Farklı kil yüzeylerine çeşitli polimerlerin adsorpsiyonu ve yüzey özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışma iki aşamada gerçekleştirilmiştir. Birinci bölüm, polivinilimidazolün (PVI) pH, iyon şiddeti ve sıcaklık gibi parametrelerin bir fonksiyonu olarak sulu çözelitilerden sepiyolit yüzeyine adsorpsiyonunun sistematik olarak araştırılmasından oluşmaktadır. Deneysel sonuçlara göre, PVI adsopsiyonu , pH'nın 8,50'den 11,50'ye artmasıyla artarken; sıcaklığın 25ºC'den 55ºC'ye ve iyonik şiddetin 0'dan 0,1 mol L-1 `e artmasıyla azalmıştır. Langmuir ve Freundlich izotermleri kullanılmıştır. İzoterm verileri için, Langmuir izoterm modelinin Freundlich izoterm modelinden daha uygun olduğu görülmüştür. Sepiyolit süspansiyonlarının zeta potansiyeli farklı PVI konsantrasyonlarında ve pH' lardaki sulu çözeltilerinden ölçülmüştür. Deneysel sonuçlara göre; (i) pH ,sepiyolitin zeta potansiyelini etkili biçimde değiştirir; (ii) sepiyolit suda pH 6,6 civarında bir izoelektrik noktaya sahiptir; (iii) PVI, sepiyolitin arayüzey yükünü artırmaktadır. Sıcaklık etkisi,Gibbs serbest enerjisi, entalpi ve entropi değişimleri gibi çeşitli termodinamik parametrelerin hesaplanmasıyla çalışılmıştır. Boyutsuz ayırma faktörü(RL ), sulu çözeltilerden PVI adsorpsiyonu için sepiyolitin kullanılabileceğini göstermiştir.İkinci bölüm ise, PVI adsorplamış bentonitin adsorpsiyon, adsorpsiyon kinetikleri gibi yüzey özellikleri ile sıcaklık, iyon şiddeti ve pH' nın bir fonksiyonu olarak elektrokinetik özelliklerinin araştırılmasından oluşmaktadır. Bentonit örneklerinin zeta potansiyelini pH'nın etkili biçimde değiştirmesine rağmen, bentonit pH 2-12 aralığında hiçbir izoelektrik noktaya sahip değildir. PVI, bentonit yüzeyine adsorbe olurken, bentonit ara yüzey yükünü negatiften daha az negatif yöne doğru değiştirir. Adsorplanan miktarlar (qe ) pH'ya büyük bir bağlılık gösterir. PVI adsorpsiyonu artan pH ile artarken,sıcaklık ve iyonik şiddet ile azalır. Deneysel adsorpsiyon verileri Langmuir ve Freundlich izoterm modelleri kullanılarak araştırılmış ve Langmuir izoterm modelinin adsorpsiyon dengesini en iyi temsil ettiği bulunmuştur. Adsorpsiyon mekanizmasını ve potansiyel hız kontrol basamağını araştırmak için, yalancı-birinci ve ikinci mertebe kinetik denklemleri ve intra-partikül difüzyon modeli deneysel verileri test etmek için kullanılmıştır. Hız sabitleri ve ilgili korelasyon katsayıları deneysel sonuçlar ile önceden bildirilen verilerin uygunluğunu sağlamak için belirlenmiştir. İkinci mertebe kinetik eşitliğinin deneysel veriler için uygun olduğu bulunmuştur.

This study was carried out in two parts. The first section is consisted of; the adsorption of polyvinyimidazole (PVI) onto sepiolite from aqueous solution has been investigated systematically as a function of parameters such as pH, ionic strength, and temperature. According to the experimental results, the adsorption of PVI increases with pH from 8,50 to 11,50, while temperature from 25 to 55ºC, and ionic strength from 0 to 0,1 mol L-1 decrases. Langmuir and Freundlich isotherm models are used. The Langmuir isotherm model appeared to fit the isotherm data better than the Freunlich isotherm model. The zeta potentials of sepiolite suspensions have been measured in aqueous solutions of different PVI concentrations and pH. From the experimental results, (i) pH strongly alters zeta potential of sepiolite; (ii) sepiolite has an isoelectric point at about pH 8,50 in water ; (iii) PVI changes the interface charge from the negative to more negative values for sepiolite. The study of temperature effect has been quantified by calculating various thermodynamic parameters such as Gibbs free energy, enthalpy, and entropy changes. The dimensionless separation factor (RL) has shown that sepiolite can be used for adsorption of PVI from aqueous solutions.The second part is consisted of surface properties pH polyvinylimidazole-adsorbed bentonite such as adsorption, adsorption kinetics and electrokinetic properties have been investigated as a function of temperature, ionic strength and pH. Altough pH strongly altered the zeta potantial of bentonite sample, bentonite does not yield any isoelectric point in the pH ranges of 2-12 , PVI changes the interface charge from negative values to more negative values. Adsorbed amounts(qe) showed a great dependence on pH.The adsorption of PVI increases with increasing pH while temparature and ionic strength decreasing. Experimental adsoprtion data were investigated using Langmuir and Freundlich isotherm models and found that Langmuir isotherm model gave the best represantation of the adsorption equilibrium. In order to investigate the mechanism of adsorption and potantial rate controlling step, pseudo- first- and second- order kinetic equations, and intraparticle diffusion model have been used to test the experimental data. The rate constants and the related correlation coefficients were determined in order to assess which model provides the best-fit predicted data with experimental results. Second- order kinetic equation provided the best fit to experimental data.