İTÜ LISANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM)

Transkript

1 İTÜ LISANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM) Dersin Adı İyon Değiştiriciler ve Uygulamaları Course Name Ion Exchangers and Their Applications Kodu (Code) KIM525 Lisansüstü Program (Graduate Program) Dersin Türü (Course Type) Yarıyılı (Semester) Güz Fall Kimya (Chemistry) Seçmeli (Elective) Kredisi (Local Credits) Ders seviyesi (Course Level) AKTS Kredisi (ECTS Credits) Master Msc Dersin Dili (Course Language) Türkçe/İngilizce (Turkish/English) Dersin İçeriği (Course Description) kelime arası Dersin Amacı (Course Objectives) Maddeler halinde 2-5 adet İyon değişimi ilkeleri, inorganic ve organic iyon değiştiriciler, iyon değiştirici reçineler, kuvvetli ve zayıf asit katyon değiştirici reçinelerin sentezi, kuvvetli ve zayıf baz anyon değiştirici reçinelerin sentezi, özellikleri, çapraz bağ derecesi, şişme, kapasite, seçicilik, iyon değişiminde denge, iyon değişimi kinetiği, iyon değişimi teorisi, matriks, yüklü gruplar, iyon değişimi kromatografisinde rezolüsyon,, kapasite faktörü, etkinlik, seçicilik, İyon Kromatografisinde ayırma ve belirlemenin temel ilkeleri, IC aletinin bileşenleri, katyonların ayrılması, anyonların ayrılması, İyon değiştirici reçineler, Anyon değiştiriciler, katyon değiştiriciler, Donnan dengesi, Seçicilik karakteristikleri, Kolon performansı Principles of ion exchange, inorganic and organic ion exchangers, ion exchange resins, synthesis of strong and weak acid cation exchangers and strong and weak base anion exchangers, their properties, degree of cross-bonding, swelling, capacity, selectivity, equilibrium in ion exchange, kinetic in ion exchange, the theory of ion exchange, the matrix, charged groups, resolution in ion exchange chromatography, capacity factor, efficiency, selectivity, Principles of Ion Chromatographic separation and dedection, basis for separation, components of an IC instrument, separations of cations, separation of anions, ion exchange resins, Separation of Cations, Separations of Anions, Ion-Exchange Resins, Anion Exchangers, Cation Exchangers, Donnan Equilibria, Selectivity Characterictics; Breakthrough Curve and Performance of Column 1. İyon değiştiricilerin özellikleri hakkında bilgi vermek 2. İnorganik iyon değiştiriciler hakkında bilgi vermek 3. Katyon değiştirici ve anyon değiştirici reçinelerin sentezi, özellikleri 4. İyon değiştirici reçinelerde denge, kinetic, 5. İyon kromatografik ayırmalar da önemli olan iyon değişim teorisi hakkında bilgi vermek 6. İyon kromatografi cihazının bileşenleri hakkında bilgi vermek 7. İyon değiştirici reçinelerle ayırmalar hakkında bilgi vermek 8. İyon değiştirici reçineler, anyon değiştiriciler, katyon değiştiriciler hakkında bilgi vermek 9. İyon kromatografide kullanılan dedektörler hakkında bilgi vermek 10. Donan dengesi, seçicilik karakteristikleri hakkında bilgi vermek 1. To provide knowledge the properties of ion exchangers 2. To provide knowledge the properties of inorganic ion exchangers 3. Synthesis of cation and anion exchange resins, their properties 4. Equilibrium, kinetic in ion exchangers 5. To provide a background in the theory of ion exchange that are important to ion chromatographic separations 6. To teach components of an IC instrument 7. To teach Ion-Exchange Separations 8. To teach Ion-Exchange Resins, Anion exchangers, Cation exchangers 9. To teach various dedectors using with ion chromatograph 10. To teach Donnan Equilibria; Selectivity Characterictics; Breakthrough Curve and Performance of Column

