Polimerizasyon ve modifikasyonla multifonksiyonel polimerik reçine sentezi: Sulu çözeltilerden asidik ve bazik boyaların adsorpsiyonu
Multifunctional polymeric resin synthesis by polymerization and modification: Adsorption of acidic and basic dyes from aqueous solutions
Yazar: KADRİYE ÖNCEL
Danışman: DOÇ. DR. RAMAZAN COŞKUN
Yozgat Bozok Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Fonksiyonel polimerler = Functional polymers ; Metilen mavisi = Methylene blue ; Radikal polimerleşme = Radical polymerization ; Reaktif boyar maddeler = Reactive dyestuffs ; Reçine = Resin

Özet:
Endüstriden çevreye salınan kirliliğin sebeplerinden biri de tekstil endüstrisinde kullanılan boyar madde kaynaklı atık sulardır. Yapılan bu çalışmada, multifonksiyonel amfoterik bir reçine sentezlendi ve karakterize edildi. Sonra reçine ile atık sularda bulunan katyonik ve anyonik boyaların adsorpsiyon yöntemi ile giderilmesi araştırıldı. Çalışmamızda asidik boya olarak Reaktif Red-120 (RR-120 ) ve bazik boya olarak Metilen mavisi ( MB ) kullanıldı. Hazırlanan amfoterik reçinenin ATR-FTIR, yüzey morfolojisi ve elementel bileşimi SEM-EDX, termal kararlılığı TGA/DTA ve partikül boyutu DLS teknikleri ile belirlendi. Ayrıca yüzey alanı, gözenek hacmi ve gözenek büyüklüğü gibi yüzey özelliklerinin belirlenmesinde BET analizi kullanıldı. Adsorpsiyon çalışmalarında adsorbanın yüzey nötral yükünün ( pHpzc ) önemli bir parametre olması nedeniyle hazırlanan amfoterik reçinenin yüzey pHpzc'si belirlendi. Amfoterik reçinenin mikro gözenekli yapısı ve partikül boyutunun nano düzeyde olması anyonik ve katyonik boyalarının adsorpsiyonunu kolaylaştırdı. Hazırlanan amfoterik reçinenin pH çalışmaları sonucunda elde edilen verilerden, RR-120 için asidik ortamda yüksek giderim afinitesi göstermiş, MB için hem asidik hem de bazik ortamda yüksek giderim afinitesi göstermiştir. Adsorpsiyon işlemi sonunda amfoterik reçinenin MB için 600 ppm ve RR-120 için 300 ppm'e kadar % 100 boya giderimini sağladığı görülmüştür. Adsorpsiyon çalışmaları sonucunda MB ve RR-120 boyalarının amfoterik reçine üzerindeki davranışının Langmuir izotermi ve sözde ikinci kinetik model ile uyumlu olduğu belirlenmiştir. RR-120'nin adsorpsiyonunun oldukça hızlı olduğu ve başlangıç boya konstrasyonundan etkilenmeden neredeyse 30 dakikada tamamen adsorbe edildiği ve MB'nin amfoterik reçineye adsorpsiyonunun ise doygunluk süresinin 150 dakikaya uzadığı gözlenmiştir. Her iki boyanında amfoterik reçineye adsorpsiyonunun sıcaklık değişiminden, yoğun matris ortamından çok fazla etkilenmediği gözlenmiştir. Amfoterik reçinenin MB için adsorpsiyon kapasitesi, 714,3 mg/g, RR-120 için 312,5 mg/g olarak bulunmuştur. Beş kez ardışık tekrarlanan adsorpsiyon - desorpsiyon döngüleri sonrasında reçinenin boya giderim verimliliği MB için neredeyse hiç değişmediği ( % 100'e yakın ), ancak RR-120 için bu değerin % 83'e kadar gerilediği gözlenmiştir.

Abstract:
In this study, a multifunctional amphoteric resin was synthesized and its characterization was determined, and the removal of cationic and anionic dyes in wastewater by adsorption method was investigated. In our study, Reactive Red-120 ( RR-120 ) was used as acidic dye and Methylene Blue ( MB ) was used as basic dye. The functionality of the prepared amphoteric resin was determined by ATR-FTIR, its surface morphology and elemental composition was determined by SEM-EDX, its thermal stability was determined by TGA/DTA, and its particule size was determined by DLS techniques. In addition, BET analysis was used to determine surface properties such as surface area, pore volume and pore size. Since the surface neutral charge (pHpzc) of the adsorbent is an important parameter in adsorption studies, the surface pHpzc of the prepared amphoteric resin was determined. From pH studies, the prepared amphoteric resin showed high removal affinity for RR-120 in acidic medium, while high removal affinity for MB in both acidic and basic medium. At the end of the adsorption process, it was observed that the amphoteric resin provided 100 % dye removal up to 600 ppm for MB and 300 ppm for RR-120. As a result of the adsorption studies, the behavior of MB and RR-120 dyes on amphoteric resin was determined to be compatible with the Langmuir isotherm and the pseudo second kinetic model. It has been observed that the adsorption of RR-120 to the amphoteric resin is quite fast and completely adsorbed in almost 30 minutes without being affected by the initial dye concentration, whereas in the case of MB this short saturation time is almost 150 minutes. It was observed that the adsorption of both dyes on the amphoteric resin was not affected much by the temperature change and the dense matrix environment. The adsorption capacity of amphoteric resin for MB was 714.3 mg/g and 312.5 mg/g for RR-120.After five consecutive repeated adsorption-desorption cycles, the dye removal efficiency of the resin was almost unchanged ( close to 100% ) for MB, but this value decreased to 83% for RR-120.