Poli(vinil imidazol) hidrojenli ve kuaternize türevleri üzerine boyarmadde adsorbsiyonunun incelenmesi
Investigation of dye adsorption onto poly(vinyl imidazole) hydrogel and its quaternized derivatives
Yazar: MUHAND K. AL TEMEMİ
Danışman: DOÇ. DR. MURAT ERDEM ; PROF. DR. ADNAN ÖZCAN
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Adsorpsiyon kinetiği = Adsorption kinetic ; Polimer malzemeler = Polymer materials

Özet:
Bu çalışmada, öncelikle serbest radikal polimerizasyon yöntemiyle %1,2 oranında çapraz bağlı poli(vinil imidazol) (p-VIm) hidrojeli sentezlenmiş, ardından bu yapı farklı sayıda karbon atomları içeren düz zincirli alkil halojenürler kullanılarak kısmi kuaternerleştirilmiştir. Sentezlenen p-VIm'in ve kısmi kuaternize türevlerinin fonksiyonel grup analizleri Fourier Transform Infrared Spektroskopisi (FT-IR) kullanılarak yapılmış, yüzey morfolojileri Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) kullanılarak incelenmiştir. p-VIm yapısındaki kısmi kuaternerleşme; elementel analiz, enerji dağılımlı X-ışınları spektroskopisi (EDS) ve zeta potansiyel ölçümleriyle desteklenmiştir. Hidrojellerin yüzey alanları BET (Brunauer-Emmett-Teller) yöntemiyle ölçülmüş ve oda sıcaklığında saf sudaki denge şişme oranları gravimetrik yöntemle belirlenmiştir. Daha sonra p-VIm hidrojeli ve kısmi kuaternize türevleri, sulu çözeltilerden Orange II (OII) boyarmaddesinin uzaklaştırılmasında adsorban olarak kullanılmıştır. Hidrojeller üzerine OII adsorpsiyon sürecine; pH'ın, OII başlangıç derişiminin ve sıcaklığın etkisi incelenmiş, elde edilen veriler kullanılarak adsorpsiyona ilişkin izoterm, kinetik ve termodinamik parametreler hesaplanmıştır. Kinetik değerlendirmelerde, Lagergren-birinci-derece, yalancı-ikinci-derece kinetik ve partikül içi difüzyon modelleri kullanılmış, ayrıca adsorpsiyon dengesinin Langmuir ve Freundlich izoterm modellerine uygunluğu araştırılmıştır. Kinetik parametreler kullanılarak adsorpsiyon süreçlerine ilişkin; entalpi, serbest enerji ve entropi değişimleri ile aktivasyon enerjisi değerleri de hesaplanmıştır.

Abstract:
In this study, poly(vinyl imidazole) (p-VIm) hydrogel cross-linked with the ratio of 1.2% was synthesized by using free radical polymerization and then this hydrogel was quaternized partially by straight-chained alkyl halides including different numbers of carbon atoms. The functional groups of the synthesized p-VIm and its partially quaternized derivatives were analyzed by using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR); the surface morphologies were investigated by Scanning Electron Microscope (SEM). The partially quaternization of P-VIm hydrogel was supported by elemental analysis, Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) and zeta potential measurements. The surface areas of hydrogels were measured by Brunauer-Emmett-Teller (BET) method and the equilibrium swelling ratio was determined in pure water at room temperature by gravimetric method. p-VIm hydrogel and its partially quaternized derivatives were used as an adsorbent to remove of Orange II (OII) from aqueous solutions. The effects of pH, the initial OII concentration and the temperature on the adsorption process of OII onto hydrogels were studied and by using obtained data; the isotherm, kinetic and thermodynamic parameters of adsorption were calculated. Kinetic evaluations were performed by Lagergren-first-order, pseudo-second-order kinetic and intraparticular diffusion models and adsorption equilibrium was studied by Langmuir and Freundlich isotherm models. Changes of enthalpy, free energy and entropy and activation energy of the adsorption process were also calculated by using kinetic parameters.