Redoks aktif katyonik ve anyonik yüzey aktif madde karışımlarının sinerjik etkileşimleri

Abstract

Yüzey aktif madde uygulamaları uzun yıllardır kimya mühendisliğinde önemli biryere sahiptir. Son yıllarda teknolojideki gelişmeler doğrultusunda yeni prosesler vebu proseslere yönelik yeni yüzey aktif maddeleri tasarlanmıştır. Bu çalışmadayüzey (limit yüzey gerilimi, kritik miselleşme konsantrasyonu) ve çözelti özellikleri(çeşitli şekil ve boyutlarda kümeleşmeler oluşturmak) açısından tekli sistemlerdendaha üstün özelliklere sahip karışım sistemleri oluşturulması ve molekül yapısındabulunan redoks aktif grup sayesinde bu özelliklerin tersinir olarak kontrolününsağlaması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda anyonik yüzey aktif maddesiolarak SOS (sodyumoktil sülfat) ve SDBS (sodyum dodesilbenzen sülfonat) vekatyonik yüzey aktif maddesi olarak ise redoks aktif grup (ferrosen) içerenF11DMA (N,N-dimetilferrosenilmetildodesil amonyum bromür) ile karışım sistemlerioluşturulmuş ve bu karışım sistemlerinin, çeşitli karışım oranlarında ve tuzkonsantrasyonlarında, hem indirgenmiş hem de oksitlenmiş durumda yüzeygerilimi, kümeleşme boyutu ve geometresi incelenmiştir. Karışım sistemlerininyüzey gerilimi ölçümleri sonucunda tekli sistemlere oranla daha düşük limit yüzeygerilimi ve kritik miselleşme konsantrasyonlarına ulaşılmıştır. Ferrosen grubununoksitlenmesiyle oluşturulan karışım sistemlerinin yüzey gerilimi değerlerinin,oksitlenmediği duruma göre 5-12 mN/m daha büyük olduğu belirlenmiştir. Budurum yüzey gerilimi üzerinde aktif kontrolün mümkün olduğunu göstermektedir.Karışım sistemlerinin çözelti özellikleri incelenmiş ve tekli sistemlere oranla çokbüyük vesikül veya kangal yapıları oluşturdukları ve redoks reaksiyonu sonucu bukümeleşmelerin daha küçük yapılara dönüştüğü belirlenmiştir. Bu durum çözeltiözelliklerinin aktif kontrolünün mümkün olduğunu göstermektedir. Ayrıca sözüedilen karışım sisteminin viskozitesi de incelenmiş ve suya göre 20 kata varanviskozite artışına yol açtığı saptanmıştır.Anahtar Kelimeler: Yüzey gerilimi, Yüzey aktif maddeler, Aktif kontrol, Ferrosen,Katanyonik karışım.Danışman: Doç. Dr. Nihal Aydoğan, Hacettepe Üniversitesi, Kimya MühendisliğiBölümü, Kimya Mühendisliği A.B.D

Surface-active agents and their applications have been a special topic in ChemicalEngineering. The design of new processes based on the recent technologicaldevelopments and new surfactants for this process become an interest toChemical Engineers. The aim of this study is to form mixed surfactant systemsthat have better surface (low limiting surface tension and critical micellizationconcentration) and solution properties (to form aggregates with different sizes andshapes) compare to single surfactant systems. Moreover, obtaining reversiblecontrol of these properties via redox-active group presents in the structure ofsurfactant molecule of the mixture is also planned. For this purpose, surfactantmixtures were prepared by utilizing an anionic surfactant (SOS, sodium octylsulfate or SDBS, sodium dodecyl benzene sulfonate) and a cationic surfactant(F11DMA, N,N-dimethylferrocenylmethyldodecyl ammonium bromide) which bearsferrocene group as a redox-active site. Surface tension, dynamic and static lightscattering and viscosity measurements of these mixtures were performed atdifferent mixing ratios, salt concentrations and oxidation states. The results of thesurface tension measurements showed that lower limiting surface tension andcritical micellization concentration values are obtained. Moreover, the oxidation ofthe ferrocene results in the increase at the surface tension of the solution (5-12mN/m). This situation indicates that active control on surface tension is possible.Solution properties of mixture systems were investigated and it was determinedthat mixed systems form bigger aggregates than individual systems and as aresult of redox reaction, aggregates transform into smaller ones. This situationindicated that active control on solution properties is also possible. Finally,viscosity of mixed system was investigated and it was determined that mixedsolution is able to increase the viscosity of water reversibly almost 20-fold.Keywords: Surface tension, Surfactant, Active control, Ferrocene, Catanionicmixture.Advisor: Assoc. Prof. Nihal Aydoğan, Hacettepe University, Department ofChemical Engineering, Chemical Engineering Division.