Poliakrilonitril-bentonit/zeolit ve poliakrilamit-lignin kompozitlerinin hazırlanması, modifikasyonu, karakterizasyonu ve bunlara UO22+ ve Pb2+ adsorpsiyonu

Abstract

Adsorpsiyon (katı faza özütleme) yöntemi sulu çözeltilerden metaliyonlarının uzaklastırılmasında/geri kazanımında pratik ve ekonomik olusunedeniyle tercih edilen bir yöntemdir. deal bir adsorban, metallere kimyasal ilgisi,adsorpsiyon kapasitesi ve adsorpsiyon hızı yüksek, ekonomik ve tekrar kullanılabilirolmalıdır. Yüksek dogal bolluktaki maddeler ekonomik açıdan potansiyeladsorbanlardır. Bunlardan, metallere kimyasal ilgisi olan bentonit ve zeolit gibiminerallerle selüloz ve lignin gibi biyo-polimerler önemli olanlardandır. Bunlarekonomiktirler ancak sulu çözeltilerde agregasyon ve/veya koagülasyona ugrama,çözünme ve düsük adsorpsiyon kapasitesi gibi sınırlayıcı özeliklere sahiptirler. Buçalısmanın amacı dogal kökenli bentonit (B), zeolit (Z) ve ligninin (L) sentetikpolimer olarak seçilen poliakrilonitril (PAN) ve poliakrilamit (PAA) ile melezkompozitlerini (B-PAN, Z-PAN ve PAA-L) yapmak, bunların amidoksim vehidroksamik asit modifikasyonları olan poliakriloamidoksim (PAO) vepolihidroksamik asit (PHA) yapılarına dönüstürmek ve tüm bu yapıların adsorbanözelliklerini Pb2+ ve UO22+ iyonları için arastırmaktır.Amaca ulasma basarısının denetiminde, melez kompozitler ve bilesenlerininyapısal karakterizasyonunda FT-IR, XRD ve SEM, adsorpsiyon arastırmalarındaise Pb2+ ve UO22+ ölçümleri için UV-Vis spektrofotometrik yöntemler kullanılmıstır.Adsorban özellikler; adsorpsiyonun derisim, sıcaklık ve zamanla degisimi izlenerek,izoterm sekilleri, termodinamik ve kinetik açıdan incelenmistir. zoterm sekilleri,Langmuir, Freundlich ve Dubinin-Radushkevich modelleri, termodinamik van'tHoff denklemi, kinetigi ise yalancı ikinci derece hız denklemi ve Weber-Morrisparçacık içine difüzyon (intra-particle diffusion) modelleri kapsamındadegerlendirilerek ilgili parametreler saptanmıstır. Adsorban özelligin sürekliligitekrar kullanılabilirlik arastırmaları ile denetlenmistir.Yapısal analizler; PAN'ın B ve Z içerisine, L'nin ise PAA içerisine katıldıgınıve amidoksim ve hidroksamik asit modifikasyonlarının basarılı oldugunukanıtlamıstır. Adsorban özellik arastırması ile ilgili sonuçlar ise arastırılan bu melezadsorbanların Pb2+ ve UO22+ adsorpsiyonu için kimyasal, yüksek tercihli,kendiliginden ve hızlı adsorpsiyon özelliklerine sahip olduklarını göstermistir.Adsorbanların tekrar kullanılabilirlikleri kanıtlanmıstır.Sonuç olarak, bu tez kapsamında sentezlenen ve arastırılan melez kompozityapıların adsorpsiyon arastırmaları ve kromotografik uygulamalara yeni türadsorbanlar olarak önerilebilecegi kanısına varılmıstır.Anahtar Sözcükler: bentonit, zeolit, lignin, kompozit, uranyum, kursun, polimer,poliakrilonitril, poliakrilamit

Adsorption (solid phase extraction;SPE) is a preferable method, which hasbeen widely used in removal/recovery procedures from aquatic environmentbecause of its useful economical and practicality features. An ideal adsorbentshould be economic besides it has chemical affinity to metal ions, high sorptioncapacity, high sorption rate and capable of regeneration (re-usable). Naturally highabundant materials are potential adsorbents; bentonite and zeolite like minerals andcellulose and lignin like bio-polymers are amongst the favorites. These are favorablein terms of economical reason, but they have practical limitations such asaggregation and/or coagulation, dissolution in aquatic media and low sorptioncapacity. The concerns of this investigation is to synthesize of the hybrid composites(B-PAN, Z-PAN, PAA-L) of naturally occurring bentonite (B) zeolit (Z) and lignin(L) with polyacrylonitrile (PAN) and polyacrylamide (PAA) attained as syntheticpolymers, to obtain their polyacrylamidoxime (PAO) and polyhydroxamic acid(PHA) modifications, and to investigate the adsorptive features of these materialsfor Pb2+ and UO22+ ions.To test the achievements of these objectives, FT-IR, XRD and SEM analysiswere used for the structural characterizations of the composites and UV-Visspectrophotometric analysis was used in the adsorption experiments for thedetermination of Pb2+ and UO22+. The adsorptive features in view of the dependencyof adsorption to ion concentrations, temperature and time, by which the profiles ofadsorption isotherms, thermodynamic and kinetics nature of the process wereevaluated. Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushkevich models were of theexperimental isotherms, van?t Hoff equation was of thermodynamic, and pseudosecond order and Weber-Morris intra-particle diffusion models were of kineticsevaluations, from these the related parameters were obtained. The continuity ofadsorptive features was tested by reusability experiments.Evaluations for structural characteristics proved that PAN was included inB and Z as in the inclusion of L in to PAA, and that the amidoxime and hydroxamicacid modifications were succeeded. The results related to the adsorptive featuresshowed that the investigated hybrid composites had chemical affinity, highpreference, spontaneous and high rate for Pb2+ and UO22+ adsorption. Thereusability of the adsorbents was proved.In conclusion, the hybrid composites synthesized and investigated within thisthesis context should be considered as the new types of adsorbents for adsorptioninvestigations and chromatographic applications.Keywords: bentonite, zeolite, lignin, composite, uranium, lead, adsorption, polymer,polyacrylonitrile, polyacrylamide