ÇOM Fraksiyonlama İşlemi

Doğal organik maddelerin fraksiyonlanması ve bu fraksiyonlama işlemlerinde kullanılacak reçinelerin temizlenmesi ve şartlandırılmasında Leenheer (1981) ve Thurman ve Malcolm (1981) tarafından geliştirilen metotlar bazı modifikasyonlarla (Swietlik ve ark., 2004) uygulanmıştır. Bu amaçla Amberlite XAD-8 reçinesi, Bio- Rad AG-MP-50 katyon değiştirme reçinesi, Duolite A-7 anyon değiştirme reçineleri kullanılmıştır.

XAD-8 reçinesinin temizlenmesi amacıyla öncelikle reçine 0.1 N NaOH çözeltisi ile sulandırılmış ve süzülerek küçük boyutlu taneler giderilmiştir. 24 saat 0.1 N NaOH çözeltisi içerisinde bekletilmiş ve sırasıyla 24 saat aseton ve hekzan ile Soxhlet ekstraksiyon işlemine tabi tutulmuştur. Reçine ile kolon hazırlanmasında metanol kullanılmıştır.

AG-MP-50 reçinesine 24 saat metanol ile Soxhlet ekstraksiyon işlemi uygulanmıştır. Reçine ile kolon hazırlanmasında ultra saf su kullanılmıştır.

Duolite A-7 reçinesi saf su ile sulandırılmış ve süzülerek ince kısmı giderilmiştir. 24 saat aseton ile Soxhlet ekstraksiyon işlemi uygulanmıştır. Kolonun hazırlanmasında ultra saf su kullanılmıştır.

Tüm reçineler 1 cm iç çapında ve 60 cm yüksekliğinde cam kolonlara yerleştirilmiştir. Her bir reçineden farklı hacimlerde kullanılmıştır ve reçine hacimlerinin belirlenmesinde Leenheer (1981) ve Thurman ve Malcolm (1981) tarafından geliştirilmiş metotlardan faydalanılmıştır. Reçineler kolonda alt ve üst kısımlarından cam yünü ile desteklenmiştir. Reçinelerin şartlandırılması ve fraksiyonlama çalışmalarında minimum 0.3 mL/dk debi geçirebilecek hassasiyette bir peristaltik pompa kullanılmıştır. Uygun debi aralığını belirleyebilmek için Heidolph marka 5201 model pompa ve SP quick model pompa başlığı kullanılmıştır. Peristaltik pompa hortumu olarak, asit, baz ve kullanılan çözücülere dayanıklı Pharmed hortumlar kullanılmıştır. Uygun debinin sağlanabilmesi için iç çapı 0.8 mm, dış çapı 4 mm ve duvar kalınlığı 1.6 mm olan hortum tercih edilmiştir. Tüm bu şartların sağlanması halinde 0.3-8.0 mL/dk debi aralığında akış sağlanabilmektedir. Kolonların giriş ve çıkışlarında muhtemel girişimlere engel olmak için cam veya teflon bağlantılar kullanılmasına özen gösterilmiştir.

Temizlenmiş XAD-8 reçinesi ile oluşturulmuş kolonun şartlandırılması işleminde, önce hekzanı gidermek amacıyla kolona metanol verilmiştir. Kolon çıkışında TOK değeri 2 mg/L’den daha düşük düzeye gelinceye kadar kolona saf su pompalanmıştır. Zamana karşılık elde edilen TOK değerleri Şekil 3.3’de verilmiştir. Saf suyun ardından kolon sırasıyla 0.1 N NaOH, 0.1 N HCl ve saf su ile yıkanmıştır. Şartlandırılmış XAD-8 kolonuna 250 mL su numunesi 1.0 mL/dk debide verilmiştir. Su numunesinin hacmi suyun organik madde miktarına göre belirlenmiştir (Thurman ve Malcolm, 1981). Numunenin ardından kolona saf su verilmiştir. Bu işlemin

ardından kolondan sırasıyla 0.1 N ve 0.01 N HCl ile hidrofobik baz fraksiyonu eluata geçirilmiştir. Su numunesinin pH değeri HCl ile 2’ye ayarlanarak kolondan tekrar geçirilmiştir. Bu işlemin ardından 0.1 N NaOH ile hidrofobik asit fraksiyonu yıkanarak ayrılmıştır. XAD-8 kolonu hava ile kurutularak 15 saat oda sıcaklığında alüminyum folyo tabakaları arasında bekletilmiştir. Soxhlet ekstraksiyon işlemi ile reçineden hidrofobik nötral fraksiyonu metanole çekilmiştir. Reçinede uygulanan fraksiyonlama ve yıkayaraka ayırma işlemleri şematik olarak Şekil 3.4’de gösterilmiştir. 0 20 40 60 80 100 120 140 0 100 200 300 400 500 600 Hacim, mL TO C , m g/ L

