Preperation of new polymeric sorbents for removal of heavy metal ions from aqueous solutions
Sulu çözeltilerin ağır metal iyonlarının ayrılması için yeni polimerik sorbentlerin hazırlanması
- Tez No: 166282
- Danışmanlar: DOÇ. DR. FİLİZ ŞENKAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2005
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
SULU ÇÖZELTİLERDEN AĞIR METAL İYONLARININ AYRILMASI İÇİN YENİ POLİMERİK SORBENTLERİN HAZIRLANMASI ÖZET: Bu tezde ağır metal iyonlarını sulu çözeltilerden giderilmesi için dört çeşit poimerik sorbent hazırlandı. Bu reçinelar sırasıyla reçine 1, reçine 2, reçine 3 ve reçine 4 olarak isimlendirilmiştir. Reçine 1 ve reçine 2 klorosulfolanmış polistirenden hareketle hazırlanmıştır. Reçinelerin hazırlanma metodu aşağıda verilmiştir:Reçin 1 : Klorosulfolanmış polistiren reçine sisteamin'in fazlasıyla NMP varlığında reaksiyona sokulmuştur. O PHx,)S-CI + h2N-CH2CH2- SH O o S-Nr/ XSH (1) Reaksiyon sonunda tiol içeren reçine elde edilmiştir ve bu reçine Hg (II), Cd (II), Pb (II), Zn (II) ve Fe (III) gibi ağır metal iyonlarının sulu çözeltilerden giderilmesinde başarıyla kullanılmıştır. Reçinelerin ağır metal yükleme kapasiteleri Hg (II): 2.9 mmol.g'1, Cd (II): 1.85 mmol.g ', Pb (II):1.30 mmol.g1, Zn (II): 0.30 mmol.g“1, Fe (III): 2.00 mmol.g”1 olarak bulunmuştur. Reçine 2 : Poli (akrilamid) Çapraz bağlı poli (stiren) kürecikler üzerine karboksilik asit gruplarından bir redoks polimerizasyon yöntemi kullanılarak graft edilmiştir. Poliakrilamid bağlı kürecik şekilli polimer 420-590um partikül boyutlu poli (stiren- divinil benzen) (PS-DVB) (10% crosslinking) reçinelerden başlanarak aşağıdaki xıvprotokole göre üç basamakta hazırlanmıştır; klorosulfonlama, glisin ile sulfoamidleşme ve seryum amonyum nitrat içeren konsantre sulu akrilamid çözeltisi ile grafit. Elde edilen, ağırlıkça 220 % graft derecesindeki, poli (akrilamid) 'in civayı çözeltilerden ppm derecesinde uzaklaştırmak için efektif bir civa-selektif sorbent olduğu gösterilmiştir. Graft zincirlerin hareketliliği homojen reaksiyon koşullan ve hızlı civa yükleme kabiliyeti kazandırmıştır. Tamponsuz koşullarda civa yükleme kapasitesi yaklaşık 5.75 mmol / g.reçine'dir. (pw \ + CISO3H - ^hQ o - s-cı o NH2CH2COOH \ / -S -NH-CH2COOH Ce(IV) X NH2 \ /“ -S-NH-CH2 4- CH2-CH-)- II 1 n o c=o I NH2 (2) Reçine 3 : Poli (akrilamid) çapraz bağlı poli (4-vinil piridin)(P4-VP) reçine 'Reillex 425' üzerine graft edilmiştir. Potasyum kloroasetat ile quaternerlesme karboksimetil piridinyum içeren poli (4-vinil piridin) vermiştir. Akrilamid, redoks ile karboksil gruplarından seryum amonyum nitrat kullanılarak graft edilmiştir. Elde edilen, ağırlıkça 117 % grafit derecesindeki, polimer yüksek kapasiteli (3.36 mmol / g.) bir civa spesifik sorbentir. Zn (II), Pb (II), Fe (III) ve Cd (II) gibi bazı yabancı iyonların aynı koşullarda reçine tarafından tercih edilmediği deneylerle gösterilmiştir. XVo o N + cı -CH2-C-<.OH K2C03 ± (e ' N- CH2- COO”acrylamide Ce(IV) / N_CH2- (-CH2- -CH-4- X : CI“ or OH”c=o I NH2 (3) Reçine 4 : Civa spesifik sorbent çapraz bağlı glisidil metakrilat (GMA) (0.9 mol) ile etilen glikol