Süspansiyon polimerizasyonu ile stiren-DVB üretimi ve bunlardan tanecik aktif karbon hazırlanması

Abstract

ii ÖZET Bu çalışmanın amacı, süspansiyon polimerizasyonu ile tanecik stiren-divinilbenzen üretimi ve bunların karbonizasyonu ile heraoperfüzyon sistemlerinde kullanılmak üzere -tanecik (300-800p aralığında küresel) aktif karbon hazırlanmasıdır. Süspansiyon polimerizasyonu, damıtma ortamı olarak su,başlatıcı olarak BPOf stabilize ve süspanse edici olarak po- livinilalkol, jelatin, bentonit kullanılarak 80°C'da ger¬ çekleştirilmiştir. Monomer(stiren)/su, başlatıcı/monomer, çapraz bağlayıcı (divinilbenzen)/monomer oranları, toplam sıvı hacmi ortam pH'sı ve karıştırma hızı değiştirilerek, değişik boy ve boy dağılımında stiren-divinilbenzen kopolimer tanecikleri elde edilmiştir. Bu taneciklerin uygun bir ısıtma programı uygulanarak değişik gaz atmosferlerin¬ de karbonizasyon ve aktivasyonu ile tanecik aktif karbon¬ lar hazırlanmıştır. Gaz atmosferi olarak CO^N^ ve N2+su buharı kullanılmıştır. Elde edilen aktif karbonların performansı iki test maddesi, kreatinin ve vitamin B kullanılarak kesikli düzende incelenmiştir, Ayrıca elde edilen polimer ve aktif karbon taneciklerin poroziteleri ölçülmüş, yüzey yapıları Scanning Electrone Microscope (SEM) tekniğiyle gözlenmiştir, Süspansiyon polimerizasyon basamazında istenilen boy dağılımında stiren-divinilbenzen tanecik üretimi için süs¬ pansiyon reaktöründeki toplam hacmin 120 mi, karıştırma hızının 280 rpm, monomer/su oranının 1/3, başlatıcı miktarının %1 (ağırlıkça), stabilize ve süspanse ediciler po- livinilalkol, jelatin ve bentonit miktarlarının ise sırasıyla 2.0xlO~2g/mlsu, 2,3x10 g/mlsu ve 1.0x10 3g/mlsu olması gerektiği belirlenmiştir.İİİ Karbonizasyon ve aktivasyon için polimer taneciklerde di- vinilbenzenin oranının ^ %40'dan fazla olması, gerektiği saptanmıştır, Karbonizasyon ve aktivasyon basamağı için en uygun gaz atmosferinin N~+su buharı karışımı olduğu bulun¬ muştur. Divinilbenzen konsantrasyonunun artmasıyla çapraz bağ yoğunluğunun arttığı buna bağlı olarak porozitenin azaldığı ve adsorbsiyon kapasitesinin düştüğü gösterilmiş¬ tir. Hem karbonizasyon işlemi öncesinde», hem de bu işlem sonrasında çekilen SEM fotoğrafları divinilbenzenin yüzeyde yoğunlaştığını ve böylece por dağılımını etkileyerek adsorbsiyon kapasitesini düşürdüğü sonucuna varılmıştır. Adsorbsiyon deneyi sonuçları hemoperfüzyon kolonlarında kullanılan ticari örnek, BACMU (Kureha, Japonya) karbon- 1arıyla karşılaştırılınca adsorbsiyon kapasitesinin bu örneğe göre düşük olduğu gözlenmiştir.

IV SUMMARY The aim of this study is to produce grannular styrene- diviny Ibenzene by using suspension polymerization technique, then by carbonising it to get activated carbon (size range 300-800vif spherical) which can be used in hemoper fusion systems. Suspension polymerization is accomplished at 80 C by using water as dispersion media BPO as initiator, polyvinylal- cohol, gelatine and bentonite as suspender and stabilizing agents respectively. Different sizes of styrene-diviny 1- benzene copolymers, hence a size distribution, were obtained by changing the ratios of monomer ( styrene) /water, initiater/ monomer, crossiinker (diviny Ibenzene ) /monomer j the volume of total liquid; the pH of the medium; and the rate of mixing. Carbonisation and activation of these particles was carried out in different (N`,N`+steam,CO?) gas atmos pheres using a suitable heating program. The performances of activated carbon particles were examined using batch process and creatinine and vitamin B.. _ as test material, The porosity of produced polymer and active carbon particles were measured. Their surface structure were examined using Scanning Electron Microscope. In the suspension polymerization step the following para meters were found to be suitable to get the desired size particles; the total liquid volume in the s us pan s ion reactor was 120 ml ; the mixing rate found to be 280 rpm ; monomer/ water ratio was 1/3; the amount of initiater was 1% by weighty the amount of stabilizing and suspending agents - 2 polyvinylalcohol, gelatxne and bentonite were 2.0x10, 2.3x10 and 1.0x10 g/mlwater respectively. Ratio of diviny Ibenzene in polymer particles was found toV be more than 40% to obtaine carbonisation and activation. The N_+steam mixture was found to be the suitable atmos phere for carbonisation and activation. It was shown that by increasing divinyibenzene concentration the cross-link density increases and related to this effect the porosity and adsorbtion capacity decreases. SEM pictures taken before and after the carbonisation process showed that the divinyl benzene concentrates at the surface and drops the adsorbtion capacity by upsetting porosity. Results of adsorbtion experiment showed lower adsorbtion capacity compared to commercially available BACMU (Kureha, Japan) carbon which is used in hemoperf us ion columns.