N-vinil 2-pirolidon esaslı kopolimerik hidrojeller ile sulu çözeltilerden ağır metal iyonlarının uzaklaştırılması
Removal of heavy metal ions from aqueous solutions by n-vinyl 2- pyrrolidone based copolymeric hydrogels
Yazar: MÜMİN EVREN
Danışman: PROF. DR. GAMZE GÜÇLÜ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Ağır metal giderimi = Heavy metal removal ; Hidrojeller = Hydrogels ; Poli(n-vinil 2-pirolidon) = Poly (N-vinly-2-pyrolidone) ; İtakonik asit = Itaconic acid

Özet:
Günümüzde, endüstrileşmenin artmasına bağlı olarak, ağır metal iyonlarından kaynaklanan çevre kirliliği de artış göstermiştir. Zehirli ve kirliliğine neden olan ağır metal iyonlarının sulu çözeltilerden uzaklaştırılması son yıllarda daha çok önem kazanmıştır. Ağır metal içeriğinin sulardan uzaklaştırılması, canlı organizmalar üzerindeki toksik etkileri nedeniyle oldukça önemlidir. Doğa ve insan için zararlı olan ağır metal iyonlarının sulardan uzaklaştırılması için çeşitli metotlar geliştirilmiştir. Adsorpsiyon bu amaç için en yaygın olarak kullanılan metottur. Doğal ve atık sulardan ağır metal iyonlarının uzaklaştırılmasında aktif karbon, doğal ve modifiye killer, polimerik hidrojeller gibi farklı adsorbanlar kullanılmaktadır.Bu çalışmada, çapraz bağlayıcı olarak farklı oranlarda N-N'-metilen bisakrilamid (NMBA) kullanılarak, N-vinil-2-pirolidon/itakonik asit (NVP/IA) esaslı kopolimerik hidrojeller sentezlenmiştir. Çapraz bağlayıcının, hidrojellerin özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Hidrojellerin, mekanik özellikleri, su absorplama kapasiteleri ve şişme kinetikleri tayin edilmiştir. Çapraz bağlayıcı miktarının artmasıyla, hidrojellerin mekanik dayanımının artmakta olduğu ancak su absorplama kapasitelerinin düştüğü gözlenmiştir. Ayrıca, bu tez kapsamında, Cu2+ ve Pb2+ iyonlarının sulu çözeltilerden, NVP/IA hidrojelleri kullanılarak uzaklaştırılmaları da incelenmiştir. Bu amaçla, çözelti ile temas süresi, başlangıç metal iyonu konsantrasyonu gibi çeşitli faktörlerin metal iyonu adsorpsiyonu üzerine etkisi incelenmiştir. Hidrojellerin metal iyonu adsorpsiyon kapasiteleri Atomik Absorpsiyon Spektrofotometresi kullanılarak tayin edilmiştir. Elde edilen sonuçlar metal iyonu uzaklaştırma sırasının Cu2+?Pb2+ şeklinde olduğunu göstermiştir. Adsorpsiyon prosesinden sonra, hidrojeller asit çözeltisi ile rejenere edilmişlerdir ve bu rejenere hidrojeller, ağır metal iyonlarının sulu çözeltilerden uzaklaştırılmasında adsorban olarak kullanılmışlardır.

Abstract:
Nowadays, due to the increased industrialization, environmental pollution caused by heavy metal ions also increased. The removal of toxic and polluting heavy metal ions from aqueous solutions has been given much more attention over the past few years. The removal of heavy metal content of waters because of their toxic effects on living organisms is extremely important. Various methods were developed for the removal of heavy metal ions, which are harmful to human and nature, from the waters. Adsorption is the most widely used method for this purpose. Different adsorbents such as activated carbon, natural and modified clays, polymeric hydrogels have been used in removal of heavy metal ions from natural and waste waters.In this study, NVP/IA based copolimeric hydrogels were synthesized by using different rates of NMBA as crosslinking agent. The effects of crosslinking agent on the properties of hydrogels were investigated. Mechanical properties, water adsorption capacities and swelling kinetics of these hydrogels were determined. It is observed that mechanical strength of hydrogels was increased and water adsorption capacities of hydrogels were decreased by increasing the amount of cross-linker. In addition, the removal of Cu2+ and Pb2+ ions from aqueous solutions by NVP/IA hydrogels was investigated in this thesis. For this purpose, various factors affecting the adsorption of heavy metal ions, such as treatment time with the solution, initial metal ion concentration. Metal ion adsorption capacities of this hydrogels were determined by Atomic Absorption Spectrophotometer. The results showed that the order of the removal of metal ions was Cu2+?Pb2+. After the adsorption process, hydrogels were regenerated with acid solution and these regenerated hydrogels were used for the removal of heavy metal ions from aqueous solutions as adsorbent.