2 Dersin Öğrenme Çıktıları (Course Learning Outcomes) Maddeler halinde 4-9 adet Bu dersi başarıyla tamamlayan doktora öğrencileri aşağıdaki konularda bilgi, beceri ve yetkinlik kazanırlar; I. İyon değişim teorisi, matriks, yüklü gruplar, iyon değişim kromatografide ayırma, kapasite faktörü, etkinlik, seçicilik, kapasite II. Kromatografik ayırma ve dedeksiyonun prensipleri, İyon Kromatografi cihazının bileşenleri. Katyonların ayrılması, anyonların ayrılması, iyon değiştirici reçineler, anyon değiştiriciler, katyon değiştiriciler IV. Donan dengesi, seçicilik karakteristikleri V. İyon değiştirici reçineler ve iyon kromatografi cihazı ile ilgili bir konuyu hazırlama ve sunma VI. İyon değiştiriciler fiziksel ve kimyasal özellikleri, kullanım alanları, uygulamaları VII. İyon değiştiricilerin sentezi, fonksiyonlu grupların özellikleri, V. İyon değişimi dengesi, kinetiği I. İyon değişimi uygulamaları ile ilgili öğrenci sunumu Ph.D. students who successfully pass this course gain knowledge, skills and competency in the following subjects; I. The theory of ion exchange, the matrix, charged groups, resolution in ion exchange chromatography, capacity factor, efficiency, selectivity, capacity II. Principles of Ion Chromatographic separation and dedection, components of an IC instrument,. separation of cations, separation of anions, ion exchange resins, Anion exchangers, Cation exchangers IV. Donnan Equilibria; Selectivity Characterictics; Breakthrough Curve and Performance of Column V. Preparation and presentation a term paper related to ion exchangers and IC instrument VI. The physical and chemical properties of ion exchangers, their using areas and applications VII. Synthesis of ion exchange resins their functional group properties, V. Equilibrium and kinetic in ion exchange I. Student presentation about ion exchange applications. Kaynaklar (References) En önemli 5 adedini belirtiniz Ödevler ve Projeler (Homework & Projects) Zagorodni, A. A., 2007: Ion Exchange Materials, Properties and Applications, 1 st edition, Elsevier, Stockholm, Sweden. Fritz J.S., Gjerde D.T., 2000: Ion Chromatography, Third, completely revised and enlarged edition, Wiley-VCH, Germany Her öğrenciye iyon değiştiriciler ve iyon kromatografi cihazı ile ilgili iki ödev verilecektir. Two term paper will be given each students related to ion exchangers and IC instrument Laboratuar Uygulamaları (Laboratory Work) Bilgisayar Kullanımı (Computer Use) Diğer Uygulamalar (Other Activities) Başarı Değerlendirme Sistemi (Assessment Criteria) Faaliyetler (Activities) Yıl İçi Sınavları (Midterm Exams) Kısa Sınavlar (Quizzes) Ödevler (Homework) Projeler (Projects) Dönem Ödevi/Projesi (Term Paper/Project) Adedi* Değerlendirmedeki Katkısı, % (Quantity) (Effects on Grading, %)

3 Laboratuar Uygulaması (Laboratory Work) Diğer Uygulamalar (Other Activities) Final Sınavı (Final Exam) 1 40 *Yukarıda Belirtilen Sayılar Minimum Olup Yerine Getirilmesi Zorunludur. DERS PLANI Dersin Hafta Konular Çıktıları 1 Giriş, temel bilgiler, iyon değiştiricilerin tarihsel gelişimi VI 2 İnorganik iyon değiştiriciler olarak zeolitler: Yapıları, iyon değişim özellikleri, moleküler eleme özellikleri, katyon değiştirme özellikleri, kapasiteleri, modifikasyonları, kullanım alanları 3 İyon Değiştirici Reçinelerin Özelliklerinin İncelenmesi: Şişme, çapraz bağ derecesi, tane boyutu, mekanik dayanıklılığındaki etkenler, kimyasal dayanıklılığındaki etkenler, rejenerasyonları 4 İyon Değiştirici Reçinelerin Sentezi: Kondenzasyon ve katılma polimerizasyonu ile iyon değiştirici reçinelerin sentezi, Fonksiyonlu grupların etkisi, kuvvetli ve zayıf asit katyon değiştirici reçinelerin özellikleri, kuvvetli ve zayıf baz anyon değiştirici reçinelerin özellikleri, rejenerasyonları 5 İyon değiştirici reçinelerde dengenin incelenmesi, Donnan Dengesi, Kütlelerin Etkisi Yasasının iyon değiştiricilerde denge durumlarına uygulanması, teorik ve deneysel denge değerlerinin karşılaştırılması 6 İyon Değişimi Kinetiği: İyon değiştirici reçinelerde kinetiğin incelenmesinde yararlanılan, İnce Tabaka, Sınırlı Banyo, İndikatör Yöntemleri. İyon Değiştirici Kolonların hazırlanması, bakımı. 