Preparation of block copolymers of ethylene glycol and glycidyl methacrylate for extraction of mercury ions from aqueous solution
Civa iyonarının sulu çözeltilerden uzaklaştırılması amacıyla etilen glikol ve glisidil metakrilat kopolimerin hazırlanışı
- Tez No: 251962
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BAHİRE FİLİZ ŞENKAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 69
Özet
İnorganik maddelerin atık sulardan uzaklaştırılması organik maddelere nazaran daha zor bir prosestir. Çünkü organik maddeler aktif karbonla kolaylıkla yapıları bozulmadan giderilebilirler. Oysa ki inorganik maddelerin giderilmesi için bunlarla kimyasal oluşturabilecek ligant grupları taşıyan adsorbanlara ihtiyaç vardır.Civa elektrik boyaları, mantar ilaçları, kağıt, ilaç, klor-alkali vb. gibi endüstrilerde sıklıkla kullanılır. Yüksek oranda zehirli olmalarından dolayı bütün civa bileşiklerinin atık ve içme sularından giderilmesi özel bir önem teşkil etmektedir. Civanın seçici olarak giderilmesinde ligant bağlı polimerlerin kullanımı bir çok bilimsel makale ve derlemenin konusunu oluşturmaktadır.Bu çalışmada ticari PEG-400 bir makrobaşlatıcı elde etmek amacıyla kloroasetil klorür ile modifiye edilmiştir.Sentezlenen PEG esaslı makrobaşlatıcı varlığında glisidil metakrilatın atom transfer radikal polimerizasyonu (ATRP) gerçekleştirilmiştir (Şekil 2.). Blok kopolimerizasyonun dönüşüm-zaman grafiği Şekil 1'de verilmiştir.Şekil 1. : Glisidilmetakrilatın 650C `deki blok kopolimerizasyonundadönüşüm-zaman grafiği. [GMA]= 7,2 mol/lt; [PEG-Cl]= 0,17mol/lt; [CuBr]= 1 mol/lt, [bpy]= 1 mol/ltŞekil 2. : GMA'nın ATRP yöntemiyle blok kopolimerizasyonu1. Blok kopolimerin Sülfonamit ile ModifikasyonuPGMA-b-PEG-b-PGMA trikopolimerin aşırı miktarda amonyak ile reaksiyonu sonucu, 3.33 mmol.g-1 primer amin fonksiyonuna sahip kopolimer elde edilmiştir.Şekil 3. : Primer amin içeren triblok kopolimer sentezi (II)Sülfonamid oluşum basamağı, benzen sülfonil klorürün aşırısı ile amin fonksiyonuna sahip blok kopolimerin reaksiyonu ile gerçekleştirilmiştir (Şekil 3). Sülfonamid içeriği 2.8 mmol.g-1 olarak bulunmuştur.Şekil 4. : Sülfonamid ile modifiye edilmiş polimerik sorbent2. Civa AdsorpsiyonuSülfonamid içeren polimerik adsorbent civanın uzaklaştırılmasında etkili bir adsorbenttir. Civa iyonlarının sülfonamit gruplarıyla bazik ortamdaki reaksiyonu kovalent yapıda civa-sülfonamid bağları oluşturur. Polimerik sorbente civa bağlanması Şekil 3.'de gösterilmiştir.Şekil 5. Polimerik Adsorbente Civa BağlanmasıPolimerik adsorbentin adsorpsiyon kapasitesi civayla etkileşme öncesi ve sonrasındaki çözeltilerdeki aşırı civa iyonlarının saptanmasıyla analiz edilmiştir. Civa adsorpsiyon kapasitesi 3.12 mmol g -1 olarak bulunmuştur (Tablo 1 ).Polimerin civa tutma etkinliğini araştırmak için ,metal ekstraksiyon deneyleri Cd(II), Mg(II),, and Fe(III) çözeltileri ile de tekrar edilmiştir.Herbiri farklı adsorpsiyon kapasiteleri (0 ? 1,45 mmol/g arasında değişen ) göstermiştir (Tablo 1.) .Normal şartlarda sulfonamit azotunun indirgenmiş elektron verici karakterinden dolayı sulfonamit grup diğer geçiş metalleriyle koordinasyon bağı oluşturmaz. Bundan dolayı civanın ayrılmasında yüksek seçicilik beklenir.Tablo 1. : Polimerik sorbentin civa adsorpsiyon karakteristiğiMetal iyonBaşlangıç Konsantrasyonu(M)Sorbent Kapasitesi(mmol.g -1)Geri Kazanılan Metal(mmol.g-1)Hg(II)0.0743.122.36Hg(II)0.053.10Hg(II)0.0253.00Cd(II)0.1500.35-Mg(II)0.1500-Fe(III)0,0710.45-3. Civa Adsorpsiyon KinetiğiPolimerin düşük miktarlardaki etkinliğinin bulunması için kesikli kinetik adsorsiyon deneyi oldukça seyreltik ( 3,7 x 10-4 M ) HgCl2 çözeltilerinde gerçekleştirilmiştir. Şekil 4.'deki konsantrasyon-zaman grafiği 60 dakikalık bir temas süresinde Hg (II) konsantrasyonunun sıfıra düştüğünü göstermektedir.Şekil 6. : Civa'nın seyreltik çözeltilerden tutunma kinetiği Polimer için adsorpsiyon kinetiği ikinci mertebe kinetiğine uyar ( k= 6,19/M s korelaston faktörü = 0,989)Civa yüklü polimerin geri kazanımında 5 M nitrik asit kullanılmıştır. Yüklü polimer 24 saat süresince nitrik asitle etkileştirilmiş ve civa geri kazanım kapasitesi 2.36 olarak bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
