Melamin tanıma bölgelerine sahip polimerlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of polymers having melamine recognition areas
Yazar: EVİN MİNE DURSUN
Danışman: PROF. DR. SERAP ŞENEL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, katı faz ekstraksiyon adsorbanı olarak kullanılmak üzere melamin baskılı polimerik sorbent sentezi hedeflenmiş ve baskılama teknolojisi avantajı ile monolit formatında sentez avantajları kombine edilmiştir. Ön-kompleks için 2-Vinil imidazol-Cu2+ ve kalıp molekül olarak seçilen melamin kullanılmış, sonra etilenglikol dimetakrilat çapraz bağlayıcısı, azobisizobütironitril başlatıcısı ve etil alkol çözücü varlığında, 80°C'de 4 saat yürütülen yığın polimerizasyon tekniği ile monolit hazırlanmıştır. Kalıp molekül 1 M NaOH ile yapıdan uzaklaştırılarak baskılı monolit (MIP), kıyaslama amacı ile kalıp molekülün sentez reçetesine alınmadığı baskısız monolit (NIP) sentezlenmiştir. Her iki monolit örneği, Frouier Dönüşümlü İnfrared Spektroskopisi (FTIR), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) mikrografları, elementel analiz ve Branauer-Emmett-Teller (BET) çalışmaları ile karakterize edilmiştir.
Sulu çözeltiden melamin adsorpsiyonu sürekli sistemde incelenerek, pH, sıcaklık, akış hızı, derişim gibi melamin izolasyonunu etkileyen parametreler optimize edilmiştir. 25°C'de, 100 ppm melamin başlangıç derişimi, 1.0 mL/dk akış hızında ve pH 5.0'da maksimum adsorpsiyon kapasitesi, baskılı polimer (MIP) için 11.7 mg/g, baskılanmamış polimer (NIP) için 9.2 mg/g olarak belirlenmiştir. Metal koordinasyon bağ oluşumu ile karakterize edilen etkileşimin yanı sıra kovalent olmayan (van der Waals etkileşimleri, hidrojen bağları, hidrofobik etkileşim, spesifik olmayan adsorpsiyon vb.) etkileşimler melamin adsorpsiyonundan sorumludur. NaOH desorpsiyon ajanı olarak kullanılmıştır. 10 kez tekrarlanan adsorpsiyon-desorpsiyon döngüsü ile adsorban performansında önemli bir değişiklik kaydedilmemiştir.
Kinetik analiz yalancı-ikinci dereceden kinetiğe uygunluğu göstermiştir. Prosesi tanımlamak üzere Freundlich izoterminin elverişli olduğu saptanmıştır.  Seçicilik çalışmaları için siyanürik asit, anilin ve fenol yarışmacı ajanlar olarak kullanılmış, bağıl seçicilik katsayıları (k'siyanürik asit=4.45, k'anilin=7.08, k'fenol=3.98) hesaplanmış bulunan değerlerden sentezlenen moleküler baskılanmış monolitlerin melamine oldukça spesifik kavitelere sahip olduğu kanıtlanmıştır. 
Süt örneği ile adsorban performansı test edilmiş, %97 oranında melamin izolasyonu sağlanmış ve saptanan melamin derişiminin uluslararası ajansların öngördüğü izin verilen değerlerin altında olduğu belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Melamin, moleküler baskılı polimer (MIP), monolit, katı faz ekstraksiyonu (SPE), adsorpsiyon izotermleri, süt örneği.

Abstract:
In this study, synthesis of melamine printed polymeric sorbent for use as solid phase extraction adsorbent was targeted and the benefits of the synthesis in the monolith format were combined with printing technology advantages. For pre-complex 2-Vinyl imidazole-Cu2+ and melamine, selected as template molecule, were used; followed by the preparation of monolith by bulk polymerization method in the presence of ethyleneglycol dimethacrylate crosslinker, azobisisobutyronitrile initiator and ethyl alcohol solvent for a duration of 4 hours at 80°C. By removal of the template molecule with 1 M NaOH, imprinted monolith structure (MIP) and non-imprinted monolith (NIP), having no template molecule in synthesis receipt for comparison purposes were synthesized. Both samples of monolith were characterized by Frouier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscope (SEM) micrographs, elementary analysis and Branauer-Emmett-Teller (BET) studies.
Melamine adsorption from aqueous solution was studied in continuous system and parameters effecting melamine isolation such as pH, temperature, flow rate and concentration were optimized. The adsorption capacities were determined as 11.7 mg/g for imprinted polymer (MIP) and 9.2 mg/g for non-imprinted polymer at 25°C and pH 5.0 with 100 ppm melamine initial concentration, 1.0 mL/min flow rate. In addition to interaction characterized by metal coordination bond formation non-covalent interactions (van der Waals interactions, hydrogen bonds, hydrophobic interaction, non-specific adsorption, etc.) are responsible for melamine adsorption. NaOH was used as desorption agent. No significant change in adsorbent performance was recorded after 10 consecutive adsorption-desorption cycles.
Kinetic analysis indicates compliance with pseudo-second order kinetics. The Freundlich isoterm was found suitable for description of the process. For selectivity studies cyanuric acid, aniline and phenol were used as competing agents and relative selectivity coefficients were calculated (k'cyanuric acid =4.45, k'anilin=7.08, k'phenol= 3.98). The calculated values proved that the imprinted monoliths have cavities significantly specific to melamine. 
Adsorbent performance was tested with milk sample resulting in 97% melamine isolation and calculated melamine concentration was determined to be below the allowable values specified by international agencies.