7 İyon Değiştiricilerin uygulamalarına ait örnekler I 8 İyon değişim kromatografisi, iyon değişim teorisi, matriks, yüklü gruplar, iyon değişim kromatografisinde ayırma, kapasite faktörü, etkinlik, seçicilik, kapasite 9 İyon Kromatografi ayrımı ve dedeksiyon prensipleri, Ayrım İçin Şartlar, Ayırma Performansı, İyon Göçü, iyon kromatografi cihazının bileşenleri, ölü hacim, eluentten gaz giderilmesi, pompalar, dereceli elusyon, basınç, enjeksiyon, kolon, dedeksiyon 10 İyon degişim ayırmalarının tarihsel gelişimi, katyonların ayrılması, anyonların ayrılması, iyon değiştirici reçineler, polimerik reçineler, substrat ve çapraz bağlanma, mikroporöz reçineler, makroporöz reçineler, kimyasal fonksiyonlandırma, reçine kapasitesi 11 Anyon değiştiriciler, poli(sitiren-divinil benzene) ana zinciri, poliakrilat anyon değiştiriciler, fonksiyonel grupların seçicilik üzerine etkisi, boşluk yapıcı kanal uzunluğunun etkisi, quaterner fosforlu reçineler, latex içeren iyon değiştiriciler, lateks fonksiyonel grupların seçicilik üzerine etkisi, silica-temelli anyon değiştiriciler, katyon değiştiriciler, polimerik reçineler, sulfonlanmış reçineler, zayıf asit katyon değiştiriciler, filmsi reçineler, silica-temelli katyon değiştiriciler 12 Dedektörler, kondüktivite dedektörleri, supresör, iletkenlik tanımları ve denklemleri, iletkenlik ölçümleri, II 13 ultraviyole-visible dedektörler, direk spektrofotometrik ölçümler, post kolon türevlendirme, elektrokimyasal dedektörler, kütle spektroskopi dedektörleri 14 Likit fazda iyon değişim reaksiyonları, iyon değiştirici polimerlerin hidrokarbon yapısı, inorganic iyon değiştiriciler, fiziksel yapı, donan dengesi, seçicilik karakteristikleri, breakthrough eğrisi ve kolon performansı I VI VII V V I II IV V

4 COURSE PLAN Course Weeks Topics Outcomes 1 Introduction, overview historical progress on ion exchange VI 2 Zeolites inorganic ion exchangers: Structures, properties of their ion exchange, molecular I sieve, properties of their cation exchange, capacities, modifications, using areas. 3 The properties of ion exchange resins: Swelling, degrees of cross-bonding, grain size, factors VI on the mechanical resistance and chemical resistance, regenerations. 4 Synthesis of ion exchange resins: Condensation and polymerization reactions, effects of VII functional groups, the properties of strong and weak acid cation exchange resins, the properties of strong and weak base anion exchange resins, their regenerations. 5 Equilibrium in the ion exchange resins, Donnan Equilibrium, Applying of Law of Mass V Action to the equilibrium in ion exchange resins, comparison of theoretical and experimental values 6 Kinetics of ion exchange: Thin layer, limited bath, indicator methods for the investigation of V kinetics in ion exchange resins. The care of ion exchange columns, 7 Some applications of ion exchangers. I 8 Ion Exchange Chromatography, the theory of ion exchange, the matrix, charged groups, resolution in ion exchange chromatography, capacity factor, efficiency, selectivity, capacity 9 Principles of Ion Chromatographic separation and dedection, requirements for separations, experimental setup, performing a separation, migration of sample ions, dedection, basis for separation, components of an IC instrument, dead volume, degassing the eluent, pumps, gradient