Poliakrilamid-zeolit/kitosan kompozitinin sentezi, karakterizasyonu ve Th, Ac-228, Pb-212, Bi-212 ve TL-208 için adsorban özelliklerinin araştırılması
Synthesis and characterization of polyacrylamide-chitosan/zeolite and investigation for its adsorptive features for TH, Ac-228, Pb-212, Bi-212 and TL-208
Yazar: ONUR ENİNANÇ
Danışman: PROF. DR. ULVİ ULUSOY
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Kimya = Chemistry ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu araştırmanın amacı, epiklorohidrin ile bağlanarak oluşturulan kitosan (Ch)-Zeolit (Z) kompozitini poliakrilamid (PAAm) ile birleştirerek üç bileşenli PAAm-Ch-Z kompozitini hazırlamak, karakterize etmek ve adsorban özelliklerini Th4+, 228Ac3+, 212Pb2+, 212Bi3+ ve 208Tl+ için araştırmaktır.
PAAm-Ch-Z ve bileşenlerinin yapısal karakterizasyonunda FT-IR, XRD, EDX, SEM, TGA, BET-Porozite ve sıfır yük noktası (SYN) yöntemleri kullanılmıştır.
PAAm-Ch-Z?nin saf Th tuzundan hazırlanan Th4+ için adsorban özellikleri pH, derişim, zaman (kinetik), sıcaklık (termodinamik) ve iyonik şiddet açısından incelenmiştir. İzotermlerin Langmuir, Freundlich ve Dubinin-Radushkevich (DR) modellerine uyumundan adsorpsiyon parametreleri türetilmiş, adsorpsiyonun termodinamik ve kinetik değerlendirmelerinde van t?Hoff, yalancı birinci ve ikinci derece hız ve Weber Morris parçacık içine difüzyon (intra-particle diffusion) denklemleri kullanılmıştır. Bunlara ek olarak, adsorbanın tekrar kullanılabilirlik (rejenerasyon) özellikleri araştırılmıştır.
PAAm-Ch-Z?nin Th4+ için seçiciliği Th içeren bir yöresel kayaç örneğinden elde edilen özüt çözeltiden Th adsorpsiyonu araştırmasıyla incelenmiştir. Adsorabnın bu ortamdaki 232Th ile sürekli dengede bulunan 228Ac3+, 212Pb2+, 212Bi3+ ve 208Tl+ doğal radyoaktif izotopları için de adsorban özellikleri araştırılmıştır. 
Th derişimleri Arsenazo-III?ün kompleksleştirici şelat olarak kullanıldığı spektrofotometrik yöntemle ölçülmüştür. Th derişimleri yalnızca Th içeren çözeltilerde yöntemin doğrudan uygulanmasıyla, Th?ye eşlik eden ve girişime neden olan diğer metal iyonların varlığında ise ticari bir anyon değiştirici reçinenin (ADR) kullanıldığı saflaştırma işlemlerinden sonra uygulanmasıyla ölçülmüştür. 
Bulunan sonuçlar, adsorpsiyonun artan pH ile arttığını ve kompozitin Th4+ iyonuna yüksek adsorpsiyon ilgisinin olduğunu göstermiştir. Adsorpsiyon kinetiği adsorpsiyonun sözde (pseudo) ikinci derece modelle açıklanabileceğini ve adsorpsiyonun iyon değişim/kompleks oluşumu ile gerçekleştiğini kanıtlamıştır. Adsorpsiyon entalpi ve entropi değişim değerleri, adsorpsiyonun endotermik (?H>0), entropi artışlı (?S>0) ve kendiliğinden yürüdüğünü (?G<0) göstermiştir. 
Kompozitin Th4+ için yeniden kullanılabilirlik özelliğinin artan kullanım sayısıyla azaldığı görülmüştür. Adsorpsiyonunun ortam iyonik şiddetine bağlı değişiminin incelemesi adsorpsiyonun iyonik şiddet artışıyla arttığını göstermiştir.
PAAm-Ch-Z?nin Pb-212, Ac-228, Bi-212 ve TI-208?in adsorpsiyonundan elde edilen izotermlerin L-tipte oldukları görülmüştür.

Abstract:
The aim of this investigation was to prepare and characterize the ter-composite of PAAm-Ch-Z in composition of polyacrylamide (PAAm) and Chitosan (Ch)-Zeolite (Z) inter linked by ephycholorhydrine and to investigate its adsorptive features for Th4+, 228Ac3+, 212Pb2+, 212Bi3+ and 208Tl+. 
FT-IR, XRD, EDX, SEM, TGA, BET-Porozite and zero point of charge (PZC) analysis were used for the structural charaterization of the composite.
The adsorptive features of PAAm-Ch-Z for Th4+ solution prepared from pure Th salt were investigated in view of its dependency on pH, concentration, time (kinetics), temperature (thermodynamics), ionic strength. The adsorption parameters were derived from the compatibility of the isotherms to Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushkevich (DR) models, van t?Hoff, pseudo frist- and second-order and Weber Morris (intra particle diffusion) models were used in the evaluation of adsorption thermodynamics and kinetics.  The reusability feature of the composite was additionally investigated.    
The selectivity of the composite for Th4+ ions was inspected for the adsorption of Th from leachate extracted from a regional rock. The adsorptive features of the adsorbent was also investigated for adsorption of 228Ac3+, 212Pb2+, 212Bi3+ and  208Tl+ naturally occurring radioactive isotopes in secular equilibrium with 232Th in this medium.  
Th concentration was determined by spectrophotometric method where Arsenazo-III was used as complex forming agent. The method was directly applied for Th determination in the solution containing Th alone whereas it was used after purification of Th from other potentially interfering metal ions by the application of an anion exchange procedure. 
The results indicated that the adsorption increased with increasing solution pH and that Th4+ had high affinity to the composite. The kinetics studies proved that the adsorption could be explained by the pseudo second-order model and the adsorption mechanism was via ion exchange and/or complex formation. The changes in values of adsorption enthalpy, entropy and Gibbs free energy were ?H>0, ?S>0 and ?G<0 implying the overall adsorption process were endothermic, increasing entropy and spontaneous.    
The reusability property of the composite for Th4+ adsorption decreased with the increasing number of sequential reuses. The investigation adsorption dependence of the ionic strength of the adsorption medium showed the adsorption increased with the increasing ionic strength.
The isotherms obtained for the adsorption of Pb-212, Ac-228, Bi-212 and TI-208 were L-types defining the high adsorption affinity of PAAm-Ch-Z.