Metakrilik asitli kopolimer üzerine sulu çözeltilerden Cs(I) iyonlarının adsorpsiyonu
Adsorption of Cs(I) ions on copolymer with methacrylic acid from aqueous solutions
Yazar: EMİNE DOĞAN
Danışman: PROF. DR. CEMAL ÖZEROĞLU
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Derişikleştirme ve ayırma teknikleri sanayi atık sularından ya da atık çözeltilerden toksik ve radioaktif metal iyonlarının adsorpsiyonu için kullanılmaktadır. Bu amaçla organik ve inorganik adsorbanlar atıklardan toksik ya da radioaktif metal iyonlarının uzaklaştırma işlemlerinde kullanılmaktadır. Adssorpsiyon işleminde seçimliliği sağlamak ve adsorpsiyon kapasitesini kontrol etmeden dolayı, polimerik adsorbanların kullanımı sulu atık çözeltilerin işlenmesinde bir artış göstermektedir.Bu tezde Cs(I) iyonlarının sulu çözeltiden giderilmesi için çapraz bağlı kopolimer önerildi. Bu amaçla Bu amaçla %25'i Metakrilik asit olan etilen glikol dimetakrilat çapraz bağlı kopolimeri oda sıcaklığında dibenzoil peroksit- N,N-dimetil anilin (BPO-DMA) başlatıcı sistemi kullanılarak sentezlenmiştir. Kopolimer numunesi üzerindeki Cs(I) iyonlarının adsorpsiyonu için batch metodu kullanıldı. Temas süresi, pH, başlangıç Cs(I) iyonu konsantrasyonu ve sıcaklık gibi adsorpsiyonu etkileyen parametreler araştırıldı. Bu parametrelerdeki artışın sulu çözeltideki sezyum iyonlarının giderilmesini arttırdığı gözlendi.Adsorpsiyon verileri Freundlich, Langmuir, D-R izotermleriyle gösterildi. Çapraz bağlı kopolimerin adsorpsiyon kapasitesi ve serbest enerji değişimi D-R izotermi kullanılarak hesaplandı. Deneysel adsorpsiyon verileri Elovich, fraksiyonel güç, birinci ve ikinci basamak adsorpsiyon kinetik modelleri ile analiz edildi. İkinci basamak kinetik modelinin sulu çözeltilerden metakrilik asit fonksiyonel grubu taşıyan çapraz bağlı kopolimer üzerindeki Cs(I) iyonlarının adsorpsiyonu için deneysel verilerle yüksek bir uyum sağladığı gözlendi.Sulu çözeltilerde Cs(I) iyonlarının adsorpsiyonu üzerindeki süre, sıcaklık, sezyum konsantrasyonu ve pH etkisi araştırıldı. Freundlich, Langmuir, D-R adsorpsiyon izotermleri, adsorpsiyon verilerine uydurmak için kullanıldı. Sulu çözeltilerdeki kopolimer üzerindeki Cs(I) iyonlarının giderilmesi için adsorpsiyon hız sabitleri Elovich, fraksiyonel güç, birinci ve ikinci basamak kinetik modellerine uygulandı.

Abstract:
The preconcentration and separation techniques have been used for adsorption of toxic and radioactive metal ions from industrial waste waters and waste solutions. Organic and inorganic adsorbents have been used for removal processes of toxic or radioactive metal ions from wastes. It is known that the use of polymeric adsorbents has indicated an increase for the treatment of aqueous nuclear waste solutions due to controlling adsorption capacity and supplying selectivity in adsorption processes.In this thesis, a crosslinked copolymer is proposed to remove Cs(I) ions from aqueous solution. For this purpose, the crosslinked copolymer of ethylene glycol dimethacrylate(EGDM) and methacrylic acid (MA) containing 25% of MA as weight percentage is synthesized by using BPO-DMA initiator system at the room temperature. Batch method is used for the adsorption of Cesium(I) ions on the copolymer sample(0.02 g copolymer/5 mL solution of Cs(I) ions). The parameters which effect the Cs(I) adsorption process, such as contact time, solution pH, initial cesium(I) concentration and temperature have been investigated. It is observed that an increase in these parameters enhance the removal of cesium(I) ions from aqueous solution.The adsorption data have been well represented by the Freundlich, Langmuir and Dubinin-Radushkevich (D-R) isotherms. The adsorption capacity of the crosslinked copolymer and free energy change are calculated by using D-R isotherms. Experimental adsorption data have been analyzed using adsorption kinetic models such as the Elovich, fractional power, pseudo-first order and pseudo-second order kinetic models. It has been observed that pseudo-second order kinetic model provided a high degree of correlation with experimental data for the adsorption of Cs(I) ions on the crosslinked copolymer bearing methacrylic acid functional groups from aqueous solutions.The effects of time, temperature, Cs(I) concentration and pH for the adsorption of Cs(I) ions on the crosslinked copolymer containing methacrylic acid functional groups from aqueous solutions have been investigated. Freundlich, Langmuir, Dubinin-Radushkevich adsorption isotherms have been used for fitting the adsorption data. The adsorption rate constants for the removal of Cs(I) ions on the copolymer from aqueous solution have been calculated using the Elovich, fractional power, pseudo first and second order kinetic models.