Poli(etilen glikol dimetakrilat-n-vinil imidazol) [poli(egdma-vım)] kürelerinin sentezi, karakterizasyonu ve sulu çözeltilerden brıllıant yellow ve basıc yellow 28 adsorpsiyonu için kullanılması
Synthesis and characterization of poly(ethylene glycoldimethacrylate-n-vinyl imidazole) [poly(egdma-vim)]beads and used for brilliant yellow and basic yellow 28adsorption from aqueous solutions
Yazar: BURAK HENDER
Danışman: PROF. DR. NALAN TEKİN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada; poli(etilen glikol dimetakrilat-N-vinil imidazol) [poli(EGDMA-VIM)] küreleri süspansiyon polimerizasyonu yöntemiyle sentezlenerek Brilliant Yellow ve Basic Yellow 28 uzaklaştırılmasında kullanıldı. [poli(EGDMA-VIM)] küreleri elementel analiz, BET analizi, taramalı elektron mikroskobu (SEM), geçirmeli elektron mikroskobu (TEM), X ışını kırınımı (XRD) analizi, Fourier dönüşümlü kızılötesi spektrofotometrisi (FTIR) analizi ve Termogravimetrik analiz/Diferansiyel termal analiz (TGA/DTA) ile karakterize edildi. [poly(EGDMA-VIM)] kürelerinin spesifik yüzey alanı 110,3 m2/g olarak bulundu. Elde edilen polimerik kürelerin tekstil boyalarının gideriminde kullanılabilirliğini araştırmak için; Brilliant Yellow ve Basic Yellow 28 bir model boya olarak kullanıldı. Polimerik kürelerin Brilliant Yellow adsorpsiyon kapasitesi üzerinde etkili parametrelerden pH, başlangıç boya derişimi, sıcaklık, zaman ve adsorban miktarının etkisi incelendi. Maksimum giderim Brilliant Yellow için pH 5,0'de gözlendi. Sıcaklığın adsorpsiyona etkisi incelendi ve sıcaklığın 25oC'den 45oC'ye yükselmesiyle Brilliant Yellow adsorpsiyonunun arttığı gözlendi. [poly(EGDMA-VIM)] kürelerinin 20 mg/L derişimde ve 45oC'deki adsorpsiyon kapasitesi 137,72 mg/g olarak belirlendi. Adsorpsiyon izotermleri incelenerek mevcut sistem için 25, 35 ve 45oC'de Langmuir ve Freundlich adsorpsiyon izotermlerine uygulanabilirlik test edildi. Denge verileri Langmuir modeline uygun bulundu. Ayrıca yalancı (pseudo) 1. derece, yalancı (pseudo)  2. Derece ve parçacık içi difüzyon kinetik modelleri de adsorpsiyon kinetiğinin incelenmesinde kullanıldı. Gibbs serbest enerjisi, entalpi ve entropi değişimi gibi çeşitli termodinamik parametrelerin hesaplanmasıyla sıcaklık etkisi belirlendi. Bu çalışmada adsorpsiyon sürecinin endotermik olduğu ve kendiliğinden gerçekleştiği belirlendi. Gibbs serbest enerji değişimi (∆Go), entalpi değişimi (∆Ho) ve entropi değişimi (∆So) gibi termodinamik parametrelerin değerleri 25oC'de sırasıyla -32,78 kJ/mol, 90,89 kJ/mol ve 415,00 J/molK olarak belirlendi. Ayrıca [poly(EGDMA-VIM)] kürelerinin Brilliant Yellow ve Basic Yellow 28 giderimleri üç farklı sıcaklık, adsorban miktarı ve pH parametreleri için çalışılarak elde edilen sonuçlar çoklu-doğrusal regresyon eşitliği kullanılarak değerlendirildi ve hangi parametrenin adsorpsiyon kapasitesini daha çok etkilediği bulundu. Bu çalışmada elde edilen sonuçlara göre, [poly(EGDMA-VIM)] kürelerinin sulu çözeltilerden etkili bir şekilde boya gideriminde kullanılabileceği bulundu.

Anahtar Kelimeler: Adsorpsiyon, Brilliant Yellow, Basic Yellow 28, Etilen Glikol Dimetakrilat, N-vinil İmidazol, Polimerik Küreler

Abstract:
In this study, poly(ethylene glycol dimethacrylate-N-vinyl imidazole) [poly(EGDMAVIM)] beads were synthesized by suspension polymerization technique and used for Brilliant Yellow and Basic Yellow 28 removal from aqueous solutions. [poly(EGDMA-VIM)] beads were characterized by elemental analysis, BET analysis, scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), X-ray diffraction (XRD) analysis, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) analysis and Thermogravimetric /Differential Thermal analysis (TGA/DTA). The specific surface area of the [poly(EGDMA-VIM)] beads was found to be 110,3 m2/g. Brilliant Yellow was used as model dye to investigate the usability of the obtained polymeric beads in textile dye removal. Effects of pH, initial dye concentration, temperature, contact time and adsorbent dosage were investigated as the effective parameters on the adsorption capacities of the polymeric beads. Maximum uptake was obtained for Brilliant Yellow at pH 5,0. The effect of temperature on the adsorption was studied and the adsorption of Brilliant Yellow increased with the rise in temperature from 25 to 45oC. The adsorption capacity of the [poly(EGDMA-VIM)] beads for Brilliant Yellow was found 137,72 mg/g, respectively at 20 mg/L and 45oC. Adsorption kinetics has been tested and the applicability of the Langmuir and Freudlich adsorption isotherms for the present system has been tested at 25, 35 and 45oC. Equilibrium data agreed well with the Langmuir isotherm model. Also pseudo-first-order, pseudosecond order and inte-particle diffusion kinetic models were used to describe the adsorption kinetics. The study of temperature effect was quantified by calculating various thermodynamic parameters such as Gibbs free energy, enthalpy and entropy changes. In this study, adsorption process was endothermic in nature and spontaneous. The values of thermodynamic parameters such as free energy (∆Go), enthalpy (∆Ho) and entropy (∆So) were determined as -32,78 kJ/mol, 90,89 kJ/mol and 415,00 J/mol K at 25oC, respectively. The adsorption of Brilliant Yellow and Basic Yellow 28 onto [poly(EGDMA-VIM)] beads at three different parameters such as temperature, adsorbent dosage and pH was also studied and obtained results were evaluated by using multi-lineer regression equation and determined to most effective parameter on adsorption capacity. In this study, according to the results, [poly(EGDMA-VIM)] beads were found to efficiently remove dye from aqueous solutions. 

Keywords: Adsorption, Brilliant Yellow, Basic Yellow 28, Ethylene Glycol Dimethacrylate, N-vinyl Imidazole, Polymeric Spheres.