Selülozik süperabsorbent üretiminde mekanik ve kimyasal ön işlemlerin etkileri
The effect of mechanical and chemical preparation in cellulosic superabsorbent production
Yazar: ASENA DAMLA BÜYÜKÜSTÜN
Danışman: PROF. DR. ESAT GÜMÜŞKAYA
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Lif ve Kağıt Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry ; Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering

Özet:
Bu tezde süperabsorbent (SAP) bünyesinde kullanılan selüloza kimyasal oksidatif ve mekanik ön işlem uygulayarak su alma ve şişme kapasitesinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Kimyasal oksidatif ön işlemler için hidrojen peroksidin farklı uygulamaları ile TEMPO oksidasyon yöntemi, mekanik ön işlemler için ise PFI değirmeni ile dövme ve süpermasscollider kullanılmıştır. Ön işlemeli selüloz ile karboksimetil selüloz (CMC) farklı oranlarda karıştırılarak epiklorohidrin ve sitrik asit çapraz bağlama yöntemiyle SAP üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretilen selülozik SAP'ların su alma ve şişme miktarları, yapısal, termal ve yüzey özellikleri belirlenmiştir. Denemelerde ön işlemsiz selüloz ve CMC ile sitrik asit çapraz bağlama yöntemiyle üretilen SAP için pH:7'deki su için su alma ve şişme miktarı %2616 olarak bulunmuştur. Soda/üre sisteminde hidrojen peroksitle oksidasyona uğratılan ve süpermasscolloider ile mekanik ön işlem görmüş selüloz ve CMC (10/90) ile sitrik asit çapraz bağlama yöntemiyle üretilen SAP uygulaması için ise su alma ve şişme miktarı %8256 olarak belirlenmiştir. Tuzlu solüsyonlarda sıvı absorblama ve şişme miktarları için en iyi değerler TEMPO oksidasyon yöntemiyle ön işlemli selüloz ile üretilen SAP uygulamasında NaCl için %1872, KCl için %2771, MgCl2 için %1452 ve NH4Cl2 için %2280 olarak tespit edilmiştir. Sonuç olarak, tez kapsamında gerçekleştirilen çalışmalarda sitrik asit çapraz bağlama yöntemiyle en iyi su alma ve şişme değerleri elde edilirken, epiklorohidrin çapraz bağlama yöntemiyle de yüksek jelleşme direncine sahip selülozik SAP'lar üretilmiştir.

Abstract:
In this thesis, it was aimed to improve water absorption and swelling capacity by applying chemical oxidative and mechanical pretreatments to cellulose used in superabsorbent (SAP). While TEMPO oxidation method is used with different applications of hydrogen peroxide for chemical oxidative pretreatment, PFI milling with forging and supermasscollider is used for mechanical processing. The pretreated cellulose and carboxymethyl cellulose (CMC) were mixed at different ratios and the production of SAPs by epichlorohydrin (ECH) and citric acid crosslinking was carried out. Water absorption and swelling quantities, structural, thermal and surface properties of the SAPs were determined. It was found that the rate of water absorption and swelling ratio in water pH:7 for SAP produced with untreated cellulose and CMC blended (10/90) with citric acid crosslinking method was 2616%. However, the water absorption and swelling ratio for SAP produced from soda/urea and hydrogen peroxide chemicals and supermasscollider mechanical pretreated cellulose, and CMC blended (10/90) with citric acid crosslinking method was 8256%. The best values for liquid absorption and swelling values for saline solutions were determined as 1872% for NaCl, 2771% for KCl, 1452% for MgCl2 and 2280% for NH4Cl2 in SAP application with pretreated cellulose by the TEMPO oxidative method and citric acid crosslinking. The best water absorption and swelling values was found by citric acid crosslinking method compared to ECH crossling method. In addition, cellulosic SAPs having high gelation resistance were produced by using ECH crosslinking method.