Yoğun çapraz bağlı yıldız polimerlerin sentezi ve sulu çözeltideki çeşitli boyar maddelerin giderimlerinde kullanılması
Synthesis of densely cross-linked star polymers and their use in removal of various colorant in aqueous solution
Yazar: MEHTAP ŞAHİN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ CANSEL TUNCER
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Boyarmadde adsorban yüzeyi olarak kullanılabilineceği düşünülen yoğun çapraz bağlı yıldız polimerler, 2-(dimetilamino)etil metakrilat (DMA), 2-(dietilamino)etil metakrilat (DEA), 2-(diizopropilamino)etil metakrilat (DPA), glisidil metakrilat (GMA) ve çapraz bağlama ajanı etilen glikol dimetakrilat (EGDMA) monomerleri kullanılarak grup transfer polimerizasyonu (GTP) ile başarılı bir şekilde sentezlenmiştir. 

Sentezlenen yoğun çapraz bağlı yıldız polimerlerin karakterizasyonu proton NMR spektroskopisi (1H NMR) ve bünyesinde kırılma indisi (RI+LS) dedektörü bulunduran jel geçirgenlik kromatografisi (GPC) kullanılarak yapılmıştır. Polimerlerin komonomer oranları ve çapraz bağlanma yüzdeleri bahsedilen bu karakterizasyon yöntemleri ile belirlenmiştir.

Polimerlerin adsorpsiyon özelliği gösterip göstermediğini ortaya koymak amacıyla Amaranth (AR), Direct Red 81 (DR81), Metil Oranj (MO) ve Sunset Yellow FCF (SY) boyarmaddeleri ile çalışılmıştır. Adsorpsiyona çözelti pH değerinin etkisi, boyarmadde derişimi değişiminin etkisi ve kullanılan adsorban miktarının etkisi incelenip her bir polimer için en etkin adsorpsiyon gösterdiği deney koşulları belirlenmiştir. Çalışmanın devamında ise farklı sıcaklık şartlarında çalışılarak polimer ve boyarmadde arasındaki adsorpsiyon kinetiği incelenmiş olup, adsorpsiyonun kaçıncı derece kinetik izlediği ve hangi izoterm modeline uyduğu belirlenmiştir. Bu parametreler doğrultusunda sentezlediğimiz yoğun çapraz bağlı yıldız polimerlerin boyarmadde adsorpsiyonundaki reaksiyon hız sabitleri ve adsorpsiyonun termodinamik parametreleri (ΔH, ΔG ve ΔS) hesaplanmıştır. Adsorpsiyon çalışmaları, UV-vis spektrofotometre cihazı kullanılarak yapılmıştır.

Çalışmanın son aşamasında ise polimerin geri kazanım çalışmaları yapılmıştır. Çözelti ortamından polimere adsorbe olan boyarmadde moleküllerini çeşitli yöntemlerle polimerden uzaklaştırarak geri kazanım çalışması gerçekleştirilmiştir. Farklı yöntemler ile geri kazanılan polimerin karakterizasyonu yine 1H NMR spektroskopisi kullanılarak yapılmıştır.

Abstract:
The intense crosslinked polymers, which are thought to be used as the colorant adsorbent surface, were successfully synthesized via group transfer polymerization (GTP) by using   2-(dimethylamino) ethyl methacrylate (DMA), 2-(diethylamino) ethyl methacrylate (DEA), 2-(diisopropylamino) ethyl methacrylate (DPA), glycidyl methacrylate (GMA) and cross-linking agent ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) monomers.

Characterizations of synthesized intense cross-linked polymers were carried out by using proton NMR spectroscopy and gel permeation chromatography (GPC) having refractive index (RI+LS) detector. Comonomer ratios and cross-linking percentages of polymers were determined by these characterization methods.

Amaranth (AR), Direct Red 81 (DR81), Methyl Orange (MO) and Sunset Yellow FCF (SY) were used to determine the adsorption properties pH related polymers. Effect of pH value of solution, dye concentrations and adsorbent amount on the adsorption were investigated and then the optimum experimental conditions for more effective adsorption were determined. In the further study, the adsorption kinetics between the polymer and the dye were investigated by under different temperatures. The degree of adsorption has been is determined by fitting the isotherm model. According to these parameters, the reaction rate constants in the dye adsorption on intense crosslinked polymers and the thermodynamic parameters (ΔH, ΔG ve ΔS) of the adsorption have been calculated. Adsorption studies were performed by using UV-vis spectrophotometer.

In the last stage, out polymer recovery studies were carried. The recovery of adsorbed dye molecules from the polymer has been carried out by removing them from the polymer by various methods. The characterization of the recovered polymer was carried out busing 1H NMR spectroscopy.