Fonksiyonel polimerlerle sezyum iyonu adsorpsiyonunun incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada; akrilik asit (AA) ve sodyum vinilsülfonat (VSA) içeren P(AA-ko-VSA) kopolimerleri, N,N'-metilenbisakrilamid (NMBA) çapraz bağlayıcısı varlığında ve amonyum persülfat (APS) başlatıcısı kullanılarak zincir polimerizasyonu ile 25oC'da 1 M monomer sulu çözeltisinde hazırlanmıştır. AA monomerine toplam monomer miktarının molce yüzde 5, 10 ve 20'si oranında VSA ilave edilerek, monomer miktarının molce % 3'ü kadar NMBA ve % 4 APS kullanılarak 3 farklı monomer besleme bileşimi ile VSA5, VSA10 ve VSA20 kopolimerleri sentezlenmiştir. Kopolimerler, elementel analiz, FTIR ve SEM analizleri ile karakterize edilmiştir. Elde edilen kopolimerler ile 25oC'da sulu CsCl çözeltisinden Cs+ iyonunun adsorpsiyonuna temas süresi, adsorban miktarı, Cs+ iyonu çözeltisi başlangıç konsantrasyonu ve pH'ın adsorpsiyon kapasitesine etkileri incelenmiştir. Cs+ adsorpsiyonunda optimum temas süresi 120 dakika ve optimum pH değeri 6 olarak belirlenmiştir. 0.1 gram VSA 20 kopolimerinin 3.10-3 M CsCl çözeltisi ile 298 K'de 120 dakikalık temas süresinde maksimum qe değerinin 1.97.10-4 mol/g olduğu tespit edilmiştir.Adsorpsiyon veriler; Langmuir, Freundlich ve Dubinin-Radushkevich izotermlerine uygulanmış ve bu polimerler ile Cs+ iyonu adsorpsiyonunun Freundlich izotermine uyduğu belirlenmiştir. D-R izoterminden ortalama adsorpsiyon enerjisi 8 kJ/mol olarak hesaplanmıştır. P(AA-ko-VSA) kopolimerleri üzerinde Cs+ iyonu adsorpsiyonunun yalancı ikinci derece kinetik modele uyduğu belirlenmiştir. VSA5, VSA10, VSA20 kopolimerleri ile 288, 308 ve 318 K'de gerçekleştirilen Cs+ adsorpsiyonuna ait ΔHo değerleri sırasıyla 9.72, 9.45 ve 15,45 kJ/mol; ΔSo değerleri sırasıyla 0.067, 0.070 ve 0.087 J/mol.K olarak hesaplanmıştır. Adsorpsiyon reaksiyonunun kendiliğinden gerçekleştiği ve ΔGo değerlerinin -9.58 kJ/mol ile -12,22kJ/mol arasında değiştiği görülmüştür.Aralık 2018, 65 sayfa.Anahtar kelimeler: Adsorpsiyon, Sezyum, Kopolimer,Sodyum vinil sülfonat, Akrilik asit

In this work, P(AA-ko-VSA) copolymers were synthesized from acrylic acid (AA) and sodium vinylsulphonate (VSA) monomers in the presence of N,N'-methylenebisacrylamide (NMBA) crosslinker using ammonium persulphate (APS) as initiator at 25 oC at 1 M aqueous monomer solution. VSA5, VSA10 ve VSA20 copolymers were synthesized adding 5, 10 or 20 mol % VSA of total monomer amount to AA monomer solution using 3 mol % NMBA and 4 mol % APS of total monomer amount at three different initial VSA concentration . The copolymers were characterized by elemental analysis, FTIR and SEM analyses.In the adsorption of Cs+ ion from aqueous CsCl solution by the copolymers obtained, the effects of contact time, adsorbent amount, and initial concentration of Cs+ ion solution, and pH on the adsorption capacity of copolymers were investigated. Maximum qe value of VSA 20 copolymer was determined to be 1.97.10-4 mol Cs+/g copolymer at 298 K and 120 min contact time using 3.10-3 M CsCl solution. The suitability of the adsorption data to Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushkevich isotherms were investigated, and it was determined that the adsorption of Cs+ ion by these polymers fitted well the Freundlich isotherm. Approximate adsorption energy from Dubinin-Radushkevich isotherm was calculated as 8 kJ/mol. It was determined that the adsorption of Cs+ ion onto P(AA-ko-VSA) copolymers takes place by a pseudo second order reaction. In the adsorption of Cs+ ion by VSA5, VSA10, and VSA20 copolymers at 288, 308, anda 318 K, ΔHo values were determined to be 9.72, 9.45, and 5.45 kJ/mol while ΔSo values were 0.067, 0.070, and 0.087 J/mol.K. It was also determined that the adsorption reaction occurs spontaneously, and ΔGo values changes between -9.58 kJ/mol and -12,22 kJ/mol.December 2018, 65 pages.Keywords: Adsorption, İsotherm, Copolymer, Acrylic acid, Sodium Vinylsulphonat.