Sentezlenmiş polimer ile indigo karmin gideriminin araştırılması
Investigation of indigo carmine removal with synthesized polymer
Yazar: ZEYNEP MEŞE
Danışman: DOÇ. DR. MEHTAP TANYOL ; DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLBEN TORĞUT
Munzur Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışma kapsamında atıksulardan çok zehirli bir indigoid boyar madde sınıfında olan indigo karminin (İK) giderimi adsorpsiyon prosesi kullanılarak araştırılmıştır. Bu amaçla yeni bir adsorbent, başlatıcı olarak 2,2'-azobisizobutironitril (AIBN) kullanılarak 2-(dimetilamino) etil metakrilat (DMAEMA) ve akrilonitrilin (AN)'in serbest radikal kopolimerizasyonu yoluyla hazırlanmıştır. Sentezlenen adsorbent poli (2-(dimetilamino) etil metakrilat)-ko-akrilonitril) kısaca poli (DMAEMA-ko-AN); Fourier dönüşümlü infrared spektrofotometresi (FT-IR), proton NMR spektroskopisi (1H-NMR) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak karakterize edilmiştir. Adsorbentin termal özellikleri termogravimetrik analiz (TGA) ve diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ile belirlenmiştir. Adsorpsiyon üzerine pH (3-9), sıcaklık (25-45 °C), adsorbent dozajı (0,05-2,5 g/100 mL), başlangıç İK konsantrasyonu (25-100 mg/L) gibi parametrelerin etkileri kesikli sistemde araştırılmıştır. En yüksek giderim verimi pH 7, 25 °C sıcaklık ve 0,1 g/100 mL adsorbent dozajı ve 25 mg/L başlangıç İK konsantrasyonu için %99,50 olarak bulunmuştur. Adsorpsiyon dengesi Freundlich and Langmuir izoterm modelleri kullanılarak analiz edilmiştir ve adsorpsiyonun Langmuir izotermi ile daha iyi uyum sağladığı (R2=0,99) tespit edilmiştir. Maksimum adsorpsiyon kapasitesi 188,67 mg/g olarak bulunmuştur. Kütle transferi ve kinetik modeller adsorpsiyon mekanizmasını ve reaksiyon hızını kontrol eden potansiyel adımları belirlemek için uygulanmıştır. Hem dış kütle transferi hem de parçacık içi difüzyon İK'nin adsorpsiyon mekanizması üzerinde önemli bir rol oynamıştır ve adsorpsiyon kinetikleri sözde ikinci derece tip kinetiği izlemiştir. İK adsorpsiyonunun kendiliğinden ve ekzotermik doğada meydana geldiğini ortaya koyan termodinamik parametreler (ΔH°, ΔG°, ΔS°) belirlenmiştir.
Bu çalışmanın sonuçları, laboratuvar ortamında sentezlenen poli (DMAEMA-ko-AN)'nin sulu çözeltilerden İK gideriminde etkili bir adsorbent olarak kullanılabileceğini göstermiştir.

Abstract:
In this study, the removal of indigo carmine (IC), which is a highly toxic indigoid dyestuff, from wastewaters was investigated by using adsorption process. For this purpose, a new adsorbent was prepared by free radical copolymerization of 2-(dimethylamino) ethyl methacrylate (DMAEMA) and acrylonitrile (AN) using 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN) as initiator. The synthesized adsorbent poly (2-(dimethylamino)ethyl methacrylate)-co-acrylonitrile) briefly poly(DMAEMA-co-AN); was characterized by Fourier transformed infrared spectrophotometer (FT-IR), proton NMR spectroscopy (1H-NMR) and scanning electron microscopy (SEM). The thermal properties of the adsorbent were determined by thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). The effects of parameters such as pH (3-9), temperature (25-45 °C), adsorbent dosage (0.05-2.5 g/100 mL), initial IC concentration (25-100 mg /L) on adsorption were investigated. The highest removal efficiency was found as pH 7, 25 °C temperature and 0.1 g/100 mL adsorbent dosage and 99.50% for 25 mg/L initial IC concentration. Adsorption equilibrium was analyzed by using Freundlich and Langmuir isotherm models and adsorption was found to be better fitted with Langmuir isotherm (R2 = 0.99). The maximum adsorption capacity was found to be 188.67 mg/g. Mass transfer and kinetic models were applied to determine the potential steps that control the adsorption mechanism and reaction rate. Both the external mass transfer and the intra-particle diffusion played an important role on the adsorption mechanism of the IC and the adsorption kinetics followed the pseudo second-order kinetic model. Thermodynamic parameters (ΔH°, ΔG°, ΔS°) which showed the adsorption of IC occurred spontaneously and in the exothermic nature were determined.
The results of this study showed that poly(DMAEMA-co-AN) synthesized in the laboratory can be used as an effective adsorbent for the removal of IC from aqueous solutions.