Σύνθεση, χαρακτηρισμός και κινητική της αντίδρασης, συμπολυμερών με βάση τα OEGMA, ΟEGMEMA και ΑΑc με εφαρμογές ως υδροπηκτές στην επεξεργασία αποβλήτων
Creators: name: Μάνιος, Τριαντάφυλλος Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Συμπολυμερή
Υδρογέλες
Επεξεργασία Αποβλήτων
Copolymers
Hydrogels
Waste Treatment

description: Μονομερή που αποτελούνται από ένα πολυμερισμένο μεθακρυλικό τμήμα που συνδέεται με μία σύντομη αλυσίδα πολυ (αιθυλενογλυκόλης) (PEG) δημιουργούν πολύπλευρα οικοδομικά τετράγωνα για την παρασκευή «έξυπνων» βιοϋλικών.[32] Οι υδρογέλες που βασίζονται σε αυτά τα μονομερή είναι μια πολύ σημαντική κατηγορία βιοϋλικών με πολλές εφαρμογές. Η κινητική του ριζικού πολυμερισμού αυτών των ολιγομερών, και πιο συγκεκριμένα της μεθακρυλικής ολιγο(αιθυλενογλυκόλης) (OEGMA) και του μεθακρυλικού μεθυλεστέρα ολιγο(αιθυλενογλυκόλης) (OEGMEMA) διερευνήθηκε προηγουμένως στην ομάδα μας.[32] Σύνθεση νέων τυχαίων συμπολυμερών που βασίζονται στην μεθακρυλική ολιγο(αιθυλενογλυκόλη), μεθακρυλικό μεθυλεστέρα ολιγο(αιθυλενογλυκόλης) και ακρυλικό οξύ, παρουσιάζονται σε αυτή την εργασία. Η τεχνική επί τόπου ριζικού πολυμερισμού μάζας χρησιμοποιήθηκε με διάφορες αρχικές μοριακές αναλογίες των μονομερών που χρησιμοποιήθηκαν κάθε φορά. Η ταχύτητα πολυμερισμού και ο βαθμός μετατροπής των μονομερών μετρήθηκαν χρησιμοποιώντας την τεχνική της διαφορικής θερμιδομετρίας σάρωσης (DSC) μη ισόθερμες συνθήκες, με αρκετές σταθερές ταχύτητες θέρμανσης ή με ισοθερμικές συνθήκες, σε διαφορετικές σταθερές θερμοκρασίες αντίδρασης. Χρησιμοποιήθηκαν τεχνικές ισομετατροπής για την εκτίμηση της μεταβολής της ενέργειας ενεργοποίησης του πολυμερισμού ως συνάρτηση της έκτασης της αντίδρασης. Από τη θερμοβαρυμετρική ανάλυση επιβεβαιώθηκε ότι η παρουσία ακρυλικού οξέος σε πολυ (OEGMA-co-AAc) και πολυ (OEGMEMA-co-AAc) ενισχύει τη θερμική σταθερότητα σε ορισμένες αρχικές μοριακές αναλογίες μονομερούς. Επιπλέον, η παρουσία OEGMA ενισχύει ελαφρώς τη θερμική σταθερότητα του πολυ (OEGMA-co-OEGMEMA) σε κάποιες αρχικές μοριακές αναλογίες μονομερούς. Ο βαθμός διόγκωσης και το ποσοστό πηκτώματος προσδιορίσθηκαν με βαρυμετρία και έδειξαν ότι τα ομο-πολυμερή, εκτός του Ρ (ΑΑc), παρουσιάζουν υψηλές τιμές διόγκωσης, οι οποίες μειώνονται με την αύξηση της ποσότητας του ΑΑc στα συμπολυμερή. Τα συμπολυμερή πολυ (OEGMA-co-OEGMEMA) εμφανίζουν ενδιάμεσες τιμές ποσοστού πηκτώματος και βαθμού διόγκωσης σε σύγκριση με τα αντίστοιχα ομο-πολυμερή τους. Περαιτέρω, διεξήχθησαν δοκιμές προσρόφησης διαφόρων χρωστικών όπως κατιονικών, ανιονικών, μετάλλου-συμπλόκου και αντίδρασης με όλα τα συμπολυμερή και αντίστοιχα ομο-πολυμερή και οι συγκεντρώσεις των χρωστικών στις υδατικές φάσεις μετρήθηκαν με φασματοφωτόμετρο UV-Vis. Εξαιρετικά αποτελέσματα παρατηρήθηκαν στις δοκιμές προσρόφησης ανιονικού και μεταλλικού συμπλόκου διαλύματος βαφής όπου επιτεύχθηκε αποχρωματισμός από συγκεκριμένα προσροφητικά. Τέλος, έγιναν δοκιμές προσρόφησης για απομάκρυνση βαρέων μετάλλων για όλα τα προσροφητικά, χρησιμοποιώντας υδατικά διαλύματα θειϊκού χαλκού,θειικού κοβαλτίου και διχρωμικού καλίου. Καθώς η ποσότητα του ΑAc στα συμπολυμερή αύξησε την ικανότητα προσρόφησης των Cu (II) και Cr207 δείχνοντας ελπιδοφόρα αποτελέσματα για περαιτέρω έρευνα. Οι υδρογέλες Poly(OEGMA-co-OEGMEMA) έδειξαν χαμηλότερες εώς μηδαμινής ικανότητες απορρόφησης
