Investigation of size exclusion chromatography (SEC) column performance for detection of microplastics in aquatic environment

Abstract

Microplastics have become a problem of the modern era with the increasing use of plastics. However, the effects of microplastics on living beings are not known exactly. As stated in the booklet "Microplastics in Drinking Water" published by the World Health Organization (WHO) in 2019, there is no standard method for the detection of microplastics. Although there are various analysis methods for the determination of microplastics in the literature, some deficiencies are observed. In this study, it is aimed to analyze the microplastics in aquatic environment without using organic solvents, especially in accordance with green chemistry. In this context, Size Exclusion Chromatography was used and the performance of four different Ultra- hydrogel columns suitable for aqueous mobile phases was tested. Polyethylene glycol (PEG) standards with different molecular masses were used during this performance test. As a result of the study, the theoretical plate numbers of Ultra- hydrogel 250 Å, Ultra-hydrogel 500 Å, and Ultra-hydrogel 1000 Å columns were calculated as 256, 713, and 342, respectively, and the regression coefficients (R²) were calculated as >0.97. The theoretical plate number of Ultra- hydrogel 2000 Å column was not calculated because of lower regression coefficient.

Mikroplastikler, artan plastik kullanımı ile modern çağın sorunu haline gelmiştir. Mikroplastiklerin canlı varlıklar üzerindeki etkileri ise tam olarak bilinememektedir. Dünya Sağlık Örgütü (WHO) tarafından 2019 yılında yayınlanan ‘‘İçme Sularında Mikroplastikler’’ isimli kitapçıkta da belirtildiği üzere, mikroplastiklerin tespitine yönelik bir standart metot bulunmamaktadır. Literatürde mikroplastiklerin tespiti için çeşitli analiz yöntemleri olmasına rağmen bazı eksiklikler gözlemlenmektedir. Bu çalışmada, özellikle yeşil kimyaya uygun olarak, mikroplastiklerin organik çözücü kullanmadan sucul ortamda analiz edilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, Boyut Dışlama Kromatografisi kullanılmış olup, sulu hareketli fazlara uygun olan dört farklı Ultrahydrogel kolonunun performansı test edilmiştir. Bu performans testi sırasında farklı molekül kütlelerine sahip polietilen glikol (PEG) standartları kullanılmıştır. Yapılan testlerin sonucunda, Ultrahydrogel 250 Å, Ultrahydrogel 500 Å ve Ultrahydrogel 1000 Å kolonlarının teorik plaka sayıları sırasıyla 256, 713 ve 342 ve çizilen kalibrasyon grafiklerinde regresyon katsayıları (R²)>0.97 olarak hesaplanmıştır. Ultrahydrogel 2000 Å kolonu için grafik çizildiğinde regresyon katsayısı düşük olduğundan teorik plaka sayısı hesaplanmamıştır.