Ayırma amaçlı mikrojel içeren süper gözenekli P(AAm) ve P(HEMA) iç içe geçmiş ağ yapılı kriyojeller
Cryogels containing microgels in interpenetrating networks of super porous P(AAm) and P(HEMA) for separation purposes
Yazar: SEMA YILDIZ
Danışman: PROF. DR. NURETTİN ŞAHİNER
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında ayırma amaçlı anyonik ve katyonik mikrojeller içeren poli(akrilamid) (p(AAm)) ve poli(2-hidroksi etil metakrilat) (p(HEMA)) iç içe geçmiş polimerik ağ yapılı (IPN) kriyojeller kriyopolimerizasyon yöntemi ile hazırlanmıştır. Anyonik yapılı poli(vinil fosfonik asit) (p(VPA)) ve poli(2-akrilamido-2-metil-1-propansülfonik asit) (p(AMPS)) mikrojelleri ve katyonik yapılı poli(3-akril amido propil trimetil amonyum klorür) (p(APTMACl)) ve polietilenimin (PEI) mikrojelleri mikroemülsiyon yöntemi ile hazırlanarak, farklı miktarlarda kriyojeller hazırlamak için kullanılan karışımların içerisine eklenlerek kriyopolimerizasyonları gerçekleştirilmiştir. Anyonik ve katyonik yapılı mikrojellerin zeta potansiyel değerleri p(VPA), p(AMPS), p(APTMACl) ve PEI mikrojelleri için sırasıyla -58,93±0,98, -36,55±1,24, 47,18±1,30 ve 11,39±1,21 mV olarak ölçülmüştür. Hazırlanan mikrojeller ve kriyojellerin morfolojik karakterizasyonu optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskop (SEM) görüntüleri ile belirlenmiştir. Ayrıca, p(AAm) ve p(HEMA) esaslı mikrojel içermeyen kriyojellerin ve anyonik/katyonik mikrojeller içeren IPN kriyojellerin yapısal karakterizasyonları Fourier dönüşümlü kızılötesi ışımalı spektroskopi (FT-IR) ve termogravimetrik analiz (TGA) ile gerçekleştirilmiştir. Anyonik ve katyonik mikrojeller içeren p(AAm) ve p(HEMA) IPN kriyojelleri floresan sodyum tuzu (FSS) gibi anyonik ve metilen mavisi (MM) gibi katyonik boyaların, parakuat (PK) ve nemathorin (NT) gibi çeşitli pestisitlerin sulu ortamlardan uzaklaştırılması amacıyla potansiyel çevre uygulamalarında kullanılmıştır. Katyonik yapılı bir boya olan MM ve katyonik yapılı bir pestisit olan PK, sulu çözelti ortamından en fazla p(HEMA)/p(VPA)-%20 IPN kriyojelleri kullanılarak sırasıyla 233,5±15,2 mg/g ve 36,5±2,3 mg/g absorplanmıştır. Anyonik yapılı FSS boyasını ve NT pestisitini ise 10,8±1,2 mg/g ve 41,8±2,1 mg/g absorpsiyon miktarları ile en fazla p(HEMA)/PEI-%10 IPN kriyojelleri absorbe etmiştir. Boya ve pestisitlerin farklı çözeltileri pH'larda, çeşitli tuz konsantrasyonlarında, deniz suyu, çeşme suyu ve saf su gibi çeşitli sulu ortamlarda hazırlanarak bu ortamların IPN kriyojellerinin absopsiyon kapasitelerine etkileri incelenmiştir. Ayrıca, p(HEMA) kriyojelleri ve p(HEMA)/p(VPA)-%20 IPN kriyojelleri için üç katyonik boya ve bir katyonik yapılı pestisit çözeltileri karıştırılarak yarışmalı adsorpsiyon kapasiteleri belirlenmiştir. Bu karışım içerisinden p(HEMA) kriyojelleri kullanılarak yapılan absorpsiyon çalışmalarında MM ve PK için dağılma katsayıları sırasıyla 10,8±1,2 ve 75,0±37,76 ml/g; p(HEMA)/p(VPA)-%20 IPN kriyojelleri ile yapılan absorpsiyon çalışmalarında ise MM ve PK için dağılma katsayıları sırasıyla 1450,5±199,63 ve 834,1±143,12 ml/g olarak hesaplanmıştır.

Abstract:
With the scope of this thesis study, interpenetrating polymeric network structure (IPN) cryogels of poly(acrylamide) (p(AAm)) and poly(2-hyroxy ethyl methacrylate) (p(HEMA)) containing anionic and cationic microgels were prepared with the cryopolymerization method for separation purposes. Anionic-structure poly(vinylphosphonic acid) (p(VPA)) and poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid) (p(AMPS)) microgels and cationic-structure poly(3-acrylamidopropyl trimethylammonium chloride) (p(APTMACI)) and polyethylenimine (PEI) microgels were prepared with the microemulsion method. Cryogels were prepared by adding different amounts of these into the mixture and performing cryopolymerization. The zeta potential of anionic and cationic microgels were measured as 58.93±0.98, -36.55±1.24, 47.18±1.30 and 11.39±1.21 mV for p(VPA), p(AMPS), p(APTMACl) and PEI, respectively. The morphologic characterization of the prepared microgels and cryogels was determined with optical microscope and scanning electron microscope (SEM) images. Additionally, p(AAm) and p(HEMA) cryogels not containing microgels and IPN cryogels containing anionic/cationic microgels had structural characterization completed with Fourier transform infrared radiation spectroscopy (FT-IR) and thermogravimetric analysis (TGA). P(AAm) and p(HEMA) IPN cryogels containing anionic and cationic microgels were used for potential environmental applications such as removing anionic dyes, like fluorescent sodium salt (FSS), and cationic dyes, like methylene blue (MB), and a variety of pesticides like paraquat (PQ) and nemathorin (NT) from aqueous environments. The cationic dye of MB and pesticide with cationic structure PQ were absorbed most from aqueous environments using p(HEMA)/p(VPA)-20% IPN cryogels with absorption of 233.5±15.2 mg/g and 36.5±2.3 mg/g. Anionic-structure FSS dye and NT pesticide were absorbed most by p(HEMA)/PEI-10% IPN cryogels with absorption of 10.8±1.2 mg/g and 41.8±2.1 mg/g, respectively. Dye and pesticide solutions with different pH, a variety of salt concentrations, and a variety of aqueous environments like seawater, tap water and distilled water were prepared to investigate the effect of these environments on absorption capacities of IPN cryogels. Additionally, the competitive adsorption capacities of p(HEMA) cryogels and p(HEMA)/p(VPA)-20% IPN cryogels were determined by mixing the three cationic stains and one cationic pesticide solution. For this mixture, in absorption studies using p(HEMA) cryogels MB and PQ had diffusion coefficients of 10.8±1.2 and 75.0±37.76 ml/g, respectively. In absorption studies using p(HEMA)/p(VPA)- 20% IPN cryogels, the diffusion coefficients for MB and PQ were calculated as 1450.5±199.63 and 834.1±143.12 ml/g, respectively.