Preparation of ion-imprinted poly(n-isopropylacrylamide-2-methacryloylamidocysteine), p(NIPA-MAC), thermosensitive hydrogels

Abstract

Bu çalışmada Cd(II) iyonlarının sulu ortamlardan seçimli olarak uzaklaştırılması için, sıcaklığın etkisi ile hidrofilik/hidrofobik karakterini değiştirerek metal iyonunu tersinir olarak adsorbe ve desorbe edebilen, Cd(II) baskılanmış poli(N-izopropilakrilamid-2-metakrilamidosistein), p(NIPA-MAC), ısıya duyarlı hidrojeller hazırlanmıştır.Bu amaçla öncelikle Cd(II) iyonu baskılanmış p(NIPA-MAC) ısıya duyarlı hidrojel adsorbent radikal polimerizasyonu yöntemi kullanılarak sentezlenmiştir. Karşılaştırma yapmak amacıyla pNIPA ve iyon baskılanmamış p(NIPA-MAC) hidrojellerde aynı koşullarda hazırlanmıştır Hidrojellerin şişme ve büzülme özelliğini geliştirmek amacıyla polimerizasyonda kullanılan çapraz bağlayıcı ve şelatlaştırıcı monomer MAC miktarlarının şişme ve büzülmeye etkisi incelenmistir. Hazırlanan ısıya duyarlı hidrjellerin karakterizasyonu için, şişme testi, Fourier Transform Infrared Spektroskopi (FTIR), elemental analiz, SEM görüntüleri, enerji dispersive x-ışınları yöntemleri kullanılmıştır. Sulu ortamlardaki Cd(II) iyonlarının ısıya duyarlı Cd(II) baskılanmış p(NIPA-MAC) hidrojeller kullanılarak adsorpsiyonu ve desorpsiyonu için optimum koşulların belirlenmesinde, ortamın pH'sı, adsorpsiyon süresi, sıcaklığın etkisi ve başlangıç Cd2+ çözelti derişimi kesikli sistemle incelenmiştir. Seçicilik çalışmalarında ise Cd(II) iyonlarına karşı Cu2+, Pb2+, Cr3+ ve Fe3+ metal iyonları karışımları kullanılmıştır. Sertifikali su örneği kullanılarak Cd(II) iyonlarının geri kazanımı belirlenen optimum koşullarda çalışılmıştır. Cd2+ baskılanmış p(NIPA-MAC) ısıya duyarlı hidrojellerin ard arda kullanıma uygunluğu denenmiştir.

Ion-imprinted poly(N-isopropylacrylamide-methacryloylamidocysteine), p(NIPA-MAC) thermosensitive hydrogels were prepared with the aim of reversibly adsorb and release Cd(II) ions, for the selective removal of Cd(II) ions from aqueous media.The present work was organized in two main parts. During the first part of the study, Cd(II) imprinted p(NIPA-co-MAC) hydrogel was synthesized by free radical polymerization technique. The effects of amount of the cross-linker and the amount of MAC monomer used in the synthesis of the hydrogel were investigated in order to improve the swelling/deswelling behavior of the hydrogel. For comparison, pNIPA and non-imprinted p(NIPA-co-MAC) hydrogels were also prepared. The characterization of the prepared thermosensitive hydrogels was carried out by using swelling test, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), elemental analysis, SEM images, and energy dispersive X-ray (EDX) techniques. In the second part of the study, adsorption and desorption of Cd(II) ions from aqueous solutions onto the template removed Cd(II) imprinted p(NIPA-co-MAC), non-imprinted p(NIPA-MAC), and pNIPA hydrogels was investigated in batch processes. The effect of the initial Cd2+ concentration, pH of the medium, temperature, and adsorption time on the adsorption capacity were studied both on the p(NIPA-MAC) and Cd(II)-imprinted p(NIPA-MAC) hydrogels. Selectivity studies of Cd(II) ions versus other interfering metal ion mixture Pb2+, Cu2+, Cr3+, and Fe3+, was reported. Repeated use of the Cd2+-imprinted p(NIPA-MAC) thermosensitive hydrogels from aqueous solutions and the recovery of Cd(II) ions from a certified water sample was also studied.