Şekil 3.3 XAD-8 kolonu şartlandırma işleminde kolon çıkışında TOK konsantrasyonu değişimi.

Oluşturulan AG-MP-50 reçinesi kolonuna öncelikle 3 N NH4OH ve hidrojene

doyması için 2 N HCl pompalanmıştır. Spesifik iletkenliği kontrol edilerek ilk kolondan alınan çıkış numunesi ikinci kolona verilmiştir. Kolona verilen saf su hacmine karşılık spesifik iletkenlik değeri değişimi Şekil 3.5’de görülmektedir. 1 N NH4OH ile hidrofilik baz fraksiyonu kolondan yıkanarak ayrılmıştır. Reçinede

uygulanan fraksiyonlama ve yıkanarak ayrılma işlemleri şematik olarak Şekil 3.6’da gösterilmiştir.

Metanol ve saf su ile yıkama

TOK kontrol 0.1 N NaOH ve HCl ile yıkama

Numune ve saf su verilmesi

DAX-8 çıkışında pH 2’ye ayarlanır

0.1 N ve 0.01 N HCl

Hidrofobik bazik fraksiyon

Toplam hidrofilik fraksiyon

AG-MP-50 reçinesi 0.1 N NaOH ve saf su Hidrofobik asidik fraksiyon Hidrofobik nötral fraksiyon DAX-8 reçinesi

Şekil 3.4 DAX-8 reçinesi akım şeması.

Duolite A-7 reçinesi ile hazırlanan kolon çıkışta TOK konsantrasyonu 2 mg/L’den daha düşük düzeye gelinceye kadar 1 N HCl ile temizlenmiş ve hidroklorit formuna dönüştürülmüştür. TOK konsantrasyonunun zamana karşı değişimi Şekil 3.7’de verilmektedir. Ardından reçine serbest baz formuna dönüşünceye kadar

kolona 3 N NH4OH verilmiştir. Kolon çıkışında spesifik iletkenlik 10 µmho değerine

gelinceye kadar kolona saf su verilmiştir. Verilen su hacmine karşılık iletkenlik değeri değişimi Şekil 3.8’de gösterilmiştir. İkinci kolonun çıkışında elde edilen su numunesi bu kolona verilmiştir. 3 N NH4OH ile hidrofilik asit fraksyonu kolondan

yıkanarak ayrılmıştır. Kolon çıkışındaki fraksiyon ise hidrofilik nötral fraksiyonudur. Reçinede uygulanan fraksiyonlama ve yıkanarak ayrılma işlemleri şematik olarak Şekil 3.9’da gösterilmiştir.

0 50 100 150 200 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Hacim (mL) İle tk en lik ( µ S /c m )

3 N NH4OH ve 2 N HCl

Spesifik iletkenlik kontrol Saf su Toplam hidrofilik fraksiyon

Hidrofilik asidik ve nötral fraksiyon

Duolite A-7 reçinesi

1 N NH4OH

Hidrofilik bazik fraksiyon

AG-MP-50 reçinesi

0 200 400 600 800 1000 0 500 1000 1500 2000 2500 Hacim (mL) TO C ( m g/ L )

Şekil 3.7 Duolite A-7 kolonu şartlandırma işleminde çıkış TOK konsantrasyonu değişimi. 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 100 200 300 400 500 600 Hacim (mL) İle tk en lik ( µ S /c m )

1 N HCl

Spesifik iletkenlik kontrol

3 N NH4OH

Saf su

Hidrofilik nötral fraksiyon

1 N NH4OH

Hidrofilik asidik fraksiyon

Duolite A-7 reçinesi

TOK kontrol Hidrofilik asidik ve nötral fraksiyon

Saf su

Şekil 3.9 Duolite A-7 reçinesi akım şeması.