Kitosan aşı kopolimerlerin flokülant olarak uygulamaları
The applications of chitosan graft copolymer as flocculants
Yazar: SÜMEYRA BOLAT
Danışman: PROF. DR. NİLHAN KAYAMAN APOHAN ; DOÇ. DR. BURCU OKTAY
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı / Polimer Bilim ve Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Kitosan doğada en bol bulunan, toksik olmayan, çok yönlü, yüksek hidrofilite ve katyonik davranışı nedeniyle kapsamlı uygulama için en umut verici biyopolimerlerden biridir. Ancak kitosan, sentetik polimerlerin bazı uygulamalarda sahip olduğu özelliklerden yoksundur. Kitosanın moleküler ağırlığı ve kısa raf ömrü nedeniyle çözünürlüğü düşüktür, bu da geniş çaplı uygulamalarını sınırlar. Son birkaç yıldır, araştırmacıların ilgisi, kitosanın çözünürlüğünü artırmak ve daha geniş alanlarda potansiyel uygulamalarını genişletmek amacıyla düşük moleküler ağırlıklı kitosan hazırlamaya, özellikle polimerik yüzey aktif maddeler ve kitosanın kimyasal modifikasyonuna yönelmiştir. Aşılama tekniği ile yapılan modifikasyonlar, kitosanın bu dezavantajlarını gidermek ve fiziksel ile kimyasal özelliklerini işlevselleştirmek için bir araç sağlar. Kuarterner amonyum grubuna sahip bir tür polielektrolit olan kuarterner amonyum tuzu polimerleri, iyi suda çözünürlükleri, ayarlanabilir katyoniklikleri ve moleküler ağırlıkları, yüksek verimlilikleri ve toksik olmamaları nedeniyle geleneksel ve gelişmekte olan endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Kuarterner amonyum tuzları düşük maliyetli, geniş bir hammadde yelpazesine sahip ve güvenlidir. Bu özellikler, kuarterner amonyum tuzlarının en çok çalışılan ve yaygın olarak kullanılan katyonik monomer ürün türlerinden biri haline gelmesine yol açmıştır.
Yapılan bu çalışmada kuarterner amonyum tuzu olarak akrilamid propil trimetil amonyum klorür(APTAC), metil metakrilat (MMA) ve glisidil metakrilat (GMA) içeren çeşitli konsantrasyonlarda kopolimerlerin sentezi gerçekleştirilmiştir. Reaksiyon sonucu ortaya çıkan kopolimerlerin belirli oranlarında sulu çözeltileri hazırlanmıştır. Kitosanın çapraz bağlı jel bir yapı oluşturabilmesi adına gluteraldehit ile çapraz bağlanmıştır. Yüzey aşılama tekniği ile kitosan, kuarterner amonyum tuzlu kopolimer ile modifiye edilmiş ve bu elde edilen membranların flokülasyon olarak performansı Jar Testi ile denemesi yapılmıştır.

Abstract:
Chitosan is one of the most promising biopolymers for extensive applications due to its abundant availability in nature, non-toxic nature, versatility, hydrophilicity, and cationic behaviour. However, chitosan lacks certain properties that synthetic polymers possess in some applications. Its low solubility, due to its molecular weight and short shelf life, limits its broad application. In recent years, researchers have focused on preparing low molecular weight chitosan to enhance its solubility and expand its potential applications. This involves the chemical modification of chitosan, particularly through polymeric surfactants. Modifications made using grafting techniques provide a means to overcome these disadvantages of chitosan and to functionalize its physical and chemical properties. Quaternary ammonium salt polymers, a type of polyelectrolyte with a quaternary ammonium group, are widely used in both traditional and emerging industries due to their good water solubility, adjustable cationicity and molecular weights, high efficiency, and non-toxicity. Quaternary ammonium salts are low-cost, have a wide range of raw materials, and are safe. These characteristics have made quaternary ammonium salts one of the most studied and widely used types of cationic monomer products.
In this study, the synthesis of copolymers containing acrylamide propyl trimethyl ammonium chloride (APTAC) as a quaternary ammonium salt, methyl methacrylate (MMA), and glycidyl methacrylate (GMA) at various concentrations was carried out. Aqueous solutions of the resulting copolymers were prepared at specific ratios. Chitosan was crosslinked with glutaraldehyde to form a crosslinked gel structure. Using the surface grafting technique, chitosan was modified with the copolymer containing quaternary ammonium salt, and the performance of the resulting membranes in terms of flocculation was tested using the Jar Test.