Poli(2,5-dihidro-2,5-dimetoksifuran)`ın modifikasyonu ve Ag+ iyonunu adsorplama özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada atık sularda bulunabilen ve kıymetli bir metal iyonu olmasının yanı sıra doğada tehdit oluşturan Ag+ ağır metal iyonunun poli(2,5-dihidro-2,5-dimetoksifuran), pDHMF, ve pDHMF'ın modifikasyonu ile elde edilen reçineleri kullanarak sulu çözeltilerden adsorpsiyon yöntemiyle uzaklaştırılması ve geri kazanımı araştırılmış ve adsorpsiyonların kinetik parametreleri ile adsorpsiyon izotermleri incelenmiştir.pDHMF cis,trans-2,5-dihidro-2,5-dimetoksifuranın, DHMF, dioksan içerisinde SnCI4 ile polimerleştirilmesiyle elde edilmiştir. pDHMF NaOH, CS2 ve 2-aminotiazol ile modifiye edilmiştir. pDHMF ve modifiye pDHMF reçineleri üzerine Ag+ iyonunun adsorpsiyonuna pH, Ag+ iyonu derişimi, adsorpsiyon süresi ve sıcaklığın etkilerini belirlemek üzere Kesikli (Batch) yöntem ile adsorpsiyonlar gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon sonuçları Langmuir, Freundlich, Temkin ve Dubinin-Radushkevich izoterm modellerine ve 1. ve 2. derece kinetik eşitliklerine uygulanmıştır. Elde edilen izoterm ve kinetik parametreler adsorpsiyonların Langmuir, Temkin, Dubinin-Radushkevich izotermleri ve 2. dereceden kinetik modele uyduğunu göstermiştir. Elde edilen ortalama adsorpsiyon serbest enerjisi değerleri ve adsorpsiyon ısıları pDHMF ve modifiye/pDHMF reçineleri üzerine Ag+ iyonunun adsorpsiyonunda fiziksel bağlanmanın etkin olduğunu göstermiştir. pDHMF üzerine maksimum Ag+ iyonu adsorpsiyonunun pH 5.5'de gerçekleştiği bulunmuştur. pDHMF'ın maksimum denge Ag+ adsorpsiyonu yaklaşık 400 mg/L ve üstü derişimli çözeltilerde 120 dakika sonunda 27.5 mg Ag+/g pDHMF olarak elde edilmiştir. Modifikasyonların optimum pH ve maksimum adsorpsiyon süresi üzerinde herhangi bir etkisi gözlenmezken adsorpsiyon kapasitesinin arttığı görülmüştür. NaOH/pDHMF'ın maksimum adsorpsiyon kapasitesi 1500 mg Ag+/L ve üstü derişimli çözeltilerde 110.0 mg Ag+/g NaOH/pDHMF, CS2/pDHMF'ın maksimum adsorpsiyon kapasitesi 1700 mg Ag+/L ve üstü derişimli çözeltilerde 186.2 mg Ag+/g CS2/pDHMF ve AT/pDHMF'ın maksimum adsorpsiyon kapasitesi 2000 mg Ag+/L ve üstü derişimli çözeltilerde 207.1 mg Ag+/g AT/pDHMF olarak bulunmuştur. Modifiye reçineler ile gerçekleştirilen adsorpsiyonlardan elde edilen sonuçlar modifikasyonların pDHMF'ın adsorpsiyon kapasitesini 7-8 kat artırdığını göstermiştir.Tiyoüre içeren çözeltilerle yapılan desorpsiyon çalışmalarından adsorplanmış Ag+ iyonlarının tamamının çözeltiye alınabildiği ve reçinelerin adsorpsiyon kapasitesinde hiçbir değişikliğe uğramadan en az beş kez kullanılabildikleri bulunmuştur.

In this study, removal and recovery of a valuable metal ion, Ag+, which may be found in wastewaters and can be threat to nature were studied by the adsorption onto poly(2,5-dihydro-2,5-dimethoxyfuran), pDHMF, and modified pDHMF resins from aqueous solutions. Adsorption isotherms and adsorption kinetic parameters were also studied.Poly(2,5-dihydro-2,5-dimethoxyfuran) was obtained from the polymerization of cis,trans-2,5-dihydro-2,5-dimethoxyfuran, DHMF, with SnCl4 in dioxane. pDHMF was modified with NaOH, CS2 and 2-aminothiazole. In order to clarify the effect of pH, Ag+ ion concentration, adsorption time and temperature on the adsorption of Ag+ onto pDHMF and modified pDHMF resins, Batch process adsorptions were carried out. Adsorption results were applied to Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushkevich isotherms and first- and second-order kinetic models. The obtained isotherm and kinetic parameters showed that the adsorptions followed a second-order kinetics and fitted well to Langmuir, Temkin and Dubinin-Radushkevich isotherm models. Maximum adsorption of Ag+ ions on pDHMF was found at pH 5.5. Maximum Ag+ equilibrium adsorption of pDHMF was found to be 27.5 mg Ag+/g pDHMF after 120 min in solutions with 400 mg Ag+/L concentration or higher. Optimum pH and maximum equilibrium adsorption time were not affected by the modifications while increases in the adsorption capacities were observed. Maximum adsorption capacity of NaOH/pDHMF was obtained as 110.0 mg Ag+/g NaOH/pDHMF in solutions with concentrations 1500 mg Ag+/L or higher, for CS2/pDHMF 186.2 mg Ag+/g CS2/pDHMF in solutions with concentrations 1700 mg Ag+/L or higher and for AT/pDHMF 207.1 mg Ag+/g AT/pDHMF in solutions with concentrations 2000 mg Ag+/L or higher. The results obtained from the adsorptions carried out with modified resins showed that the modifications increased the adsorption capacity of pDHMF by 7-8 times.Desorption studies in thiourea containing solutions showed that all of the adsorbed Ag+ ions can be stripped into the solutions and the resins can be used at least five times without any change in their adsorption capacities.