekleyici kullanarak analiz yapın.

Şekil 7 Katı Atık Örneği Analizinin Kromatogramı

Not: Standart ön işleme prosedürlerini takiben, katı atık örneği örneklemeden sonra analiz edilmiştir. Katı atık örneğinde BTEX bileşiklerine rastlanmamıştır.

2.6 Geri Kazanım Testi

Tablo 5 Katı Atıktaki BTEX'in Kromatografi Parametreleri

Not: Düşük, orta ve yüksek konsantrasyonlarda BTEX ile takviye edilmiş katı atık örnekleri üzerinde sekiz tekrar test yapılmıştır. Tüm BTEX bileşenleri için geri kazanım oranları standart gereklilikleri karşılamıştır.

3. Sonuç

Bu yöntem, katı atıklarda BTEX tayini için bir FID dedektörü ve headspace örnekleyici ile donatılmış Wayeal Gaz Kromatografı GC6100'ü kullanmıştır. Deneysel sonuçlar, tüm BTEX bileşen tepe noktaları arasındaki çözünürlüğün 1.5'i aştığını ve analitik gereklilikleri karşıladığını göstermiştir. Standart çalışma eğrisi konsantrasyonları 0.05 ila 4.0μg arasında olduğunda, tüm BTEX bileşenleri >0.999 korelasyon katsayıları ile mükemmel doğrusallık göstermiş ve analitik talepleri karşılamıştır. Yöntemin hassasiyeti, tespit limitleri ve geri kazanım oranları, standart spesifikasyonlara uygundu. Ön işlemden sonra, test örneklerinde BTEX bileşiklerine rastlanmamış ve bu da normal sonuçları göstermiştir. Bu, Wayeal GC6100 cihazını kullanan yöntemin katı atıklarda BTEX tayini için gereklilikleri karşıladığını göstermektedir.

4. Dikkat Edilmesi Gerekenler

Deneyde kullanılan çözücüler ve referans standartlar tehlikeli kimyasallar olarak sınıflandırılır. Tüm çözelti hazırlama ve örnek ön işleme prosedürleri bir davlumbaz içinde yapılmalıdır. Operatörler, cilt ve giysilerle teması önleyerek, gerektiği gibi uygun laboratuvar kişisel koruyucu ekipmanları giymelidir.