Süper absorbant polimerlerin hazırlanması, karakterizasyonu ve adsorpsiyonda kullanımı
Preparation and characterization of super absorbentpolymers, and their uses in adsorpti̇on
Yazar: NİHAT ALKAN
Danışman: DOÇ. DR. YASEMİN IŞIKVER
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, akrilamid ve 2-akrilamido-2-metil-1-propansülfonik asit monomerleri kullanılarak çapraz bağlı anyonik hidrojellerin hazırlanması, sonra bu anyonik hidrojellerin kimyasal düzenlenmesi ile süper anyonik hidrojellerin hazırlanması, karakterizasyonlarının yapılması ve uranil iyonu adsorpsiyonunda kullanıbilirliğinin araştırılması amaçlanmıştır.
Anyonik hidrojeller (AH), akrilamid ve 2-akrilamido-2-metil-1-propansülfonik asit monomerleri ile çapraz bağlayıcı (N, N'-metilenbisakrilamid ya da 1,4-bütandiol diakrilat) varlığında sulu çözeltide radikalik katılma tepkimesiyle hazırlanmıştır.
Sonra bu anyonik hidrojellerdeki akrilamidin yapısındaki amit grupları hidroksil amin hidroklorür ile polihidroksamik asite dönüştürülerek süper anyonik hidrojeller (SAH) hazırlanmıştır.
Hidrojellerin FT-IR ile yapısal, TGA ve DSC ile ısısal analizleri yapılmıştır. Hazırlanan anyonik ve süper anyonik hidrojellere uranil iyonu adsorpsiyonu incelenmiştir.
Hidrojellere uranil iyonu adsorpsiyonunun kinetik değerlendirmeleri sonucunda tüm polimerlerde yaklaşık 150 dakikada adsorpsiyonun dengeye geldiği bulunmuştur. Ayrıca AH-N ve SAH-N hidrojellerine uranil iyonu adsorpsiyonun sözde ikinci derece, AH-B ve SAH-B hidrojellerine uranil iyonu adsorpsiyonun sözde birinci derece adsorpsiyon kinetiğine uyduğu belirlenmiştir.Oluşturulan adsorpsiyon izotermlerinden anyonik ve süper anyonik hidrojellere uranil iyonu adsorpsiyonunun Giles adsorpsiyon izotermleri sınıflamasına göre L tipi olduğu belirlenmiş ve Langmuir parametreleri hesaplanmıştır.
Hidrojellerin tek tabaka kaplanma miktarları SAH-B>SAH-N> AH-B> AH-N sırasıyla artmaktadır.
7.4x10-3 mol L-1 uranil iyonu derişimi için hesaplanan RL değerlerinden hazırlanan hidrojellere uranil iyonlarının adsorpsiyonunun elverişli olduğu belirlenmiştir.
Hazırlanan hidrojellere uranil iyonlarının adsorpsiyonunun sıcaklık ile değişmediği belirlenmiştir.
pH=2-4 aralığında hidrojellere adsorplanan uranil iyonu miktarı azalmakta, pH=4-7 aralığında ise kademeli olarak artmaktadır.
Hazırlanan anyonik hidrojellerde 0.1 g ve süper anyonik hidrojellerde 0.05 g adsorplayıcı kütlesine kadar adsorplanan uranil iyonu miktarı artmakta daha sonra çok fazla değişmemektedir.
Sonuç olarak, bu projede hazırlanan anyonik ve süper anyonik hidrojellerinin uranil iyonlarının adsorpsiyonunda yüksek adsorpsiyon kapasitesine sahip özgün hidrojeller olduğu söylenebilir.

Abstract:
In this study, it was aimed to prepare crosslinked anionic hydrogels using acrylamide and 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid monomers then, to prepare and characterize super anionic hydrogels by chemical rearrangement of these anionic hydrogels and to investigate their usability in uranyl ion adsorption.
Anionic hydrogels (AH) were prepared by radical addition reaction in aqueous solution in the presence of a crosslinker (N, N'-methylenebisacrylamide or 1,4-butanediol diacrylate) with acrylamide and 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid monomers. Then, super anionic hydrogels (SAH) were prepared by converting the amide groups in the structure of acrylamide in these anionic hydrogels to polyhydroxamic acid with hydroxyl amine hydrochloride.
The structural analysis of hydrogels were investigated by using FT-IR and thermal analyzes were caried out with TGA and DSC. Uranyl ion adsorption was investigated on anionic and super anionic hydrogels. As a result of the kinetic evaluations of uranyl ion adsorption to hydrogels, it was found that the adsorption in all polymers reached stability in approximately 150 minutes. In addition, it was determined that uranyl ion adsorption to AH-N and SAH-N hydrogels complied with pseudo second order adsorption kinetics, while uranyl ion adsorption to AH-B and SAH-B hydrogels complied with pseudo first order adsorption kinetics. It was determined that uranyl ion adsorption to anionic and super anionic hydrogels from the adsorption isotherms formed was L type according to the Giles adsorption isotherms classification and Langmuir parameters were calculated.
Single layer coating amount of hydrogels was found as SAH-B>SAH-N>AH-B>AH-N. It was determined that the adsorption of uranyl ions to the hydrogels prepared from the RL values calculated for the concentration of 7.4x10-3 mol L-1 uranyl ions was found to be suitable.
It was determined that the adsorption of uranyl ions to the prepared hydrogels does not change with temperature.
The amount of uranyl ions adsorbed to hydrogels in the pH range of 2-4 decreases, while it gradually increases in the pH range of 4-7.
The amount of uranyl ions adsorbed up to 0.1 g in anionic hydrogels and 0.05 g in super anionic hydrogels increases and then does not change much.
As a result, it can be said that the prepared anionic and super anionic hydrogels are unique hydrogels with high adsorption capacity in the adsorption of uranyl ions.