Organojeller ile çözücü karışımlarının ayrılmasının incelenmesi
Investigation of  the separation of solvent mixtures by organogels
Yazar: AYCAN DİLEK
Danışman: PROF. DR. LUTFULLAH MUHAMMED SEVGİLİ ; PROF. DR. SELVA ÇAVUŞ
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, farklı oranlarda dodesil metakrilat (DDMA) ve N-izopropil akrilamid (NIPAM) monomerlerinden sentezlenmiş olan kopolimerleri kullanarak çeşitli çözücülerdeki şişme davranışları ile çözücü karışımlarının ayrılması incelenmiştir.  Sentezlenen kopolimerlerde gözenekliliği artırmak amacıyla farklı oranlarda PEG600 kullanılmıştır. Serbest radikal polimerizasyonu mekanizmasına göre sentezlenen jellerde çapraz bağlayıcı olarak etilen glikol dimetakrilat (EGDMA), başlatıcı olarak azobisizobutironitril (AIBN) kullanılmıştır. Jeller hazırlanırken toplam başlangıç monomer konsantrasyonu 2M olarak sabit tutulmuştur. Toplam monomer konsantrasyonu molce %1 başlatıcı (AIBN) , %1 çapraz bağlayıcı (EGDMA) içermektedir. Jeller 5 ml etanol içerisinde hazırlanmıştır. Farklı oranlarda monomer ve PEG bileşimli hazırlanan jellerin benzen ve toluen içerisindeki zamana bağlı şişme davranışları incelenmiştir. En yüksek şişme oranına sahip olan jeller , %80 DDMA+%20 NIPAM+%10PEG içeren jel ile %80 DDMA+%20 NIPAM jeli olarak belirlenmiş ve çalışmalara bu iki jel ile devam edilmiştir.
%80 DDMA+%20 NIPAM+%10PEG ile %80 DDMA+%20 NIPAM jellerinin karakterizasyonu SEM ve FT-IR yöntemleri ile belirlenmiştir.
Sentezlenen jellerin organojel olma özelliğinden dolayı, sudaki benzen ve toluen absorplama kapasitesine ait çalışmaların yanında, jellerin farklı çözücüler içindeki şişme davranışları da belirlenmiştir. Her bir çözücüye ait çözünürlük parametresi, grup katkı terimleri ile tanımlanan VKH, HOY ve HANSEN metotlarına göre ayrı ayrı hesaplanmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. GEE metodu kullanılarak da deneysel şişme denge değerleri yardımıyla polimere ait toplam çözünürlük parametresi hesaplanmıştır. 
Polimerlerin farklı çözücüler içinde farklı sıcaklıklardaki şişme davranışı da incelenmiştir. Polimerlerin şişme davranışının sıcaklığa bağlı olarak değişim göstermediği görülmüştür.
Jeller 50 ppm, 100 ppm, 250 ppm ve 450 ppm olarak hazırlanan ayrı ayrı benzen-su ve tolüen-su karışımlarına konulup, jellerin benzen ve tolueni absorplama miktarları hesaplanmıştır.
Sentezlenen organojellerin başka organik maddeleri ayırma etkinliği hakkında bilgi sahibi olmak için de esansiyel yağ bileşenleri olan limonen ve linaloolün ikili karışımları seçilmiş ve bu ikili karışımın ayrılmasına ve etanol içindeki karışımlardan ayrılmasına yönelik çalışmalar da yapılmıştır. Böylelikle benzen ve toluenin bulunduğu tek bir organik sınıf değil farklı fonksiyonel gruplara sahip organik maddelerdeki şişme davranışı ve ayırma etkinliği de incelenmiştir. Bu amaçla, limonen ve linaloolün üç farklı kompozisyondaki ikili karışımları hazırlanmış, ve jeller hazırlanan ikili karışımlara konmuştur. Dengeye ulaşana kadar, zamana bağlı ölçümler ile jelin absorbladığı limonen ve linalool miktarları hesaplanmıştır. Bu yolla hem jelin ikili karışımdaki şişme kinetiği hem de dağılma katsayısı ve seçicilik değerleri belirlenerek jelin limonen-linalool ikili karışımlarının ayrılmasındaki etkinliği incelenmiştir. Ayrıca çözünürlük parametrelerinin ayırma etkinliğine etkisi de incelenmiştir. İkili karışımlara ilave olarak, limonen-linalool ikili karışımlarının sabit miktarda etanol içinde üçlü karışımları da hazırlanmıştır. Hazırlanan karışımlardan jelin absorpladığı limonen, linalool ve etanol miktarları hesaplanıp ortamdaki etanolün limonen ve linaloolün seçiciliğine etkisi incelenmiştir.

Abstract:
In this study copolymers were syntesized by using different ratios of DDMA and NIPAM monomers. PEG600 was used with different ratios to increase porosity in syntesized copolymers. In gels which sythesized by free radical polymerization EGDMA was used as crosslinker, AIBN was used as initiator. While prepare gels total initial monomer consantration kept 2M. Total initial monomer consantration contains %1 mole AIBN and %1 mole EGDMA. Gels were prepared in 5 ml ethanol. Time dependent swelling behavior of gels which prepared with different monomer and PEG ratios was investigated. It was defined that DDMA80NIPAM20PEG10 and DDMA80NIPAM20 gels have the best swelling ratios and studies were continued with these gels.
Characterization of DDMA80NIPAM20PEG10 and DDMA80NIPAM20 gels were defined by SEM and FT-IR methods.
Swelling ratios of gels in different solvent were defined. solubility parameters for each solvent were determined by using each VKH, HOY and HANSEN mothods and results were compared. Polymer's total solubility parameter was determined theoretically by means of the graph which prepared by using Gee method.
Polymer's swelling ratio in different solvent and different temperatures was isvestigated. That was seen the swelling ratio of polymer does not dependent temperature.
Gels were put separatly in benzene and toluene mixtures which prepared as 50 ppm, 100 ppm, 250 ppm and 450 ppm. Adsorption amount of gels for benzene and toluene was determined.
The binary mixtures of limonene and linalool essential oils were taken into consideration to have a knowledge about separation capacity of the synthesized gels for different organic mixtures. So, extraction studies were progressed for binary mixtures of limonene and linalool with different compositions and also for limonene-linalool mixture in ethanol. By this procedure not only benzene and toluene was studied and also swelling behavior and separation capacity of gels for the organic chemicals with different fuctional groups were also taken into consideration.  For this aim, binary mixtures of limonene and linalool with three different compositions were prepared and gels were put into this mixtures. The amounts of limonene and linalool components were calculated depending on time until equilibrium. By this way, both swelling behavior of the gel in binary mixture and distribution coefficients and selectivity were calculated to investigate the separation efficiency of the gel for limonene-linalool binary mixture. And also the effect of solubility parameter into the separation efficiency was also investigated. In addition to binary mixtures, ternary mixture were also prepared by adding constant amount of ethanol to limonene-linalool mixture. The effect of ethanol onto the selectivity was determined by calculating the amounts of limonene, linalool and ethanol absorbed by the gel.