Tiyol-en hidrojellerinin sentezi: Altın ve gümüş iyonlarının sulu ortamdan uzaklaştırılması
Synthesis of thiol-ene hydrogels: Removal of gold and silver ions from aqueous media
Yazar: MELİKE FIRLAK
Danışman: DOÇ. DR. ECE KÖK YETİMOĞLU ; DOÇ. DR. MEMET VEZİR KAHRAMAN
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada Au(III) ve Ag(I) iyonlarının sulu çözeltilerden yeni thiol-ene hidrojelleriyle uzaklaştırılması araştırılmıştır. Bu çalışmada hazırlanan hidrojel formülasyonları ışıkla başlatılan tiyol-en katılma reaksiyonları ile hazırlanmış ve daha sonra karakterize edilmiştir. Hazırlanan hidrojellerin jelleşme yüzdelerinin %94'ten büyük olduğu belirlenmiştir. Hidrojellerin fotopolimerizasyon kinetiği gerçek zamanlı infrared spektroskopisi (RT-IR) ile incelenmiştir. Hidrojellerin fonksiyonel grupları seyreltilmiş toplam reflektans infrared spektroskopi (ATR-IR) ile araştırılmıştır. Hidrojellerin yüzey morfolojileri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize edilmiştir pH ve sıcaklığa bağlı hidrojellerin şişme yüzdeleri de incelenmiştir; örneğin, maksimum şişme yüzdesi değerleri pH=0,5'te 25°C'de elde edilmiştir.Au(III) ve Ag(I) adsorpsiyon verimine farklı parametrelerin etkisi detaylı olarak incelenmiştir. Au(III) ve Ag(I) iyonlarının en iyi adsorpsiyon davranışı pH=0,5'te F1 kodlu (P(Penta3MP4/PEGDA/HEMA)) ve H1 kodlu(P(Penta3MP4/PEGDA/AAc)) hidrojel formülasyonları ile sağlanmıştır. F1 hidrojeli ile Au(III) ve Ag(I) adsorpsiyonu sırasıyla 2 ve 24 saatte dengeye gelmiştir. H1 hidrojeli ile Au(III) ve Ag(I) iyonlarının adsorpsiyonu sırasıyla 5 ve 16 saatte dengeye gelmiştir. F1 hidrojeli ile Au(III) ve Ag(I) iyonlarının adsorpsiyonu ve H1 hidrojelleri ile Ag(I) iyonlarının adsorpsiyonu başlangıç iyon konsantrasyonu arttıkça artmış 500 mg L-1'de dengeye ulaşmıştır. Diğer yandan, H1 hidrojeli ile Au(III) adsorpsiyonu başlangıç iyon konsantrasyonu arttıkça artmış 750 mg L-1'de dengeye ulaşmıştır.Langmuir ve Freundlich izoterm modelleri deneysel verilere uygulanmıştır ve veriler F1 ve H1 hidrojelleri ile Au(III) ve Ag(I) iyonlarının adsorpsiyonunun Langmuir izoterm modeline uyduğu belirlenmiştir. Tiyol-en hidrojellerinin tekrar kullanılabilirliği araştırılmıştır ve elde edilen sonuçlar hidrojellerin en az 3 kez tekrar kullanılabileceğini göstermiştir. F1 ve H1 hidrojelleri ile Au(III) iyonları 50 kat derişiklendirilmiştir. F1 hidrojelleri ile Ag(I) iyonları 100 kat, H1 hidrojelleri ile 50 kat derişiklendirilmiştir.Optimum koşullarda yöntemin tekrarlanabilirliği incelenmiştir ve gözlenebilme sınırları belirlenmiştir. Geliştirilen yöntem, elektronik atıklara, röntgen filmi atıklarına ve Dikili Jeotermal Suyuna uygulanmış ve bu örneklerden Au(III) ve Ag(I) iyonlarının ayrılması ve Alevli Atomik Absorpsiyon Spektrofotometresinde (FAAS) belirlenmesi çalışmaları yapılmıştır.

Abstract:
In this study, the removal of Au(III) and Ag(I) ions from aqueous solutions was investigated using novel thiol-ene hydrogels. The hydrogel formulations prepared in this study were cured via photo-initiated thiol-ene addition reactions and were lateron characterized. The gelation percentages of prepared hydrogels were higher than 94%. Photopolymerization kinetics of the hydrogels was investigated by real-time infrared spectroscopy (RT-IR). The functional groups of hydrogels were investigated by attenuated total reflectance infrared spectroscopy technique (ATR-IR). The surface morphologies of hydrogels were characterized by scanning electron microscopy (SEM). The influence of pH and temperature on swelling percentages of the hydrogels was also investigated; maximum swelling percentage values, for instance, are achieved at pH=0.5 and 25°C.The effects of different parameters on Au(III) and Ag(I) adsorption efficiencies were examined in detail. The highest adsorption efficiency for Au(III) and Ag(I) was achieved by using F1 (P(Penta3MP4/PEGDA/HEMA)) and H1 (P(Penta3MP4/PEGDA/AAc)) hydrogels at pH=0.5. Adsorption of Au(III) and Ag(I) was reached to the equilibrium by using F1 hydrogel at 2 and 24 hours, respectively. Adsorption of Au(III) and Ag(I) was reached to the equilibrium by using H1 hydrogel at 5 and 16 hours, respectively. It was observed that adsorption of Au(III) and Ag(I) ions by using F1 hydrogel and Ag(I) ions by H1 hydrogel increased with increasing initial metal concentration up to 500 mg L-1 and then reached equilibrium. On the other hand, Ag(I) adsorption by using H1 hydrogel increased with increasing initial metal concentration up to 750 mg L-1 and then reached equilibrium.Both Langmuir and Freundlich adsorption isotherm models were applied to the experimental data and equilibrium data were found to fit very well with Langmuir model for both Ag(I) and Au(III) adsorption by using F1 and H1 hydrogels. Reusability of the thiol-ene hydrogels was investigated and the results revealed that these hydrogels can be reused at least three times. Au(III) ions could be concentrated by 50-fold by using F1 and H1 hydrogels. Ag(I) ions could be concentrated by 100-fold by using F1 hydrogel and 50-fold by using H1 hydrogel.The repeatability of method at the optimum conditions was investigated and the detection limits were also determined. The method developed was applied to separation and determination of Au(III) and Ag(I) ions in electronic wastes, radiograph wastes, and Dikili Geothermal Water by Flame Atomic Absorption Spectrophotometer (FAAS).