Opracowanie metodyk analitycznych badania wybranych lantanowców i ich specjacji w żywności

Abstract

W pracy przedstawiono wielonurtowe badania dotyczące specjacji i oznaczania lantanowców (Eu, Gd, Dy) w próbkach żywności i biologicznych. Pierwszym celem rozprawy było modelowanie specjacji związków lantanowców z kwasem kawowym w roztworach wodnych, wykorzystując techniki potencjometryczne i spektrofotometryczne. Badania wykazały, że kwas kawowy skutecznie chelatuje te pierwiastki, tworząc stabilne kompleksy w różnych zakresach pH (Eu: 7-10, Gd: 7-10,5, Dy: 6,5-11). Drugim celem było opracowanie metod oznaczania śladowych ilości lantanowców w żywności i wodach za pomocą HR-CS ETAAS i ICP-MS. W celu poprawy dokładności oznaczeń, zastosowano modyfikatory atomizera w HR-CS ETAAS oraz komorę kolizyjno-reakcyjną w ICP-MS, co pozwoliło zminimalizować wpływ interferencji spektralnych. Opracowano metody oznaczania europu w wodach pitnych i próbkach żywności techniką HR-CS ETAAS oraz metodę oznaczania europu, gadolinu, dysprozu w wodach i próbkach roślinnych i biologicznych techniką ICP-MS. Następnie opracowano metodę ekstrakcji lantanowców na modyfikowanych materiałach krzemionkowych. Badano właściwości sorpcyjne materiałów MCM-41, KIT-5 i KIT-6, modyfikowanych grupami aminowymi i tiolowymi. Efektywne wydzielanie uzyskano na materiałach z grupami tiolowymi w zakresie pH 2-7. Opracowano metodę wydzielenia lantanowców z wód pitnych i próbek roślinnych przed ich końcowym oznaczeniem techniką ICP-MS.

The dissertation presents multi-faceted studies on the speciation and determination of lanthanides (Eu, Gd, Dy) in food and biological samples. The first goal was to model the speciation of lanthanide compounds with caffeic acid in aqueous solutions, using potentiometric and spectrophotometric techniques. The studies showed that caffeic acid effectively chelates these elements, forming stable complexes within different pH ranges (Eu: 7-10, Gd: 7-10.5, Dy: 6.5-11). The second goal was to develop methods for determination of trace amounts of lanthanides in food and water samples using HR-CS ETAAS and ICP-MS techniques. To improve measurement accuracy, atomizer modifiers were applied in HR-CS ETAAS and a collision-reaction chamber was used in ICP-MS, minimizing the impact of spectral interferences. Methods for determination of europium in drinking water and food samples using HR-CS ETAAS were developed, as well as for determination of europium, gadolinium, and dysprosium in water and plant and biological samples using ICP-MS. Next, a method for the extraction of lanthanides on modified silica materials was developed. The sorptive properties of MCM-41, KIT-5, and KIT-6 materials, modified with amine and thiol groups were studied. Effective extraction was achieved on thiol-modified materials in the pH range of 2-7. Furthermore, method for extracting lanthanides from drinking water and plant samples before final determination using ICP-MS was developed.