Makroinimer varlığında yeni hidrojellerin sentezlenmesi, karakterizasyonu ve atık sulardan ağır metal iyonlarının uzaklaştırılıp geri kazanımlarında kullanılması

Abstract

Hidrojeller, oldukça geniş kullanım alanlarına sahip çapraz bağlı hidrofilik polimerlerdir. Su da yüksek oranda şişebilmeleri, difüzyon kontrolü, pH ve sıcaklık gibi ortam koşullarına göre şişme özelliklerinin değişebilmesi ve fonksiyonel gruplar yardımıyla ağır metal iyonlarını tutabilmeleri hidrojellerin su arıtma teknolojisindeki önemini artırmaktadır.Makroinimer; makromonomer, makroçapraz bağlayıcı ve makrobaşlatıcıların özelliklerinin bir yapıda birleştiği makromoleküllerdir. Etkin çapraz bağlayıcı özelliklerinden dolayı çapraz bağlı polimerlerin eldesinde kullanılmaktadırlar. Bu çalışmada; mevcut hidrojellerden daha yüksek miktarda metal bağlama kapasitesine sahip yeni hidrojeller makroinimer kullanılarak sentezlenmiştir. Bu amaçla, farklı oranlarda makroinimer varlığında ek başlatıcı içeren ve içermeyen poli N-vinil-2-pirolidon hidrojelleri serbest radikal polimerizasyonuyla sentezlenmiştir. Ek olarak, hidrojelin mekanik dayanımını artırmak amacıyla hidrofobik bileşen olarak metil akrilat kullanılmıştır. Kopolimer bileşiminin hidrojel üzerindeki etkisini incelemek amacıyla makroinimer derişimi sabit tutularak vinil pirolidon ? metil akrilat oranı değiştirilmiştir. Tüm hidrojellerin ağ yapıları ve şişme özellikleri belirlenerek, farklı pH değerlerindeki sentetik atık sulardan Cu2+, Ni2+, Cd2+ ve Zn2+ metallerini uzaklaştırma kapasiteleri araştırıldı.

Hydrogels, which are crosslinked hydrophilic polymers, are widely used in different areas. Due to their high swelling in water, ability to control the diffusion process, swelling response to changes in environmental conditions such as pH and temperature and also the capability to bind heavy metal ions through the functional groups, moreover these benefits increases the importance of hydrogels in water purification technology.Macroinimer combines the properties of macromonomers, macrocrosslinkers and macroinitiator in a macromolecular structure. Due to their very effective crosslinker properties, macroinimers are used to obtain crosslinked polymers. In this study, new hydrogels which have higher metal ion binding capacity then existing hydrogels were synthesized by using macroinimers. For this purpose, poly N-vinyl-2-pyrrolidone hydrogels were synthesized via the free radical polymerization with different amounts of macroinimer in the absence and presence of any other initiator. In addition, methylacrylate was used as a hydrophobic component to improve the mechanical strength of hydrogel. The effect of the copolymer composition on the hydrogel efficiency was investigated by fixing macroinimer concentration and changing vinylpyrrolidone - methylacrylate ratio. The network structure and swelling properties of all hydrogels were determined and also heavy metal removal capacities of hydrogels has been investigated at different pH values from synthetic wastewater which has containing heavy metals such as Cu2+, Ni2+, Cd2+ and Zn2+.