Poli (2,5-dihidro, 2,5-dimetoksifuran) katkılanmış poliakrilamid hidrojellerin adsorpsiyon özelliklerinin incelenmesi
Investigation of adsorption properties of poly (2,5-dihydro, 2,5-dimethoxyfuran) doped polyacrylamide hydrogels
- Tez No: 931659
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ NURAN ERDURAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kırıkkale Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 65
Özet
Bu çalışmada, sulu çözeltilerden katyonik boyaların giderimi için yenilikçi bir adsorban olarak NaOH ile modifiye edilmiş poli(2,5-dihidro-2,5-dimetoksifuran) (pDHMF) katkılı (NaOH/pDHMF) poliakrilamid (pAAm) hidrojeller sentezlenmiştir. Hidrojellerin yapısal ve morfolojik özellikleri Fourier dönüşümlü kızılötesi spektrofotometre (FT-IR) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizleri ile karakterize edilmiştir. Katyonik model boya olarak metilen mavisi (MM) kullanılarak Adsorpsiyon çalışmaları yapılmıştır. Adsorpsiyon sürecine etki eden pH, süre, başlangıç boya derişimi ve sıcaklık gibi faktörlerin etkileri detaylı olarak incelenmiştir. FT-IR analizleri, pDHMF'in hidrojel matrisi içine başarıyla hapsedildiğini doğrulamış, SEM görüntüleri ise NaOH/pDHMF katkısının hidrojel yüzey yapısında önemli değişikliklere neden olduğunu göstermiştir. Adsorpsiyon deneylerinde pH 10, başlangıç boya derişimi 100 mg/L, temas süresi 180 dakika ve sıcaklık 25 oC olarak en uygun koşullar belirlenmiştir. Adsorpsiyon kinetiği, ikinci dereceden kinetik modelle yüksek bir uyum göstermiş (R² = 0,9968) ve süreçte kimyasal etkileşimlerin baskın olduğunu ortaya koymuştur. Ayrıca, deneysel veriler Langmuir adsorpsiyon modeline uygun bulunmuş (R² = 0,9997), metilen mavisi (MM) moleküllerinin adsorban yüzeyinde tek tabakalı bir yapıda homojen şekilde adsorbe edildiğini göstermiştir. Termodinamik analizler, adsorpsiyon sürecinin kendiliğinden gerçekleşen ve endotermik bir mekanizmaya sahip olduğunu göstermiştir. Serbest enerji değişimi (ΔG°) negatif, entalpi değişimi (ΔH°) pozitif ve entropi değişimi (ΔS°) IV değerlerinin yüksek olması, adsorpsiyon sürecinin sıcaklık artışıyla daha avantajlı hale geldiğini doğrulamaktadır. NaOH/pDHMF katkılı pAAm hidrojellerinin yeniden kullanılabilirliği değerlendirilmiş ve HCl çözeltileri ile yapılan desorpsiyon çalışmalarında, 10 döngü boyunca adsorpsiyon veriminde %22–24 oranında bir azalma gözlenmiştir. Bu sonuçlar, hidrojellerin tekrar kullanılabilirliğini ve sürdürülebilirliğini ortaya koymuştur. Sonuç olarak, NaOH/pDHMF katkılı pAAm hidrojeller, yüksek adsorpsiyon kapasitesi, düşük maliyet ve kolay uygulanabilirlik gibi avantajlarıyla MM'nin giderilmesinde etkili bir adsorban olarak öne çıkmaktadır. Sonuçlar, bu malzemenin sadece katyonik boyaların giderilmesinde değil, aynı zamanda ağır metallerin giderilmesinde de potansiyel bir uygulamaya sahip olabileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, NaOH modified poly(2,5-dihydro-2,5-dimethoxyfuran) (pDHMF)-doped polyacrylamide (pAAm) hydrogels were synthesized as an innovative adsorbent for the removal of cationic dyes from aqueous solutions. The structural and morphological properties of the hydrogels were characterized by Fourier transform infrared spectrometry (FT-IR) and scanning electron microscopy (SEM) analyses, and the effects of pH, time, initial dye concentration, and temperature on the adsorption process were investigated in detail. FT-IR analyses confirmed that pDHMF was successfully entrapped in the hydrogel matrix, while SEM images showed that NaOH/pDHMF doping caused significant changes in the hydrogel surface structure. The optimum conditions for the adsorption experiments were determined to be pH 10, initial dye concentration 100 mg/L, contact time 180 min, and temperature 25oC. The adsorption kinetics showed a high agreement with the second-order kinetic model (R² = 0,9968), indicating that chemical interactions were dominant in the process. Furthermore, the experimental data agreed with the Langmuir adsorption model (R² = 0,9997), suggesting that methylene blue (MM) molecules were homogeneously adsorbed on the adsorbent surface in a monolayer structure. Thermodynamic analyses showed that the adsorption process has a spontaneous and endothermic mechanism. The negative values of free energy change (ΔG°), positive values of enthalpy change (ΔH°), and high values of entropy change (ΔS°) confirm that the adsorption process becomes more favorable with increasing temperature. VI The reusability of NaOH/pDHMF doped pAAm hydrogels was evaluated. In desorption studies with HCl solutions, a 22-24% decrease in adsorption efficiency over 10 cycles was observed. These results demonstrated the hydrogels' reusability and sustainability. In conclusion, NaOH/pDHMF doped pAAm hydrogels stand out as an effective adsorbent for removing MM, with advantages such as high adsorption capacity, low cost, and easy applicability. The results suggest that this material may have a potential application not only for removing cationic dyes but also for removing anionic dyes and heavy metals.
Benzer Tezler
- Ni(II) iyonlarının poli(2,5-dihidro-2,5-dimetoksifuran) üzerine adsorpsiyonu
Adsorption of Ni(II) ions on to poly(2,5-dihydro-2,5-dimethoxyfuran)
NURDAN ATALAY
- Fe(III) iyonlarının poli(2,5-dihidro-2,5-dimetoksifuran) üzerine adsorpsiyonu
Adsorption of Fe(III) ions on to poly(2,5-dihydro-2,5-dimethoxyfuran
LOKMAN SALGIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Polimer Bilim ve TeknolojisiKırıkkale ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLSU AKIN ÖKTEM
- Poli(2,5-dihidro-2,5-dimetoksifuran)'ın fonksiyonlandırılması ve fonksiyonlandırmaların metal iyonu adsorpsiyonu üzerine etkilerinin incelenmesi
Functionalization of poly(2,5-dihydro-2,5-dimethoxyfuran) and investigation of the effects of functionalizations on metal ion adsorption
MUTLUHAN BIYIKOĞLU
- Cu(II) iyonlarının poli(2,5-dihidro-2,5-dimetoksifuran) üzerine adsopsiyonu
Adsorption of Cu(II) ions on to poly(2,5-dihydro-2,5-dimethoxyfuran)
MUTLUHAN BIYIKOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
KimyaKırıkkale ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. GÜLSU AKIN ÖKTEM
PROF.DR. ZEKİ ÖKTEM
- Poli(2,5-dihidro-2,5-dimetoksifuran)'ın modifikasyou ve Cd(II) ve Cr(VI) iyonlarını adsorplama özelliklerinin incelenmesi
Modification of poli(2,5-dihydro?2,5-dimethoxyfuran) and characterization of Cd(II) and Cr(VI) ions adsorption
NURAN ERDURAN