Çevre sularından arsenik uzaklaştırılması için süpermakro gözenekli hidrojellerin hazırlanması
Preparation of supermacroporous hydrogels for arsenic removal out of environmental sources
Yazar: HATİCE BEKTAŞ
Danışman: PROF. DR. A. CEMAL SAYDAM ; PROF. DR. ADİL DENİZLİ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Arsenik = Arsenic ; Hidrojeller = Hydrogels

Özet:
Doğal olarak çevrede yaygın olarak bulunan arseniğin insan sağlığı üzerindeki kronik toksikolojik etkilerinin kanıtlanması arseniği önemli çevre problemlerinin arasına sokmuştur. Böylece birçok otorite arseniğin içme suyunda bulunmasına izin verilen değeri 10 µg/L'ye indirmiştir. Arsenik, suda arsenat (As+5) ve arsenit (As+3) formlarında bulunmaktadır. N-metakriloil-(L)-sistein (MAC) fonksiyonel monomeri kullanılarak çevre sularından As+3 ve As+5 uzaklaştırılması için arsenik baskılanmış kriyojel kolonlar hazırlanmıştır. MAC, arsenik iyonlarının sisteinin tiyol gruplarına olan yüksek afinitesi nedeniyle komplekleştirici fonksiyonel monomer olarak kullanılmıştır. As+3 ve As+5'e özgü boşluklar içeren iki farklı (As+3-IIP ve As+5-IIP) arsenik baskılanmış kriyojel kolonun karakterizasyonu Fourier-transform Infrared (FTIR) spektroskopisi ve Raman spektroskopisi, taramalı elektron mikroskobu (SEM), yüzey alanı ölçümleri (35.6 m2/g), kriyojel şişme oranının belirlenmesi (% 92.5), elementel analiz (192.8 µmol MAC/g) gibi çeşitli yöntemlerle yapılmıştır. As+3-IIP ve As+5-IIP kriyojeller için sırasıyla pH 5.0 ve pH 8.0'da maksimum arsenik adsorpsiyon kapasiteleri 372.5 µg As+3/g ve 189.4 µg As+5/g olarak bulunmuştur. As+3-IIP ve As+5-IIP kriyojellerin seçicilik katsayılarının belirlenmesi amacıyla PO4-3, SO4-2 ve NO3- anyonları varlığında seçicilik deneyleri yapılmıştır. Çevre sularından arsenik uzaklaştırılması için yapılan çalışmalarda %95 oranında uzaklaştırma etkinliğine ulaşılmıştır. Son olarak, As-IIP kriyojellerin tekrar kullanılabilirlik deneyleri yapılmıştır ve adsorpsiyon kapasitelerinde kayda değer oranda bir azalma saptanmamıştır.

Abstract:
Arsenic is a naturally occuring element that is present throughout the environment. The demonstration of its high toxicity and adverse effects on human health makes arsenic one of the most challenging environmental problems. Therefore, regulatory authorities revised their permissible limits of arsenic in drinking water to 10 µg/L. Arsenic is present in water mainly in the forms of arsenate (As5+) and arsenite (As3+). Arsenic imprinted cryogel columns were prepared for the removal of two species of arsenic (As3+ and As5+) from environmental sources by the assistance of complexing monomer, N-methacryloyl-(L)-cysteine (MAC), due to the high affinity of arsenic towards thiol groups (-SH) of cysteine. As3+ and As5+ complexed with MAC monomer separately, to possess two different arsenic imprinted cryogel columns as As3+-IIP and As5+-IIP. The presence of MAC monomer in the cryogel structure and the success of complexation were confirmed by the elemental analysis (192.8 µmol MAC/g), FTIR and Raman spectroscopy. The specific surface area of the As-IIP cryogel was found to be 35.6 m2/g with a swelling ratio of 92.5 %. The maximum arsenic adsorption capacities of As3+-IIP and As5+-IIP cryogels were 372.5 µg As3+/g at pH 5.0 and 189.4 µg As5+/g at pH 8.0, respectively. The selectivity experiments of As3+-IIP and As5+-IIP cryogels in the presence of PO43-, SO42- ve NO3- anions were studied in order to determine the relative selectivity coefficients (K?). As3+-IIP and As5+-IIP cryogels were applied to environmental sources and arsenic removal efficiency were reported up to 95 %. Finally, As3+-IIP and As5+-IIP cryogels were used many times for the reusability experiments and the findings showed that there was a negligible decrease in adsorption capacity.