Plastiklerde metal analizleri ve organik matriksinin karakterizasyonu

Abstract

Tez çalışması kapsamında bölgemizde aktif olarak çalışan birçok sektörde kullanılan plastik malzemelere ait kalite parametrelerinin belirlenmesinde karşılaşılan bazı analitik problemlerin çözümüne ilişkin metotlar geliştirilmiştir.İlk bölümde, plastiklerdeki zararlı metal (Cd, Cr, Hg ve Pb) düzeylerinin AAS ile belirlenmesine yönelik klasik açık sistem yaş yakma ile örnek hazırlama basamağı, kemometrik yaklaşımlarla optimize edilerek iyileştirilmiştir. Ayrıca ksilen kullanılarak, ısıl işlem sonrası EDXRF ile metal tayinine yönelik yeni geliştirilen metot, sertifikalı referans malzeme ile valide edilmiştir. Metodun uygulamasında plastik poşetlerdeki metal analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu metot hızlı ve güvenilir örnek hazırlama sağlamıştır. Gözlenebilme sınırları Cd, Pb ve Hg için 12 mg/kg iken; Cr için 24 mg/kg seviyesindedir. Ayrıca bu metallerin ambalaj örneklerinden gıda ve benzeri çözücülere olan migrasyonları farklı sıcaklık ve sürelerde ICP teknikleri ile çalışılmıştır.Organik matriks karakterizasyonu çalışmalarında ise, yapay güneş ışığına maruz bırakılan yapılarda yüzey fonksiyon ve morfolojisinin değişimi ATR-FTIR ve SEM teknikleri ile incelenmiş ve bu tekniklerin sektördeki uygulamalarına yönelik örnekler verilmiştir. Ayrıca plastik esaslı kompozit tekstil ürünlerinin yanması sırasında oluşabilecek sağlığa zararlı bileşenlerin nitel analizi çözücü tuzağı sonrası GC-MS ile gerçekleştirilmiştir. Kalitatif analizde başta poliaromatik hidrokarbon bileşiklerinden naftalen olmak üzere EPA tarafından zararlı kabul edilen yapılara rastlanmıştır. Bunlara ek olarak fitalat esterlerinin plastik üründeki derişimlerinin belirlenmesinde organik çözücüler ile ultrasonik ekstraksiyon sonrası GC-MS ile analizleri gerçekleştirilmiştir. Fitalat esterlerinin oyuncaklardan yapay tükürüğe geçişlerinin izlenmesi hedeflenmiş, bu amaçla geçiş sonrası sulu fazdan aktif karbon ile ayırma ve zenginleştirme işlemi geliştirilmiştir. Adsorpsiyon üzerine etkili parametreler (pH, aktif karbon miktarı ve süre) merkezi kompozit dizayn ile optimize edilmiştir. Aktif karbon yüzeyinden elüsyon için farklı çözücüler denenmiştir. Yatay çalkalama ile (37 ºC'de 2 saat) yapay tükürük çözeltisine oyuncaklardan fitalat esterleri migrasyonu gerçekleştirilmiştir. Olası geçişlerin analizinde optimize edilen aktif karbon metodu kullanılmıştır.

In this study, new analytical methods were developed for solution of some problems related to determination of quality parameters in plastic materials used in many sector of our region.Firstly, sample preparation step performed with open wet ashing system which is a conventional method used for the determination of toxic metal (Cd, Cr, Pb and Hg) level in plastics by AAS was improved by using chemometric approaches. In addition, new EDXRF method developed for the metal determination exploiting xylene after heat treatment was validated with certified reference material. The metal analyses were carried out in plastic bags for the application of the new method. The new solvent treatment method was obtained for a rapid and accurate sample preparation step. While detection limit of the new method for Cr was 24 mg/kg, this value for Cd, Pb and Hg was 12 mg/kg. Migration of these metals from packaging material to food and food simulants was also tested in different temperatures and periods by ICP techniques.Secondly, the effects of artificial sunlight on some different plastic components were analyzed in organic matrices characterization studies. The changes on the surface and structure were evaluated with SEM and ATR-FTIR techniques, respectively. Examples of the application of these techniques intended to industry were also performed. Thirdly, for qualitative analysis of unhealthy gas products produced during the combustion of plastic based composite textile materials, the gas products were collected in solvent trap and analyzed by GC-MS. According to qualitative analysis results, particularly naphthalene, one of the polyaromatic hydrocarbon compounds, and many other compounds adopted hazardous by EPA were identified. In addition, determine concentration of phthalate esters in plastics, GC-MS analyses were performed following ultrasonic extraction by using organic solvents. Enrichment of analyte with activated carbon from aqueous phase was also performed after migration for monitoring the phthalate migration from plastic toys into saliva. Central composite experimental design was carried out to optimize the extraction parameters, including pH, adsorption time and the amount of active carbon. Elution from the surface of activated carbon was tested by different solvents. A horizontal agitation method was utilized to extract phthalates into the simulated saliva for 2 hours at 37ºC. The optimized method was applied to study the migration of phthalates from different children's toys into saliva.