Removal of inorganic pollutants from wastewater is a tedious process compared to the removal of organics because most of the latter can be removed relatively simply by activated carbons without much regard to their origin. Inorganic pollutants, however, need to use sorbents with ligating groups able to bind to them by forming chemical bonds.Mercury is used in a wide variety of industries such as electrical paints, fungicides, chlor-alkali, paper and pulp, pharmaceutical, etc. Because of the high toxicity of all mercury compounds, the extraction of mercuric ions from aqueous wastes and drinking water are special environmental importance. The use of polymer-bonded ligands in selective mercury removal has been the subject of many research articles and reviews.In this study, commercial PEG-400 was modified with chloroacetyl chloride to obtain macroinitiator.Block copolymerization reaction of glycidyl methacrylate (GMA) was carried out by atom transfer radical polymerization (ATRP) method using PEG macroinitiator. (Figure 2.).Conversion-time plot of the block copolymerization of GMA was given in Figure 1.Figure 1. : Conversion of the block copolymerization of glycidyl methacrylate at65 0C [GMA] = 7.2 mol/L; [PEG-Cl]= 0.17 mol/L; [CuBr]= 1 mol/L,[bpy]=1mol/LFigure 2. : Block copolymerization reaction of GMA by ATRP method.1. Sulfonamidation of the copolymerReaction with excess of ammonia was given a primary amine containing polymer with 3,33 mmol g-1 amine functions (Figure 3.).Figure 3. : Preparation of amine containing triblock copolymer (II)The sulfamidation step (Figure 3.) was achieved by treating with excess of benzenesulfonyl chloride and the sulfonamide content was found to be about 2,8 mmol g ?1.Figure 4. : Sulfamidation of primary amine containing block copolymer (III)2. Mercury UptakeThe sulfonamide containing polymeric sorbent was an efficient sorbent to remove mercury.On the basis of the basic reaction of the mercuric ions with sulfonamide groups, which yielded covalent mercury?sulfonamide linkages. The mercury binding of the polymeric sorbent can be depicted as shown in Figure 5.Figure 5. : Mercury binding of the polymeric sorbent.The sorption capacity of the polymeric sorbent was analyzed by the determination of the excess mercury ions in the supernatant solutions. The mercury sorption capacity was found as 3.12 mmol g ?1 (Table 1.).To inspect mercury efficiency of the resin, metal extraction experiments were repeated with Cd(II), Mg(II),, and Fe(III) solutions. Each showed a small sorption capacities (0.35? 0.45 mmol/g) were found according to mercury sorption capacity (Table 1.).Since, in ordinary conditions the sulfonamide group is not capable of forming coordinative bonds with other transition metal ions, as a result of the reduced electron-donating character of the sulfonamide nitrogen; the separation of mercury ions is expected to be highly selective.Table 1 : Metal uptake characteristics of the sorbentMetal ionInitial concentration(M)Sorbent capacity(mmol.g -1)Recovered metal(mmol.g-1)Hg(II)0.0743.122.36Hg(II)0.053.10Hg(II)0.0253.00Cd(II)0.1500.35-Mg(II)0.1500-Fe(III)0,0710.45-3. Kinetics of the Mercury SorptionTo investigate the efficiency of the polymer presence of trace quantities, batch kinetic sorption experiments were performed with highly diluted HgCl2 solutions (3,7 x 10-4 M). The concentration?time plots in Fig. 6 shows that within about 60 min of contact time, the Hg(II) concentration falls zero.Figure 6. : Mercury sorption kinetics of the polymeric sorbent from dilutedsolutionThe kinetics of the sorption obey second order kinetics (k = 6,19/M s with a correlation factor of 0.989) for the sorbent.In the regeneration of mercury from loaded polymer, 5 M Nitric acid was used as an appropriate agent.. When loaded sample was interacted with nitric acid for 24 h, the amount of recovered mercury is around 2.36 mmol/g (Table 1), which is about 76 % of the capacity of fresh polymer.
Benzer Tezler
- Preparation pyrene bearing asymmetric block copolymer for sensing applications as a fluorescent chemosensor
Floresan kemosensör olarak algılama uygulamaları için piren içeren asimetrik blok kopolimerin hazırlanması
İLAYDA KORAMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BÜNYAMİN KARAGÖZ
- Atık polietilentereftalattan özel blok kopolimerler ve çevre dostu alkid reçine üretimi
Production of special block copolymers and environmental friendly alkyd resins from PET wastes
OĞUZ MECİT
- Sıvı kristal blok ve graft kopoliner sentezinde yeni yöntemler
New synthetic approaches for the synthesis of liquid crystalline block and graft copolymers
YEŞİM HEPUZER
- Synthetic strategies for complex macromolecular architectures
Karmaşık makromoleküllerin sentezinde sentetik yöntemler
YONCA ALKAN GÖKSU
- Preparation of block copolymers with macro-azonitrile as an initiator and characterization of the products
Blok kopolimerlerin makro-azonitril başlatıcılı ile hazırlanması ve elde edilen blok kopolimerlerin karakterizasyonu
SEVİM ULUPINAR
Yüksek Lisans
İngilizce
1990
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN YÜRÜK