formation, pressure, injector, column oven, column protection, dedection and data system, electrolytic generation of eluents 10 Historical Development of Ion-Exchange Separations, separations of cations, separation of anions, ion exchange resins, polymeric resins, substrate and cross-linking, microporous resins, macroporous resins, chemical functionalization, resin capacity 11 Anion exchangers, poly(styrene-divinylbenzene) backbone, polyacrylate anion exchangers, effect of functional group structure on selectivity, effect of spacer arm length, quaternary phosphonium resins, latex agglomerated ion exchangers, effect of latex functional group on selectivity, silica-based anion exchangers, Cation exchangers, polymeric resins, sulfonated resins, weak-acid cation exchangers, pellicular resins, silica-based cation exchangers 12 Dedectors, conductivity dedectors, suppressors, conductivity definitions and equations, conductance measurement, 13 ultraviolet-visible detectors, direct spectrophotometric measurement, post column derivatization, electrochemical detectors, refractive index detection, mass detectors 14 Ion exchange reactions in liquid phase, hydrocarbon structure of ion exchange polymers, inorganic ion exchangers, physical structure, Donnan Equilibria; Selectivity Characterictics; Breakthrough Curve and Performance of Column I II II IV V

5 Dersin kimya Programıyla İlişkisi Programın mezuna kazandıracağı bilgi ve beceriler (programa ait çıktılar) Katkı Seviyesi i Lisans düzeyi yeterliliklerine dayalı olarak, ilgili program alanında bilgilerini uzmanlık düzeyinde geliştirebilme ve derinleştirebilme ii Alanının ilişkili olduğu disiplinler arası etkileşimi kavrayabilme (bilgi). iii iv v vi vii viii ix x xi xii xiii xiv xv xvi xvii Alanında edindiği uzmanlık düzeyindeki kuramsal ve uygulamalı bilgileri kullanabilme (beceri). Alanında edindiği bilgileri farklı disiplin alanlarından gelen bilgilerle bütünleştirerek yorumlayabilme ve yeni bilgiler oluşturabilme (beceri). Alanını ile ilgili karşılaşılan sorunları araştırma yöntemlerini kullanarak çözümleyebilme (beceri). Alanını ile ilgili uzmanlık gerektiren bir çalışmayı bağımsız olarak yürütebilme (Bağımsız Çalışabilme ve Sorumluluk Alabilme Yetkinliği). Alanı ile ilgili uygulamalarda karşılaşılan ve öngörülemeyen karmaşık sorunların çözümü için yeni stratejik yaklaşımlar geliştirebilme ve sorumluluk alarak çözüm üretebilme (Bağımsız Çalışabilme ve Sorumluluk Alabilme Yetkinliği Alanı ile ilgili sorunların çözümlenmesini gerektiren ortamlarda liderlik yapabilme (Bağımsız Çalışabilme ve Sorumluluk Alabilme Yetkinliği). Alanında edindiği uzmanlık düzeyindeki bilgi ve becerileri eleştirel bir yaklaşımla değerlendirebilme ve öğrenmesini yönlendirebilme (Öğrenme Yetkinliği). Alanındaki güncel gelişmeleri ve kendi çalışmalarını, nicel ve nitel veriler ile destekleyerek, alanındaki ve alan dışındaki gruplara, yazılı, sözlü ve görsel olarak sistemli biçimde aktarabilme (İletişim ve Sosyal Yetkinlik). Sosyal ilişkileri ve bu ilişkileri yönlendiren normları eleştirel bir bakış açısı ile inceleyebilme, geliştirebilme ve gerektiğinde değiştirmek üzere harekete geçebilme (İletişim ve Sosyal Yetkinlik). Bir yabancı dili en az Avrupa Dil Portföyü B2 genel düzeyinde kullanarak sözlü ve yazılı iletişim kurabilmek (İletişim ve Sosyal Yetkinlik). Alanının gerektirdiği düzeyde bilgisayar yazılımı ile birlikte bilişim ve iletişim teknolojilerini ileri düzeyde kullanabilme (İletişim ve Sosyal Yetkinlik). Alanı ile ilgili verilerin toplanması, yorumlanması, uygulanması ve duyurulması aşamalarında toplumsal, bilimsel, kültürel ve etik değerleri gözeterek denetleyebilme ve bu değerleri öğretebilme (Alana Özgü Yetkinlik). Alanı ile ilgili konularda strateji, politika ve uygulama planları geliştirebilme ve elde edilen sonuçları, kalite süreçleri çerçevesinde değerlendirebilme (Alana Özgü Yetkinlik). Alanında özümsedikleri bilgiyi, problem çözme ve/veya uygulama becerilerini, disiplinlerarası çalışmalarda kullanabilme (Alana Özgü Yetkinlik). Tezli programlarda, kendi çalışmalarını, alanındaki uluslararası platformlarda, yazılı, sözlü ve/veya görsel olarak aktarabilme (Alana özgü yetkinlik). 1: Az, 2. Kısmi, 3. Tam

