Katyonik hidrojellerin sentezi, karakterizasyonu ve anyonik boya gideriminde kullanılması

Abstract

Tehlikeli doğası nedeniyle toksik boyaların neden olduğu çevre kirliliğinin artması büyük bir endişe konusudur. Biyobozunur olmayan ve yüksek derecede toksik boyaların küçük miktarları bile insanlığa ve doğaya ciddi zararlar verebilmektedir. Boya üretiminden, boya değirmenlerinden çıkan atıklar ve tekstil endüstrisinde kullanılan boyalar sonucu oluşan atık sulardan boyanın uzaklaştırılması için kullanılan yöntemlerden bir tanesi de adsorpsiyon yöntemidir. Adsorban geliştirme çalışmaları kapsamında, MOEAMCl ve MAAm monomerleri ile N,N metilen bisakrilamit çapraz bağlayıcısı ve potasyum persülfat radikalik başlatıcısı kullanılarak hidrojeller hazırlandı. Hazırlanan hidrojeller FTIR, SEM, EDAX ve TGA analizleri ile karakterize edildi. Hazırlanan hidrojellerin farklı ortamlarda (pH=2,4,8 ve 9 tampon çözeltileri ile üre ve NaCl çözeltileri) ve sıcaklıklarda (25 oC, 35 oC, 45 oC ve 55 oC) şişme çalışmaları gerçekleştirildi. Ayrıca sentezlenen hidrojellerin anyonik boya gideriminde adsorban olarak kullanılabilirliği araştırıldı. Bu amaçla adsorpsiyon çalışmalarında kirletici olarak anyonik boya olan Metil Oranj (MO) kullanıldı. MOEAMCl-MAAm (75:25 ve 50:50) (HD–2 ve HD–3) monomer besleme oranlarında hazırlanan hidrojellerin MO gideriminde etkin olduğu bulundu. HD-2 ve HD-3 hidrojellerine MO adsorpsiyonunda, ortam pH'sının, adsorban miktarının, sürenin, boya başlangıç derişiminin, sıcaklığın ve ortam matriksinin etkileri araştırıldı. Adsorbsiyon çalışmaları için uygun pH değerinin 9, adsorpsiyon süresinin 6 saat ve adsorban miktarının 0,1 g olduğu belirlendi. Optimum adsorpsiyon şartlarında HD–2 ve HD-3 hidrojelleri için 1000 ppm MO derişiminde boya giderimi %89,4 ve %90,9 ve adsorpsiyon kapasiteleri 950 ve 994 mg/g olarak belirlendi. Her iki hidrojele MO adsorpsiyonunun adsorban miktarı ve sıcaklık artışı ile azaldığı ancak ortam matriksinden çok fazla etkilenmediği gözlendi. Ayrıca adsorpsiyon izotermleri ve adsorpsiyon kinetiği üzerinde de çalışmalar yapıldı ve uygun izoterm modeli Freundlich izotermi olarak belirlendi. Kinetik çalışmalara göre ise HD-3 hidrojelinin incelenen tüm kinetik modellere HD-2'ye göre daha fazla uyduğu anlaşıldı. Termodinamik parametrelere göre MO boya giderimin ekzotermik olduğu anlaşıldı. Yapılan çalışmalar neticesinde elde edilen adsorbanın boya giderimi için kullanılabileceği sonucuna ulaşıldı.

The increase in environmental pollution caused by toxic dyes due to its dangerous nature is a major concern. Even small amounts of non-biodegradable and highly toxic dyes can cause serious harm to humanity and nature. Adsorption method is one of the methods used to remove the paint from the wastes from paint production, dye mills and the wastes formed as a result of the dyes used in the textile industry. Within the scope of adsorbent development studies, hydrogels were prepared using MOEAMCl and MAAm monomers, N, N methylene bisacrylamide crosslinker and potassium persulfate radicalic initiator. The prepared hydrogels were characterized by FTIR, SEM, EDAX and TGA analysis. The swelling studies of the prepared hydrogels in different medium (pH = 2,4,8 and 9 buffer solutions and urea and NaCl solutions) and temperatures (25 oC, 35 oC, 45 oC and 55 oC) were carried out. In addition, the use of synthesized hydrogels as an adsorbent for anionic dye removal was investigated. For this purpose, anionic dye Methyl Orange (MO) was used as a contaminant in adsorption studies. It was found that the hydrogels prepared in the MOEAMCl-MAAm (75:25 and 50:50) (HD–2 and HD–3) monomer feed ratios are effective in MO removal. Effects of medium pH, amount of adsorbent, time, dye initial concentration, temperature and matrix in MO adsorption to HD–2 and HD-3 hydrogels were investigated. The optimum pH, adsorption time and the amount of adsorbent was found 9, 6 hours and 0.1 g, respectively. Under optimum adsorption conditions, dye removal at 1000 ppm MO concentration for HD–2 and HD–3 hydrogels was determined as 89.4% and 90.9% and adsorption capacities as 950 and 994 mg/g. It was observed that MO adsorption to both hydrogels decreased with the amount of adsorbent and temperature increase, but it was not affected by the medium matrix. In addition, studies were conducted on adsorption isotherms and adsorption kinetics, and the appropriate isotherm model was determined as Freundlich isotherm. According to kinetic studies, it was understood that HD-3 hydrogel fits more to all kinetic models examined than HD-2. According to thermodynamic parameters, MO dye removal was found to be exothermic. As a result of the studies, it was concluded that the adsorbent obtained can be used for dye removal.