description: Monomers composed of a polymerizable methacrylate moiety connected to a short poly(ethylene) glycol (PEG) chain are versatile building-blocks for the preparation of ‘‘smart’’ biorelevant materials. Hydrogels based on these PEG methacrylates are a very important class of biomaterials with several applications. The radical polymerization kinetics of two such oligomers, namely oligo(ethylene glycol) methacrylate (OEGMA) and oligo(ethylene glycol) methyl ether methacrylate (OEGMEMA) was investigated previously in our group.2 Synthesis of novel statistical copolymers based on oligo(ethylene glycol methacrylate), oligo(ethylene glycol methyl ether methacrylate) and acrylic acid, is presented here. The in situ bulk radical polymerization technique was used with various initial molar ratios of the monomers employed each time. Experimental polymerization rate and monomer conversion data were measured using Differential Scanning Calorimetry (DSC) operating under non-isothermal conditions, at several constant heating rates, or isothermal, at different constant reaction temperatures. Isoconversional techniques were employed to estimate the variation of the polymerization effective activation energy as a function of the extent of reaction. From thermogravimetric analysis, it was verified that the presence of acrylic acid in poly(OEGMA-co-AAc) and poly(OEGMEMA-co-AAc) enhances the thermal stability at certain initial monomer molar ratios. Additionally, the presence of OEGMA enhances slightly the thermal stability of poly(OEGMA-co-OEGMEMA) in some initial monomer molar ratios. The swelling ratio and gel fraction was determined gravimetrically and shown that the homo-polymers, except P(AAc), exhibit high swelling properties, which decrease with increasing amounts of AAc in the copolymers. Poly(OEGMA-co-OEGMEMA) copolymers show an intermediate gel fraction yield and swelling ratio compared to their corresponding homo-polymers. Furthermore, adsortpion tests of cationic, anionic, metal complex and reactive dyes were performed for all adsorbents and the concentrations of the dyes in the aqueous phases were measured by UV-Vis Spectrometer. Excellent results were observed in anionic and metal complex dye solution adsorption test achieving discoloration from specific copolymers. Finally, adsorption tests on heavy metal removal were performed for all adsorbents, using aqueous solutions of copper sulphate,cobalt sulphate and potassium dichromate. As the amount of AAc in copolymers increased the adsorption capacity of Cu(II) and Cr207 increased showing promising results for further research. Poly(OEGMA-co-OEGMEMA) hydrogels shown lower adsorption capacities