Terpolimer/MMT Nanokompozit Hidrojeller ile Sulu Çözeltilerden

24. Ulusal Kimya Kongresi, Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, 29 Haziran-2 Temmuz 2010, Zonguldak
Poli(CMC-AA-NIPAm) Terpolimer/MMT Nanokompozit Hidrojeller ile
Sulu Çözeltilerden Ağır Metal Uzaklaştırılması
Bengi Özkahraman a, Serkan Emik b, Işıl Acar b
a
b
Hitit Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, 19030, Çorum
[email protected]
İstanbul Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Avcılar, 34320,
İstanbul.
Çok miktarda su absorplayabilme yeteneğine sahip çapraz bağlı, çözünmeyen polimerik ağ
yapılar olan [1] hidrojellerden günümüzde, adsorpsiyon uygulamalarında, su saflaştırma,
iyon değişimi, vb uygulamalarda sıklıkla yararlanılmaktadır [2-4]. Sıcaklığa duyarlı hidrojeller
ortam sıcaklığının küçük değişimlere uğramasıyla, mikro yapılarında hidrofillikten
hidrofobluğa ani ve tersinir bir geçiş yaşar ve hidrojel absorpladığı suyu dışarı salar. Bu
değişimin yaşandığı sıcaklık “lower critical solution temperature” (LCST) olarak adlandırılır
[5]. Bu çalışmada, terpolimer yapısında karboksimetilselüloz-graft-akrilik asit-N-izopropil
akrilamid/Montmorillonit (CMC-g-AA-NIPAm/MMT) nanokompozit hidrojelleri sentezlenmiştir.
Bu
amaçla
seryum
amonyum
nitrat
(CAN)
ile
muamele
edilen
CMC,
AA, NIPAm, N-metilenbisakrilamid (NMBA) ve MMT den oluşan monomer-kil süspansiyonu
ile reaksiyona tabi tutulmuş ve takiben elde edilen hidrojel yapıdaki ürün saflaştırılmıştır.
Hidrojellerin yapısal ve ısıl analizleri, Fourier Transform Infrared Spektroskopisi (FTIR),
X–ışını Kırınım Spektroskopisi (XRD) ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) cihazları
kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen hidrojellerin, sulu çözeltilerden yarışmalı ve
yarışmasız ağır metal (Cu2+ ve Pb2+) uzaklaştırma kapasitelerini ve seçimliliklerini belirlemek
için, Atomik Absorpsiyon Spektrofotometresi (AAS) kullanılmıştır. Sonuçlar toplu olarak
incelendiğinde, sıcaklığa duyarlı nanokompozit yapıdaki hidrojelin, exfoliye yapıda olduğu,
yapıya kil ilavesinin metal tutma kapasitesini arttırdığı ve CMC-g-AA-NIPAm/MMT
nanokompozit hidrojellerinin Cu2+ iyonuna seçimli olduğu görülmüştür (Şekil 1).
Cu++
Pb++
CMC-g-AA-NIPAm / MMT
CMC-g-AA-NIPAm
1,2
2,5
1,0
1,5
2,0
0,8
CMC-g-AA-NIPAm
CMC-g-AA-NIPAm / MMT
Qe (mmol M /ghidrojel)
1,0
++
0,6
++
Qe (mmol M /ghidrojel)
1,0
++
Qe (mmol M /ghidrojel)
++
Qe (mmol M /ghidrojel)
0,8
1,5
0,4
0,4
0,5
CMC-g-AA-NIPAm
CMC-g-AA-NIPAm / MMT
0,5
0,2
Cu++
Pb++
Cu++
Pb++
0,0
0,0
0,0
0,0
0
10
20
30
Zaman (Saat)
40
50
0
a
10
20
30
Zaman (Saat)
40
50
0
10
20
30
Zaman (Saat)
40
50
b
0
10
20
30
40
50
Zaman (Saat)
Şekil 1. Hidrojellerin metal iyonu adsoprsiyonu. a: Yarışmasız adsorpsiyon b: Yarışmalı adsorpsiyon.
KAYNAKLAR
1.
2.
3.
4.
5.
Byrme, M.E., Park,K., Peppas N.A., Adv. Drug Deliver. Rev, 54:149-161, 2002
Peppas, N.A., Bures, P., Leobandung, W., Eur. J. Pharm. Biopharm., 50:27-46, 2000.
Hoffman , A.S., Adv. Drug Deliver. Rev., 54:3-12, 2002.
Roseman, T. J., Carderelli, N.F., Control. Release Tech., 11:46-49, 2001.
Pelton, R.H., Chibante, P. (1986). Colloids Surf. 20: 247-254.