dimetakrilat (EGDMA) (0.1 mol) kopolimerinden hazırlanmıştır. Epoksi fonksiyonuna yönelik iki modifikasyon basamağı dibutiamin ve takiben klorasetamidle reaksiyondur. Ele geçen 2.5 mmol / g. klorasetamid yoğunluğuna sahip reçine sulu çözeltilerden civa ekstraksiyonu için efektiftir. Tamponsuz koşullarda civa civa yükleme kapasitesi 2.4 mmol.g-1. Cd (II), Pb (II), Zn (II) ve Fe (Ill)'ün varlığı civa yüklemeyi etkilemez. xvıo + "// o o 7,0 = ®-0/ V 77 + HN^ 0X \ C4H9 C4H9 Crosslinked GMA resin ÖH N C4H9 O cı - CH2_C- NH2 cı 1 C4H9 -C4H9 CH2 I c=o NH2 Reçinelerin Rejenerasyonu : (4) Reçine 2, reçine 3 ve reçine 4 amid grubuna sahiptirler. Bu reçinelerdeki yüklü civa amid grubu hidroliz olmaksızın tekrarlanan sıcak asetik asit etkileşimleriyle geri xvııkazanılmıştır. Tiol ve sulfonamid grupları kolay hidroliz olmadığından Resin 1 HC1 ve HNO3 gibi mineral asitlerle rejenere edilmiştir. Ayrıca bu reçineler için civa yükleme kinetik ölçümleri gerçekleştirilmiştir. xviii
Özet (Çeviri)
PREPERATION OF NEW POLYMERIC SORBENTS FOR REMOVAL OF HEAVY METAL IONS FROM AQUEOUS SOLUTIONS SUMMARY In this thesis, four types' polymeric sorbents were prepared for removal of heavy metal ions from aqueous solutions. These resins were called resin 1, resin 2, resin 3 and resin 4 respectively. Resin 1 and Resin 2 were prepared starting from chlorosulfonated polystyrene resin. Resin 1: Chlorosulfonated polystyrene resin was reacted with excess of cystamin in NMP (N-methyl pyrrolidone). V / O II -s -ci II o H2N- CH2CH2- SH O ^PV-4,) - S-NH O /\ SH (1) At the end of the reaction, thiol containing resin was obtained and this resin was used to remove Heavy metal ions such as Hg (II), Cd (II), Zn(II) and Fe (III) successfully from aqueous solutions. The heavy metal loading capacities of the resin was found as Hg (II): 2.9 mrnol.g“1, Cd (II): 1.85 mmol.g”1, Pb (II): 1.30 mmol.g“1, Zn (II): 0.30 mmol.g1, Fe (III): 2.00 mmol.g'1. Resin 2 : Poly (acrylamide) was grafted from carboxylic acid groups onto cross linked poly (styrene) beads using a redox polymerization methodology. A beaded polymer with a poly(acrylamide) surface shell was prepared in three steps, starting IXfrom poly (styrene- divinyl benzene ) (PS-DVB) (10% crosslinking) based beads with a particle size of 420-5 90um, according to the synthetic protocol; chlorosulfonation, sulfamidation with glycine and grafting using a concentrated aqueous acrylamide solution with cerium ammonium nitrate. (Py^L \ + CISO3H V / O -S -CI o NH2CH2COOH (P)-\ / - S-NH-CH2COOH O Ce(IV) NH, (Py\ /) - S~NH-CH2-(-CH2-CH4- 3 C=0 I NH2 (2) The resulting polymer resin with 220 wt % of grafted poly (acrylamide) has been demonstrated to be an efficient mercury-specific sorbent, able to remove Hg (II) from solutions at ppm levels.The mobility of the graft chains provides nearly homogenous reactions conditions and rapid mercury binding ability. The mercury sorption capacity under non-buffered conditions is around 5,75 mmol/g. No interference arises from common metal ions such as Cd(II), Fe(II), Zn(II), and Pb(II). Resin 3 : Poly(acrylamide) is grafted onto crosslinked poly (4-vinyl pyridine)(P4- VP) resin ”Reillex 425“. Quaternization of (P4-VP) with potassium chloroacetate gave crosslinked poly (4-vinyl pyridine) having carboxymethyl pyridinium groups. Acrylamide was grafted by redox initiation through the carboxyl groups with cerium ammonium nitrate.The resulting polymer resin with 1 1 1.7 wt % of Poly (acrylamide) grafts is a high capacity (3.36 mmol g”1) mercury specific sorbent. Experiments showed that some foreign ions such as Zn (II), Pb (II), Fe (III) and Cd (II) are not sorbed by the resin in the same reaction conditions. > /T~^ 2 K2C°3 /as /“”^ + P>- <7 N + CI-CH2-C-OH*?©- K N- CH,-COO“ =j \=y acrylamide Ce(IV) ' N - CH2-<-CH2CH-^- I NH2 X : CI- or OH' (3) Resin 4: A mercury specific polymer sorbent was prepared from crosslinked copolymer of glycidyl methacrylate (GMA) (0.9 mol) with ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) (0.1 mol). Its two steps modification through epoxy functions by treating with dibutylamine and subsequent reaction with chloroacetamide. The resulting polymer resin with 2.5 mmol.g”1 chloroacetamide density is effective in selective mercury extraction from aqueous solutions. The mercury sorption capacity under non-buffered conditions is around 2.4 mmol.g'1. Presence of Cd(II), Pb(II), Zn(II) and Fe(III) does not affect the mercury uptake. XIo,0 = a>-o/ v7 ©-o/ v + HN C4H9 C4H9 Crosslinked GMA resin C4H9 -4n9 O Cl- CH2_C- NH2 cı 1 CH2 I c=o NH2 Regeneration of the resins: (4) Resin 2, Resin 3 and Resin 4 have amide groups. The sorbed mercury in these resins can be eluted by repeated treatment with hot acetic acid without hydrolysis of the xnamide groups. Resin 1 can be regenerated by using mineral acids such as HC1 and HNO3, because thiol groups and sulfonamide groups are not hydrolysis easily. Also, mercury uptake kinetic measurement studies for these resins were performed. xm
Benzer Tezler
- Toksik anyon ve katyonların kaliksarenler kullanılarak nanofiltrasyon ve adsorpsiyon teknikleriyle giderilmesi
Removal of toxic anions and cations with nanofiltration and adsorption techniques by using calixarenes
MUSTAFA TABAKCI
- Uranyum ayrılmasında kompozit iyon değiştiricilerin geliştirilmesi ve çeşitli uygulama alanlarının incelenmesi
Başlık çevirisi yok
SEMA AKYIL
- Kromatografik gıda analizlerinde, örnek hazırlama aşamasına yönelik ters faz polimerik katı faz ekstraksiyon malzemelerinin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of polymeric solid phase extraction materials based on reverse phase mechanisim for sample preparation stage of chromatographic food analysis
İLHAN DEMİRKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Gıda MühendisliğiErciyes ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KEMAL SARIOĞLU
- Preparation of immobilized metal affinity sorbents
İmmobilize metal afinite sorbentlerinin hazırlanması
MÜFRETTİN SARI
- Atom transfer graft copolymerization by using poly (2,6-dimethyl - 1,4-phenylene oxide)
Poly (2,6-dimetil - 1,4-fenilen oksit) kullanımı ile atom transfer graft kopolimerizasyonu
MİNE BARLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜMİT TUNCA