2-akrilamido-2-metilpropan sulfonik asit bazlı hidrojellerle ağır metallerin adsorpsiyonu

Abstract

Hidrojeller sıvı ve katı arasında ara durumlarından dolayı önemli özellikler gösterirler. Ağır metal iyonlarının uzaklaştırılmasında ve geri kazanımı uygulamalarında su ve sulu çözeltileri absorlama ve depolama kabiliyeti hidrojelleri yegane madde yapar.Bu çalışmada, sulu çözeltilerden Pb(II) ve Cd(II) iyonlarının uzaklaştırılması amacıyla tiyoüre, guanidin ve üre modifiye 2-akrilamido-2-metilpropan sülfonik asid (AMPS) monomerleri sentezlendi. Sonra radikalik fotopolimerizasyonla Poli(Tiyoüre modifiye AMPS/Akrilik Asit/N-Vinil-2-Pirolidon/2-Hidroksietil Metakrilat) [P(AMPSTU/AAc/NVP/HEMA)] hidrojeli, Poli(Guanidin modifiye AMPS/ Akrilik Asit / N-Vinil-2-Pirolidon /2-Hidroksietil Metakrilat) [P(AMPSG/AAc/NVP/HEMA)] hidrojeli ve Poli(Üre modifiye AMPS/ Akrilik Asit / N-Vinil-2-Pirolidon /2-Hidroksietil Metakrilat) [P(AMPSU/AAc/NVP/HEMA)] hidrojeli hazırlandı. Monomer ve hidrojellerin yapıları Fourier Transform Infrared Spektroskopisi, Termal Gravimetrik Analiz, Taramalı Elektron Mikroskobu ile karakterize edildi.Hidrojellerin metal iyonlarını adsorplama kapasitesi üzerine pH, başlangıç metal iyon konsantrasyonu ve adsorpsiyon denge süresinin etkisi incelendi.Diğer metal iyonlarına karşı hidrojellerin seçiciliği incelendi. Hidrojellerle Pb(II), Cd(II), Hg(II) ve Au(III) iyonlarının yarışmalı adsorpsiyonunda sırasıyla P(AMPSTU/AAc/NVP/HEMA) hidrojeli için seçimlilik sırasının Pb(II)>Au(III) >Cd(II)>Hg(II) şeklinde, P(AMPSG/AAc/NVP/HEMA) hidrojeli için seçicilik Hg(II)>Pb(II)>Au(III)>Cd(II) ve P(AMPSU/AAc/NVP/HEMA) hidrojeli için Pb(II)>Au(III)>Cd(II)>Hg(II) şeklinde olduğu görüldü.Adsorpsiyon parametreleri Langmuir ve Freundlich izoterm modelleri kullanılarak tayin edildi. 0.5 M HNO3 çözeltisi kullanılmasıyla yapılan rejenerasyon işlemleri modifiye polimerlerin adsorpsiyon kapasitesinde kayıp olmaksızın beş kez kullanılabileceğini göstermiştir.

Hydrogels have special properties due to their intermediate state between a liquid and a solid. The ability to absorb and to store much water and water solutions make hydrogels unique materials for a variety of applications of removal and recovery of heavy metal ionsIn this study, thiourea, guanidine and urea modified 2-acrylamido-2-methylpropan sulfonic acid (AMPS) monomers were synthesized in order to remove Pb(II) and Cd(II) from aqueous solutions. Then Poly(Thiourea modified AMPS/Acrilic Acid/N-Vinyl-2-Pyrrolidone/2-Hydroxyethyl Methacrilate) [P(AMPSTU/AAc/NVP/HEMA)] hydrogels, Poly(Guanidine modified AMPS/Acrilic Acid/N-Vinyl-2-Pyrrolidone/2-Hydroxyethyl Methacrilate) [P(AMPSG/AAc/NVP/HEMA)] hydrogels, Poly(Thiourea modified AMPS/Acrilic Acid/N-Vinyl-2-Pyrrolidone/2-Hydroxyethyl Methacrilate) P(AMPSU/AAc/NVP/HEMA) hydrogels were prepared by radicalic photopolymerization. The structures of monomers and hydrogels were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy, Thermal Gravimetric Analysis and Scanning Electron Microscopy.The effect of pH, initial metal ion concentration and adsorption equilibrium time on the metal ion binding capacity of hydrogels was also investigated.The selectivity of the hydrogels towards the different metal ions was tested. The competitive adsorption of Pb(II), Cd(II), Hg(II), and Au(III) by hydrogels was found to be Pb(II)>Au(III)>Cd(II)>Hg(II) for P(AMPSTU/AAc/NVP/HEMA) hydrogels, Hg(II)>Pb(II)>Au(III)>Cd(II) for P(AMPSG/AAc/NVP/HEMA) hydrogels and Pb(II)>Au(III)>Cd(II)>Hg(II) for P(AMPSU/AAc/NVP/HEMA), respectively. The adsorption parameters were determined using both Langmuir and Freundlich isotherm models. A regeneration procedure by treatment with 0.5 M HNO3 solution showed that the modified polymers could be used five times without loss of their adsorption capacities.