N-Vinil 2-pirolidon esaslı nanokompozit hidrojellerin sentezi ve uygulamaları

Abstract

Hidrojeler üç boyutlu ağ şebeke yapısında ve çok yüksek miktarlarda su absorplama kapasitesine sahip maddelerdir. Nanokompozit, iki veya daha fazla faz içeren ve bu fazlara girenlerden en az biri 10-9(1nm) boyutunda olan karma malzemelerdir.Çevre kirliliği, gelişen teknolojiyle birlikte nüfus artışına ve endüstrileşmeye bağlı olarak artmaktadır ve bunun sonucu olarak bu kirliliğin azaltılmasına ihtiyaç duyulmaktadır. Özellikle tekstil fabrikalarında üretim aşamalarına göre çeşitli bileşim ve miktarlarda atık sular oluşmaktadır. Son yıllarda atık suların temizlenmesinde nanokompozit hidrojellerin adsorban olarak kullanımı oldukça yaygındır.Bu çalışmada, çapraz bağ yoğunluğu farklı iki seri N-vinil-2-pirolidon- itakonik asit (NVP-IA) esaslı kopolimerik hidrojeller ve farklı oranlarda organokil miktarı içeren nanokompozit hidrojeller çözelti ortamında serbest radikal katılma polimerizasyonu ile sentezlenmiştir. Elde edilen bu hidrojeller X ışınları kırınımı tekniği (XRD), Fourier Transform Infrared Spektroskopisi (FTIR), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile karakterize edilmiştir. Organo kil ve çapraz bağlayıcı miktarının hidrojellerin ve nanokompozit hidrojellerin şişme davranışı ve mekanik özellikler üzerindeki etkisi incelenmiştir. Ayrıca, bu tez kapsamında, NVP-IA esaslı nanokompozit hidrojeller kullanılarak sulu çözeltilerden katyonik boyar maddelerin uzaklaştırılması incelenmiştir. Bu amaçla, çözelti ile temas süresi, başlangıç metal iyonu konsantrasyonu, pH, adsorban miktarı, nanokompozit hidrojellerin organo kil içeriği, hidrojelin çapraz bağ yoğunluğu gibi çeşitli parametrelerin etkisi incelenmiştir. Hidrojellein boya uzaklaştırma kapasiteleri Görünür Bölge Spektrofotometresi kullanılarak tayin edilmiştir. Sonuç olarak, NVA-IA esaslı nanokompozit hidrojellerin, sulu çözeltilerden katyonik boyar maddelerin uzaklaştırılmasında adsorban olarak kullanımının mümkünolduğu görülmüştür.

Hydrogels have three-dimensional network structure and which capacities absorb large quantities of water. Nanocomposite are composite materials, containing two or more phase and at least one of these phases incomming is 10-9 (1 nm) size.Environmental pollution increases with the developing technology depending on the population growth and industrialization and as a result, it is needed to reduce the pollution. Especially, according to particular stages of production in textile factories, the various composition and quantities of waste water are occured. In recent years, nanocomposite hydrogels are widely used as adsorbent in cleaning of waste waters.In this study, two series of N-vinyl-2-pyrolidone-itaconic acid (NVP-IA)-based copolymeric hydrogels with different cross-linking density and the nanocomposite hydrogels which consist of the different amount of organoclay are synthesized by free radical addition polymerization in solution. These hydrogels have been characterized by X-ray diffraction technique (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electrone Microscope (SEM). The effect of the amounts of the organo clay and crosslinking density on the hydrogels and nanocomposite hydrogels? swelling behaviours and mechanical properties are investigated. In addition, the removal of cationic dyes from aqueous solutions by nanocomposite hydrogels based NVP-IA was investigated in this thesis. For this purpose, effecting of various factors such as treatment time with the solution, initial dye concentration, pH, amount of adsorbent, organo clay contents of nanocomposite hydrogels, crosslinking density of hydrogels on the dye removal capacities of hydrogels was investigated. Dye removal capacities of hydrogels were determined using visible spectrophotometer. Conclusively, it is observed that it is possible to remove cationic dyes from aqueous solutions by using nanocomposite hydrogels based NVA-IA as adsorbent.