Merkapto grubu modifiye edilmiş hidroksietilselüloz'un sentezi ve arsenik adsorpsiyonunda kullanılmasının araştırılması
Synthesis of mercapto modified hydroxyethylcellulose and investigation of its use for arsenic adsorption
Yazar: ONUR MEVLÜT ÖZER
Danışman: YRD. DOÇ. DR. CENGİZ UZUN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizikokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu tez çalışmasında, hidroksietil-selülozun'un (HES) hidroksi yan grupları ile tiyoglikolik  asidin (TGAS) karboksilik asit grupları arasında yapılan esterleşme reaksiyonu sonucu tiyol (-SH) yan grup taşıyan tiyo-hidroksietilselüloz (HESSH) polimeri sentezlenmiştir. Sentezlenen HESSH polimeri FT-IR, XPS, SEM,TGA, DSC, yüzey alanı çalışmaları (BET) ile karakterize edilmiştir. HESSH polimer örneklere Cu2+ve Fe+2 iyonları tutturularak ligand değiştirici adsorbent, HESSCu ve HESSFe elde edilmiştir.HESSCu ve HESSFe örneği FT-IR, SEM ve EDX çalışmaları ile karakterize edilip, arsenik iyonlarını uzaklaştırmasındaki etkinliği incelenmiştir. 
HES polimerinin tiyollenmesi HESSH polimerinin FT-IR spektrumlarında 1729 cm-1karbonil ve 2550 cm-1 tiyol bandının oluşması ile belirlenmiştir. Tiyollenmiş örneklerdeki aktif –SH miktarı (6,35mmol SH/g HESSH),HESSH polimerinin Ag+ iyonları ile verdiği reaksiyon kullanılarak(Volhard metodu)bulunmuştur. HES ve HESSH polimerlerinin ısısal özellikleri incelenmiş, örneklerin DSC ve TGA termogramları kaydedilmiştir. HES ve HESSH polimerlerinin camsı geçiş sıcaklıkları (Tg) sırasıyla118oC ve 17oC olarak bulunmuştur.
HES ve HESSH polimerlerinin SEM görüntüleri kaydedilerek kimyasal modifikasyon sonucu yüzey yapılarında bozunmanın olup olmadığı incelenmiş ve HES'in tiyollendikten sonra daha gözenekli yapıya dönüştüğü gözlemlenmiştir.
HES ve HESSH'in ısısal kararlılığı TGA-DTG termogramları kaydedilerek belirlenmiş. HES'in bir  basamaklı ısısal bozunma sonucu ağırlık kaybı veren TGA termogramı gözlemlenmiştir.HESSH TGA-DTG termogramında HESSH'ın İçiçe geçmiş 207 ºC, 243 ºC ve 304 ºC de merkezi olan ve omuzlar şeklinde çıkan üç basamaklı ısısal bozunma verdiği görülmüştür.
HESSH'ın yüzey analiz yöntemi XPS ile karakterizasyonunda -SH gruplarının varlığı,kükürtün karakteristik bağlanma enerjisi olan S 2p de 163,1 eV' de çıkan piklerle tespit edilmiştir.
HESSFe adsorbentinin adsorpladığı arseniğin As(V) pH 5.0 ve 6.0 için sırasıyla 52,0 ve 66,8 mg(As)/g-HESSFe olduğu ve pH 7.0 ve 8.0 değerlerinde 62,5 ve 65,2 mg(As)/g-HESSFe olduğu belirlenmiştir. 
HESSCu adsorbentinin adsorbladığı arseniğin pH 5.0; 6.0; 7.0; 8.0 değerleri için sırasıyla 63,5; 73,5; 67,8 ve 69,2 mg(As)/g-HESSCu olduğu belirlenmiştir. 113 ppm gibi yüksek derişimlerde As(V) içeren çözeltiler ile çalışıldığında pH 7.0 değerinde adsorpsiyon değerlerinin HESSFe ve HESSCu adsorbentleri için sırasıyla 93,4; 96,7 mg(As)/g-HESSM olduğu belirlenmiştir. 
