Kimyasal ve elektrokimyasal yöntemlerle iletken polimerlerin sentezi ve membran uygulamaları
Synthesis of conducting polymers by chemically and electrochemically methods and membrane applications
Yazar: KAMİLE COŞKUN
Danışman: DOÇ. DR. ESENGÜL KIR
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Donnan diyaliz = Donnan dialysis ; İletken polimerler = Conducting polymers

Özet:
Kimyasal ve elektrokimyasal polimerizasyon ile sentezlenen iletken polimerlerin polimer destek maddesi yüzeyine tutturulması ya da polimer destek maddesi yüzeyinde polimerizasyon işleminin aynı anda gerçekleştirilmesi ile kompozit membranların elde edilmesi üzerine yapılan çalışmalar giderek önem kazanmaktadır. Kompozit membranı oluşturan bileşenlerin üstün yanlarının bir araya gelmesi ile elde edilen membranlar tek tip fonksiyonel gruplara sahip katı membranlara göre daha iyi performansa sahiptir. Bu kompozit membranların iyon taşıma mekanizmalarının belirlenmesiyle bunların ayırma ve saflaştırma işlemlerinde kullanılması özellikle çevre ve insan sağlığı bakımından önemli görülmektedir.Kompozit membranlar arasında iyon değiştirici özelliğe sahip olan membranlar daha çok uygulama alanı bulmaktadır. Yeryüzündeki sulardan sağlığa zararlı olabilecek bazı katyon ve anyonların, tuz çözeltilerinden tek değerlikli katyonların ve atık çözeltilerden bazı iyonların verimli bir şekilde uzaklaştırılması için seçiciliğin arttırılmasına duyulan gereksinim, yeni ve farklı formlardaki iyon değiştirici membranların gelişmesine neden olmaktadır.Bu çalışmada iki farklı yöntemle kompozit membranlar hazırlanmıştır. Birinci yöntemde, sübstitüe polianilinler elektrokimyasal yöntem ile sentezlenerek membran destek maddesi üzerine tutturulmuştur. İkinci yöntemde ise polipirol ve sübstitüe polianilinlerin, membran destek tabakası üzerindeki kimyasal sentezi ile kompozit membranlar hazırlanmıştır. Her iki yöntemle hazırlanan kompozit membranların iyon değiştirme kapasiteleri, su tutma kapasiteleri ve membran kalınlıkları da belirlenmiştir. Spesifik özellikleri belirlenen membranlar SEM, AFM ve FTIR ile karakterize edilmiştir.Karakterizasyon işlemleri tamamlanan ve yapılarındaki katkı maddelerinden dolayı katyon değiştirme özelliğine sahip olan kompozit membranların iyon taşıma performansları da donnan diyaliz yöntemi kullanılarak değerlendirilmiştir. Bu amaçla Cr(III), Cu(II), Fe(III) ve Al(III) gibi iyonların sulu çözelti ortamından uzaklaştırılması çalışmaları yapılmıştır. Elde edilen deney sonuçlarından her bir iyon için akış değerleri (J) ve % geri kazanım (RF) değerleri hesaplanmıştır. Bu sonuçlardan her bir membran ve iyon için farklı geri kazanım değerleri elde edilmiştir. Bu durum her bir membranın yapısının, iyon değiştirme kapasitesinin ve iyonların hidrasyon çaplarının farklı olması şeklinde açıklanabilir.

Abstract:
The researches on preparation of composite membranes by coating conducting polymers synthesized by chemical and electrochemical polymerization on to polymer support material surface or realizing polymerization process on the polymer support material surface have gaining more importance. Composite membranes show better performance when compared to solid membranes with one functional group since superior properties of each component come together to make up the composite membrane. The use of composite membranes in separation and purification process that ion transport mechanisms determined is especially important for human health and environmental.Among composite membranes, membranes having ion-exchange property have found more application area. The requirement on increased selectivity of these membranes for efficient removal of some harmful cation and anions from ground water, removal of monovalent cations from salt solutions and removal of some ions from waste solutions inspired development of new and different forms composite membranesIn this study, composite membranes were prepared by two different methods. In the first method, substituted polyanilines synthesized by electrochemical method were coated on to membrane support material. In the second method, composite membranes were prepared by means of chemical syntheses of polypyrrole and substituted polyanilines on to membrane support material. Composite membranes prepared by both methods were determined ion-exchange capacity, water content capacity and membrane thickness. Membranes that specific properties determined were characterized by FTIR, SEM and AFM.The ion-exchange performances of composite membranes that to be completed the characterization procedures and have the cation-exchange property due to doping agents in structures have been evaluated using donnan dialysis method. For this reason, studies for removal of such as Cr(III), Cu(II), Fe(III) and Al(III) ions have been carried out from aqueous solution media. Flux values (J) and recovery factors (RF) for each ion have been calculated from obtained experimental results. Different recovery values for each membrane and ion have been obtained from these results. This result can be explained as differences of structure and ion-exchange capacity of each membrane and of hydration radius of ions.