Poli(dialildimetilamonyum klorür)/vermikülit kompozitin sentezi, karakterizasyonu ve atık su arıtma performansının belirlenmesi
Synthesis, characterization and determination of wastewater treatment performance of poly(diallyldimethylammonium modified)/vermiculite composite
Yazar: GAMZE ŞENGÜL ÖZER
Danışman: DOÇ. DR. ÖMER YUNUS GÜMÜŞ
Bursa Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Polimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Polimer Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Tekstil, elyaftan ipliğe, iplikten kumaş üretimine, kumaştan nihai ürün üretimi aşamalarını içeren endüstri koludur. Tekstil endüstrisi atık suları insan sağlığını ve doğayı tehdit etmektedir. Tekstil endüstrisi atık suları su ortamlarında birikerek renkli olmaları sebebiyle suyun görünümünü bozup ışık geçirgenliğini azaltırlar. Işık geçirgenliğinin ve çözünmüş oksijen miktarının azalması canlılar tehtit etmekte ve su kaynaklarının tükenmesine neden olmaktadır. Çok az miktarlarda dahi renkli tekstil atık suları çok büyük su miktarının kirlenmesine neden olur. Bu nedenle renkli tekstil atık suları arıtıldıktan sonra deşarj edilmelidir. Tekstil atık sularının bileşimi işletme koşullarına ve proseste kullanılan çeşitli kimyasallara bağlı olarak değişiklik gösterir. Böylece atık sularda kimysal oksijen ihtiyacı (KOI), biyolojik oksijen ihtiyacı (BOI), pH, tuzluluk ve renk vb. kirlilik parametreleri yüksek değerdedir ve uygulanan her farklı işlem oluşan atık suların standart bir arıtma yöntemiyle arıtılmasını imkansız hale getirmektedir. Bu nedenle herbir tekstil atık suyu analiz edilerek uygun bir arıtma süreci belirlenmelidir.
Bu tez çalışmasında tekstil atık sularının artımı için vermikülit/polidadmak(PDADMAK) kompozitleri yerinde polimerleştirme yöntemi ile hazırlanmıştır. Vermikülit:dadmak oranları 1:2 (V1D2), 2:1 (V2D1) ve 1:1 (V1D1) alınarak üç farklı bileşimde kompozit hazırlanmıştır. Hazırlanan kompozitlerin yapısal karakterizasyonu FT-IR ve XRD analizleri ile incelenmiş, morfolojik yapıları ise SEM görüntüleri ile araştırılmıştır. FTIR sonuçlarından dadmak'ın yerinde polimerizasyonu ile kompozitlerin başarılı bir şekilde elde edildiği anlaşılmıştır. XRD difraktogramlarından PDADMAK 2θ = 9° kırılma açısında keskin kristalin pik göstermiştir. Bu pik V1D2 ve V1D1 kompozitlerinde görülmezken V2D1 kompozitinde korunduğu görülmüştür. Ayrıca kilden kaynaklı piklerin kompozitlerde görülmemesi kil tabakalarının dağılarak eksfoliye yapıda bir polimer/kil kompoziti oluşturduğunu göstermektedir. SEM görüntülerinden V1D2 ve V1D1 kompozitlerinin tipik bir polimer matriksli kil kompoziti yapısı görülürken, V2D1 de polimerin kil tanecikleri arasında bağlayıcı rolünde olduğu anlaşılmıştır. Bu sonuçlardan düşük kil oranlarında (V1D2 ve V1D1) kuvvetli polimer-kil etkileşimleri kurulurken, kil oranı yüksek olduğunda (V2D1) polimer-polimer etkileşimi daha baskın olduğu sonucuna varılmıştır. Sonrasında tekstil atık suyunun arıtımı için faklı dozajlarda  muamele edilip, anlık ve 2 saat sonundaki renk ve askıda katı madde değerleri UV sprektrofotometresi ile belirlenmiştir. En yüksek verim 300 ppm V1D2 kompoziti ile elde edimiş, renk değeri 148 Pt/Co birimi ve askıda katı madde değeri ise 36 mg/L olarak ölçülmüştür. PDADMAK ile bu değerler sırasıyla 257 Pt/Co birimi ve 122 mg/L olarak belirlenmiştir. Sadece ham vermikülit kullanıldığında ise 869 Pt/Co ve 281 mg/L olmuşttur. Bu sonuçlar kompozit hazırlanması sinerjik bir etki oluşturulmuş, renk gideriminde V1D2 kompozitin polimere ve kile göre sırasıyla 1,7 ve 5,8 kat daha iyi sonuç elde edilmiştir. Kompozitin askıda katı madde değeri ise polimer ve kile göre sırasıyla 3,1 ve 7,8 kat daha iyi sonuç vermiştir. Böylece tekstil atık suların arıtımında daha az maliyetli, daha çevreci ve daha etkili bir ürün geliştirilmiştir.

Abstract:
Textile is the industry branch that includes the stages of fiber to yarn, yarn to fabric production, and fabric to final product production. Textile industry; wastewater gives the reason for the formation of one of the important hazardous wastes that threaten the environment and people. Textile industry wastewater accumulates in aquatic environments, spoiling the appearance of colored water and reducing light penetration. The penetration of light and the structure of dissolved oxygen cause living things to cool down and restrict the storage of water. Simulations of paints are also known. Even in very small amounts, colored textile wastewater can spread over large water bodies because it has a high dispersion rate. Colored textile effluents threaten the environment when discharged without treatment. The composition of textile wastewater varies depending on operating conditions, various organic compounds used in the process, and the variety of inorganic-organic chemicals used in dyeing or other processes. Thus, COD, BOD, Ph, salinity and color etc. in wastewater. Pollution parameters are high and each different process applied makes it impossible to purify the resulting wastewater with a standard treatment method.
In this thesis study, polydadmac/vermiculite composites were prepared by in situ polymerization method for the treatment of textile wastewater. Structural characterization of the prepared composites was examined by FT-IR and XRD analyses, and their morphological structures were investigated by SEM images. Afterwards, it was treated at different dosages for the treatment of textile wastewater, and instantaneous and 2-hour color and suspended solids values were determined by UV spectrophotometer. The highest efficiency was obtained with 300 ppm composite, the color value was measured as 148 Pt/Co units and the suspended solids value was measured as 36 mg/L. With Polidadmac, these values were determined as 257 Pt/Co units and 122 mg/L, respectively. When only raw vermiculite was used, it was 869 Pt/Co and 281 mg/L. These results showed that a synergistic effect was created in the preparation of the composite, and 1.7 and 5.8 times higher results were obtained in color removal compared to raw polymer and clay, respectively. The suspended additive value of the composite was 3.1 and 7.8 times lower than the raw polymer and clay, respectively. Thus, a less costly, more environmentally friendly and more effective product has been developed for the treatment of textile wastewater.