HESSH polimerine Pb(II), Cu(II), Hg(II) ve Cd(II) iyonlarının adsorpsiyonu test edilmiştir. HESSH adsorbentinin pH 6.0değerinde82,4 mg(Pb)/g-HESSH, 96,7 mg(Cu)/g-HESSH adsorpladığı ve Cd(II) adsorsiyonunda etkili olmadığı belirlenmiştir. HESSH adsorbentinin pH 2.0; 4.0; 6.0; 8.0 değerleri için sırasıyla 53,0; 79,4; 29,7 ve 40,5 mg(Hg)/g-HESSH adsorbladığı belirlenmiştir.

Abstract:
In this thesis study, the thio-hydroxyethylcellulose (HESSH) polymer bearing thiol (-SH) side groupswere synthesized between hydroxy groups of hydroxyethyl-cellulose (HES) and carboxylic acid groups of thioglycolic acid (TGAS). The synthesized HESSH polymer was characterized by FT-IR, XPS, SEM, TGA, DSC, surface area studies (BET). HESSH polymer samples were ligated with Cu2+ and Fe+2 ions to obtain the ligand modifier adsorbents, which are HESSCu and HESSFe. The HESSCU and HESSFe samples were characterized by FT-IR, SEM and EDX studies and their effectiveness in removing arsenic ions were investigated.
The thiolation of the HES polymer was determined by the formation of 1729 cm-1 carbonyl and 2550 cm-1 thiol bands on the FT-IR spectra of the HESSH polymer. The amount of active -SH (6,35 mmol SH/g HESSH) in the thiolated samples was found via the reaction of the HESSH polymer with Ag+ ions (Volhard method). The thermal properties of the HES and HESSH polymers were investigated, and the DSC and TGA thermograms of the samples were recorded. The glass transition temperatures (Tg) of HES and HESSH polymers were found to be 118 oC and 17 oC, respectively.
SEM images of HES and HESSH polymers were recorded, and it was observed whether the chemical modification resulted in degradation of surface structures and HES was observed to turn into a more porous structure after thiolization.
The thermal stability of HES and HESSH was determined by recording TGA-DTG thermograms. The TGA thermogram showing one stepwise thermal destructive resultant loss of HES was observed. When the HESSH TGA-DTG thermogram is examined, it is seen that the HESSH gives a thermal decay thermogram of three digits which is centered and shaped as shoulders at 207 ºC, 243 ºC and 304 ºC.
In the characterization of the HESSH surface analysis method XPS, the presence of -SH groups was detected with peaks at 163,1 eV at S 2p, the sulfide characteristic binding energy.
HessFe adsorbent adsorbed 52,0 ve 66,8(As) / g-HESSFe for As (V) at pH 5-6 and 62,5 and 65,2 mg (As) / g -HESSFe at pH 7-8.
HESCU adsorbent is adsorbed at pH 5.0; 6.0; 7.0; 8.0 values of 63,5; 73,5; 67,8 and 69,2 mg (As) / g-HESSFe, respectively. When working with As (V) solubles in high concentrations such as 113 ppm, the adsorption values for HESSFe and HESSCu adsorbents were determined as 93,4; 96,7 mg (As) / g-HESSM.
Adsorption of Cu (II), Pb (II), Cd (II) and Hg (II) ions with HESSH polymer was tested. Adsorbtion capasityof HESSH is82,4 mg (Pb) / g-HESSH, 96,7 mg (Cu) / g-HESSH and is not efffective for Cd (II) adsorption at pH 6.0. It is determined that HESSH adsorbed 53,0; 79,4; 29,7 and 40,5 mg (Hg) / g-HESSH For pH 2.0; 4.0; 6.0; and 8.0 respectively.