6 i Relationship between the Course and Chemistry Curriculum Program Outcomes Level of Contribution Developing and intensifying knowledge in the related program s area, based upon the competency in the undergraduate level (sufficient knowledge) (knowledge). ii Grasping the inter-disciplinary interaction related to one s area (knowledge). iii iv v vi vii viii ix x xi xii xiii xiv xv xvi xvii The ability to use the expert-level theoretical and practical knowledge acquired in the area (skill). Interpreting and forming new types of knowledge by combining the knowledge from the area and the knowledge from various other disciplines (skill). Solving the problems faced in the area by making use of the research methods (skill). The ability to carry out a specialistic study related to one s area independently. (Competence to work independently and take responsibility). Developing new strategic approaches to solve the unforeseen and complex problems arising in the practical processes of one s area and coming up with solutions while taking responsibility (Competence to work independently and take responsibility). Fulfilling the leader role in the environments where solutions are sought for the problems related to the area (Competence to work independently and take responsibility). Assessing the specialistic knowledge and skill gained through the study with a critical view and directing one s own learning process (Learning Competence). Systematically transferring the current developments in the area and one s own work to other groups in and out of the area; in written, oral and visual forms (Communication and Social Competency). Ability to see and develop social relationships and the norms directing these relationships with a critical look and the ability to take action to change these when necessary. (Communication and Social Competency). Proficiency in a foreign language at least European Language Portfolio B2 Level- and establishing written and oral communication with that language (Communication and Social Competency). Using the computer software together with the information and communication technologies efficiently and according to the needs of the area (Communication and Social Competency). Paying regard to social, scientific, cultural and ethical values during the collecting, interpreting, practicing and announcing processes of the area related data and the ability to teach these values to others (Area Specific Competency). Developing strategy, policy and application plans concerning the subjects related to the area and the ability to evaluate the end results of these plans within the frame of quality processes (Area Specific Competency). Using the knowledge and the skills for problem solving and/or application (which are processed within the area) in inter-disciplinary studies (Area Specific Competency). In the programs with thesis, the ability to present one s own work within the international environments orally, visually and in written forms (Area Specific Competency). 1: Little, 2. Partial, 3. Full Düzenleyen (Prepared by) Gülçin Yılmaz, Gülcemal Yıldız Tarih (Date) İmza (Signature)