Sıcaklığa duyarlı polimerlerin adsorpsiyon işlemlerinde kullanımının incelenmesi

Abstract

Tez çalışması kapsamında, sıcaklığa duyarlı selüloz esaslı polimerlerin, metal iyonu ve organik bileşiklerin adsorpsiyonundaki etkinlikleri incelenmiştir. Çalışmalarda, sıcaklık, süre, konsantrasyon gibi adsorpsiyon parametrelerinin adsorpsiyon/desorpsiyon işlemleri üzerindeki etkisi değerlendirilmiştir. Bu amaçla selüloz üzerine NIPAM monomerinin graft kopolimerizasyonu, seryum (IV) amonyum nitrat (CAN)-nitrat asidi (HNO3) başlatıcı çifti kullanılarak gerçekleştirilmiş ve sıcaklığa duyarlı kopolimer elde edilmiştir. Elde edilen Selüloz-g-NIPAM kopolimerinin yapısal ve morfolojik karakterizasyonu için elementel analiz, FTIR, XRD ve SEM/EDS analiz yöntemleri kullanılmıştır. Hem FTIR hem de XRD analizleri sonucunda sentezlenen kopolimerin yapısında NIPAM polimerinin varlığı gözlenmiştir. SEM analizleri sonucunda da graft kopolimerizasyonu sonrasında selülozun üzerinde farklı yapıların oluştuğu ve selülozun morfolojisinin değiştiği görülmüştür. DSC analizlerinde de aşı kopolimerin sıcaklığa duyarlı olduğu ve 32,4oC'de hacim faz geçişi gösterdiği tespit edilmiştir.Gerçekleştirilen metal iyonu adsorpsiyon uygulamalarında sıcaklığa duyarlı Selüloz-g-NIPAM kopolimerinin en yüksek metal iyonu tutma kapasitesi Cu(II) iyonunda gözlenirken, adsorpsiyon kapasitesinin Cu(II) > Cd(II) > Ni(II) > Pb(II) sırasıyla azaldığı görülmüştür. Desorpsiyon işleminde ise Ni(II) ve Cu(II) iyonunun etkili bir şekilde desorbe edildiği gözlenmiştir. Organik bileşiklerin adsorpsiyon uygulamalarında sıcaklığa duyarlı Selüloz-g-NIPAM kopolimerinin adsorpsiyon kapasitesinin Bisfenol-A > Sodyum dodesil benzen sülfonat sırasıyla olduğu tespit edilmiştir. Desorpsiyon işlemlerinde de hem SDBS hem BPA'nın kopolimerden etkili bir şekilde desorbe edildiği gözlenmiştir. NSPK adsorpsiyon değerleri çok düşük olduğundan adsorpsiyon-desorpsiyon çalışmaları yapılamamıştır.

In this thesis studies, adsorption processes of the metal ions and organic compounds were investigated by using temperature sensitive cellulose based polymers. In the studies, the effects of adsorption parameters such as temperature, time and concentration on adsorption/desorption processes were evaluated. For this purpose, the graft copolymerization of cellulose and NIPAM monomer was carried out by gradually using the initiator pair of cerium(IV) ammonium nitrate (CAN)-nitrate acid (HNO3) at equal time intervals. For the structural and morphological characterization of the cellulose-g-NIPAM copolymers, elemental analysis, FTIR, XRD, SEM / EDS analysis methods were used.Both the FTIR and XRD analyzes revealed the presence of NIPAM polymer in the copolymer structure. As a result of SEM analysis, it was observed that different structures were formed on cellulose after graft copolymerization and the morphology of cellulose was changed. In the DSC analyzes, it was determined that thermosensitivity property of cellulose was obtained by the grafted NIPAM polymers and that the graft copolymer showed a volume phase transition at 32.4°C.In the performed metal ion adsorption applications, the highest metal ion retention capacity of temperature sensitive Cellulose-g-NIPAM copolymer is observed in Cu(II) ion, while the adsorption capacity decreases as Cu(II)>Cd(II)>Ni(II)>Pb(II) respectively. In desorption process, it was observed that Ni(II) and Cu(II) ions were effectively desorbed.The adsorption capacity of the temperature sensitive Cellulose-g-NIPAM copolymer in organic compound adsorption applications, was found to be high in BPA>SDBS, respectively. In desorption processes, it was observed that both SDBS and BPA were effectively desorbed from the copolymer. Adsorption-desorption studies could not be carried out since NSPK adsorption values were very low.