Poli (itakonik asit-co-stearil metakrilat-co-akrilamit) hidrojellerinin sentezi, karakterizasyonu ve metilen mavisi ile kristal violet boyar maddelerinin adsorpsiyonundaki uygulamaları
Synthesis and characterization of poly (itaconic acid-co-stearyl methacrylate-co-acrylamide) hydrojels and applications of the hydrogels in methylene blue and crystal violet adsorption
Yazar: KEVSER ERBALCI
Danışman: DOÇ. DR. HİDAYET MAZI
Gaziantep Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, farklı oranlarda akrilamit, itakonik asit, stearil metakrilat ve çapraz bağlayıcı içeren hidrojeller hazırlandı ve bu hidrojellerin şişme davranışları belirlendi. Hidrojeller, serbest radikal polimerizasyonu tekniğiyle amonyum persülfat başlatıcısı ve çapraz bağlayıcı olarak metilen bisakrilamit kullanılarak sentezlendi. Hidrojellerin şişme davranışları farklı sıcaklık ve pH ortamlarında incelendi. Şişme davranışı ve kapasitesine sıcaklığın etkisinin araştırıldığı çalışmalar 25-70°C aralığında gerçekleştirildi. pH etkisi için de pH=2-12 aralığında olan tampon çözeltiler kullanıldı. Sıcaklık arttıkça şişme hızının arttığı belirlendi. Şişme kapasitesinin ise belli bir sıcaklığa kadar arttığı ve sonrasında düşüşe geçtiği gözlendi. Şişme hızı ve kapasitesinin pH le doğru orantılı olarak arttığı belirlendi. Sentezlenen hidrojellerin metilen mavisi (MB) ve kristal violet (CV) boyar maddelerini adsorplama davranışları çalışıldı. Adsorpsiyona sıcaklık, pH ve tanecik boyutunun etkisi araştırıldı. Sıcaklık ve pH arttıkça MB adsorplama kapasitesinin arttığı, ancak CV adsorplama kapasitesinin azaldığı tespit edildi. 25℃'de saf sudaki çalışmalarda hidrojellerin MB ve CV adsorplama kapasiteleri sırasıyla 624 ve 783 mg/g olarak bulundu. MB için en yüksek adsorpsiyon kapsitesi 60°C'de suda 1247 mg/g; CV için de en yüksek adsorpsiyon kapasitesi 25°C'de pH=12'de 1981 mg/g olarak tespit edildi. Hem MB hem de CV için adsorpsiyonun Freundlich ve Langmuir izotermlerine uygunluğu araştırıldı. Çalışmalar sonucunda adsorpsiyon olayının her iki izoterme uyduğu, çok tabakalı ve fiziksel adsorpsiyon olduğu belirlendi. Adsorpsiyonun kinetiği araştırıldığında da yalancı ikinci dereceden kinetiğe uygun olduğu anlaşıldı.

Abstract:
In this study, hydrogels containing different ratios of acrylamide, itaconic acid, stearyl methacrylate and crosslinker were prepared and the swelling behavior of these hydrogels was determined. Hydrogels were synthesized by free radical polymerization technique using ammonium persulfate initiator and methylene bisacrylamide as crosslinker. The swelling behavior of the hydrogels was investigated in different temperature and pH environments. Studies investigating the effect of temperature on swelling behavior and capacity were carried out in the range of 25-70°C. For the pH effect, buffer solutions in the pH=2-12 range were used. It was determined that the swelling rate increased as the temperature increased. It was observed that the swelling capacity increased up to a certain temperature and then decreased. It was determined that swelling rate and capacity increased in direct proportion to pH. The adsorption behavior of methylene blue (MB) and crystal violet (CV) dyes of the synthesized hydrogels was studied. The effects of temperature, pH and particle size on adsorption were investigated. It was determined that as the temperature and pH increased, the MB adsorption capacity increased, but the CV adsorption capacity decreased. The MB and CV adsorption capacities of the hydrogels were found to be 624 and 783 mg/g, respectively, in pure water at 25°C. The highest adsorption capacity for MB is 1247 mg/g in water at 60℃; The highest adsorption capacity for CV was determined as 1981 mg/g at 25°C and pH=12. The compatibility of adsorption with Freundlich and Langmuir isotherms was investigated for both MB and CV. As a result of the studies, it was determined that the adsorption process conformed to both isotherms and was multilayered and physical adsorption. When the kinetics of adsorption was investigated, it was found that it was suitable for pseudo-second-order kinetics.