Uranil iyonlarının sulu çözeltilerden amidoksimatlı poli[N-(3,4-disiyanofenil) akrilamid] üzerine adsorpsiyonu
Adsorption of uranyl ions from aqueous solutions onto amidoximated poly[N-(3,4-dicyanophenyl) acrylamide]
Yazar: Öter, Çiğdem; Selçuk Zorer, Özlem
Dergi: Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi No. 17, 2019
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Adsorption,Amidoxime,Polymer,Uranium ; Adsorpsiyon,Amidoksim,Polimer,Uranyum

Uranyum kirliliği yüksek toksisite ve radyoaktivite içerir. Bu nedenle insan sağlığı ve çevre için ciddi bir tehdit oluşturur. Bu nedenle sulu çözeltilerden uranyumun geri kazanımı için kimyasal çökeltme, iyon değişimi, ters ozmoz ve adsorpsiyon gibi bir dizi teknik geliştirilmiştir. Düşük konsantrasyonlarda, sulu çözeltilerden uranyum gibi uzun ömürlü radyonüklidlerin adsorpsiyon yoluyla ayrılması hem nükleer/radyasyon kimyasında hem de çevre/atık işlem kimyasında önemlidir. Çevre kirliliğinin önlenmesi konusunda ekonomik ve teknik bakımlardan uygulanabilir yöntemlere ihtiyaç duyulması nedeniyle, doğal ve sentetik adsorbanlar üzerinde birçok çalışma yapılmaktadır. Amidoksim grupları içeren polimerlerin ağır metal iyonları içeren kompleksler oluşturma eğiliminde olduğu ve uranyum iyonları içeren komplekslerin de oldukça çok araştırıldığı belirlenmiştir. Bu çalışmada sulu çözeltilerden uranyumun giderilmesi amacıyla amidoksim grupları içeren yeni bir polimer adsorban madde üretilmiştir. N-(3,4-disiyanofenil) akrilamid monomerini sentezlemek için 4-aminoftalonitril ve akriloil klorür kullanıldı ve bu monomer poli [N-(3,4-disiyanofenil) akrilamid]’e polimerize edildi. Son olarak, polimer nitril grupları içeren amidoksimatlanmış forma dönüştürüldü. Monomer, polimer ve amidoksimatlanmış formunun yapısı, FT-IR spektroskopisi ve termal analiz yöntemleri ile karakterize edildi. Temas süresi, pH, ilk konsantrasyon ve amidoksimatlı polimer tarafından U(VI) adsorpsiyonu üzerindeki sıcaklık gibi çeşitli deneysel parametrelerin etkisi araştırılmış ve uranyumun sulu çözeltiden adsorpsiyonu için koşullar belirlenmiştir. Kinetik koşullar için, veriler sözde birinci derece, sözde ikinci derece ve partikül içi kinetik modeline uygulandı. Sonuçlar, U(VI) 'nın amidoksimatlanmış polimer üzerindeki adsorpsiyonunun sözde ikinci dereceden kinetik modeline uyduğunu göstermiştir. Denge koşulları için sulu çözeltilerdeki denge verileri Langmuir, Freundlich, Temkin ve Dubinin-Radushkevich gibi farklı sorpsiyon izotermlerine uygulandı. Adsorpsiyon denge verilerinin, U(VI) iyonlarının amidoksimasyonlu polimer tarafından adsorpsiyonunda Langmuir modeline çok uyum gösterdiği ve maksimum adsorpsiyon kapasitesinin 175.4 mg/g olduğu belirlenmiştir. Termodinamik koşullar için, ΔHº, ΔSº ve ΔGº termodinamik parametreleri hesaplandı ve değerlendirildi. ΔGº (-2.92 kJ/mol) negatif değeri, spontanlığı belirtirken, ΔHº (15.14 J/mol) pozitif değeri, amidoksimasyonlu polimer tarafından U(VI) adsorpsiyonu için adsorpsiyon işleminin endotermik yapısını göstermektedir.

Uranium pollution contains high toxicity and radioactivity. Therefore, it poses a serious threat to human health and the environment. Therefore, a number of techniques have been developed for the recovery of uranium from aqueous solutions, such as chemical precipitation, ion exchange, reverse osmosis and adsorption. At low concentrations, the separation of longevity radionuclides, such as uranium, from aqueous solutions by adsorption is important in both nuclear/radiation chemistry and environmental/waste treatment chemistry. Due to the need for economic and technical applicable methods for the prevention of environmental pollution, many studies have been carried out on natural and synthetic adsorbents. It has been found that polymers containing amidoxime groups tend to form complexes containing heavy metal ions and complexes containing uranium ions have been investigated quite a lot. In this study, a novel polymer adsorbent containing amidoxime groups was produced to remove uranium from aqueous solutions. 4-Aminophthalonitrile and acryloyl chloride were used to synthesize the N- (3,4-dicyanophenyl) acrylamide monomer, which was polymerized to poly [N- (3,4-dicyanophenyl) acrylamide]. Finally, the polymer was converted to the amidoximatized form containing nitrile groups. The structure of the monomer, polymer and amidoximatized form was characterized by FT-IR spectroscopy and thermal analysis methods. The effect of various experimental parameters such as contact time, pH, initial concentration and temperature on U (VI) adsorption by the amidoximatized polymer was investigated and conditions for adsorption of uranium from aqueous solution were determined. For kinetic conditions, the data were applied to the Pseudo-first order, pseudo-second order, and intra-particle kinetics model. The results showed that the adsorption of U (VI) on the amidoximatized polymer fits the so-called second order kinetic model. For equilibrium conditions, equilibrium data in aqueous solutions were applied to different sorption isotherms such as Langmuir Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushkevich. Adsorption equilibrium data were found to be more compatible with Langmuir model in adsorption of U (VI) ions by amidoximated polymer and maximum adsorption capacity was 175.4 mg/g. For thermodynamic conditions, ΔHº, ΔSº and ΔGº thermodynamic parameters were calculated and evaluated. A negative value of ΔGº (-2.92 kJ/mol) indicates spontaneity, while a positive value of ΔHº (15.14 J/mol) indicates the endothermic structure of adsorption for U (VI) adsorption by the amidoximated polymer.